大气式燃烧器版.docx
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大气式燃烧器版
大气式燃烧器(2021版)
Safetymanagementisanimportantpartofproductionmanagement.Safetyandproductionareintheimplementationprocess
(安全管理)
单位:
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_________________________
日期:
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大气式燃烧器(2021版)
备注说明:
安全管理是生产管理的重要组成部分,安全与生产在实施过程,两者存在着密切的联系,存在着进行共同管理的基础。
按照部分预混燃烧原理(02000Pa)及低压(<2000Pa)两种。
在设计计算中,前者需要考虑气体的可压缩性;后者则不必。
按被引射气体的吸入速度,引射器又可分为常压吸气和负压吸气两种。
如果引射器的吸气收缩管做得足够大,并逐渐过渡到圆柱形混合管,这时被引入的空气在收缩管内的流速很小,可以忽略,这样的引射器称为常压吸气引射器,也称为第二类引射器,低压大气式燃烧器的引射器多为此种;反之,如果吸气收缩管做得较小,被吸入空气流速较大,气流在管内发生强烈扰动,这时空气流速便不可忽略,这样的引射器则称为负压吸气引射器,也叫第一类引射器。
比较而言,在第一类引射器中,燃气和空气的速度差较小,能量损失也较小,引射效率较高。
高、中压大气式燃烧器的引射器多为负压吸气式引射器。
以下主要讨论常压吸气低压引射器的设计计算。
表3-6-7大气式燃烧器常用设计参数
燃气种类
炼焦煤气
天然气
液化石油气
火孔尺寸/mm
圆孔dp
2.5~3.0
2.9~3.2
2.9~3.2
方孔
2.0~1.2
1.5~5.0
2.0~3.0
2.4~1.6
2.0~3.0
2.4~1.6
火孔中心距s/mm
(2~3)dp
火孔深度h/mm
(2~3)dp
额定火孔热或度qp
/MW·mm-2
11.6~19.8
5.8~8.7
7.0~9.3
额定火孔出口流速vp/m·s-1
2.0~3.5
1.0~1.3
1.2~1.5
一次空气系数α
0.55~0.60
0.60~0.65
0.60~0.65
喉部直径与喷嘴直径比dt
/d
5~6
9~10
15~16
火孔面积与喷嘴面积比Fp
/Fj
44~50
240~320
500~600
图3-6-20常压吸气低压引射器的工作原理
1-喷嘴;2-吸气收缩管;3-喉部;4-混合管;5-扩压管
计算以动量定理、连续性方程及能量守恒定律为基础,按图3—6—20所示工作原理,可推导出它的特性方程如下:
式中h——引射器出口的静压力,Pa;
H——喷嘴前燃气压力,Pa;
μ——喷嘴流量系数;
F——无因次面积,为喉部和喷嘴出口的面积比,即
,它是引射器计算的基本参数;
u——质量引射系数,
为燃气与引射空气的质量流量之比;
uρr——容积引射系数,ρr为燃气相对密度,
K——能量损失系数,可表示为:
这里,ψ1
是混合管末端的速度场不均匀系数,它与气流的稳定程度和流动状态有关,取决于速度场的分布状况,当混合管长度为5~6倍喉部直径时,ψ1
=1.02~1.04,混合管较短,ψ1
较大;ζmix
是混合管摩擦阻力系数,ζmix
=Lmin
/dt
,与混合管的气体流动状态、加工质量和长度有关,通常取ζmin
=0.06~0.12;ζd为扩压管局部阻力系数,相应于扩压管进口流速;n表示扩压管的扩张度n=Fd
/Ft
。
由上述分析可知,引射器形状、尺寸及阻力特性不同时,能量损失系数尺值也不相同。
引射器的形状及尺寸往往要根据实验资料确定。
图3—6—21给出了三种引射器的形状及尺寸比例。
其中l型为较佳,能量损失系数K值较小,但引射器较长;2型和3型长度较短,但阻力较大,能量损失系数较高。
当喷嘴前燃气压力较高,允许有较大的能量损失时,可采用后两种形式。
设计引射式大气燃烧器时,会遇到两种情况:
一种是,计算燃烧器的几何尺寸和确定所需的燃气压力。
其计算步骤是:
(1)进行头部计算,确定α′、u、dP
、FP
、K1
值;
(2)计算F10P
(最佳燃烧器参数)、Ft
、确定引射器各部分尺寸;(3)计算喷嘴尺寸及所需燃气压力。
另一种是在给定燃气压力下,确定燃烧器几何尺寸。
其计算步骤如下:
(1)头部计算;
(2)计算喷嘴尺寸;(3)计算F1op
,燃烧器参数A、X、Ft
、计算Ft
及引射器各部尺寸。
[例3—6—1]设计一双灶跟用燃烧器。
已知:
燃烧器热负荷Q=2.8kW,燃烧以焦炉煤气为主的城市燃气,其热值开H1
=13423KJ/m3
密度ρg
=0.71kg/m3
,相对密度ρr
=0.55,理论空气需要量Vo
=3.15m3
/m3
,燃气压力H=800Pa。
解:
(一)头部计算
1.计算火孔总面积Fp
按表3—6—7选取火孔直径dp
=2.8mm,一次空气系数α′=0.6,相应火孔热强度
qp
=11.6×10-3
kW/mm2
,
2.计算火孔数目n
dp
=2.8mm时,一个火孔的面积fP
=6.15mm2
3.火孔排列
火扎布置成两圈,内圈孔数n1
=9孔,外圈孔数n2
=30孔。
内圈火孔和外圈火孔轴线与燃烧器平面夹角为60°,火孔间距为:
s=2.5dP
=2.5×2.8=7.Omm
4.计算火孔深度h
取火孔深2.3dp
,则h=2.3×2.8=6.4mm
5.确定头部尺寸
取头部截面积为火孔总面积的两倍。
则头部截面积Fh
=2×Fp
/2=Fp
\241mm2
相应的头部气流分配道直径Dh
=18mm
图3-6-21三种引射器
6.计算头部能量损失系数K1
先取火孔流量系数μp
=0.8,则火孔阻力系数
,混合气在火孔出口的温度为t=100℃
则
(二)引射器计算
1.计算引射系数
2.选取引射箭型式
选取1型引射器,如图3—6—2l,其能量损失系数K=1.5。
3.计算喷嘴直径d
燃气流量为;
4.计算最佳燃烧器参数F1op
5.计算参数A、X
6.计算引射器喉部面积和直径
计算参数F1
=X·Flop
=0.31×0.81=0.25
喉部面积Ft
=F1
·Fp
=0.25×241=60.25mm2
相应喉部直径dt
=8.76mm,取为9mm。
7.按1型引射器,可确定其它部位尺寸,如图3—6—22所示。
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