Курсовая работа. КР- Коксование Углей Баранрова Анастасия. Расчет материального, теплового баланса и гидравлического режима процесса коксования угольной шихты в коксовых печах

• Название: Расчет материального, теплового баланса и гидравлического режима процесса коксования угольной шихты в коксовых печах
• Анкор: Курсовая работа
• Дата: 01.01.2022
• Размер: 0.81 Mb.
• Имя файла: КР- Коксование Углей Баранрова Анастасия.doc
• Тип: Курсовая; #322639
• страница: 5 из 9

Расчёт гидравлического режима коксовой печи

При расчёте гидравлического режима коксовой печи для упрощения примем, что в регенераторе подогревается только воздух, поступающий на горение.

89. Рассчитаем количество газа, подаваемого на один простенок:

V_г = b_ср*L*h* γ^с_ш* q^р_ш /τ/Q^р_н = 0,41*15,14*4,98*770*3001,655/15/7150 = 666,1826 м³/ч.

90. Рассчитаем количество газа, подаваемое на коксовую сторону по эмпирической формуле:

V_гкс = 666,1826 *(7 + 0,4)*1,123/((7 + 0,4)*1,123 + (8 + 0,4)) = 331,3013 м³/ч.

91. Через подовый канал одного регенератора с коксовой стороны на восходящем потоке проходит воздух в количестве:
при α =1,2; V_в = V_гкс * V^д₀ /3600 =331,3013 *1,91/3600 = 0,1757 м³/с

при α =1,3; V_в = V_гкс * V^д₀ /3600 =331,3013*2,07/3600 = 0,19 м³/с

при α =1,4; V_в = V_гкс * V^д₀ /3600 =331,3013*2,23/3600 = 0,205 м³/с

при α =1,5; V_в = V_гкс * V^д₀ /3600 =331,3013*2,39/3600 = 0,22 м³/с
92. Через подовый канал одного регенератора с коксовой стороны на нисходящем потоке проходят продукты сгорания в количестве:

V_пг = V_гкс * V_пр.г /3600 = 331,3013 *3,07/3600 = 0,2825 м³/с

93. Рассчитаем расход воздуха в коротком косом ходе по эмпирической формуле:
при α =1,2; V_вккх = V_в *(1 – 2,8/(2,8 + 12))/12= 0,1757*(1 – 2,8/(2,8 + 12))/12=0,011877 м³/с

при α =1,3; V_вккх = V_в *(1 – 2,8/(2,8 + 12))/12=0,19*(1 – 2,8/(2,8 + 12))/12=0,01284 м³/с

при α =1,4; V_вккх = V_в *(1 – 2,8/(2,8 + 12))/12=0,205*(1 – 2,8/(2,8 + 12))/12=0,01385 м³/с

при α =1,5; V_вккх = V_в *(1 – 2,8/(2,8 + 12))/12=0,22*(1 – 2,8/(2,8 + 12))/12=0,01486 м³/с

94. Рассчитаем расход продуктов горения в вертикале по эмпирической формуле:

V^/ _пгв = V_пг *(1 – 1,4/(1,4 + 6))/6 = 0,2825*(1 - 1,4/(1,4 + 6))/6 = 0,037189 м³/с.

Или с учётом рециркуляции равной 1,8: V_пгв = V^/ _пгв *1,8 = 0,037189 *1,8 = 0,068723 м³/с.

95. Рассчитаем расход продуктов горения в длинном косом ходе:

V_пгдкх = V^/ _пгв /2 = 0,037189/2 = 0,01909 м³/с.

4. Расчёт гидравлического сопротивления отопительной системы

Восходящий поток

96. Рассчитаем вязкость воздуха при 100 ⁰С по формуле Сазерленда:

μ₁₀₀ = μ₀ *(1 + С/273)/(1 + С/Т)*(Т/273)^0,5 ,

где μ₀ – динамическая вязкость воздуха при Т₀ = 273 К (приложение 4);

С – постоянная Сазерленда (приложение 4).

μ₁₀₀ = μ₀ *(1 + С/273)/(1 + С/Т)*(Т/273)^0,5 = 1,721*10^-5*(1 + 122/273)/(1 + 122/373)*(373/273)^0,5 = 2,19*10^-5 Па*с.

97. Рассчитаем плотность воздуха при 100 ⁰С:

ρ₁₀₀ = ρ_в*273/(t + 273) = 1,285*273/(100 + 273) = 0,94 кг/м³.

98. Рассчитаем скорость воздуха в подовом канале:

W_пк = V_в /F_пк = 0,1757/0,141 = 1,2406 м/с.

99. Рассчитаем критерий Рейнольдса в подовом канале для воздуха:

Re_ПК = W_пк *d_пк *ρ₁₀₀/ μ₁₀₀ = 1,2406*0,351*0,94/2,19/10^-5 = 18755,2.

100. Рассчитаем коэффициент сопротивления трению в подовом канале по формуле Доброхотова:

λ_ПК = 0,175/ Re_ПК^0,12 = 0,175/18755,2^0,12 = 0,05373

101. Рассчитаем потери на трение в подовом канале регенератора:

Δр₁ = k_пк* λ_ПК *L_пк* W²_пк * ρ₀ *Т_пк/(d_пк*2*g*T₀)*9,81,

где k_пк – коэффициент для подового канала;

L_пк – длина канала, м;

d_пк – эквивалентный диаметр канала, м.

