Dragkraft (vakuum)

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 1 maj 2020; kontroller kräver 6 redigeringar .

Thrust är en minskning av trycket av luft eller förbränningsprodukter i kanalerna i strukturer och tekniska system, vilket bidrar till flödet av mediet in i området med lågt tryck. Det kan vara naturligt (under verkan av arkimedisk kraft ) eller påtvingat (under verkan av tekniska anordningar som säkerställer utflödet av gaser eller luft, till exempel fläktar ).

Naturlig attraktion

Mekanism

Tätheten för uppvärmd luft och någon annan gas är mindre än densiteten för kallare luft, därför är trycket i en kolumn med höjden h ( p = ρ g h ) mindre. Detta faktum leder till utseendet av en tryckskillnad inuti och utanför skorstenen eller uppvärmd byggnad; den största sällsyntheten nås underifrån, där höjden på de överliggande kolonnerna med olika densiteter är maximal: . $\rho$ $\Delta p=\rho g\Delta h$

I byggnaders ventilationssystem

Om byggnaden inte är hermetisk, på grund av denna tryckskillnad, riktas ett flöde av kall luft inåt och varm luft förskjuts (flyter) och går ut (särskilda frånluftsventilationskanaler kan tillhandahållas). Drivkraften för dragkraften bestäms av skillnaden i medelhöjderna för luftinlopp och luftutlopp. Detta säkerställer driften av frånluftsventilation med en naturlig impuls.

Om luftkonditioneringsapparater fungerar i byggnaden på sommaren , uppstår den motsatta effekten - varm luft kommer in i oss från gatan och redan kall luft tränger in inuti.

I moderna höghus med slutna yttre konturer kan effekten av dragkraft nå stor skala. Därför, när man designar sådana byggnader, ägnas uppmärksamhet åt att bekämpa denna effekt. Detta uppnås dels genom forcerad ventilation, dels genom integrering av invändiga skiljeväggar. Vid brand spelar drageffekten stor roll för rökspridningen.

I skorstenar

En liknande process äger rum i ugnar och pannor . Luft kommer in i ugnen under gallret eller tillförs brännarna . Där sker förbränning , varvid heta rökgaser bildas . Pannans värmeytor eller ugnens väggar tar termisk energi från dem, ibland tränger även omgivande luft in i dem, men vid utgången är de vanligtvis mycket varmare än den omgivande luften (även om det är tekniskt möjligt att kyla dem mer , detta överges vanligtvis för att förhindra utfällning i systemet frätande och giftigt kondensat ). Skorstenen , enligt sitt ursprungliga syfte, krävs för att skapa största möjliga kolumn av uppvärmda gaser, vilket skapar ett ganska betydande drag (likväl skapades många höga skorstenar främst av miljöskäl , för att sprida förbränningsprodukterna). Gaserna evakueras genom rörets mynning, där undertrycket (justerat för utloppets hydrauliska motstånd ) är noll. Men i området för ett avsmalnande rör (vanligtvis om det finns anordningar för forcerad drag) kan även en övertryckszon uppstå [1] .

I små pannor och ugnar är naturligt drag tillräckligt för att övervinna det aerodynamiska motståndet i hela gas-luftvägen, och kräver till och med begränsning. I dåligt reglerade ugnsvärmesystem i byggnader sugs ibland in så mycket kall luft utifrån att värmen som genereras av eldstaden inte ens räcker för att värma upp den. För att justera draget används spjäll , spjäll, samt enkla automatiska anordningar som tillför luft i gaskanalen när vakuumet är för högt dragbegränsare .

Draget kan också bli otillräckligt, vilket leder till dålig förbränning i ugnen och utsläpp av förbränningsprodukter i rummet ( kolmonoxid är den farligaste ). Med naturligt drag kan inget göras åt detta, förutom att rengöra skorstenen och göra det lättare för luft att komma in i rummet varifrån den tas.

Nackdelar

Naturligt drag beror på atmosfäriska förhållanden : ju högre temperatur utomhusluften har, desto mindre är skillnaden i densitet mellan den och gaser som regel. Det är möjligt att avsevärt öka sitt tryck endast genom att avsevärt öka höjden på röret, vilket är strukturellt komplext och dyrt, och för ånglok är det omöjligt när det gäller transportdimensioner; för att undvika aerodynamiskt motstånd krävs det att man gör breda gaskanaler med låg gashastighet. Vid dessa hastigheter kan skorstenar lätt bli nedsmutsade med aska , vilket återigen minskar draget.

