Аэродинамические сопротивления и самотяга

4.Сопротивление участков воздушного тракта.

Суммарное сопротивление воздушного тракта h_в Па, считается по
формуле:

h_в=h_сл+h_вв+h_ш Па, где:

h_сл – сопротивление
горелочного устройства, Па, для газообразного топлива принимается равным 800
Па;

h_ш –
сопротивление регулирующего шибера, Па , принимается равным 50 Па;

h_вв – сопротивление
отдельных элементов воздушного тракта h_вв=∆h_тр+∆h_м Па.

Сопротивление отдельных элементов воздушного тракта
рассчитывается по формулам, приведенным выше как для элементов газового тракта
(основные формулы и , где: ρ_в —
плотность воздуха при температуре t_хв,кг/м3,
вычисляется по формуле:

ρ_в=1,35•273/(273+ t_хв) кг/м3.

Расчет дымоходов для отопительных котлов

От отопительного устройства напрямую зависит тип подбираемого дымохода, а также его эксплуатационные показатели. Все газовые котлы по конструкции делятся на две крупные группы:

С горелками открытого типа. Достаточно громоздкие котлы, по размерам сопоставимые с камином и устанавливаемые на пол. Работающий прибор потребляет кислород из помещения. Для стабильного функционирования нужен постоянный качественный воздухообмен. Если воздуха в помещение попадает недостаточно, внутрь дома из котла просачивается углекислый газ, выделяемый по ходу горения. Для котлов с открытой горелкой рекомендуется использовать дымоход вертикального типа. Такая система под прямым углом выводится на участок крыши, под которым расположена котельная.
С горелками закрытого типа. Подобные устройства ставят на компактных маломощных котлах (до 40 кВт). Горение топлива происходит в герметичной камере. Для такого котла оптимально подойдет дымоход коаксиального типа. Монтируется дымоход в горизонтальной плоскости.

При установке дымоходных систем используется десяток формул, в которых учитываются:

физические процессы сгорания топлива (движение углекислого газа, температура снаружи и внутри трубы);
геометрические характеристики дома и котла (высота потолков, форма сечения выходного патрубка, площадь канала);
постоянные величины (например, ускорение свободного падения при расчете скорости движения газа или коэффициент гладкости труб, зависящий от материала).

Предлагаем ознакомиться: Баня своими руками (105 фото): как быстро построить дешево и красиво, проекты постройки на даче, как правильно сделать

Точные расчеты по всем невозможно выполнить самостоятельно. Лучше обратиться к специалистам, однако некоторые выводы можно получить, пойдя более дешевым и коротким путем.

Так, различают три способа монтажа дымохода в зависимости от удаленности его от конька крыши:

Дымоход удален от конька более чем на 3 м. В данном случае высшая его точка может устанавливаться ниже уровня конька на угол, не превышающий 10°. Актуальное требование, если хочется сэкономить на элементах дымохода.
Дымоход удален от конька на 1,5-3 м. Высота канала равняется высоте дома, т. е. конек и верхняя точка дымоотводящей системы расположены на одном уровне.
Между дымоходом и коньком — менее 1,5 м. Высшая точка трубы располагается минимум на 50 см выше конька.

С длиной дымохода определились, остается вычислить достаточное сечение для трубы. Наиболее точно это делается по формуле F=(AxB)/4,19xC, где:

F — сечение (кв. м);
A — табличный коэффициент от 0,02 до 0,03;
В — мощность котла (кВт);
С — высота дымохода (м).

Если взять усредненные характеристики из упомянутого документа, мы получим рекомендованное округлое сечение диаметром 200 мм для трубы высотой 7 м, отводящей газ от котла мощностью 16 кВт, или диаметр 150 мм для котла на 32 кВт и отвода длиной 20 м.

Вы можете провести расчет дымохода для газового котла онлайн на сайте . Если известна конструкция отводящей системы и примерная схема ее реализации, вычисления займут меньше минуты.

