2509

где Н – высота участка, создающего тягу, м;

tТ – средняя температура газов в участке, ОС; tН.В – температура наружного воздуха, ОС; рБ – барометрическое давление, Па.

Для определения средней температуры газов следует знать снижение их температуры в результате остывания при движении по соединительным трубам и дымовым каналам.

Из сравнения уравнения теплопередачи от уходящих газов к воздуху, окружающему дымоход

Q kFB tУХ tО.В kFB Δt ,

2

и уравнения теплового баланса для участка газохода

1000 Q 1,38VП.С Δt 3600,

получаем следующую зависимость для расчета остывания уходящих газов:

kFB

В приведенных уравнениях:

t – падение температуры уходящих газов в расчетном участке, ОС; k – среднее значение коэффициента теплопередачи для стенок дымо-

хода, отнесенное к внутренней поверхности, Вт/(м2 ОС); FВ – внутренняя поверхность расчетного участка дымохода, м2; tУХ – температура уходящих газов при входе в дымоход, ОС; tО.В – температура воздуха, окружающего дымоход, ОС;

Q – количество теплоты, отдаваемой уходящими газами при остывании на t, Вт;

1,38 – средняя объемная теплоемкость дымовых газов, кДж/(м3 ОС); VП.С – расход продуктов сгорания через дымоход, отнесенный к нор-

мальным условиям, м3/ч.

30

Втабл. 4 приведены коэффициенты теплопередачи для дымоходов

иприсоединительных труб.

Таблица 4

Коэффициенты теплопередачи для дымохода и присоединительных трубопроводов

Примерные значения падения температуры уходящих газов на 1 м дымохода следующие: в кирпичном дымоходе, расположенном во внутренней стене, 2–6 ОС; в кирпичном дымоходе, расположенном снаружи здания, 3–7 ОС; в стальных соединительных трубах 6–12 ОС.

Разряжение перед газовым прибором рРАЗ определяют по уравнению

рРАЗ = рТ – ( рТР + рМ.С),

где рТР, рМ.С – потери давления на трение и местные сопротивления при движении газов по соединительным трубам, дымоходам и дымовой трубе; величина рМ.С включает потери давления, связанные с созданием скорости при выходе из трубы.

Потери на трение рассчитывают по формуле

где коэффициент трения, принимаемый для кирпичных каналов и труб равным 0,04, для металлических труб – 0,02, для металлических окисленных – 0,04;

31

l длина расчетного участка, м; d диаметр, м;

WУХ – скорость газов, приведенная к нормальным условиям, м/с;УХ – плотность уходящих газов, приведенная к нормальным усло-

виям, кг/м3;

tСР – средняя температура газов в расчетном участке, ОС. Если сечение прямоугольное, то берут эквивалентный диаметр

dЭК 4f /S,

где f – живое сечение газохода, м2;

S – периметр поперечного сечения, омываемый газами, м. Потери на местные сопротивления рассчитываются по уравнению

сопротивление при выходе из трубы.

При расчете дымоходов можно принимать следующие значения

В табл. 5 приведены некоторые показатели газовых приборов.

Пример расчета дымохода

Рассчитать дымоход, отводящий продукты сгорания от быстродействующего водонагревателя КГИ-56. В водонагревателе сжигается

природный газ, для которого QНС = 35000 кДж/м3, V0 = 9,36 м3/м3, VГ = = 10,48 м3/м3.

Расчет выполняем по наихудшим условиям работы для верхнего этажа проектируемого здания в летнее время. Средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого периода – 24 ОС (табл. 2 СНиП 23-01-9 «Строительная климатология»).

32

В расчете принимаем действительный коэффициент избытка воз-

духа a = 1,05.

Соединительная труба газовой колонки диаметром 130 мм имеет длину 3 м, вертикальный участок 0,3 м и три поворота. Высота дымохода во внутренней кирпичной капитальной стене сечением 125 125 мм имеет высоту 5 м до чердака. Дымоход на чердаке и сверх кровли сечением 125 125 мм имеет толщину стены 0,5 кирпича, высоту 4 м и над оголовком металлический зонт.

Решение. 1. Предположим, что разряжение перед тягопрерывателем водонагревателя составляет 3 Па, поэтому подсос воздуха не учитываем. Основные показатели работы водонагревателя берем из

33

табл. 5: номинальная тепловая нагрузка Q = 28,5 кВт; коэффициент избытка воздуха a = 2,5; tУХ = 170 ОС.

2. Рассчитываем охлаждение газа в вертикальном участке присоединительной трубы по формуле

где температура окружающего воздуха tО.В = 20 ОС; количество про-

дуктов сгорания при a = 2,5: 10,48 + (2,5 – 1) 9,36 = 24,52 м3/м3; рас-

ход газа

расход продуктов сгорания

VП.С = 2,93 24,52 = 71,8 м3/ч;

поверхность теплопередачи соединительной трубы

FВ = 3,14 0,13 0,3 = 0,12 м2.

