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沼气壁挂炉燃烧器设计第1页

作者:不详  时间:2020-3-13 16:15:10 点击:

传统的集中供暖形式初期投资大、运行维护成本高、供暖时间和温度用户不能自行控制等缺点在该地区被进一步放大。因此单元化、独立式的燃气壁挂炉供暖方式得到了普遍关注和认同。由于其具有初投资少、运行维护费用低、调节灵活、能同时提供生活热水及不用建室外管线等特点,随着国内人民生活水平的提高,南方供暖的呼声也越来越高。然而农村地区建筑形式、气候条件等客观因素的限制,因此被认为是解决南方供暖问题的最有效途径之一。然而由于南方农村地区房屋分布分散、不规则,导致其天然气管网发展缓慢甚至停滞。一般来说,沼气池温10℃是产气的下限温度,20℃以上产气较快。而我国南方部分地区常年气温较高且生物质资源(如畜禽粪便、秸秆等)丰富,户用沼气在该地区发展较好。以江西、福建、湖南南部、贵州等南方地区为例,该地区1.6m处全年平均地温均高于10℃,而地温高于20℃的时间长达712个月,且生物质资源(人畜粪便、秸秆等)丰富,因此普遍认为在这些地方发展以沼气为气源的燃气壁挂炉供暖系统具有可行性,而一直以来国内对户用沼气的利用一直停留在炊事和生活热水上,对沼气作为壁挂炉供暖系统气源的研究少之又少。本文以此为背景,对沼气壁挂炉的燃烧器进行了设计计算,使之能够适应沼气的燃烧工况。

1沼气基本特性及沼气壁挂炉设计要求

沼气是一种特殊的燃气,其特点是相对密度较大,热值较低,发酵稳定后,沼气中甲烷体积分数一般在60%左右。因此,沼气壁挂炉燃烧器的设计计算应遵循沼气的固有特性进行,以确定燃烧器各部分的准确尺寸。本设计采用大气式燃烧器2燃烧器各部分的结构计算

2.1燃烧器头部计算

沼气的燃烧特性与天然气相似[7],一次空气系数α′初步设定为0.6。对于甲烷体积分数接近60%的沼气,当一次空气系数为0.6时,设计火孔热强度取q=5W/mm2时,燃烧状况最优[8],设计燃烧器火孔总面积Fp=Q/q=5000mm2。而现有燃烧器每个火排原始火孔面积为284.9mm2,燃烧器采用15个火排,火孔总面积为4273.5mm2,火孔热强度为5.86W/mm2,火孔热强度偏大。在每个中火排中部两侧分别钻5个直径为2mm的圆孔,既能增加火孔面积,又能分担燃烧器中部的压力,改造后单个火排火孔面积fP=316.3mm2,总的火孔面积Fp=fp×15=4744.5mm2,火孔实际热强度为q=5.28W/mm2,偏差在允许范围内。标准状态下每个火排的输入热负荷为1.67kW,单个火排的沼气流量l=0.28m3/h(标准),总

流量为L0=4.18m3/h(标准)

由于燃烧器壁厚较薄,火孔深度与火孔直径之比较小,选取火孔流量系数μp=0.675,阻力系数0.713,混合气体在火孔出口温度为t=100℃计算出燃烧器头部能量损失系数K1=2.4462.2确定喷嘴孔径

喷嘴是燃烧器的重要组成部分,喷嘴的结构尺寸与燃烧器的输入负荷、一次空气系数密切相关。所以采用合适的喷嘴是实现燃烧器稳定燃烧的重要前提。喷嘴的结构计算主要是喷嘴出口直径的计算设计中取0.765s为沼气相对密度;H为喷嘴前压力,Pa。计算过程中考虑到燃气从灶前静压力为1600Pa,经过试验测定喷嘴前静压力为550Pa左右,计算得喷嘴直径d=2.08mm,喷嘴截面积Fj=3.39mm2

2.3确定混合管结构尺寸

引射器结构设计是燃烧器设计中最重要的部分之

引射器的结构尺寸对燃烧器的输入负荷、一次空气系数等参数有重大影响。引射器的计算以动量定理,连续性方程及能量守恒定律为基础,其计算主要是混合管喉部直径计算。受引射器形状及几何尺寸的影响。本设计采用2型引射器,K=2.1Flop=0.927。计算结果A=0.498

沼气壁挂炉燃烧器设计共3页,第1页内容未完,请看第2页。

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