Розрахунок відводу продуктів згоряння

3.3 Розрахунок відводу продуктів згоряння

Продукти згоряння від кожного газового приладу відводять по окремому димоході в атмосферу.

При розрахунку димоходу визначаємо розмір поперечних перерізів димоходів і приєднувальної труби, а також вибираємо матеріал і товщину стінок димоходів, при яких розрідження перед газовим приладом буде не менше припустимого, а температура газів, що ідуть, буде вище точки роси.

Розміри димоходів (площі перетину, висоти димарів ) приймаємо з урахуванням вимог, а діаметр приєднувальної труби приймаємо рівним діаметру димовідводячого патрубка приладу. Приєднувальна труба повинна мати довжину не більш 3 м, а кількість поворотів - не більш трьох.

Вихідні дані:

- спалюється природний газ, для якого Q_н=36395 кДж/м³;

- тип і потужність газового приладу - ВПГ-18, Q_т=18 кВт;

- коефіцієнт витрати повітря – α=2,5;

- температура газів, що ідуть, у газових приладах – 190 ⁰С;

- необхідне розрідження перед тягоперервачем приладу – 3 Па;

- температура точки роси в продуктах згоряння – 46 ⁰С;

- барометричний тиск – 101000 Па.

Розрахунок комунікацій по видаленню продуктів згоряння газоподібного палива проводимо в наступній послідовності:

1)  Визначаємо обсяги продуктів згоряння природного газу, що утворяться при спалюванні 1м³ газу:

- теоретично необхідна кількість повітря V_о, (м³/м³), розраховується за формулою

. (3.8)

- об’єм двоокисю вуглецю (вуглекислого газу) , (м³/м³), розраховується за формулою

. (3.9)

- об’єм азоту , (м³/м³), розраховується за формулою

 (3.10)

- об’єм водяної пари , (м³/м³), розраховується за формулою

 (3.11)

де d - вологовміст природного газу, г/кг. Якщо він невідомий приймають

d =10,1 г/кг.

- об’єм надлишкового кисню , (м³/м³), розраховується за формулою

 (3.12)

- сумарний об’єм продуктів згорання , (м³/м³), розраховується за формулою

 (3.13)

2)  Визначається густина продуктів згорання природного газу при температурі 0 ⁰С і тиску 101325 Па, , (кг/м³) за формулою

 (3.14)

3) Витрата продуктів згоряння природного газу через димохід , (м³/год), визначається за формулою

 (3.15)

4) Розраховуємо охолодження продуктів згоряння , (^оС), за формулою

 (3.16)

де t_нi – температура газів, що ідуть, на початку ділянки, ºС;

t_ов – температура повітря, що оточує димохід, ºС;

Q_пс – витрата продуктів згоряння через димохід, м³/год;

k – коефіцієнт теплопередачі стінок димоходу, Вт/(м²∙К);

F – поверхня теплообміну, м²

F= p·d·l . (3.17)

На першій ділянці температуру t_нi приймаємо рівній температурі газів, що ідуть. Значення k приймаємо за [1]. Температуру t_ов приймаємо рівній середній температурі приміщення, у якому встановлений газовий прилад (для кухні 20 ºС).

Розрахунок ведеться у відповідності зі схемою, приведеної на рисунку 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема відводу продуктів згоряння

Температуру газів, що ідуть, наприкінці ділянки , (^oC),визначаємо за формулою

. (3.18)

Ділянка ВПГ-1

F= 3,14 · 0,14 · 0,5 = 0,22 м²;

Ділянка 1-2

F= 3,14 · 0,14 0,45 = 0,198 м²;

Ділянка 2-3

F= 0,14·0,14·0,61= 0,012 м²;

Ділянка 3-4

F= 0,14·0,14·1,235 = 0,024 м²;

Ділянка 4-5

F= 0,14·0,14·2= 0,039 м²;

Температура газів, що ідуть, більше точкики роси (171,74 ºС > 46 ºС), значить випадання конденсату на поверхні каналу не буде.

5) Тяга, створювана вертикальними ділянками ВПГ-1 і 2-5, Рⁱ_т, (Па), визначається за формулою

 (3.19)

де Н – висота вертикальної ділянки, м;

 – температура навколишнього повітря, ºС;

 – середня температура продуктів згоряння на ділянці, ºС, розраховується за формулою

 (3.20)

де t_н і t_к – температури газів, що ідуть, на початку і наприкінці ділянки, ⁰С.

 – барометричний тиск, Па.

Сумарна тяга Р_т, (Па), дорівнює

 (3.21)

6) Визначаємо втрати на тертя по довжині ΔΡ_тр, (Па), за формулою

 (3.22)

де ΔΡ_i – утрати на тертя по довжині на і-той ділянці, Па, які визначаються за формулою

 (3.23)

де λ – коефіцієнт тертя, прийнятий для цегельних каналів і металевих окислених труб – 0,04;

l – довжина ділянки, м;

d – діаметр ділянки, м. Якщо перетин прямокутний, то приймаємо еквівалентний діаметр d_екв.

 - швидкість руху продуктів згоряння, м/с; визначаємо за формулою

 (3.24)

де f – площа перетину труби, м²;

 – густина газів, що ідуть, кг/м³.

а) у приєднувальній трубі

б) у димоході

7) Визначаємо втрати на місцеві опори ΔΡ_м.с, (Па), за формулою

 (3.25)

де ΔΡ^і_м.с. – утрати на місцеві опори на і-той ділянці, Па, які визначаються за формулою

 (3.26)

де Sz - сума коефіцієнтів місцевих опорів на ділянці.

а) у приєднувальній трубі:

Коефіцієнти місцевих опорів: при вході в тягопереривач x₁ = 0,5; 2 поворота x₂ = 0,9·2 = 1,8; на вході в цегельний димохід x₃ = 1,2, Sx = 3,5.

б) у димоході:

Коефіцієнт опору при виході x = 1,5.

8) Визначаємо розрідження перед газовим приладом D Р_роз, (Па)

D Р_раз = D Р_т - (D Р_тр + D Р_м.с.). (3.27)

D Р_роз = 18,03– (0,66+3,22) = 14,15 Па.

Розрідження перевищує мінімально необхідне (2 Па), отже, димохід забезпечить нормальну роботу водонагрівача.