Обращаем ваше внимание, что от корректности произведенного расчета зависит здоровье людей, проживающих в доме. А с целью повышения пожарной безопасности рекомендуется немного завысить полученные значения

Помните, что уменьшение расчетного диаметра чревато запретом на эксплуатацию. Придется разобрать дымоход, все переделать и заплатить вдвойне.

Проектирование и монтаж системы дымоотведения можно делегировать профессионалам, но об уходе за ней придется думать вам. Не перегревайте газовые и твердотопливные котлы, не используйте их на максимальной мощности и чистите хотя бы раз в год. Тогда выбранный дымоход прослужит не одно десятилетие.

Самотяга — дымовая труба

Самотяга дымовой трубы при искусственной тяге суммируется с сопротивлениями всего газового тракта. При этом охлаждение газов в дымовой трубе не учитывается.

Самотягу дымовой трубы при естественной тяге рассчитывают отдельно с учетом изменений температуры тазов в трубе; с сопротивлениями газового тракта ее е суммируют.

ЯТр — самотяга дымовой трубы ( геометрический напор), часто не учитывается и считается запасом расчета при выборе тяго-дутьевых машин.

В этом случае, как указывалось выше, значение самотяги дымовой трубы не рассчитывается совместно с сопротивлением газового тракта; в конце расчета проверяется достаточность самотяги трубы.

Лит — общие потери в дымовой трубе по формуле ( 7 — 290); Яс — самотяга дымовой трубы определяется по формуле ( 7 — 296), где Н — высота трубы.

Дйт — общие потери в дымовой трубе по формуле ( 7 — 290); Лс — самотяга дымовой трубы определяется по формуле ( 7 — 296), где Н — высота трубы.

Значения самотяги, рассчитанные ранее для отдельных участков тракта, алгебраически суммируются по всем этим участкам, причем самотяга дымовой трубы , как указывалось выше, включается в самотягу газопроводов.

Температура дымовых газов, уходящих в боров и далее в дымовую трубу, должна быть не выше 260 С, что обеспечивает самотягу дымовой трубы , равную 13 — 115 мм вод. ст. при наружной температуре воздуха 20 С.

Крыльчатка отключенного и выведенного в ремонт вентилятора или дымососа может начать произвольное вращение, оказавшись в режиме ветряной мельницы в результате обтекания большими массами воздуха или дымовых газов из-за самотяги дымовых труб и неплотностей в шиберах и направляющих аппаратах. Поэтому в дополнение к обычным мерам безопасности крыльчатки дымососов и вентиляторов заклинивают

Это особенно важно в тех случаях, когда предстоит работа внутри корпусов тяго-дутьевых механизмов.

В котельных установках с дифенильной смесью в соответствии с действующими нормами дымовая труба обычно имеет высоту не менее 25 — 30 м, что при температуре уходящих в трубу дымовых газов, равной 250 С, и при наружной температуре воздуха, равной 20 С, обеспечивает самотягу дымовой трубы , равную 13 — 15 мм вод. ст. А так как гидравлическое сопротивление участков газового тракта, за исключением экономайзера, очень мало, то в экономайзере может быть использовано порядка 8 — 10 мм вод. ст. располагаемой самотяги дымовой трубы. Это дает возможность принять в экономайзерах скорость дымовых газов порядка 6 — 8 м / сек.

В котельных установках с дифенильной смесью в соответствии с действующими нормами дымовая труба обычно имеет высоту не менее 25 — 30 м, что при температуре уходящих в трубу дымовых газов, равной 250 С, и при наружной температуре воздуха, равной 20 С, обеспечивает самотягу дымовой трубы, равную 13 — 15 мм вод. ст. А так как гидравлическое сопротивление участков газового тракта, за исключением экономайзера, очень мало, то в экономайзере может быть использовано порядка 8 — 10 мм вод. ст. располагаемой самотяги дымовой трубы . Это дает возможность принять в экономайзерах скорость дымовых газов порядка 6 — 8 м / сек.