Δр₁ = k_пк* λ_ПК *L_пк* W²_пк * ρ₀ *Т_пк/(d_пк*2*g*T₀)*9,81 = 1/3*0,05373*6,923*1,2406²*1,285* 373/(0,351*2*9,81*273)*9,81 = 0,4815 Па.

102. Рассчитаем скорость воздуха в отверстии колосниковой решётки:

W_кр = V_в /F_кр/ n_кр ,

где F_кр – минимальная площадь сечения колосникового отверстия, м²;

n_кр – число колосниковых отверстий.

при α =1,2; W_кр = V_в /F_кр/ n_кр = 0,1757/0,00096/ 92 = 1,9893 м/с.

при α =1,3; W_кр = V_в /F_кр/ n_кр = 0,19/0,00096/ 92 = 2,15113 м/с.

при α =1,4; W_кр = V_в /F_кр/ n_кр = 0,205/0,00096/ 92 = 2,3211 м/с.

при α =1,5; W_кр = V_в /F_кр/ n_кр = 0,22/0,00096/ 92 = 2,49 м/с.

103. Рассчитаем потери на повороте 90⁰:

Δр_пов90 = ξ_пов90* W²_кр * ρ₀ *Т_кр/(2*g*T₀)*9,81,

где ξ_пов90 – местное сопротивление на повороте 90⁰ ξ_пов90 = 1,5 для квадратных сечений [2] приложение V, с.352.

при α =1,2; Δр_пов90 = ξ_пов90* W²_кр * ρ₀ *Т_кр/(2*g*T₀)*9,81 = 1,5*1,9893²*1,285*373/(2*9,81*273)*9,81 = 5,21 Па.

при α =1,3; Δр_пов90 = ξ_пов90* W²_кр * ρ₀ *Т_кр/(2*g*T₀)*9,81 = 1,5*2,15113²*1,285*373/(2*9,81*273)*9,81 = 6,09 Па.

при α =1,4; Δр_пов90 = ξ_пов90* W²_кр * ρ₀ *Т_кр/(2*g*T₀)*9,81 = 1,5*2,3211²*1,285*373/(2*9,81*273)*9,81 = 7,09 Па.

при α =1,5; Δр_пов90 = ξ_пов90* W²_кр * ρ₀ *Т_кр/(2*g*T₀)*9,81 = 1,5*2,49²*1,285*373/(2*9,81*273)*9,81 = 8,16 Па.

104. Рассчитаем местное сопротивление при сужении потока при входе в колосниковую решётку:

ξ_суж = 0,5*(1 - F_кр /b_пк/( L_пк/ n_кр)),

где b_пк – ширина подового канала, м.

ξ_суж = 0,5*(1 - F_кр /b_пк/ (L_пк/ n_кр)) = 0,5*(1 - 0,00096/2,258/(0,102/92)) = 0,308.

105. Рассчитаем потери при сужении потока при входе в колосниковую решётку:

при α =1,2; Δр_суж = ξ_суж* W²_кр * ρ₀ *Т_кр/(2*g*T₀)*9,81 = 0,308*1,9893²*1,285*373/(2*9,81*273)*9,81 = 1,069 Па.

при α =1,3; Δр_суж = ξ_суж* W²_кр * ρ₀ *Т_кр/(2*g*T₀)*9,81 = 0,308*2,15113²*1,285*373/(2*9,81*273)*9,81 = 1,25 Па.

при α =1,4; Δр_суж = ξ_суж* W²_кр * ρ₀ *Т_кр/(2*g*T₀)*9,81 = 0,308*2,3211²*1,285*373/(2*9,81*273)*9,81 = 1,456 Па.

при α =1,5; Δр_суж = ξ_суж* W²_кр * ρ₀ *Т_кр/(2*g*T₀)*9,81 = 0,308*2,49²*1,285*373/(2*9,81*273)*9,81 = 1,676 Па.

106. Рассчитаем критерий Рейнольдса в отверстии колосниковой решётки для воздуха:

при α =1,2; Re_кр = W_кр *d_кр *ρ₁₀₀/ μ₁₀₀ = 1,9893*0,035*0,94/2,19/10^-5 = 2985,696.

при α =1,3; Re_кр = W_кр *d_кр *ρ₁₀₀/ μ₁₀₀ = 2,15113*0,035*0,94/2,19/10^-5 = 3231,6.

при α =1,4; Re_кр = W_кр *d_кр *ρ₁₀₀/ μ₁₀₀ = 2,3211*0,035*0,94/2,19/10^-5 = 3486,9.

при α =1,5; Re_кр = W_кр *d_кр *ρ₁₀₀/ μ₁₀₀ = 2,49*0,035*0,94/2,19/10^-5 = 3740,68.

107. Рассчитаем коэффициент сопротивления трению в отверстии колосниковой решётки по формуле Доброхотова:

λ _кр = 0,175/ Re_кр^0,12 = 0,175/1985,696^0,12 = 0,06699, тогда ξ_тр = 0,045.

