ogrzew_03.

OGRZEWNICTWO
Rozdział 3 – PRZEPŁYW
SPALIN PRZEZ KOCIOŁ I
ODPROWADZENIE SPALIN
DO ATMOSFERY
34
3.Przepływ spalin przez kocioł oraz odprowadzenie
spalin do atmosfery
ciąg – podciśnienie wywołane róŜnicą ciśnień
hydrostatycznych zamkniętego słupa gazu oraz
otaczającego powietrza atmosferycznego

T
T 
∆pc = gH  ρ 0 at 0 − ρ0 g 0 

Tat
Tg 

gdzie:
H - wysokość nagrzanego słupa gazów
g – przyspieszenie ziemskie
ρ0 at - gęstość powietrza w warunkach normalnych
ρ0 g - gęstość gazu w warunkach normalnych
T0 = 273.15 K
Tat - temperatura powietrza atmosferycznego
Tg - temperatura gazu
Kotły gazowe z palnikami inŜektorowymi
wyposaŜone są w przerywacz ciągu, stąd teŜ
róŜnica ciśnień niezbędna do pokonania
oporów przepływu gazu prze kanały
spalinowe kotła jest wytwarzana przez ciąg
wytwarzany w komorze spalania i
wymienniku ciepła samego kotła .
Oddziaływanie komina na pracę
palnika powinno być pomijalnie małe
(3.1)
Rozdział 3 – PRZEPŁYW
SPALIN PRZEZ KOCIOŁ I
ODPROWADZENIE SPALIN
DO ATMOSFERY
OGRZEWNICTWO
35
Uwagi:
• Rozmiary kotła mogą być podyktowane róŜnicą ciśnień
niezbędną do pokonania oporów przepływu spalin
• DuŜa wartość współczynnika nadmiaru powietrza wpływa
na obniŜenie temperatury spalania i temperatury spalin
poprzez dodatkowy strumień podgrzewanego powietrza
obniŜając w ten sposób wartość dyspozycyjnego ciągu
Obliczanie oporów przepływu spalin przez kanały kotła
Opory tarcia
2
l ρ gU g
∆pt = ξ
d 2
(3.2)
gdzie: l – długość przewodu
d – średnica przewodu
Ug – średnia prędkość przepływu gazu
dla przewodów o przekroju niekołowym średnica
d=4rh
gdzie: rh- promień hydrauliczny
dla przepływów laminarnych bez wymiany ciepła
współczynnik tarcia
ξ=
C
Re
(3.3)
Rozdział 3 – PRZEPŁYW
SPALIN PRZEZ KOCIOŁ I
ODPROWADZENIE SPALIN
DO ATMOSFERY
OGRZEWNICTWO
36
Tab.3.1.Wartości współczynnika C w zaleŜność (3.3) dla
róŜnych przekrojów poprzecznych przewodu
Kształt przekroju
Koło średnicy d
Kwadrat o boku a
Trójkąt równoboczny o boku a
Pierścień o szerokości a
Prostokąt o bokach a i b,
a/b=0.1
Prostokąt o bokach a i b,
a/b=0.2
Prostokąt o bokach a i b,
a/b=0.25
Prostokąt o bokach a i b,
a/b=0.33
Prostokąt o bokach a i b,
a/b=0.5
d=4rh
d
a
0.58a
2a
1.81a
C
64
57
53
96
85
1.67a
76
1.6a
73
1.51a
69
1.3a
62
Dla przepływu laminarnego z wymiana ciepła
C Pr
ξ =  śc 
Re  Pr 
1/ 3
0.15

 Gr Pr  
 
1 + 0.22
Re

 

