Газовое сопротивление и тяга в трубчатой печи
12.9.1 Величину разряжения в камере радиации во избежание утечки газа следует поддерживать в пределах РР = 20…40 Па.
12.9.2 Определяют потери напора, Па в камере конвекции.
12.9.2.1 Потери давления при движении дымовых газов в конвективной камере при расстоянии между осями труб S1= (1,5…2,0)d
, (12.94)
где 
- поправочные коэффициенты, определяемые по таблицам 12.12 и 12.13;
к – коэффициент, зависящий от скорости газа в узком сечении пучка w
и от средней температуры газа в камере Тср.
, (12.95)
где u- массовая скорость дымовых газов в свободном сечении камеры,
кг/(м²×с);
rг – плотность газа в конвективной камере при Тср,
. (12.96)
Числовое значение коэффициента к определяется по таблице 12.14.
Таблица 12.12 – Значения коэффициента 
| Наружный диаметр трубы, м | Значение
| Наружный диаметр трубы, м | Значение
|
| 0,02 0,04 0,06 | 1,5 1,2 1,1 | 0,08 0,12 0,15 | 1,0 0,9 0,85 |
Таблица 12.13 – Значения коэффициента 
| Температура стенки Т, К | Значение
| Температура стенки Т, К | Значение
|
| 0,85 0,95 1,03 | 1,10 1,17 |
Таблица 12.14 – Значения коэффициента к
| Скорость в узком сечении w, м/с | Значения к при различных средних температурах Тср, К | ||||||
| 0,20 0,42 0,66 0,98 - - - | 0,16 0,34 0,53 0,80 - - - | 0,14 0,28 0,45 0,66 0,92 - - | 0,12 0,24 0,39 0,57 0,80 1,00 - | 0,11 0,21 0,35 0,50 0,70 0,90 - | 0,10 0,19 0,31 0,45 0,61 0,81 1,00 | 0,09 0,17 0,27 0,41 0,55 0,73 0,90 |
12.9.2.2 Статический напор в конвективной камере
, (12.97)
где h- высота столба газа в конвективной камере, м;
– разность плотностей наружного воздуха и дымовых газов,
кг/м 
.
12.9.3 Определяют газовое сопротивление, Па в газоходах.
12.9.3.1 Рассчитывают эквивалентный диаметр прямоугольного газохода, м,
,м . (12.98)
12.9.3.2 Потери давления на прямолинейном участке газохода
, (12.99)
где lг - длина газохода, м;
w, rг – соответственно линейная скорость и плотность дымовых газов в
газоходе.
12.9.3.3 Потери давления на преодоление местных сопротивлений в газоходе
, (12.100)
где 
- суммарный коэффициент местных сопротивлений.
При этом необходимо учитывать сужение из камеры конвекции в газоход, шибер, поворот на 90 из газохода в газосборник. (Значения 
приведены в таблице А1.3 приложения А).
12.9.4 Суммарная потеря давления в трубчатой печи
. (12.101)
12.9.5 Определяют потери давления, Па в дымовой трубе.
12.9.5.1 Сечение дымовой трубы
, (12.102)
где 
- количество продуктов горения (см. пункт 12.8.1);
w– линейная скорость движения газов в дымовой трубе. При
естественной тяге скорость принимается равной 4…8 м/с [6, с.140];
- плотность продуктов сгорания при средней температуре дымовых
газов в трубе.
,
(12.103)
,
где Твых – температура дымовых газов на выходе из дымовой трубы,
значение которой принимают и уточняют в ходе расчета.
12.9.5.2 Диаметр дымовой трубы, м
. (12.104)
12.9.5.3 Принимают высоту дымовой трубы Н, м и определяют потери давления в ней
, (12.105)
где λ– коэффициент гидравлического сопротивления, определяемый по выражению
, (12.106)
где К и а– коэффициенты, значения которых приведены в таблице 12.12.
Таблица 12.12 – Значения коэффициента К и а
| Группа труб | К, м | а |
| Железные или стальные воздуходувы, газопроводы: подверженные коррозии (старые); те же трубопроводы (новые) |
0,4*10 
(0,15…0,1)*10
| 0,014 0,1…0,009 |
12.9.5.4 Потери давления на входе и выходе из трубы
. (12.107)
Общие потери давления по газовому тракту
. (12.108)
Уточняют высоту дымовой трубы
, (12.109)
где Тв – температура наружного воздуха, К.
Проверяют правильность выбора температуры дымовых газов на выходе из трубы
, (12.110)
где С – постоянная излучения поверхности трубы, С=4,2…4,6 Вт/(м²×К4)
[4, с.141];
Fт - боковая поверхность трубы, м². 
;
Q - средняя температура стенки, К, определяемая по уравнению
, (12.111)
где Тср – средняя температура дымовых газов в трубе, К;
Q - тепло, потерянное газами при прохождении дымовой трубы, кВт;
aт – коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы, Вт/(м²×К).
Тепло, теряемое газами, определяют по уравнению
, (12.112)
где В – расход топлива, кг/с;
- удельная теплоемкость дымовых газов при средней температуре в трубе.
Коэффициент теплоотдачи
, (12.113)
где 
– коэффициент, учитывающий влияние отношения трубы к ее
диаметру;
- параметры Рейнольдса и Пранделя;
Д – диаметр трубы, м;
λг – коэффициент теплопроводности дымовых газов Вт/(м×К).
; 
, (12.114)
где μ– динамическая вязкость дымовых газов (таблица 12.13);
СР -теплоемкость дымовых газов, кДж/(кмоль×К), определяемая по
рисунку приложения А;
, (12.115)
где Мг– мольная масса дымовых газов, 
-мольная масса и динамическая вязкость i-го компонента в
дымовых газах;
- мольная доля i-го компонента дымовых газов.
Коэффициент теплопроводности определяется по выражению
, (12.116)
где λi – коэффициент теплопроводности компонентов дымовых газов (таблица 12.13).
Таблица 12.13 – Зависимость коэффициента теплопроводности λ, Вт/(м×К) для основных компонентов дымовых газов от температуры
| Компоненты | Температура, К | |||||||
| О2 N2 CO2 H2O SO2 | 32.9 31.5 21.2 24.6 11.9 | 40.7 38.5 27.6 33.3 16.6 | 48.0 44.9 33.5 43.5 21.2 | 55.0 50.7 38.9 55.5 25.8 | 68.5 55.8 43.9 68.6 30.7 | 67.4 60.3 48.9 82.9 35.8 | 72.8 64.2 53.7 98.0 41.0 | 77.4 67.4 58.2 113.2 46.3 |
Таблица 12.14 – Зависимость коэффициента динамической вязкости μ×10 
Па×с для основных компонентов дымовых газов от температуры
| Компоненты | Температура, К | |||||||
| О2 N2 CO2 H2O SO2 | 23,0 20,2 18,5 12,5 16,1 | 27,4 23,9 22,8 16,2 20,0 | 31,3 27,2 26,7 20,2 23,8 | 34,9 30,2 30,3 24,3 27,5 | 38,1 32,9 33,6 28,3 31,3 | 40,4 35,3 36,9 32,4 35,0 | 43,9 37,8 40,0 36,4 38,6 | 46,8 39,9 42,6 40,6 42,8 |
Определяют температуру дымовых газов на выходе из трубы
. (12.117)
В случае значительного расхождения полученного значения Твых с ранее принятым задаются новым значением температуры дымовых газов на выходе из дымовой трубы и расчет повторяют.
Приложение А