Хозяйка без особого труда сможет подобрать;pdf

4. АЭРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ ГРАДИРЕН
Аэродинамический расчѐт производится как для вновь проектируемых
градирен, так и при привязке типовых проектов градирен. Этот расчѐт, как
правило, должен предшествовать тепловому расчѐту.
При проектировании новых градирен предварительно выбирают тип и
конструкцию градирни, основные размеры градирни (или секции), размеры
входных
окон,
воздухоподогревателя,
оросителя,
водоуловителя,
водораспределителя, тип вентилятора (для вентиляторных градирен).
В
результате
аэродинамического
соответствие
аэродинамического
развиваемому
вентилятором
расчѐта
необходимо
установить
градирни
давлению,
сопротивления
при
нормальной
подаче,
или
напору,
создаваемому вытяжной башней.
Полное аэродинамическое сопротивление градирни суммируется из
сопротивлений: входа воздуха в градирню Р1 , воздухораспределителя Р2 ,
поворота воздуха в ороситель Р3 , внезапного сужения при входе воздуха в
ороситель Р4 , оросителя Р5 , внезапного расширения при выходе из оросителя
Р6 , водоуловителя Р7 , водораспределителя Р8 , входа воздуха в вентилятор Р9 :
Ра.с.
Р1 Р2
Р3
Р4
Р5
Р6
Р7
Р8
Р9 ,
(4.1)
Величины сопротивлений определяются по формуле:
Р1, 2...9
где
1, 2...9
1, 2...9
W1,22...9
ср
2 ,
(4.2)
- коэффициент сопротивления элементов градирни;
W1, 2...9 - скорость воздуха в элементах градирни, м/с;
ср
- средняя плотность воздуха в градирне, кг/м3.
Из
всех
элементов
градирен
широкому
экспериментальному
исследованию подвергались лишь оросители и водоуловители. Для них
имеется большое количество данных для практических расчѐтов.
Коэффициент сопротивления воздухораспределителя определяется по
формуле:
lв 0,1 0,000025 gж ,
2
(4.3)
где lâ - длина воздухораспределителя (в противоточных градирнях половина
длины воздухораспределителя), м.
Из всех элементов наибольшим сопротивлением обладает ороситель
градирни, коэффициент сопротивления которого определяется по формуле:
сух.ор
5
где
сух.ор
gж
Кор gж h ,
(4.4)
- коэффициент сопротивления сухого оросителя;
Мж
Fор
- плотность орошения, кг/(м2с);
2
Fор - площадь оросителя градирни в плане, м ;
K ор - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления оросителя при
подаче воды, (м с)/кг;
h - высота оросителя, м;
Метод вычисления сопротивления градирни как суммы входящих в него
элементов является приближенным методом, поскольку не учитывает
взаимного влияния элементов. Более точные результаты могут быть получены
на основе данных аэродинамических исследований градирен в натуре. В
результате этих исследований получены величины суммарных сопротивления
градирен различных типов и конструкций 1,4 .
При проектировании градирен, сходных с испытанными по типу,
конфигурации и конструкции элементов, рекомендуются коэффициенты,
полученные в аэродинамическом расчѐте, и они приведены в табл. 4.1.
По результатам аэродинамического расчѐта можно определить подачу
вентилятора или расход воздуха через башенную градирню аналитически.
При этом графическую характеристику вентилятора представляют в виде
формулы 4
РВ
l VВ2
m VB
dB 9,81 ,
(4.5)
где РВ - полное давление, развиваемое вентилятором, Па;
3
V В - расход воздуха, проходящего через градирню, м /с;
l , m, d B - постоянные коэффициенты, значения которых для некоторых типов
вентиляторов, применяемых на градирнях, приведены в 1,2 .
Расход воздуха, проходящего через градирню, определяется также
аэродинамическим сопротивлением градирни Ра.с. и вычисляется по известной
зависимости.
