34 3.Przepływ spalin przez kocioł oraz odprowadzenie spalin do atmosfery ciąg podciśnienie wywołane róŝnicą ciśnień hydrostatycznych zamkniętego słupa gazu oraz otaczającego powietrza atmosferycznego T0 T = gh ρ 0at ρ0g (3.1) Tat Tg 0 pc gdzie: H - wysokość nagrzanego słupa gazów g przyspieszenie ziemskie ρ0at - gęstość powietrza w warunkach normalnych ρ - gęstość gazu w warunkach normalnych 0g 0 = T 273. 15 K Tat - temperatura powietrza atmosferycznego T - temperatura gazu g 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
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 ρgu g pt = ξ (3.2) d 2 gdzie: l długość przewodu d średnica przewodu U g średnia prędkość przepływu gazu dla przewodów o przekroju niekołowym średnica d=4r h gdzie: r h - promień hydrauliczny dla przepływów laminarnych bez wymiany ciepła współczynnik tarcia C ξ = (3.3) Re
36 Tab.3.1.Wartości współczynnika C w zaleŝność (3.3) dla róŝnych przekrojów poprzecznych przewodu Kształt przekroju d=4r h C Koło średnicy d d 64 Kwadrat o boku a a 57 Trójkąt równoboczny o boku a 0.58a 53 Pierścień o szerokości a 2a 96 Prostokąt o bokach a i b, 1.81a 85 a/b=0.1 Prostokąt o bokach a i b, 1.67a 76 a/b=0.2 Prostokąt o bokach a i b, 1.6a 73 a/b=0.25 Prostokąt o bokach a i b, 1.51a 69 a/b=0.33 Prostokąt o bokach a i b, a/b=0.5 1.3a 62 Dla przepływu laminarnego z wymiana ciepła C Pr = Re Pr Gr Pr 1 + 0.22 Re 1/ 3 0.15 śc ξ (3.4) gdzie: liczba Prandtla Pr ν λ = a = (3.5) a ρ c p ν - kinematyczny współczynnik lepkości a współczynnik wyrównywania temperatur
37 Liczba Grashofa Gr 3 gd β t = (3.6) 2 ν 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
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] Minimalne średnice przewodów spalinowych Do 10 80 10-16 90 16-21 100 21-27 110 27-32 120 32-38 130 38-45 140 45-53 150 53-60 160 60-68 170 68-77 180 77-87 190 87-97 200 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
39 naleŝy na podstawie promienia hydraulicznego. Promień hydrauliczny przyłącza powinien spełniać warunek A D = r h (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:1- kocioł, 2-palnik, 3-aparatura regulującozabezpieczająca, 4-przerywacz ciągu
40 Rys.3.3.Podłączenie baterii kotłów do wspólnego przewodu kominowego
41 Rys.3.4.Wyskość komina jako funkcja mocy cieplnej kotła i średnicy przyłącza dla kotłów z palnikami nadmuchowymi
42 Rys.3.5.Wyskość komina jako funkcja mocy cieplnej kotła i średnicy przyłącza dla kotłów z palnikami inŝektorowymi