методика расчета тяги, высоты при естественной тяге, диаметра устья
Содержание:
Основные параметры дымовой трубы промышленного назначения
– Вычисление аэродинамических показателей
– Размер конструкции по высоте
– Показатели прочности и устойчивости трубы
– Тепловые расчеты
Расчет размеров бытовой дымовой трубы
Проектирование любой котельной промышленного или бытового назначения предполагает монтаж одной дымоходной трубы для всего оборудования. Самым важным моментом при составлении проекта являются расчеты аэродинамических параметров дымовой трубы.
Трубная конструкция может быть кирпичной, стеклопластиковой или железобетонной. Сталь для ее изготовления используются только в том случае, если подобный выбор оправдывается технической и экономической выгодой.
Основные параметры дымовой трубы промышленного назначения
Составление проектной документации дымовых труб промышленного назначения сопровождается поэтапным выполнением сложных расчетов.
Вычисление аэродинамических показателей
На этом этапе проектирования определяется минимальные показатели пропускной способности конструкции. Этот параметр должен иметь такое значение, которое позволяет беспрепятственно проходить и удаляться в атмосферу продуктам сгорания топлива при работе котельной с максимальными нагрузками.
Неправильные расчеты пропускной способности могут спровоцировать скопление газов в каком-либо котле или в тракте.
Аэродинамические расчеты дымовой трубы, выполненные на профессиональном уровне, позволяют дать объективную оценку эффективности дутьевой, тяговой системы, перепадам давления в воздушном и газовом тракте.
Результатом проведенных расчетов становятся профессиональной определение оптимальной высоты и диаметра дымовой трубы, а также наиболее выгодные параметры отдельных участков и элементов на газо-воздушном тракте.
Размер конструкции по высоте
Расчет высоты трубы котельной должен быть экологически обоснован.
Выполнение расчетов высоты дымовой трубы при естественной тяге необходимо проводить с соблюдением определенных Санитарных Норм и Правил для предприятий коммерческого и заводского типа. При этом особое внимание уделяется фоновой концентрации вредных выбросов. Читайте также: “Какая высота дымовой трубы нужна над крышей – нормы и правила”.
Последний параметр зависит от следующих факторов:
- Метеорологический режим атмосферы в определенном регионе.
- Скорость движения воздушного потока.
- Рельефные особенности местности.
- Температурные значения отводимого газа.
В процессе проектирования конструкции для отвода вредных продуктов сгорания топлива определяются такие показатели:
- Оптимальный размер трубы по высоте.
- Максимальное допустимое значение объема вредных выбросов в атмосферный слой.
Показатели прочности и устойчивости трубы
Конструкция трубы также определяется соответствующими расчетами, которые предусматривают комплексное вычисление оптимальной устойчивости и прочности конструкции.
Эти расчеты необходимо проводить для того, чтобы определить способность дымовой трубы противостоять воздействию следующих факторов:
- Сейсмическая активность.
- Поведение почвы.
- Нагрузки от ветра и снега.
Во внимание принимаются и другие функциональные особенности трубы:
- Масса конструкции.
- Колебание оборудования динамического характера.
- Расширение под воздействием определенной температуры.
Определение прочностных характеристик позволяют сделать правильный выбор конструкции и формы дымовой трубы.
В соответствии с поведенными вычислениями выполняют расчет основания под возводимое сооружение: определяется его конструкция, величина заглубления и площадь подошвы.
Тепловые расчеты
Теплотехнические расчеты проводятся с определенной целью:
- Определить показатели расширения исходного материала под воздействием определенной температуры.
- Установить температуру наружной оболочки.
- Выбрать тип и толщину утеплительного материала.
Расчет размеров бытовой дымовой трубы
Важный параметр бытового устройства для отвода вредных продуктов сгорания топлива – это диаметр устья дымовой трубы, то есть размер ее верхней части. Для определения значений этого показателя не нужно выполнять сложных расчетов, достаточно учесть некоторые данные и выполнить расчеты по несложной схеме.
При известном количестве сжигаемого топлива по специальной формуле можно определить объем входящих в трубу газов.
