Методика расчёта газовой горелки

Особенности расчёта газовых горелок

Точный расчёт газовых горелок представляет собой задачу неоправданной сложности, поэтому практикой разработаны различные методы приближённого расчёта, которые дают вполне приемлемые результаты.

Рис. 1. Схемы подачи газа в поперечный поток воздух

а) по центру, б) с периферии

Большое распространение в энергетических установках получили газовые горелки, в которых воздушный поток поперечно пересекается мелкими струями газа, при этом газ может подаваться по центральной трубе (горелка типа “труба в тубе”) (рис. 1а) или с периферии (рис. 1б).

Струи газа по мере проникновения в поток воздуха будут сноситься этим потоком. При достижении определённого расстояния от стенки газового коллектора h осевая линия струи газа будет совпадать направлением сносящего потока воздуха. Это расстояние называется глубиной проникновения струи в сносящий поток и зависит от диаметра сопла d_c вытекающей струи и отношения скоростей (W_г, W_в) и плотностей (ρ_г, ρ_в) газа и воздуха. Для более равномерного распределения газовых струй по сечению горелки и для лучшего смешения газа с воздухом газовые сопла выполняются в два ряда, причём первый (по ходу воздуха) ряд сопел имеет бóльший диаметр, чем второй.

Базовой формулой при расчёте таких горелок является полученная на основании многочисленных экспериментов Ю.В.Ивановым зависимость для определения относительной глубины проникновения газовых струй в поперечный поток воздуха:

, (1)

где К_s – эмпирический коэффициент, зависящий от относительного шага между соплами, расположенными в одном ряду.

На рис.2 представлен примерный характер геометрии струй газа, истекающих в поперечный поток воздуха.

Под действием воздушного потока траектория струи искривляется и сама струя становится шире за счёт диффузионного размытия. В том сечении, где ось струи газа принимает направление потока воздуха, её условный диаметр согласно опытным данным составляет:

d_стр=0,75h . (2)

Рис. 2. Схема распространения струй газа

в поперечном потоке воздуха

Отверстия (сопла) для выхода газа должны быть расположены таким образом, чтобы струи в том сечении, где они принимают направление потока, перекрывали всё сечение.

При расчёте газовых горелок для определения глубины проникновения струи по формуле (1) приходится предварительно задаваться значениями скоростей газа и воздуха, а также исходить из полученных опытным путём рекомендаций.

Методика расчёта газовой горелки

Принципиальная схема горелки типа “труба в трубе” представлена на рис.3.

Рис. 3. Коаксиальная горелка типа “труба в трубе”

1- огневой насадок с пережимом, 2 - лопатки, 3 - воздушная камера,
4 – газовый коллектор

12 Следующая ⇒