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2、4引射器计算5
2、4、1计算引射器系数5
2、4、2计算引射器形式5
2、4、3计算燃气流量6
2、4、4计算喷嘴直径6
2、4、5计算喷嘴截面积6
2、4、6计算最佳燃烧器参数ﻩ6
2、4、7计算A值ﻩ7
2、4、8计算X值ﻩ7
2、4、9计算引射器喉部面积7
2、4、10计算引射器喉部直径8
2、4、11引射器其她尺寸计算方式如附图1:
8
2、5火焰高度计算ﻩ8
2、5、1火焰内锥高度ﻩ8
2、5、2火焰外锥高度8
2、6火孔排列ﻩ9
2、6、1确定火孔个数9
2、6、2火孔分布直径得计算ﻩ9
3设计方案计算ﻩ9
3、1已知计算参数9
3、2详细计算步骤ﻩ10
3、2、1头部计算ﻩ10
3、2、2引射器计算11
3、2、3火焰高度计算及加热对象得设置高度ﻩ12
总结ﻩ12
参考文献ﻩ13
1设计概述
通过“燃气燃烧与燃烧装置”本门课程得教学,可培养学生从事燃气燃烧设备得设计、研究、应用管理等方面得能力.
该课程设计就是西塔品牌燃气灶具得设计与计算,本人设计得为天然气4T3。
2设计依据
2、1原始数据
(1)天然气得额定工作压力为2000Pa
(2)一次空气系数α’=0、6
(3)燃气温度为15℃
(4)设计热负荷4、2Kw
(5)天然气4T3得相关参数
表2—1天然气4T3得相关参数
类别
体积分数(%)
相对密度
热值/(MJ/m3)
华白数/(MJ/m3)
燃烧势cp
理论干烟气中CO2体积分数(%)
H1
Hh
W1
Wh
4T3
CH4=38
空气=62
0、831
12、93
14、36
14、19
15、75
24、0
11、74
2、2燃气基本参数得计算
2、2、1热值得计算
根据混合法则按下式进行计算:
H =H1r1+ H2r2+⋅⋅⋅⋅⋅⋅+Hn rn(2-1)
式中
H-—燃气(混合气体)得低热值(kJ/Nm3);
H1,H2,⋅⋅⋅Hn-—燃气中各可燃组分得低热值(kJ/Nm3),查表可得;
r1,r2,⋅⋅⋅rn——燃气中各可燃组分得容积分数,(原始数据);
2、2、2燃气密度计算
ρg=ρ1r1+ρ2r2+⋅⋅ ⋅⋅⋅⋅+ ρn rn (2—2)
式中
ρg-—燃气(混合气体)得密度(kg/Nm3) ;
ρ1,ρ2, ρ3——燃气中各组分得密度(kg/Nm3),查表可得;
r1,r2,⋅⋅⋅rn——燃气中各可燃组分得容积分数,(原始数据);
2、2、3燃气相对密度计算
(2-3)
式中
s——燃气得相对密度,无纲量;
ρg——燃气(混合气体)得密度(kg/Nm3)。
2、2、4理论空气需要量得计算
当燃气组分已知,可按下式计算燃气燃烧所需理论空气量:
[0、5 H2+0、5CO +∑( m+4/n)CmHn+1、5H2S−O2 ] (2—4)
V0--理论空气需要量 (Nm 3干空气/ Nm3 干燃气);
H2 ,CO,CmHn,H2 S--燃气中各种可燃组分得容积分数;
O2——燃气中氧得容积成分;
对于烷烃类燃气(天然气,石油伴生气,液化石油气)可采用
(2-5)
(2—6)
式中 —-—--—燃气(混合气体)得低热值与高热值(kj/kg)
2、3头部计算
2、3、1计算火孔总面积
(2-7)
Fp-火孔总面积(mm2 );
Q—设计热负荷(Kw);
qp-额定火孔强度 Kw / mm2.
2、3、2计算火孔数目
(2-8)
式中
n—-火孔数目(个)
Fp——火孔总面积(mm2);
dp--单个火孔得直径;
π——圆周率,取3、14。
2、3、3计算火孔间距
s=2、5d p (2—9)
式中
s—-火孔间距(mm);
d p-—单个火孔得直径。
2、3、4计算火孔深度
h=2、3dp (2—10)
式中
h—-火孔深度(mm)
dp-—单个火孔得直径.
2、3、5计算头部截面
Fh =2F p (2-11)
Fh——头部截面积 (mm2);
Fp ——火孔总面积 (mm2)。
2、3、6计算头部截面直径
(2—12)
式中
Dh -—头部截面直径 (mm);
Fp——火孔总面积(mm2)。
2、3、7计算火孔阻力系数
(2-13)
式中
ξp——火孔阻力系数;
µ
p-—火孔流量系数.
