A tração é a diferença de pressão que causa o fluxo de ar ou gases de um ponto para outro no sistema da caldeira. A tração é necessária em um sistema de caldeira principalmente por duas razões.
Fornecer ar suficiente para completar a combustão.
Remover os gases de combustão do sistema após a combustão e a troca de calor.
Existem dois tipos de tração aplicados ao sistema da caldeira.
A tração natural
A tração forçada
Neste artigo, discutiremos sobre a tração natural. A tração natural é sempre preferida, pois não requer nenhum custo de operação, embora tenha um alto custo inicial. A tração natural permite a circulação natural de ar através do sistema da caldeira. A tração natural depende principalmente da altura da chaminé.
Tentamos calcular a altura necessária da chaminé para uma tração natural necessária para um sistema de caldeira. Para isso, temos que passar por duas equações básicas de pressão gasosa. As equações são
Onde, "P" é a pressão do ar ou gás, "ρ" é a densidade do ar ou gás, "g" é a constante gravitacional, e "h" é a altura da cabeça.
Aqui, "V" é o volume do ar ou gás, "m" é a massa do gás ou ar, "T" é a temperatura medida em escala Kelvin e "R" é a constante do gás.
A equação (2) pode ser reescrita como
Durante o processo de combustão na fornalha, principalmente o carbono reage com o oxigênio (O2) do ar e forma dióxido de carbono (CO2). O volume do carbono sólido comparado com o ar necessário para a reação é negligenciável. Por isso, podemos considerar que o volume de ar necessário para a combustão é exatamente igual ao volume dos gases de combustão criados após a combustão, se assumirmos que a temperatura antes e depois da combustão são as mesmas. Mas isso não é o caso real. As entradas de ar na câmara de combustão ganharão volume extra após a combustão devido à temperatura de combustão. O volume ganho do ar será equivalente ao volume dos gases de combustão criados após a combustão.
Suponhamos que ρo é a densidade do ar a 0oC ou 273 K, e digamos que é To
Aqui, P é a pressão do ar a 0oC ou 273 K, ou seja, a To K.
Se mantivermos a pressão P constante, a relação entre a densidade e a temperatura do ar ou gases pode ser escrita como,
Onde, ρa e ρg é a densidade do ar a temperaturas Ta e Tg K, respectivamente.
Das equações (1) e (5), podemos escrever a expressão de pressão no ponto "a" fora da chaminé, como
O volume do ar a temperatura Tg seria
Suponhamos que m kg de ar são necessários para queimar 1 kg de carbono, então a densidade dos gases de combustão seria
A pressão dos gases de combustão dentro da chaminé, das equações (1) e (8), seria
A diferença de pressão entre o exterior e o interior da chaminé, das equações (6) e (9), seria
Aqui, "h" é a altura mínima da chaminé a ser construída para a tração ΔP. Os gases de combustão fluirão para cima através da chaminé devido a essa diferença de pressão. Portanto, calculando essa diferença de pressão, pode-se facilmente calcular a altura aproximada da chaminé a ser construída. A diferença de pressão pode ser representada como uma fórmula para calcular a altura da chaminé para uma tração natural.
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