Расчет сопротивлений на пути движения газов. Выбор тягодутьевых средств

Министерство  образования и науки РФ

ГОУ ВПО  «Уральский Федерального Университета имени первого Президента России Б.Н.Ельцина»

Металлургический  факультет

Кафедра ТИМ 
 
 
 
 

Курсовая  работа

по дисциплине «Теплотехника»

«Расчет сопротивлений на  пути движения газов. Выбор тягодутьевых средств» 
 
 
 
 
 
 
 

Студент: Сумин  А.Д.

Группа, номер: Мт-38051

Преподаватель: Шаврин В.С. 
 
 

Екатеринбург

2010 г.

Содержание

Введение                                                                                                    3 

Глава 1. Проектирование рекуператора      6 

Глава 2. Расчёт сопротивлений на пути движения воздуха   8 

     2.1. Диаметры отдельных участков  воздухопровода   8 

2.2. Потери давления на трение             11        

2.3. Потери  давления на местных сопротивлениях         14       

     2.4. Геометрическое давление             16        

2.5. Суммарные  потери               16             2.6.Подбор вентилятора              17

     2.7.Вывод по главе               18           

Глава 3. Расчет потерь давления на пути движения дымовых газов      20  

     3.1. Проектирование борова              20

      3.2. Потери напора в рекуператоре             21

     3.3. Определение количества дымовых газов          22

     3.4. Определение площадей поперечных сечений          23

     3.5. Потери на трение               24          3.6. Потери напора на местных сопротивлениях                   25         

     3.7. Суммарные потери                                 27

     3.8. Расчет дымовой трубы            27

     3.9. Вывод по главе             29

Библиографический список                         31                   

Приложения                                                                                                 32 
 
 
 
 
 

  Введение.

     Движение  газов в рабочем пространстве металлургических печей во многом определяет эффективность и показатели тепловой работы печей. Правильная организация движения газов в системе обеспечивает стойкость элементов кладки металлургических печей, и поэтому увеличивает период работы печи.

     Для организации движения газов по элементам печи, создания в необходимых случаях циркуляции газов потоки воздуха, газов, продуктов сгорания должны располагать значительным запасом энергии. В качестве устройств, обеспечивающих приведение в движение газов в металлургических печах, применяются вентиляторы и дымовые трубы.

     Вентиляторы являются самыми распространенными  устройствами, применяемыми для перемещения газообразных сред при относительно низких давлениях. Вентиляторы были изобретены в России в 1835 г. За свою почти 175-летнюю историю эти устройства настолько внедрились в промышленность и быт, что сейчас вентиляторы являются одним из наиболее распространенных аппаратов.

     В настоящее время наиболее распространены радиальные (центробежные) и осевые вентиляторы.

  Работа  радиальных вентиляторов основана на превращении центробежных (массовых) сил в силы поверхностные (статическое давление). В зависимости от создаваемого давления радиальные (центробежные) вентиляторы в соответствии с ГОСТ 5976—73 классифицируют на вентиляторы низкого давления (1000 Па), среднего давления (до 3000 Па) и высокого давления (до 15000 Па).

  Осевые  вентиляторы имеют ряд преимуществ  перед радиальными. Они просты по конструктивному оформлению, обладают меньшей металлоемкостью (массой на единицу мощности), позволяют достигать более высоких к. п. д. за счет относительно малых внутренних потерь, они реверсивны, т. е. обеспечивают движение воздуха в прямом и обратном направлениях при изменении направления вращения рабочего колеса.

  В практике работы металлургических печей более распространены радиальные вентиляторы. Они широко применяются для нагнетания воздуха, используемого для горения различных топлив, для обеспечения циркуляции газов, для отсоса продуктов сгорания, запыленных газов и других случаях.

      Осевые вентиляторы, как развивающие большую производительность при относительно низком запасе энергии, используются только при ремонтах печей для организации ускоренного охлаждения, а также для вентиляции рабочих мест с мощными источниками тепловыделения во время выпуска металла из печей и пр.

