CC BY
8УДК 66.041.6:662.951.2
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИСТЕЧЕНИЯ ГАЗА ЧЕРЕЗ ГОРЕЛКИ ТИПА АГГ
А. С. Печников, Л.Г. Григорян
Самарский государственный технический университет 443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244 E-mail: PetchnikovAS@mail.ru
Для газовых горелок типа АГГ, широко применяемых в трубчатых печах нефтегазопе-реработки, на основании опытных данных исследования процесса истечения газа через сопло определены коэффициенты расхода газа для горелок типа АГГ-2, АГГ-3 и АГГ-4, позволяющие расчетным путем определять динамические параметры указанных горелок на стадии проектирования систем сжигания топлива.
Ключевые слова: горелка типа АГГ, истечение газа через сопло, коэффициент расхода газа.
В настоящее время в печах с излучающими стенами топки широко применяются горелочные устройства типа АГГ [1]. При проектировании систем сжигания топлива необходима информация об основных характеристиках применяемых горелок. Одной из основных характеристик, определяющей конструктивное совершенство и качество изготовления проточной части горелочных устройств, является коэффициент расхода газа. Определяется он отношением действительного расхода газа, прошедшего через горелку, к теоретическому расходу газа, рассчитанному по формуле адиабатного истечения газа через отверстие:
И = M . (1)
МТ
Методика определения этого коэффициента достаточно подробно изложена в работе [2]; в нашем случае, следуя ее рекомендациям, определяем теоретический массовый расход газа в условиях опыта по формуле Сен-Венана и Вентцеля [3]:
mt = 3600 • fo J2 • • P •pt
(P)k-(£) k
кг/ч , (2)
« 2
где суммарная площадь газовыпускных отверстии горелки, м ; к = к^ ■ г^ - показатель адиабаты топливного газа; к{ - показатель адиабаты компонента топливного газа;
Р
Я = — - отношение абсолютных давлений в топке и перед газовыпускными от-
Р
верстиями горелки.
Полное абсолютное давление в топке:
Александр Сергеевич Печников, старший преподаватель кафедры «Машины и аппараты химических производств».
Леон Гайкович Григорян (д.т.н., проф.), профессор кафедры «Машины и аппараты химических производств».
Р2 = Рн - Рт, кПа, (3)
где Рн - барометрическое давление среды, кПа;
Рт - разрежение в топке, кПа.
Полное абсолютное давление газа перед газовыпускными отверстиями
Р1 _ Р1СТ ^ Рщш + Рн , кПа (4)
где р - измеренное давление газа перед газовыпускными отверстиями, кПа;
Р1пт - динамическое давление газа перед газовыпускными отверстиями, которое находим по формуле
Р =_Р) 'Рт_, кПа. (5)
юш 2 • /2 ■ 36002 -1000
Здесь у1Р - расход газа, приведенный к рабочим условиям:
уР = V .Р°, м3/ч; (6)
Г 1 V т
Рт
V - действительный объемный расход газа, нм3/ч.
Действительный расход газа при испытаниях подсчитывался по показаниям прибора Vop с учетом поправочных коэффициентов на температуру к, давление кР и плотность газа к р [4]:
V,=. к. к. ь= ^,. . , (7)
т 'оР 'V 'V 'ОР 273,15 + ГР \РР + РНР где , tт - расчетная и действительная температура газа, 0С; Рр, АР - расчетное и действительное давление газа, кПа;
рр, р° - плотность газа при расчете диафрагмы и при проведении опыта, кг/м3; Рн р, Рн - Расчётное и действительное барометрическое давление, кПа;
п- в2
/ =_к. - площадь поперечного сечения канала в месте измерения статиче-
Jк 4
ского давления газа, м2.
Плотность газа в условиях опыта определяется с учетом рабочей температуры и давления газа:
р „, 273,15 • (р1Ст + рн), кг/м3. (8)
т -101,325
Действительный массовый расход газа (кг/ч) определялся по формуле
М1 = V, -р°т. (9)
С учетом размеров и других характеристик стенда (рис. 1) для огневых испытаний были изготовлены по две горелки, соответствующих типоразмерам АГГ-2, АГГ-3 и АГГ-4.
