WarmFires.ru

Рис. 111. Расчётные расходные характеристики дымовой трубы сечением 0,12x0,12 м («в полкирпича»), высотою Н, с температурой, плотностью и кинематической вязкостью дымовых газов 400°С, 0,5 кг/м3 и 0,4 см2/сек соответственно: 1 - зависимость массового расхода дымовых газов G (нижняя шкала) или линейной скорости движения дымовых газов V (верхняя шкала) от удельной тяги в предположении наличия лишь сил трения при ламинарности дымового потока Apr=(64H/d-Re)pV2/2 (при V менее 0,5 м/сек); 2 - то же, но при турбулентности дымового потока Apr=(0,31H-Re-°>2Vd)pV2/2 (при V более 1 м/сек); 3 - то же, но в предположении наличия лишь местных газодинамических сопротивлений (завихрений в конкретном месте) Арг= =^M.cpV2/2 при условном ЗНа-ЧеНИИ^.^!.

Таким образом и ГОСТ 9817-95 и СНиП 41-01-2003 допускают линейные скорости газов в дымовых трубах на уровне до 2 м/сек (а при реальном коэффициенте избытка воздуха, равном 2, до 4 м/сек). При такой скорости поток дымовых газов ламинарен (11е<2200)в крайне редко применяемых (из-за забивок) трубах диаметром до 6 см (до номинальных мощностей печей до 3-4 кВт) и турбулентен в трубах большего диаметра, применяемых при больших номинальных мощностях печей. Учитывая, что современные отечественные и финские банные металлические печи с короткими металлическими гладкими трубами изготавливаются из расчёта 2-6 см2 сечения трубы на 1 кВт номинальной мощности, можно заключить, что на начальном этапе растопки газы в трубе могут двигаться ламинарно, однако при разгорании таких печей газовые течения неминуемо переходят в турбулентный режим.

В ламинарном режиме имеем ^м.с=30/Ке+^Кв, и ^Тр=64Н/с1-Ке, где Яе - число Рейнольдса, ^Кв=1,5 для случая двух местных сопротивлений

Таблица 21. Численные значения коэффициентов местных газодинамических сопротивлений, отнесённых к скорости изотермического воздуха V в точке, отмеченной стрелкой.

(завихрений) при выходе из хайла в трубу и из трубы в атмосферу (см. например, О.Н. Брюханов и др., Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики, М.: Инфра-М, 2004 г.). При малых скоростях V<0,5 м/сек (отвечающим малым числам Рейнольдса Re<1000 на этапе растопки печи) силы трения оказываются определяющими, и массовый расход дымовых газов равен

G(Kr/ceK)=7id4Apr/128Hv. Поскольку Apr пропорционален высоте трубы Н, то G вовсе не зависит от высоты трубы: чем выше труба, тем больше тяга, но тем больше и сопротивление трения. В этом режиме расход очень быстро (пропорционально d4 уменьшается с уменьшением диаметра трубы, так что расход очень чувствителен к положению задвижки на дымовой трубе.

В режиме турбулентноготечения при V> 1 м/сек имеем ^Tp=0,3i-H-Re-°>25/d, £м.с.= 1,5 также для случая двух местных сопротивлений (завихрений) при выходе из хайла в трубу и из трубы в атмосферу. Как правило, при низких трубах (менее 5 м) силы трения оказываются незначительными, и расход дымовых газов составляет G=(7id2/4)(pApr)V2 (рис Ш)

Для оценочных расчётов печей иногда применяют упрощённое соотношение Apr=(px-pr)gH=(^+m/d)pV2/2=(^+m/d)G2/pS2, где X - коэффициент трения, равный 0,015 для металлических труб; 0,03 для оштукатуренных кирпичных труб и 0,04 для неоштукатуренных кирпичных труб; С(кг/сек) - секундный массовый расход дымовых газов; S=7id2/4 -площадь сечения трубы. Коэффициент местных газодинамических сопротивлений рассчитывается как сумма значений по таблице 21. Так, например, печь-шведка с отопительным щитком (рис. 101в), имеет три разворота с ^=2 каждый, один вход воздуха с ^=1, один поворот с ^=1,1 и один выход дымовых газов с ^=1, что в сумме составляет Х^=9,1. Если открыть летний дымоход 5, то суммарный коэффициент сопротивления снизится до Х^=4 (расход воздуха через печь повысится). Коэффициент же сопротивления трения кирпичных дымоходов длиной 10 м проходным диаметром 0,12 м составляет А,Н/с1=3, то есть обычно меньше коэффициента местных газодинамических сопротивлений и снижается при расширении дымовых каналов. Поэтому очень важно добиваться снижения именно местных гагодинамических сопротивлений, например, скруглением поворотов и разворотов, плавным расширением (в том числе и оголовка дымовой трубы) и постепенным сужением газоходов (И.Е. Идельчик, Справочник по гидравлическим сопротивлениям, М.: Машиностроение, 1975 г.).