При расчете самотяги по температуре наружного воздуха, отличающейся от 20 С более чем на 10 С, вместо значения 0 123 подставляется соответствующее значение плотности воздуха. В частности, расчет самотяги дымовых труб пиковых котлов ведется по температуре наружного воздуха в зимние месяцы.

Источник

Самотяга

Самотяга воздушного тракта рассчитывается только для двух участков.

Самотяга воздушного тракта подсчитывается только для трубопровода горячего воздуха ( до входа в топочные устройства — в горелки, или под решетку) и для воздухоподогревателя.

Самотягой называют величину давления, которое возникает за счет разницы в плотности столба внешнего воздуха по сравнению с плотностью столба газа равной высоты.

Физически самотяга объясняется тем, что подъем потока газа с начального уровня на некоторую высоту сопровождается опусканием такого же объема воздуха с этой высоты до начального уровня. В результате затрата работы на подъем газа сопровождается получением работы за счет опускания такого же объемного количества воздуха с той же высоты. При равных температурах газа и атмосферного воздуха затрата работы на подъем газа компенсируется работой, совершаемой при опускании воздуха, и результативная работа равна нулю. Если температура газа выше температуры атмосферного воздуха и плотность его ниже, чем у воздуха, то работа, затрачиваемая на подъем газа, меньше работы, совершаемой при опускании того же объема воздуха, и избыточная работа может быть затрачена на преодоление сопротивлений движению газа.

Напор самотяги, как и напор естественной тяги, увеличивается с ростом высоты дымовой трубы, температуры уходящих из котлов газов и со снижением температуры воздуха в окружающей среде.

Значение самотяги на 1 м высоты h мм вод. ст., при температуре наружного воздуха 20 С и р 1 0 кгс / слг определяется по нижнему полю рис. VI1 — 26 в зависимости от объемной доли водяных паров в дымовых газах гНгО и температуры газов. Значение гн о ПРИ заданном избытке воздуха принимается из теплового расчета.

Значения самотяги, рассчитанные ранее для отдельных участков тракта, алгебраически суммируются по всем этим участкам, причем самотяга дымовой трубы, как указывалось выше, включается в самотягу газопроводов.

Явления самотяги и свободной конвекции, имеющие место в реальных условиях при изотермическом моделировании, не учитываются. В одних случаях эти обстоятельства не оказывают существенного влияния на результаты моделирования, в других — данные изотермического моделирования и испытаний образцов в натурных условиях могут несколько различаться между собой.

Розжиг самотягой применяют при отсутствии угля для первичной заправки газогенератора или если по другим причинам невозможно воспользоваться первыми двумя способами.

Сопротивление и самотяга ширм, расположенных на выходе из топки, вообще не учитываются, так как при относительно малых скоростях газов, высоких температурах и больших шагах между панелями обе величины примерно компенсируют друг друга.

При расчете самотяги по температуре наружного воздуха, отличающейся от 20 С более чем на 10 С, вместо 1 23 подставляется соответствующее значение плотности воздуха.

При расчете самотяги по температуре наружного воздуха, отличающейся от 20 С более чем на 10 С, вместо значения 1 20 подставляется соответствующее значение плотности воздуха.

При расчете самотяги следует учитывать, что величина йт принимается для самой высокой точки соответствующего сечения.

Методика расчета самотяги отличается от указанной для котлов с уравновешенной тягой только для участков тракта со средним избыточным давлением, большим 500 мм вод. ст. ( см. пп.

Определение пропускной способности

Дымотводящие трубы сооружают из кирпича, железобетона, стеклопластика. Набирают популярность модульные дымоходы, изготавливаемые из нержавеющей стали и собирающиеся как конструктор из отдельных частей, подобранных по диаметру и высоте сооружаемой конструкции.

