Рис. 13.7. График для расчета двухбортового отсоса
Расчет бортовых отсосов
Для проведения расчета бортового отсоса должны быть известны: температуры жидкости в ванне tж и окружающего воздуха tв, длина ванны a, ширина b, расстояние от уровня жидкости до оси щели H и высота спектра всасывания DH. Расчет бортового отсоса ведется в такой последовательности:
– вычисляют относительное расстояние от уровня жидкости до оси щели:
;
– определяют относительную высоту спектра всасывания:
;
– по графикам (рисунок 13.4 или 13.7) находят отношение расходов L0/Lп;
– вычисляют коэффициент теплоотдачи поверхности жидкости воздуху a, Вт/(м2×°С):
a = 2,05×(tж - tв)1/3;
– вычисляют количество конвективного тепла, кВт, выделяющегося от зеркала ванны длиной 1 м:
Q0 = a×b×(tж - tв)/1000;
– определяют скорость подъема паровоздушной смеси u, полагая ее у зеркала ванны равной нулю, а после сжатого сечения струи определяемой по формуле:
u = 0,155×Q01/3;
– находят расход восходящего над ванной потока, м3/ч:
Lп = 3600×abu;
– подсчитывают расход отсасываемого воздуха, м3/ч:
L0 = (L0/Lп)×Lп.
Лекция 14 – Равномерная раздача и всасывание воздуха воздуховодами с продольной щелью или с боковыми отверстиями. [1, с.178-184; 2, с.178-186]
Схема явлений при раздаче и всасывании воздуха воздуховодами
Используемые зависимости и уравнения
Способы обеспечения равномерной раздачи или всасывания воздуха
Схема явлений при раздаче и всасывании воздуха воздуховодами
В воздуховодах с продольной щелью или с боковыми отверстиями для выхода воздуха, т. е. в воздухораспределителях, движение воздуха значительно сложнее, чем в обычных воздуховодах.
Экспериментальные наблюдения над воздухораспределителями постоянного сечения показывают, что по их поперечному сечению происходят: изменение направления скорости, деформация поля скоростей и изменение статического давления воздуха.
Направление скорости меняется у частиц воздуха, находящихся вблизи щели или отверстия, причем частицы тем больше отклоняются от оси воздухораспределителя, чем ближе подходят к щели или отверстию.
Деформация поля скоростей состоит в том, что поле скоростей воздуха имеет перекошенный профиль: от оси воздухораспределителя в сторону щели или отверстия наблюдаются повышенные скорости, а в обратную сторону (стенка без щели или отверстия) – пониженные.
Статическое давление воздуха изменяется по поперечному сечению в обратном порядке: являясь наименьшим в щели или отверстии, оно непрерывно возрастает по направлению к противоположной стенке (без щели или отверстия). При переходе от одного поперечного сечения к другому средняя скорость воздуха, среднее динамическое и среднее статическое давления, как правило, изменяются.
По направлению от начала к концу воздухораспределителя (по потоку воздуха) средняя скорость воздуха все время уменьшается, так как часть воздуха вытекает через щель или боковые отверстия. Таким образом, динамическое давление будет уменьшаться по направлению потока воздуха на некоторую величину, которая по закону сохранения энергии будет переходить в статическое давление. Эта величина динамического давления получила название освободившегося динамического давления.
Благодаря освободившемуся динамическому давлению статическое давление воздуха внутри воздухораспределителя должно увеличиваться по направлению потока. Однако оно в том же направлении одновременно будет расходоваться на преодоление потерь трения и в местных сопротивлениях. Очевидно, что если освободившееся динамическое давление будет больше потерь давления на трение и в местных сопротивлениях, то статическое давление в итоге возрастет, а если оно будет меньше этих потерь давления, то статическое давление уменьшится. Если же освободившееся динамическое давление будет равно потерям давления, то статическое давление воздуха внутри воздухораспределителя будет неизменным.
Таким образом, характер изменения статического давления воздуха внутри воздухораспределителя целиком зависит от соотношения освободившегося динамического давления и потерь давления.
В более общем случае, когда имеется воздухораспределитель переменного поперечного сечения, к описанным явлениям добавляются еще явления, связанные с изменением скорости потока, обусловленным различной площадью поперечного сечения, и процесс течения воздуха еще более усложняется.
