烟囱的设计计算(加热炉,2013)

钉头端间隙： d''p = dC – 2l = 0.127 – 2 × 0.025 = 0.077 (m)
烟气在钉头外部质量流速：
⎜⎛ mg ⎜⎝ 3600Ggo
−
Aso
⎟⎞1.8 ⎟⎠
=
A1.8 si
Ns
⎜⎜⎝⎛
dp′ dp′′
⎟⎟⎠⎞
0.2
⎜⎛ 22500 ⎜⎝ 3600Ggo
−
2.323
⎟⎞1.8 ⎟⎠
Hs Ds
ws 2gc
ρg
5 烟囱挡板的压力降ΔP5
Δp5
=ζ5
ws2 2gc
ρg
6 烟囱出口的动能损失ΔP6
Δp6
=
ws2 2gc
ρg
（三）烟囱的最低高度Hs
由抽力确定烟囱高度
ΔP1 + ΔPII = ΔP1 + ΔP2 + ΔP3 + ΔP4 + ΔP5 + ΔP6 + 2 决定烟囱高度的其它因素
1 烟气由辐Δp射1 =室ζ1至2wg对12c 流ρ1 室的压力降ΔP1 2 烟气通过对流室的压力降ΔP2
烟气通过错排光管管排的压力降
Δp2
=
Tf 2324
G2 max
N
c
⎜⎜⎝⎛
d G p max
μg
⎟⎞−0.2 ⎟⎠
烟气通过错排钉头管管排的压力降
Δp2
=
Tf 2324
Gg2o
N
c
⎜⎜⎝⎛
d ′p′Ggo
解： 1. 烟囱的直径
取烟囱质量流速Gg = 3.5 kg/(m2.s)
Ds =
4×
π Gg
mg × 3600
=
4 × 22500 = 1.51(m)
π × 3.5 × 3600
2. 烟囱和对流室产生的抽力
已知：炉膛高H = 13 m，对流室的高度HC = 3.52 m；辐射室烟气 出口温度T'g = 1051 K，对流室烟气平均温度Tf = 843.1 K，烟囱内烟气 平均温度Tm = 710 – 50 = 660 (K)，大气温度Ta = 20 + 273 = 293 K。
=
0.81.8 12
× ⎜⎛ 0.02 ⎟⎞0.2 ⎝ 0.077 ⎠
=
0.042588
[ ( )] Ggo
=
22500
3600 × (2.323 + 0.173178)
=
2.5
kg
m2s
Tf = 843.1 K 查烟气的粘度μg = 0.0478 mPa.s 烟气流过对流室的压力降：
mg ——烟气的质量流量：kg/h。
二 烟囱的高度
烟囱高度所形成的抽力用于： 克服烟气流动过程中的总压力降； 克服空气通过燃烧器的压力降； 保证炉膛内具有一定的负压；
最低高度：假定烟囱和对流室所产生的抽力应等于烟气 在加热炉和烟囱内流动的压力降。
（一）抽力的计算
抽力是由于炉内烟气的密度差而产生的。
---辐射传热与管式加热炉
第十一节 烟囱的设计计算
烟囱作用： 产生抽力，使烟气在加热炉中不断流动，同 时把烟气送到高空排出，以减少地面污染。
一 烟囱的直径
GS↑直径↓投资费用↓ 阻力↑
在自然通风时，取：G = (2.5 ~ 3.5) kg/(m2.s)
Ds =
4
π
×
(2.5
~
mg
3.5)×
3600
( ) ΔPI
=
ρa − ρg
Hs
g gc
=
354⎜⎜⎝⎛
1 Ta
−
1 Tm
⎟⎟⎠⎞H
s
ΔPI
=
354
×
⎜⎛ ⎝
1 293
−
1 660
⎟⎞H ⎠
s
= 0.672H s （mH2O）
ΔPII
=
354⎜⎜⎝⎛
1 Ta
−1 Tf
⎟⎞ ⎟⎠
H
C
=
354
×
⎜⎛ ⎝
1 293
−
1 843.1
⎟⎞ ⎠
×
3.52
钉头区域外部流通面积：
Aso = [b – (dC + 2l) × 8]·LC = [2.142 – (0.127 + 2 × 0.025) × 8] × 3.2 = 2.323 (m2)
钉头区域内部流通面积：Asi = 3.123 – 2.323 = 0.8 (m2) 钉头间隙： d'p = 2 × 0.016 – 0.012 = 0.02 (m)
=
2.775（mH2O）
总抽力：ΔP = ΔPI + ΔPII = 0.672Hs + 2.775
3. 总压力降
（1）烟气由辐射室至对流室的压力降
A2 = b × LC = 4 × 2.142 × 3.2 = 0.283
A1 π 4 ⋅ D2 π × 5.5562
查表7-8，ζ1 = 0.396
( ) 烟气进对流室时的密度：
* 不低于附近的蒸馏塔等设备的顶标高，以避免火灾； * 圆筒炉烟囱的最低高度应能利用烟囱上的炉管吊环吊出
辐射炉管，所以还必须满足由下式计算的最低高度：
* 受航空方面的限制； * 受环境保护方面的限制，必须根据环境保护法规定的要求
计算烟囱高度。
[例7—7]
根据例7—4、7—5及7—6的条件及计算结果，进行烟囱的设计计算。
μg
⎟⎞−0.2 ⎟⎠
由下式计算烟气在钉头外部区域的烟气质量流速Ggo
⎜⎛ mg ⎜⎝ 3600Ggo
−
Aso
⎟⎞1.8 ⎟⎠
=
A1.8 si
Ns
⎜⎜⎝⎛
dp′ dp′′
⎟⎟⎠⎞
来自百度文库0.2
3 烟气由对流Δp室3 至= ζ烟3 2w囱gs 2c的ρ压g 力降ΔP3
4 烟气在烟囱内的摩擦损失ΔP4
Δp4
=λ
ρ1
=
354 1051
=
0.337
kg
m2
w1
=
mg
3600bLC ρ1
=
22500 3600 × 3.2 × 2.142 × 0.337
=
2.706(m
s)
Δp1
=
ζ1
w12 2
ρ1
=
0.396 ×
2.7062 2
× 0.337
=
0.498(Pa)
（2）烟气流过对流室的压力降
对流室截面积 = 3.2 × 2.142 = 6.854 (m2)
烟囱产生的抽力ΔPI
ΔPI =（ρa - ρg）Hs
g gc
=
354( 1 Ta
−
1 Tm
)
H
s
mmH2O
ρg
=
29 × 22.4
273.15 Tm
=
354 Tm
对流室产生的抽力ΔPⅡ
ΔpII
=
354⎜⎜⎝⎛
1 Ta
−1 Tf
⎟⎞ ⎟⎠
H
c
（二） 压力降的计算
烟气流动的压力降
a. 烟气沿烟道流动的压力降； b. 烟气流过挡板、转弯或截面变化等局部的压力降； c．烟气流过对流室管排的压力降； d．烟气流过空气预热器的压力降(有预热器时)。
每排炉管光管所占截面积 = dCLCnw = 0.127 × 3.2 × 8 = 3.251 (m2)
每排钉头所占截面积
= 2dsl
×
LC d ′p
nw
=
2 × 0.012 × 0.025 2 × 0.016
× 3.2 × 8
=
0.48 (m2)
每排自由流通面积 = 6.854 – 3.251 – 0.48 = 3.123 (m2)