Hydraulické posouzení vzduchospalinové cesty – ustálenýý a neustálenýý stav P ednáška . 8
Komínový tah 1 Princip vytvo ení statického tahu - mezní k ivky A a B Zobrazení teoretického podtlaku a p etlaku ve svislém pr duchu výšky H 1 Statický tah p sobící p etlak 2 Statický tah p sobící podtlak 3 Zobrazení pr b hu mezních k ivek A a B, vymezující pr b h statického tahu
Komínový tah 2 Stanovení statického tahu Svislý pr duch výšky H s hustotou spalin s 1 Pr b h teploty spalin bez ochlazení v komín 2 Pr b h teploty spalin p i ochlazení v komín 1a Pr b h hustoty vzduchu a neochlazených spalin 1b Statický tah komína p i neochlazených spalinách 2a Pr b h hustoty vzduchu a spalin p i ochlazení spalin 2b Statický tah komína p i ochlazovaných spalinách
Komínový tah 3
Komínový tah 4 Statický tah p i náhlé zm n hustoty Pr b h statického tahu v pr duchu výšky H = 10 m s náhlou zm nou hustoty A - Zobrazení hustoty spalin rS a vzduchu re v r zné kombinaci: • Stav 1 – spaliny v celém pr duchu • Stav 2 – spaliny ve spodní polovin pr duchu • Stav 3 – spaliny v horní polovin pr duchu • Stav 4 – spaliny uprost ed pr duchu B - Pr b h statického tahu stanovený pro stavy 1 až 4 z rm - árkované k ivky A a B, plné k ivky A a B jsou ze skute ných hodnot re a rS
Komínový tah 5 Statický tah u pr duchu prom nného tvaru a pr ezu s pr m rnou hustotou spalin
Komínový tah 6 Statický tah p i pozvolné zm n hustoty Pr • • •
b h hustoty spalin a statického tahu v termickém komín výšky H = 10 m Stav 1 Pr b h hustoty spalin Stav 2 Pr b h statického tahu stanovený z pr m rné hustoty rm Stav 3 Pr b h statického tahu stanovený z hustot r1, r2 a r3
Tlakové ztráty v komín 1 Pr b h tlakových ztrát (t ením a místních ztrát) ve svislém pr duchu výšky H se statickým tahem pH = 30 Pa Stav 1 Pr b h tlakové áry od tlakové ztráty t ením Stav 2 Pr b h tlakové áry od ztráty t ením a od místní ztráty Z1, která je nad patou komína Stav 3 Pr b h tlakové ztráty t ením a od místní ztráty Z2, která je v ústí komína A Mezní ára podtlaku pro vymezení statického tahu, B Mezní ára p etlaku pro vymezení statického tahu
Tlakové ztráty v komín 2 P íklad pr b hu tlakových ztrát Pr b h tlakové ztráty Pr b h tlakové ztráty stanovme podle p íkladu pr b hu hustoty spalin v pr duchu., Stanovme pr b h tlakové ztráty ze zásady, že veškerý statický tah se „spot ebuje“ na tlakové ztráty: • t ením (není místní ztráta) pE • dynamickou ztrátu (tlak) pG Pro výpo et zvolme: • pr m r pr duchu d = 0,1 m (pr ez pr duchu A = 0,00785 m2) • výšku komína H = 10 m • sou initel t ení lm = 0,06 • hmotnostní pr tok spalin m = 0,025 kg . s-1
Tlakové ztráty v komín 3
Tlakové ztráty v komín 4
Tlakové ztráty v komín 5
Tlakové ztráty v komín 6 Pr b h tlakové áry a dynamické ztráty v termickém komín • •
Stav 1 Lineární pr b h stanovený z pr m rné hustoty rm Stav 2 Pr b h stanovený z hustot r1, r2 a r3
Tlakové ztráty v komín 7 Pr b h tlakových ar a m ení tahu (p etlaku) ve svislém pr duchu výšky H se statickým tahem pH = 30 Pa Stav 1 Pr b h tlakové áry od ztráty t ením a od místní ztráty Z1, která je nad patou komína Stav 2 Pr b h tlakové ztráty t ením a od místní ztráty Z2, která je v ústí komína • y1 až y4 nam ený tah nebo p etlak v komínovém pr duchu
