Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Определение основных размеров газогенератора

07.10.2014

Производительность газогенератора определяется в зависимости от параметров двигателя, для питания которого он рассчитывается. Пусть D и S — диаметр и ход поршня, м; i — число цилиндров; n — частота вращения коленчатого вала; ηv — коэффициент наполнения. Расход газовоздушной смеси Qсм для четырехтактного двигателя составит:
Определение основных размеров газогенератора

где Qгаз — расход газа двигателем в м3/час; α — коэффициент избытка воздуха; L0 — теоретическое количество воздуха для сгорания газа, м3/м3:
Определение основных размеров газогенератора

Следовательно:
Определение основных размеров газогенератора

Из выражений (26.23) и (26.25) получим:
Определение основных размеров газогенератора

Данный расход газа отнесен к тем же физическим условиям, что и коэффициент наполнения γv.
Для приведения к нормальным физическим условиям служит следующее выражение:
Определение основных размеров газогенератора

где T0 и P0 должны быть взяты такими же, как температура и давление, принятые при определении ηv.
Расход твердого топлива двигателем определится из выражения:
Определение основных размеров газогенератора

Удельный расход твердого топлива составит:
Определение основных размеров газогенератора

где Ne — эффективная мощность двигателя.
Эффективная мощность двигателя Ne определяется методом теплового расчета. Коэффициент наполнения ηv для газогенераторных двигателей колеблется от 0,65 до 0,75. Расход топлива в эксплуатации будет менее расчетного, так как двигатель обычно работает на прикрытых дросселях. Для получения эксплуатационного расхода необходимо вводить поправку на степень использования мощности.
Переходим к определению основных размеров камеры газификации.
Основными размерами камеры газификации являются ее высота и диаметр. Высота камеры определяет собой необходимую и достаточную для завершения процесса толщину слоя топлива, т. е. размер активной зоны по высоте. Диаметр камеры определяет возможную производительность генератора.
Определение основных размеров газогенератора

Проф. Н. П. Вознесенским доказано, что реакции газификации протекают на поверхности топлива. Внутренние области частиц в активной зоне реакцией не охватываются. Поэтому производительность процесса пропорциональна не объему слоя, а его поверхности.
Измерениями экспериментально были найдены величины удельной поверхности слоя b:
- для древесного угля
Определение основных размеров газогенератора

где d — средний диаметр частиц, найденных экспериментально.
Высота активной зоны с известным приближением может быть подсчитана по формулам:
- для средних температур кислородной зоны 1500°С и зоны восстановления 1000°С
Определение основных размеров газогенератора

- для средних температур кислородной зоны 12 00°С и зоны восстановления 850°С
Определение основных размеров газогенератора

Первый случай со средней температурой кислородной зоны 1500° приближается к условиям воздушной газификации древесного угля (без присадки воды). Второй случай с температурой кислородной зоны 1200°С соответствует средним условиям газификации древесины стандартной влажности в газогенераторах обращенного процесса.
Для примера результаты вычислений активных зон для газификации древесины и древесного угля приведены в табл. 26.2.
Определение основных размеров газогенератора

Таким образом, если при газификации древесины при температурах зоны 1200 и 850°С средний размер частиц, угля, например, 30 мм, то высота активной зоны будет 260 мм. Опыт показал, что для газификации кускового торфа и торфяного кокса высота активных зон может быть принята такая же, как для древесного угля. Высота же зоны для ископаемых топлив увеличивается в связи с образованием шлака. Приблизительно можно принять коэффициенты увеличения по сравнении с размерами соответствующих активных зон древесного угля: для антрацита 1,8, для бурого угля и многозольного кокса — 1,3.
Высота активной зоны и определяет высоту камеры газификации.
Диаметр камеры газификации D1 (рис. 26.3) подсчитывается по формуле:
Определение основных размеров газогенератора

где G — расход твердого топлива двигателем, кг/час; q — напряженность горения, кг/м2 час.
Для древесных чурок q = 500...900 кг/м2 час; для древесного угля q = 200...500 кг/м2 час; для антрацита q = 200...300 кг/м2 час.
Камера газификации газогенератора обращенного процесса, рассчитанного на смолистое топливо, имеет горловину диаметром D2 (рис. 26.3). Для лучшего разложения смол диаметр горловины делается значительно менее D1, однако слишком малый D2 создает большое сопротивление проходу газа. Нецелесообразно делать D2 таким, чтобы действительная скорость газа в горловине превышала 20 м/сек. Для древесночурочных газогенераторов D1/D2 = 1,6...2,3.
Расстояние от плоскости, проходящей через оси фурм до горловины, для обычных древесночурочных автотракторных газогенераторов берется 100...150 мм.
Число и размер фурм определяется условиями равномерного охвата активной зоны дутьем и принятой скоростью входа воздуха.
Для газогенераторов обращенного процесса число фурм берется от 5 до 12. Скорость входа воздуха (действительная) v = 20...30 м/сек.
Определение основных размеров газогенератора

Суммарное проходное сечение фурм или сопла определится из формулы:
Определение основных размеров газогенератора

Часовой расход воздуха через фурмы с поправкой на температуру подогрева t°C — L'час равен:
Определение основных размеров газогенератора

где Qгаз — расход газа, отнесенный к нормальным физическим условиям, м3/час; L0 — количество воздуха, необходимое на образование 1 м3 газа, м3/м3.
Объем бункера определяется из выражения:
Определение основных размеров газогенератора

где G — расход твердого топлива, кг/час; z' — максимальное число часов работы на одной загрузке; γ — насыпной вес топлива, кг/м3. Диаметр газопровода равен:
Определение основных размеров газогенератора

В этом выражении:
Q'газ — расход газа при 0°C и 760 рт. ст.;
t — температура газа в рассчитываемом сечении газопровода, °С;
v1 — допустимая скорость газового потока, равная 10...12 м/сек.