För att öka dragkraften utan användning av mekaniska anordningar kan en deflektor installeras vid mynningen av ett rör eller ventilationskanal , som omvandlar energin från vinden som strömmar runt den till en sällsynthet . Den kan ge naturlig ventilation även utan temperaturskillnad. Men när det inte blåser fungerar inte deflektorn, dessutom var installationen av deflektorer och paraplyer på rören till värmeutrustning förbjuden i Ryssland fram till 2003 [ 2 ] . Du kan även använda en diffusor vid uttaget . För enheter med starkt forcerad förbränning är det dock ekonomiskt motiverat att skapa forcerat drag med hjälp av rökavgaser .

Tvingat utkast

Påtvingat drag i panninstallationer framkallas av maskiner med blad - rökavgaser (det fanns separata exempel på användning av jetavgasanordningar ). I byggnader tillhandahålls på samma sätt forcerad utsugsventilation av fläktar . Vid sugning av sådana maskiner skapas ett vakuum, som kan regleras på ett eller annat sätt (genom att vrida ledskovlarna, rotationshastighet, (ineffektivt) grindar, etc.). Vakuum faller som regel när du rör dig bort från bilen. En del av panninstallationsvägen, nära (från sugsidan) till rökavgaser, kan fungera under vakuum, och en del från sidan av brännare och andra blåsanordningar - under övertryck (under trycksättning); CCGT spillvärmepannor är alltid trycksatta.

För delar av gasbanan med ett tryck som är högre än trycket i den omgivande luften (även på en extern skorsten, så att gaser inte tränger in i tjockleken på en tegel- eller betongkonstruktion och inte förstör den), gastäthet (täthet) ) krävs. Tekniskt sett är det svårt att uppnå, särskilt på stora installationer, därför försöker de vanligtvis förse avgasrör med tillräcklig kraft för att skapa ett vakuum längs hela vägen, med början från ugnen; driften av drag- och blåsanordningar synkroniserade på detta sätt kallas balanserad dragkraft .

Det finns små pannor med fläkt, men utan rökavluftare, om det finns tillräckligt med naturligt drag. Rökavsugare kräver en betydande energiförbrukning för körningen, skapar mycket ljud och deras blad blir snabbt oanvändbara i en aggressiv miljö. Ljudreducering är särskilt viktig för frånluftsventilationsanordningar installerade inomhus.

Trycket av forcerat drag i alla fall läggs till trycket av naturligt drag (om de bara är medriktade).

Beräkning av naturligt djupgående

Drivkraften genereras av tryckskillnaden ( ΔP ) och kan beräknas enligt följande. Ekvationen kommer att ge ett exakt värde för fallet med luft både i röret och utanför röret med höjd h . Om det inte finns luft i röret, utan förbränningsprodukter, ger formeln endast en ungefärlig uppskattning.

\Delta P=\;C\,a\;h\;{\bigg (}{\frac {1}{T_{o}}}-{\frac {1}{T_{i}}}{\bigg )}

där ( i SI- enheter ):
∆P	= tryckskillnad, Pa
C	= 0,0342
a	= atmosfäriskt tryck , Pa
h	= rörhöjd, m
T o	= absolut utetemperatur, K
T i	= absolut innertemperatur, K

Luftflöde orsakat av drag

Luftflödet på grund av drag kan beräknas enligt följande. Formeln fungerar med samma begränsningar.

Q=C\;A\;{\sqrt {2\;g\;h\;{\frac {T_{i}-T_{o}}{T_{i}}}}}

där ( i SI- enheter ):
F	= luftflöde, m³ / s
A	= rörets tvärsnittsarea, m²
C	= koefficient införd på grund av friktion (vanligtvis tas värden från 0,65 till 0,70)
g	= fritt fallacceleration , 9,807 m/s²
h	= rörhöjd, m
T i	= genomsnittlig innertemperatur, K
T o	= absolut utetemperatur, K

Se även

Anteckningar

↑ Richter L. A., Elizarov D. P., Lavygin V. M. Chapter Eleven. Externa gaskanaler och skorstenar // Hjälputrustning till värmekraftverk . - M . : Energoatomizdat, 1987. - S. 190-211. Arkiverad 10 juli 2020 på Wayback Machine
↑ SNiP 2.04.05-91*. Värme, ventilation och luftkonditionering . — “3,75*. <...> Anordningen med paraplyer, deflektorer och andra munstycken på skorstenar är inte tillåten.». Hämtad 18 december 2011. Arkiverad från originalet 11 juni 2012. (obestämd) - faktiskt ersatt av SNiP 2003-01-41. Värme, ventilation och luftkonditionering . - "6.6.14 <...> Paraplyer, deflektorer och andra munstycken på skorstenar bör inte förhindra att rök kommer ut fritt." Datum för åtkomst: 18 december 2011. Arkiverad från originalet den 23 januari 2012. (obestämd)