Расчетная часть. Условие задачи. Рассчитать параметры паровой завесы для технологической трубчатой печи (радиантно-конвекционной с вертикальным движением газов)

Условие задачи. Рассчитать параметры паровой завесы для технологической трубчатой печи (радиантно-конвекционной с вертикальным движением газов). Коллектор завесы удобно расположить на бетонных опорах высотой h_б, м, а высоту верхней кромки ограждения над коллектором завесы принимают равной h, м.

Данные. При определения показателей паровой завесы, были использованы следующие исходные данные (табл. 1).

Рассчитывают следующие величины.

1. Расстояние X, м, от коллектора завесы до защищаемого объекта

 

 

Х=0,25Н,(1)

 

где Н — высота защищаемой зоны объекта, м (табл. 1).

2. Длина коллектора L_кол, м

 

L_кол = Р + 8X,(2)

 

где Р — периметр защищаемого объекта, м (табл. 1).

3. Удельный расход пара из отверстий коллектора ρ₀ W₀, кг/(м² · с)

 

, (3)

 

где ρ₀ — плотность пара, кг/м³;

W₀ — скорость выхода пара, м/с;

р₁ — давление пара в коллекторе, Па (табл. 1);

V₁ — удельный объем пара в коллекторе, м³/кг (табл. 1);

p₂ — атмосферное давление, Па, равное 10⁵ Па;

К — показатель адиабаты пара (для перегретого пара принять К = 1,3, для насыщенного пара К = 1,135).

4. Диаметр отверстий на коллекторе d ₀, м

 

, (4)

 

где ρ_в — плотность воздуха, кг/м³ (табл. 1);

W_в — скорость ветра, м/с (табл. 1).

 

5. Если по условиям расчета задается диаметр отверстий, то следует определить номинальную высоту завесы Н_з, м

 

. (5)

 

6. Расстояния между отверстиями l, м

 

, (6)

 

где h — высота верхней кромки ограждения над коллектором, м (табл. 1).

7. Количество отверстий n, шт.

. (7)

 

8. Диаметр коллектора D_кол, м

 

. (8)

 

9. Расход пара G_п, кг/с:

, (9)

 

где φ — коэффициент расхода пара через отверстие (φ принимается от 0,6 до 0,8).

10. Общая высота ограждения h _огр, м:

 

h_огр = h + h_б , (10)

 

где h_б — высота опоры коллектора, м (табл. 1).

11. Расстояние от ограждения до коллектора Х₁, м:

 

Х₁ = 0,25h. (11)

12. Длина ограждения L_огр, м:

 

L_огр = L_кол +8X₁. (12)

 

Указанный порядок расчета проводят после ориентировочного выбора значений давления пара и диаметра отверстий в коллекторе по табл. 2 с уточнением значения высоты паровой завесы H_з.

В вертикальной графе даны значения давления пара, в горизонтальной - диаметры отверстий, а в пересечении горизонтальных и вертикальных граф - высоты паровых завес (высота защищаемых зон) в метрах.

Таблица составлена для скоростей ветра 2, 3, 4 и 6 м/с. При больших скоростях ветра указанные величины следует принимать такими же, что и для 6 м/с. Также таблица дает возможность оценить необходимое значение давления пара и соответствующий ему диаметр отверстий для обеспечения требуемой высоты завесы (высоты защищаемого объекта).

Для одного и того же давления пара высота завесы будет тем больше, чем больше диаметр отверстий. Однако с увеличением диаметра будет увеличиваться расход пара. Следует подбирать давление пара и диаметр отверстий таким образом, чтобы были обеспечены требуемая высота завесы и наиболее экономичный отбор пара. Диаметр отверстий следует принимать наименьшим из возможного (но не менее 3 мм) для каждого давления пара.

 

Таблица 1 – Исходные данные

	№ вариантов
Давление пара в коллекторе завесы р1, Па	10x105	12x105	9x105	8x105	6x105	13x105	11x105	10x105
Удельный объем пара в коллекторе завесы V1, м3/кг	0,2
Скорость ветра, wв, м/с
Плотность ρв, кг/м3, (температура tв, °С) воздуха	1,36 (-15)
Высота печи, Н, м	2,5						3,5	6,5
Размеры печи, м	3x5	5x4	5x3,3	4x2,8	6x3,2	4x4	5x3,2	7x3
Высота верхней кромки ограждения над коллектором, h, м	0,5	0,7	0,4	0,45	0,6	0,35	0,7	0,5
Высота опоры коллектора, hб, м	0,2	0,3	0,2	0,25	0,3	0,1	0,2	0,3