Tolóerő (vákuum)

A tolóerő a levegő vagy az égéstermékek nyomásának  csökkenése a szerkezetek és műszaki rendszerek csatornáiban, ami hozzájárul a közeg áramlásához az alacsony nyomású területre. Lehet természetes ( arkhimédeszi erő hatására ) vagy kényszerített (olyan műszaki eszközök hatására, amelyek biztosítják a gázok vagy levegő kiáramlását, például ventilátorok ).

Természeti látványosság

Mechanizmus

A felmelegített levegő és bármely más gáz sűrűsége kisebb, mint a hidegebb levegő sűrűsége, ezért a h ( p = ρ g h ) magasságú oszlop nyomása kisebb. Ez a tény nyomáskülönbség megjelenéséhez vezet a kéményen vagy a fűtött épületen belül és kívül; a legnagyobb ritkulást alulról érjük el, ahol a fedő, különböző sűrűségű oszlopok magassága maximális: .

Épületek szellőzőrendszerében

Ha az épület nem hermetikus, akkor ennek a nyomáskülönbségnek köszönhetően a hideg levegő áramlása befelé irányul, és a meleg levegő kiszorul (lebeg) és kimegy (speciális elszívó szellőző csatornák biztosíthatók). A tolóerő hajtóerejét a levegő bemeneti és kimeneti magasságának különbsége határozza meg. Ez biztosítja az elszívó szellőztetés természetes impulzussal történő működését.

Ha nyáron klímaberendezések működnek az épületben , akkor az ellenkező hatás következik be - meleg levegő jut be hozzánk az utcáról, és már hideg levegő hatol be.

A modern, zárt külső kontúrú sokemeletes épületekben a vonóerő hatása nagy léptékű lehet. Ezért az ilyen épületek tervezésekor figyelmet kell fordítani e hatás leküzdésére. Ez részben kényszerszellőztetéssel, részben belső válaszfalak integrálásával valósul meg. Tűz esetén a huzathatásnak nagy szerepe van a füst terjedésében.

Kéményekben

Hasonló folyamat megy végbe kemencékben és kazánokban is . A levegő a rostély alatt jut be a kemencébe , vagy az égőkhöz jut . Ott égés megy végbe , melynek során forró füstgázok keletkeznek . A kazán fűtőfelületei vagy a kemence falai hőenergiát vesznek fel belőlük, időnként környezeti levegő is behatol beléjük, de a kilépésnél általában jóval melegebbek, mint a környezeti levegő (még akkor is, ha műszakilag lehetséges jobban hűteni őket) , ezt általában elhagyják, hogy megakadályozzák a rendszerben a maró és mérgező kondenzátum csapadékát ). A kéménynek eredeti rendeltetése szerint a lehető legnagyobb fűtött gázoszlopot kell létrehozni, ami meglehetősen jelentős huzatot hoz létre (ennek ellenére sok magas kémény elsősorban környezetvédelmi okokból, az égéstermékek eloszlatására készült). A gázok a cső száján keresztül távoznak, ahol a negatív nyomás ( a kimenet hidraulikus ellenállásához igazítva ) nulla. Azonban egy szűkülő cső traktusában (általában kényszerhuzatú berendezések esetén) túlnyomásos zóna is előfordulhat [1] .

Kisméretű kazánokban és kemencékben a természetes huzat elegendő a teljes gáz-levegő útvonal aerodinamikai ellenállásának leküzdésére , sőt korlátozást is igényel. Az épületek rosszul szabályozott kemencefűtési rendszereibe olykor annyi kintről érkező hideg levegőt szívnak be, hogy a kandalló által termelt hő még a felfűtéshez sem elegendő. A huzat beállításához csappantyúkat , lengéscsillapítókat, valamint egyszerű automata berendezéseket használnak, amelyek levegőt juttatnak a gázcsatornába, ha a vákuum túl nagy, huzatkorlátozókat használnak .

A huzat is elégtelenné válhat, ami a kemencében rossz égéshez és az égéstermékek helyiségbe jutásához vezet ( a szén-monoxid a legveszélyesebb ). Természetes huzattal ez ellen nem lehet mást tenni, mint a kémény tisztítását és a levegő könnyebb bejutását a helyiségbe, ahonnan azt veszik.

Hátrányok

A természetes huzat a légköri viszonyoktól függ : általában minél magasabb a külső levegő hőmérséklete, annál kisebb a sűrűségkülönbség a levegő és a gázok között. Nyomásának jelentős növelése csak a cső magasságának jelentős növelésével lehetséges, ami szerkezetileg bonyolult és költséges, gőzmozdonyoknál pedig szállítási méretek tekintetében lehetetlen; az aerodinamikai ellenállás elkerülése érdekében széles gázcsatornákat kell készíteni alacsony gázsebességgel. Ennél a sebességnél a kémények könnyen beszennyeződhetnek hamuval , ami ismét csökkenti a huzatot.

