|
|||||||||||||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Порядок розв’язання задачі. Основні параметри вогнеперешкоджувача, що необхідно розрахувати:Основні параметри вогнеперешкоджувача, що необхідно розрахувати: - горюча речовина; - критичний діаметр каналів dкр, м; - діаметр гранул dгр, м; - висота гранул Н, м; - діаметр корпуса вогнеперешкоджувача D,м; - опір шару насадки , Па.
Розглянемо розрахунок вогнеперешкоджувача для продувочної лінії з наступними параметрами: - горюча речовина: ацетилен; - температура суміші: 45 оС; - витрати горючої суміші: 250 м3/год.; - концентрація горючої речовини: стехіометрична. 1. У випадку, коли концентрація горючої речовини не вказана у завданні, необхідно розрахувати концентрацію компонентів вихідної суміші стехiометричного складу, виходячи із рівняння горіння в повітрі 1-го моля горючої речовини
та , (2.1)
де - концентрація горючого компоненту у вихідній суміші стехiометричного складу, об. частки; - кількість молей і-го компоненту в суміші; n - кількість компонентів в суміші; - концентрація повітря у вихідній суміші. Для горючих речовин, які складаються з атомів C, H, O, Cl, Br, I та F, визначають стехiометричний коефіцієнт відносно кисню у рівнянні горіння
, (2.2)
де nC, nH, nX та n0 – відповідно кількість атомів у молекулі горючої речовини: вуглецю, водню, галоїдів та кисню. У цьому випадку
. (2.3)
2. Визначають питому газову сталу вихідної суміші R (табл. 1 додатку 1),
(2.4)
а також її питому теплоємність СР
Дж/кг·К (2.5)
де - вміст горючої речовини в суміші, об’ємні частки; та - питома теплоємність горючого пару (газу) та повітря відповідно, Дж/кг·К (табл. 2 та 3 додатку 1). та коефіцієнт теплопровідності
, Вт/м·К (2.6)
де - вміст горючої речовини в суміші, об’ємні частки; та - коефіцієнти теплопровідності горючого пару (газу) та повітря відповідно, Вт/м·К (табл. 2 та 3 додатку 1). З табл. 5 додатку 1 знаходять нормальну швидкість поширення полум’я для горючої речовини uн=1,57 м/с (для ацетилену).
3. Розраховують критичний діаметр каналів вогнеперешкоджувача
м, (2.7)
де R – питома газова стала вихідної суміші, Дж/кг·К; tp – температура вихідної суміші, оС; – коефіцієнт теплопровідності вихідної суміші, Вт/м·К; uн – нормальна швидкість поширення полум’я, м/с; СР – питома теплоємність вихідної суміші, Дж/кг·К; Рр – тиск вихідної суміші, Па. 4. Визначають фактичний діаметр каналів у шарі гранул (гравію) d
м, (2.8)
де Кб– коефіцієнт безпеки, приймають Кб >2. 5. В залежності від отриманого фактичного діаметру каналів за таблицею 2.3. визначають діаметр гранул (гравію) насадки вогнеперешкоджувача dгр.
Таблиця 2.3. – Визначення діаметра гранул насадки вогнеперешкоджувача.
У нашому прикладі ми приймаємо діаметр гранул рівним dгр=2·10-3 м.
6. Розраховуємо значення молярного об’єму парів або газів за робочих умов
м3 (2.9)
де V0=22,41 м3/кмоль – молярний об’єм парів або газів у нормальних умовах; Т0=273 К – температура за нормальних фізичних умов; Р0=1·105 Па – тиск за нормальних фізичних умов; Тр та Рр – відповідно робоча температура (К) та робочий тиск (Па) системи.
7. Визначають густину компонентів горючої суміші стехіометричного складу при робочій температурі горючої речовини
кг/м3 (2.10)
та повітря – з таблиці 3 додатку 1 або за формулою (2.10).
кг/м3
8. Знаходять густину вихідної суміші при робочій температурі за формулами, наведеними в таблиці 1 додатку 1.
