Корзина
Разделы
Информация
Поиск
Новости
Интересные статьи
- Плюсы и минусы стальных печей
- Чугунные печи
- Почему дымит камин
- Как очистить трубу и стекло
- Техника безопасности при установке камина
- Кафельные печи
- «Горячий камень» талькохлорит
- Еще больше информации о печах и каминах!
Пример конструктивного расчета камина
Вернуться на предыдущую страницу
Исходные данные: площадь помещения 35 м2, расчетная температура наружного воздуха для отопления камином 0 °С, высота трубы 7,5 м. Согласно планировке помещения площадь его наружных стен составляет 73,5 м2, площадь перекрытия и полов по 35 м2.
Для летней дачи наружные стены принимаем облегченной конструкции (из досок).
Согласно тепловому расчету коэффициент теплопередачи наружных стен составляет,
Вт/(м2 ∙
̊С)
[ккал/( м2 ∙
̊С ∙ ч)]:
КСТ = 1,85
[1,59] - для стены;
КПТ =
1,1 [0,95] - для потолка;
КП =
1,05 [0,86] - для пола на лагах.
Определяем теплопотери наружных ограждений при расчетной нагрузке
Q = QСТ + QПТ + QП =
= (tВ - tП) ∙ (KСТ ∙ FСТ ∙ KПТ ∙ FПТ ∙
KП ∙ FП) =
= (18 - 0) ) ∙ (73,5 ∙ 1,85 ∙ 35 ∙ 1,1 ∙ 35 ∙ 1) =
=3770 Вт (3260 ккал/ ч) .
Кроме теплопотерь через наружные ограждения камин должен возместить затраты тепла на нагрев неорганизованно подсасываемого воздуха.
Количество инфильтрующегося воздуха составит
VФ = Q ∙ 10-3 ∙ 1,09 ∙ автор =
=23,1 ∙ 1,09 ∙ 25 = 627 м3/ч .
Принимаем, что вторичный воздух до поступления в камин подогревается до t=10°С. Тогда расход тепла на нагрев воздуха составит величину:
QФ = 627 ∙ 0,278 ∙ (10-0) = 1740 Вт (1500 ккал/ ч).
Уточненная теплопроизводительность камина
QК = 3770 +1740 = 5510 Вт (4750 ккал/ ч).
Полное тепловыделение камина
Q = 5510/ 0,2 = 27550 Вт (23700 ккал/ ч).
Задаемся предварительно коэффициентом избытка воздуха ап = 2,5. Принимаем ориентировочно, что расход теплоты на нагрев инфильтрующегося воздуха составляет 50% расчетных теплопотерь помещения, т. е.
QФ = 0,5 ∙ 3770 = 1885 Вт
(1620 ккал/ ч).
Тогда полное тепловыделение в камине
Q = (3770+1885)/ 0,2 = 28275 Вт (24375 ккал/ ч).
отличается от первоначального на
[(28275-27550) / 27550] ∙ 100 = 2,6 % .
Пересчета теплопроизводительности печи не требуется, расчетное тепловыделение камина остается прежним и равным 27 550 Вт (23 700 ккал/ч).
Принимаем температуру излучения горящего слоя топлива и факелов tФ = 850 °С и по рис. 1.20
определяем коэффициент избытка первичного
воздуха αперв = 2,7.
Определяем объемы продуктов сгорания
VГ = Q ∙ 10-3 ∙ (0,26 + 1,11 ∙ αперв ) =
= 23700 ∙ 10-3 ∙ (0,26 + 1,11 ∙ 2,7) = 71 м3/ ч .
Таблица 1.1
Размеры каминов, см, в зависимости от площади помещения
Помещение |
Портал |
Топливник |
Сечение дымохода |
||||
Площадь, м2 |
Объем, м3 |
Ширина |
Высота |
Глубина |
Горловина |
Ширина
задней стенки |
|
12 |
40 |
50 |
45 |
30 |
12 |
30 ние |
14
х 14 |
16 |
50 |
60 |
50
- 52 |
32 |
12 |
40 |
14
х 27 |
22 |
60 |
70 |
56
- 58 |
35 |
12 |
45 |
14
х 27 |
30 |
80 |
80 |
60
- 65 |
37
- 38 |
13 |
50 |
27
х 27 |
35 |
100 |
90 |
70 |
40
- 42 |
23 |
60 |
27
х 27 |
40 |
120 |
100 |
75 |
45 |
14 |
70 |
27
х 27 |
По табл. 1.1 выбираем ориентировочные размеры камина: ширина отверстия в - 1,
высота h = 0,8, глубина топки с = 0,7 м. Количество лучистой теплоты, переданной в топке, Qл = 5510 Вт
(4750 ккал/ч).