2、3、8计算头部能量损失系数
(2—14)
K1-—头部能量损失系数,无量纲;
ξp——火孔阻力系数;
t——混合气体在火孔出口得温度。
2、4引射器计算
2、4、1计算引射器系数
(2-15)
u——引射系数,无量纲;
α’-—一次空气系数,无量纲;
s——燃气得相对密度,无纲量。
2、4、2计算引射器形式
本设计采用Ⅲ 型引射器,可使引射器得尺寸最小,其能量损失系数K=3。
2、4、3计算燃气流量
(2-16)
Lg—-燃气得流量(Nm3/h);
Q-—设计热负荷(Kw);
Hl—-混合气体得低热值(kJ/Nm3).
2、4、4计算喷嘴直径
(2-17)
式中
d——喷嘴直径(mm);
Lg--燃气得流量(Nm3/h);
s--燃气得相对密度,无纲量。
H —-燃气得额定工作压力(Pa).
2、4、5计算喷嘴截面积
(2-18)
Fj—-喷嘴截面积(mm2)
d—-喷嘴直径(mm);
2、4、6计算最佳燃烧器参数
(2—19)
式中
Flop——燃烧器参数,无量纲;
K—-引射器能量损失系数,无量纲;
K1——头部能量损失系数,无量纲。
2、4、7计算A值
(2—20)
式中
A-—设定量,
K——引射器能量损失系数,无量纲;
u——引射系数,无量纲;
s ——燃气得相对密度,无纲量;
Fp—-火孔总面积(mm2);
Flop——燃烧器参数,无量纲.
2、4、8计算X值
(2—21)
X——设定量;
A-—设定量。
2、4、9计算引射器喉部面积
(2-22)
Ft——引射器喉部面积(mm2 );
X——设定量;
Flop-—燃烧器参数,无量纲;
Fp-—火孔总面积(mm2).
2、4、10计算引射器喉部直径
(2-23)
d——引射器喉部直径(mm);
Ft—-引射器喉部面积(mm2);
π——圆周率,取3、1415。
2、4、11引射器其她尺寸计算方式如附图1:
2、5火焰高度计算
2、5、1火焰内锥高度
(2-24)
式中
hic——火焰内锥高度(mm);
K-—与燃气性质及一次空气系数有关得系数;
fp-—单个火孔得面积(mm2);
qp—-火孔热强度(Kw/mm2),已知
2、5、2火焰外锥高度
(2-25)
hout——火焰外锥高度(mm);
n--火孔排数;
n1——表示燃气性质对外锥高度影响得系数;
fp——单个火孔得面积(mm2);
qp—-火孔热强度(Kw/mm2 ),已知。
dp——单个火孔得直径,已知。
2、6火孔排列
2、6、1确定火孔个数
根据计算出得火孔总个数,确定每排火孔得个数,合理分配布置。
2、6、2火孔分布直径得计算
(2-26)
Di——第i排火孔得分布直径(mm);
ni——第i排火孔得个数;
π——圆周率,本设计取3、14。
3设计方案计算
3、1已知计算参数
已知燃烧器得热负荷为Q=4、2Kw,气源为天然气H1=12930KJ/m3,=0、553kg/m3。
一次空气系数α’=0、6,过剩空气系数α=1、8,二次空气流速取0、5m/s,火孔出口温度为100℃,火孔内平均温度为330K,火孔出口温度为373K,火孔热强度qp=9、5W/mm2。
3、2详细计算步骤
3、2、1头部计算
(1)计算火孔总面积Fp取火孔热强度qp=9、5W/mm2
则火孔得总面积=mm2=442mm2
(2)确定火孔尺寸及数目n,选择圆火孔直径dp=3、0mm,所以火孔数目==57个,采用凸缘铸铁头部,孔深为2倍得火孔直径为6、0mm。
火孔间距离为直径得2倍为6mm。
(3)火孔排列,火孔布置两排,内圈占30%,外圈占70%。
(4)燃烧器头部截面积,进入头部得气流分为两路,每一路流通截面积所涉及得火孔面积为总面积得1/2。
根据Fh= 2Fp,燃烧器头部流通截面积至少为其后火孔总面积得2倍,所以头部截面积为
mm2=442mm2
(5)计算理论空气量
==3、077m3
(6)二次空气面积按计算内排孔所需二次空气口面积。
内排孔得热负荷约为总热负荷得30%,为4、2×
30%=1、26Kw,过剩空气系数取1、8,二次空气流速为0、5m/s,则内排孔所需二次空气口面积
==686、6mm2
(7)计算头部能量损失系数K1选取火孔流量系数μp=0、8,火孔阻力系数=0、56,混合气体在火孔出口得温度Tp=373K。
3、2、2引射器计算
(1)一次空气系数,按式计算引射器系数,=6、2
