Упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы.
Этот этап расчета предназначен для определения стандартного диаметра и высоты дымовой трубы.
Общее сопротивление всего газового тракта определяется выражением:
, (78)
где ΔРр, ΔРк – соответственно разряжение в топочной камере, потери напора в камере конвекции, ΔРм.с. – потери напора в газоходе на преодоление местных сопротивлений;
(79)
- сумма коэффициентов местных сопротивлений (внезапное расширение (ξ1), внезапное сужение (ξ2), шибер или заслонка (ξ3)).
W, ρtух – соответственно линейная скорость и плотность продуктов сгорания;
Имеем:
ξ1 = 0,02;
ξ2 = 0,04;
ξ3 = 4;
Тогда 
.
При естественной тяге допустимую скорость в дымовой трубе принимаем равной 8 м/с.
Ранее было рассчитано tух = 270 оС.
Плотность продуктов сгорания при нормальных условиях:
(80)
- сумма масс продуктов сгорания на 1 кг топлива;
- объемное количество продуктов сгорания на 1 кг топлива.
(81)
.
.
Плотность продуктов сгорания при любой заданной температуре (Т) определяется выражением:
(82)
.
Тогда:
.
Потери напора на трение в дымовой трубе:
, (83)
, 
- соответственно потери напора при входе в трубу и выходе из неё, потери на трение при движении газов в дымовой трубе:
(84)
, 
- коэффициенты местных сопротивлений при входе в трубу и выходе из неё:
;
.
- плотность газов в трубе при средней температуре.
(85)
(86)
.
.
.
.
Тогда:
.
, (87)
где λ3, h, D – соответственно коэффициент гидравлического сопротивления в дымовой трубе, высота и диаметр дымовой трубы.
(88)
(89)
где nT – число дымовых труб;
V – объемный расход продуктов сгорания при tух.
(90)
В – часовой уравнению:
, (91)
где ρв = 1,293 кг/м3 – плотность воздуха;
Тв = 303 К – температура воздуха.
Таблица 5 – Результаты расчета высоты дымовых труб методом итераций.
| № итерации | Высота (задан.) | Потери напора на выходе из трубы | Общее сопротивление | Высота (расч.) |
| 50,0000 | 10,5876 | 242,9930 | 49,7387 | |
| 49,7387 | 10,5323 | 242,9377 | 49,7274 | |
| 49,7274 | 10,5299 | 242,9353 | 49,7269 | |
| 49,7269 | 10,5298 | 242,9352 | 49,7268 |
Приведем пример для последней итерации.
Принимаем h = 49,7269 м.
Потеря напора на выходе из трубы:
.
Тогда общее сопротивление:
.
Тогда:
.
Следовательно высота дымовой трубы:
.
Схема дымовой трубы с естественной тягой, поясняющая аэродинамический расчет, представлена на рисунке 6.
Рисунок 6 – схема дымовой трубы с естественной тягой, поясняющая аэродинамический расчет.
Заключение
В ходе данной работы была рассчитана и спроектирована печь для нагрева и частичного испарения нефти. Для этой цели была выбрана печь типа СКГ1 свободного вертикальнофакельного сжигания комбинированного топлива с горелками типа ГГМ-5, и определены её основные параметры: к.п.д., тепловая нагрузка и др. К.п.д. достаточно высок и равен 82,14%. Также был проведен упрощенный расчет камеры радиации, расчет диаметра печных труб, расчет камеры конвекции, гидравлический расчет змеевика трубчатой печи и упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы.
Для удаления дымовых газов используется естественная тяга. Это увеличило капитальные затраты на изготовление более высоких дымовых труб, но значительно понизило энергетические затраты на искусственную вытяжку дымовых газов с помощью вентиляторов.
1. Технологическая установка, в которой будет эксплуатироваться проектируемая или модернизированная печь.
Спроектированная печь будет эксплуатироваться для нагрева и частичного испарения нефтепродукта.
2. Полная теплопроизводительность печи, МВт (Гкал/ч) 39,5 (34,1)
3. Производительность печи, т/сут 3500
4. Ожидаемый к.п.д., % 82,14
5. Сырье, поступающее в печь:
· относительная плотность 0,9
6. Температура сырья, оС:
· на входе в печь 140
· на выходе из печи 360
7. Давление сырья, ат
· на входе в печь 8,23
· на выходе из печи 1,5
8. Доля отгона: 0,41
9. Змеевик сырьевой двухпоточный
10. Воздухоподогреватель не требуется.
11. Вид применяемого топлива газ
12. Состав топлива, % масс:
· углерод 87
· водород 12
· кислород 1
13. Дымовая труба: отметка верха, м 49,73
14. Располагаемая площадка для строительства, м 24,44x6