2.9 Упрощенный аэродинамический расчет дымовой трубы.

Этот этап расчета предназначен для определения стандартного диаметра и высоты дымовой трубы.

Общее сопротивление всего газового тракта определяется выражением:

, (78)

где ΔР_р, ΔР_к – соответственно разряжение в топочной камере, потери напора в камере конвекции, ΔР_м.с. – потери напора в газоходе на преодоление местных сопротивлений;

(79)

- сумма коэффициентов местных сопротивлений (внезапное расширение (ξ₁), внезапное сужение (ξ₂), шибер или заслонка (ξ₃)).

W, ρ_tух – соответственно линейная скорость и плотность продуктов сгорания;

Имеем:

ξ₁ = 0,02;

ξ₂ = 0,04;

ξ₃ = 4;

Тогда .

При естественной тяге допустимую скорость в дымовой трубе принимаем равной 8 м/с.

Ранее было рассчитано t_ух = 270 ^оС.

Плотность продуктов сгорания при нормальных условиях:

(80)

- сумма масс продуктов сгорания на 1 кг топлива;

- объемное количество продуктов сгорания на 1 кг топлива.

(81)

.

.

Плотность продуктов сгорания при любой заданной температуре (Т) определяется выражением:

(82)

.

Тогда:

.

Потери напора на трение в дымовой трубе:

, (83)

, - соответственно потери напора при входе в трубу и выходе из неё, потери на трение при движении газов в дымовой трубе:

(84)

, - коэффициенты местных сопротивлений при входе в трубу и выходе из неё:

;

.

- плотность газов в трубе при средней температуре.

(85)

(86)

.

.

.

.

Тогда:

.

, (87)

где λ₃, h, D – соответственно коэффициент гидравлического сопротивления в дымовой трубе, высота и диаметр дымовой трубы.

(88)

(89)

где n_T – число дымовых труб;

V – объемный расход продуктов сгорания при t_ух.

(90)

В – часовой расход топлива.

.

Принимаем D = 2,0 м.

.

Высота дымовой трубы рассчитывается методом последовательного приближения по уравнению:

, (91)

где ρ_в = 1,293 кг/м³ – плотность воздуха;

Т_в = 303 К – температура воздуха.

Таблица 5 – Результаты расчета высоты дымовых труб методом итераций.

№ итерации	Высота (задан.)	Потери напора на выходе из трубы	Общее сопротивление	Высота (расч.)
1	50,0000	10,5876	242,9930	49,7387
2	49,7387	10,5323	242,9377	49,7274
3	49,7274	10,5299	242,9353	49,7269
4	49,7269	10,5298	242,9352	49,7268

Приведем пример для последней итерации.

Принимаем h = 49,7269 м.

Потеря напора на выходе из трубы:

.

Тогда общее сопротивление:

.

Тогда:

.

Следовательно высота дымовой трубы:

.

Схема дымовой трубы с естественной тягой, поясняющая аэродинамический расчет, представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 – схема дымовой трубы с естественной тягой, поясняющая аэродинамический расчет.