3.6.6.1. Kích thước các kênh, cống khói.
- Lượng khí lò đi vào kênh:
Khi bắt đầu vào kênh khói lượng khí lò là [1] : VA = BVn - ∑ 𝑉𝑉𝑜𝑜.ψ
Trong đó : B là lượng tiêu hao nhiên liệu, kg/h.
Vnlà lượng sản phẩm cháy khi đốt một đơn vị nhiên liệu, m3/ m3.
∑ 𝑉𝑉𝑜𝑜.ψ - Tổng lượng khí lò mất qua cửa mở khi thao tác và qua các cửa quan sát , m3/h.
Ta có lượng tiêu hao nhiên liệu là B = 533 m3/h
Lưu lượng không khí cấp cho quá trình cháy khí trấu là: V kt=117,38 m3 /h. Lưu lượng không khí cấp cho quá trình hòa trộn trong buồng cháy là : Vkk ht = 1542,75 m3/h.
Lưu lượng sản phẩm cháy sau khi đốt khí trấu là: Vspc = 2,1 m3/m3.
Vn = 2,1 m3/m3.
Tổng lượng khí lò mất qua cửa mở khi thao tác và qua các cửa quan sát là 2% tổng lưu lượng không khí và khói trong lò, tổng lưu lượng không khí cấp vào buồng đốt theo tính toán là: 2017,33 (m3/h).
∑ 𝑉𝑉𝑜𝑜.ψ = 2% . 2017,33 = 40,34 (m3/ h). Suy ra lượng khí vào lò :
VA = BVn - ∑ 𝑉𝑉𝑜𝑜.ψ +Vcháy kt +Vkk ht = 2739 m3/ h. Tiết diện kênh : FK = 𝑉𝑉𝐴𝐴
3600.𝑊𝑊𝐾𝐾.𝑁𝑁 FK là Tiết diện kênh khói.
WK là tốc độkhói đi trong kênh , chọn WK = 2 m/s. N là số kênh chọn N = 1.
Thay số ta có FK= 0,38 m2 .
Lượng khí buồng đốt trước thiết bịtrao đổi nhiệt, khi pha thêm không khí : VD = VđK = (VA + ∆Vm ) .( 1 + φ ).
66
Mà ta có VA = 2739 m3/h.
∆Vm là lượng không khí bị hút thêm vào, cứ chiều dài cống 10 m thì không khí bị hút thêm vào (0,05 – 0,1 ).VA.
Cống dài trên 20m do đi qua 2 bể rộng 5m và 1 bể chứa nước chạt 25° Bé để cung cấp cho 2 bể kết tinh . nên : ∆Vm = 1301 m3/h
Theo bảng tra ta có hệ số pha loãng không khí φ = 0,3 [1]. Suy ra VD = ( 2739 +1301 ) . (1 + 0,3 ) = 5252 m3/ h.
Mà ống nhẵn nên lượng không khí rò sang khí lò tính bằng 0. Vậy VE = VD = 5252 m3/ h. Diện tích tiết diện cống khói là : FC = 𝑉𝑉𝐾𝐾 3600 . 𝑊𝑊𝐶𝐶𝐾𝐾 ; V K = VE = 5252; Chọn WKC = 2 (m/s). Suy ra FC = 0,48 (m2).
Kích thước tiêu chuẩn dựa theo [1] ta có cống khói góc ở tâm φ =180° và Chiều ngang B = 580 mm; Chiều cao H = 700mm.
3.6.6.2. Tính chiều cao ống khói
3.6.6.2.1. Tổn thất cục bộ
Tổn thất cục bộ là tổn thất do sựthay đổi tiết diện trên kênh dẫn khói. Tổn thất áp suất cục bộđược xác định theo công thức [1] :
hicb = k. (𝑊𝑊𝑜𝑜𝐾𝐾)2
2 . 𝜌𝜌0𝐾𝐾 . ( 1 + 𝛂𝛂 . 𝑡𝑡𝑖𝑖𝐾𝐾) , N/m2 (4)
Trong đó : k – Hệ số tổn thất nhiệt .
