Расчет дымовой трубы: ищем высоту и диаметр сечения

Расчет дымовой трубы (труба в трубе) в SCAD

Расчет дымовой трубы в трубе. Диаметр газотводящего ствола 530 мм, наружной трубы 720 мм. Высота сооружения 20,5 метров.

Внешний вид трубы и принцип конструкции. Внутренняя часть (газоотводящий ствол) помещается внутри наружного ствола. При помощи скользящих опор ствол может двигаться по вертикали (температурные расширения), по горизонтали ветровая нагрузка передается на наружный ствол.

Задача не простая, рассмотрим два варианта расчета и сравним результаты.

Нагрузки для расчета:

Собственный вес (собирается автоматически)

Ветровая нагрузка

Температурная нагрузка

Максимальная температура газов до 200°. К этому значению прибавляем максимальный перепад температуры для конкретного региона. В данном случаем максимальный перепад 50° и в расчете фигурирует цифра 250°.

Вариант 1

В качестве ствола дымовой трубы — стержень. Стержень разбит на два участка для 530 и 720 трубы. Прикладываем нагрузки и запускаем расчет.
Нагрузки:

Исходные данные для расчета

Перемещения

Эпюры

Проверка сечений

Минус первого варианта — не корректно задается температура (между газоотводящим и наружным стволом проложен утеплитель).

Вариант 2

Все делается с использованием пластин (траверсы, фланцы не рассматриваются)

Нагрузки:

Исходные данные для расчета:

Перемещения:

Напряжения в пластинах:

только по оси Y

Плюс этого варианта — наглядность. Можно как угодно задать ветер, правильно задать температуру. В эту модель можно вставить для расчета и траверсы и фланцы (при необходимости можно и примыкания газохода просчитать). Но, думаю, что есть определенные но. 

Перейдем в выводам:

Сначала попробуем проанализировать полученные двумя способами результаты

Перемещения:

	горизонтальные	вертикальные
стержни	54,83/113,62	63/56,63
пластины	17,65/29,73	63/45,46

(в таблицу вписаны значения от отдельных загружений/ комбинаций)

Вертикальные перемещения совпадают полностью только вне комбинации.

Горизонтальные перемещения — разница огромная (в 3 — 5 раз). Конечно, возможно, что это результат как раз таки в разном подходе к расчету. По нормам (1/75 высоты) конструкция проходит в любом случае. К тому же есть огромная разница в условии закреплении конструкции в фундаменте. В случае со стержневой расчетной схемой у нас нет выбора — одна точка. Во втором случае мы можем экспериментировать. Так вот, если последовать примеру первой схемы и закрепить в одной точке, то результаты будут 336,36/535,33…..

Устойчивость и т.д.

	КЗУ	Гц
стержни	91,34	1,680
пластины	2,96/3,71	1,802

Невероятный коэффициент запаса устойчивости в стержневой схеме…

Нагрузки на фундамент

	N	M	Q
стержни	2,73	10,76	0,85
пластины	4,44	5,45	0,52

С нормальной силой все понятно — в стержневой схеме мы не потеряли несколько метров 520 трубы.

С моментом — условие закрепления на фундаменте. В данном случае — это один центральный узел

Поперечная сила — та же беда, что и момент

Вот пример того, какую роль в играет условие закрепления в фундаменте:

слева направо — плита закреплена анкерными болтами, плита закреплена только в центральном узле.

Какой из всего этого можно сделать вывод!? В обоих случаях расчет показал, что конструкция может существовать. Мне второй вариант кажется более предпочтительным. В нем достаточно наглядно можно работать со схемой, задавать нагрузку и анализировать. Установить какой из вариантов ближе к истине помогут пожалуй что только натурные испытания, возможно третий подход к расчетной схеме или/и расчет в других программах или на бумаге. Помимо плюсов второй вариант обладает рядом минусов — сложность в создании схемы и сборе нагрузок на фундамент (для себя, на данном этапе, я решил нагрузку собирать по старинке, по первому варианту)

if someone feels that he should or would like maybe something add or continue to this topic — let him do to my pleasure. here you find my files

высота над крышей и другие параметры

Выполняя обустройство печи, придется заниматься вопросом и проектирования дымовой трубы. Для этого начать нужно с определения того, какими они вообще бывают.