Коэффициент теплопередачи k = 4,05 Вт/(м2 ОС), температура после вертикального участка t1 = 170 – 2,7 = 167,3 0С.

3.Охлаждение газа в присоединительной трубе длиной l = 3 – 0,3

=2,7 м;

FВ = 3,14 0,13 2,7 = 1,1 м2.

Температура газов в начале дымохода

t2 = 167,3 – 22,2 = 145,1 ОС.

4. Охлаждение во внутреннем дымоходе

34

k = 2,44 Вт/(м2 ОС); FВ = 0,125 4 5 = 2,5 м2.

Температура в конце дымохода t3 = 145,1 – 25 = 120,1 ОС. 5. Охлаждение в наружном дымоходе

k = 3,37 Вт/(м2 ОС); FВ = 0,125 4 4 = 2 м2.

Температура газов, уходящих из трубы, t1 = 100,1 – 21,8 = 78,3 ОС. Она больше температуры точки росы: tТР = 46 ОС (см. табл. 5).

6. Рассчитываем тягу.

Тяга, создаваемая вертикальным участком соединительной трубы, определяется по формуле (1):

Тяга, создаваемая дымоходом:

Суммарная тяга рТ = 1,18 + 25,6 = 26,78 Па. 7. Определяем потери на трение:

в присоединительной трубе:

35

f = 0,0133 м2 – сечение присоединительной трубы;

tСР 170 145,1 157,5 O C.

2

Коэффициент трения принимаем равным 0,04, а плотность продуктов сгорания – 1,3 кг/м3. Потери давления на трение рТР рассчитываем по формуле (2):

8. Потери на местные сопротивления по формуле (3): а) в присоединительных трубах:

коэффициенты местных сопротивлений: вход в тягопрерыватель1 = 0,5 при повороте 2 = 0,9 3 = 2,7; вход в кирпичный дымоход

3 = 1,2; 4 = 4,4;

б) в дымоходах:

коэффициент сопротивления при выходе = 1,5

36

9. Определяем разряжение перед газовым прибором

рРАЗ = 26,78 – (2,06 + 4,41 + 10,1 + 2,26) = 7,95 Па.

Разряжение превышает минимально необходимое (3 Па), следовательно, дымоход обеспечит нормальную работу водонагревателя.

В действительных условиях работы разряжение перед водонагревателем несколько снизится против полученной величины 7,95 Па, так как в результате подсоса воздуха через тягопрерыватель уменьшится тяга и увеличатся потери давления при движении газов в дымоходах.

Расчет дымохода. Варианты заданий

Рассчитать дымоход, отводящий продукты сгорания от нагревате-

ля. В нагревателе сжигается природный газ, для которого QНС = 35000

кДж, V0 = 9,36 м3/м3, VГ = 10,48 м3/м3.

Соединительная труба диаметром 130 мм имеет длину l1, вертикальный участок h1 и три поворота. Высота дымохода во внутренней кирпичной капитальной стене сечением 125 125 мм имеет высоту h2 до чердака. Дымоход на чердаке и сверх кровли сечением 125 125 мм имеет толщину стены 0,5 кирпича, высоту h3 и над оголовком металлический зонт.

Основные показатели работы водонагревателя берем из табл. 5.

Нагреватель: 1 – водонагреватель быстродействующий КТИ-56; 2 – емкостный водонагреватель АГВ-80м; 3 – емкостный водонагреватель АГВ-120; 4 – отопительная печь с горелкой ГДП-1,5.

37

4. РАСЧЕТ ВНУТРИКВАРТАЛЬНОГО ГАЗОПРОВОДА

Студенту необходимо запроектировать ответвления газопровода низкого давления на квартал для снабжения газом пяти домов.

Выбираем трассу для подвода газопроводов к жилым домам и строим расчетную схему внутриквартального газопровода (рис. 14).

Расчет начинаем с проставления наименований расчетных участков основного направления, начиная от самого удаленного ввода и заканчивая точкой ответвления газопровода на квартал (точкой А на рис. 15).

Диаметры сети подбираются так, чтобы при расчетных расходах газа действительные удельные перепады давления газа на участках были как можно ближе к среднему значению. Далее определяем потери давления на участках, подсчитываем суммарные потери давления, которые не должны превышать 1200 кПа. Все расчеты сводим в табл. 6.

В соответствии с СП 42-101-2003 падение давления на участках газовой сети низкого давления следует определять по формуле

где рН – избыточное (рабочее) значение давления газа в начале газопровода, Па;

рК – избыточное (рабочее) значение давления газа в конце газопровода, Па;

– коэффициент гидравлического трения;

L – расчетная длина газопровода постоянного диаметра, м; d – внутренний диаметр газопровода, см;

0 – плотность газа, кг/м3, при нормальных условиях (температуре 0 0С и давлении р0 = 0,101325 МПа);

Q0 – расход газа, м3/ч, при нормальных условиях (температуре 0 0С и давлении р0).

Коэффициент гидравлического трения следует определять в зависимости от режима движения газа по газопроводу, характеризуемого числом Рейнольдса:

38