Расчет высоты и выходного диаметра трубы

Диаметры выходных отверстий и высоту дымовых труб следует определять на основании аэродинамических, теплотехнических и санитарно-гигиенических расчетов.

Диаметры надлежит принимать по следующему унифицированному ряду: 1,2; 1,5; 1,8; 2,1; 2,4; 2,7; 3,0; 3,3; 3,6 м и далее через 0,6 м.

Минимальные диаметры труб следует назначать с учетом оборудования, применяемого при возведении труб, но не менее 1,2 м - для кирпичных труб (в свету по футеровке) и 3,6 м - для монолитных железобетонных. Диаметры труб стальных и из конструкционных пластмасс допускается уменьшать до 0,4 м при их высоте до 45 м.

Высоту дымовых труб следует назначать по следующему унифицированному ряду: 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120 м и далее через 30 м и принимать для кирпичных и армокирпичных труб не более 120 м, это же ограничение касается и большинства стальных свободно стоящих (бескаркасных) труб.

Минимальная высота дымовой трубы определяется из двух условий: обеспечения рассеивания вредных веществ, а для труб только с естественной тягой – и из условия ее обеспечения. Выполнение этих условий связано еще и с выходным диаметром дымового канала (устье трубы), так как он определяет скорость дымовых газов на выходе из трубы. Эта скорость влияет в первом случае на высоту подъема факела и, следовательно, на рассеивание вредных веществ и самоокутывание оголовка, во втором случае влияет на тягу через сопротивление трению и сопротивление с выходной скоростью, которые возрастают с квадратом скорости.

Необходимо подчеркнуть, что высота дымовой трубы по методике расчета рассеивания вредных примесей должна выбираться после того, как будут определены и учтены все возможности по уменьшению количества выбросов вредных веществ в атмосферу.

Естественная тяга обуславливается разностью плотности воздуха и продуктов сгорания (дымовых газов) в трубе. Плотность воздуха зависит от его температуры и влажности, поэтому летом тяга дымовой трубы снижается, а зимой возрастает.

При больших диаметрах трубы может наблюдаться обратный поток атмосферного воздуха, так называемое задувание в трубу. Чтобы свести к минимуму негативные последствия этого явления, скорость дымовых газов на выходе из трубы стараются принимать не ниже 5...8 м/с.

Требуемая площадь выходного отверстия трубы при естественной тяге определяют как отношение выходящего объема газов к его скорости, откуда его диаметр

d₀ = 1,13√V₁/W₀,

где V₁ – объем дымовых газов, м³/с; W₀ – скорость дымовых газов, м/с.

Необходимую высоту дымовой трубы определяют по формуле

где ∆h_п — перепад полных давлений газового тракта, не включающих в себя при естественной тяге самотягу трубы и ее сопротивление, Па; 1,2 —коэффициент запаса по тяге; h_до — динамическое давление на выходе из дымовой трубы (потери давления с выходом), Па; ∆h_тр — потери давления на сопро-тивление трения в трубе, Па; ρ_в—плотность наружного воздуха, кг/м³; ρ_о — приведенная плотность дымовых газов при нормальных условиях, кг/м³; 273 — термодинамическая температура, °С; 1,1 — коэффициент местного ∆h_тр сопротивления выхода; 1,293 — плотность сухого воздуха при нормальных условиях, кг/м³; h_баp — среднее барометрическое давление, мм рт. ст.; t₂ — средняя температура дымовых газов в трубе, °С.

Динамическое давление p = 0,5ρW², а плотность наружного воздуха

Ρ_В = 352/(273 + t_В),

где t_В — средняя температура наружного воздуха в самых жаркий летний месяц, °С.

∆h_тр — потери давления на сопротивление трения в трубе Рассмотрены ниже, в разделе 2.3.1 (Особенности внутренней аэродинамики).

При искусственной (принудительной) тяге высоту дымовой трубы определяют исходя из условий обеспечения допустимых концентраций вредных веществ в атмосфере.

Скорость дымовых газов в трубах с принудительной тягой обычно высока - до 30...40 м/с. В этих условиях столб дымовых газов поднимается зачастую значительно выше самой трубы. Следовательно, на высоту выбрасываемого столба газов существенное влияние начинает оказывать общее состояние атмосферы.

Важнейшим фактором, определяющим рассеивание в атмосфере дымовых газов, содержащих вредные примеси, является атмосферная турбулентность. Эта характеристика атмосферы — результат двух процессов: нагревания атмосферы и поверхности земли, в связи с чем образуются естественные конвективные потоки, и механической турбулентности вследствие взаимодействия ветрового потока с подстилающей поверхностью.

Нагревающийся у поверхности земли воздух в результате уменьшения плотности поднимается вверх, а более холодный и плотный воздух опускается к поверхности земли. Но бывают случаи, когда температура воздуха с высотой возрастает (инверсия температуры), и вертикально поднимающийся столб дымовых газов на определенной высоте оказывается холоднее окружающих масс и его движение затухает.

Если условия инверсии дополняются малыми скоростями ветра, то приземные концентрации вредных веществ увеличиваются как за счет ограничения их активного перемешивания по вертикали, так и за счет уменьшения в этих условиях эффективной высоты подъема факела.

Таким образом, можно считать, что для дымовой трубы большой высоты наиболее неблагоприятно сочетание приподнятой мощной инверсии, начинающейся на высоте выброса, и малой скорости ветра в приземном слое атмосферы, а для невысокой трубы — сочетание приземной инверсии и приземного штиля.

Концентрации вредных примесей определяют, решая уравнение турбулентной диффузии применительно к тому или иному состоянию атмосферы.

Однако в реальной атмосфере характер изменения турбулентной диффузии и скорости ветра значительно сложнее, поэтому для практических расчетов рассеивания в атмосфере вредных примесей, содержащихся в выбросах предприятий, используют методику, основанную на неблагоприятных метеорологических условиях, когда скорость ветра достигает опасного значения и имеет место интенсивный вертикальный турбулентный обмен в атмосфере.

Опасная скорость ветра — это такая скорость, при которой для заданного состояния атмосферы концентрация вредных примесей на уровне дыхания людей достигает максимальной величины.

• Основы проектирования дымовых труб. Основные факторы и исходные данные для разработки проекта (Страница 1)
• Расчет высоты и выходного диаметра трубы. Расчет выходного диаметра и высоты трубы для обеспечения естественной тяги. Расчет высоты трубы при принудительной тяге (Страница 2)
• Основы аэродинамического расчета дымовых труб. Особенности внутренней аэродинамики (Страница 3)
• Диффузоры и их аэродинамика (Страница 4)
• Самоокутывание газоотводящих труб (Страница 5)
• Основы теплотехнического расчета (Страница 6)
• Основы силового расчета (Страница 7)
• Нагрузки и воздействия, реакция на них сооружения, особенности учета при расчете и проектировании. Нормативные и расчетные значения нагрузок (Страница 8)
• Особенности учета собственного веса. Температурные технологические воздействия (Страница 9)
• Ветровые нагрузки (Страница 10)
• Нормативные и расчетные значения прочностных и других характеристик материалов и грунтов. Проектирование ствола трубы (Страница 11)
• Проектирование и расчет оснований и фундаментов (Страница 12)

Подробную информацию про разработку проектной документации можно найти на странице о проектировании.