Коэффициенты сопротивления градирен
Таблица 4.1
Тип градирни
Площадь Плотность Коэффициент
оросителя Орошения сопротивления
кг
2
Fор , м
gж , 2
м с
Отдельно стоящая вентиляторная
Капельно-плѐночная противоточная
Секционная вентиляторная
плѐночная противоточная
Секционная вентиляторная
капельная поперечноточная
Секционная вентиляторная
капельная противоточная
Башенная капельная
380
1,25 – 1,39
31,2*
64
0,83 – 4,02
85,3*
60
0,83 – 1,94
14,1*
16 – 60
1,11 – 1,94
50 – 70
до 50
100
500
1000
2000
2400
0,56 – 1,40
– '' –
– '' –
– '' –
– '' –
– '' –
30 – 60
40 – 70
60 – 100
75 – 125
90 – 160
100 - 180
Башенная плѐночная с
до 700
1,67 – 2,78
8 – 12
вертикальными каналами
Башенная плѐночная с наклонными
до 800
1,67 – 2,78
25 – 60
Щитами и разрывами между досками
* Коэффициент сопротивления соответствует средней плотности
орошения.
VB
Fор
0,5
2 Ра.с.
,
(4.6)
ср
где
- сумма коэффициентов аэродинамических сопротивлений элементов
градирни или коэффициент полного аэродинамического сопротивления
градирни.
В условиях работы градирни РВ Ра.с. , поэтому расчѐтная формула для
определения подачи воздуха вентилятором имеет вид
VВ
где f
0,5
ср
2
ор
F
m2 4 l
2l f
m
f dB
0,5
,
(4.7)
9,81
Средняя плотность воздуха в градирне может быть определена как
среднее арифметическое плотности воздуха на входе
ср
0,5
1
2
и выходе
2
градирни
. Для вентиляторных градирен с достаточной степенью
точности можно принять
При
1
ср
1
.
вычислении
все
коэффициенты
аэродинамических
сопротивлений градирни можно отнести к скорости воздуха в горизонтальном
сечении градирни на уровне оросителя, то есть скорости воздуха в оросителе
W5 . Это допущение не снижает точности расчѐтов, поскольку величина
сопротивления оросителя составляет 85 – 92% полного аэродинамического
сопротивления градирни. С учѐтом этого
можно также посчитать по
упрощѐнной зависимости.
аб g ж вб ;
(4.8)
Здесь величины а б и в б являются постоянными для данной конструкции
градирни и могут быть определены по формулам:
аб
вб
Кор h 0,921 ;
гр .без.об
сух.ор .
(4.9)
h
7
;
(4.10)
где
гр .без.об .
- коэффициент аэродинамического
сопротивления градирни без
другого
технологического
оросителя и
оборудования,
принимается по рисунку 4.1 в зависимости от
отношения площади входных окон
Fок
к
площади оросителя Fор .
Рис.4.1. График зависимости
отношения
гр .без.об .
от
Fok
:
Fоп
1 - башенные градирни
2 – отдельно стоящие вентиляторные
3 – квадратные секционные
4 – прямоугольные секционные градирни.
В случае расчѐта градирен при выключенном вентиляторе, а также башенных
градирен, вместо давления, развиваемого вентилятором, определяется сила
тяги по формуле:
РБ
9,81 H
1
2
,
(4.11)
где Н - высота градирни от верха входных окон, м .
Расход воздуха, проходящего через градирню с выключенным
вентилятором или через башенную градирню, определяется по формуле:
VВБ
Н
1
Ф,
2
(4.12)
Наибольшие трудности в этих расчѐтах возникают при определении
плотности воздуха на выходе из градирни
2
. В
4
рекомендуется
использовать формулу Л. Микишки и Р. Рейнима:
S
2
где
lg h2
3,62
,
(4.13)
и S - постоянные коэффициенты, значения их приведены в таблице 4.2.
Для уменьшения погрешности при вычислении разности
формулу
1
S
lg h2
(4.12),
3,62
1
также
вычисляют
по
1
2
, входящей в
аналогичной
формуле
. Энтальпии воздуха на входе h1 и выходе из градирни h2 ,
входящие в зависимости для
1
и
2
, берутся в Дж кг .
Таблица 4.2
Значение коэффициентов
,%
100
4,69
6,66
S
При
90
4,72
6,68
80
4,75
6,68
70
4,78
6,69
проектировании
60
4,81
6,70
градирен
без
иS
50
4,84
6,69
40
4,76
6,56
ориентации
30
4,69
6,44
на
20
4,58
6,21
типовые
конструктивные решения оросителей расчѐты можно вести в следующей
последовательности.
1.
Выполняется
конструкторский
тепловой
расчѐт
градирни
с
определением площади оросителя в плане Fор и высотой оросителя hор . При
этом задаются плотностью орошения g ж в рекомендуемых пределах для
выбранного типа градирен и типа оросителя (прил. 1,2).
