Вибір димососів (вентиляторів)

Найбільш частіше в пічній техніці застосовують відцентрові вентилятори,

які використовують для нагнітання повітря в топки, зону горіння або охолодження печей та сушарок (система з’єднана із вихідним патрубком приладу), а також для відсмоктування димових газів із печей та сушарок (система з’єднана із вхідним патрубком приладу) – димососи. Зазвичай використовують відцентрові вентилятори низького тиску – працюють при необхідності створення тиску або розрідження до 1000 Н/м², середнього тиску – до 3000 Н/м², та високого тиску – до 15000 Н/м² та більше.

Вибирають вентилятори за допомогою номограм характеристик, які показують залежність між продуктивністю вентилятора (V, м³/год), повним тиском або розрідженням (h_розр, Па) та коефіцієнтом корисної дії вентилятора (димососа) – ККД при визначеному числі обертання робочого колеса вентилятору і температурі повітря (димових газів), що засмоктується у вентилятор. Номер вентилятора (N) дорівнює діаметру (D) робочого колеса в дециметрах. Розрізнюють номограми для одного та для декількох вентиляторів (узагальнені).

На номограмах для одного вентилятора (для кожного вентилятора певної серії – низького, середнього та високого тиску є окрема номограма) нанесені продуктивність, напір, ККД та кількість обертів робочого колеса (рис. 3.3 а).

Рисунок 3.3. – Номограми для підбору центробіжних вентиляторів високого тиску серії ВВД (а – для одного вентилятора, б – узагальнена)

Для вибору потрібного вентилятора розглядають номограми для кожного вентилятора необхідної серії, та вибирають той вентилятор. який має найбільший ККД. Для цього відкладають розраховане розрідження h_розр (горизонталь), продуктивність V, м³/год (вертикаль) та по точці перетину знаходять ККД. Користування цими номограмами потребує багато часу, тому розроблені узагальнені номограми, на яких приведені характеристики вентиляторів різних номерів однієї серії (низького, середнього або високого тиску). Ці номограми поділені на дві частини (рис. 3.3 б). На нижній зображені номери (N) вентиляторів, продуктивність та швидкість газів у вихідному отворі. На верхній – повний тиск, ККД та числа А, які дорівнюють добутку номера вентилятора на число обертів робочого колеса (n, об/хв): А=N·n

Порядок вибору: у верхній частині номограми проводять лінію розрідження (горизонталь), потім у нижній частині – лінію продуктивності (горизонталь), яка перетинає номери вентиляторів. Із цих точок проводять вертикалі до перетину з лінією розрідження (тиску). Отримують точки, які вказують на ККД та число А. Вибирають вентилятор з максимальним ККД. Тепер по числу А знаходять число обертів робочого колеса: n=А/N.

Особливість вибору та розрахунків вентиляторів: характеристики для вибору вентиляторів складені для повітря з густиною 1,2 кг/м³ при 20⁰С. Тому вибір проводять при дійсній продуктивності (з урахуванням температури V_t=V₀· ), перерахувавши h_розр (h_дійсне) на температуру 20⁰С:

h₂₀=h_дійсне · , Н/м² (3.23)

Потужність на валу вентилятора розраховують за формулою:

N_дв= , кВт (3.24)

де V_t – продуктивність вентилятора, м³/год;

h₂₀ – тиск, який створюється вентилятором, Н/м²;

η_в – ККД вентилятора (із номограми);

η_п – ККД передачі, який залежить від виду з’єднання вентилятора із електродвигуном (η_п = 0,9-0,98).

Після цього розраховують установчу потужність електродвигуна, кВт:

N_уст=N_дв·К, (3.25)

де К – коефіцієнт запасу потужності на пусковий момент, К = 1,1-1,5

Більш докладні відомості про рух газів у печах та сушарках викладені у [3-5, 8-10].

3.8. Контрольні питання та задачі до розділу “Рух газів у теплових агрегатах”

1. Що таке густина, питома вага газу?

2. Як можна розрахувати густину газу (різні способи)?

3. Як змінюється густина і об’єм газу при зміні температури і тиску?

4. Як формулюється рівняння нерозривності струменя? Які розрахунки виконують за його допомогою?

5. Види напорів (геометричний, динамічний, статичний), одиниці вимірювання.

6. Геометричний напір, умови існування, розрахункові формули.

7. Динамічний напір, як він розраховується, вимірюється?

8. Статичний напір, як він розраховується, вимірюється?

9. Яке рівняння виражає зв'язок між напорами? Наведіть приклади перетворення напорів.

10. Які режими руху газів Ви знаєте? Що характеризує критерій Рейнольдса? Як режими руху впливають на умови теплообміну?

11. Які опори зустрічаються при прямуванні газів? Наведіть формули їх розрахунку та вкажіть особливості користування ними.

12. З якою метою та як виконується розрахунок димової труби?

13. За яких умов та як користуються номограмами для вибору димососа?

