Решение задач «Практическая работа»,
Газоснабжения в Санкт-Петербурге

1. Пояснительная записка и выбор варианта Целью практических занятий по дисциплине «Газоснабжение» является закрепление знаний, полученных на теоретических занятиях, более глубокое освоение уже имеющихся у студентов умений и навыков, а также приобретение новых умений и навыков, необходимых ему для полноценного освоения предмета. В пособии приведены основные определения по теме, определения зон колебания давления газа у потребителей и расчета атмосферной горелки и даны варианты для самостоятельной работы студентов для укрепления пройденного материала. Целью данного методического пособия является приобщение студентов к навыкам расчета и подбора оборудования газорегуляторных пунктов. 2. Атмосферные горелки (некоторые теоретические основы и положения) Горелка атмосферная – горелка с предварительным смешением газа с частью воздуха; относится к классу эжекционных горелок, работающих при атмосферном давлении или разрежении в топке до 20 Па. Горелка атмосферная состоит из газового сопла, эжекционного смесителя, головки с большим числом отверстий и регулятора первичного воздуха. Предварительно смешение газа с частью воздуха, необходимого для горения и называется первичным, осуществляется в эжекционном смесителе, куда первичный воздух эжектируется струей газа. Пламя горелки атмосферной имеет два конуса: внутренний ярко очерченный, зелено-голубого цвета и внешний, имеющий несколько размытые контуры и бледно-фиолетовый цвет. Во внутреннем конусе выгорает та часть газа, которая обеспечена первичным воздухом. Достоинства горелки атмосферной: простота конструкции и надежность работы, возможность работы при низком давлении газа; отсутствие необходимости в подаче воздуха под давлением; устойчивая работа в широком диапазоне изменения тепловой мощности; бесшумность. Горелки атмосферные, как правило, работают на газе низкого давления и применяются в бытовых газовых аппаратах (плитах, водонагревателях), в тепловых установках обществ, питания (ресторанные плиты, кипятильники), в лабораторной практике, в чугунных отопительных котлах и сушилках (http://engineeringsystems.ru/g/gorelka-atmosfernaya.php). Задача «Расчет атмосферной горелки» Рассчитать атмосферную горелку производительностью Q1 , в которой сжигают природный газ с теплотой сгорания Qнс, плотностью ρ, объемом V0. Давление газа перед горелкой ∆ρгаз. Данные для расчета представлены в таблице. Варианты работы выбирают по индивидуальному номеру студента (ИНС). № по списку ИНС Производительность атмосферной горелки (Q1, м3/ч) Теплота сгорания (Qнс, кДж/м) Давление газа перед горелкой (∆ρгаз, кПа) 1 10 35200 1,3 2 15 35500 1,5 3 20 35800 1,7 4 25 36100 1,9 5 30 36400 2,1 6 35 36700 2,3 7 40 37000 2,5 8 45 37300 2,7 9 50 37600 2,9 55 37900 3,1 Пример решения задачи «Расчет атмосферной горелки» Рассчитать атмосферную горелку производительностью Q1 = 10 м3/ч, в которой сжигают природный газ с теплотой сгорания Qнс = 35200 кДж/м, ρ = 0,73 кг/ м3, V0 = 9,3 м3. Давление газа перед горелкой ∆ρгаз = 1,3 кПа. Решение: Выбираем расчетные значения основных параметров горелки: á = 0,6, d0 = 6 мм, W0 = 1,65 м/с (табл.1). Принятая скорость позволяет работать горелки с перезагрузкой до 2,95/1,65 = 1,79 раза. При значении á = 0,6 проскока пламени не будет, следовательно, диапазон регулирования горелки составляет 0….1,79 номинальной нагрузки. Глубина выходных каналов принимаем 12 мм. Рассчитываем суммарную площадь выходных отверстий: (1) Определить коэффициент эжекции по формуле: (2) s = рГ / рВ –относительная плотность газа; рГ, рВ – плотность газа и воздуха Найдем значения коэффициентов потерь. Принимаем эжекционную трубку типа в, = 3. Для отверстий горелки принимаем коэффициент µ0 = 0,8, а температура подогрева – 100 0С. На рисунке 1.1 показаны три варианта конструкций эжекционных трубок эжекторов с малой скоростью эжекции. Варианту а соответствует оптимальная форма проточной части, при которой гидравлические потери будут наименьшими. Коэффициент потерь для этой трубки = 1,5. В случае когда избыточное давление газа в сети больше минимально необходимого, используют укороченные трубки. На рисунке 1.1, б и в приведены две конструкции укороченных эжекционных трубок. Эти трубки характеризуются повышенными потерями энергии в поточной части, но имеют линейные размеры, что является их преимуществом. Коэффициент потерь для трубки типа б равен: =2,1, а для трубки в = 3. Вопрос о возможности применения этих трубок решают в зависимости от располагаемого давления газа; чем оно больше, тем более короткие трубки можно использовать. Рассчитываем величину ζ и коэффициент 1 по формуле: (3) (4) Коэффициент расхода сопла µс принимаем равным 0,9. Определим площадь и диаметр сопла по формуле: (5) Найдем (6) Рассчитаем А по формуле: (7) Так как А < 1, следовательно, давление газа ∆ρгаза = 1,3 кПа больше минимально необходимо. (Если А = 1, это значит, что горелка работает в оптимальном режиме; при А > 1 уравнение дает мнимые корни, физически это означает, что горелка не может обеспечить требуемую эжекционную спо