23. Принцип расчета дымовой трубы.

На рис 1 представлена схема дымовой трубы, которая служит для удаления дымовых газов в промышленных печах. Дымовые газы, которые образуются в результате сжигания топлива с

t=600 , покидают рабочее пространство печи через специальные дымоходы. Проходят через рекуператор (для утилизации теплоты уходящих газов) и с t≈200 и ниже через дымовую трубу выбрасываются в окружающую атмосферу. Для нормальной работы печи и удаления дымовых газов необходимо, чтобы в дымовой трубе создавалось разряжение. Найдем зависимость разряжения создаваемого трубой, от высоты трубы H и температуры газов. За уровень отсчета принимаем сеченме 2. Напишем уравнение Бернулли в избыточных давлениях для сечений 1 и 2.

(2) - Р_ст=Р_раз=Р₂ – (Р_дин(2) - Р_дин(1))– Р_пот (3) Р_пот =Р_тр - Р_дин(2)

(1) - Р₂₁ – Р_ст(1) – Р_дин(1) = Р_ст(2) – Р_дин(2) - Р_пот

Труба сечения 2 сообщается с атмосферой. Поэтому Р_ст(2) =0. Из приведенного выше уравнения следует, что статическое давление в основании трубы равно:

Р_ст = - Р₁₁ – Р_дин(2) – Р_дин(1) - Р_пот (4)

Статическое давление в основании трубы будет отрицательно, т.е. так будет разряжение. Уравнение (2) и уравнение (3). Потери давления в трубе Р_пот складывается из потерь на трение (Р_тр) и потерь, возникающих при выходе газа из трубы в атмосферу, и равен этой величине: E Р_дин(2). Коэф. местного сопротивления на выходе из трубы равен 1.

Уравнение (3). Вследствие этого уравнению (1) можно придать следующий вид:

Р_разр = Р₂ – Р_дин(1) – 2Р_дин(2) – Р_тр. (5)

Потери давления на трение находят по следующей формуле:

Р_тр = (6)

Подставив в уравнение (5) значение Р₂, Р_дин(1), Р_дин(2), Р_тр, и выразив их через скорость и плотности при нормальных условиях окончательно получаем: Р_разр= (7)

Р_разр – Действенное разряжение в основании дымовой трубы (сеч. 1), [Па]

, -- Плотности воздуха и газа при нормальных условиях, [кг/м³].

d_ср – Средний по высоте диаметр трубы, [м].

W₀₁, W₀₂ – скорость газа в сечениях 1 (основание трубы), и 2 (устье трубы), [м/с].

W_0ср – средняя скорость газа по высоте трубы, при 0 , [м/с].

t_в – температура окружающего воздуха [ ].

t₂^ср – средняя температура газа по высоте трубы, [ ].

t₂₁, t₂₂ – температура газа в сечении 1 и 2, [ ],

коэффициент объемного расширения газа [1/273]

Если учесть, что:

и W_t = W₂( ) = W₂ , где T₀=273 , то выражение (7) может быть записано следующим образом:

Р_разр = (8)

Отсюда:

В расчетах разряжения в основании дымовой трубы принимают обычно с запасом, равной: Р_разр 1,3 ∑Р_пот.

Величина ∑Р_пот – представляет собой суммарные потери напора на пути движения газа от печи до основания дымоходной трубы. При расчете дымоходной трубы внутренний диаметр в устье ее (dy) (на выходе) принимают исходя из скорости газа, равной 3-10 м/с (при скорости выхода газа не меньше 3м/с при ветре может происходить их задувание в трубу). Кирпичные и железобетонные дымовые трубы для большей устойчивости делают более широкими в основании. При расчетах внутренний диаметр в основании трубы принимают в 1,5 раза больше, внутреннего диаметра устья трубы (dy), т.е. d₀ 1.5d_y

По условиям выполнения кладки dy для кирпичных труб не должен быть меньше 0,8 м. падение t₂ на 1 м высоты трубы принимается для кирпичных и железобетонных 1-1,5 , а для металлических 3-4 правилам сантехники должна быть не меньше 16 м и в 2 раза выше самого высокого здания, находящегося в радиусе 100м от трубы.