ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основы расчета и проектирования контактных водонагревателей с погружными газовыми горелками из "Газовые контактные водонагреватели" Эффективная эксплуатация погружных аппаратов достигается только в том случае, если все их основные узлы рассчитаны и спроектированы с учетом особенностей их работы. В связи с этим в первую очередь рассмотрим функциональное назначение каждого узла и специфику его работы. [c.126] Камера сгорания погружных аппаратов всегда работает под давлением, величина которого зависит в основном от глубины погружения горелки в жидкость. В практических условиях величина давления в камере находится в пределах от 0,05 до 0,3 ати. Основное назначение камеры сгорания — обеспечить полное выгорание горючего газа и создать на выходе высокую скорость движения продуктов сгорания. Полнота сгорания топлива зависит главным образом от качества перемешивания горючего газа с воздухом, наличия высоких температур в реакционной зоне и присутствия раскаленных огнеупоров. [c.126] Для сокращения времени реакций горения, и, следовательно, для получения наиболее короткого факела в горелку следует подавать заранее подготовленную горючую смесь, близкую по составу к стехиометрической. [c.126] Устранение времени на смешение потоков газа и воздуха в зоне горения приводит в этом случае к резкому увеличению скорости горения и, как следствие, к резкому возрастанию температуры в этой зоне. Последнее обстоятельство, способствуя еще большей активизации процесса горения газа, позволяет получить при коэффициентах избытка воздуха, близких к единице, наиболее совершенное сжигание газа при полном отсутствии потерь тепла от химического недожога. Однако в большинстве случаев к погружным горелкам не подводят подготовленную горючую смесь, а подают в головку горелки газ и воздух отдельно. Это объясняется тем, что при уменьшении тепловой нагрузки горелки заранее подготовленная горючая смесь, особенно близкая по составу к стехиометрической, чувствительна к проскокам пламени из туннеля в газоподводящую трубу. [c.127] Камеры сгорания погружных горелок, как правило, футеруются изнутри огнеупорными материалами. Огне- упорная футеровка камеры сгорания создает благоприятные условия для быстрого прогрева поступающей холодной газовоздушной смеси, облегчает ее воспламенение, стабилизирует факел и способствует получению высоких тепловых напряжений в топочном пространстве. [c.128] В аппаратах с погружными горелками, не имеющих футеровки, факел менее устойчив, регулировка их затруднена. [c.128] Опытами установлено, что горение горючей смеси с выровненным полем концентраций газа и воздуха заканчивается в огнеупорном туннеле на расстоянии трехчетырех диаметров от входа в туннель. На сокращение активного участка камеры сгорания существенно влияет отношение диаметра туннеля к диаметру кратера. Это отношение должно быть — 2,5. Если эта величина будет меньше, то на выходе из кратера создаются недостаточно эффективные зоны завихрения продуктов сгорания, которые образовываются за счет обратных токов высокотемпературных газов. В том случае, когда отношение диаметра туннеля к диаметру кратера выполняется более чем 2,5, увеличивается гидравлическое сопротивление погружной горелки. [c.128] Футеровку камер сгорания следует выполнять только из огнеупоров специального назначения. Наибольшей огнеупорностью и высокой термостойкостью обладают карборундовые изделия, изготавливаемые из карбида кремния (51С) на глиняной связке. Карбид кремния называется карборундом, поэтому и весь класс огнеупоров, в который входит от 30 до 90% соединения 81С, получил название карборундовых изделий. Они имеют огнеупорность в пределах 1850—1900° С. [c.128] Наибольшую огнеупорность, выше 2000° С, имеют ре-кристаллизированные карборундовые изделия. Они отформовываются на органической связке и подвергаются обжигу при очень высоких температурах до образования прочного кристаллического сростка. Содержание в них Si составляет 95—99%. [c.129] При отсутствии футеровки из карборунда ее следует выполнять из шамота класса А, который имеет огне-ундрность 