      Подавляющее большинство металлургических печей, особенно нагревательных, оборудовано для эвакуации продуктов сгорания из рабочего пространства дымовыми трубами. Кроме того, дымовые трубы решают и экологическую задачу, рассеивая вредные примеси на удалении от земной поверхности и уменьшая тем самым приземные концентрации вредных веществ.

      Работа дымовой трубы основана  на действии геометрического давления, создаваемого горячими газами, находящимися в трубе. Это давление расходуется на преодоление сопротивлений от рабочего пространства до основания дымовой трубы, включая поворот газов в дымовую трубу, а также на преодоление сопротивления самой трубы, включая выход в атмосферу.

      В ходе выполнения курсовой работы возникали и некоторые трудности, например, не сразу удалось подобрать высоту дымовой трубы так, чтобы не было значительного расхождения между рассчитанным и задаваемым значением высоты дымовой трубы.

      Исходные  данные для проектирования рекуператора представлены в 1 главе, для расчета сопротивлений на пути движения воздуха – во 2 главе, для расчета потерь давления на пути движения дымовых газов – в 3главе.

      Все необходимые расчеты были произведены  в соответствии со схемой дымовой  трассы, представленной на рис.1.

 
 
 

     Рис. 1. Схема подачи воздуха к нагревательной печи и отвода продуктов горения  в дымовую трубу.

     1 – печь; 2 – воздухопровод; 3 – вентилятор; 4 –  задвижка (шибер); 5 –  рекуператор; 6 –  дымовой канал; 7 –  газопровод; 8 – горелка; 9 – шибер; 10 – дымовая труба.

Глава 1. Проектирование рекуператора 

     Заданы  следующие параметры рекуператора: 

 

     Рассчитаем  суммарную площадь поперечного  сечения трубок рекуператора:

     

где – количество воздуха, подаваемого к горелкам,

– рекомендованная скорость воздуха  в трубках рекуператора,

     

     Количество  трубок рекуператора:

     

где  n – количество труб по ширине секции;

m – количество труб по длине секции;

     

     Площадь поперечного сечения одной трубки:

     

     

     

Из этого  выражения находим:

     

     где – внутренний диаметр трубы рекуператора.

     

     По  ГОСТ 8732-78 принимаем наружный диаметр  трубы рекуператора , при толщине стенки 3 мм.

       – ширина рекуператора.

     

     

- длина рекуператора.

     

 

     Рис.2. Поперечное сечение секции рекуператора 

       Поперечное сечение секции рекуператора представлено на рис.2. 
 
 
 

Глава 2. Расчёт сопротивлений  на пути движения воздуха 

      Заданы  следующие параметры трубопровода: 

 

     2.1. Диаметры отдельных  участков воздухопровода

     Скорость  воздуха в трубопроводе задана: Площадь поперечного сечения воздухопровода составит:

     

     

При этом диаметр  трубопровода будет равен:

     

     

     В соответствии с ГОСТ 10704-91, выбираем диаметр трубы: d = 0, 357 м с толщиной стенки 4 мм. При этом внутренний диаметр будет:

     

     Диаметр основного трубопровода (от точки  А до точки Л)  d₁  будет один и тот же, поскольку на этом участке подаётся полный расход воздуха V_в.

Вычислим площадь  поперечного сечения трубопровода на участке А–Л:

      

     

Следовательно, скорость будет равна: 

       

     

Далее рассчитываем площадь трубопровода после разветвления в точке  Л:

     

     

Тогда диаметр  будет равен:

      

     

     По  ГОСТ 10704-91 ближайший наружный диаметр трубы равен при толщине стенки 4 мм. Тогда внутренний диаметр трубы на участке Л–Т составит:

     

    Тогда площадь поперечного сечения  в соответствии с выбранным диаметром  будет равна:

     

     

Скорость воздуха  на участке Л–Н будет равна:

     

     

     На  печи установлено 12 горелок (по 6 с каждой стороны), поэтому на каждую горелку  подается расход воздуха:

     

     

Отсюда скорость воздуха в этом трубопроводе в  точке Т будет равна:

     

     

а средняя скорость воздуха на участке М–Т составит: