Меню

Мощность газовой горелки формула

IV.5. РАСЧЕТ ИНЖЕКЦИОННОЙ ГАЗОВОЙ ГОРЕЛКИ

Расчет горелок должен обеспечивать необходимую для аппаратов и установок тепловую мощность, широкий диапазон регулирования расхода газа, устойчивость пламени без применения искусственных стабилизаторов горения, и отсутствии или пониженной концентрации вредных компонентов продуктов сгорания. Расчет включает в себя определение размеров следующих конструктивных элементов:

-габаритных размеров, обеспечивающих возможность установки горелки в заданной топке.

Исходными данными для расчета являются

-тепловая мощность горелки;

-химический состав газа;

-давление газа перед соплом;

-температуры газа и воздуха;

-характеристики аппарата или тепловой установки, для которой горелка рассчитывается.

По указанным исходным данным определяется низшая теплота сгорания газа (Q н р=38194 кДж/м 3 ), его плотность (rг=0,882 кг/м 3 ) и объем воздуха (Vв). При расчете таких горелок объем газа и его плотность определяются при нормальных физических условиях. Объясняется это тем, что давление газа мало отличается от атмосферного. При этом следует учитывать, что его температура для зимнего расчетного периода изменяется на 5 – 10 о С. При тех же параметрах с допустимой для практики точностью могут определяться объем и плотность воздуха. При расчете горелок можно не учитывать содержание в газе и воздухе водяных паров, так как оно очень мало влияет на его объем, плотность и теплоту сгорания.

Расход газа определяют:

где q-номинальная теплопроизводительность установки, кДж/ч;

Q р н— низшая теплота сгорания газа, кДж/ч;

N- число принимаемых к установке однотипных горелок с одинаковым расходом газа;

Давление газа (Pг) перед соплом горелки определяется на основании гидравлического расчета внутридомового газопровода. Вместе с тем для обеспечения широкого диапазона регулирования расхода газа оно должно быть не менее определенного по формуле:

Теоретическая скорость истечения газа из сопла Wг при нормальных условиях рассчитывается по формуле, не учитывающей изменения плотности газа:

Площадь поперечного сечения газового сопла f и его диаметр D определяются по формулам:

где m-коэффициент расхода, учитывающий неравномерность распределения скоростей потока газа по сечению сопла, сопротивления трения в нем и сжатия струи. Зависит от формы сопла.

Диаметр горловины смесителя (D3) определяется из уравнения, выражающего закон сохранения количества движения при смешении двух газов. Количество движения 1м 3 инжектируемого газа определяется произведением скорости газа на его плотность, а количество движения инжектируемого из атмосферы воздуха можно принять равным 0. В этом случае количество движения газо-воздушной смеси можно записать как:

где:W3-скорость ГВС в горловине смесителя, м/с;

n-объемная кратность инжекции (*количество воздуха инжектируемого 1м 3 газа);

Уравнение сохранения количества движения тогда запишется:

Выразим расход газа (Qг) и расход ГВС (Qгх[1+n]) через соответствие скорости и сечения:

Так как кратность инжекции определяется:

Последняя формула показывает, что a1 для данного вида газа зависит только от соотношения диаметра горловины и не зависит от давления инжектируемого газа. Это значит, что инжекционные горелки обеспечивают постоянство соотношение газа и воздуха в ГВС не зависимо от изменения расхода газа. Так для горелок рассматриваемого вида a1 должно приниматься таким, чтобы не происходило проскока пламени внутрь смесителя при минимально необходимом расходе газа:

Одновременно a1 должно быть больше такого, при котором возможно образование желтых языков пламени:

где: m-число углеродных атомов в молекуле;

n –число водородных атомов в молекуле.

