گرمایش طبیعی و شومینه

دراخت تفاوت فشاری است که باعث جریان هوا یا گازها از یک نقطه به نقطه دیگر در سیستم دیگ می‌شود. دراخت در سیستم دیگ به دو دلیل اصلی نیاز است.

1. فراهم کردن هوای کافی برای اتمام احتراق.

2. حذف گازهای شکمکی از سیستم پس از احتراق و تبادل حرارتی.

دو نوع دراخت در سیستم دیگ اعمال می‌شود.

1. دراخت طبیعی

2. دراخت اجباری

در این مقاله، درباره دراخت طبیعی صحبت خواهیم کرد. دراخت طبیعی همیشه ترجیح داده می‌شود زیرا هزینه عملیاتی ندارد، اگرچه هزینه اولیه بالایی دارد. دراخت طبیعی اجازه می‌دهد تا هوا به طور طبیعی در سیستم دیگ جریان یابد. دراخت طبیعی بیشتر به ارتفاع شومینه بستگی دارد.

سعی می‌کنیم ارتفاع لازم شومینه برای دراخت طبیعی لازم در سیستم دیگ را محاسبه کنیم. برای این منظور، باید دو معادله اساسی فشار گازی را مرور کنیم. این معادلات عبارتند از

که در آن "P" فشار هوا یا گاز، "ρ" چگالی هوا یا گاز، "g" ثابت گرانشی و "h" ارتفاع سری است.

در اینجا "V" حجم هوا یا گاز، "m" جرم گاز یا هوا، "T" دما در مقیاس کلوین و "R" ثابت گاز است.
معادله (2) می‌تواند به صورت زیر بازنویسی شود

در فرآیند احتراق در فورن، عمده کربن با اکسیژن (O2) هوا واکنش داده و دی‌اکسید کربن (CO2) تشکیل می‌دهد. حجم کربن جامد نسبت به هوا مورد نیاز برای واکنش قابل صرف نظر است. بنابراین می‌توان فرض کرد که حجم هوا مورد نیاز برای احتراق دقیقاً برابر با حجم گازهای شکمکی بعد از احتراق است اگر دمای قبل و بعد از احتراق یکسان فرض شود. اما این مورد واقعی نیست. هوا که وارد کمره احتراق می‌شود، پس از احتراق به دلیل دمای احتراق حجم اضافه می‌گیرد. حجم اضافه هوا برابر با حجم گازهای شکمکی بعد از احتراق خواهد بود.

فرض کنید ρo چگالی هوا در 0oC یا 273 K است، و آن را To بنامیم
در اینجا P فشار هوا در 0oC یا 273 K است، یعنی در To K.
اگر فشار P ثابت نگه داشته شود، رابطه بین چگالی و دما را می‌توان به صورت زیر نوشت،

که در آن ρa و ρg چگالی هوا در دماهای Ta و Tg K به ترتیب هستند.

از معادلات (1) و (5) می‌توان فشار در نقطه "a" خارج از شومینه را به صورت زیر نوشت

حجم هوا در دمای Tg خواهد بود

فرض کنید m کیلوگرم هوا برای سوزاندن 1 کیلوگرم کربن لازم است، آنگاه چگالی گاز شکمکی خواهد بود

فشار گاز شکمکی داخل شومینه از معادلات (1) و (8) خواهد بود

تفاوت فشار بین خارج و داخل شومینه از معادلات (6) و (9) خواهد بود

در اینجا "h" حداقل ارتفاع شومینه برای دراخت ΔP است. گاز شکمکی به دلیل این تفاوت فشار به سمت بالا در شومینه جریان می‌یابد. بنابراین با محاسبه این تفاوت فشار می‌توان ارتفاع تقریبی شومینه را محاسبه کرد. تفاوت فشار را می‌توان به عنوان یک فرمول برای محاسبه ارتفاع شومینه برای دراخت طبیعی نمایش داد.

Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.