𝑊𝑊𝑜𝑜𝑘𝑘 – Tốc độ khí ởđiều kiện tiêu chuẩn n , m/s 𝑡𝑡𝑖𝑖𝐾𝐾 – Nhiệt độ dòng khí tại điểm tính toán , ° C α – Hệ số dãn nở ( 1
273° )
67
Ta có sơ đồ kênh khói được thể hiện trên hình 3.1 :
Khói B
A
Khói
Hình 3.1. Kênh, ống thoát khói
Khói đi từ vị trí A đến B phải đi qua 8 dầm đỡ bể [Bản vẽ] và 8 dầm đỡ bể gây ra 6 vị trí đột mở: Tính tổn thất tại 6 vị trí kênh đột mở, chọn 𝐹𝐹1 𝐹𝐹2 = 0,1; góc mở α = 40 °; suy ra K2= 0,15; chọn 𝑊𝑊𝑜𝑜𝑘𝑘 = 6 (m/s) ; 𝜌𝜌0𝐾𝐾 = 1,293 kg/m3; 𝑡𝑡𝐴𝐴𝐾𝐾 = 500°C. Áp dụng (4) tổn thất cục bộ tại một vịtrí đột mở: HCcb = 0,15. (6)2 2 . 1,293. ( 1 + 1 273 .500) = 9,8 N/m2. Tổn thất tại 6 vị trí là : 9,8 .6 = 54,3 N/m2.
Xét tổn thất cục bộ tại điểm A: tiết diện kênh dẫn khói mở rộng đột ngột. Chọn 𝐹𝐹1 𝐹𝐹2 = 0,1 ; góc mở α = 40°; suy ra K2 =0,15; chọn 𝑊𝑊𝑜𝑜𝑘𝑘 = 6 (m/s) ; 𝜌𝜌0𝐾𝐾 = 1,293 kg/m3, 𝑡𝑡𝐴𝐴𝐾𝐾 = 500°C. Thay số : => hAcb = 0,15. (6)2 2 . 1,293. ( 1 + 1 273 .500) , N/m 2 => hAcb = 9,8 ( N/m2).
Xét tổn thất cục bộ tại điểm B : dòng không khí đi qua kênh đột thu, Chọn 𝐹𝐹1
𝐹𝐹2 = 0,1 ; góc thu α = 40°; suy ra K4 =0,85; chọn 𝑊𝑊𝑜𝑜𝑘𝑘 = 6 (m/s) ;
68 Thay số : => hBcb = 0,85. (6)2 2 . 1,293. ( 1 + 1 273 .400) , N/m 2 => hBcb = 21,62 , N/m2 . Ta có : hicb = hdầmcb + hAcb + hBcb = 84,82 N/m2. 3.6.6.2.2. Tổn thất áp suất do ma sát
Tổn thất áp suất do ma sát được xác định theo công thức [1] : hims = μ . 𝐷𝐷𝐿𝐿 .(𝑊𝑊𝑜𝑜𝐾𝐾)2
2 .𝜌𝜌0𝐾𝐾 . ( 1 + 𝛂𝛂 . 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝐾𝐾)
trong đó: μ hệ số ma sát phụ thuộc vào độ nhẵn của bề mặt ống : Chọn μ = 0,035 .
