Газопостачання району мiста

продуктів згоряння природного газу, що утворяться при спалюванні 1м3 газу:

- теоретично необхідна кількість повітря Vо, (м3/м3), розраховується за формулою

. (3.8)

- об’єм двоокисю вуглецю (вуглекислого газу) , (м3/м3), розраховується за формулою

. (3.9)

- об’єм азоту , (м3/м3), розраховується за формулою

(3.10)

- об’єм водяної пари , (м3/м3), розраховується за формулою

(3.11)

де d - вологовміст природного газу, г/кг. Якщо він невідомий приймають

d =10,1 г/кг.

- об’єм надлишкового кисню , (м3/м3), розраховується за формулою

(3.12)

- сумарний об’єм продуктів згорання , (м3/м3), розраховується за формулою

(3.13)

Визначається густина продуктів згорання природного газу при температурі 0 0С і тиску 101325 Па, , (кг/м3) за формулою

(3.14)

3) Витрата продуктів згоряння природного газу через димохід , (м3/год), визначається за формулою

(3.15)

4) Розраховуємо охолодження продуктів згоряння , (оС), за формулою

(3.16)

де tнi – температура газів, що ідуть, на початку ділянки, єС;

tов – температура повітря, що оточує димохід, єС;

Qпс – витрата продуктів згоряння через димохід, м3/год;

k – коефіцієнт теплопередачі стінок димоходу, Вт/(м2∙К);

F – поверхня теплообміну, м2

F = p·d·l . (3.17)

На першій ділянці температуру tнi приймаємо рівній температурі газів, що ідуть. Значення k приймаємо за [1]. Температуру tов приймаємо рівній середній температурі приміщення, у якому встановлений газовий прилад (для кухні 20 єС).

Розрахунок ведеться у відповідності зі схемою, приведеної на рисунку 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема відводу продуктів згоряння

Температуру газів, що ідуть, наприкінці ділянки , (oC), визначаємо за формулою

. (3.18)

Ділянка ВПГ-1

F= 3,14 · 0,14 · 0,5 = 0,22 м2;

Ділянка 1-2

F = 3,14 · 0,14 0,45 = 0,198 м2;

Ділянка 2-3

F = 0,14·0,14·0,61= 0,012 м2;

Ділянка 3-4

F = 0,14·0,14·1,235 = 0,024 м2;

Ділянка 4-5

F = 0,14·0,14·2= 0,039 м2;

Температура газів, що ідуть, більше точкики роси (171,74 єС > 46 єС), значить випадання конденсату на поверхні каналу не буде.

Тяга, створювана вертикальними ділянками ВПГ-1 і 2-5, Рiт, (Па), визначається за формулою

(3.19)

де Н – висота вертикальної ділянки, м;

– температура навколишнього повітря, єС;

– середня температура продуктів згоряння на ділянці, єС, розраховується за формулою

(3.20)

де tн і tк – температури газів, що ідуть, на початку і наприкінці ділянки, 0С.

– барометричний тиск, Па.

Сумарна тяга Рт, (Па), дорівнює

(3.21)

6) Визначаємо втрати на тертя по довжині ΔΡтр, (Па), за формулою

(3.22)

де ΔΡi – утрати на тертя по довжині на і-той ділянці, Па, які визначаються за формулою

(3.23)

де λ – коефіцієнт тертя, прийнятий для цегельних каналів і металевих окислених труб – 0,04;

l – довжина ділянки, м;

d – діаметр ділянки, м. Якщо перетин прямокутний, то приймаємо еквівалентний діаметр dекв.

- швидкість руху продуктів згоряння, м/с; визначаємо за формулою

(3.24)

де f – площа перетину труби, м2;

– густина газів, що ідуть, кг/м3.

а) у приєднувальній трубі

б) у димоході

7) Визначаємо втрати на місцеві опори ΔΡм.с, (Па), за формулою

(3.25)

де ΔΡім.с. – утрати на місцеві опори на і-той ділянці, Па, які визначаються за формулою

(3.26)

де Sz - сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці.

а) у приєднувальній трубі:

Коефіцієнти місцевих опорів: при вході в тягопереривач x1 = 0,5; 2 поворота x2 = 0,9·2 = 1,8; на вході в цегельний димохід x3 = 1,2, Sx = 3,5.

б) у димоході:

Коефіцієнт опору при виході x = 1,5.

8) Визначаємо розрідження перед газовим приладом D Рроз, (Па)

D Рраз = D Рт - (D Ртр + D Рм.с.). (3.27)

D Рроз = 18,03– (0,66+3,22) = 14,15 Па.

Розрідження перевищує мінімально необхідне (2 Па), отже, димохід забезпечить нормальну роботу водонагрівача.

4. Розрахунок інжекційного пальника середнього тиску

Вихідні дані для розрахунку:

- продуктивність пальника V = 5,5-8 м3/год;

- тиск перед пальником Р=25,7 кПа;

Розрахунок складається з визначення наступних конструктивних елементів пальника: сопла, горловини змішувача, конфузора і розмірів вогневих отворів.

