3.3 Опір повітряного тракту

Розрахунок повітряного тракту, як і газового, виконується на номінальне навантаження котлоагрегату. Всі вихідні дані: температура повітря, живий розтин і середня швидкість повітря в повітропідігрівачі та інші дані – приймаються із теплового розрахунку або визначаються по Нормативному методу теплового розрахунку.

Самотяга по тракту не розраховується. Розрахунок опорів в даних методичних вказівках пропонується по спрощеному методу.

Температура холодного повітря, яке засмоктується дуттьовим вентилятором, приймається звичайно в залежності з Нормативним методом теплового розрахунку рівною 30˚С.

Кількість холодного повітря, яке засмоктується вентилятором, визначаємо за формулою:

(3.14)

де α_Т – коефіцієнт надлишку повітря в топці;

ΣΔα_пр – присоси повітря в топці і в системі пило приготування;

Δα_пов.п – відносний виток повітря в повітропідігрівачі, приймається рівним присосу в ньому по газовій стороні.

Значення всіх величин, які входять до формули 3.14 знаходяться в тепловому розрахунку. Після розрахунку витрати повітря розраховується увесь тракт холодного повітря до повітропідігрівача. Втрата повітря у повітропроводах дорівнює нулю.

Розрахунок опору повітропроводів, як і газопроводів, зводиться в основному до визначення місцевих опорів. Опір тертя при швидкостях холодного повітря, менше 10 м/с, може не враховуватися.

При розрахунку опору трубчастих повітропідігрівачів враховується, що повітря омиває труби зовні. Розрахунок опору виконується як і для звичайного трубного пучка.

Поправочний коефіцієнт К до сумарного опору повітропідігрівача по повітряній стороні приймається при числі ходів по повітрю не більше двох, дорівнює 1,05, при числі ходів більше двох – 1,15. Температура гарячого повітря приймається із теплового розрахунку.

Витрата гарячого повітря визначається в залежності з тепловим розрахунком по формулі

(3.15)

На цю витрату розраховується повітропровід від повітропідігрівача до топкового устрою або до місця відводу частини повітря до системи пило приготування.

Опір повітропідігрівача по повітряній стороні і розрахунок опору повітряного тракту необхідно представити у вигляді таблиці (3.5, 3.6), розрахунок опору повітряного тракту виконується в залежності зі схемою повітряного тракту котлів ДКВР, яка представлена на рис. 3.5

3.4 Розрахунок димової труби

Димові труби виконують із цегли, залізобетонними і сталевими. Із цегли будують труби висотою до 80м, більш високі труби виконують із залізобетону. Сталеві труби встановлюють тільки на вертикально-циліндричних котлах.

При природній тязі димова труба повинна подолати опір всієї котельної установки. При штучній тязі призначення димової труби зводиться до виносу димових газів в більш високі шари атмосфери, а тяга яку вона утворює, стає тільки додатком до тяги, яка утворюється димососом. Однак, деяка частина цієї тяги затрачується на подолання тертя димових газів о стінки самої труби і утворення динамічного тиску, необхідного для отримання заданої швидкості виходу димових газів із труби. Штучна тяга утворюється димососами.

Висоту димової труби при штучній тязі обирають виходячи із санітарних норм відводу газів на необхідну висоту, по таблиці 3.1. За таблицею 3.7 обирають висоту труби, яка працює на твердому або рідкому паливі, при наявності устроїв для очистки димових газів від золи зі ступенем уловлювання 85-90%.

Для котельних, які призначені для роботи на газоподібному паливі, висоту труби обирають за конструктивними характеристиками, але не нижче 20м.

Таблиця 3.7 – висота димової труби в залежності з єдиними санітарними нормами

Середньодобова витрата палива, кг/с	Висота димової труби
	Для багатозольного палива	Для малозольного палива
До 1,45 Від 1,4 до 4,2 Від 4,2 до 13,9 Від 13,9 до 27,8 Від 27,8 до 55,6 Від 55,6 до 83,4	30 45 60 80 100 120	30 30 45 60 80 100

Кількість димових газів, які проходять через димову трубу, визначаються за формулою

(3.15)

де α_д.т – коефіцієнт надлишку повітря перед димовою трубою;

- температура димових газів перед димовою трубою, °С.

На ділянці між виходом з котельного агрегату відбувається зниження температури димових газів в результаті присосу холодного повітря, тому температуру димових газів на вході в димову трубу можна визначити за виразом:

(3.16)

де Δα – присос холодного повітря в газопроводах від котлоагрегату до димової труби, який може бути визначений виходячи з наступних норм присосу:

сталеві газопроводи на кожні 10м 0,01

цегляні борова на кожні 10м 0,05

золовловлювачі циклонного типу та скрубери 0,05

електрофільтри 0,1

Швидкість димових газів на виході з труби при природній тязі приймають рівною 6-10 м/с для запобігання задування димових газів в трубу при вітрі і роботі котельної при зниженій продуктивності. При штучній тязі швидкість виходу газів для котельних великої продуктивності повинна бути 15-25 м/с, а малої продуктивності 10-20 м/с.

Діаметр устья димової труби залежить від кількості димових газів, які проходять крізь неї та від швидкості виходу їх з труби,

(3.17)

Величина діаметру труби для цегляної або залізобетонної труби повинна бути округлена до найближчого типорозміру за рис. 3.3. Потім, швидкість витоку газів з труби повинна бути перерахована з врахуванням уточненого значення діаметру труби.

Діаметр основи димової труби в світлі

(3.18)

де і – середній нахил внутрішніх стінок труби (0,02).

Самотяга димової труби виражається формулою

(3.19)

де ρ_п та ρ_г – щільності зовнішнього повітря і димових газів в трубі, кг/м³.

Корисна тяга, розвинута димовою трубою, дорівнює

(3.20)

де - самотяга димової труби, мм вод.ст.;

- опір тертя руху газів в димовій трубі, мм вод.ст.;

- динамічний тиск на виході з труби, необхідний для утворення швидкості течії димових газів з труби, мм вод.ст.

Опір тертя конічної димової труби виражається формулою

(3.21)

Величина динамічного тиску, необхідна для утворення швидкості виходу димових газів з труби, складає:

(3.22)

де ζ_м = коефіцієнт місцевого опору виходу газів з димової труби (1,1).

Температура димових газів вздовж труби знижується незначно, не перевищуючи 2-5 °С. Зниження температури димових газів на 1м висоти труби можна визначити по формулі

(3.33)

де D_H – номінальна продуктивність котла, т/год;

К – коефіцієнт, який залежить від матеріалу труби і дорівнює для малих цегляних труб 0,4, а для великих – 0,2.

Розрахунок димової труби при штучній тязі слід представити у вигляді таблиці (таб.3.8)

Природна тяга здійснюється димовими трубами. Чим вище труба, тим сильніша тяга, а при одній і тій висоті труби тяга тим сильніша, чим вище температура газів, яка входить в трубу, і чим нижче температура зовнішнього повітря.

Штучна тяга застосовується при висоті труби ≤ 50м.

Порядок розрахунку труби при природній тязі такий же як і при штучній , але висота димової труби визначається за формулою

(3.34)

де S – розрідження, яке утворюється димовою трубою, мм вод.ст.;

Р_бар – барометричний тиск, мм вод.ст.;

t_з.п – температура зовнішнього повітря, °С;

υ_сер – середня температура газів в трубі, °С.

Площина вихідного перетину визначається з рахунком швидкості руху димових газів, яка при природній тязі повинна знаходитись в межі 6-10 м/с, по формулі

(3.35)