Виды дымовых труб

Итак, учитывая места и способы монтажа, дымовые трубы могут быть:

Наиболее рационально устраивать стенные трубы, они считаются самыми рациональными ввиду экономичности, а также комфортности нахождения во внутренних капитальных стенах здания. Если рядом нет капитальной внутренней стены, тогда необходимо сооружать коренную или насадную трубу.

Что касается материала, то ранее были популярны кирпичные, но со временем эстафету взяла сталь. Этот материал показывает себя гораздо эффективнее, поскольку кирпич уже не справляется со всеми обязанностями, на него возложенными. Поэтому все востребованней становятся модульные стальные дымовые трубы. Особенность такой конструкции в том, что она способна легко монтироваться в имеющуюся трубу. При этом она может эффективно выполнять свои функции не только снаружи, но и внутри помещения.

Такие изделия долговечны, устойчивы к коррозии, подходят для любых типов отопительных приборов (выдерживают температуру до 600 градусов), просто устанавливаются, наблюдается минимальное количество гари и конденсата на стенках, обладают отличной теплоизоляцией и высоким уровнем пожаробезопасности.

Подобные дымовые изделия могут применяться не только в жилых домах, но и в банях, и в саунах.

Особенности проектирования

Любые работы по установке дымовых труб и подобных конструкций должны начинаться с проведения расчета, который должен быть включен в проект. Это дает возможность учесть все правила и нюансы, а также определить стоимость сооружения.

Прочность и устойчивость трубы

В проекте учитываются различные характеристики и параметры элементов конструкции. Например, рассчитывается диаметр дымовых труб, вид топлива, который наиболее подходит для конкретных условий, вид применяемого отопительного оборудования и так далее. Также, учитывая проект здания и тип печи, определяется место ее монтажа.

И, конечно же, создавая проект, обязательно необходимо помнить и соблюдать правила безопасности.

Что касается высоты трубы, то ее также необходимо рассчитывать. Ведь от этого параметра зависит другой – сила тяги. При этом берется во внимание мощность отопительного прибора и прочие показатели.

Если возвести сооружения недостаточной высоты, тяга уменьшиться, а если же сделать ее большой, уровень тяги будет излишним, топливо будет намного быстрее прогорать.

Монтаж дымовой трубы

Расчет высоты трубы зависит и от ее местоположения.

Выполняя расчеты, нужно отразить детали, которые способны сделать характеристики дымовой трубы наиболее оптимальными для эксплуатации.

О стоимости конструкции

При создании проекта, уже на этом этапе, можно ориентировочно говорить о каких-то цифрах по стоимости сооружения. Безусловно, точный цифры под силу получить только специалисту, который имеет большой опыт в этой сфере.

А стоимость изделий зависит от нескольких аспектов.

1. Тип отопительного прибора, который используется. Если предполагается сложный монтаж, то это увеличит стоимость дымохода, а если наоборот, тогда цена будет минимальной.
2. Влияет на этот показатель и диаметр дымового изделия. При его увеличении растут и затраты материалов. Поэтому стоимость сооружения будет также расти.

   Расчет дымохода для дома не требуется

3. Материал внешней оболочки. Оптимальный вариант – оцинкованная сталь. Хотя может быть и шлифованная, что будет гораздо дороже.
4. Потребность в окраске. Это также влияет на общую стоимость конструкции.
5. Величина возвышения над крышей, общая длина – все это также влияет на цену.
6. Учет фасонных элементов. Нужно учесть общее количество каждого фасонного участка.

Расчет высоты

Высота трубы измеряется рулеткой. При этом крепиться, выполняя замеры, нужно карабинами к несущим конструкциям дома. Высота изделия над высшей точкой крыши (конек) не должна превышать 0,5 м, если труба находится от нее на расстоянии до 1,5 м.

Если кровля плоская, минимальная высота над ней – 1,2-1,5 м. Также для определения этого показателя подойдет теодолит, который используют геодезисты. Прибор измеряет вертикальные и горизонтальные углы и направления.

