Аэродинамический расчет котельных установок

Таким образом, расчетная производительность машины определяется по формуле

 , м³/с ,

где V - расход газов или воздуха при номинальной нагрузке котла, м³/с; при двухкорпусных (двухпоточных) котлах с несимметричной нагрузкой величина V принимается с учетом имеющейся неравномерности работы корпусов по топливу согласно тепловому расчету; h_бар - барометрическое давление, мм рт.ст.

Расчетное полное давление машины определяется по формуле

Н_р = в₂ ДН_п, Па ,

где ДН_п - перепад полных давлений в тракте при номинальной нагрузке котла.

Чтобы определить, удовлетворяет ли данная машина требуемым значениям Q_р и Н_р, необходимо предварительно привести Н_р к тем условиям (плотность перемещаемой среды), для которых заводом-изготовителем дается характеристика машины по формуле

, Па ;

,

где с_о - плотность перемещаемых газов, кг/м³, при 0 °С и 760 мм рт.ст. определяется по верхнему полю графика рис. 23, с. 192; Т - абсолютная температура воздуха или газов у дымососа или вентилятора (при номинальной нагрузке котла); Т_зав - абсолютная температура воздуха или газов по заводской характеристике машины, К.

Вследствие ограниченного количества типоразмеров вентиляторов и дымососов, выпускаемых заводами, как правило, не удается подобрать машину с характеристикой Q - H , проходящей через точку приведенного расчетного режима тракта . В этом случае необходимо, чтобы кривая Q - H выбранной машины проходила выше этой точки, но по возможности ближе к ней, во избежание дополнительных потерь мощности на регулирование.

Этому условию могут удовлетворять несколько разнотипных машин. Следует учитывать, что в эксплуатационных условиях машина обычно работает значительную часть времени на расходах, меньших чем расчетный, по которому выбирается вентилятор. С этим неизбежно связаны потери мощности на регулирование. Поэтому необходимо провести сравнение возможных вариантов машин и способов их регулирования во всем диапазоне нагрузок котла и выбрать из них экономически наиболее выгодный. Для правильного решения этой задачи следует иметь годовой график нагрузки котельной установки или определить ту нагрузку, при которой котел будет наиболее длительно эксплуатироваться, и решать задачу применительно к этой нагрузке.

При выборе дымососа, работающего на дымовых газах твердых топлив, следует по условиям уменьшения износа выбирать рабочее число оборотов дымососа не выше 740 об/мин при Q_р ? 21 м/с и не выше 980 об/мин для малых машин с Q_р < 21 м/с.

Сводные графики рабочих зон характеристик Q-H серийных машин типа 0,55-40-1 одностороннего всасывания приведены на графиках рис. 24, 26, с. 193, 194. Машин одно- и двухстороннего всасывания типа 0,62-40 на рис. 25, с. 194. Заводские характеристики указаны в табл. 21, с. 168 и табл. 22, с. 169.

Регулирование

При выключенном регулировании мощность, потребляемая вентилятором или дымососом на валу машины при данном режиме работы (Q - H), выражается формулой

 , кВт ,

где з - коэффициент полезного действия машины по полному давлению на данном режиме, %.

Значения з указываются заводами-изготовителями в виде характеристики Q-з при данном числе оборотов. При отличающемся от принятой заводом плотности перемещаемой среды значение з определяется по заводской характеристике для того же значения производительности Q, что и при расчетных условиях, но давление машины будет отличаться от давления по заводской характеристике Q-H; поэтому мощность машины, потребляемая в расчетных условиях, определяется по формуле

, кВт ,

где Н_зав (Па) и N_зав (кВт) - значения полного давления и мощности машины по заводским характеристикам Q - H и Q - N при данном значении Q, м³/с; K_с - поправка на отклонение плотности.

При уменьшенной за счет регулирования подаче машины в данном тракте потребляемая машиной мощность зависит от способа и глубины регулирования.

Эксплуатационная экономичность вентилятора и дымососа характеризуется величиной эксплуатационного КПД

, % ,

где ДНп (Па) - перепад полных давлений в тракте при данной производительности Q, м³/с; N - мощность на валу вентилятора, зависящая от глубины и способа регулирования и типа выбранной машины, кВт.

При регулировании направляющим аппаратом на всасе потребляемая мощность на валу машины определяется производительностью и полным давлением, соответствующими расходу и перепаду полных давлений в тракте. При этом возникают дополнительные потери в самой машине, зависящие от угла открытия поворотных лопаток и вызывающие снижение КПД машины.

Величина этого снижения зависит от типа машины, типа направляющего аппарата, глубины регулирования, а также от положения исходного режима на характеристике машины. Однако это снижение КПД машины перекрывается выигрышем мощности, получаемым за счет уменьшения давления, создаваемого машиной, до величины сопротивления тракта.

Благодаря простоте конструкции и обслуживания при относительно высокой экономичности, регулирование направляющим аппаратом является наиболее распространенным способом регулирования.

Мощность на валу машины с направляющим аппаратом при полном его открытии определяется по обычной формуле. Следует учитывать, что характеристика машины с направляющим аппаратом при полном его открытии как по давлению, так по мощности и по КПД может несколько отличаться от характеристики той же машины без направляющего аппарата. Поэтому при применении направляющего аппарата следует пользоваться данными, относящимися к машине с направляющим аппаратом.

При всех прочих режимах мощность на валу машины определяется по формуле

 , кВт ,

где Q (м³/с), ДН_п (Па), з_э (%) - расход, перепад полных давлений в тракте и эксплуатационный КПД вентилятора на данном режиме.

Эксплуатационный КПД при регулировании направляющим аппаратом

з_э = з_рег з_исх, % ,

где з_рег - КПД регулирования, зависящий от глубины регулирования, типа машины и направляющего аппарата, а также от положения исходного режима на характеристике машины, т.е. от тракта.

Зависимости КПД регулирования от глубины регулирования з_рег = f (Q/Q_исх) для аэродинамических схем вентиляторов и дымососов, применяемых в энергетике, при регулировании направляющими аппаратами осевого и упрощенного типа приведены на графике рис. 27, с. 195. Этот график построен для тракта, зависимость сопротивления которого от расхода подчиняется квадратичному закону при условии совпадения исходного режима с оптимальным.

Мощность электродвигателя

Установленная мощность электродвигателя определяется по формуле

, кВт ,

где в_з - коэффициент запаса мощности электродвигателя, принимаемый во всех случаях, кроме случаев установки гидромуфты, равным 1,1; при установке гидромуфты или других устройств, обеспечивающих плавное увеличение числа оборотов при пуске, в_з = 1,0; Q_р - производительность машины при расчетном режиме, м³/с; - приведенное полное давление машины, Па; - эксплуатационный КПД машины при расчетном режиме в зависимости от принятого способа регулирования, %.

По подсчитанной таким образом мощности подбирается по каталогам без каких-либо дополнительных запасов соответствующий электродвигатель (либо ближайший бьльший по мощности).

Размещено на Allbest.ru