Tirage naturel et cheminée
Le tirage est la différence de pression qui provoque un flux d'air ou de gaz d'un point à un autre dans le système de la chaudière. Le tirage est nécessaire dans un système de chaudière principalement pour deux raisons.
Fournir suffisamment d'air pour compléter la combustion.
Éliminer les gaz de combustion du système après la combustion et l'échange de chaleur.
Il existe deux types de tirage appliqués au système de la chaudière.
Le tirage naturel
Le tirage forcé
Nous allons discuter dans cet article du tirage naturel. Le tirage naturel est toujours préféré car il n'a pas de coût de fonctionnement, bien qu'il ait un coût initial important. Le tirage naturel permet une circulation naturelle de l'air à travers le système de la chaudière. Le tirage naturel dépend principalement de la hauteur de la cheminée.
Nous essayons de calculer la hauteur requise de la cheminée pour un tirage naturel requis pour un système de chaudière. Pour cela, nous devons passer par deux équations de base de la pression gazeuse. Les équations sont
Où, "P" est la pression de l'air ou du gaz, "ρ" est la densité de l'air ou du gaz, "g" est la constante gravitationnelle, et "h" est la hauteur de la tête.
Ici, "V" est le volume de l'air ou du gaz, "m" est la masse du gaz ou de l'air, "T" est la température mesurée en kelvin, et "R" est la constante des gaz.
L'équation (2) peut être réécrite comme suit
Lors du processus de combustion dans le four, principalement le carbone réagit avec l'oxygène (O2) de l'air et forme du dioxyde de carbone (CO2). Le volume du carbone solide comparé à l'air nécessaire pour la réaction est négligeable. En raison de cela, on peut considérer que le volume d'air nécessaire pour la combustion est exactement égal au volume des gaz de combustion créés après la combustion si on suppose que la température avant et après la combustion est la même. Mais ce n'est pas le cas réel. L'air entrant dans la chambre de combustion gagne un volume supplémentaire après la combustion en raison de la température de combustion. Le volume gagné de l'air sera équivalent au volume des gaz de combustion créés après la combustion.
Supposons que ρo est la densité de l'air à 0oC ou 273 K, et disons que c'est To
Ici, P est la pression de l'air à 0oC ou 273 K, c'est-à-dire à To K.
Si nous gardons la pression P constante, la relation entre la densité et la température de l'air ou des gaz peut être écrite comme suit,
Où, ρa et ρg est la densité de l'air à la température Ta et Tg K respectivement.
À partir des équations (1) et (5), nous pouvons écrire l'expression de la pression au point "a" à l'extérieur de la cheminée, comme suit
Le volume de l'air à la température Tg serait
Supposons que m kg d'air est nécessaire pour brûler 1 kg de carbone, alors la densité des gaz de combustion serait
La pression des gaz de combustion à l'intérieur de la cheminée, à partir des équations (1) et (8), serait
La différence de pression entre l'extérieur et l'intérieur de la cheminée, à partir des équations (6) et (9), serait
Ici, "h" est la hauteur minimale de la cheminée à construire pour le tirage ΔP. Les gaz de combustion s'écouleront vers le haut à travers la cheminée en raison de cette différence de pression. Ainsi, en calculant cette différence de pression, on peut facilement calculer la hauteur approximative de la cheminée à construire. La différence de pression peut être représentée par une formule pour calculer la hauteur de la cheminée pour un tirage naturel.
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