108. Рассчитаем местное сопротивление на расширение и трение в диффузоре:

ξ_диф = ξ_расш + ξ_тр = 0,199 + 0,045 = 0,244.

109. Рассчитаем потери в диффузоре колосниковой решётки:

Δр_диф = ξ_диф* W²_кр * ρ₀ *Т_кр/(2*g*T₀)*9,81 = 0,244*1,9893²*1,285*373/(2*9,81*273)*9,81 = 0,8476 Па.

110. Рассчитаем коэффициент местного сопротивления при расширении потока при выходе из колосниковой решётки в насадку регенератора:

ξ_расш = 1 – F^/ _кр / F_нас/ n_кр = 1 - 0,00385/(1,13/92) = 0,6865.

111. Рассчитаем скорость воздуха в отверстии колосниковой решётки:

W^/_кр = V_в /F^/_кр/ n_кр ,

где F^/_кр – максимальная площадь сечения колосникового отверстия, м²;

n_кр – число колосниковых отверстий.

W^/_кр = V_в / F^/_кр / n_кр = 0,1757/0,00385/ 92 = 0,496 м/с.

112. Рассчитаем потери напора при расширении потока при выходе из колосниковой решётки в насадку регенератора:

Δр_расш = ξ_расш* (W^/_кр )²* ρ₀ *Т_кр/(2*g*T₀)*9,81 = 0,6865*0,496²*1,285*373/(2*9,81*273)* 9,81 = 0,1483 Па.

113. Потери в колосниковой решётке рассчитываем по диффузорному отверстию, обладающему наибольшим сопротивлением:

Δр₂ = Δр_пов90 + Δр_суж + Δр_диф + Δр_расш = 5,21 + 1,069+ 0,8476 + 0,1483 = 7,2781 Па.

114. Рассчитаем скорость воздуха в насадке регенератора:

W_рег = V_в /F_нас = 0,1757/1,13 = 0,1554 м/с.

115. Рассчитаем среднюю температуру в регенераторе:

Т^ср_рег = (100 + 1200)/2 + 273 = 923 К.

116. Рассчитаем потери на трение в насадке регенератора:

Δр₃ = k_рег*с_рег*L_рег* W²_рег * ρ₀ * Т^ср_рег /(d^1,25 _рег*В/133,3)*9,81,

где k_рег – коэффициент для перевода из британских мер (k_рег = 0,18);

с_рег – коэффициент, зависящий от типа насадки (для фасонной с_рег = 0,34; для прямоугольной с_рег = 0,22);

L_рег – длина канала, м;

d_рег – эквивалентный диаметр канала, м.

Δр₃ = k_рег*с_рег*L_рег* W²_рег * ρ₀ * Т^ср_рег /(d^1,25 _рег*В/133,3)*9,81= 0,18*0,34*0,102* 0,1554²*1,285*923/(0,03^1,25*97000/133,3)*9,81 = 1,89 Па.

117. Рассчитаем коэффициент местного сопротивления при выходе из насадки регенератора в наднасадочное пространство:

ξ_ннас = 1 – F_нас/ F_ннас = 1 - 1,13/2,8 = 0,596.

118. Рассчитаем потери напора при выходе из насадки регенератора в наднасадочное пространство:

Δр_4в = ξ_ннас * W²_рег * ρ₀ *Т_рег/(2*g*T₀)*9,81 = 0,596*0,1554²*1,285*1473/(2*9,81*273)* 9,81 = 0,0497 Па.

119. Рассчитаем вязкость воздуха при 1200 ⁰С по формуле Сазерленда:

μ₁₂₀₀ = μ₀ *(1 + С/273)/(1 + С/Т)*(Т/273)^0,5 = 1,721*10^-5*(1 + 122/273)/(1 + 122/1473)*(1473/273)^0,5 = 5,34*10^-5 Па*с.

120. Рассчитаем плотность воздуха при 1200 ⁰С:

ρ₁₂₀₀ = ρ_в*273/(t + 273) = 1,285*273/(1200 + 273) = 0,238 кг/м³.

121. Рассчитаем скорость воздуха в наднасадочном пространстве:

W_ннас = V_в /F_ннас = 0,175/1,732 = 0, 10144 м/с.

122. Рассчитаем критерий Рейнольдса в наднасадочном пространстве для воздуха:

Re_ннас = W_ннас *d_ннас *ρ₁₂₀₀/ μ₁₂₀₀ = 0, 10144*0,501*0,238/5,34/10^-5 = 226,507.

123. Рассчитаем коэффициент сопротивления трению в наднасадочном пространстве регенератора по формуле Доброхотова:

λ _ннас = 0,175/ Re_ннас^0,12 = 0,175/226,507^0,12 = 0,0913.

124. Рассчитаем потери на трение в наднасадочном пространстве регенератора:

Δр_4тр = λ _ннас *L_ннас* W²_ннас * ρ₀ *Т_ннас/(d_ннас*2*g*T₀)*9,81 = 0,0913*0,12*0,10144²*1,285* 1473/(0,501*2*9,81*273)*9,81 = 0,00078 Па. Тогда:

Δр₄ = Δр_4в + Δр_4тр = 0,0497 + 0,00078 = 0,05048 Па.

