42. Расчет обособленных дымоходов от газовых печей периодического действия [1985 Соснин Ю.П., Бухаркин Е.Н.

НОВОСТИ БИБЛИОТЕКА КАРТА САЙТА ССЫЛКИ О САЙТЕ

42. Расчет обособленных дымоходов от газовых печей периодического действия

При проектировании и строительстве малоэтажных жилых домов с местным отоплением дымоходы от бытовых приборов выполняются в подавляющем большинстве случаев обособленными.

К обособленным дымоходам могут подключаться газовые печи периодического и непрерывного действия. Методика расчета дымоходов для этих случаев неодинакова.

Данная методика расчета учитывает нестационарный процесс теплопередачи, происходящий между продуктами сгорания и стенками дымоходов.

Расчет производится в следующем порядке.

Зная тепловую нагрузку горелки печи, высоту дымохода и место установки прибора в здании, можно ориентировочно определить площадь поперечного сечения дымохода по следующей формуле:

F=	KQ	,

	4,19√H

где F - площадь сечения дымохода, см²; Q - теплопроизводительность газового прибора, кДж/ч; Н - высота дымохода, м; К=0,02-0,03 - эмпирический коэффициент.

Полученная площадь поперечного сечения дымохода должна быть скорректирована с "Временными техническими условиями по переводу отопительных и отопительно-варочных печей на газовое топливо".

Так, например, в этих ВТУ указано, что для газовых бытовых печей сечение кирпичного дымохода должно быть ¹/₂×¹/₂ кирпича, а при устройстве дымохода из асбестоцементных труб его диаметр должен быть равен 100 мм, независимо от того, на каком этаже установлена печь. Если на печи нет насадной трубы, то следует выбрать диаметр металлического патрубка или размеры кирпичного короба, при помощи которого газовая печь присоединяется к отдельно стоящему дымоходу. Длина патрубка или короба согласно ВТУ не должна превышать 1 м. Зная конструктивные размеры дымохода, можно провести проверочный теплотехнический расчет, цель которого заключается в определении температуры уходящих газов на оголовке трубы. По этой температуре и коэффициенту избытка - воздуха в уходящих газах можно определить, возможна или нет в зимнее время конденсация водяных паров на оголовке. Для расчета должны быть заданы: начальная температура газов на выходе из печи, состав горючего газа и продуктов сгорания, конструктивные размеры дымового канала.

Пример. Имеется двухэтажный жилой дом с печным отоплением, переведенным на газообразное топливо (рис. 136). Дымоходы печей расположены во внутренней капитальной стене. Печи второго этажа установлены на консолях. Соединительные патрубки изолированы асбестовым шнуром (толщина слоя асбеста - 15 мм), подача горючего газа на каждую горелку - 1,3 м³/ч, длительность топки - 2 ч, теплота сгорания горючего газа - Q^p_н=35600 кДж/м³, температура уходящих газов из каждой печи (на входе в металлический патрубок) - 213°С, барометрическое давление- 1 бар., коэффициент избытка воздуха для печи 1-го этажа α_т=3, длина соединительного патрубка - 1 м, температура наружного воздуха t_пар=-10°С, температура воздуха в помещении /Пом = 20°С.

Рис. 136. Двухэтажный жилой дом с печным отоплением, переведенным на газообразное топливо

Требуется определить температуру уходящих газов на оголовке дымовой трубы печи 1-го этажа, а также определить действительную тягу в этом дымоходе.

Предварительно найдем некоторые исходные величины.

Объем уходящих газов, образующийся при сжигании 1 м³ горючего газа

V_г=10,61+(α_т-1) V⁰=10,61+(3-1)9,5=29,61 м³/м³

Коэффициент теплопередачи металлического патрубка, изолированного слоем асбеста, определяется по формуле

K_пат=	1	(м²·град)/Вт,

	R_вн+R_ст+R_осб+S_нар

где R_вн - термическое сопротивление тепловоспрнятию от газов к металлической стенке патрубка, (м²·град)/Вт; R_cт - термическое сопротивление стальной стенки патрубка, (м²·град)/Вт; R_асб - термическое сопротивление асбестовой изоляции толщиной 15 мм; Rнар - термическое сопротивление теплоотдаче от наружной поверхности патрубка воздуху помещений, (м²·град)/Вт.

Значения R_вн и R_нар находим по табл. 20.

Таблица 20. Значение термических сопротивлении

R_ст	δ_ст	=	0,001	=0,000017 (м²·град/Вт);

	λ_ст		58

R_асб=	δ_асб	=	0,015	=0,043 м²·град/Вт.

	λ_асб		0,35

Приняв из табл. 20 значения R_вн и R_нар, найдем числовое значение коэффициента теплопередачи для присоединительного патрубка

k=	1	=5,4 Вт/(м²·град).

	0,056+0,000017+0,143+0,086

Падение температуры уходящих газов в присоединительном патрубке определяется по формуле

Δt=	kF(t_ср-t_пом)	,

	V_гc_г

где Δt - разность температур уходящих газов в начале и конце присоединительного патрубка, °С; F - площадь теплопередающей поверхности патрубка, м²; k - коэффициент теплопередачи, Вт/(м²·град); t_ср - средняя температура уходящих газов в патрубке, °С; t_пом - температура воздуха в помещении, °С; V_г, с_г - соответственно объем, м³/ч, и теплоемкость продуктов сгорания, Вт/м³·град.

Предварительно задаемся возможной конечной температурой уходящих газов в конце присоединительного патрубка (195°С). Тогда средняя температура уходящих газов в патрубке окажется равной

t_ср=	213+195	=204°С.