14. Як підібрати електродвигун для димососа?

ЗАДАЧІ

1. Розрахуйте густину N₂, CO₂ за нормальних умов; при температурі 100°С і тиску 202,6 кПа.

2. Газ при нормальних умовах займає об’єм 4 м³. Чому буде дорівнювати його об’єм при температурі 200°С і тиску 50,65 кН/м²?

3. Димова суміш містить 5 м³ СО₂, 3 м³ N₂, і 2 м³ H₂O. Знайдіть
її вологовміст при нормальних умовах; густину, теплоємкість
і тепловміст при 500°С та нормальному тиску.

4. По цегельному газоходу діаметром 0,5 м переміщується 3600 м³/год димових газів із температурою 100°С. Густина газів при цьому складає 0,8 кг/м³. Визначте динамічний напір; напір, втрачений на тертя на ділянці довжиною 20 м.

5. По п. 4 діаметр газоходу різко збільшується до діаметра 0,8 м. Визначте динамічний напір у другому перерізі; напір, втрачений на місцевий опір.

6. По п. 4 і 5 статичний напір у першому перерізі дорівнює 20 Н/м², геометричний напір у другому перерізі 10 Н/м². Визначте статичний напір у другому перерізі.

7. Визначте геометричний напір, який утворюється димовими газами (ρ₀=1,25 кг/м³) в металевій футерованій димовій трубі висотою 60 м, якщо температура в гирлі дорівнює 100°С. Температура повітря 20°С, густина 1,2 кг/м³.

8. Визначте діаметр і температуру в основі металевої нефутерованої димової труби висотою 50 м при температурі газів в гирлі 200°С і об'ємній витраті 2 м³/с. Швидкість вильоту газів w₀= 4 м/с.

9. Визначте розрідження, яке утворюється цегельною димовою трубою висотою 100 м, якщо по ній проходить 7200 м³/год газів відсоткового складу: СО₂ – 80, N₂ – 15, H₂O – 5. Температура газів в основі труби 400°С, температура повітря 20°С, ρ^п₀=1,293 кг/м³.

10. Визначте число Рейнольдса і характер руху повітря в каналі перерізом 0,2x0,5 м при швидкості 2 м/с і температурі 200°С (ν ^. 10⁶=34,9 м²/сек).

11. Підберіть димосос для видалення продуктів горіння з температурою 150°С, якщо їх густина ρ^г_t= 0,8 кг/м³, витрати V₀=2 м³/с. Необхідне розрідження 2300 Н/м².

Необхідно пам'ятати, що режим руху газів суттєво впливає на процеси теплообміну, а також на умови викидів продуктів горіння в атмосферу. Вивчіть види напорів: статичний (надлишковий), геометричний, динамічний (швидкісний) і втрачений на переборення опорів, їх взаємозв'язок (рівняння Бернулі), а також способи розрахунків та вимірювання.

Важливим є знання рівняння нерозривності струменя, яке дозволяє визначити об’ємні та масові витрати газів у любому перерізі димоходу, площу перетину газоходу, швидкість руху газів, кількість газів, що вибиваються або підсмоктуються.

Треба вивчити обладнання, яке призначене для руху газових потоків (димові труби, вентилятори, димососи, ежектори), навчитись розраховувати втрати напорів на шляху руху газів, оволодіти основами вибору та розрахунку тягово - дуттьових пристроїв (димових труб та вентиляторів).

Перевірте своє вміння вирішувати задачі.

Приклад. По циліндричному цегляному газоході довжиною 20 м і діаметром 1 м проходить 7200 м³/год димових газів складу, %: СО₂ – 20, N₂ – 70, О₂ – 5, Н₂О – 5. Температура газів дорівнює 300⁰С. Знайти втрати напору.

Рішення. Виходячи із умов задачі, нам потрібно знайти втрати напору тертям. Згадаємо розрахункову формулу: h_тер=λ· · , Н/м². Як відомо, λ для цегляного газоходу дорівнює 0,05. Довжина та діаметр газоходу нам відомі, залишилося знайти швидкість руху та густину газу при температурі 300⁰С. Швидкість руху знаходимо, користуючись рівнянням нерозривності струменя та залежністю швидкості від температури, таким чином: ω_t= · , м/с. Площа перетину для циліндра складає: F = , м²; температура 300+273 = 573⁰К. Тепер ω_t = · = 5,35 м/с. Густину газу за заданих умов можна визначити з основного рівняння або поступово (дивись приклад 3 розділу 1). За допомогою формули адитивності знаходимо густину суміші за нормальних умов: ρ₀^сум=Σρ_i·r_i = ·0,2+ ·0,7+ ·0,05+ ·0,05=1,38 кг/м³ та при температурі ρ_t^сум=ρ₀^сум · =1,38· =0,657 кг/м³. Знаючи тепер всі складові формули знаходимо величину опору тертям:

h_тер= 0,05· · = 9,4 Н/м².

Поиск по сайту: