8. Розрахунок опору на шляху руху продуктів згорання

З метою перевірки тяги димової труби висотою 45м потрібно визначити загальний опір на шляху руху продуктів згорання від робочого простору печі до гирла труби.

1 - робочий простір; 2 - головки; 3 - вертикальні канали; 4 - шлаковики; 5 - регенеративні нагрівачі; 6 - борова; 7 - реверсивні і регулюючі клапани; 8 - димова труба

Рис. 8.1 - Розрахункова схема газового тракту мартенівської печі

Кількість продуктів згорання при максимальній тепловій потужності в другому періоді плавки складає:

.

Втрата напору при повороті продуктів згорання із головки печі в вертикальні повітряні канали

Переріз двох вертикальних каналів:

Втрати напору при повороті під кутом 90?:

. (8.1)

1) Величину коефіцієнта місцевого опору приймаємо рівним 0,7 (по рис.27 [1]) у випадку плавного заокруглення внутрішньої кромки.

2) Швидкість продуктів згорання у вертикальних каналах:

, (8.2)

3) Питома вага продуктів згорання при нормальних умовах

(8.3)

4) Біном розширення при температурі продуктів згорання 1750? С:

Втрата напору на подолання геометричного напору при опусканні нагрітих продуктів згорання в вертикальних каналах і шлаковиках на глибину 5,5м

(8.4)

де - питома вага сухого повітря при 20 гр. С, кг/м³;

- питома вага повітря при 1750 гр. С, кг/м³.

Втрата напору на подолання тертя в вертикальних повітряних каналах

(8.5)

де о - коефіцієнт втрати напору на подолання тертя в цегляних каналах;

Н_к - висота вертикальних повітряних каналів, м;

d - приведений діаметр вертикального каналу, м, який визначається з виразу:

(8.6)

Втрата напору на виході продуктів згорання із вертикальних каналів і вході в шлаковик (перехід з вузького каналу в широкий)

F₁= 2,29 м²; F₂=1,7·3,75=6,36 м².

Коефіцієнт місцевих втрат при

Тоді:

(8.7)

Втрата напору при повороті продуктів згорання на кут 90? із шлаковика в регенератор при наявності односторонньої ніші

Переріз пережиму між шлаковиком і регенератором

S=3,75·1,2=4,5 м^2,де 3,75м - ширина шлаковика;

1,2м - середня висота вікна.

Швидкість продуктів згорання в вікні пережиму:

(8.8)

Втрата напору складе:

(8.9)

де о - коефіцієнт місцевого опору при повороті на 90? і при наявності ніші;

t - температура продуктів згорання над регенераторами, ?С;

Втрата напору при повороті і на вході продуктів згорання в насадку регенератора

При надходженні продуктів згорання в насадку втрачається весь динамічний напір, що відповідає швидкості w₅=1,2 м_н/с і, крім того, прибавляється опір на вході в решітку регенератора.

Тому

(8.10)

Опір насадки

(8.11)

де Н_р - висота насадки регенератора, м;

k - коефіцієнт, який враховує тип насадки.

8.7.1 Коефіцієнт опору насадки на 1 м

, (8.12) .

Динамічний напір

(8.13)

Подолання геометричного опору при опусканні продуктів згорання в насадці на глибину 7,1 м

(8.14)

де Н - висота від верхньої частини насадки до середини борова (6,5+0,6);

Втрата напору при виході продуктів згорання із насадки регенератора в піднасадковий простір

(8.15)

де

- коефіцієнт місцевого опору, що являється функцією відношення площі насадки (живого перерізу) і піднасадкового простору (для F₁/F₂=5,8/11,96=0,25 [1]), де F₂ - площа горизонтального перерізу двох піднасадкових каналів, дорівнює F₂=5,98·2=11,96 м².

Динамічний напір внизу насадки регенератора

Втрата напору при повороті продуктів згорання із під насадкових каналів на 90 гр.

При русі продуктів згорання в вертикальному напрямку втрачається динамічний опір, а в горизонтальному напрямку половина динамічного напору, тоді:

(8.16)

Швидкість продуктів згорання в вертикальній частині під насадкових каналів

де 1,25 - коефіцієнт, що враховує підсмоктування повітря.

Швидкість продуктів згорання в горизонтальній частині каналів

Тоді:

Втрата напору на подолання тертя в під насадкових каналах

(8.17)

де L - довжина під насадкових каналів, м;

о - коефіцієнт місцевого опору;

d - приведений діаметр, який дорівнює:

Втрата напору на два повороти під кутом 45гр. в борові

(8.18)

Розміри борова 1,5Ч2м при циркуляційному своді, його переріз дорівнює F₁₀=2,7м².

Швидкість продуктів згорання в борові

Тоді:

Втрати напору при зєднуванні боровов правого і лівого регенераторів внаслідок утворення ніші

(8.19)

Втрати напору в перекидному клапані тарільчатого типу

(8.20)

де о - коефіцієнт місцевого опору в клапані діаметром 1400 мм;

w₁₄ - швидкість продуктів згорання;

Втрати напору на тертя в димових боровах

(8.21)

де L_заг - загальна довжина димових боровів;

d - приведений діаметр борова перерізом 1,5Ч2 м з півциркульним сводом, який дорівнює:

Втрати напору при повороті продуктів згорання в димову трубу під кутом 90 гр.

Загальні втрати напору на шляху руху продуктів згорання

Приймаємо, що температура продуктів згорання в боровах падає зі швидкістю 2 гр. С на 1м борова.

(8.22)

Приймаємо резерв рівним 10%, отримаємо наступну розрахункову величину тяги

(8.23)

Тяга, яка утворюється існуючою димовою трубою висотою 45+2,2=47,2 м

(8.24)

Швидкість продуктів згорання по каналу труби

де 1,8 м² - середня площа внутрішнього перерізу труби.

Швидкість продуктів згорання в гирлі труби

де 1,2 м² - площа внутрішнього перерізу в гирлі труби.

Питома вага продуктів згорання при 400?С

(8.25)

При цьому приймаємо, що падіння температури продуктів згорання в трубі складає 30 гр.

Таким чином, висота існуючої труби не забезпечує в літній період достатньої тяги при даній тепловій потужності печі і тому потрібно збільшити висоту труби до 50 м.