Пример расчета односопловой инжекционной газовой горелки низкого давления

Расчетная схема горелки представлена на рис. 4.24 а.

Исходные данные: тепловая мощность (теплопроизводительность) газовой горелки Q_T = 51200 Вт, газ природный с теплотой сгорания =36 МДж/м³ иплотностью ρ = 0,73 кг/м³, давление газа перед соплом горелки Р_ном=2000 Па.

1. Определяем расчетное минимальное давление газа перед горелкой определяем по формуле 4.106

Па

Поскольку заданное давление газа перед горелкой больше чем минимально необходимое, то расчет ведем на Р_ном=2000 Па.

2. Определяем теоретически необходимый объем воздуха V_0, по эмпирическому соотношению в зависимости от его теплоты сгорания (формула 4.123)

м³ /м³

3.Задаемся коэффициентом первичного воздуха α΄_т =50%.

4.Определяем объемный коэффициент инжекции по формуле 4.122

м³ /м³

5. Определяем номинальный часовой расход газа горелкой по формуле 4.112

м³/ч

6. Определяем скорость истечения газа из сопла по формуле 4.110, предварительно приняв его форму. Выбираем наиболее распространенную форму сопла с цилиндри­ческой частью и углом конуса 45°.

Потабл. 4.11, предварительно задавшись отношением = 0,35, находим коэффициент расхода сопла φ = 0,84.

м/с

7.Определяем диаметр сопла газовой горелки по формуле 4.114

мм

8. Минимальную длину цилиндрической части сопла находим по выбранному отношению = 0,35.

мм

9. Диаметр горловины смесительной трубки D определяем из выражения 4.125

мм

10. Определяем диаметр расширенной части смесительной трубки (конфузора) D_к и диаметр выходного отверстия диффузора D_d определяем по соотношениям 4.126

12. Длину горловины смесителя l₂ и длину конфузора l _к определяем и выражений 4.127; 4.128

13. Определяем длину конфузора l_к по формуле 4.129

13. Определяем длину диффузора l_d по формуле

Расчет насадки инжекционной горелки

14. Принимаем диаметр отверстий для выхода газовоздушной смеси рав­ным d_o = 4 мм, что при α΄_т =50% соответствует предельной скорости газовоздушной смеси ω_см =2,8 м/с (рис. 4.26 а).

15. Суммарную площадь отверстий для выхода газовоздушной смеси определяем по формуле

16. Число отверстий

17. Отверстия для выхода газовоздушной смеси размещаем в два ряда в шахматном порядке с расстоянием между центрами, равными 13 мм (табл.4.12), между рядами — 26 мм.

Длина насадки с концевым участком l_н

Особенности эксплуатации

Особенности эксплуатации газовых горелок, предопределяющие устойчивую и безопасную их работу, следующие.

Устойчивость горения (факела) определяется отсутствием отрыва и проскока факела. Этого добиваются изменением положения регулятора первичного воздуха при розжиге горелки.

Безопасность эксплуатации горелок обеспечивается качественным сжиганием газа без химического недожога и правильным способом выключения горелок, исключающим хлопок. Хлопком называется взрыв газовоздушной смеси внутри смесителя в момент выключения газовой горелки. В этот момент газовоздушная смесь внутри останавливается. Одновременно происходят проскок пламени и воспламенение газовоздушной смеси. В этом случае смесь взрывается. Для отключения горелки без хлопка необходимо предварительно полностью закрыть регулятор первичного воздуха и перевести горелку на диффузионный режим горения.

Автоматическое отключение подачи газа к горелке при ее аварийном загасании осуществляется при помощи специальных систем газовой автоматики различных типов.

Последовательность включения горелок. Помещение с газовыми аппаратами тщательно проветривают. Включают систему вытяжной вентиляции.

При помощи полоски тонкой бумаги убеждаются в наличии тяги за аппаратом, включаемым в работу. Открывают кран переносного запальника, воспламеняют его факел и с его помощью воспламеняют стационарный запальник (эта операция совпадает с запуском в работу системы газовой автоматики безопасности). После срабатывания системы газовой автоматики безопасности на запуск открывают кран газовой горелки. Устанавливают регулятор первичного воздуха в положении, обеспечивающем устойчивый факел (без проскока и отрыва), прозрачный, голубого цвета, без желтых языков. Перед отключением газовой горелки закрывают регулятор первичного воздуха.

Горелки с принудительной подачей газа и воздуха (рис. 4.28) приме­няют в тех случаях, когда есть необходимость в высокой температуре факела и при затрудненных условиях подачи воздуха. Это горелки относительно большой тепловой мощности. По конструкции горелки данного типа представляют собой двухканальную трубчатую систему. По внутреннему каналу под давлением подается горючий газ, а по наружному – воздух или кислород. Поскольку оба компонента горючей смеси подаются в горелку под избыточным давлением, в зоне истечения из сопел они активно перемешиваются на сравнительно коротком участке, что обеспечивает малую длину факела и высокую температуру горения.

В том случае, если горелка предназначена для резки и сварки металлов, используют газ с высокой теплотой сгорания (например, ацетилен), а в качестве окислителя – кислород. Горелки этого типа предназначены для локализации теплового потока в сравнительно малой зоне, и поэтому они работают как факельные. Когда необходимо распределить тепловую нагрузку по обогреваемой поверхности, применяют специальные переизлучающие керамические насадки. Эти насадки не только переизлучают теплоту, выделяемую факелом, но и обеспечивают более качественное перемешивание газовоздушной смеси и более полное ее сгорание вследствие нагрева в зоне горения. Горелки с принудительной подачей газа и воздуха, снабженные переизлучателем, применяются в мощных тепловых аппаратах в хлебопекарной и кондитерской промышленности; в общественном питании они практически не применяются. Известны единичные случаи использования этих горелок в термоагрегатах для огневой очистки корне­клубнеплодов, а также в некоторых мощных твердотопливных пли­тах, переоборудованных на газовый обогрев. Сдерживающим факто­ром для использования данных горелок в общественном питании является эксплуатация на предприятиях газовых систем низкого избыточного давления (до 2000 Па), в то время как горелки с принудительной подачей газа и воздуха более эффективно работают в сочетании с системами среднего или высокого давления.

Дата добавления: 2015-06-30