Исходными величинами для расчета параметров завесы принимают:
- давление и удельный объем пара в коллекторе завесы;
- скорость ветра;
- плотность (температура) воздуха;
- высота и периметр защищаемой зоны объекта;
- высота верхней кромки ограждения над коллектором;
- высота опоры коллектора.
Рассчитывают следующие величины.
Н.2.1 Расстояние X, м, от коллектора завесы до защищаемого объекта
Х=0,25Н, (Н.1)
где Н— высота защищаемой зоны объекта, м.
Н.2.2 Длина коллектора Lкол, м
Lкол = Р + 8X, (Н.2)
где Р — периметр защищаемого объекта, м.
Н.2.3 Удельный расход пара из отверстий коллектора r0 W0, кг/(м2 · с)
, (Н.3)
где r0 — плотность пара, кг/м3;
W0 — скорость выхода пара, м/с;
р1 — давление пара в коллекторе. Па;
V1 — удельный объем пара в коллекторе, м3/кг;
p2 — атмосферное давление, Па;
К — показатель адиабаты пара (для перегретого пара принять К = 1,3, для насыщенного пара К = 1,135).
Н.2.4 Диаметр отверстий на коллекторе d 0, м
, (Н.4)
где rв — плотность воздуха, кг/м3;
Wв — скорость ветра, м/с.
Если по условиям расчета задается диаметр отверстий, то следует определить высоту завесы Нз, м
, (Н.5)
Н.2.5 Расстояния между отверстиями l, м
(Н.6)
где h — высота верхней кромки ограждения над коллектором, м.
Н.2.6 Количество отверстий n, шт.
, (Н.7)
Н.2.7 Диаметр коллектора Dкол, м
, (H.8)
Н.2.8 Расход пара Gп, кг/с:
. (H.9)
где j — коэффициент расхода пара через отверстие (j от 0,6 до 0,8).
Н.2.9 Общая высота ограждения h огр, м:
hогр = h + hб. (Н.10)
где hб — высота опоры коллектора, м.
Н.2.10 Расстояние от ограждения до коллектора Х1, м:
Х1 = 0,25А. (Н.11)
Н.2.11 Длина ограждения Lогр, м:
Lогр = Lкол +8X1. (H.12)
Указанный порядок расчета проводят после ориентировочного выбора значений давления пара и диаметра отверстий в коллекторе по таблице Н.1.
Таблица Н.1— Изменение высоты завесы в зависимости от диаметра отверстий и давления пара
| Р 1 105Па | d 0, мм | |||||||
| W в = 2м/с | ||||||||
| 3,30 | 4,05 | 4,7 | 5,3 | 5,9 | 6,5 | 7,0 | 7,5 | |
| 4,00 | 4,80 | 5,5 | 6,3 | 7,0 | 7,6 | 8,2 | 8,7 | |
| 4,50 | 5,40 | 6,3 | 7,2 | 7,9 | 8,7 | 9,3 | 10,0 | |
| 4,85 | 5,80 | 6,7 | 7,7 | 8,5 | 9,3 | 10,0 | — | |
| 5,25 | 6,30 | 7,3 | 8,3 | 9,2 | 10,0 | — | — | |
| 5,50 | 6,60 | 7,6 | 8,7 | 9,5 | — | — | — | |
| 5,75 | 7,00 | 8,0 | 9,2 | 10,0 | — | — | — | |
| 6,15 | 7,40 | 8,5 | 9,8 | — | — | — | — | |
| 6,70 | 8,00 | 9,3 | 11,0 | — | — | — | — | |
| 7,10 | 8,50 | 10,0 | — | — | — | — | — | |
| 7,50 | 9,00 | — | — | — | — | — | — | |
| W в = 3 м/с | ||||||||
| 2,60 | 3,20 | 3,70 | 4,20 | 4,60 | 5,0 | 5,5 | 5,80 | |
| 3,00 | 3,60 | 4,15 | 4,80 | 5,25 | 5,7 | 6,2 | 6,60 | |
| 3,20 | 3,90 | 4,50 | 5,15 | 5,70 | 6,2 | 6,7 | 7,15 | |
| 3,50 | 4,20 | 4,85 | 5,50 | 6,10 | 6,7 | 7,2 | 7,70 | |
| 3,65 | 4,40 | 5,20 | 5,80 | 6,40 | 7,0 | 7,6 | 8,10 | |
| 4,10 | 5,00 | 5,70 | 6,50 | 7,20 | 7,9 | 8,5 | 9,10 | |
| 4,40 | 5,40 | 6,20 | 7,00 | 7,80 | 8,5 | 9,2 | 9,80 | |
| 5,00 | 6,00 | 6,90 | 7,80 | 8,70 | 9,5 | 10,3 | — | |
| W в = 4 м/с | ||||||||
| — | 2,40 | 2,80 | 3,1 | 3,50 | 3,8 | 4,1 | 4,4 | |
| — | 2,80 | 3,10 | 3,5 | 3,90 | 4,3 | 4,6 | 5,0 | |
| 2,42 | 2,92 | 3,36 | 3,8 | 4,25 | 4,6 | 5,0 | 5,4 | |
| 2,60 | 3,16 | 3,60 | 4,1 | 4,60 | 5,0 | 5,4 | 5,8 | |
