Naturalny wypływ i komin

Przepływ to różnica ciśnień, która powoduje przepływ powietrza lub gazów z jednego punktu do drugiego w systemie kotła. Przepływ jest niezbędny w systemie kotła z dwóch głównych powodów.

1. Dostarczenie wystarczającej ilości powietrza do ukończenia spalania.

2. Usunięcie spalin z systemu po spalaniu i wymianie ciepła.

Istnieją dwa rodzaje przepływu stosowane w systemie kotła.

1. Naturalny przepływ

2. Wymuszony przepływ

W tym artykule omówimy naturalny przepływ. Naturalny przepływ jest zawsze preferowany, ponieważ nie wymaga żadnych kosztów bieżących, mimo że ma duży koszt początkowy. Naturalny przepływ umożliwia naturalną cyrkulację powietrza przez system kotła. Naturalny przepływ zależy głównie od wysokości komina.

Próbujemy obliczyć wymaganą wysokość komina dla wymaganego naturalnego przepływu w systemie kotła. Dla tego musimy przeanalizować dwie podstawowe równania ciśnienia gazowego. Równania to

Gdzie „P” to ciśnienie powietrza lub gazu, „ρ” to gęstość powietrza lub gazu, „g” to stała grawitacyjna, a „h” to wysokość głowicy.

Tutaj „V” to objętość powietrza lub gazu, „m” to masa gazu lub powietrza, „T” to temperatura mierzona w skali Kelvina, a „R” to stała gazowa.
Równanie (2) można zapisać jako

Podczas procesu spalania w piecu, głównie węgiel reaguje z tlenem (O2) powietrza i tworzy dwutlenek węgla (CO2). Objętość stałego węgla w porównaniu z wymaganym powietrzem do reakcji jest zaniedbywalna. Dlatego możemy założyć, że objętość powietrza wymagana do spalania jest dokładnie równa objętości spalin utworzonych po spalaniu, jeśli założymy, że temperatura przed i po spalaniu jest taka sama. Ale to nie jest rzeczywisty przypadek. Powietrze wprowadzane do komory spalania zyska dodatkową objętość po spalaniu ze względu na temperaturę spalania. Zyskana objętość powietrza będzie równoważna objętości spalin utworzonych po spalaniu.

Załóżmy, że ρo to gęstość powietrza przy 0oC lub 273 K, i powiedzmy, że to To
Tutaj, P to ciśnienie powietrza przy 0oC lub 273 K, czyli przy To K.
Jeśli zachowamy ciśnienie P jako stałe, relacja między gęstością a temperaturą powietrza lub gazów może być zapisana jako,

Gdzie, ρa i ρg to gęstość powietrza przy temperaturach Ta i Tg K odpowiednio.

Na podstawie równań (1) i (5) możemy zapisać wyrażenie ciśnienia w punkcie „a” na zewnątrz komina, jako

Objętość powietrza przy temperaturze Tg wyniesie

Załóżmy, że potrzeba m kg powietrza do spalenia 1 kg węgla, wtedy gęstość spalin wyniesie

Ciśnienie spalin wewnątrz komina z równań (1) i (8), wyniesie

Różnica ciśnień między zewnątrz a wnętrzem komina z równań (6) i (9) wyniesie

Tutaj, „h” to minimalna wysokość komina, który należy zbudować dla przepływu ΔP. Spaliny będą przepływać w górę przez komin z powodu tej różnicy ciśnień. Obliczając tę różnicę ciśnień, można łatwo obliczyć przybliżoną wysokość komina, który należy zbudować. Różnica ciśnień może być przedstawiona jako wzór do obliczania wysokości komina dla naturalnego przepływu.

Oświadczenie: Szanuj oryginalność, dobre artykuły są warte udostępniania, w przypadku naruszenia praw autorskich prosimy o kontakt w celu usunięcia.