Определяем температуру газов после охлаждения их за счет излучения в топке
t2 = (c1/c2) ∙ t1 - QЛ / (VГ ∙ с2) =
= (0,340/0,337) ∙ 850 - 4750/ (77 ∙ 0,337) =692 °С .
Итак, продукты сгорания охладились в результате излучения через топочное отверстие с 850 до 692 °С. Теперь они должны смешаться с дополнительным количеством холодного воздуха и уйти через вертикальный дымоход в атмосферу. В этой конечной стадии расчета необходимо выбрать сечения отводящего вертикального дымохода и трубы, учитывая следующие обстоятельства. Чем больше поперечное сечение дымоходов, тем меньше скорость газов и соответственно аэродинамическое сопротивление. За счет этого в данном случае в топку может быть подсосано наибольшее количество атмосферного воздуха, который снижает температуру продуктов сгорания в дымовой трубе, что приводит к уменьшению полезной тяги.
Наоборот, при уменьшении сечения дымоходов их сопротивление увеличивается, и подсос вторичного воздуха уменьшается. Это, в свою очередь, способствует повышению температуры газов в дымоходах, в силу чего увеличивается тяга. Аэродинамический режим газоходов обладает свойством самовыравнивания, но лишь в известной степени.
Таким образом, вторичный коэффициент избытка воздуха следует, определять методом подбора в зависимости от принимаемого сечения отводящих газоходов.
Принимаем коэффициент вторичного воздуха αвтор = 25. Тогда количество подсосанного
вторичного воздуха
Vвтор = Q ∙ 10-3 ∙ 1,09 ∙ αвтор =
= 27550 ∙ 10-3 ∙ 1,09 ∙ 25 = 638 м3/ч .
Температуру продуктов сгорания на входе в дымоход определим из уравнения смешения
76,5 ∙ 0,385 ∙ 690 + 638 ∙ 0,364 ∙ 20 = (76,5 +638) ∙ 0,371 ∙ t'Д ,
Откуда
t'Д = (17460 +4000) / 228 = 94 °С .
Принимаем в первом приближении, что охлаждение газов в дымоходе составляет 10 °С и
t"Д = 94 -
10 = 84 °С .
Средняя температура газов
tср = (94+84) / 2 = 89 °С .
Объем газов при средней температуре
Vср = V0ср ∙ tср
/ 273 =
=
(76?5 +638) ∙ (89+273) / 273 =
= 945 м3/ч = 0,262 м2 / с .
Принимаем к установке газоход сечением 25x25 см (1x1 кирпич). Определяем скорость газов
Wср = 0,262 / (0,25
∙ 0,25) = 4,20 м/с .
Плотность газов в дымовой трубе
ρср = 1,3
∙ 273 / (273+ 89) = 0,97
кг / м3 .
Плотность воздуха
ρв =
1,293
∙ 273 / (273+ 10) = 1,273 кг /
м3 .
Уравнение баланса напоров
Σ ∙ ξ ∙ ρ ∙ W2/2 + R ∙ H = H ∙ (ρв - ρср) ∙ g ,
Рис. 1.20. Зависимость температуры газов от величины коэффициента избытка воздуха
при Σ ∙ ξ = 1,5 определяем R (Vср = 945 м3/ч, d-250 мм, R0 =1,32 Па).
Для кирпичных труб коэффициент шероховатости KШ=1,86. Окончательно с пересчетом плотности газов по отношению к: плотности воздуха- получим:
R
= R0 ∙ KШ
∙ KР = 1,48 ∙ 1,86 ∙ 0,97 / 1,2
= 2,26 Па ;
1,5 ∙ (0,97 ∙ 4,22)/
2 +2,26 ∙ 7,5 =
= 7,5 ∙ (1,293 - 0,97) ∙ 9,8
;
12,9 +16,9 =29,8 ;
29,8 ≠
23,8
При принятом в расчете коэффициенте избытка воздуха αобщ = 30
сопротивление дымохода получилось несколько больше располагаемого напора дымовой трубы. Следовательно, при выбранном сечении дымохода в нем установится несколько меньший по сравнению с принятым расход дымовых газов.
Расчет показал, что действительный расход дымовых газов составляет 845 м3/ч,
что соответствует общему коэффициенту избытка воздуха αобщ = 26,4, из которых на долю первичного воздуха приходится αперв = 2,7, а на долю вторичного воздуха αвтор
= 23,7.
Перейти к расчету каминов с организованной подачей наружного воздуха в зону горения