125. Рассчитаем скорость воздуха при входе в короткий косой ход:

W _{кх вх} = V_вккх /F_{кх вх} = 0,01547/0,025 = 0,619 м/с.

126. Рассчитаем потери напора на повороте 45⁰ к косому ходу:

Δр_пов45 = ξ_пов45* W²_{кх вх} * ρ₀ *Т_кх/(2*g*T₀)*9,81,

где ξ_пов45 – местное сопротивление на повороте 45⁰ ξ_пов45 = 0,32 для квадратных сечений [2] приложение V, с.352.

Δр_пов45 = ξ_пов45* W²_{кх вх} * ρ₀ *Т_кх/(2*g*T₀)*9,81 = 0,32*0,619²*1,285*1503/(2*9,81*273) *9,81 = 0,434 Па.

127. Рассчитаем местное сопротивление при сужении потока при входе в короткий косой ход:

ξ_суж = 0,5*(1 - F_{кх вх} / F^/ _ннас),

где F^/ _ннас – площадь сечения при выходе из наднасадочного пространства.

ξ_суж = 0,5*(1 - F_{кх вх} / F^/ _ннас) = 0,5*(1 - 0,025/0,248) = 0,4496.

128. Рассчитаем потери напора при сужении потока при входе в короткий косой ход:

Δр_{суж кх} = ξ_суж * W²_{кх вх} * ρ₀ *Т_кх/(2*g*T₀)*9,81 = 0,4496*0,619²*1,285*1503/(2*9,81* 273)*9,81 = 0,609 Па.

129. Рассчитаем вязкость воздуха при 1230 ⁰С по формуле Сазерленда:

μ₁₂₃₀ = μ₀ *(1 + С/273)/(1 + С/Т)*(Т/273)^0,5 = 1,285*10^-5*(1 + 122/273)/(1 + 122/1503)*(1503/273)^0,5 = 4,035*10^-5 Па*с.

130. Рассчитаем плотность воздуха при 1230 ⁰С:

ρ₁₂₃₀ = ρ_в*273/(t + 273) = 1,285*273/(1230 + 273) = 0,233 кг/м³.

131. Рассчитаем скорость воздуха в коротком косом ходе:

W_кх = V_вккх /F_кх = 0,01547/0,012 = 1,29 м/с.

132. Рассчитаем критерий Рейнольдса в коротком косом ходе для воздуха:

Re_кх = W_кх *d_кх *ρ₁₂₃₀/ μ₁₂₃₀ = 1,29*0,109*0,233/4,035/10^-5 = 811,948.

133. Рассчитаем коэффициент сопротивления трению в коротком косом ходе по формуле Доброхотова:

λ _кх = 0,175/ Re_кх ^0,12 = 0,175/811,948^0,12 = 0,07832.

134. Рассчитаем потери на трение в коротком косом ходе:

Δр_{кх тр} = λ _кх *L_кх* W²_кх * ρ₀ *Т_кх/(d_кх*2*g*T₀)*9,81 = 0,07832*1,2*1,29²*1,285* 1503/(0,109*2*9,81*273)*9,81 = 5,075 Па.

135. Рассчитаем потери напора на повороте 45⁰ в коротком косом ходе:

Δр_пов45кх = ξ_пов45* W²_кх * ρ₀ *Т_кх/(2*g*T₀)*9,81 = 0,32*1,29²*1,285*1503/(2*9,81*273) *9,81 = 1,884 Па.

136. Рассчитаем коэффициент местного сопротивления при плавном сужении струи на уровне регистра и рассекателя:

ξ_{суж рег} = k_рег *(1 - F_{кх вых} /F_кх ) ,

где k_рег – коэффициент для сужении струи в регистре и рассекателе.

ξ_{суж рег} = k_рег *(1 - F_{кх вых} /F_кх ) = 0, 01081*(1 – 0,0063/0,012) = 0,005135.

137. Рассчитаем скорость воздуха на выходе из короткого косого хода:

W_{кх вых} = V_вккх /F_{кх вых} = 0,01547/0,0063 = 2,46 м/с.

138. Рассчитаем потери напора за счёт плавного сужения струи на уровне регистра и рассекателя:

Δр_{суж рег} = ξ_{суж рег} * W²_{кх вых} * ρ₀ *Т_кх/(2*g*T₀)*9,81 = 0,005135*2,46²*1,285* 1503/(2*9,81*273)*9,81 = 0,109 Па.

139. Рассчитаем потери напора при выходе воздуха в вертикал, с учётом того, что регистр и рассекатель закрывают половину сечения вертикала:

Δр_{вых верт} = (1 - F_{кх вых} /F_верт*0,5 ) * W²_{кх вых} * ρ₀ *Т_кх/(2*g*T₀)*9,81 = (1 - 0,0063/0,218 *0,5)*2,46²* 1,285* 1503/(2*9,81*273)*9,81 = 21,097 Па.