кг/м3
9. Розраховують в’язкість компонентів горючої суміші при робочій температурі
Па·с, (2.11)
де і - коефіцієнти динамічної в’язкості газу (пари) відповідно при температурах tp та to, які наведені в довідковій літературі, Па·с. Значення коефіцієнта динамічної в’язкості та константи C деяких речовин при to=20 oC наведені в таблиці 2 додатку 1, а повітря - в таблиці 3 додатку 1. 10. Визначають в’язкість двохкомпонентної горючої суміші при робочій температурі
Па·с, (2.12)
де індекс «г» відноситься до горючої речовини; індекс «п» відноситься до повітря; М – молекулярна маса компоненту суміші, кг/кмоль; Мп=28,96 кг/кмоль – молекулярна маса повітря; – коефіцієнт динамічної в’язкості, Па·с. При стехіометричній концентрації горючої речовини у вихідній горючій суміші менше 5% об’ємних часток в’язкість, густину та інші показники горючої суміші можна приймати по повітрю. 11. За таблицею 4 додатку 1 по діаметру гранул та їх матеріалу знаходять питому поверхню S в м2/м3 та вільний об’єм. У нашому випадку, виходячи з отриманого діаметру гранул гравію визначаємо: - вільний об’єм ε=0,5; - питома поверхня S=1150 м2/м3. 12. Подальші розрахунки проводять з використанням методу послідовних наближень, для чого задаються значенням фіктивної швидкості . Приймають =0,2–1,5 м/с. 13. Визначають число Рейнольдса для газового потоку у пористому шарі гранул
. (2.13)
14. Визначають коефіцієнт гідравлічного опору шару гранул у гравійному вогнеперешкоджувачі в залежності від значення числа Re
при Re< 40 =140/Re (2.14) при Re> 40 =16/Re0.2 (2.15)
У нашому випадку
15. Знаходять еквівалентний діаметр вогнегасячих каналів у шарі гранул
м, (2.16)
16. Приймають висоту шару гранул у вогнеперешкоджувачі Н Н=(40 - 50)·dгр=45·2·10-3=90·10-3=0,09 м. (2.17)
17. Уточнюють значення фіктивної швидкості горючої суміші у насадці вогнеперешкоджувача
, (2.18)
де - втрати напору у шарі гранул, Па. Втрати напору не повинні перевищувати 100 - 200 Па. 18. Визначають помилку при заданні фіктивної швидкості
% (2.19)
Якщо помилка не перевищує 5%, вважають значення вірним та продовжують розрахунки, починаючи з п. 19. Якщо >5 %, то задаються новим значенням фіктивної швидкості:
при > (2.20) при < (2.21)
та повторюють розрахунки, починаючи з п.13. до тих пір, поки помилка при визначенні фіктивної швидкості не знизиться до величини <5 %. У нашому випадку проводимо повторний розрахунок: ; ; ; ; %. …………………………………… .
19. Розраховують діаметр корпуса вогнеперешкоджувача D, як більшу величину з наступних двох значень (2.22)
де Q – витрата горючої суміші в захищаємому трубопроводі, м3/c.
20. Визначають дійсну швидкість газової суміші у вогнеперешкоджувачі
м/с, (2.23)
21. Перевіряють втрати напору в шарі гранул вогнеперешкоджувача
Па. (2.24)
22. Визначають помилку при обчисленні втрат напору
%. (2.25)
У разі <5 % розрахунки вважають закінченими. При >5 % розрахунки повторюють з п.17, прийнявши нове значення
.
У нашому випадку проводити повторний розрахунок немає необхідності, так як отримане значення похибки менше 5 %. Таким чином, розрахунок закінчено, отримані наступні розрахункові параметри гравійного вогнеперешкоджувача: - горюча речовина – ацетилен; - критичний діаметр каналів dкр=1·10-3 м; - діаметр гранул dгр = 2·10-3м; - висота гранул Н=0,09 м; - діаметр корпуса вогнеперешкоджувача D=0,4м; - опір шару насадки =191,3 Па. Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.015 сек.) |