Аэродинамический расчет дымовой трубы

Дымовая труба является устройством, которое обеспечивает защиту окружающей среды от вредных выбросов котельных. Концентрация вредных выбросов котельных в дымовых газах значительно превышает допустимое содержание их в атмосферном воздухе. Чтобы вредные выбросы в атмосферу на уровне дыхания человека не превышали допустимой концентрации их необходимо рассеять на достаточно большую площадь. Эту задачу выполняет дымовая труба.

Дымовая труба вместе с теплогенерирующей установкой, воздуховодами и газоходами образует единую аэродинамическую систему. Поэтому для выполнения аэродинамического расчёта тягодутьевого тракта котельной необходимо провести аэродинамический расчёт дымовой трубы.

В предыдущем семестре студентами была выполнена курсовая работа по теплогенерирующим установкам на тему: «Тепловой расчёт котла ДЕ-10-14ГМ. В задании на эту работу каждому студенту был задан элементарный состав газообразного топлива и его теплота сгорания. В процессе выполнения этой работы были рассчитаны теоретический объём продуктов сгорания и теоретический объём воздуха.

Расход топлива определяем по уравнению:

.

= 0,928 - принимаем по справочнику [18] для газообразного топлива.

Из предыдущей курсовой работы необходимо взять рассчитанные значения теоретического объёма продуктов сгорания и теоретического объём воздуха.

м³/нм³; м³/нм³.

Объём продуктов сгорания на выходе из котлов

м³/м³.

Поперечное сечение устья дымовой трубы рассчитываем по следующему соотношению:

м²;

=20 м/с - скорость движения дымовых газов на выходе их из дымовой трубы принимается в диапазоне 15-20 м/с;

= 125 ^oС – принимаем по таблице из справочника [18] для сжигания газообразного топлива.

Окончательно скорость движения продуктов сгорания уточняем далее по принятому диаметру трубы.

Диаметр устья дымовой трубы:

м

В СП 89.13330.2012 (актуализированная редакция СНИП II-35-76 «Котельные установки») приведен ряд диаметров выходного отверстия дымовой трубы: 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 3,0; 3,6; 4,2; 4,8, 5,4; 6,0; 6,6; 7,2; 7,8; 8,4; 9,0; 9,6 м. [22]. Из этого ряда необходимо выбрать ближайшее большее значение по отношению к рассчитанному диаметру устья дымовой трубы.

Выбираем дымовую трубу с диаметром устья 1,8 метра.

По действительному значению диаметра трубы рассчитываем скорость движения дымовых газов на выходе из дымовой трубы:

Высота дымовой трубы должна выбираться из следующего ряда: 30, 45, 60, 75, 90, 120, 150 и 180 метров.

По заданию котельная проектируется для городского района, в котором в радиусе 200 м от котельной имеются здания высотой более 15 м, поэтому высота трубы должна приниматься не менее 45 м [22].

В нашем случае, учитывая достаточно большую отопительную и вентиляционную нагрузку, выбираем дымовую трубу высотой 75 метров выполненную из кирпича.

Плотность дымовых газов при 0^оС и 760 мм. рт. ст. рассчитываем по соотношению:

(кг^.сек²)/м⁴,

– коэффициент избытка воздуха в дымовых газах перед дымососом, принимаем равным коэффициенту избытка воздуха в уходящих газах из теплового расчёта котла;

– теоретическое количество воздуха, необходимого для сгорания топлива, ;

- из предыдущей курсовой работы;

- суммарный объём продуктов горения при принятом коэффициенте избытка воздуха на выходе из топки, м³/м³,

= 11,469 м³/нм³ – из предыдущей курсовой работы.

Плотность дымовых газов при температуре уходящих газов

Сопротивление трения на участке трубы определяем по соотношению, предполагая, что труба имеет постоянный уклон:

,

– коэффициент сопротивления трения для кирпичных труб с учетом кольцевых выступов футеровки равно 0,05 [21,23];

i – уклон трубы, предполагаем его постоянным и равным 0,02.

Потеря давления с выходной скоростью определяем по соотношению:

,

где =1 – коэффициент местного сопротивления выхода.

Самотягу дымовой трубы рассчитываем по формуле:

,

где метров, высота трубы, принятая нами ранее;

– абсолютное среднее давление на участке, при равновесной тяге принимается равным единице.

Перепад полных давлений по газовому тракту определяем по формуле:

– разряжение на выходе из топки, принимаем его равным
(~5 мм вод.ст);

– суммарное сопротивление газового тракта, включат в себя сопротивление конвективных поверхностей котла , газоходов и дымовой трубы

Сопротивления конвективных поверхностей котла и газоходов определяются по таблице 4.1.

Таблица 4.1

Сопротивление трактов котла

Сопротивление газового и воздушного трактов паровых котлов
Тип котла	Топливо	Сопротивление элементов газового тракта, Па	Сопротивление воздушного тракта, Па
Котельный пучок	Газоходы	Золоуловитель
ДЕ-4-14ГМ	Газ, мазут			-
ДЕ-6,5-14ГМ			-
ДЕ-10-14ГМ			-
ДЕ-16-14ГМ			-
ДЕ-25-14ГМ			-
Сопротивление газового и воздушного трактов водогрейных котлов
Тип котла	Топливо	Суммарное сопротивление, Па
Газового тракта	Воздушного тракта
КВ-ГМ-4	Газ, мазут
КВ-ГМ-6,5	Газ, мазут
КВ-ГМ-10	Газ мазут
КВ-ГМ-20	Газ мазут
КВ-ГМ-30	Газ мазут
КВ-ГМ-50	Газ, мазут
КВ-ГМ-100	Газ, мазут

Перепад полных давлений по газовому тракту

.