Величина и направление скорости истечения воздуха из отверстий различны. В начале воздухораспределителя (рисунок 14.1) скорость воздуха, вытекающего из отверстия 1, почти параллельна оси воздухораспределителя. Затем, если двигаться по потоку воздуха внутри воздухораспределителя, она все сильнее отклоняется от оси и в конце его скорость истечения из отверстия n будет почти перпендикулярна оси.
!!! При уменьшении площади отверстий эта картина сглаживается, и все скорости становятся почти перпендикулярны оси. В случае применения специальных насадок или направляющих лопаток в отверстиях все скорости истечения воздуха могут иметь одно направление.
Величина и направление скорости истечения воздуха из отверстий различны. В начале воздухораспределителя (рисунок 14.1) скорость воздуха, вытекающего из отверстия 1, почти параллельна оси воздухораспределителя. Затем, если двигаться по потоку воздуха внутри воздухораспределителя, она все сильнее отклоняется от оси и в конце его скорость истечения из отверстия n будет почти перпендикулярна оси.
 |
Рис. 14.1. Векторы скоростей струй, вытекающих из отверстий воздухораспределителя постоянного поперечного сечения
В воздуховодах постоянного сечения со щелью или с боковыми отверстиями для входа воздуха, т. е. в вытяжных воздуховодах, по поперечному сечению также наблюдается изменение направления скорости, деформация поля скоростей и изменение статического давления. При этом в направлении движения потока средняя скорость и среднее динамическое давление в сечениях будут увеличиваться. Следовательно, статическое давление будет уменьшаться, а разрежение расти. Разрежение будет расходоваться на преодоление потерь трения и в местных сопротивлениях.
Скорости всасывания в щель или в отверстие подчиняются зависимостям для точечного стока. При этом ось всасывающего факела у всех отверстий перпендикулярна оси воздуховода, а сам факел симметричен относительно своей оси.
Используемые зависимости и уравнения
Расчет воздухораспределителей и вытяжных воздуховодов следовало бы проводить по полным давлениям (как и обычных воздуховодов), учитывая удельную потерю давления на трение и коэффициенты местных сопротивлений: при раздаче – на проход мимо отверстия и на истечение из отверстия, при всасывании – на вход в отверстие и дальнейшее слияние с основным потоком в воздуховоде.
Однако такой расчет воздухораспределителей и вытяжных воздуховодов весьма сложен, поскольку коэффициенты местных сопротивлений прохода и отверстий переменны и зависят от соотношения площадей отверстия и поперечного сечения воздуховода, а также от отношения расходов воздуха в них. Поэтому расчет таких устройств выполняют по статическим давлениям (этот способ проще и получил всеобщее признание).
Значение угла a (рисунок 14.1) зависит от соотношения динамического и статического давлений в данном сечении воздухораспределителя и является переменным по его длине. Значение и направление скорости v определяется по ее составляющим – скорость vx равна средней скорости потока в данном сечении воздуховода; vy – начальная средняя скорость струи, вытекающей из отверстия, и которая определяется величиной статического давления внутри воздухораспределителя у рассматриваемого отверстия.
Нормальную к оси воздуховода среднюю скорость в отверстии vy определяют по формуле:
, (14.1)
где: μ – коэффициент расхода выпускного отверстия;
p – абсолютное статическое давление внутри воздуховода, Па;
pa – абсолютное статическое давление вне воздухораспределителя, Па;
ρ – плотность воздуха, кг/м3;
Δp = p - pa – избыточное статическое давление, Па.
Зная скорость vy , можно определить расход первичного воздуха струи, вытекающей из отверстия Lо, м3/с:
, (14.2)
где: ω – площадь живого сечения выпускного отверстия, м2;
В случае вытяжного воздуховода формулы (14.1) и (14.2) принимают несколько иной вид:
, (14.3)
, (14.4)
где: μ* – коэффициент расхода всасывающего отверстия,
Δp = pa - p – избыточное статическое давление, Па (в случае всасывающего воздуховода статическое давление внутри воздуховода меньше атмосферного).
Входящую в зависимости (14.2) и (14.4) величину Δp можно установить, если воспользоваться уравнением Бернулли или уравнением количества движения. При этом оказывается целесообразнее при расчете воздухораспределителей использовать уравнение Бернулли, а при расчете вытяжных воздуховодов – уравнение количества движения.
При аналитическом исследовании воздуховодов равномерной раздачи или всасывания воздуха принимаются следующие допущения:
а) коэффициент расхода по всей длине щели или для всех отверстий воздуховода принят постоянным;
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 |