Расчет высоты

Если дымовое изделие находится на значительном удалении от конька крыши, то расчет также возможен. Труба должна быть равна высшей точке крыши или быть выше, если удаление составляет 1,5-3 м. Если удаление составляет более 3 м, необходимо производить точные расчеты. Тогда к горизонту с углом 10 градусов проводится линия, длина которой будет соответствовать высоте изделия.

После выполнения расчетов необходимо измерить всю длину конструкции.

Чтобы КПД был высоким, дом медленно остывал, а топливо не перерасходывалось, высота всех труб должна превышать пять метров. Если же высоты трубы недостаточно, ее следует нарастить.

 Такие виды проектирования очень важны. Поэтому к ним нужно отнестись очень внимательно, а лучше обратиться к мастерам высокой квалификации. Важно в любом случае учесть все нюансы, чтобы все получилось правильно.

Расчет дымовой трубы | ООО Риелло-сервис

Для бытовых и производственных котельных, как правило проектируют одну большую совместную дымовую трубу. Для того, чтобы она нормально функционировала проводят аэродинамические операции подсчета.

Что касается сырья, из которого она изготавливается, то им может быть, как кирпич, так и железобетон или стеклопластик.

Возможно использование также стальных аналогов, диаметр не будет превышать 1 метр, но это возможно лишь в тех случаях, когда технико-экономическая выгода выбора будет подтверждена безопасностью постройки оборудования.

Просчёты пропускной способности

Такие виды работ проводят для того, чтобы определить пропускную способность оборудования. Она должна быть достаточной для того, чтобы все продукты, которые выделяются после сгорания могли свободно удаляться в окружающую среду из котельных.

Аэродинамический расчет дымовой трубы проводится во время оценивания, его делают эксперты, касательно тепловой и дутьевой системы.

Определение габаритов

Очень важная часть работ — это определение высоты сооружения, так как оно предполагается экологически обоснованным. Исходя из того, насколько быстро рассеиваются вредные вещества, которые выходят и попадают в атмосферу, эксперты

рассчитывают не только её уровень, но и диаметр, а также ширину. Для заводских и коммерческих предприятий строго соблюдаются санитарные нормы концентрации опасных веществ, попадающих в воздух. Проект дымовой трубы разрабатывается на основании следующих показателей:

• температуры газов, что отводятся из котельной;
• скорости ветра и масс потоков воздуха;
• атмосферного режима и метеорологических условий местности, где установлена труба;
• рельефа местности и наличие построек вокруг.

Устойчивость и прочность

На следующем этапе строительства определяются нужные характеристики для того, чтобы объект был наиболее устойчив, а также прочен. Эти данные рассчитываются на основании внешних влияний:

• сейсмическая активность региона;
• внешние нагрузки на протяжении всех сезонов, например снег, ветер, или дождь;
• состав грунта и его поведение на протяжении года.

Также нужно учитывать эксплуатационные данные, которыми обладает башня, например: общий вес, а также температурное расширения. Есть специальный показатель динамического колебания оборудования, он также должен быть учтен в ходе этих планирований будущей постройки.

После проведения всех вышеизложенных анализов может быть рассчитана общая форма ствола — одни из самых нужных показателей во всем сооружении. После этого есть возможность также определить, какой именно будет установлен фундамент, исходя из нагрузок, которые он должен выдерживать. Для него рассчитывают площадь подошвы, глубину заложения.

Теплотехнические расчеты

Он не менее важен, чем все остальные, так как определяет температурное расширение материала, из которого изготовлена дымовая промышленная труба.

Специалисты устанавливают специальные утеплители, они защищают корпус оборудования и всю конструкцию от влияния внешних повреждений. Во время теплового анализа производится подбор специальных утеплений, которые в будущем будут использоваться в дымоходе.

Для проведения работ нужны соответствующие разрешения и документы, оформляются согласно одобрению органов местных властей и специальных служб. Неправильное составление некоторых нюансов при сооружении может привести к тому, что проект будет реализован небезопасно, что в дальнейшем при воздействии разных погодных явлений, например, ветра, может привести к аварийным ситуациям. Также, если пропускная способность будет рассчитана неправильно, это может привести к значительному скоплению газов, что повлечет за собой аварии или значительные перебои в работе котельной.