Диаметр конфузора D2 и диффузора D4 принимается примерно одинаковым:

Длина горловины смесителя и длина конфузора:

Переход конической поверхности конфузора в цилиндрическую поверхность горловины для литых смесителей по дуге окружностей: R= (3÷5)хD3

Читайте также:  Как рассчитать мощность узо для дома

Длина диффузора — смесителя:

где b- угол расширения диффузора принимаемый для обеспечения безотрывности потока ГВС в пределах 6 – 8 º

Суммарная площадь огневых каналов в коллекторе (fD)

где: Wсм— скорость вытекания их огневых каналов ГВС. Принимается такой, чтобы не происходило отрыва пламени. Для природного газа:

Так как последнее уравнение содержит две неизвестных величины, то для определения скорости вытекания ГВС необходимо задаться диаметрами огневых каналов (3÷6 мм). Число огневых каналов на коллекторе определяется:

Огневые отверстия на коллекторе горелки обычно размещают в 1 или 2 ряда в последнем случае в шахматном порядке. При двухрядном расположении

минимальная длина коллектора:

где: S – шаг между осями огневых отверстий.

Для обеспечения быстрого распространения пламени по всем каналам и предотвращения их слияния шаг должен укладываться в пределы определенные экспериментом: при a1=0,6, d=2 – 6 мм, S=(2,4 – 2,8)∙dо мм. Для этой же цели расстояние между осями рядов каналов должно быть в 2 – 2,5 раза больше расстояния между рядами.

При выборе глубины огневых каналов (lD) следует исходить из того, что ее увеличение способствует устойчивости горения в отношении проскока пламени. Вместе с тем чрезмерное увеличение глубины канала приводит к повышению сопротивления трения, что в свою очередь способствует понижению коэффициента инжекции первичного воздуха (a1). Кроме того, это приводит к созданию приподнятых каналов, осложняющих изготовление горелок. По экспериментальным данным:

Газовые горелки должны размещаться в топке так чтобы конусный фронт пламени не омывал теплообменных поверхностей, так как это приводит к появлению продуктов неполного сгорания.

где k – отношение расчетной удельной тепловой нагрузки Полная длина горелки рассчитывается путем сложения длин конфузора, горла смесителя, диффузора и коллектора горелочного устройства.

Расчет газовой горелки.

1. Номинальный расход газа:

2. Скорость истечения газа из сопла:

3. Площадь поперечного сечения газового сопла:

4 Диаметр сопла:

5. Диаметр горла смесителя:

6. Диаметр конфузора D2 и диффузора D4.

7. Длина конфузора: мм

8 Длина горла смесителя: мм

9. Длина диффузора при угле расширения b=8 0

10. Суммарная площадь огневых отверстий горелочного насадка:

Зададимся диаметром огневого отверстия dогн=3 мм и скоростью выхода газа из огневых отверстий Wогн=1,5 м/с

11. Число огневых отверстий:

12 При a1=0,6 расстояние между осями огневых отверстий:

13 Длина коллектора горелочного насадка при двухрядном расположении горелок:

14. Оптимальное расстояние l от обреза сопла до входного сечения сопла смесителя: мм

15 Длина горелки: мм

IV.6. РАСЧЕТ ДЫМОХОДА.

В курсовом проекте рассчитывается дымоход от газового водонагревателя. Установка колонки и устройство дымоходов показано в приложении 10.

Расчет выполняется по наихудшим условиям работы для верхнего этажа проектируемого здания в летнее время.

При расчете дымохода определяют размер поперечных сечений дымохода и присоединительной трубы, а также величину разряжения перед газовыми приборами. Поперечными сечениями предварительно задаются, принимая скорость уходящих газов 1,5….2 м/с. О достаточности принятых размеров сечений судят по полученной величине разряжения перед приборами. Тягу рассчитывают по уравнению:

где Dрт – тяга, создаваемая дымовой трубой, дымоходом или вертикальным участком присоединительной трубы, Па;

Н – высота участка, создающего тягу, м;

tнв – температура наружного воздуха, ° С;

tт – средняя температура газов на участке, 0 С;

рб – барометрическое давление, Па.