Визначається теоретично необхідна кількість повітря для горіння газу Vт, м3/м3:

Vт = 0,0476· [0,5·Н2 + 0,5·СО + Σ(m +n/4)·CmHn – О2]. (4.1)

Дійсна кількість повітря при α=1,02, Vд, м3/м3, визначається за формулою

Vд = α·Vт. (4.2)

Vд = 1,02·9,624=9,82 м3/м3.

Задаємося швидкістю витікання газоповітряної суміші з пальника Wкр=10 м/с, температура суміші на виході з кратера tкр= 130 єС (кратер охолоджується повітрям) і знаходимо площу кратера fкр, м2 і діаметр кратера dкр, м, за формулами

(4.3)

(4.4)

Обчислюється перетин fд, м2, і діаметр вихідного кінця диффузора dд, м:

fд = (1,5ч2)·fкр; (4.5)

(4.6)

fд = 1,5·0,0024=0,0037 м2;

Діаметр горловини dг, м:

dг = 0,55·dд. (4.7)

dг = 0,55·0,068=0,038 м.

Робиться перевірка балансу енергії, кДж/м3, для того, щоб розташовувана енергія струменя газу, що випливає із сопла пальника, була більше усіх втрат енергії в пальнику і на виході з неї:

(4.8)

де Е – прихід енергії, кДж/м3;

Еп – витрати енергії на створення швидкості інжекційного повітря, кДж/м3;

Ег – витрати енергії на зміну швидкості струменя газу, кДж/м3;

Ед – витрати енергії в дифузорі, кДж/м3;

Ен – витрати енергії у насадці-кратері пальника, кДж/м3;

Екр – витрати енергії с вихідною швидкістю газоповітряної суміші з кратера пальника, кДж/м3.

Визначається швидкість газоповітряної суміші в горловині , м/с за формулою

(4.9)

де tсум – температура газоповітряної суміші на виході з отворів, приймається рівній температурі повітря в приміщенні 20 єС;

Швидкість виходу газу із сопла , м/с визначається за формулою

(4.10)

Визначається енергія струменя газу, що випливає із сопла , м/с за формулою

(4.11)

Визначаються витрати енергії на створення інжекційного повітря, , кДж/м3:

(4.12)

Визначаються витрати енергії на зміну швидкості струменя газу в горловині пальника , кДж/м3:

(4.13)

Швидкість руху газоповітряної суміші на виході з диффузора , м/с, визначається за формулою

(4.14)

де t – температура газоповітряної суміші в горловині пальника приймається рівної 20 0С.

Витрати енергії в дифузорі , кДж/м3 визначаються за формулою

(4.15)

де - коефіцієнт корисної дії дифузора; При приймається 0,8.

Визначається щільність газоповітряної суміші у вихідному перетині диффузора , кг/м3:

(4.16)

Визначаються витрати енергії в насадці , кДж/м3:

(4.17)

Визначаються витрати енергії в кратері пальника , кДж/м3, але для цього визначається густина газоповітряної суміші на виході з кратера , кг/м3:

(4.18)

(4.19)

Перевірка балансу енергії в пальнику:

Визначається необхідний тиск газу при мінімальному навантаженні , Па:

(4.20)

де - коефіцієнт витрати, приймається за табл. 1.1 [3].

Межа регулювання навантаження пальника , складе:

(4.21)

Визначається максимальна продуктивність пальника , м3/год, за формулою

(4.22)

м3/год, що більше 8 м3/год.

Визначаються діаметри сопла , мм і конфузора , мм:

(4.23)

(4.24)

де Wв - швидкість повітря в конфузорі, приймається рівною 1-2 м/с.

Визначаються довжини горловини, дифузора, конфузора, кратера і сопла:

(4.25)

, приймаємо 250 мм;

(4.26)

(4.27)

(4.28)

де α – кут розкриття дифузора, приймається щоб уникнути відриву струменя від стінок дифузора рівним 8 є;

β – кут розкриття конфузора, приймається 40 є;

β1 – кут розкриття кратера, приймається 30 є.

Довжина , мм і діаметр , мм тунелю:

(4.29)

(4.30)

Список використаних джерел

1. Ионин А.А. Газоснабжение - М.: Стройиздат, 1989. – 439 с.

2. ДБН В.2.5-20-2001. Газоснабжение. К.: Госстрой Украины, 2001.-252 с.

3. Методические указания к расчету газовых горелок в курсовом проекте " Газоснабжение района города"/ Макеевка, ДонГАСА, 1987, 20 с.

4. Методичні вказівки до виконання курсового проекту "Газопостачання району міста або селища" (для студентів спеціальності 6.092100 "Теплогазопостачання і вентиляція")/ Укл.: В.І. Захаров, З.В. Удовиченко, О.В. Захаров – Макіївка: ДонНАБА, 2009. - 33 с.

5. СНиП 2.01.01.-82 Стоительная климатология и геофизика. /Госстой СССР-М., Стройиздат, 1983 г., 136с.