Порядок расчёта

Методика расчёта газовой горелки

Принципиальная схема горелки типа “труба в трубе” представлена на рис.3.

Рис. 3. Коаксиальная горелка типа “труба в трубе”

1- огневой насадок с пережимом, 2 - лопатки, 3 - воздушная камера,
4 – газовый коллектор

Исходные данные для расчета

Коэффициент избытка воздуха α

Скорость воздуха W_в , м/с

Скорость газа на выходе из сопел W_г , м/с

Температура горячего воздуха t_в , ºC

Температура газа t_г , ºC

Объемный расход газа на горелку (при н.у.) G^о_г , м³/ч

Скорость газа в трубе (в газовом коллекторе) W_г.тр. , м/с

Состав газа по объему, % : CH₄ , C₂H₆ , C₃H₈ , C₄H₁₀ , N₂ , CO₂

Плотность газа (при 0 ^оС) ρ^о_г, кг/м³

Теплота сгорания газа Q_i^d , МДж/м³

Порядок расчёта

1. Согласно материальному балансу процесса горения газа (см. Конспект лекций) определяются:

1.1. Объём воздуха, теоретически необходимый для сжигания газа V^o, м³/м³

1.2. Теоретический объём продуктов сгорания:

1.2.1. Объём трёхатомных газов ,м³/ м³

1.2.2. Объём азота , м³/м³

1.2.3. Объём водяных паров , м³/ м³

1.2.4. Суммарный теоретический объём продуктов сгорания V^o_г , м³/ м³

1.3. Действительный объём воздуха V, м³/м³

1.4. Действительный объём продуктов сгорания:

1.4.1. Объём трёхатомных газов: , м³/м³

1.4.2. Объём двухатомных газов: , м³/м³

1.4.3. Объём водяных паров , м³/ м³

1.4.4. Суммарный действительный объём продуктов сгорания V_г , м³/ м³

2. Действительный объёмный расход воздуха (при заданной температуре воздуха) G_в , м³/с

3. Действительный объёмный расход газа (при заданной температуре газа)

G_г, м³/с

, м³/с

4. Из уравнения расхода газа определяется внутренний диаметр газоподводящей трубы (газового коллектора) (рис.2) d_вн :

,

где W_г.тр – скорость газа в коллекторе.

5. Наружный диаметр газового коллектора

d_н =d_вн +2δ_ст,

где толщина стенки газового коллектора δ_ст = 4 мм.

6. Из уравнения расхода воздуха

определяется внутренний диаметр наружной воздухоподводящей трубы D_вн.

9. Определение глубины проникновения больших и малых струй газа в воздушный поток.

При расчёте глубины проникновения струй газа, истекающих из больших и малых сопел, исходят из предположения, что в том сечении, где большие и малые струи принимают направление потока воздуха, они соприкасаются друг с другом, а внешняя граница больших струй достигает внешней границы кольцевого канала. При этом диаметры струй согласно формуле (2):

D_стр = 0,75H и d_стр = 0,75h .

Из схемы распространения струй в кольцевом канале (рис.2) следует, что глубина проникновения больших струй

→ → ,

а малых

→ → .

10. По формуле (1) определяются диаметры больших d_б и малых сопел d_м (при этом принимается К_s=1,6)

11. Принимая, что, согласно рекомендациям, при центральной подаче газа 80 % его объёма подаётся через большие сопла, а 20 % – через малые, определяются геометрические характеристики горелки:

суммарная площадь больших и малых сопел

, ,

количество больших и малых сопел

, ,

шаг установки больших и малых сопел

, .

Количество больших и малых сопел принимается кратным 4.