Основные операции

Специалистам, которые будут проводить такие операции перед постройкой, нужно провести сразу несколько просчетов, в список входят следующие:

1.  Определение величины, которая зависит от разных факторов и внешних, они физически могут влиять на всю постройку. Сюда входит анализ высоты дымовой трубы.

2.  Подсчет устойчивости и прочности, зависит от региона установки, а также от грунта, где вводится в эксплуатацию данный дымоход. Тепловой, включает в себя определение сырья, которые в дальнейшем послужит утеплителем, а также определяет температурное расширение.
3.  Также очень важным является сама тяга. Для этого специалистам нужно определить количество сжигаемых газов и узнать сколько продуктов распада, дыма получается после его сжигания. Для этого эксперты используют формулы и получают конкретную цифру.

Другие параметры

Также есть величины, которые для бытовых строений примерно одинаковые. К ним относится температура газов, которые выходят из котла и попадают в воздух. Показатель этот составляет примерно от 150 до 200 градусов Цельсия. Эти вещества двигаются в среднем со скоростью 2 м в секунду. Согласно государственным строительным нормам, дымоходы должны быть не менее 5 м от колосника. Постоянной величиной считается и напор газов,что рассчитывается на 1 м и составляет не меньше 4 Па.

Методика постройки и подсчета всех необходимых опций прописана и утверждена в конкретном регионе, согласно из постановлений местных органов власти, а также соответствующих служб.

Иногда компетентные строители используют специальный калькулятор, в который внесены все необходимые замеры. На его основании и узнают, какая именно должна быть труба. Этот важный момент подготовительных работ, так как в будущем может предотвратить нестандартные ситуации и катастрофы.

ASCE 7 Ветровая нагрузка на дымовые трубы и аналогичные конструкции — статья

1 мая 2020 г.

В этой статье объясняется, как рассчитать ветровые нагрузки согласно ASCE 7 на дымовые трубы/дымоходы и аналогичные конструкции. ASCE 7-16, глава 29 охватывает «Другие конструкции». Это очень обширный раздел, который охватывает множество различных типов структур. Даже если вы не проектируете трубы/дымоходы, возможно, что другие типы конструкций, которые вы проектируете, могут подпадать под эту же процедуру проектирования.

Какие типы сооружений покрываются?

ASCE 7-16 На рис. 29.4-1 показано, что он распространяется на дымоходы, резервуары и аналогичные конструкции. Поскольку большинство дымоходов и резервуаров имеют цилиндрическую форму, это означает, что это применимо только к круглым конструкциям; однако, если вы посмотрите на рис. 29.4-1, то увидите, что он охватывает не только круглые конструкции, но и имеет коэффициенты формы для квадратных, шестиугольных и восьмиугольных структур. Во многих случаях структура может не соответствовать какой-либо другой классификации в рамках ASCE 7, и этот раздел «Дымоход» может быть лучшим вариантом. В Meca мы применили этот критерий для расчета ветровой нагрузки для теплообменников с воздушным охлаждением, нагревателей и различных других конструкций.

Ветровая нагрузка на стек Пример:

Поскольку раздел 29.4 написан для дымоходов, давайте рассмотрим пример цилиндрического дымохода. Предположим, что у нас есть дымовая труба общей высотой 100 футов [30,48 м] с наружным диаметром 3 фута [0,914 м] вверху и 5 футов [1,524 м] внизу. Существует конический переход от высоты 55 футов [16,764 м] к высоте 50 футов [15,24 м]. Материал — А-36, а толщина пакета — 0,25 дюйма [6,35 мм], оба эти параметра необходимы для определения собственной частоты.

Собственная частота:

Одним из наиболее сложных аспектов расчета ветровой нагрузки на высокую стройную конструкцию, такую ​​как дымовая труба или дымовая труба, является определение собственной частоты. Если частота меньше 1 Гц, то согласно ASCE 7 это считается гибкой конструкцией, и необходимо рассчитать коэффициент гибкого порыва. Если собственная частота больше 1 Гц, используется гораздо более простое значение коэффициента порыва ветра 0,85. Обратите внимание, что ASME STS-1 Steel Stack Design требует, чтобы всегда использовался гибкий коэффициент порыва ветра, независимо от собственной частоты. Эта тема обсуждается здесь более подробно, но для целей данного примера мы воспользуемся передовой практикой и рассчитаем гибкий коэффициент порыва ветра.