Зная, с какой скоростью газы передвигаются по трубе, можно вычислить площадь ее сечения. А воспользовавшись формулой определения площади круга, не сложно найти наружный диаметр трубы.
Основное значение имеет мощность котла, другими словами, какое количество топлива может сгорать за час в определенном устройстве. Такие данные обязательно указывает производитель в паспорте оборудования.
Другие данные для бытовых конструкций, необходимые для выполнения расчетов, имеют примерно одинаковое значение:
- Температурные показатели входящих в трубу газов – 150-2000С.
- Скорость движения газов по дымоходу – 2 м/с и более.
- Размер по высоте дымовой трубы на бытовой котельной должен быть не менее 5 метров от колосника. Эта величина контролируется Санитарными Нормами и Правилами.
- Естественный напор отводимого газа – не менее 4 Па на 1 метр.
В некоторых случаях возникает необходимость произведение расчета тяги дымовой трубы.
Эта величина определяется произведением высоты сооружения на разность между плотностью воздуха и аналогичным параметром дымового газа.
Зная количество сжигаемого топлива, рассчитывается мощность котла или другого оборудования.
Принимая во внимание определенное значение теплового коэффициента, высчитывают тепловые потери трубы на 1 метр.
На основании постоянных значений и полученных результатов вычисляют значение естественного напора выходящего газа.
Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод, что методика расчета дымовой трубы и бытового, и промышленного назначения позволяет определить важные параметры возводимой конструкции.
Расчет дымовой трубы
Расчет дымовой трубы
Элементарное объяснение явления тяги в котле было дано в предыдущей статье.
Если обозначить разность давлений наружного воздуха и горячих газов у корня трубы через Δр, последнее будет равно разности веса двух столбов газа с разными температурами и одинаковой высотой, т. е.
В этой формуле удельный вес воздуха и уходящих газов γв и γг принят при 0° и 760 мм и сделаны пересчеты, учитывая расчетные температуры и принятое барометрическое давление.
Упрощая в дальнейшем уравнение (267) (приравниваем γг = γв=1,3 кг/нм3, ошибка получается ничтожной), получают
Когда шибер открыт и по трубе проходят газы, то на создание выходной скорости, на преодоление сопротивления трения о стенки трубы, а также в связи с охлаждением ствола трубы придется израсходовать часть теоретической тяги, и у основания расчет дымовой трубы будет наблюдаться разрежение меньшее, равное
По табл. 51 можно определить величину теоретической тяги, зная температуру отходящих газов у основания расчет дымовой трубы, а также задаваясь температурой наружного воздуха.
Барометрическое давление и влажность воздуха приняты в таблице отвечающими средним условиям b =750 мм рт. ст. и φ = 70%.
Охлаждение газов в трубе, считая на 1 м высоты, может быть подсчитано по следующим эмпирическим формулам:
а) для железных нефутерованных труб
где D – суммарная максимальная паропроизводительность всех котлов, присоединенных к трубе, в т/час.
Определив таким образом ΔТ, можно в формуле (268) заменить Ттр значением (Ттр-ΔТН/2), тогда поправка в формуле (269) на охлаждение трубы исключается.
Обыкновенно в трубах небольшого диаметра скорость по выходе газов из трубы принимается равной 4-6 м/сек, при больших диаметрах (2 м и более) скорость повышается, доходя до 8- 10 м/сек. При дымососах скорость газов по трубе может доходить до 10-15 м/сек, лишь бы обеспечить разрежение в выхлопных газоходах после дымососа во избежание выбивания из них газов.
Площадь выходного сечения трубы подсчитывают, задаваясь скоростями выхода газов:
откуда определяется верхний внутренний диаметр расчет дымовой трубы.
Потеря тяги, связанная с наличием выходной скорости, подсчитывается по формуле
Сопротивление трения определяется по приближенной формуле :
Расчет дымовой трубы для водогрейного котла, так же как и дымосос, рассчитывают на максимальную нагрузку. В отопительно-производственных и модульных котельных максимальная нагрузка совпадает с хорошими условиями тяги (морозные дни). Поэтому, рассчитав трубу по максимальной нагрузке при зимней температуре наружного воздуха, надо произвести поверку для условий летней работы при tв= 20-30°, когда из-за понижений нагрузки будут меньше газовые сопротивления газоходов, но зато и ухудшится тяга.