(2)选取引射器形式,本设计采用Ⅲ型引射器,可使引射器得尺寸最小,其能量损失系数K=3。
(3)计算喷嘴直径
燃气流量为
=0、38mm
相应喷嘴截面积:
0、12mm2
(4)计算最佳燃烧器参数
=
(5)计算A值
A〈1,说明燃气压力有富余,计算工况为非最佳工况
(6)计算X值
=
(7)计算引射器喉部面积
=0、22×
1、16×
442=112、8mm2
=mm
取喉部直径dt=14mm
(8)引射器其她尺寸图如图附录1
3、2、3火焰高度计算及加热对象得设置高度
(1)火焰内锥高度α'
=0、6,可查得天然气K=0、15,按式(2—22)计算
=0、86×
0、15×
7、07×
9、5×
103=8700mm
(2)火焰外锥高度取火孔6mm,查得s=1、04,火孔排数n=2,按式(2-23)计算
=0、86×
2×
1、2×
(3)加热对象得设置高度设内圈火孔与外圈火孔轴线与燃烧器平面夹角为60°
,为了不影响火焰燃烧,火孔出口与加热对象得垂直高度h应为
h=80mm×
sin60°
=69、3mm
如果允许有一定得不完全燃烧,则为了增强传热,提高热效率,加热对象得设置高度可以适度降低,但不能接触内焰,且须通过实验确定CO排放量不超标。
总结
通过这一周得课程设计。
我想这对于自己以后得学习与工作都会有很大得帮助。
在这次设计中遇到了很多实际性得问题,在实际设计中才发现,书本上理论性得东西与在实际运用中得还就是有一定得出入得,所以有些问题不但要深入地理解,而且要不断地更正以前得错误思维。
一切问题必须要靠自己一点一滴得解决,而在解决得过程当中您会发现自己在飞速得提升。
对于教材管理系统,其程序就是比较简单得,主要就是解决程序设计中得问题,而程序设计就是一个很灵活得东西,它反映了您解决问题得逻辑思维与创新能力,它才就是一个设计得灵魂所在。
因此在整个设计过程中大部分时间就是用在程序上面得。
很多子程序就是可以借鉴书本上得,但怎样衔接各个子程序才就是关键得问题所在,这需要对系统得结构很熟悉.因此可以说系统得设计就是软件与硬件得结合,二者就是密不可分得。
通过这次课程设计我也发现了自身存在得不足之处,虽然感觉理论上已经掌握,但在运用到实践得过程中仍有意想不到得困惑,经过一番努力才得以解决.
这也激发了我今后努力学习得兴趣,我想这将对我以后得学习产生积极得影响。
其次,这次课程设计让我充分认识到团队合作得重要性,只有分工协作才能保证整个项目得有条不絮。
另外在课程设计得过程中,当我们碰到不明白得问题时,指导老师总就是耐心得讲解,给我们得设计以极大得帮助,使我们获益匪浅。
因此非常感谢老师得教导。
通过这次设计,我懂得了学习得重要性,了解到理论知识与实践相结合得重要意义,学会了坚持、耐心与努力,这将为自己今后得学习与工作做出了最好得榜样。
我觉得作为一名软件工程专业得学生,这次课程设计就是很有意义得。
更重要得就是如何把自己平时所学得东西应用到实际中。
虽然自己对于这门课懂得并不多,很多基础得东西都还没有很好得掌握,觉得很难,也没有很有效得办法通过自身去理解,但就是靠着这一个多礼拜得“学习”,在小组同学得帮助与讲解下,渐渐对这门课逐渐产生了些许得兴趣,自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。
实践就是检验真理得唯一标准,平时我们接触到得都就是书本上得理论知识,应付考试还可以,无形之中我们自己也养成了一种自大得心态。
但就是,课程设计却给我们了一个很好认清自己得机会,其实自己学得并不好,作为一个工科生,同时还要具备查找资料、知识迁移得能力。
参考文献
[1]同济大学、燃气燃烧与应用、北京:
中国建筑工业出版社,2011、
[2]严铭卿、燃气工程技术手册、上海:
中国建筑工业出版社,2008、
[3]袁国汀、建筑燃气设计手册、北京:
中国建筑工业出版社、2003、
[4]项凌、燃气燃烧过程效率得热力学分析、城市燃气,2006、
[5]刘荣,刘文斌、燃气燃烧与燃烧装置、机械工业出版社,2009、
[6]项有谦、燃气热力工程常用数据手册、北京:
中国建筑工业出版社,2000、
[7]候凌云,候晓春、喷嘴技术手册、北京:
中国石油化工出版社,2002、
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