Для определения средней температуры газов следует знать снижение их температуры в результате остывания при движении по соединительным трубам и дымовым каналам. Из сравнения уравнения теплопередачи от уходящих газов к воздуху, окружающему дымоход,

Читайте также:  Линейка карт nvidia по мощности

и уравнения теплового баланса для участка газохода:

получаем следующую зависимость для расчета остывания уходящих газов:

где: k – среднее значение коэффициента теплопередачи для стенок дымохода,

отнесенное к внутренней поверхности, Вт/(м 2 ∙°С);

Fв – внутренняя площадь поверхности расчетного участка дымохода, м 2 ;

tух – температура уходящих газов при входе в дымоход, ° С;

tов – температура воздуха, окружающего дымоход, °С;

Dt – падение температуры уходящих газов в расчетном участке, °С;

Q – количество теплоты, отдаваемой уходящими газами при остывании на величину Dt, Вт;

1,38 – средняя объемная теплоемкость дымовых газов, кДж/(м 3 · ° С);

Qпс – расход продуктов сгорания через дымоход, м 3 /ч, отнесенный к нормальным условиям.

Примерные значения падения температуры уходящих газов на 1 м дымохода следующие: в кирпичном дымоходе, расположенном во внутренней стене – 2…6 0 С; в кирпичном дымоходе, расположенном снаружи здания – 3…7 0 С; в стальных соединительных трубах – 6…12 0 С.

Разряжение перед газовым прибором определяется по формуле:

где Dргаз – разрежение перед газовым прибором, Па;

тр,мс – потери давления на трение и местные сопротивления при движении газов по соединительным трубам, дымоходам и дымовой трубе (величина Dрмс включает потери давления, связанные с созданием скорости при выходе из трубы).

Потери на трение рассчитывают по формуле:

Потери на местные сопротивления рассчитывают по уравнению:

Расчета дымохода.

Рассчитать дымоход, отводящий продукты сгорания от быстродействующего водонагревателя. В водонагревателе сжигается природный газ, для которого величина Q c н=38194 кДж/м 3 .

Расчет выполняем по наихудшим условиям работы для верхнего этажа проектируемого здания №1 в летнее время. Средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого периода – 20,9°С (табл. 2 СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»).

В расчете принимаем действительный коэффициент избытка воздуха α=1,05.

Соединительная труба газовой колонки диаметром 130 мм имеет длину 3 м, вертикальный участок, равный 0,3 м, и три поворота. Высота дымохода во внутренней кирпичной капитальной стене сечением 125х125 мм имеет высоту 5 м до чердака. Дымоход на чердаке и сверх кровли сечением 125х125 мм имеет толщину стены 0,5 кирпича, высоту 4 м и над оголовком металлический зонт.

1. Предположим, что разряжение перед тягопрерывателем водонагревателя составляет 3 Па, поэтому подсос воздуха не учитываем. Основные показатели работы водонагревателя: Q=18 кВт; a=1,05; tух=170 0 С.

2.Рассчитываем охлаждение газа в вертикальном участке присоединительной трубы:

Количество продуктов сгорания при a=1,05: 11,99+(1,05-1)·10,15=12,5м 3 /м 3

Расход газа: м 3 /ч

Температура уходящих газов после вертикального участка:t1=170-8,97=161,02 ° С

3. Охлаждение газа в присоединительной трубе длиной L=3-0,3=2,7м

Температура газов в начале дымохода: t2=161,02-61,26=99,75 ° С

4. Охлаждение во внутреннем дымоходе:

Температура в конце дымохода: t3=99,75-44,24=55,51 ° С

5. Охлаждение в наружном дымоходе

Температура газов, уходящих из трубы: t4=55,51-16,26=39,25 °С

Температура точки росы tт.р.=31 ° С не должна превышать температуры уходящих газов, т.е. t4 > tт.р.

6. Тяга, создаваемая вертикальным участком соединительной трубы:

Тяга, создаваемая дымоходом

Суммарная тяга: Dрт=14,99+1,16=16,15 Па

7. Определим потери на трение.

а)в присоединительной трубе

f=0,0133 м 2 – сечение присоединительной трубы

Коэффициент трения принимаем равным 0,02, а плотность продуктов сгорания — r=0,85 кг/м 3 . Потери давления на трение Dртр рассчитываем

Читайте также:  Как узнать мощность установленного блока питания

8. Определим потери на местные сопротивления:

а) в присоединительных трубах

КМС: — на входе в тягопрерыватель x=0,5

— на повороте x=0,9·3=2,7

— на входе в кирпичный дымоход x=1,2

КМС на выходе x=1,5

9. Разряжение перед газовым прибором

Разрежение превышает минимально необходимое (3 Па), следовательно, дымоход обеспечит нормальную работу водонагревателя.