Для точного расчета собственной частоты рекомендуется использовать программное обеспечение, такое как MecaStack. Для этой задачи также можно использовать другие структурные расчеты общего назначения (StaadPro, Risa3D, StruCad и т. д.). Если стек простой, есть несколько эмпирических правил, которые достаточно точны; однако мы редко сталкиваемся с этими «простыми» стеками, которые идеально соответствуют критериям. Существует уравнение для оценки собственной частоты стопки постоянного диаметра и толщины. Мы протестировали эту формулу и обнаружили, что она чрезвычайно точна, когда соответствует этим критериям. Формулы следующие: 94]
ma = Средняя масса на единицу длины штабеля в фунтах/дюймах [кг/м]
Обратите внимание, что 386.4 требуется только для имперских единиц, чтобы правильно определять единицы измерения.

В этом случае запуск MecaStack указывает, что собственная частота для этого стека составляет 1,84 Гц. Используя эту формулу и диаметр основания стопки для определения I и ma, мы получаем расчетную частоту 1,64 Гц. Это примерно на 11% ниже фактического значения 1,84 Гц, но это не ужасная оценка. Обратите внимание, что даже несмотря на то, что единицы измерения ниже являются имперскими, мы не показываем коэффициент 386,4, указанный выше для имперских единиц, поскольку MathCad автоматически скорректирует единицы измерения соответствующим образом.

Гибкий коэффициент порыва ветра:

Как указано выше, мы собираемся использовать критерии гибкого коэффициента порыва ветра, даже если наша собственная частота 1,84 Гц превышает 1 Гц. Расчет гибкого коэффициента порыва намного сложнее, чем если бы мы предполагали жесткий расчет, но использование гибкого коэффициента порыва является более консервативным, а также более точным в случае высоких тонких конструкций, таких как дымовая труба. Следуя расчетам гибкого коэффициента порыва, мы получаем коэффициент порыва 0,9.91.

Расчет силы ветра:

Теперь, когда у нас есть гибкий фактор порыва ветра, остальные расчеты силы ветра несколько просты. Мы будем использовать уравнение 29.4-1 для этого расчета.

 

Мы уже рассчитали коэффициент порыва ветра G выше, поэтому теперь нам нужно только определить qz, Cf и Af. Определение этих значений, а затем окончательный расчет F осуществляется следующим образом. Обратите внимание, что мы рассчитали их для нескольких различных значений z по высоте стека. Поскольку коэффициент Kz меняется на разных высотах, мы рассчитываем ветровое давление на большем количестве высот, чтобы получить более точную ветровую нагрузку на общую сумму.

Электронная таблица Excel с кратким описанием расчетов давления ветра доступна для бесплатного скачивания по этой ссылке. По этой ссылке также есть бесплатный pdf расчетов, показанных в этой статье.

Может ли MecaStack выполнить этот расчет?

Да, MecaStack легко справляется с этим расчетом. Может быть задействован фактор гибкого порыва ветра, и для наиболее реалистичных устройств дымовой трубы представленное эмпирическое правило, вероятно, не будет точным. Более простой способ сделать этот стек — использовать MecaStack, который будет рассчитывать собственную частоту и ветровые нагрузки. Вот расчет ветра, произведенный MecaStack для этого же примера, а вот копия входного файла, который можно открыть, если у вас есть лицензия на MecaStack.

Может ли MecaWind выполнить этот расчет?

Можно использовать MecaWind, но в этом конкретном примере у него есть некоторые проблемы. В MecaWind у нас есть только приблизительный метод оценки частоты. Например, если мы воспользуемся этим инструментом, мы получим 1,64 Гц, именно то, что мы получили, когда выполняли наш ручной расчет ранее.