Рис. 1. Схема огневого стенда для исследования газовых горелок типа АГГ: 1 - топочная камера; 2 - горелка типа АГГ; 3 - газопровод; 4 - змеевик; 5 - камерная диафрагма; 6 - дифманометр; 7 - термометр; 8 - манометр;
9 - тягомер; 10 - газоанализатор, 11 - шибер
Огневой стенд имеет топочную камеру 1, на излучающих стенах которой уста -навливались испытываемые горелки 2 (по одной с каждой стороны), в них подавался топливный газ по газопроводу 3 из топливной сети завода. Стенд оборудован змее-виковой системой съема теплоты сжигаемого топливного газа 4, приборами для измерения расхода топливного газа 5 и 6, его температуры 7 и давления 8, разрежения в объеме топки и дымоходе 9, системой для определения состава топливного газа и продуктов его сгорания на выходе из топки 10. Регулирование теплового режима топочной камеры осуществлялось при помощи шибера 11.
Коэффициент расхода горелок определялся для нескольких установившихся режимов расхода газа через горелку (в условиях опыта режимов было 15).
Условия при проведении опытов по определению коэффициента расхода горелок типа АГГ представлены в табл. 1.
Из результатов проведенных опытов по определению коэффициента расхода го -релок типа АГГ выявлена зависимость /и от перепада давления газа на горелке 1 = Р (рис. 2). Р~ Р
Зависимости коэффициентов расхода газа горелок типа АГГ от перепада давления на горелке аппроксимированы логарифмической функцией
ц= А + В • 1п —, (10)
Таблица 1
Показатели в условиях проведения опытов
Показатель Единица измерения Величина показателя
АГГ-2 АГГ-3 АГГ-4
Состав топливного газа: Н2 СН4 С2Н6 С2Н4 С3Н8 С4НЮ С4Н8 С4Н6 СэНб %, об. 32,01 59,43 0,16 3,12 0,24 1,00 1,48 1,21 1,35 39,74 55,48 0,28 1,62 0,13 0,77 0,40 0,45 1,13 34,29 60,39 0,16 2,39 0,11 0,88 0,44 0,43 0,91
Температура топливного газа °К 278 279 278
Барометрическое давление кПа 99,442 98,109 98,909
Разрежение в камере кПа 0,01 0,01 0,01
Суммарная площадь газовыпускных отверстий м2 96-10-6 32-10-6 12-10-6
Плотность топливного газа кг/нм3 0,618 0,525 0,561
Общая поправка на рабочие условия - 0,952 1,049 1,008
Теплота сгорания топливного газа кДж/нм3 32482 28519 29978
Показатель адиабаты топливной смеси - 1,333 1,345 1,340
О I 1 1 1 1 I ' 1 ' I I I I М I М II I I II I I I I М I М I I I
1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
Перепад давления г;па по горелке, 1/(1
Рис. 2. Определение коэффициента расхода газа горелок типа АГГ в зависимости от перепада давления по горелке
где постоянные функции А и В определены для каждого типоразмера горелки (табл. 2).
Таблица 2
Постоянные расчетного уравнения при определении коэффициента расхода газа
горелок типа АГГ
Типоразмер горелки АГГ А В Достоверность аппроксимации
АГГ-2 0,386 0,276 0,979
АГГ-3 0,458 0,219 0,987
АГГ-4 0,419 0,247 0,991
Выявленные зависимости коэффициента расхода газа от перепада давления перед горелкой позволяют определить расход газа через горелку на стадии проектиро -вания системы сжигания топлива трубчатых печей с использованием горелочных устройств типа АГГ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Шарихин В.В. Газовые горелки типа АГГ для систем сжигания топлива в трубчатых печах / В.В. Шарихин, Т.Н. Мухина, А.С. Печников, В.В. Степанчук // Нефтепереработка и нефтехимия. -1998. - № 1. - С. 32-35.
2. Эстеркин Р.И. Методы теплотехнических измерений и испытаний при сжигании газа: Справ. руководство / Р.И. Эстеркин, А.С. Иссерлин, М.И. Певзнер. - Л.: Недра, 1972. - 376 с.
3. Механика жидкости и газа / B.C. Швыдкий [и др.]; под ред. B.C. Швыдкого. Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. - 464 с.
4. Справочник эксплуатационника газовых котельных / Под ред. Е.Б. Столпнера. - Л.: Недра, 1976. -528 с.
Статья поступила вредакцию 31 октября 2013 г.
RESEARCH OF GAS RUNNING THROUGH BURNER TYPE AGG A.S. Petchnikov, L.G. Grigoryan
Samara State Technical University
244, Molodogvardeyskaya st., Samara, 443100.
Coefficients of gas rate for burners type AGG-2, AGG-3 and AGG-4 are determined by experimental data. It allows to calculate dynamic parameters for these burners during designing of fuel burning systems.
Keywords: burner type AGG, gas running through nozzle, gas rate coefficient.
Aleksandr S. Petchnikov, Senior Lecture. Leon G. Grigoryan (Dr. Sci. (Techn.)), Professor.