V.Список литературы

1. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. Госстрой России. М.: 2003.

2. СП 42.13330.2011. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений. – М.: Госстрой России, 2011г.

3. Ионин А.А. Газоснабжение: Учебник для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. М.: Стройиздат, 1989. – 439 с..

4. СП 42-101-2003. Общие положения по проектированию и строительству газораспределительных систем из металлических и полиэтиленовых труб. ЗАО «Полимергаз». М., 2003.

5. СП 41-110-2005. Проектирование тепловых сетей . – М.: «Объединение ВНИПИэнергопром» 2005.

6. Жила В.А., Ушаков М.А., Брюханов О.Н. Газовые сети и установки: Учеб. пособие. — М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 272с.

7. Газорегуляторные пункты и установки. Справочник под.ред. И В Мещанинова, В.А.Жилы, О.В.Платонова. М.-ЗАО «Полимергаз», 2000.– 452с.

8. Стаскевич Н.Л., Северинец Д.Д., Вигдоргин Д.Я. Справочник по газоснабжению и использованию газа. Л.: Недра, 1990-762с.

9. СП 62.13330.2011 Газораспределительные системы. «Полимергаз». М.: 2011.

10. ПБ 03-445-02 «Правила безопасности при эксплуатации дымовых и вентиляционных промышленных труб».

Источник



Определение мощности нагрева.

C-Bell Научный сотрудник Улан-Удэ 1681 1261

Порой возникает необходимость определения мощности нагревателя.
В случае, если нагреватель электрический, определить мощность можно измерив протекающий ток или сопротивление нагревателя.
Что же делать, если нагреватель газовый (дровяной, угольный, керосиновый, солнечный, геотермический и пр.)?
Да и в случае электрического нагревателя может не быть возможности измерить ток/сопротивление.
Поэтому предлагаю метод определения мощности нагревателя с помощью термометра, литрометра (весов) и часов (таймера, секундомера), то есть приборов, которые почти наверняка найдутся в арсенале самогонщика.

Определенное количество воды m залить в кастрюлю и измерить начальную температуру (T1).
Установить на разогретый нагреватель, засечь время. Через определенное время t снять показания термометра (T2).
Рассчитать мощность:
P = 4,1868*m*(T2-T1)/t

Таким способом определил мощность конфорки своей печки в среднем положении переключателя мощности.
Залил в кастрюлю 3 литра = 3000 грамм воды
Установил таймер на t = 10 минут = 600 секунд
Начальная температура воды T1 = 12,5°C
Температура при срабатывании таймера T2 = 29,1°C

Расчет:
Для нагрева 1 грамма воды на 1°C необходимо количество энергии в 1 калорию или 4,1868 джоуль;
Затраченная на нагрев трех литров воды энергия E = 3000*(29,1-12,5) = 49800 калорий = 208502,64 джоулей;
Мощность — это количество энергии, подводимой за промежуток времени.
P = 208502,64/600 = 347,5044 ватт;

Если предположить теплопотери в 10%, то истинная мощность конфорки составит порядка 400 ватт или 0,4 киловатт.

Пока излагал, подумалось, что точность определения можно повысить, немного изменив эту методу для компенсации теплопотерь.
Холодная вода из крана имеет начальную температуру ниже температуры окружающей среды, поэтому отбирает энергию, пока эти температуры не сравняются. При дальнейшем нагреве вода начинает нагревать окружающую среду.
Таким образом, нужно измерить начальную температуру воды (T1)и температуру окружающей среды (Tср) и нагрев вести, отметив время, до компенсационной температуры
T2 = Tср + (Tср — T1) = 2* Tср — T1

Измерив время t, за которое происходит нагрев воды массой m до компенсационной температуры, определяем мощность по уже известной формуле:
P = 4,1868*m*(T2-T1)/t

Источник