(3.4)
gdzie:
liczba Prandtla
Pr =
ν
a
a=
λ
cpρ
ν - kinematyczny współczynnik lepkości
a – współczynnik wyrównywania temperatur
(3.5)
OGRZEWNICTWO
Rozdział 3 – PRZEPŁYW
SPALIN PRZEZ KOCIOŁ I
ODPROWADZENIE SPALIN
DO ATMOSFERY
37
Liczba Grashofa
Gr =
gd 3 β∆t
ν
2
(3.6)
β - współczynnik rozszerzalności objętościowej
Przepływ turbulentny – zaleŜności doświadczalne
Rys.3.1. Schemat kotła opłomkowego
Przeprowadzenie precyzyjnych obliczeń pozwalających
na efektywną optymalizację cieplno-przepływową
komory spalania oraz wymiennika ciepła wymaga
zastosowania metod numerycznej mechaniki płynów i
wymiany ciepła
OGRZEWNICTWO
Rozdział 3 – PRZEPŁYW
SPALIN PRZEZ KOCIOŁ I
ODPROWADZENIE SPALIN
DO ATMOSFERY
38
Odprowadzenie spalin z kotła do kanału spalinowego i
atmosfery
KaŜdy kocioł powinien mieć przyłącze przewodu
spalinowego o określonym przekroju właściwym dla
danej mocy kotła
Tab.3.2. Średnice przyłącza przewodu spalinowego
Moc cieplna
palnika
[kW]
Do 10
10-16
16-21
21-27
27-32
32-38
38-45
45-53
53-60
60-68
68-77
77-87
87-97
Minimalne średnice przewodów
spalinowych
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
Dla mocy powyŜej 97 kW średnice przyłączy cylindrycznych
wyznacza się z zaleŜności
D ≥ 20 3 + P
mm
(3.7)
gdzie: P - moc cieplna kotła, kW
Dla przyłącza niecylindrycznego jego wymiary wyznaczyć
OGRZEWNICTWO
Rozdział 3 – PRZEPŁYW
SPALIN PRZEZ KOCIOŁ I
ODPROWADZENIE SPALIN
DO ATMOSFERY
39
naleŜy na podstawie promienia hydraulicznego. Promień
hydrauliczny przyłącza powinien spełniać warunek
A D
≥ = rh
(3.8)
L 4
gdzie: L – obwód przewodu,
D – średnica obliczona dal przewodu cylindrycznego
A – pole przekroju
uwagi praktyczne:
• W przypadku przewodu prostokątnego stosunek boków
nie powinien przekraczać 1:1.5
• Dla palników inŜektorowych przy prawidłowo dobranej
średnicy przyłącza prędkość spalin nie powinna
przekraczać 2 m/s
• Dla kotłów z palnikami nadmuchowymi prędkość spalin z
reguły jest wyŜsza, ze względu jednak na powstawanie
szumów prędkość ta nie powinna przewyŜszać 4 m/s
Rys.3.2.Podłączenie kotłów do przewodu kominowego:1kocioł,
2-palnik,
3-aparatura
regulującozabezpieczająca, 4-przerywacz ciągu
OGRZEWNICTWO
Rozdział 3 – PRZEPŁYW
SPALIN PRZEZ KOCIOŁ I
ODPROWADZENIE SPALIN
DO ATMOSFERY
40
Rys.3.3.Podłączenie baterii kotłów do wspólnego przewodu
kominowego
OGRZEWNICTWO
Rozdział 3 – PRZEPŁYW
SPALIN PRZEZ KOCIOŁ I
ODPROWADZENIE SPALIN
DO ATMOSFERY
41
Rys.3.4.Wyskość komina jako funkcja mocy cieplnej kotła i
średnicy przyłącza dla kotłów z palnikami
nadmuchowymi
OGRZEWNICTWO
Rozdział 3 – PRZEPŁYW
SPALIN PRZEZ KOCIOŁ I
ODPROWADZENIE SPALIN
DO ATMOSFERY
42
Rys.3.5.Wyskość komina jako funkcja mocy cieplnej kotła i
średnicy przyłącza dla kotłów z palnikami
inŜektorowymi