| 2,70 | 3,30 | 3,80 | 4,3 | 4,80 | 5,2 | 5,6 | 6,0 | |
| 2,90 | 3,45 | 4,00 | 4,5 | 5,00 | 5,5 | 5,9 | 6,3 | |
| 3,10 | 3,74 | 4,30 | 4,9 | 5,40 | 5,9 | 6,4 | 6,8 | |
| 3,30 | 4,10 | 4,70 | 5,1 | 5,90 | 6,4 | 6,9 | 7,4 | |
| 3,60 | 4,40 | 5,00 | 5,7 | 6,30 | 6,9 | 7,4 | 8,0 | |
| Wв = 6 м/с | ||||||||
| — | — | 1,84 | 2,10 | 2,30 | 2,54 | 2,75 | 2,90 | |
| — | 1,95 | 2,25 | 2,57 | 2,82 | 3,10 | 3,34 | 3,60 | |
| — | 2,20 | 2,52 | 2,90 | 3,20 | 3,50 | 3,80 | 4,00 | |
| 2,10 | 2,50 | 2,85 | 3,16 | 3,60 | 4,00 | 4,30 | 4,60 | |
| 2,20 | 2,65 | 3,06 | 3,40 | 3,85 | 4,20 | 4,60 | 4,90 | |
| 2,42 | 2,90 | 3,86 | 3,82 | 4,25 | 4,60 | .5,00 | 5,35 |
В вертикальной графе даны значения давления пара, в горизонтальной — диаметры отверстий, а в пересечении горизонтальных и вертикальных граф высоты паровых завес (высота защищаемых зон) в метрах.
Таблица составлена для скоростей ветра 2, 3, 4 и 6 м/с. При больших скоростях ветра указанные величины следует принимать такими же, что и для 6 м/с. Таблица дает возможность оценить необходимое значение давления пара и соответствующий ему диаметр отверстий для обеспечения требуемой высоты завесы (высоты защищаемого объекта).
Для одного и того же давления пара высота завесы будет тем больше, чем больше диаметр отверстий. Однако с увеличением диаметра будет увеличиваться расход пара. Следует подбирать давление пара и диаметр отверстий таким образом, чтобы были обеспечены требуемая высота завесы и наиболее экономичный отбор пара. Диаметр отверстий следует принимать наименьшим из возможного (но не менее 3 мм) для каждого давления пара.
Пример — Расчет параметров паровой завесы для технологической трубчатой печи (радиантно-конвекционной с вертикальным движением газов).
Данные для расчета
Периметр защищаемой зоны Р = 20 м, высота защищаемой зоны Н = 6 м. В коллектор завесы имеется возможность подать перегретый пар давлением до р1 = 12 · 105 Па. Средняя температура наиболее холодного периода времени tв = - 15 °С (rв = 1,36 кг/м3). Атмосферное давление р2 » 105 Па. Скорость ветра W в =2 м/с. Коллектор завесы удобно расположить на бетонных опорах высотой hб = 0,2 м, а высоту верхней кромки ограждения над коллектором завесы принять равной h = 0,5 м.
Расчет
Используя данные таблицы Н.1, определяем, что для защищаемой зоны высотой 6 м и давлением пара до 12 · 105 Па при скорости ветра 2 м/с целесообразно принять: р1 = 106 Па и d 0 = 3 мм (в таблице для высоты завесы 6,15 м соответствует наименьший диаметр отверстия d 0 = 3 мм и давление p1 = 106 Па). Удельный объем пара при р1 = 106 Па равен V1 = 0,2 м3/кг.
Расстояние Х от коллектора до защищаемого объекта:
Х = 0,25 Н = 0,25 · 6= 1,5 м.
Длина коллектора завесы Lкол:
Lкол = р + 8X = 20 + 8 · 1,5 = 32 м.
Удельный расход пара из отверстий коллектора r0 W0:
Диаметр отверстий на коллекторе d 0:
м = 3 мм.
Расстояние между отверстиями l:
м = 250 мм.
Количество отверстий п:
= 129 шт.
Диаметр коллектора завесы Dкол
м = 63 мм.
Расход пара Gп:
кг/с.
Общая высота ограждения hогр:
hогр = h + hб = 0,5 + 0,2 = 0,7 м.
Расстояние от ограждения до коллектора Х1:
X1 = 0,25h = 0,25 · 0,5 = 0,125 м.
Длина ограждения Lогp:
Lогp = Lкол + 8Х1 = 32 + 8 · 0,125 = 33 м.
ПРИЛОЖЕНИЕ П
(рекомендуемое)