Bài tập lớn lò công nghiệp ( Lò liên tục )

1 . Số liệu đề bài
-

Số thứ tự trong danh sách lớp : n = 7
Lưu lượng khói : V = 4,0 + 0,05.n = 4,0 + 0,05.7 = 4,35 ( m3/h )
Nhiệt độ khơng khí : tkk = n = 7 0C
Hệ số ma sát ở các kênh λ = 0,05
Hệ số ma sát ở các ống của thiết bị trao đổi nhiệt λ = 0,03
Diện tích tiết diện và đường kính thủy lực qua thiết bị trao đổi nhiệt lần lượt
là : 1,6 m2 và 0,08 m2

Bảng nhiệt độ các điểm
Nhiệt độ tại các điểm ( 0C )
1
635

2
535

3
335

4
305

5
275

6
245

Bảng chiều dài các đoạn
1-2
5

2-3
4

Độ dài các đoạn ( m)
3-4
5

4-5
3

5-6
10

Bảng kích thước mặt ngang của các đoạn
1-2
1,2*1,8

Kích thước mặt ngang qua các đoạn (m*m)
2-3
3-4
4-5
Thiết bị trao
1*1,5
1*1,5
đổi nhiệt

Yêu cầu : Tính chiều cao ống khói

1

5-6
1*1,5


2. Xử lý số liệu
2.1 Nhiệt độ các đoạn
Nhiệt độ đoạn kênh bằng nhiệt độ trung bình tại 2 đầu kênh
Nhiệt độ tại đoạn kênh 1 – 2 :

Trong đó :
t1 : Nhiệt độ khói tại điểm 1 ( 0C )
t2 : Nhiệt độ khói tại điểm 2 ( 0C )
Tính tương tự cho các đoạn tiếp theo . Số liệu được tổng hợp tại bảng bên dưới
2.2 Diện tích tiết diện
Diện tích tiết diện tại các kênh khói bằng tích số kích thước mặt ngang
Diện tích tiết diện tại đoạn kênh 1 – 2 :

2


Tính tương tự cho các đoạn tiếp theo . Số liệu được tổng hợp tại bảng bên dưới
2.3 Đường kính thủy lực
Đường kính thủy lực của các kênh được tính bằng cơng thức

Trong đó :
F : Diện tích tiết diện tại kênh ( m2 )

S : Chu vi của kênh dẫn ( m )
Đường kính thủy lực của kênh 1 – 2 :

Tính tương tự cho các đoạn kênh cịn lại . Số liệu được tổng hợp trong bảng dưới
2.4 Vận tốc qua các kênh
Vận tốc qua các kênh khói được tính theo cơng thức :

Trong đó ;
V : lưu lượng thể tích của khói ( m3/h )
F : diện tích tiết diện qua các kênh ( m2 )
Vận tốc qua các kênh khói 1 – 2

Tính tương tự cho các đoạn kênh còn lại . Số liệu được tổng hợp trong bảng dưới
2.5 Khối lượng riêng của khói

Trong đó :
ρ0 : khối lượng riêng của khơng khí tại 00C , ρ0 = 1,29 ( kg/m3)
3


β : hệ số dãn nở nhiệt ( 1/0C) , β = 1/273 ( 1/0C )
Khối lượng riêng của khói tại kênh 1 – 2 :

Tính tương tự cho các đoạn kênh còn lại . Số liệu được tổng hợp trong bảng dưới
3. Tính tốn tổn thất áp suất
Các tổn thất áp suất trên đường dẫn khí lị gồm tổn thất áp suất để thắng cục bộ ,
tổn thất áp suất để thắng ma sát và tổn thất áp suất để thắng hình học :

3.1 Tổn thất cục bộ
Tổn thất cục bộ xảy ra ở những chỗ : dòng chảy thay đổi hướng , dòng chảy thu hẹp

hoặc mở rộng ra , dòng chảy phân nhánh hay nhập lại ,…
Trong hình vẽ tại điểm 1 dịng khói được thu nhỏ đột ngột , tại điểm 2 dịng khói bị
chuyển hướng đột ngột 90 độ , tại điểm 3 , 4 ,5 dịng khói cũng bị chuyển hướng
đột ngột 90 độ nên tại những điểm này dịng khói sẽ bị tổn thất cục bộ .
Cơng thức tính trở lực cục bộ :