L : Chiều dài của đoạn cống ; L = 20,8 m [ Bản vẽ ]. D: Đường kính thủy lực của cống : D = 4 .𝐹𝐹 𝐶𝐶 = 4 .0,48 2,57 = 0,74m . F: Diện tích tiết diện của ống; đã tính F = 0,48 m2. C: Chu vi của ống : C = 2,75 (m) 𝜌𝜌0𝐾𝐾 = 1,26 kg/m3; chọn 𝑊𝑊𝑜𝑜𝐾𝐾 = 3 , m/s . 𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝐾𝐾 = 𝑡𝑡đ𝐾𝐾+𝑡𝑡𝑁𝑁𝐾𝐾 2 = 500+400 2 = 450 °C
𝑡𝑡đ𝐾𝐾;𝑡𝑡𝑐𝑐𝐾𝐾 là nhiệt độ đầu và cuối đoạn tính toán
𝑇𝑇ℎ𝑇𝑇𝑎𝑎𝑠𝑠ố ∶ hims= 0,035 .20,8 0,74 . 32 2 . 1,26. (1 + 1 273 . 450 ) = 14,7 N/m2.
3.6.6.2.3. Tính chiều cao của ống khói
Chiều cao ống khói được xác định theo công thức : [1]
H = ∑ ℎ𝐶𝐶+𝑘𝑘.𝑊𝑊𝑚𝑚22 .𝜌𝜌0𝐾𝐾 .( 1+α .𝑡𝑡𝑚𝑚𝐾𝐾)
𝑔𝑔.[1+𝛼𝛼𝜌𝜌𝑜𝑜𝐾𝐾𝐾𝐾.𝑡𝑡𝐾𝐾𝐾𝐾−1+𝛼𝛼𝜌𝜌𝑜𝑜𝐾𝐾.
𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝐾𝐾− μ
69
Trong đó :H là chiều cao ống khói , m ∑ ℎ𝑐𝑐: lực hút của ống khói , N/m2
∑ ℎ𝐾𝐾= hicb + hims = 84,82 + 14,7 = 99,6 N/m2.
∑ ℎ𝑐𝑐= 1,3 . ∑ ℎ𝐾𝐾 = 1,3 . 99,6 =129,3 N/m2.
k: là hệ số tổn thất cục bộ tại miệng ống khói , k = 1,06 .
𝑊𝑊𝑚𝑚: tốc độ của khí buồng tại miệng ra của ống khói , chọn 𝑊𝑊𝑚𝑚= 3 m/s
𝜌𝜌𝑜𝑜𝐾𝐾;𝜌𝜌𝑜𝑜𝐾𝐾𝐾𝐾 : khối lượng riêng của khói và không khí tại điều kiện tiêu chuẩn ; 𝜌𝜌𝑜𝑜𝐾𝐾= 1,263 kg/m3 ; 𝜌𝜌𝑜𝑜𝐾𝐾𝐾𝐾 = 1,29 kg/m3
𝑡𝑡𝑚𝑚𝐾𝐾 : nhiệt độ của khí lò tại đầu ra của ống khói 400°C
𝑡𝑡𝐾𝐾𝐾𝐾 : Nhiệt độ không khí xung quanh 30°C
𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝐾𝐾: Nhiệt độ trung bình của khí lò trong ống khói 450°C
μ : hệ số ma sát ; μ = 0,03
dm: đường kính miệng ra của ống khói , m dm = �ᴫ4 ..𝑊𝑊𝑉𝑉𝐾𝐾
𝑚𝑚 ; 𝑉𝑉𝐾𝐾: lượng khí lò đi qua ống khói m3/s suy ra : 𝑉𝑉𝐾𝐾 = 𝑉𝑉𝐸𝐸 = 5252(m3/h) = 1,5 m3/s
𝑊𝑊𝑚𝑚: chọn là 1,5 m/s
Thay số ta có: dm = �34.14.0, .541,5= 1,1 𝑚𝑚 .
Thay các giá trịtính được chiều cao của ống khói : H = 129,3+1,06.322.1,263.(1+2731 .400) 9,81 . � 1,29 1+ 1273.30− 1,263 1+ 1273.450�− 3.1,10,03 . 322 . 1,263.(1+2731 .450) = 21,9m .
Vậy ống khói có chiều cao 21,9 m.