140. Общая потеря напора в коротком косом ходе:

Δр₅ = Δр_пов45 + Δр_{суж кх} + Δр_{кх тр} + Δр_пов45кх + Δр_{суж рег} + Δр_{вых верт} = 0,434 + 0,609 + 5,075 + 1,884 + 0,109 + 21,097 = 29,208 Па.

141. Рассчитаем вязкость продуктов сгорания при 0 ⁰С:

ln μ_пг = ln μ_H2О* H₂О + ln μ_CO2*CO₂ +ln μ_SO2*SO₂ + ln μ_N2* N₂ + ln μ_O2*O₂ = ln(0,818* 10^-5)*0,1303 + ln(1,384*10^-5)*0,1315 + ln(1,354*10^-5)*0,0021 + ln(1,667*10^-5)*0,6848 + ln(1,943*10^-5)*0,0515 = - 11,1139. Тогда μ_пг = 1,4904*10^-5 Па*с.

142. Постоянную Сазерленда рассчитаем по методу аддитивности:

С_пг = С_пгдг*а_дг + С_пгкг*а_кг = 167*0,777 + 237*0,223 = 183.

143. Рассчитаем вязкость продуктов сгорания при 1500 ⁰С по формуле Сазерленда:

μ₁₅₀₀ = μ_пг *(1 + С_пг/273)/(1 + С_пг/Т)*(Т/273)^0,5 = 1,4904*10^-5*(1 + 183/273)/(1 + 183/1773)*(1773/273)^0,5 = 5,75*10^-5 Па*с.

144. Рассчитаем плотность продуктов сгорания при 1500 ⁰С:

ρ₁₅₀₀ = ρ_пг*273/(t + 273) = 1,2986 *273/(1500 + 273) = 0,2 кг/м³.

145. Рассчитаем скорость продуктов сгорания в вертикале:

W_верт = V_пгв /F_верт = 0,068723 /0,218 = 0,3152 м/с.

146. Рассчитаем критерий Рейнольдса в вертикале для продуктов горения:

Re_верт = W_верт *d_верт *ρ₁₅₀₀/ μ₁₅₀₀ = 0,3152*0,445*0,2/5,75/10^-5 = 534,309.

147. Рассчитаем коэффициент сопротивления трению в вертикале по формуле Доброхотова:

λ _верт = 0,175/ Re_верт ^0,12 = 0,175/534,309^0,12 = 0,0823.

148. Рассчитаем потери на трение в вертикале:

Δр₆ = λ _верт *L_верт* W²_верт * ρ_пг *Т_верт/(d_верт*2*g*T₀)*9,81 = 0,0823*3,96*0,3152²*1,2986* 1773/(0,445*2*9,81*273)*9,81 = 0,3068 Па.

149. Рассчитаем скорость продуктов сгорания в перевальном окне:

W_по = V_пгв /F_по = 0,07565 /0,114 = 0,663 м/с.

150. Рассчитаем потери напора при повороте на 90⁰ в перевальное окно:

Δр_пов90по = ξ_пов90* W²_по * ρ_пг *Т_по/(2*g*T₀)*9,81 = 1,5*0,663²*1,2986*1673/(2* 9,81*273)*9,81 = 2,62 Па.

151. Рассчитаем потери напора при сужении в перевальном окне:

Δр_{суж по} = 0,5*(1 – F_по /F_верт) * W²_по * ρ_пг *Т_по/(2*g*T₀)*9,81 = 0,5*(1 - 0,114/0,218)* 0,663²* 1,2986*1673/(2*9,81*273)*9,81 = 0,417 Па.

Нисходящий поток

152. Рассчитаем потери напора при расширении при выходе из перевального окна:

Δр_{расш по} = (1 – F_по /F_верт) * W²_по * ρ_пг *Т_по/(2*g*T₀)*9,81 = (1 - 0,114/0,218)* 0,663²* 1,2986*1673/(2*9,81*273)*9,81 = 0,8234 Па.

153. Рассчитаем потери напора при повороте на 90⁰ из перевального окна в вертикал: Δр_пов90по = 2,6 Па.

154. Суммарные потери в перевальном окне:

Δр₇ = 2*Δр_пов90по + Δр_{суж по} + Δр_{расш по} + = 2*2,6 + 0,413 + 0,834 = 6,451 Па.

155. Рассчитаем вязкость продуктов сгорания при 1350 ⁰С по формуле Сазерленда:

μ₁₃₅₀ = μ_пг *(1 + С_пг/273)/(1 + С_пг/Т)*(Т/273)^0,5 = 1,4904*10^-5*(1 + 183/273)/(1 + 183/1623)*(1623/273)^0,5 = 5,45*10^-5 Па*с.

156. Рассчитаем плотность продуктов сгорания при 1350 ⁰С:

ρ₁₃₅₀ = ρ_пг*273/(t + 273) = 1,2986 *273/(1350 + 273) = 0,218 кг/м³.

157. Рассчитаем критерий Рейнольдса в вертикале для продуктов горения:

Re_верт = W_верт *d_верт *ρ₁₅₀₀/ μ₁₅₀₀ = 0,3152*0,445*0,218/5,45/10^-5 = 561,056.

