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

1.2. Димова труба

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 h_вт (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 Т_{в 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%.