Проблема в том, что программное обеспечение написано в соответствии с ASCE 7, а в ASCE 7 указано, что если частота больше 1 Гц, то конструкция является жесткой, и используется жесткий коэффициент порыва. Чтобы использовать гибкий фактор порыва, мы должны ввести его в «Переопределить фактор порыва». Это не идеально, потому что для переопределения вам сначала придется вычислить его вручную, и мы хотим, чтобы программное обеспечение делало это. Мы рассмотрим возможность добавления этой возможности в будущем, но на момент публикации этой статьи такой возможности не существует.

Для целей данного примера, поскольку мы уже знаем, что собственная частота составляет 1,84 Гц, это значение использовалось в анализе MecaWind. Мы также заставили «G» равняться 0,991, чтобы соответствовать нашим предыдущим расчетам. Вот вывод для MecaWind, а также входной файл MecaWind, который вы можете открыть, если у вас есть лицензионная копия MecaWind.

 

Аналогичные структуры

Эта процедура может быть применена к другим «Похожим структурам». Здесь применима та же базовая процедура, за исключением того, что если конструкция не является гибкой, то можно использовать гораздо более простой жесткий коэффициент порыва ветра (G = 0,85). В ASCE 7 также упоминается, что конструкции нефтехимических и других промышленных объектов, которые иначе не рассматриваются в ASCE 7, можно найти в «Ветровых нагрузках для нефтехимических и других промышленных объектов», опубликованном ASCE. Если вы проектируете структуры, найденные на этих объектах, это может быть полезным справочным материалом. Он доступен на сайте www.asce.org, вот ссылка. В руководстве рассматриваются конструкции с открытой рамой, конструкции с частичной облицовкой, сосуды под давлением, градирни и теплообменники с воздушным охлаждением.

Тепловое моделирование дымохода с интегрированным каналом воздуха для горения

Чтобы продемонстрировать полезность нового инструмента гидродинамических расчетов, мы представляем простое, но очень интересное приложение. Конечно, описанный метод и инструмент можно использовать для моделирования теплопередачи потоков всех видов жидкостей, таких как воздух, газ, вода, масло, хладагент и т. д. 

Модель дымовой трубы, смоделированная инструмент для теплового моделирования дымохода, содержащего дымоход, а также встроенный канал забора воздуха для горения. Мы предполагаем, что дымоход стоит отдельно и проходит через кондиционируемое помещение с температурой 23 °C. Дымоход выполнен из сборного кирпича из двух различных типов легкого изоляционного бетона. Дымовая труба изготовлена ​​из нержавеющей стали, а канал для воздуха горения выполнен просто в виде полости внутри кирпича. Воздушный зазор, окружающий стальную трубу, моделируется с помощью автоматизированной программы HTflux ISO 69.Инструмент на 46 гнезд. С внешней (комнатной) стороны дымоходный кирпич покрыт цементно-известковой штукатуркой толщиной 1,5 см.

Диаметр трубы дымохода 30 см, канала приточного воздуха 20 см.

Теплопередача дымовых газов и воздуха для горения

Фактическое тепловое моделирование представляет собой простую задачу, которую можно выполнить за несколько минут с помощью HTflux. Сложная и важная часть моделирования заключается в том, чтобы правильно описать теплопередачу проточных газов, дымовых газов, а также свежего воздуха. Однако с интеграцией новой функции расчета расхода трубы в HTflux эта работа также становится легкой задачей. При таком подходе теплообмен можно моделировать простым граничным условием, определяемым средней температурой газа и величиной поверхностного сопротивления, отражающей весь коэффициент теплопередачи (результат гидродинамических расчетов).

Для расчета необходимо указать правильные скорости потока. Это можно сделать, указав объемный расход, средний расход или массовый расход. Для этого приложения третий вариант может быть самым простым. Исходя из спецификации системы отопления, мы предполагаем, что массовый расход дымовых газов составляет 50 граммов в секунду. Кроме того, для котла указан расход масла 2,5 грамма в секунду и средняя температура дымовых газов 140 °C. Предполагая, что весь воздух для горения забирается из канала подачи, мы можем оценить средний массовый расход 47,5 граммов в секунду на стороне воздуха для горения.
Конечно, фактическая температура в дымоходе будет разной. Поэтому мы оцениваем средние значения в соответствующей позиции. После выполнения теплового моделирования полученные скорости теплообмена можно использовать для расчета эффективного профиля вертикальной температуры для дымоходных каналов. Затем для более высокой точности моделирование можно было бы повторить с правильными температурами дымовых газов и приточного воздуха.