2. Определяют полное аэродинамическое сопротивление градирни по
уравнению (4.1) или из выражения (4.6):
Ра.с.
0,5 VВ2
ср
Fор2 .
3. Для вентиляторных градирен определяют мощность, потребляемую
вентилятором в расчѐтном режиме N В , кВт.
NВ
VB Ра.с.
,
10 3 n
(4.14)
где n - число устанавливаемых вентиляторов;
- КПД вентилятора с редуктором и проводным электродвигателем,
0,6 0,75 .
4. Для башенных градирен определяют высоту вытяжной башни Н Б , м .
НБ
Ра.с.
9,81
1
0,5 Н ор' ,
2
где Н ор' - приведѐнная высота оросителя, м (рисунок 4.2).
(4.15)
Рис.4.2. К аэродинамическому расчету градирни.
Последняя
Температура
Относительная Барометрическое Площадь
Предпоследняя Паровая
Давление
Температура
цифра
наружного
влажность
давление
орошения
цифра шифра
нагрузка
пара в
воды на
шифра
воздуха, tн.в.,
наружного
наружного
градирни,
конденсатора,
конденсаторе,
выходе из
ºС
воздуха, φн.в.,% воздуха, В·10-4,
Fор, м2
Дк, т/ч
Рк·10-3, Па
конденсатора,
Па
tвых, ºС
1
20
60
9,94
2300
1
200
5,6
30
2
26
51
9,94
2300
2
220
5,6
30
3
24
60
9,94
2300
3
250
5,6
30
4
26
49
9,94
2300
4
280
5,6
30
5
27
44
9,94
2300
5
300
7,4
35
6
26
54
9,94
3200
6
320
7,4
35
7
22
63
9,94
3200
7
350
7,4
35
8
26
56
9,94
3200
8
380
7,4
35
9
27
55
9,94
3200
9
400
9,6
40
0
27
44
9,94
3200
0
450
9,6
40
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Площадь оросителя,
м2
Высота градирни, м
Форма оросителя в
плане
10
20
50
100
200
500
18 18 19
21
23
29
Квадрат
Равносторонний
многоугольник
или
прямоугольник
6–7
1000 1500 2000 2400
36
41
46
Равносторонний
многоугольник
49
Высота подачи воды,
7–8
м
Отношение площади
0,3 – 0,4
0,25 – 0,3
выходного сечения
башни к площади
оросителя
Плотность орошения составляет 1,11 – 1,38 кг/(м2·с).
Площадь входных окон должна составлять 1/3 и не опускаться ниже ¼ от площади
оросителя.
Приложение 2
2240 2680 3180
Площадь
715
729
915 1230 1730 2060
2
основания, м
Средняя
615
626
796 1070 1520 1830 2020
площадь
оросителя,
Fор, м2
Средний
28
28,2 31,9
37
44
48,3
50,8
диаетр
оросителя,
Dор, м
Диаметр
16,2/ 15,6/
-/23,5/ 25,5/ 26,2/
-/горла/диаметр 18,3 17,7
26,5 26,2 28,2
устья башни,
м
Высота
39
39,6 42,7 57,9 55,3 64,1
79,3
градирни, Н,
м
Ороситель капельный. Плотность орошения 1,110-01,38 кг/(м2·с).
Высота подачи воды 8-9 м. Высота входных окон 2 – 3,7 м.
Башня железобетонная.
2410
2920
56,3
61
-/-
-/-
85,5
94,6
Приложение 3
20
21
22
23
0,3
0,5
0,7
0,9
31,225
38,731
46,308
53,959
32,927
40,91
48,974
57,12
34,702
43,21
51,262
60,505
36,548
45,633
54,822
64,117
0,3
0,5
0,7
0,9
1,185
1,183
1,181
1,179
1,181
1,179
1,177
1,175
1,177
1,175
1,172
1,17
1,173
1,17
1,168
1,165
0,3
0,5
0,7
0,9
11,6
14,2
16,7
18,9
12,3
15
17,6
19,9
13
15,9
18,5
20,9
13,8
16,7
19,4
21,9
Значение величин h, , .