1730° С. Шамотные изделия, как и карборундовые, обладают хорошей термостойкостью. [c.129] Шамот класса Б имеет огнеупорность еще меньшую, до 1500° С. Если он будет применяться для изготовления туннелей погружных горелок, то режим горения необходимо вести с коэффициентом избытка воздуха ат=1,5 -н1,6. При меньших значениях параметра От в туннеле может создаваться температура 1600—1700° С, и тогда футеровка из шамота класса Б потечет . [c.129] Выбор диаметра туннеля должен быть произведен в зависимости от тепловой нагрузки и коэффициента из- бытка воздуха. При этом расчетную скорость продуктов сгорания следует выбирать в пределах 50—100 м1сек. Нельзя стремиться к чрезмерному увеличению скорости газов в туннеле, ибо это может привести к перемещению активной зоны сгорания к выходному отверстию и при форсированных нагрузках горелки периферийные зоны факела будут выходить в воду, в результате чего неизбежно появятся потери тепла от химического недожога. [c.129] Устойчивость двухфазного слоя зависит главным образом от скорости газового потока т, отнесенного к сечению резервуара. При малых значениях ш = 0,2- -- 0,35 м1сек, приближающихся к скорости свободного всплывания пузырьков в воде, в резервуаре создается пузырьковый режим без пены. Когда скорость газового потока увеличивается до 0,5—0,85 м/сек, то в результате более интенсивного барботажа создается устойчивый двухфазный пенный слой. Если значение w увеличивается до 1 м/сек и выше, то двухфазная система в резервуаре разрушается под действием газовых прорывов. При этом продукты сгорания уже не образуют равномерную дисперсную систему с водой и глубокое охлаждение их нарушается. В результате чего падает экономичность установки в целом. Таким образом, при расчете водонагревателей с погружными горелками следует принимать во внимание, чтобы скорость газового по- тока находилась бы в пределах 0,45—0,85 м/сек. [c.130] В связи с тем что в аппаратах погружного горения отсутствует поверхность нагрева, производительность установки определяется в основном тепловой нагрузкой горелки и определенным объемом воды, где происходит барботаж продуктов сгорания. Чем меньше воды находится в резервуаре, тем компактнее получается установка с погружными горелками. Объем воды в резервуаре для определенной теплопроизводительности горелки зависит только от интенсивности теплообмена между газами и водой. Интенсивность теплообмена в резервуаре определяется тепловым напряжением водяного объема q, т. е. количеством тепла, которое передается от нагретых газов к 1 м воды в течение 1 ч (ккал/м -ч). [c.130] Если горелка не имеет специального барботера, то расчетное тепловое напряжение водяного объема, по данным фирм Нордак , Фишер , Кертинг , может быть принято 9=120 0004-130 000 ккал/м -ч. Если горелка снабжена специальным барботером, то расчетное значение 7 может быть увеличено. Конкретная величина д для каждого вида барботера принимается на основе экспериментальных данных. [c.130] При проектировании водонагревателей с погружным горением газовые горелки следует всегда располагать на крышках аппаратов. [c.132] Такая компоновка имеет ряд преи-мушеств, к числу которых в первую очередь следует отнести несложность подводки к горелочной головке трубопроводов газа и воздуха, удобство охлаждения воздухом корпуса горелки, расположенного в парогазовом пространстве, возможность наблюдения за процессом горения через охлаждаемое воздухом стекло, простоту конструкции узла электрозажигания и демонтажа во время профилактического осмотра. В аппарат погружного горения в зависимости от его теплопроизводительности можно устанавливать одну или несколько горелок. [c.132] При монтаже на крышке аппарата двух и более горелок необходимо создать такие условия, чтобы не происходило взаимодействия барботируемых через воду газовых потоков. Для этого целесообразно располагать горелки в отделенных отсеках. [c.132] Расчет этих аппаратов в настоящее время не может быть произведен строго аналитически. Это объясняется следующими причинами. [c.132] Учесть эту неравномерность чрезвычайно трудно. [c.133] Вернуться к основной статье