В инструменте расчета расхода трубы HTflux мы выбираем « Air » в качестве типа жидкости. На самом деле дымовые газы будут иметь несколько иные свойства в зависимости от конкретного вида сжигания и содержания водяного пара. Однако для расчета коэффициента теплопередачи потока трубы выбор Air в качестве среды приведет к достаточно точным результатам. Наконец, мы должны обеспечить шероховатость для дымохода и канала подачи воздуха в соответствии со спецификациями дымохода.

Для обоих каналов результаты гидродинамического расчета, а также входные параметры можно увидеть здесь ( щелкните, чтобы увеличить ):

Результаты теплового моделирования

Фактическое моделирование занимает всего несколько секунд и приводит к следующему результаты:

Тепловизионный вид имитации дымохода (слева: воздухозаборник; справа: дымоход)

Представление теплового потока дымовой трубы с результатами измерения общего теплового потока канала подачи воздуха, дымохода и окружающего помещения по следующим темам:

• Теплопередача в окружающую среду (потеря/приток тепла)
• Теплопередача от дымохода к подаче воздуха (предварительный подогрев воздуха для горения)
• Минимальная температура поверхности дымохода на стороне холодного воздуха
• Максимальная температура поверхности дымовой трубы на стороне горячих дымовых газов
• Максимальная температура поверхности для определенных материалов
• Опасность конденсации дымовых газов: минимальная температура внутренней поверхности дымохода
• Оптимизация изоляционных слоев и требуемых свойств материалов
• …

В этой статье мы сосредоточимся только на теплообмене между дымоходом, каналом приточного воздуха и атмосферой дымохода (отапливаемого помещения).
Для этого мы используем простой, но эффективный метод определения скоростей теплообмена между этими тремя областями. Во-первых, мы повторяем тепловое моделирование три раза, изменяя температуру каждой области на 1 градус Кельвина. Сделав это, мы получим следующие суммарные потоки тепла для трех регионов (моделированные варианты в столбцах):

Примечание:

• тепловые потоки измеряются от границы в материалы, поэтому положительное значение в этой таблице означает потери тепла, тогда как отрицательное значение представляет теплоприток.
• все значения теплового потока и теплообмена действительны для длины дымохода 1 метр.
• , чтобы упростить это исследование, мы заменили динамический материал воздушной полости (вокруг трубы) «постоянным материалом», имеющим такую ​​же теплопроводность, так как для простоты мы не будем фокусироваться на нелинейном поведении теплообмен внутри полости.
• для очень подробного исследования с учетом всех нелинейных эффектов весь процесс должен быть повторен с другими температурами и расходами воздуха для горения и дымовых газов.

Наконец, все, что нам нужно сделать, это вычесть тепловые потоки из фактических значений базового случая и разделить это значение на применяемую разницу температур (здесь это 1K, поэтому мы можем пропустить этот шаг).
Делая это, мы получаем следующие скорости теплообмена:

Эти скорости теплообмена очень полезны для описания всего теплового баланса всей системы, например. их можно использовать для расчета вертикального температурного профиля всего дымохода. Вот несколько простых выводов, которые можно сделать из приведенной выше таблицы (все они относятся к 1 метру конструкции дымохода):

• На каждый градус, на который температура дымовых газов выше комнатной, они отдают комнате 1003 Вт (на самом деле это следует рассматривать как выигрыш для комнаты)
• На каждый градус, на который дымовой газ горячее всасываемого, он будет нагревать воздух для горения с мощностью 0,222 Вт. Так, в нашем примере (используя приведенные выше температуры) воздух для горения предварительно нагревается за счет 30,0 Вт, поступающих от потока дымовых газов, и 14,8 Вт, поступающих из окружающего помещения.
• Комната теряет 0,823 Вт в воздухозаборном канале на каждый градус, на который свежий воздух холоднее комнатной температуры.
• …

 

(c) HTflux, Daniel Rüdisser

Примечание. Вам разрешено и рекомендуется использовать изображения с этой страницы или устанавливать ссылку на эту страницу при условии, что авторство указано на «www.htflux.com». ».

