Аэродинамика потока в газовоздушном тракте

Воздух по каналам-воздуховодам подается к кожуху котла котельным вентилятором. Из кожуха котла через воздухо-направляющие устройства воздух поступает в топку для поддер­жания горения топлива. Под действием напора, создаваемого вентилятором, газы из топки направляются в газоходы, в кото­рых расположены конвективные поверхности нагрева в виде пуч­ков труб (трубных пакетов). Двигаясь по газоходам, газы омы­вают пучки труб снаружи, и затем входят в трубы газового воз­духоподогревателя. Из воздухоподогревателя газы направляются в дымоход и через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу. Такой принцип работы получил название искусственного дутья. Имеются и другие принципы, например, естественной тяги, ис­кусственной тяги и др. Принцип искусственного дутья мало эко­номичен, но он позволяет в судовых паровых котлах обеспечи­вать требуемые скорости движения воздуха и газов, что важно для обеспечения эффективной работы агрегатов.

Система каналов для подачи воздуха и движения газов на­зывается газовоздушным трактом (ГВТ) (Рис. 4.1). Воздух и газы, двигаясь в газовоздушном тракте, испытывают сопротивления, которые называются газовыми или аэродинамическими. Движение воздуха и газов с заданной скоростью в газовоздуш­ном тракте обеспечивается при условии, если напор, создавае­мый котельным вентилятором , равен суммарному аэроди­намическому сопротивлению газовоздушного тракта котла , то есть

.

(4.1)

Следовательно, чтобы определить требуемый напор котель­ного вентилятора, необходимо рассчитать суммарное аэродина­мическое сопротивление .

Воздух и газы являются вязкими средами. При движе­нии вязких сред возникают со­противления трения и местные сопротивления. Сопротивле­ние трения связано с тем, что частицы движущейся вязкой среды прилипают к стенкам, способствуя образованию око­ло них подтормаживающего пристенного слоя, называемого пограничным слоем. В погра­ничном слое скорость движе­ния уменьшается от макси­мальной па оси потока до ну­ля около стенки. Однако основ­ную долю в величине за­нимают не сопротивления тре-

ния, а местные сопротивления, связанные с необходимостью преодолевать движущейся вязкой средой какое-либо местное сопротивление: вход в узкий канал, выход из канала в большой объем, поворот и др. При этом в потоке возникают вихри, отрывные течения и т. п., на образование которых тратится энергия потока.

Рис. 4.1. Схема газовоздушного тракта судового парового котла с вентиляторным дутьем: – Газовый тракт: 1 – трубы газового воздухоподогревателя; 2 – экономайзер; 3 – основной и промежуточный пароперегреватель; 4 – конвективная шахта; 5 – фестон; 6 – топка – Воздушный тракт: 7 – воздухонаправляющее устройство; 8 – напорный патрубок горячего воздуха; 9 – межтрубное пространство воздухоподогревателя; 10 – напорный патрубок хоодного воздуха; 11 – вентилятор

Суммарное аэродинамическое сопротивление движению воз­духа и газов в ГВТ в общем случае можно рассчитать по фор­муле, Па,

,

(4.2)

где		–	суммарное сопротивление трения при движении среды в каналах;
		–	сумма местных сопротивлений (входа, выхода и т. п.);
		–	суммарное сопротивление поперечно омываемых трубных пучков;
		–	естественная тяга (самотяга).

Рассмотрим методы определения величин, входящих в пра­вую часть формулы (4.2).