Устройство и работа регуляторов давления прямого действия

Управление гидравл.режимом работы сис-мы г/сн-ия осущ-ся с пом-ью регуляторов Р, кот.автоматически поддерживают постоянное Р в точке отбора импульса независимо от интенсивности потребления газа. При регул-ии Р происходит снижение начального, более высокого Р, на конечное(более низкое).

Автоматич.регулятор Р состоит из регулирующего и реагирующего устр-ва. Основной частью реагир.устр-ва явл-ся чувств.элемент(мембрана), а основной частью регулирующего устрой-ва – регулирующий орган(дроссельный орган). Чувствительный элемент и регулирующий орган соедин-ся между собой исполнительной связью.

Р₁ – Р до РД, Р₂ - после РД. Данная схема показывает,условную газовую смесь, кот.и явл-ся объектом регулирования. Автомат.регулятор типа«после себя» поэтому Р₂ явл-ся для него регулируемым параметром. При установившейся работе сис-мы кол-во газа М остается в сети постоянным. Приток газа Мпр равен кол-ву отбираемого газа, т.е. Мст

При М=соnst Мпр=Мст

При этом регулируемое Р газа остается постонным Р₂ =const

Если равновесие притока и стока нарушается, напр.вследствии изменения режима в сети тогда будет изменяться регулируемое Р.

Мпр не равно Мст

РД будет находиться в равновесии если алгебр.сумма сил,действующих на клапан =0,т.е. сбалансирована. в этом случае РД пропускает в объект (газ.сеть) постоянное кол-во газа. Мпр=const. Если баланс сил нарушается, то клапан будет перемещаться в сторону действия больших сил.

Рассм. силы действующие на РД.

1)активные. Вел-на активных сил связана со значением регулир.параметра.

2)противодействующие. кот. Уравновешивают активные силы.

3)дополнительные. Сила веса подвижных частей регулятора, силы трения,кот. Возникают при дв-нии регулятора.

Если величина Р₂ станет больше или меньше величины, на кот. Настроен регулятор, тогда баланс сил нарушится и РД придет в действие.

Различают РД прямого и непрямого действия. У РД прямого действия регулирующий орган (клапан) перемещается усилием, возникающим в его чувствительном элементе(мембране) без использования энергии от постоянного источника. У таких регуляторов силовой элемент привода явл-ся одновременно и чувствительным элементом. Регуляторы прямого действия не имеют усилителей. Они просты по конструкции, надежны в работе и нашли широкое применение в системах г/снабжения.
6-14. РАСЧЕТ ИНЖЕКЦИОННОЙ ГАЗОВОЙ ГОРЕЛКИ

Расчет горелок должен обеспечивать необходимую для аппаратов и установок тепловую мощность, широкий диапазон регулирования расхода газа, устойчивость пламени без применения искусственных стабилизаторов горения, и отсутствии или пониженной концентрации вредных компонентов продуктов сгорания. Расчет включает в себя определение размеров следующих конструктивных элементов:

-сопла;

-горловины смесителя;

-конфузора;

-диффузора;

-огневых каналов;

-габаритных размеров, обеспечивающих возможность установки горелки в заданной топке.

Исходными данными для расчета являются

-тепловая мощность горелки;

-химический состав газа;

-давление газа перед соплом;

-температуры газа и воздуха;

-характеристики аппарата или тепловой установки, для которой горелка рассчитывается.

По указанным исходным данным определяется низшая теплота сгорания газа (Q^н_р=36000 кДж/м³), его плотность (r_г=0,78 кг/м³) и объем воздуха (V_в). При расчете таких горелок объем газа и его плотность определяются при нормальных физических условиях. Объясняется это тем, что давление газа мало отличается от атмосферного. При этом следует учитывать, что его температура для зимнего расчетного периода изменяется на 5 – 10 ^оС. При тех же параметрах с допустимой для практики точностью могут определяться объем и плотность воздуха. При расчете горелок можно не учитывать содержание в газе и воздухе водяных паров, так как оно очень мало влияет на его объем, плотность и теплоту сгорания.

Расход газа определяют:

, м³/ч,

где q-номинальная теплопроизводительность установки, кДж/ч;

Q^р_н- низшая теплота сгорания газа, кДж/ч;

N- число принимаемых к установке однотипных горелок с одинаковым расходом газа;

h-КПД прибора.

Давление газа (P_г) перед соплом горелки определяется на основании гидравлического расчета внутридомового газопровода.

Теоретическая скорость истечения газа из сопла W_г при нормальных условиях рассчитывается по формуле, не учитывающей изменения плотности газа:

м/с

Определяются площадь поперечного сечения газового сопла f и его диаметр D.

