Основы аэродинамического расчета дымовых труб

· В трубе (ствольной части) не должно возникать избыточное статическое давление, что приводит к коррозии, т.е. . Особенно это условие важно в выходном сечении трубы.

· Надежность работы трубы определяется числом Рихтера

, (10.3)

где – разность плотностей воздуха и газов при соответствующей температуре, например при 20 °C, .

В формуле (10.3) и на рис. 10.1: d₀ – диаметр устья трубы; H – высота трубы; l – расстояние от сечения d_i до устья, м; ΣΔh_тр – потери на трение от сечения до устья, Па; λ – коэффициент трения, для конической трубы λ=0,05; i – уклон образующей конуса к вертикали; g – ускорение свободного падения, 9,81 м/с²; , – динамическое давление газов в сечении i и на выходе, Па.

Рис. 10.1. Схема расчета аэродинамики конической трубы

Полное статическое давление на участке отвода длиной l от устья составляет:

. (10.4)

От величины зависит условие Рихтера, поэтому для его соблюдения можно снизить W₀ – скорость газов в устье: увеличением d₀, либо изменением диффузорного насадка.

Если – относительный диаметр трубы, где возникает максимум статического давления , то – относительный статический максимум давления в трубе.

Например, значения ψ_max и для чисел R составляют:

R (число Рихтера)	1,1	1,2	1,4	3,0	4,0	5,0
ψmax	0,0023	0,0118	0,0374	0,257	0,351	0,42
	1,02	1,037	1,069	1,246	1,319	1,38

Скорость W₀ на выходе называется критической, если при ней по всей трубе имеется разряжение.

Допустимое растет с повышением t_г внутри трубы, увеличением d₀ и намного выше для труб с цилиндрическим газоотводящим стволом, чем для конических труб.

При =14–20 м/с (конус). С другой стороны при t_г ↑ самотяга лучше цилиндрических труб, но они менее остойчивы.

Для гладких цилиндрических труб i=0, λ=0,02. Здесь =35–50 м/с и избыточные статические давления в них не возникают.

Сейчас получают применение дымовые трубы с цилиндрической частью вверху и конической внизу (по 2/3–1/2 высоты). При этих условиях возможный расход газов на трубу с цилиндрической верхней частью может быть увеличен по сравнению с конической трубой в среднем на
50–60%.

Для конических труб применяют диффузорные насадки в верхней части – в основном для снятия статических давлений в существующих дымовых трубах в случаях подсоединения к ним новых мощностей (сопутствующий эффект – уменьшение расхода энергии на транспорт дымовых газов по тракту).

Пример распределения статических давлений по стволу трубы мощной ТЭС на разных режимах работы показан на рис. 10.2.

Рис. 10.2. График изменения статических давлений в стволе дымовой трубы

Основа выбора многоствольной трубы заключается в учете множества

, м

где – коэффициент, учитывающий необходимость увеличения высоты многоствольной трубы с числом независимых стволов n, которые обеспечивают концентрацию вредностей, таких же как при объединении стволов в один. Значение этого коэффициента зависит от угла α и отношения шага t многоствольной трубы к диаметру d₀ и приведены ниже в табл. 10.5.

Таблица 10.5

Значения коэффициента P_n

	3 ствола t t t	4 ствола t
t м	1.10	1.2	1.3	...	1.6	1.7	1.8	1.3	1.4	…	2,0	2,4	2,5
α =0°	–	–	1.1	…	1.125	1.13	1.14	1.0	1.01	…	1,0	1,16	1,15
α =8°	1.00	1.02	1.05	…	1.16	1.18	1.20	1.0	1.0	…	1,04	–	–