Корзина
(пусто)
 
Разделы
Информация
Поиск
Новости
Интересные статьи

Расчет каминов с организованной подачей наружного воздуха в зону горения

 

В основу теплогидравлического рас­чета печи-камина положено уравнение балан­са аэродинамического сопротивления и тяги, создаваемой трубой. Для отопитель­ной печи это уравнение выглядит так:

Σ ∙ ξ ∙ ρГ ∙ WГ2/2 + R ∙ H = H ∙ (ρХ -  ρГ) ∙ g ,

где рг, рх - плотности газов в трубе и на­ружного воздуха, кг/м3; Н- высота тру­бы, м; WГ - скорость газов в газоходе, м/с.
    По этому уравнению и производится аэродинамический расчет печей. Процесс в камине, однако, имеет существенное отличие от печного.
    В печах процесс горения топлива стремятся всегда вести с минимальными избытками воздуха. Это делается для того, чтобы получить более высокую тем­пературу газов, обогревающих дымообороты, и повысить теплоотдачу наружной поверхности печи. Топка печи закрыта дверцей. Камин же имеет открытую топ­ку, в которую под действием тяги трубы засасываются большие массы воздуха. Например, средний камин, отапливаю­щий комнату площадью 30 м2, засасыва­ет 700-800 м3 воздуха в час. Это пример­но в 10 раз больше, чем необходимо для вентиляции помещения. Весь этот воздух должен поступить в помещение за счет разрежения, создаваемого дымовой тру­бой камина. 
    При неорганизованном поступлении воздух проникает в помещение через не ­плотности в наружных ограждениях (две­ри, окна, щели и т. д.), что создает сквоз­няки. В этом случае возникают неблаго­приятные условия и для развития процесса горения, так как топливо горит на сплош­ном поду, а воздух в зону горения посту­пает сверху. При верхней подаче воздуха затрудняется его доступ непосредственно к зоне горения, так как продукты сгора­ния, поднимаясь вверх, оттесняют воздух.
    Гораздо более благоприятна для нор­мального проведения процесса горения подача дутьевого воздуха к слою топлива снизу через поддувало так, как это прак­тикуется в печах. При нижней подаче воздух беспрепятственно проникает в зону горения и условия сгорания топли­ва становятся благоприятными. Поэтому при сооружении камина весьма целесооб­разно устройство воздуховода, подводя­щего наружный воздух к поду топки, на котором размещена колосниковая решет­ка (рис. 1.21). Это устраняет в помещении избыточные неорганизованные потоки и улучшает сжигание твердого топлива в камине.
    В камине с организованной подачей воздуха располагаемый напор, создавае­мый дымовой трубой, должен преодо­левать сопротивление, возникающее и в газоходах, и в воздуховоде. Уравнение баланса напоров дополняется членом, представляющим сопротивление подаю­щего воздуховода

Σ ∙ ξВ ∙ ρХ ∙ WХ2/2 + RB ∙ LB + Σ ∙ ξГ ∙ ρГ ∙ WГ2/2 + RГ ∙ H = H ∙ (ρХ - ρГ) ∙ g    ,

где рх - плотность наружного воздуха, кг/м3; Wx - скорость воздуха в воздухово­де, м/с; RB - удельная потеря на трение в воздуховоде, Па/м; LB - длина воздухо­вода, м.
    Через воздуховод необходимо пода­вать только первичный воздух, на долю которого приходится примерно 15% об­щего количества воздуха, засасываемого камином. Кроме того, по дымоходу про­ходят горячие газы, имеющие большой удельный объем по сравнению с наруж­ным воздухом. В результате площадь по­перечного сечения воздуховода может быть значительно меньше, чем отводящих дымоходов. Основным показателем, вли­яющим на то, как зависит дополнитель­ное сопротивление воздуховода на тягу камина, является отношение сечений воздуховода Fх и отводящего дымохода FГ  . Чем больше величина этого отношения, тем меньше влияние воздуховода на аэро­динамическое . сопротивление  камина.
    На рис. 1.22 показана полученная расчетом по скорректированной формуле зависимость расхода газов V и теплопроизводительности камина Q от величины

Ω = FВ /FГ  .

    Как видно, при Ω = 1 относительная теплопроизводительность камина состав­ляет примерно 80% максимальной, полу­чаемой при отсутствии сопротивления в воздуховоде.
    Однако, если учесть, что в действи­тельности через воздуховод следует пода­вать лишь 20-30% общего объема возду­ха, реальное влияние дополнительного сопротивления воздуховода будет суще­ственна ниже. Можно сделать вывод, что при конструировании камина можно принимать = 1, а влиянием сопротивле­ния воздуховода можно пренебречь и ве­сти расчет с учетом сопротивления толь­ко отводящих дымоходов.

    Для разработки достаточно точного и практически удобного метода расчета камина необходимо установить основные качественные зависимости между отдель­ными характеристиками работы камина: расходом газов VГ, площадью поперечного сечения дымоходов FГ , температурой газов ТГ и высотой дымовой трубы Я. Из ана­лиза основного уравнения баланса напо­ров, а также известных теоретических положений гидравлики для потоков мож­но получить следующие соотношения" между этими параметрами:

VГ = FГ ∙ √ˉ [(TГ-TХ)/TХ ∙ g  ∙ H ]  ,   

где ТХ  - температура наружного воздуха, К. 



Рис. 1.21. Камин с воздуховодом: 1 - камин; 2 - воздуховод 



Рис. 1.22. Зависимость расхода газов и теплопроизводительности от величины отношения сече­ний воздуховода и отводящего газохода 



Рис. 1.23. Зависимость скорости газов в дымохо­де от разности температур TГ - TХ и высоты дымовой трубы  H

На рис. 1.23 показана зависимость скорости газов W в дымоходе размером 25x25 см от разности температур ТГ - ТХ  для дымовых труб высотой соответствен­но 5, 10 и 15 м.

Рис. 1.24; Зависимость объема газов от разности температур:

l - h = 10 м, F= 25 х 25 см; 2 - h = 7 м,  F = 25 х 25 см; 3 -. h = 5м, J= 20x20 см

На рис. 1.24 показаны расходы газов в дымоходах различного сечения в зависи­мости от TГ - TХ. Как видно из рисунка, расход газов зависит не только от  TГ - TХ, но и от высоты трубы H.

 

перейти к теплотехническому и аэродинамическому расчету каминов