При , С
24
25
26
27
28
29
3
Значения i1 10 , Дж/кг
38,402 40,264 42,267 44,278 46,299 48,398
48,07
50,522 53,211 53,211 58,642 82,432
57,855 60,912 64,306 67,725 71,176 74,814
67,761 71,439 75,556 79,705 83,905 88,351
Значения
(Для расчѐта вентиляторных градирен), кг/м3
1,169
1,166
1,163
1,161
14,5
17,6
20,3
22,8
30
31
32
33
50,574
64,489
78,647
93,056
52,897
67,728
82,834
98,223
55,233
70,994
87,064
103,454
57,582
74,284
91,334
108,7
1,64
1,162
1,159
1,156
1,16
1,157
1,154
1,152
1,156
1,153
1,15
1,147
1,152
1,149
1,145
1,142
1,148
1,144
1,141
1,137
1,144
1,14
1,136
1,133
1,14
1,136
1,132
1,128
1,136
1,132
1,128
1,123
1,132
1,127
1,123
1,119
15,2
18,4
21,2
23,8
Значения , С
16
16,7
19,2
20
22,1
23
24,8
25,8
17,4
20,8
23,8
26,8
18,1
21,6
24,8
27,7
18,8
22,4
25,8
28,7
19,5
23,3
26,6
29,6
20,2
24,2
27,6
30,6
20,9
25
28,4
31,5
Приложение 4
Среднесуточные параметры наружного воздуха
Пункты наблюдения
Астрахань
Волгоград
Нижний Новгород
Иркутск
Казань
Краснодар
Красноярск
Санкт - Петербург
1
30,4
31
26,8
22
26,8
28
24,4
26
φ1
52
33
48
63
43
55
55
56
Пункты наблюдения
Москва
Новосибирск
Омск
Екатеринбург
Томск
Тула
Уфа
Челябинск
Тюмень
φ1
1
27
25,4
27,4
25,8
24,3
25,5
27,6
26
20
55
54
44
49
60
56
44
51
60
Приложение 5
Давление насыщенного водяного пара (Па)
Температура
водяного пара
Давление
(интерполяция)
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
2
1704
1817
1935
2061
2195
2336
2484
2642
2806
2981
3165
3358
3562
3777
4002
4240
4489
4751
3
1726
1839
1961
2088
2223
2365
2516
2674
2841
3042
3606
3398
3604
3821
4049
4288
4540
4805
4
1748
1864
1985
2115
2251
2395
2546
2707
2875
3053
3241
3439
3647
3866
4096
4338
4593
4860
5
1771
1887
2011
2141
1178
2424
2578
2740
2910
3091
3280
3490
3690
3911
4143
4387
4648
4915
6
1793
1911
2036
2168
2308
2454
2610
2773
2946
3128
3319
3521
3732
3956
4191
4438
4698
4970
33
34
35
5026
5315
5619
5083
5375
5682
5141
5435
5745
5199
5496
5808
5257
5577
5872
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
5937
6271
6621
6987
7370
7772
8193
8634
9094
9576
6002
6339
6924
7063
7449
7855
8279
8724
9189
9675
6192
6409
6765
7138
7529
7938
8367
8815
9284
9774
6136
6479
6837
7215
7608
8023
8454
8908
9380
9875
6202
6549
6912
7293
7690
8108
8543
9001
9478
9974
ЛИТЕРАТУРА
1. Бакластов А.М. Промышленные тепломассообменные процессы и
установки. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 328 с.
2. Берман Л.Д. Испарительное охлаждение циркуляционной воды. М.:
Госэнергоиздат, 1957.
3. Гладков В.А., Арефьев Ю.И., Пономаренко В.С. Вентиляторные
градирни. М.: Стройиздат, 1976. -216 с.
4. Нестеренко А.В. Основы термодинамических расчетов вентиляции
и кондиционирования воздуха. М.: Высшая школа, 1970.- 459 с.
5. Симонов В.Ф., Долотовская Н.В. Водоснабжение промышленных
предприятий. Саратов, политехнический институт, 1982. - 78 с.
6. Фарфоровский
Б.С.,
Фарфоровский
В.Б.
Охладители
циркуляционной воды тепловых электростанций. Л.: Энергия, 1972. - 111 с.
7. Тепловые и атомные электрические станции. Справочник/ под
общей ред. В.А.Григорьева, В.М.Зорина. – М.: Энергоиздат, 1982. – 624 с.
8. Термодинамические процессы во влажном воздухе. Методические
указания для студентов специальности «Промышленная теплоэнергетика»
авторы: Моисеев Б.В., Яблонский Ю.П. – Тюмень, ТюмГАСА,2002. – 21 с.