	2

Площадь теплопередающей поверхности патрубка будет равна

F=πDL=3,14·0,12·1=0,377 м².

Вычисляем разность температур

Δt=	0,377·4,8(204-20)	=17,9°С≈18°С.

	1,8·29,61·0,35

Действительный перепад температур почти не отличается от заданного.

Пересчета не требуется.

Итак, температура газов в конце присоединительного патрубка равна

t^пат_кон=213-18=195°С

Площадь тепловоспринимающей поверхности дымохода сечением ¹/₂×¹/₂ кирпича и длиной 9,9 м равна

S^дым_вн≤0,52·9,9=5,15 м².

Коэффициент избытка воздуха в обособленных кирпичных дымоходах большой длины, как правило, увеличивается за счет подсоса воздуха внутрь действующего канала из соседних смежных каналов, через неплотности, а также за счет инфильтрации воздуха из помещений через поры кладки. Можно считать, что средний коэффициент избытка воздуха в дымоходе большой длины в 1,5 раза больше того, который фиксируется непосредственно в печи. Поэтому принимаем

α^дым_т=1,5α_т=3·1,5=4,5;

V_г=10,61+(α_т-1); V⁰=10,614+(4,5-1)·9,5=43,91 м³/м³.

Температуропроводность кладки

a=	λ	=	0,45	=0,00149 м²/ч

	сγ		0,19·1600

Если принять, что подсос воздуха происходят в основном в нижней зоне дымохода, температура уходящих газов в основании канала составит

t^дым_осн=	c_гV_гt_г+V_вt_вс_в	=	0,35·29,61·195+14,3·20·0,31	=138°C.

	c_смV_см		0,35·43,91

Температура продуктов сгорания на оголовке дымовой трубы будет равна 41°С.

Таким образом, конденсация водяных паров на оголовке дымовой трубы будет отсутствовать.

Средняя температура отходящих газов в кирпичном дымоходе равна

t^ср_дым=	t^дым_осн+t^о.г_ух	=	138+41	≈90°С.

	2		2

Зная среднюю температуру продуктов сгорания в дымоходе, можно провести гидравлический его расчет.

Выход продуктов сгорания из печи в атмосферу происходит под действием гравитационного напора, который может быть представлен формулой

где Н - высота дымовой трубы, м; γ⁰_возд; γ⁰_ух - соответственно плотность наружного воздуха и уходящих газов при температуре 0°С, кг/м³; t_возд - температура наружного воздуха, °С; t^ср_ух - средняя температура уходящих газов, °С; b - барометрическое давление, бар.

Подставляем в эту формулу исходные данные

Часть гравитационного напора затрачивается на преодоление линейных и местных сопротивлений. Действительная тяга, которая создается в дымовой трубе, представляет собой разность между гравитационным напором и суммой гидравлических сопротивлений.

Определяем сопротивления по участкам.

1. Металлический патрубок.

Потеря на трение в патрубке длиной 1 м.

Скорость уходящих газов

При этой скорости находим удельное линейное сопротивление 0,6 Па.

Сопротивление участка в целом равно

R·L=0,6·1=0,6· Па.

Потери на местные сопротивления.

Коэффициенты местных сопротивлений в пределах металлического патрубка равны:

выход из печи в патрубок ... 0,5

поворот под углом 90° ... 0,9

внезапное расширение потока при входе в кирпичный дымоход к поворот под углом 90° ... 1,2

Итого ... Σξ=2,6

Потери на местные сопротивления

Δp_м=	10ΣW²_патγ_ух	=	10·2,6·(2)²·0,85	=4,6 Па.

	2g		2·9,81

Гидравлические сопротивления в металлическом патрубке

R·L+Δp_м=0,6+4,6=5,2 Па.

2. Дымоход длиной 6,6 м, сечением 0,13×0,13 м.

Скорость уходящих газов

Находим эквивалентный диаметр дымохода 0,13×0,13 м.

Он равен d_экв - 0,138 м при скорости 1,75 м/с, удельное линейное сопротивление его R будет при этом равно 0,4 Па.

Вследствие большой шероховатости стенок кирпичного дымохода сопротивление трению должно возрастать по сравнению с гладкими стенками труб из кровельной стали (для которых составлена номограмма). Поэтому значение R для кирпичных дымоходов обычно удваивается, а при плохой кладке утраивается.

Потери на трение.

Потери трения на линейные сопротивления в дымоходе длиной 6,6 м с учетом некачественной кладки составят:

R·L=3·0,4·6,6=8 Па.

Потери на местные сопротивления.

Коэффициент местного сопротивления при выходе уходящих газов из оголовка с учетом установки на нем зонта равен 2.

Δp_м=	10·W²_дымγух	=	10·2·(1,75)²·0,97	=3 Па.

	2Dg		2·9,81

Гидравлические сопротивления в кирпичном дымоходе

R·L+Δр_м=8+3=11 Па.

Общая сумма гидравлических потерь в металлическом патрубке и кирпичном дымоходе составит

∑(R·L+Δp_м)=4,6+11=15,7 Па.

Действительная тяга в дымоходе

p_тяг=p_тр-Σ(R·L+Δp_м)=32,6-15,7=16,9 Па.

ПОИСК:

© BANI-I-SAUNI.RU, 2010-2020
При использовании материалов сайта активная ссылка обязательна:
http://bani-i-sauni.ru/ 'Бани и сауны'

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной

Имя

1500+ квалифицированных специалистов готовы вам помочь

ПринимаюПолитику конфиденциальности