Для возможности регулирования тяги в дымовой трубе должен создаваться запас тяги; поэтому сумма газовых сопротивлений обычно увеличивается на 20%.
В соответствии с санитарными нормами проектирования промышленных предприятий, утвержденными Советом Министров СССР 6 января 1951 г., высота дымовых труб принимается по табл.
52.
Радиус санитарно-защитных зон в метрах для промышленных котельных с расходом топлива от 3 т/час и более дан в табл. 53.
Размер дымохода
Мощность дымохода зависит от потенциальной тяги дымохода – разницы давлений, создаваемой разницей температуры воздуха внутри и снаружи и высотой дымохода – и площади дымохода.
Разность давлений в дымоходе вытягивает воздух и топливный газ из котла или камина через дымоход и из здания.
Тяга в дымоходе
Разность давлений или тяга в дымоходе может быть выражена как:
DP CH = H (ρ O – ρ I ) A G (1)
Скуда
1119 (1)Скуда
1119 (1). = pressure draft in the chimney (Pa)
h = height of chimney (m)
ρ o = ambient outside density of air (kg/m 3 )
ρ I = Внутренняя плотность дымоходов воздуха (кг/м 3 )
A G = ускорение гравита Law states that
ρ o T o = ρ i T i
or
ρ i = ρ o T o / T я (2)
, где
T = T + 273 = абсолютная температура (K)
, где
T = температура (° C)
T = температура (° C)
T = температура (° C)
T = температура.
dp ch = h ( ρ o – ρ o T o / T i ) a g
or
dp ch = h ρ o ( 1 – T o / T i ) a g (3)
Пример – Тяга дымохода
Дымоход высотой 20 м работает с температурой дымовых газов 200 °C (473 K) . Наружная температура составляет 0 °C (273 K) . Плотность наружного воздуха 1,292 кг/м 3 .
Проект в дымоходе можно рассчитать с (3) как
DP Ch = (20 м) (1,292014 (1,292014 .
= 107 PA
DRACK CALCUTUTUTOR
H – Высота дымовой трубы (M)
ρ O – Вне воздуха (кг/м 3 )
141414141414141414141414. температура внутри ( O C)
T O – Внешняя температура воздуха ( O C )
Драфт Chimney
7777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777779н. 77777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777779н. скорость воздуха и дымовых газов в меньшей топке не должна превышать 2 м/с . Расчетные скорости больших печей не должны превышать 10 м/с .
Требуемая площадь дымохода может быть рассчитана как
a = Q / V (3)
, где
A = площадь поперечного сечения трубки (M 2 )
Q 2030 ZU При температуре дымохода (M 3 /S)
V = скорость (м /с)
В общем 1 кВт Огня коевта требует 1100 мм 2 из Chimney.
Таблица производительности дымохода – БТЕ/ч и кВт
- Таблица производительности дымохода – БТЕ/ч и кВт (pdf)
Естественная тяга – объем и скорость воздушного потока
Разница температур между наружным и внутренним воздухом создает «естественную тягу», нагнетающую воздух протекать через здание.
Направление воздушного потока зависит от температуры наружного и внутреннего воздуха. Если температура внутреннего воздуха выше температуры наружного воздуха, плотность внутреннего воздуха меньше плотности наружного воздуха, и внутренний воздух будет течь вверх и выходить из верхних частей здания. Более холодный наружный воздух будет поступать в нижние части здания.
Если температура наружного воздуха выше, чем температура воздуха внутри, то внутренний воздух более плотный, чем наружный, и воздух течет вниз внутри здания. Более теплый наружный воздух поступает в верхние части здания.
Natural Draft Head
The natural draft head can be calculated as
dh mmh3O = 1000 h (ρ o – ρ r ) / ρ h3o (1)
, где
DH MMH3O = головка в миллиметровом колонне воды (мм h 2 O)
ρ O) = DOTED ρ O).
