Расчет дымовой трубы.

Для котельной следует иметь одну общую дымовую трубу для всех котлоагрегатов, стоящую отдельно от здания котельной, с возможностью присоединения к ней еще одного-двух котлов. Стальные трубы могут иметь высоту не более 45 м, и устанавливаются только на вертикально-цилиндрических котлах и водогрейных котлах большой теплопроизводительности башенного типа. При естественной тяге и сжигании природного газа высота дымовой трубы должна быть не ниже 20 м.

Скорость газов на выходе из дымовых труб определяется условием недопустимости задержки ветром газов в трубе («задувания») при естественной тяге и целесообразным выбросом газов на необходимую высоту. При искусственной тяге скорость истечения газов определяется материалом труб и их высотой с учетом необходимости выброса в верхние слои атмосферы. Ориентировочные значения скорости дымовых газов на выходе их дымовых труб приведены в табл.9.3.

Потери на трение в дымовой трубе (кирпичной или железобетонной), Па, (кгс/см²), определяются из выражения:

, (9.16)

λ – коэффициент сопротивления трения. Среднее опытное значение для бетонных и кирпичных труб с учетом кольцевых выступов футеровки равно 0,05, для стальных труб с диаметром d_д.т. ≥2 м λ=0,015, а при d_д.т <2м λ=0,02;

где i – средний уклон внутренних стенок трубы. Для кирпичных и железобетонных труб принимается i = 0,02.

ω₀ – скорость, м/с, в выходном сечении трубы диаметром d_д.т.

В стальных трубах, которые выполняются цилиндрическими потери на трение определяются по формуле Дарси-Вейсбаха (9.9).

Таблица 9.3

Ориентировочные значения выходных скоростей газов из дымовых труб, м/с

Материал для дымовой трубы	Естественная тяга		Искусственная тяга
	Высота дымовой трубы, м
	<20	20 – 45	<20	20 – 45	>45
Кирпич	5 – 8	8 – 10	–	15 – 20	20 – 25
Железобетон	5 – 8	8 – 10	–	15 – 20	20 – 25
Стальной лист	6 – 10	10 – 12	–	15	–

При подсчете выходной скорости из дымовых труб при естественной тяге следует учитывать охлаждение газов при движении в трубе.

При искусственной тяге охлаждение газов в дымовой трубе не учитывается. Потеря напора с выходной скоростью, Па (кгс/см²), определяется

, (9.17)

ξ – коэффициент местных потерь на выходе из трубы, равный 1,1.

Сопротивление на входе газов из борова или газохода в трубу учитывается по формуле (9.17) с коэффициентом сопротивления на входе ξ = 1,4.

Расчет дымовой трубы проводится в следующей последовательности:

1. Определяется часовое количество дымовых газов, проходящих через дымовую трубу, V_г (данные теплового расчета).

2. Задаваясь скоростью движения дымовых газов на выходе из дымовой трубы (табл.9.3), определяется диаметр устья дымовой трубы по формуле:

. (9.18)

Полученное значение с учетом выбранной высоты трубы округляется до ближайшего стандартного размера (табл. П 10).

3. Определяется диаметр основания дымовой трубы:

, (9.19)

4. Определяется действительная скорость истечения дымовых газов, м/с:

. (9.20)

5. Рассчитывается самотяга дымовой трубы, Па:

, (9.21)

где ρ_в, ρ_г – плотности, соответственно воздуха и дымовых газов, кг/м³.

6. Определяются потери на трение в дымовой трубе по формуле (9.2).

7. Определяются потери давления в местных сопротивлениях по формуле (9.3).

8. Рассчитываются суммарные потери давления в дымовой трубе при постоянном уклоне по формуле (9.1).

9. Полезная тяга дымовой трубы, Па:

(9.22)

Унифицированные размеры стальных, кирпичных и железобетонных дымовых труб представлены в табл. П 11.

8. Полное сопротивление газового тракта котельной установки, Па (кгс/см²):

(9.23)

где первые два слагаемых – суммарные потери на трение и в местных сопротивлениях на участках, полученные в результате аэродинамического расчета;

Δр_к – аэродинамическое сопротивление газового тракта котла, которое включает сопротивление топки, пароперегревателя, котельного пучка, экономайзера, воздухоподогревателя. Для котла марки ДЕ см. табл.9.4;

Δр_пот – суммарные потери давления в дымовой трубе;

Δр_д.т. – величина самотяги в дымовой трубе.

Таблица 9.4 Сопротивление газового тракта котлов ДЕ

Тип котла	Производительность, т/ч	Сопротивление газового тракта, Па
ДЕ	4	500
	6,5	900
	10	1500
	16	1700
	25	2700

При расположении котельной значительно выше отметки 200 м над уровнем моря и большом сопротивлении >1000 Па (100 кг/ см²) вводят поправку на высоту, равную 101,3/р­_бар.

Тогда формула (9.23) примет вид

, (9.24)

где р_бар – барометрическое давление, кПа

Если дымовые газы сильно загрязнены уносом из топочной камеры, т.е. если μ≥0,03 (данные теплового расчета), вводят поправку в полученную величину сопротивлений на запыленность в виде коэффициента (1+μ) для участка до золоуловителя.

Перепад полных давлений по газовому тракту с учетом самотяги дымовой трубы находят по формуле

, (9.25)

где Δр_с – величина самотяги любого участка газового тракта, Па вычисляется по формуле

, (9.26)

где Н – расстояние по вертикали между серединами конечного участка и начального сечений данного участка тракта, м;

ρ⁰ – плотность дымовых газов при 0⁰ и 101,3 кПа;

t_г – средняя температура потока, ⁰С на данном участке.

При направлении потока вверх самотяга положительна (знак «+»), вниз – отрицательна (знак «–»). В первом случае она уменьшает перепад полных давлений тракта, а во втором – увеличивает.

Полученную величину используют для выбора дымососа.