В любом случае монтаж начинают после подготовки проекта и его одобрения соответствующими органами. В проектной документации должен быть представлен аэродинамический расчет дымовой трубы котельной, который в настоящее время выполняют с помощью автоматизированных программ.

Высота дымовой трубы для котельной зависит от количества топлива, сжигаемого в котлах за единицу времени

При выполнении расчетов определяется минимальная величина пропускной способности сооружения дымоотведения, способная обеспечить нормальную работу котельной при эксплуатации оборудования на максимально возможной нагрузке. Если на данном этапе будет допущена ошибка в вычислениях, то в газовоздушном тракте или отопительном котле будут скапливаться газы. Расчет аэродинамических показателей дает наглядное представление о возможном уровне производительности дутьевой и тяговой систем дымовой трубы. Инженерные вычисления высоты и диаметра будущего сооружения должны выполняться техническими специалистами, имеющими соответствующее профильное образование.

Подъемная и прижимная сила

В результате неравномерного обтекания потоком воздуха автомобиля с разных сторон возникает разница в скорости его движения.

Действующие подъемная и прижимная силы

Автомобиль движется и рассекает поток воздуха, при этом часть этого потока уходит под авто и проходит под днищем, то есть движется практически по прямой. А вот верхней части потока приходится повторять форму кузова, и ей приходится проходить большее расстояние. Из-за этого возникает разница в скорости воздуха – верхняя часть движется быстрее нижней, проходящей под авто. А поскольку увеличение скорости сопровождается снижением давления, то под днищем образуется зона повышенного давления, которая приподнимает машину.

Проблем добавляет и лобовое сопротивление. Область повышенного давления воздушной массы перед машиной прижимает передок к дороге, в то время как разрежение и завихрения позади наоборот – способствуют приподнятию кузова. Подъемная сила, как и лобовое сопротивление, возрастает при увеличении скорости движения.

Негативным фактором от воздействия такой силы является ухудшение устойчивости авто при увеличении скорости и повышение вероятности ухода в занос.

Но эта сила может оказывать и положительное действие. При внесении корректив в конструкцию авто возможно преобразование подъемной силы в прижимную, которая будет обеспечивать лучшее сцепление с дорогой, устойчивость авто, его управляемость на высоких скоростях.

При этом для получения прижимной силы не требуется каких-либо отдельных решений. Все разработки, направленные на снижение коэффициента Сх также сказываются и на прижиме. К примеру, оптимизация формы задней части приводит к уменьшению завихрений и разрежения, из-за чего подъемная сила тоже снижается, а прижимная — повышается. Установка заднего спойлера действует таким же образом.

Уменьшение завихрений при установке спойлера

Боковые же силы при установлении аэродинамики автомобиля, особо в расчет не берутся, в силу того, что они не постоянны, а также значительного влияния на показатели авто не оказывают.

Но это все теория аэродинамики автомобиля. На практике все можно пояснить одним предложением — чем хуже аэродинамика, тем выше расход топлива.

Что ещё влияет на аэродинамику?

Конечно, конструкторы стараются по максимуму снизить сопротивление авто при движении и повысить прижимную силу. Но особенности эксплуатации авто и свой взгляд автовладельцев на внешние особенности машины вносят свои коррективы, причем в некоторых случаях – значительны.

Аэродинамическое сопротивление разных автомобилей в зависимости от скорости

К примеру, установка багажника на крышу, даже с аэродинамической формой увеличивает поперечную проекцию авто и сильно влияет на обтекаемость, это сразу сказывается на потреблении топлива.

Также расход повышается от езды с открытыми окнами и люком, использование защитных и декоративных обвесов, перевозка негабаритных грузов, выступающих за авто, нарушение положения конструктивных элементов, расположенных под днищем, повышение клиренса.

Но автовладелец также может и внести коррективы, которые положительно повлияют на аэродинамику автомобиля. К ним относится использование аэродинамических обвесов, установка спойлера, уменьшение клиренса.