锅炉设备空气动力计算.docx

第四章：锅炉设备空气动力计算
第1节：通风计算的原理和方法
第2节：烟道的阻力计算授课时数2教学目的与要求1、掌握通风计算的原理和方法
2、掌握风道的阻力损失组成
3、掌握自生风力的概念
教学难点与重点风道阻力计算原理和方法授课方法讲授（现代化）
教学手段计算机投影作业
思考题

《锅炉及锅炉房设备》1、4题

教学内容及过程备注第四章锅炉设备的通风计算
Ⅰ通风的作用和方式
一、通风包括
通风是锅炉的“呼吸”器官，是调整锅炉出力的手段，是锅炉正常运行的保证。
二通风方式：
1自然通风：由密度差形成的自生风力克服锅炉烟风道的阻力。仅用于小型、立式、无尾部受热面的锅炉。
2机械通风：由风机给烟气或空气加压，克服炉内的阻力。
用于
本章以机械通风为主。
P236序:
通风计算的目的：
锅炉设备的通风计算----烟风道阻力计算。
目的：确定锅炉烟风系统的全压降，为选择送、引风机提供可靠的依据。
注：在通风阻力计算中，烟风系统各部分介质流量、t、流通截面等数据均以锅炉额定负荷下的热力计算数据确定。
二、我国工业锅炉烟风道阻力计算的方法用原苏联1977版体系。
4-1通风的作用和方式
一、通风：是一个连续将锅炉所需的空气送入，不断补给锅炉以燃烧之用，不断把烟气排走的过程。
二、机械通风方式
1负压通风在烟囱前设引风机克服烟风道阻力。
教学内容及过程备注
特点：炉膛内负压高，烟风道风均为负压，锅炉房卫生好。

2.正压通风
在空气预热器入口处设置风机，无引风机。
特点：风机经过的空气是洁净的，而炉子烟风道为正压，无漏风，但若炉墙、烟道不严，造成冒烟，锅炉房的卫生条件不好。
3.平衡通风
同时设送、引风机，克服两者的弱点。送风道烟道的阻力分别由送、引风机承担。
a送风道是正压，但不是很大，因不用留有像正压通风那么大的资用压头来克服烟道的阻力；
b炉膛及烟道是负压，负压值也不是很大，因不必负担克服送风道中的阻力。
优点：有效地送入空气，又使炉膛及全部烟道在合理的负压下运行；锅炉房的安全卫生条件好；漏风量小。
这种通风方式在目前供热锅炉中最常见。
三、通风计算的目的：
在炉膛内有许多受热面，在增加换热量的同时也给烟气的流动设置了障碍，所以只凭借烟气与空气之间的容重差而产生的自生风力来克服烟道中的阻力是不够的。这样会造成烟气不能及时排除，不利于燃烧，甚至会窝风，烟气不流动。因此必须给烟气和空气增加流动的能量，克服流动过程中的阻力，以正常送风和排烟。
那么给风、烟气增加多少能量，选择一个什么样的风机才合适，过大，过小都会影响锅炉的运行。
通风计算要求得通风过程的流动阻力，选择合适通风设备。
教学内容及过程备注Ⅱ通风计算的原理和基本方法
原理：伯努利方程
在流体力学中学过：当流体在管道中流动时，任意两截面总可以用伯努利方程表示。
不可压缩流体元流能量方程
（1）
整理得：（2）
——相对截面处的绝对压力
——相对截面处的海拔高度或距离基准面的高度
——相对截面处的介质流速
——相对截面处的平均介质密度
对烟风道任意处的绝对压力有
(3)
将（3）代入（2），得：

则两截面的总压降为：

——两截面间介质的流动阻力Pa
教学内容及过程备注——由于介质密度变化而产生的流动压头，又叫自生风力
——由于通道截面变化或介质温度变化所致。而截面变化归于局部阻力，而实际上有温度变化导致的是很小的，可以忽略。
介质速度变化

可正、可负、可为零。
二阻力计算
沿程摩擦阻力
若介质温度变化不大或没有变化时：
λ——沿程摩擦阻力系数，与通道类型有关;ρ——介质密度;
l——通道长度;
w——介质流速，m/s，按介质平均温度计算；Tb、T——分别为通道壁面及介质的平均温度;
Kde——通道流通截面当量直径，圆形通道取为直径.
非圆形通道时：
F——通道流通面积，
U——通道流通截面的湿周长度。
介质在矩形通道中冲刷管束时：
a，b——矩形通道截面边长；
z——管束中的管子根数；
d——管子外径
教学内容及过程备注（二）横向冲刷管束阻力
基本公式：
阻力系数根据管束结构而定。
横向冲刷光管管束，顺列：ζ=ζ0Z2
ζ0——单排管子的阻力系数，与s1/d、s2/d、雷诺数Re、比值（s1-d）/（s2-d）有关；
Z2——管束的纵向排数
错列：ζ=ζ0（Z2＋１）
ζ0——单排管子的阻力系数；与s1/d、s2/d、雷诺数Re、比值
（s1-d）/（s2-d）有关；
Z2——管束的纵向排数
(三)局部阻力
气流通过截面或方向变化的通道时产生的阻力，同时也有沿程摩擦阻力。两者应分别计算。

ζ——局部阻力系数。
局部阻力可以分为如下几种：
1截面改变----截面变化，ζ在表4-2查得。
截面突然变化，ζ由4-11查得。
扩散管

教学内容及过程备注
---扩散系数4-12查得；