ρ r = density inside air (kg/m 3 )
ρ h3o = density water (in general 1000 kg/m 3 )
H = высота между выходом и входом воздуха (M)
- Статическое давление и головка давления в жидкостях
Природное давление
Уравнение (1) может быть модным. Может быть, моктивный. Единицы давления SI:
DP = G ( ρ O – ρ R ) H (1B)
, где
D
0019 P = давление (PA, N/M 2 )G = ускорение гравитации – 9,81 (м/с 2 )
Плотность и температура
с плотностью воздуха 14 10008. /m 3 at 0 o C – the air density at any temperature can be expressed as
ρ = (1.
или
ρ = 353 / (273 + T) (2B)
, где
ρ = плотность воздуха (кг/м 3 )
T = фактическая температура ( O C)
Уравнение (1) выше. плотности с уравнением (2) .
Калькулятор давления естественной тяги
Приведенный ниже калькулятор можно использовать для расчета давления естественной тяги, создаваемого разницей температур внутри и снаружи.
наружная температура ( o C)
внутренняя температура ( o C)
высота (м)
Крупная и незначительная потеря системы
Сила естественной тяги будет уравновешена большими и малыми потерями в воздуховодах, входных и выходных отверстиях.
DP = λ (L / D H ) ( ρ R V 2 /2) + σ обычно 9 2 /2) + σ обычно 2 /2) + σ обычно 2 /2) 1/2 ρ R V 2 (3)
, где
dp = pressure loss (Pa, N/m 2 , lb f /ft 2 )
λ = Darcy-Weisbach friction coefficient
l = length of duct or pipe (m, ft)
d h = hydraulic diameter (m, ft)
Σ ξ = minor коэффициент потерь (суммированный)
Расход воздуха и скорость воздуха
Уравнения (1) и (3) можно комбинировать для выражения скорости воздуха в воздуховоде
v9 = 2 ρ o – ρ r ) h ) / ( λ l ρ r / d h + Σ ξ ρ r ) ] 1/2 (4)
Уравнение (4) также может быть модифицировано для выражения объема потока воздуха через проток
Q = π D H 2 /4 [2 g ( ρ
2 /4 [2 g ( ρ9 /4 o – ρ r ) h ) / ( λ l ρ r / d h + Σ ξ ρ r )] 1/2 (5)где
q = объем воздуха (м 3 /с)
Калькулятор расхода и скорости воздуха с естественной тягой воздуховод, как на рисунке выше.
наружная температура ( o C)
внутренняя температура ( o C)
height (m)
duct hydraulic diameter (m)
duct length (m)
Σ ξ minor loss coefficient (summarized)
Пример – Естественная тяга
Рассчитайте воздушный поток, вызванный естественной тягой в обычном двухэтажном семейном доме. Высота столба горячего воздуха от первого этажа до выходного воздуховода над крышей составляет примерно 9 м.0020 8 м . Наружная температура составляет -10 o C , а внутренняя температура составляет 20 o C .
Воздуховод диаметром 0,2 м идет от 1-го этажа к выходу над крышей. Длина воздуховода 3,5 м . Утечками воздуха через здание пренебрегают.
Плотность наружного воздуха можно рассчитать как
ρ O = (1,293 кг/м 3 ) (273 К)/((273 К) + (-10 O C))
= 1,342 кг/м 3
79
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
7
. Плотность внутреннего воздуха можно рассчитать как
ρ r = (1,293 кг/м 3 ) ( 273 К) / ((273 К) + (20 8
7) )= 1,205 кг/м 3
Скорость в воздуховоде можно рассчитать как
v = [(2 (9,81 м/с 2 ) ((1,342 кг/м 3 ) – (1,205 кг/м 3 )) (8 м))1 / ( 0,019 (3,5 млн.) (1,205 кг/м 3 )/(0,2 м) + 1 (1,205 кг/м 3 ) )] 1/2 3 ) )] 1/2 888888888888 гг.
can alternatively be expressed as:
0019 ( 1 – (273 K) / (473 K) ) (9.81 m/s 2 ) 
3 ) 
293 kg/m 3 ) (273 K) / (273 K + T) (2) 
Основная и незначительная потеря в системе может быть выражена как
Используемый коэффициент трения составляет 0,019 , что подходит для воздуховодов из обычной оцинкованной стали.
Младшие коэффициенты суммируются до 1.