- •Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Державний вищий навчальний заклад Український державний хіміко-технологічний університет
- •1. Розрахунок аеродинамічного опору димового тракту печі і висоти димової труби
- •1.1. Рух газів у печах
- •Опори, зумовлені дією геометричного тиску
- •1.3 Рух тіла в газовому середовищі
- •2. Приклад розрахунку
- •Розрахунок втрат тиску в димовому тракті
- •Розрахунок висоти димової труби, необхідної для розсіювання твердих частинок
- •3. Завдання
- •Завдання 1
- •Завдання 2
- •Завдання 3
- •Завдання 4
- •Завдання 5
- •Завдання 6
- •Завдання 7
- •Завдання 8
- •Додатки
Опори, зумовлені дією геометричного тиску
Часто рідини і гази знаходяться в рівновазі під впливом сил тяжіння. Для аналізу цього стану проінтегруємо основне диференціальне рівняння статистики рідин і газів
яке в разі дії лише сил ваги має вигляд .
За умови
де z0 – координата вільної поверхні з зовнішнім тиском p0 на ній.
Щільність газів залежить від тиску і температури, що враховується в більш точних формулах, але так як при порівнянні похибка результатів розрахунку не перевищує за абсолютною величиною 0,5%, то в практичних розрахунках зміни тиску використовують це просте вираження, яке для газу має вигляд , і для атмосферного повітря при однаковому рівні відліку. Тоді відносний тиск за фізичним змістом відповідає геометричному тиску газу, яке може бути підраховано за формулою
де а – щільність навколишнього середовища.
Якщо потік газу рухається вгору і г < а, то геометричний тиск сприяє переміщенню і розглядається як негативний опір, що зменшує гідравлічні втрати. При русі газу вниз і г < а геометричне тиск перешкоджає руху потоку і виступає як гідравлічний опір потоку.
При русі газу горизонтально (Н=0)
Рис.
1.1
Димові труби (рис.1.1) забезпечують підведення повітря в піч і видалення продуктів згоряння природною або штучною тягою. Природна тяга створюється безпосередньо димовими трубами, а штучна - димососами (вентиляторами), встановленими додатково до наявних труб і збільшують рушійну силу природної тяги. Висота димаря визначається опором димового тракту і самої труби. В даний час висоту димових труб збільшують для того щоб забезпечити допустимі концентрації шкідливих газів і пилу в повітрі шляхом розсіювання.
Для отримання розрахункової формули димової труби запишемо рівняння Бернуллі для перерізу 1 біля основи і перерізу 2 вгорі гирла у труби
або
де - геометричний тиск, що створюється трубою висотою Н;
- розрідження біля основи труби;
- зміна кінетичної енергії газу;
де
Нормальна робота печі буде забезпечена, якщо . Враховуючи це, після відповідних підстановок і перетворень висота димової труби
де
Аеродинамічний опір димового тракту приймають на 20 – 30% більше розрахункового значення hвт (втрати на запиленість, підсмоктування холодного повітря, форсування роботи печі).
Діаметр основи димової труби визначається з умови, що швидкість газів в цьому перерізі 01=1 – 2 м/с, тобто , але не менш, ніж 0,8 м.
Температура газу у гирла труби залежить від рівня теплових втрат в трубі. Градієнти температур Т, град/м, складають 1÷1,5; 2÷3; 3÷4 відповідно на 1 м висоти труби цегляної, металевої футерованої і без футеровки. Тоді .
Температура повітря біля основи труби Тв осн залежить від кліматич-них умов і змінюється від 263 до 298 К. Середня температура повітря .
Для цегляних каналів =0,05, для металевих (без футеровки) – =0,03÷0,04. Величина для димових труб зазвичай дорівнює 0,06.
Щільність повітря во и газу го приймаються для стандартних умов рівною го = 1,34 кг/м3, або розраховується за складом газу, во = 1,29 кг/м3.
Остаточно висота димової труби вибирається з урахуванням санітарно-гігієнічних вимог щодо норм проектування промислових підприємств.
Труби не споруджуються висотою менше 16 м, при висоті будинків 15 м і більше у радіусі 200 м і висота труби вибирається не менше 45 м. ККД димових труб 0,1 – 0,2%.