Trong đó :
ξ : hệ số trở lực cục bộ ( tra theo tài liệu )
w0 : vận tốc dòng khói ( m/s)
ρ0 : khối lượng riêng của khơng khí tại 00C
β : hệ số dãn nở nhiệt ( 1/0C )
3.2 Tổn thất ma sát
Cơng thức tính trở lực ma sát :

4


Trong đó :
λ : hệ số trở lực ma sát
l : chiều dài kênh dẫn (m)
d : đường kính thủy lực (m)
3.3 Tổn thất hình học
Tổn thất để thắng trở lực hình học trong chuyển động từ dưới lên trên của dịch thể
nặng hơn so với khơng khí xung quanh và trong chuyển động từ trên xuống dưới
của dịch thể nhẹ hơn khơng khí xung quanh . Cả 2 trường hợp dịng dịch thể
chuyển động về phía có áp suất hình học lớn hơn lên phải tiêu tốn năng lượng
Trong hình vẽ có 2 đoạn kênh có sự thay đổi về chiều cao hình học . Tại đoạn 2 –
3 , khói có nhiệt độ cao nên có khối lượng riêng nhỏ hơn khơng khí do đó để khói
đi xuống thì phải tốn thêm năng lượng để có thể thắng áp suất hình học . Đoạn 4 –
5 , khi khói đi lên thì ta khơng cần tốn năng lượng nên khơng những khơng có tổn

thất mà cịn được lợi thêm về phần năng lượng .
Cơng thức tính tổn thất hình học :

Trong đó :
H : độ chênh chiều cao (m)
ρtkk : khối lượng riêng của khơng khí tại t0C (kg/m3)
ρtk : khối lượng riêng của khói tại t0C (kg/m3)

Cơng thức tính tổng tổn thất áp suất bằng :

5


Kết quả tính tốn được thể hiện ở bảng dưới đây

Từ bảng trên ta có :
-

Σhcb = 4,4+21,2+21,2+11,5+10,9+20,6 = 89,7 (Pa)
Σhms = 1,4+17,5+2,5+1,4+4,4 = 27,1 (Pa)
Σhhh = 31.1 – 19,6 = 11,5 (Pa)

Vậy
4. Tính chiều cao cột khói
Khi tính tốn ống khói , lực hút của ống khói phải lớn hơn giá trị tổng tổn thất áp
suất của khí lị trong đường kênh dẫn để bù vào những giá trị tổn thất hoặc chưa
được tính đến sẽ xuất hiện trong khi vận hành lò . Trong thực tế , lượng tăng áp
suất này thường là 20 – 30% tổng tổn thất áp suất của khí lị
Độ chân khơng cần tạo ra ở chân ống khói :
6

Từ đồ thị ta chọn chiều cao sơ bộ của ống khói H0 = 32 (m) , chọn độ giảm nhiệt độ
trong ống gạch là t = 1,3 K/m
Nhiệt độ tại chân ơng khói : tB = t6 = 245 (0C )
Độ hạ nhiệt độ trong ống khói :

Nhiệt độ tại miệng ống khói bằng :

Nhiệt độ trung bình của khói trong ống :

Chọn vận tốc khói ở miệng ống là : wOC = 2,5 (m/s)
Đường kính miệng ống khói là :

Đường kính tại chân ống khói là :

Vận tốc khói tại chân ống khói :

Áp suất động tại miệng ống khói:

Áp suất động tại chân ống khói:

7


Khối lượng riêng trung bình của khơng khí tại 70C:

Khối lượng riêng trung bình của khói trong ống :

Chiều cao ống khói :

Vậy chiều cao của ống khói là 32,78 m như vậy chiều cao sơ bộ là 32 m có thể
chấp nhận được .

8