Tlakové ztráty v komín 8 Pr b h tlakové áry p i malé zm n hustoty spalin v komín venkovním vzduchem v bod 1 na hustotu sm si r2 • •
Stav 1 Pr b h podle výpo tu s hustotou rm Stav 2 Pr b h podle výpo tu s hustotou r1 a r2
s ochlazováním spalin
Tlakové ztráty v komín 9 Pr b h tlakové áry v komín p i náhlé zm n hustoty spalin s venkovním vzduchem ve spodní ásti pr duchu • •
Stav 1 Pr b h podle výpo tu s hustotou rm Stav 2 Pr b h podle výpo tu s hustotou r1 a r2
Tlakové ztráty v komín 10 Pr b h tlakové áry u komína s pr tokem spalin ve st ední ásti komína od bodu 1 do bodu 2
Tlakové ztráty komína s kou ovodem 1 Spole né zásady návrhu stacionárního a náb hového stavu •
•
Statický tah komína vzniká pouze ve stoupajícím pr duchu, pokud hustota spalin je nižší než hustota okolního vzduchu. Hustota spalin ochlazováním spalin v pr duchu se zvyšuje, a to ovliv uje pr b h mezních tlakových ar A a B tak, že nemají tvar p ímky, a prohnutí áry vede ke snížení podtlaku zejména v horní ásti pr duchu a následn i nižší hodnoty podtlaku zobrazeného tlakovou arou. Vodorovné úseky spalinové cesty (vodorovný kou ovod) nevytvá ejí tlakovou prom nu statického tahu na stupnici tlaku a hodnota statického tahu je konstantní.
Stacionární stav • P i stacionárním á í stavu nevytváá í v tšinou š tvar kou ovodu p etlak v pr duchu. Pr b h tlakovéé áry ovliv ují zejména místní tlakové ztráty, které jsou ozna eny Z v místech zm ny sm ru (koleno, sopouch). Tlakové ztráty t ením, vyzna eny lineárn (p ímkov ), ovliv ují pr b h tlaku mén . Nestacionární stav • U nestacionárního stavu demonstrovaného náb hem spot ebi e se vytvá í pr nikem spalin do spodní ásti spalinové cesty, v ásti p ed proudícími spalinami, krátkodobý p etlak. Tento p etlak je nejv tší v míst p echodu teplých spalin do studeného vytla ovaného vzduchu v pr duchu. • Statický tah pH, který bývá vytvo en jen ve spodní ásti spalinové cesty se vždy spot ebovává na tlakové ztráty celé spalinové cesty. •
Tlakové ztráty komína s kou ovodem 2 Pr b h tlaku na spalinové cest s vodorovným kou ovodem a) Stacionární stav b) Náb hový stav: Stav 1 – Spaliny v kou ovodu Stav 2 – Spaliny v ásti komína do bodu X
Tlakové ztráty komína s kou ovodem 3 Pr b h tlaku na spalinové cest se svislým a vodorovným kou ovodem A - Stacionární stav – Výpo et z pr m rné hustoty spalin rm v celé spalinové cest
Tlakové ztráty komína s kou ovodem 4 Pr b h tlaku na spalinové cest se svislým a vodorovným kou ovodem B - Stacionární stav – Výpo et z pr m rných hustot spalin r1 až r3 v jednotlivých úsecích 1 až 3
Tlakové ztráty komína s kou ovodem 5 Pr b h tlaku na spalinové cest se svislým a vodorovným kou ovodem C - Náb hový stav – Spaliny v kou ovodu
Tlakové ztráty komína s kou ovodem 6 Pr b h tlaku na spalinové cest se svislým a šikmo stoupajícím kou ovodem A - Stacionární stav
Tlakové ztráty komína s kou ovodem 7 Pr b h tlaku na spalinové cest se svislým a šikmo stoupajícím kou ovodem B - Náb hový stav: Stav 1 – Spaliny v kou ovodu Stav 2 – Spaliny ve svislé ásti kou ovodu
Tlakové ztráty komína s kou ovodem 8 Pr b h tlaku na spalinové cest se zalomeným kou ovodem se svislým klesajícím úsekem •
Stacionární stav
Regulace komínového tahu 1 • •
Za ízení pro regulaci škrcením