158. Рассчитаем коэффициент сопротивления трению в вертикале по формуле Доброхотова:

λ _верт = 0,175/ Re_верт ^0,12 = 0,175/561,056^0,12 = 0,0818.

159. Рассчитаем потери на трение в вертикале:

Δр₈ = λ _верт *L_верт* W²_верт * ρ_пг *Т_нверт/(d_верт*2*g*T₀)*9,81 = 0,0818*3,96*0,3152²*1,2986* 1623/(0,445*2*9,81*273)*9,81 = 0,28 Па.

160. Рассчитаем скорость воздуха на входе в длинный косой ход:

W_{дкх вх} = V_пгдкх /F_{кх вых} = 0,01909/0,0063 = 3,03 м/с.

161. Рассчитаем потери напора при входе продуктов горения в длинный косой ход, с учётом того, что регистр и рассекатель закрывают половину сечения:

Δр_{дкх вх}= 0,5*(1 - F_{кх вых} /F_верт*0,5 ) * W² _{дкх вх} * ρ_пг *Т_дкх/(2*g*T₀)*9,81 = 0,5*(1 - 0,0063/0,218 *0,5)*3,03²* 1,2986* 1593/(2*9,81*273)*9,81 = 17,14 Па.

162. Рассчитаем коэффициент местного сопротивления при плавном расширении струи на уровне регистра и рассекателя:

ξ_{расш рег} = k_{рег расш} *(1 - F_{кх вых} /F_кх ) ,

где k_{рег расш} – коэффициент для расширения струи на уровне регистра и рассекателя.

ξ_{суж рег} = k_рег *(1 - F_{кх вых} /F_кх ) = 0, 1747*(1 – 0,0063/0,012) = 0,083.

163. Рассчитаем потери напора за счёт плавного расширения струи на уровне регистра и рассекателя:

Δр_{расш рег} = ξ_{расш рег} * W²_{дкх вх} * ρ_пг *Т_дкх/(2*g*T₀)*9,81 = 0,083*3,03²*1,2986* 1593/(2*9,81*273)*9,81 = 2,887 Па.

164. Рассчитаем вязкость продуктов сгорания при 1320 ⁰С по формуле Сазерленда:

μ₁₃₂₀ = μ_пг *(1 + С_пг/273)/(1 + С_пг/Т)*(Т/273)^0,5 = 1,4904*10^-5*(1 + 183/273)/(1 + 183/1593)*(1593/273)^0,5 = 5,39*10^-5 Па*с.

165. Рассчитаем плотность продуктов сгорания при 1320 ⁰С:

ρ₁₃₂₀ = ρ_пг*273/(t + 273) = 1,2986 *273/(1320 + 273) = 0,22 кг/м³

166. Рассчитаем скорость продуктов горения в длинном косом ходе:

W_дкх = V_пгдкх /F_кх = 0,01909/0,012 = 1,59 м/с.

167. Рассчитаем критерий Рейнольдса в длинном косом ходе для продуктов горения:

Re_дкх = W_дкх *d_кх *ρ₁₃₂₀/ μ₁₃₂₀ = 1,59*0,109*0,22/5,39/10^-5 = 707,389.

168. Рассчитаем коэффициент сопротивления трению в длинном косом ходе по формуле Доброхотова:

λ _дкх = 0,175/ Re_дкх ^0,12 = 0,175/707,389^0,12 = 0,07963.

169. Рассчитаем потери на трение в длинном косом ходе:

Δр_{дкх тр} = λ _дкх *L _дкх * W² _дкх * ρ_пг *Т _дкх /(d_кх*2*g*T₀)*9,81 = 0,07963*1,54*1,59²* 1,2986*1593/(0,109*2*9,81*273)*9,81 = 10,776 Па.

170. Рассчитаем потери напора на повороте 45⁰ в длинном косом ходе:

Δр_{пов45дкх} = ξ_пов45* W² _дкх * ρ_пг *Т _дкх /(2*g*T₀)*9,81 = 0,32*1,59²*1,2986*1593/(2* 9,81*273)*9,81 = 3,065 Па.

171. Рассчитаем скорость продуктов горения при выходе из длинного косого хода:

W_дкх = V_пгдкх /F_{вых дкх} = 0,01909/0,025 = 0,7636 м/с.

172. Рассчитаем местное сопротивление при расширении потока при выходе из длинного косого хода в наднасадочное пространство:

ξ_{расш дкх} = 1 - F_{вых дкх} / F^/ _ннас,

где F^/ _ннас – площадь сечения при входе в наднасадочное пространство.

ξ_{расш дкх} = 1 - F_{вых дкх} / F^/ _ннас = 1 - 0,025/0,248 = 0,899.

173. Рассчитаем потери напора при расширении потока при выходе в наднасадочное пространство:

Δр_{расш дкх} = ξ_{расш дкх} * W²_дкх * ρ_пг *Т_дкх/(2*g*T₀)*9,81 = 0,899*0,7636²*1,2986*1593/(2* 9,81*273)*9,81 = 1,986 Па.

174. Рассчитаем потери напора на повороте 45⁰ при выходе из длинного косого хода в наднасадочное пространство:

Δр_пов45н = ξ_пов45* W² _дкх * ρ_пг *Т _дкх /(2*g*T₀)*9,81 = 0,32*0,7636²*1,2986*1593/(2*9,81* 273) *9,81 = 0,7069 Па.