Диаметр горловины смесителя (D₃) определяется из уравнения, выражающего закон сохранения количества движения при смешении двух газов

a₁ для данного вида газа зависит только от соотношения диаметра горловины и не зависит от давления инжектируемого газа. Это значит, что инжекционные горелки обеспечивают постоянство соотношение газа и воздуха в ГВС не зависимо от изменения расхода газа. Так для горелок рассматриваемого вида a₁ должно приниматься таким, чтобы не происходило проскока пламени внутрь смесителя при минимально необходимом расходе газа:

Одновременно a₁ должно быть больше такого, при котором возможно образование желтых языков пламени:

где: m-число углеродных атомов в молекуле;

n –число водородных атомов в молекуле.

Диаметр конфузора D₂ и диффузора D₄ принимается примерно одинаковым:

Длина горловины смесителя и длина конфузора:

Переход конической поверхности конфузора в цилиндрическую поверхность горловины для литых смесителей по дуге окружностей: R= (3÷5)хD₃

Длина диффузора - смесителя:

,где b- угол расширения диффузора принимаемый для обеспечения безотрывности потока ГВС в пределах 6 – 8 ^º

Суммарная площадь огневых каналов в коллекторе (f_D)

,

где: W_см- скорость вытекания их огневых каналов ГВС. Принимается такой, чтобы не происходило отрыва пламени

Так как последнее уравнение содержит две неизвестных величины, то для определения скорости вытекания ГВС необходимо задаться диаметрами огневых каналов (3÷6 мм). Число огневых каналов на коллекторе определяется:

Огневые отверстия на коллекторе горелки обычно размещают в 1 или 2 ряда в последнем случае в шахматном порядке. При двухрядном расположении

минимальная длина коллектора:

где: S – шаг между осями огневых отверстий.

Для обеспечения быстрого распространения пламени по всем каналам и предотвращения их слияния шаг должен укладываться в пределы определенные экспериментом: при a₁=0,6, d=2 – 6 мм, S=(2,4 – 2,8)∙d_о мм. Для этой же цели расстояние между осями рядов каналов должно быть в 2 – 2,5 раза больше расстояния между рядами.

При выборе глубины огневых каналов (l_D) следует исходить из того, что ее увеличение способствует устойчивости горения в отношении проскока пламени. Вместе с тем чрезмерное увеличение глубины канала приводит к повышению сопротивления трения, что в свою очередь способствует понижению коэффициента инжекции первичного воздуха (a₁). Кроме того, это приводит к созданию приподнятых каналов, осложняющих изготовление горелок. По экспериментальным данным:

Газовые горелки должны размещаться в топке так чтобы конусный фронт пламени не омывал теплообменных поверхностей, так как это приводит к появлению продуктов неполного сгорания.

,

где k – отношение расчетной удельной тепловой нагрузки Полная длина горелки рассчитывается путем сложения длин конфузора, горла смесителя, диффузора и коллектора горелочного устройства.

6-12. Устройство и работа инжекционных горелок с а<1 и х<1

Инжекционные горелки – это горелки, в которых необходимый для горения воздух поступает полностью а>1 или частично a<1 в качестве первичного из окружающей среды. Подача его осуществляется засчет кинетич.энергии струи газа, истекающий из сопла.

1-сопло, 2- регулировочная шайба, 3- конфузор, 4 – горловина смесителя, 5 – диффузор, 6 – коллектор с огневыми отверстиями.

В инжекционных газовых горелках с а<1 газ вытекая из сопла с большей скоростью за счет кинет.энергии струи засасывает в инжектор из окр.пространства в-ха в количестве необходимом для сжигания 70-80% топлива.

Инжекционные горелки с а<1 обычно работают на низком давлении(Рном=1274кПа).

Инжектор состоит из след.основных элементов: сопла, из которого выходит газ; камеры смешения, состоящей из всасывающей и стабилизирующей частей, в которых осуществляется смешение газа с воздухом и стабилизация скоростного поля потока, и диффузора, где повышается давление газовоздушной смеси.

С увеличением значения а1 происходит переход в область кинет.горения, кот.характеризуется низкой устойчивостью пламени, а при малых а1 происходит разложение углеводородов с образованием сажи, что происходит к свечению пламени и химич.неполноте сгорания. Такая работа горелок с а1<1нежелательна.

К недостаткам инжекционных горелок относится повышенный к-т избытка в-ха, но такие горелки обладают большой устойчивостью к отрыву пламени и не требуют стабилизаторов.

Эти горелки используют при сжигании природных и сжиженных углевод.газов.

Инжекционные горелки с а1<1 применяется в бытовых газовых приборах, проточных и емкостных водонагревателях и т.д.

Поиск по сайту: