Перемещение дымовых газов по газоходам котельной установки и удаление их в атмосферу происходит с помощью тяговых устройств. Подача воздуха в топки котлов производится за счет имеющегося в них разряжения. Простейшим тяговым устройством является дымовая труба. Она создает в дымоходах котельной установки давление ниже атмосферного, так называемую естественную тягу.

Сила тяги пропорциональна разности температур наружного воздуха и дымовых газов, заполняющих трубу, а также высоте трубы: чем больше разность температур или высота трубы, тем больше сила тяги, и наоборот. При постоянных высоте трубы и температуре дымовых газов сила тяги больше зимой, чем летом. Точно также сила тяги больше при более высокой температуре уходящих газов.

Исходные данные для поверочного расчета тягового устройства котельной следующие:

1. котельная размещается в отдельно стоящем здании;

2. котельная оборудована тремя стальными котлами типа КСВа;

3. расход газа на один котел В₁=131 м³/ч;

4. расход газа на котельную В=393 м³/ч;

5. высота существующей дымовой трубы Н=31 м;

6. внутренний диаметр дымовой трубы Д=0,6 м;

7. теоретически потребное количество воздуха для сжигания 1 м³ газа

=10 м³/м³;

8. теоретический объем дымовых газов при сжигании 1 м³ газа: V_o=11м³/м³;

9. сечение борова котла F₁=F₂=F₃=0,12 м²;

10. сечение сборного борова котельной F=0,3 м²;

11. теплопроизводительность котла Q=1МВт;

12. поверхность нагрева котла Н_к=20,0 м²;

13. коэффициент избытка воздуха за котлом α_ух=1,1;

14. коэффициент избытка воздуха перед дымовой трубой α_д=1,3;

15. температура наружного воздуха t_н=-31°С;

16. материал дымовой трубы – сталь;

17. барометрическое давление Б=99085 Па;

18. теплота сгорания газа =37560 кДж/м³;

Для проверки тягового устройства необходимо определить следующие расчетные параметры.

Температура уходящих газов за котлом

 (19)

где для водогрейных котлов

t_ух=145+10× =150°С.

 Объем дымовых газов в борове котла

 (20)

=1395 м³/ч.

Общий объем дымовых газов V=4185 м³/ч.

Объемная доля дымовых газов, поступающих в сборный боров от каждого котла, а = 0,33.

Температура дымовых газов у основания дымовой трубы, t_д, при устройстве дымовых каналов от котлов до дымовой трубы надземно,

 (21)

=122°,

Средняя температура дымовых газов в сборном борове, t_ср.б.,°С

t_ср.б= °С.

Объем дымовых газов в сборном борове при t_ср.б, V_б

V_б=В×[V_o+(α_д-1)× ]×  (22)

393×[11+(1,3-1)×10]× =8243 м³/ч

Скорость дымовых газов в сборном борове котельной

W_б= = =19 м/с

Падение температуры на 1 м длины трубы ∆t, °С, для металлических нефутерованных труб

 (23)

где

Температура на выходе из трубы, ∆t_вых

t_вых=t_д-∆t×H=122-0,43×31=109 °С

Средняя температура в трубе

t_ср.тр=

Средний удельный вес дымовых газов в трубе при t_ср.тр., γ_ср.тр., °С, кг/м³

γ_ср.тр=  кг/м³

Удельный вес дымовых газов на выходе из трубы при t_вых, γ_вых, кг/м³

γ_вых=

Средний объем дымовых газов в трубе при t_ср.тр, , м³/ч

= = 7830 м³/ч

Объем дымовых газов на выходе из трубы при t_вых, V_г.вых, м³/ч

V_г.вых= 7699 м³/ч

Коэффициент шероховатости стальной трубы

λ=0,02

Средняя скорость газов в дымовой трубе W_ср.тр., м/с

W_ср.тр=  м/с

Расчет продолжается, так как W_ср.тр<8 м/с.

Скорость дымовых газов на выходе из трубы W_вых, м/с

W_вых= 7,6 м/с

Для определения высоты дымовой трубы предварительно находим газовые сопротивления отдельных элементов котельной установки и их сумму:

сопротивление топки - ∆S_т=0,5 кгс/м²;

сопротивление котла - ∆S_к+∆S_т=2,7 кгс/м²;

сопротивлением сборного борова можно пренебречь, так как длина его незначительна;

сопротивление шибера - ∆S_ш=1,5 кгс/м²;

сопротивление в трубе

∆S_тр=h_тр+h_вых

где h_тр=1,5× 4 кгс/м²

h_тр=1,5× 4,1 кгс/м²

∆S_тр=4+4,1=8,1 кгс/м²

Суммарное сопротивление тягового устройства котельной

S_уст=∆S_т+∆S_к+∆S_ш+∆S_тр=12,3 кгс/м².

Находим высоту дымовой трубы:

 (24)

23 м.

Таким образом, на основании расчета существующие дымовые тракты и дымовая труба диаметром 600 мм и высотой 31 м реконструкции не подлежат.