Za ízení pro regulaci škrcením Regulace pr toku spalin škrcením, znamená vložení tlakové ztráty (tlakové ztráty místní) do spalinové cesty. Pr tok spalin se v d sledku takto vložené místní tlakové ztráty snižuje. Místní tlaková ztráta, snižující pr tok spalin, vytvá í zmenšení pr ezu. Rozd lení škrtících prvk Škrtící za ízení tvo í n kolik základních prvk . Podle provozních podmínek spot ebi e m že regulace tahu spot ebi e být: • trvale nastavená pro celoro ní provoz spot ebi • s prom nným ý nastavením t í tl tlakové k é ztráty t át s ru ním í ovládáním ládá í škrtícího šk tí íh prvku k • s prom nným nastavením tlakové ztráty s automatickým ovládáním škrtícího prvku. Automatické ovládání je bu podle tepelného idla nebo servopohonem. Nej ast jší typy regula ních prvk Pro regulaci pr toku spalin škrcením v pr duchu se používá celá ada r zných typ a princip regulace. K nejzákladn jším typ m škrtících regula ních prvk pat í: • clony – tvaru mezikruží, vloženého do pr duchu • posuvné klapky – snižující pr ez pr duchu šoupátkovým posuvem • oto né klapky – s vložením listu pro snížení pr ezu otá ením klapky, nej ast ji až o 90°.
Regulace komínového tahu 2 Za ízení pro regulaci škrcením Stanovení sou initele místní ztráty regula ní clony
Regulace komínového tahu 3 Za ízení pro regulaci škrcením Stanovení sou initele místní ztráty posuvné klapky (hradítka) podle pom ru výšky volného pr ezu k výšce pr duchu A – ty hranný pr ez, B – kruhový pr ez
Regulace komínového tahu 4 Za ízení pro regulaci škrcením Stanovení sou initele místní ztráty podle úhlu nato ení oto né klapky A – kruhový pr ez, B – ty hranný pr ez
Regulace komínového tahu 5 Za ízení pro regulaci škrcením Schéma oto né spalinové klapky s elektrickým ovládáním A – klapka v poloze otev eno, B – klapka v poloze uzav eno 1 – elektromotor pohonu klapky, 2 – list spalinové klapky
Regulace komínového tahu 6 Za ízení pro regulaci škrcením Spalinová klapka s teplotním ovládáním a její umíst ní u spot ebi e s atmosférickým ho ákem za p erušova em tahu A – klapka v poloze uzav eno, B – klapka v poloze otev eno
Regulace komínového tahu 7 Za ízení pro regulaci sm šováním Výpo tové schéma sm šování v p erušova i tahu TM – teplota spalin po smíchání se vzduchem, pGNL – teoretická dynamická ztráta z p ivád ného vzduchu, pG – teoretická dynamická ztráta z p ivád ných spalin, m - hmotnostní pr tok spalin p ed p erušova em tahu, mNL - hmotnostní pr tok vzduchu, p ivád ného do spot ebi e, mM - hmotnostní pr tok spalin, smíchaných se vzduchem za p erušova em tahu
Regulace komínového tahu 8 Za ízení pro regulaci sm šováním Konstrukce p erušova e tahu v kou ovodu a – ve svislém potrubí, b – ve vodorovném potrubí, c – spole ný p erušova tahu m - hmotnostní pr tok spalin p ed p erušova em tahu, mNL - hmotnostní pr tok vzduchu, p ivád ného do spot ebi e, mM - hmotnostní pr tok spalin, smíchaných se vzduchem za p erušova em tahu
Regulace komínového tahu 9 Za ízení pro regulaci sm šováním Sm šovací regula ní za ízení – vzduchová klapka TM – teplota spalin po smíchání se vzduchem, pGNL – teoretická dynamická ztráta z p ivád ného vzduchu, pG – teoretická dynamická ztráta z p ivád ných spalin, m - hmotnostní pr tok spalin p ed p erušova em tahu, mNL - hmotnostní pr tok vzduchu, p ivád ného do spot ebi e, mM - hmotnostní pr tok spalin, smíchaných se vzduchem za p erušova em tahu
