Natuurlijke trek en schoorsteen
Trekking is het drukverschil dat een stroom van lucht of gassen van één punt naar een ander punt in het ketelsysteem veroorzaakt. Trekking is nodig in een ketelsysteem om twee hoofdredenen.
Om voldoende lucht te leveren voor de volledige verbranding.
Om rookgassen uit het systeem te verwijderen na de verbranding en de warmte-uitwisseling.
Er zijn twee soorten trekking die worden toegepast op het ketelsysteem.
De natuurlijke trekking
De gedwongen trekking
In dit artikel zullen we bespreken over natuurlijke trekking. De natuurlijke trekking wordt altijd verkozen omdat het geen exploitatiekosten met zich meebrengt, hoewel de initiële kosten hoog kunnen zijn. Natuurlijke trekking stelt de natuurlijke circulatie van lucht door het ketelsysteem in. De natuurlijke trekking hangt voornamelijk af van de hoogte van de schoorsteen.
We proberen de benodigde hoogte van de schoorsteen te berekenen voor de vereiste natuurlijke trekking in een ketelsysteem. Daarvoor moeten we door twee basisvergelijkingen van gasdruk gaan. De vergelijkingen zijn
Waarbij, “P” de druk van lucht of gas is, “ρ” de dichtheid van de lucht of gas, “g” de gravitatieconstante, en “h” de hoogte van de kop.
Hierbij is “V” het volume van de lucht of gas, “m” de massa van het gas of lucht, “T” de temperatuur gemeten in kelvin en “R” de gasconstante.
Vergelijking (2) kan herschreven worden als
Tijdens het verbrandingsproces in de oven reageert koolstof voornamelijk met zuurstof (O2) uit de lucht en vormt koolstofdioxide (CO2). Het volume van de vaste koolstof ten opzichte van de benodigde lucht voor de reactie is verwaarloosbaar. Daarom kunnen we aannemen dat het volume van de lucht dat nodig is voor de verbranding precies gelijk is aan het volume van de rookgassen die na de verbranding ontstaan, als we aannemen dat de temperatuur voor en na de verbranding hetzelfde is. Maar dit is niet de werkelijke situatie. De lucht die het verbrandingsvat binnengaat, zal na de verbranding extra volume krijgen door de verbrandingstemperatuur. Het gewonnen volume van de lucht zal equivalent zijn aan het volume van de rookgassen die na de verbranding ontstaan.
Laten we aannemen, ρo is de dichtheid van de lucht bij 0oC of 273 K, en zeggen dat het To
Hierbij is P de druk van de lucht bij 0oC of 273 K, dat is bij To K.
Als we P constant houden, kan de relatie tussen de dichtheid en de temperatuur van de lucht of gassen geschreven worden als,
Waarbij, ρa en ρg de dichtheid van de lucht bij temperaturen Ta en Tg K respectievelijk.
Uit vergelijking (1) en (5) kunnen we de druk op punt “a” buiten de schoorsteen schrijven als
Het volume van de lucht bij de temperatuur Tg zou zijn
Laten we aannemen, m kg lucht is nodig om 1 kg koolstof te verbranden, dan zou de dichtheid van de rookgassen zijn
De druk van de rookgassen binnen de schoorsteen uit vergelijking (1) en (8), zou zijn
Het drukverschil tussen buiten en binnen de schoorsteen uit vergelijking (6) en (9) zou zijn
Hierbij is “h” de minimale hoogte van de schoorsteen die moet worden gebouwd voor de trekking ΔP. De rookgassen zullen door dit drukverschil omhoog door de schoorsteen stromen. Door dit drukverschil te berekenen, kan men gemakkelijk de benaderde hoogte van de schoorsteen berekenen die moet worden gebouwd. Het drukverschil kan worden weergegeven als een formule voor het berekenen van de hoogte van de schoorsteen voor een natuurlijke trekking.
Verklaring: Eerbiedig het origineel, goede artikelen zijn de moeite waard om te delen, indien er sprake is van inbreuk, neem dan contact op voor verwijdering.
