Приложение А (обязательное). Методика аэродинамического расчета системы подачи воздуха на горение и удаление продуктов сгорания

Приложение А
(обязательное)

Методика аэродинамического расчета системы подачи воздуха на горение и удаление продуктов сгорания

А.1 Целями выполнения аэродинамического расчета являются проверка работоспособности системы подачи воздуха на горение и удаления продуктов сгорания и определение расчетных данных для конструирования системы. В основу аэродинамического расчета положены физические зависимости аэродинамических потоков гидравлических сопротивлений.

А.2 Проектирование систем подачи воздуха и удаления продуктов сгорания следует начинать с ознакомления с конструкцией и характеристиками теплогенератора, проверки рекомендуемых производителем условий его подключения к тракту удаления продуктов сгорания (дымоходам), в том числе максимальных длин дымоотводов и воздухоподводов, а также с определения гидравлических сопротивлений каждого элемента системы.

А.3 Конструкцией теплогенераторов предусмотрены две возможности соединения с системой "отвод продуктов сгорания - подача воздуха": через коаксиальную трубу диаметром 60/100 мм или раздельными трубами диаметром 80/80 мм. Во входные отверстия дымоотводов вмонтированы патрубки для подключения устройства отбора проб для анализа уходящих газов.

А.4 В зависимости от мощности теплогенератора, мощности установленного вентилятора и принятой системы "отвода продуктов сгорания - подача воздуха" (коаксиальная или раздельная) в руководстве по эксплуатации каждого теплогенератора приведены рекомендуемые длины воздуховодов и дымоотводов. В тех случаях, когда проектные длины меньше рекомендуемых производителем, в комплекте с теплогенератором поставляются диафрагмы для увеличения сопротивления газовоздушного тракта. Таким образом, конструкцией и элементами теплогенератора обеспечивается подключение дымоотвода к коллективному дымоходу без избыточного давления, и определяется работа дымохода при самотяге. При этом нормальная работа дымохода определяется соблюдением обязательного условия - самотяга должна быть не менее чем на 20% больше суммы расчетных сопротивлений дымохода. Аэродинамическим расчетом определяются расчетные значения самотяги и всех сопротивлений дымохода. Все сопротивления обычно разделяются на две группы:

- сопротивления трения, т.е. сопротивление при течении потока в прямом канале постоянного сечения:

- местные сопротивления, связанные с изменением формы или направления канала, каждое из которых считается условно сосредоточенным в каком-либо одном сечении канала, т.е. не включает в себя сопротивление трения.

Диаметр устья дымохода d, м, определяют по формуле

, (А.1)

где n - число теплогенераторов, подключенных к одному дымоходу;

V - объем дымовых газов, образующихся при сгорании топлива, на выходе из дымохода от одного теплогенератора, ;

W - скорость дымовых газов на выходе из устья дымохода, м/с.

Объем дымовых газов V, , образующихся при сгорании топлива [3], определяют по формуле

, (А.2)

где В - расход топлива, ;

- теоретический объем продуктов сгорания, образующихся при полном сгорании теоретически необходимого количества воздуха при сжигании 1 природного газа, ;

- температура уходящих газов за теплогенератором, °С.

Объем дымовых газов, , образующихся при полном сгорании топлива, определяют по формуле

, (A.3)

где - объем трехатомных газов, ;

- теоретический объем азота, ;

- теоретический объем водяных паров, ;

- коэффициент избытка воздуха, принимают по паспортным данным теплогенератора;

- теоретический объем воздуха, .

Объем воздуха и продуктов сгорания газообразных топлив, , при а = 1,0°С и 760 мм рт. ст. принимают по таблицам характеристик газообразного топлива.

рассчитывают по формуле

, (А.4)

А.5 Расчетными режимами являются режимы работы всех теплогенераторов, подключенных к данному дымоходу, с максимальной теплопроизводительностью в зимнее и летнее время. Полученные расчетные данные проверяют на наиболее неблагоприятный режим - работу одного наименьшего по теплопроизводительности теплогенератора летом при максимальной температуре самого жаркого месяца.

Охлаждение дымовых газов в дымоходе не учитывают.

Самотягу коллективных дымоходов, Па определяют по формуле

, (А.5)

где Н - высота дымохода, м;

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 ;

- плотность наружного воздуха при 760 мм рт. ст. и температуре наружного воздуха в расчетный период, ;

р - абсолютное среднее давление газов на участке, Па;

- плотность дымовых газов при 760 мм рт. ст. и 0°С, ;

- средняя температура газового потока на данном участке, °С.

Сопротивление трения дымоходов, Па, рассчитывают по формуле

, (А.6)

где - коэффициент сопротивления трения, принимаемый по характеристикам материала, из которого изготовлен дымоход;

L - длина участка, м;

W - скорость дымовых газов в дымоходе, м/с;

d - диаметр дымохода, м;

- плотность газов, .

Местные сопротивления дымохода, Па, рассчитывают по формуле

, (А.7)

где - сумма коэффициентов местного сопротивления.

Возможность возникновения избыточного давления проверяют по критерию :

, (А.8)

где - коэффициент сопротивления трения;

- динамическое давление, Па.

; (А.9)

- разность плотностей окружающего воздуха и дымовых газов.

Если , то весь дымоход находится под разрежением.

Общее сопротивление дымохода, Па, составляет

, (А.10)

А.6 Правильность принятых решений по организации системы подачи воздуха на горение и удаления продуктов сгорания для теплогенераторов на газовом топливе, расчета необходимого диаметра воздуховода и скорости выхода дымовых газов из устья дымохода подтверждается следующим обязательным условием:

, (А.11)

Принятую высоту дымовой трубы проверяют на предмет рассеивания вредных выбросов в приземном слое [3].

Приведенный алгоритм расчетов может служить основой создания программного обеспечения для производства, аэродинамического расчета и конструирования систем подачи воздуха и удаления продуктов сгорания.

В приложении Б приведен пример аэродинамического расчета выбора высоты и диаметров дымовой трубы многоквартирного жилого дома, состоящего из 9-этажных секций и 10-этажной секции.