175. Общая потеря напора в длинном косом ходе:

Δр₉ = Δр_{дкх вх} + Δр_{расш рег} + Δр_{дкх тр} + Δр_{пов45дкх} + Δр_{расш дкх} + Δр_пов45н = 17,14 + 2,887 + 10,776 + 3,065 + 1,986 + 0,7069 = 36,56 Па.

176. Рассчитаем вязкость продуктов горения при 1300 ⁰С по формуле Сазерленда:

μ₁₃₀₀ = μ_пг *(1 + С_пг/273)/(1 + С_пг/Т)*(Т/273)^0,5 = 1,4904*10^-5*(1 + 183/273)/(1 + 183/1573)*(1573/273)^0,5 = 5,35*10^-5 Па*с.

177. Рассчитаем плотность продуктов сгорания при 1300 ⁰С:

ρ₁₃₀₀ = ρ_пг*273/(t + 273) = 1,2986 *273/(1300 + 273) = 0,225 кг/м³.

178. Рассчитаем скорость продуктов сгорания в наднасадочном пространстве:

W_ннас = V_пг /F_ннас = 0,2825/1,732 = 0,16 м/с.

179. Рассчитаем критерий Рейнольдса в наднасадочном пространстве для продуктов сгорания:

Re_ннас = W_ннас *d_ннас *ρ₁₃₀₀/ μ₁₃₀₀ = 0,16*0,501*0,225/5,35/10^-5 = 343,66.

180. Рассчитаем коэффициент сопротивления трению в наднасадочном пространстве регенератора по формуле Доброхотова:

λ _ннас = 0,175/ Re_ннас^0,12 = 0,175/343,66^0,12 = 0,0868.

181. Рассчитаем потери на трение в наднасадочном пространстве регенератора при движении продуктов сгорания:

Δр_10тр = λ _ннас *L_ннас* W²_ннас * ρ_пг *Т_нн/(d_ннас*2*g*T₀)*9,81 = 0,0868*0,12*0,16²* 1,2986*1573/(0,501*2*9,81*273)*9,81 = 0,00199 Па.

182. Рассчитаем коэффициент местного сопротивления при выходе из наднасадочного пространства в насадку регенератора:

ξ_ннас = 0,5*(1 – F_нас/ F_ннас ) = 0,5*(1 - 1,13/2,8) = 0,298.

183. Рассчитаем потери напора при выходе из из наднасадочного пространства в насадку регенератора:

Δр_10в = ξ_ннас * W²_ннас * ρ_пг *Т_нн/(2*g*T₀)*9,81 = 0,298*0,16²*1,2986*1573/(2*9,81* 273)* 9,81 = 0,0285 Па.

184. Суммарные потери в наднасадочном пространстве регенератора:

Δр₁₀ = Δр_10тр + Δр_10в = 0,00199 + 0,0285 = 0,0305 Па.

185. Рассчитаем скорость продуктов сгорания в насадке регенератора:

W_{рег пг} = V_пг /F_нас = 0,2825/1,13 = 0,25 м/с.

186. Рассчитаем среднюю температуру продуктов сгорания в регенераторе:

Т^ср_{рег пг} = (350 + 1300)/2 + 273 = 1098 К.

187. Рассчитаем потери на трение в насадке регенератора:

Δр₁₁ = k_рег*с_рег*L_рег* W²_{рег пг} * ρ_пг * Т^ср_{рег пг} /(d^1,25 _рег*В/133,3)*9,81,

где k_рег – коэффициент для перевода из британских мер (k_рег = 0,18);

с_рег – коэффициент, зависящий от типа насадки (для фасонной с_рег = 0,34; для прямоугольной с_рег = 0,22);

L_рег – длина канала, м;

d_рег – эквивалентный диаметр канала, м.

Δр₁₁ = k_рег*с_рег*L_рег* W²_{рег пг} * ρ_пг * Т^ср_{рег пг} /(d^1,25 _рег*В/133,3)*9,81= 0,18*0,34*2,145* 0,25²*1,2986*1098/(0,03^1,25*97000/133,3)*9,81 = 12,63 Па.

188. Рассчитаем скорость продуктов горения в отверстии колосниковой решётки:

W_{кр пг} = V_пг /F_кр/ n_кр ,

где F_кр – минимальная площадь сечения колосникового отверстия, м²;

n_кр – число колосниковых отверстий.

W_{кр пг} = V_пг /F_кр/ n_кр = 0,2825/0,00096/ 92 = 3,198 м/с.

189. Рассчитаем местное сопротивление при сужении потока при входе в колосниковую решётку продуктов сгорания:

ξ_{суж кр} = 0,5*(1 - F_кр * n_кр / F_нас) = 0,5*(1 - 0,00096*92/1,13) = 0,461.

190. Рассчитаем потери при сужении потока при входе в колосниковую решётку:

Δр_{суж кр} = ξ_{суж кр}* W²_{кр пг} * ρ_пг *Т_{кр пг}/(2*g*T₀)*9,81 = 0,461*3,198²*1,2986*623/(2*9,81* 273)*9,81 = 6,986 Па.