A tapadás mechanikus eszközök használata nélkül történő növelése érdekében egy cső vagy szellőzőcsatorna torkolatához terelőt lehet felszerelni , amely a körülötte áramló szél energiáját ritkasággá alakítja . Hőmérsékletkülönbség nélkül is természetes szellőzést tud biztosítani. De ha nincs szél, a terelő nem működik, emellett Oroszországban 2003 -ig tilos volt terelőket és esernyőket szerelni a fűtőberendezések csöveire [ 2 ] . Használhat diffúzort is a konnektornál . Az erősen kényszerégésű készülékeknél azonban gazdaságilag indokolt a kényszerhuzat létrehozása füstelvezetők segítségével .

Kényszertervezet

A kazánberendezésekben a kényszerhuzatot lapátos gépek - füstelszívók - idézik elő (a sugárelvezető berendezések használatára külön volt példa ). Az épületekben a kényszerszellőztetést hasonlóan ventilátorok biztosítják . Az ilyen gépek szívásánál vákuum jön létre, amely így vagy úgy szabályozható (a vezetőlapátok elforgatásával, forgási sebességgel, (nem hatékony) kapukkal stb.). A vákuum általában leesik, amikor távolodsz az autótól. A kazánberendezések útjának egy része, közel (a szívóoldaltól) a füstelszívókhoz, vákuum alatt, az égők és egyéb fúvóberendezések felőli része túlnyomás alatt (nyomás alatt) működhet; A CCGT hulladékhő kazánok mindig nyomás alatt vannak.

A környező levegő nyomásánál nagyobb nyomású gázútszakaszokhoz (akár külső kéményen is, hogy a gázok ne hatoljanak be a tégla- vagy betonszerkezet vastagságába és ne roncsolják), gáztömörség (tömörség) ) szükséges. Technikailag nehéz megvalósítani, különösen nagy telepítéseknél, ezért általában igyekeznek elegendő teljesítménnyel ellátni az elszívókat, hogy vákuumot hozzanak létre a teljes út mentén, a kemencétől kezdve; az így szinkronizált vonó- és fúvóberendezések működését kiegyensúlyozott tolóerőnek nevezzük .

Vannak kis kazánok ventilátorral, de füstelszívó nélkül, ha van elegendő természetes huzat. A füstelszívók jelentős energiafogyasztást igényelnek a hajtáshoz, sok zajt keltenek , és a pengéik gyorsan használhatatlanná válnak agresszív környezetben. A zajcsökkentés különösen fontos a beltéri elszívó berendezéseknél.

A kényszerhuzat nyomása minden esetben hozzáadódik a természetes huzat nyomásához (ha csak egyirányúak).

Természetes merülés számítása

A tolóerőt a nyomáskülönbség ( ΔP ) hozza létre, és a következőképpen számítható ki. Az egyenlet pontos értéket ad a h magasságú csőben és a csövön kívüli levegő esetére . Ha nem levegő van a csőben, hanem égéstermékek, akkor a képlet csak hozzávetőleges becslést ad.

Huzat okozta légáramlás

A huzat miatti légáramlás a következőképpen számítható ki. A képlet ugyanazokkal a korlátozásokkal működik.

Lásd még

• Fordított tolóerő
• energiatorony

Jegyzetek

1. ↑ Richter L. A., Elizarov D. P., Lavygin V. M. Tizenegyedik fejezet. Külső gázcsatornák és kémények // Hőerőművek segédberendezései . - M . : Energoatomizdat, 1987. - S. 190-211. Archiválva : 2020. július 10. a Wayback Machine -nél
2. ↑ SNiP 2.04.05-91*. Fűtés, szellőztetés és légkondicionálás . — „3,75*. <...> A kéményeken esernyők, terelők és egyéb fúvókák felszerelése nem megengedett.». Letöltve: 2011. december 18. Az eredetiből archiválva : 2012. június 11.  (határozatlan)  - ténylegesen felváltotta az SNiP 41-01-2003. Fűtés, szellőztetés és légkondicionálás . - "6.6.14 <...> A kéményeken lévő esernyők, terelők és egyéb fúvókák nem akadályozhatják meg a füst szabad kilépését." Hozzáférés dátuma: 2011. december 18. Az eredetiből archiválva : 2012. január 23. (határozatlan)