Проект модернизации соленоида D0: Расчет зоны крепления радиационного экрана LN2 дымохода (Технический отчет)

Проект модернизации соленоида D0: Расчет зоны крепления радиационного экрана LN2 дымохода (Технический отчет) | ОСТИ.GOV

перейти к основному содержанию

• Полная запись
• Другие родственные исследования

Был сделан краткий расчет для проверки способа крепления радиационной защиты к охлаждающим трубкам жидкого азота. Рассмотренный случай относился только к круглой секции дымохода. Предлагаемый метод крепления заключался в использовании сварных швов диаметром 1/8 дюйма, расположенных через каждые 5 дюймов по длине экрана. Расчеты были сделаны консервативно для 6-дюймового расстояния между сварными швами. Используемый критерий заключался в том, что самая высокая температура экрана LN2 должна быть менее чем на 2 К выше температуры жидкости LN2. Использование очень консервативной модели теплопередачи. расчеты предсказывают, что самая высокая температура на радиационном экране будет < 1,4 K выше, чем температура жидкости LN2.

Авторов:

Ручинский, Р.

Дата публикации:

1993-05-26

Исследовательская организация:

Национальная ускорительная лаборатория Ферми. (FNAL), Батавия, Иллинойс (США)

Организация-спонсор:

Департамент науки Министерства сельского хозяйства США (SC)

Идентификатор ОСТИ:

1031790

Номер(а) отчета:

FERMILAB-D0-EN-342
РН: US201201%%980

Номер контракта Министерства энергетики США:  

АС02-07Ч21359

Тип ресурса:

Технический отчет

Страна публикации:

США

Язык:

Английский

Тема:

72 ФИЗИКА ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ И ПОЛЕЙ; ДЫМОХОДЫ; ТЕПЛОПЕРЕДАЧА; ИЗЛУЧЕНИЕ; ЩИТЫ; СОЛЕНОИДЫ; Эксперимент-HEP

---

Форматы цитирования

• MLA
• АПА
• Чикаго
• БибТекс

Ручински, Р. , и /Фермилаб. Проект модернизации соленоида D0: Расчет области крепления радиационного экрана LN2 дымохода . США: Н. П., 1993. Веб. дои: 10.2172/1031790.

Копировать в буфер обмена

Ручински, Р., и /Fermilab. Проект модернизации соленоида D0: Расчет области крепления радиационного экрана LN2 дымохода . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1031790

Копировать в буфер обмена

Ручински, Р., и /Фермилаб. 1993. «Проект модернизации соленоида D0: расчет зоны крепления радиационного экрана LN2 дымохода» . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/1031790. https://www.osti.gov/servlets/purl/1031790.

Копировать в буфер обмена

@статья{osti_1031790,
title = {Проект модернизации соленоида D0: Расчет зоны крепления радиационного экрана LN2 дымохода},
автор = {Ручински, Р. и /Фермилаб},
abstractNote = {Был выполнен краткий расчет для проверки способа крепления радиационной защиты к охлаждающим трубкам LN2. Рассмотренный случай относился только к круглой секции дымохода. Предлагаемый метод крепления заключался в использовании сварных швов диаметром 1/8 дюйма, расположенных через каждые 5 дюймов по длине экрана. Расчеты были сделаны консервативно для 6-дюймового расстояния между сварными швами. Используемый критерий заключался в том, что самая высокая температура экрана LN2 должна быть менее чем на 2 К выше температуры жидкости LN2. Использование очень консервативной модели теплопередачи. расчеты предсказывают, что самая высокая температура на радиационном экране будет на < 1,4 К выше, чем температура жидкости LN2.},
дои = {10.2172/1031790},
URL-адрес = {https://www.osti.gov/biblio/1031790}, журнал = {},
номер =,
объем = ,
место = {США},
год = {1993},
месяц = ​​{5}
}

Копировать в буфер обмена

---

Посмотреть технический отчет (0,32 МБ)

https://doi.