191. Рассчитаем вязкость продуктов горения при 350 ⁰С по формуле Сазерленда:

μ₃₅₀ = μ_пг *(1 + С_пг/273)/(1 + С_пг/Т)*(Т/273)^0,5 = 1,4904*10^-5*(1 + 183/273)/(1 + 183/623)*(623/273)^0,5 = 2,91*10^-5 Па*с.

192. Рассчитаем плотность продуктов сгорания при 350 ⁰С:

ρ₃₅₀ = ρ_пг*273/(t + 273) = 1,2986 *273/(350 + 273) = 0,569 кг/м³.

193. Рассчитаем критерий Рейнольдса в отверстии колосниковой решётки для продуктов сгорания:

Re_{кр пг} = W_{кр пг} *d_кр *ρ₃₅₀/ μ₃₅₀ = 3,198*0,035*0,569/2,91/10^-5 = 2188,5969.

194. Рассчитаем коэффициент сопротивления трению в отверстии колосниковой решётки продуктов горения по формуле Доброхотова:

λ _{кр пг} = 0,175/ Re_{кр пг}^0,12 = 0,175/2188,5969^0,12 = 0,06953, тогда ξ_тр = 0,047.

195. Рассчитаем местное сопротивление на расширение и трение в диффузоре:

ξ_диф = ξ_расш + ξ_тр = 0,199 + 0,047 = 0,246.

196. Рассчитаем потери в диффузоре колосниковой решётки:

Δр_{диф пг} = ξ_диф* W²_{кр пг} * ρ_пг *Т_{кр пг}/(2*g*T₀)*9,81 = 0,246*3,198²*1,2986*623/(2* 9,81*273)*9,81 = 3,727 Па.

197. Рассчитаем местное сопротивление при расширении потока при выходе из колосниковой решётки в подовый канал:

ξ_{расш пк} = 1 - F_{кр макс} * n_кр /b_пк/ L_пк,

где b_пк – ширина подового канала, м.

ξ_{расш пк} = 1 - F_{кр макс} * n_кр /b_пк/ L_пк = 1 - 0,00385*92/0,258/6,923 = 0,8017.

198. Рассчитаем скорость дымовых газов при выходе из отверстий колосниковой решётки:

W_{кр вых} = V_пг /F_{кр вых}/ n_кр = 0,2825/0,00385/ 92 = 0,7975 м/с

199. Рассчитаем потери при расширении потока при выходе в подовый канал:

Δр_{расш пк} = ξ_{расш пк} * W²_{кр вых} * ρ_пг *Т_{кр пг}/(2*g*T₀)*9,81 = 0,8017*0,7975²*1,2986*623/(2* 9,81*273)*9,81 = 0,7555 Па.

200. Рассчитаем потери на повороте 90⁰ в подовый канал:

Δр_пов90пг = ξ_пов90* W²_{кр вых} * ρ_пг *Т_{кр пг}/(2*g*T₀)*9,81 = 1,5*0,7975²*1,2986*623/(2*9,81* 273)*9,81 = 1,41 Па.

201. Суммарные потери напора в колосниковом отверстии:

Δр₁₂ = Δр_{суж кр} + Δр_{диф пг} + Δр_{расш пк} + Δр_пов90пг = 6,986 + 3,727 + 0,7555+ 1,41 = 12,8785 Па.

202. Рассчитаем вязкость продуктов горения при 300 ⁰С по формуле Сазерленда:

μ₃₀₀ = μ_пг *(1 + С_пг/273)/(1 + С_пг/Т)*(Т/273)^0,5 = 1,4904*10^-5*(1 + 183/273)/(1 + 183/573)*(573/273)^0,5 = 2,73*10^-5 Па*с.

203. Рассчитаем плотность продуктов сгорания при 300 ⁰С:

ρ₃₀₀ = ρ_пг*273/(t + 273) = 1,2986 *273/(300 + 273) = 0,618 кг/м³.

204. Рассчитаем скорость продуктов сгорания в подовом канале:

W_{пк пг} = V_пг /F_пк = 0,2825/0,141 = 2 м/с.

205. Рассчитаем критерий Рейнольдса в подовом канале для продуктов сгорания:

Re_{пк пг} = W_{пк пг} *d_пк *ρ₃₀₀/ μ₃₀₀ = 2*0,351*0,618/2,73/10^-5 = 15919,6.

206. Рассчитаем коэффициент сопротивления трению в подовом канале для продуктов горения по формуле Доброхотова:

λ _{пк пг} = 0,175/ Re_{пк пг}^0,12 = 0,175/15919^0,12 = 0,0548.

207. Рассчитаем потери напора в подовом канал при движении продуктов сгорания:

Δр₁₃ = k_пк* λ_{пк пг} *L_пк* W²_{пк пг} * ρ_пг *Т_{пк пг}/(d_пк*2*g*T₀)*9,81 = 1/3*0,0548*6,923*2²* 1,2986* 573/(0,351*2*9,81*273)*9,81 = 1,964 Па.

208. Сведём потери напора на участках отопительной системы печи в таблицу 8.