Тяга естественная и искусственная: Естественная и искусственная тяга — Билеты для оператора котельной

37. Естественная и искусственная тяга. Принцип работы дымовой трубы.

Внешняя сила, которая принуждает воздух поступать в топку, а газообразные продукты горения двигаться по газоходам и дымо­вой трубе в атмосферу, называется тягой.

Различают естественную и искусственную тягу. Естественная тяга обеспечивается дымовой трубой, а искусственная создается дымо­сосом.

Естественная тяга возникает из-за разности давлений вследствие различия плотностей наружного холодного воздуха и горячих ды­мовых газов в трубе, в результате которой возникает движение потока дымовых газов по газоходам котла.

Действие дымовой трубы основано на законе сообщающихся сосудов. Вес столба атмосферного воздуха (рис. 4.16.1.1) больше веса такого же столба горячих продуктов горения в дымовой трубе. Вследствие этого наружный холодный воздух входит в топку, пре­одолевая сопротивление топки, газоходов, теплоиспользующих элементов.

Тяга Р

т, Па, создаваемая дымовой трубой, зависит от высоты трубы H, м, и разности плотностей атмосферного воздуха рв и продуктов горения рпг, кг/м3, и определяется следующим образом:где § — ускорение свободного падения, м/с2.

Естественная тяга тем больше, чем ниже температура атмосфер­ного воздуха, выше температура продуктов горения, барометри­ческое давление и высота дымовой трубы.

Наружный воздух выше дымовой трубы.

Рисунок 4.16.1.1. Схема к расчету естественной тяги

Дымовые трубы выполняются стальными при высоте до 35 м, кирпичными — до 100 м, железобетонными — более 100 м.

В барабанных котлах для улучшения качества насыщенного пара необходимо уменьшить содержание в нем капельной влаги и растворенных в паре веществ. При низких и средних давлениях решающее значение для уменьшения солесодержания пара имеет сепарация капельной влаги от пара.

В котлах высокого и сверхкритического давления солесодержание пара определяется также содержанием в паре растворенных примесей. Уменьшение содержания в паре капельной влаги достигается в барабане котла равномерным распределением по длине и по диаметру барабана пароводяной и паровой нагрузки, а также отделением капель влаги от пара с помощью сепарационных устройств.

а) б) в)

Рисунок 4.17.1. Схемы сепарационных устройств в барабане котла:а — при подводе пароводяной смеси под уровень воды в барабане; б — при подводе пароводяной смеси в паровой объем барабана; в — при установке внутри-барабанных циклонов; 1 — распределительный дырчатый утопленный щит;

2 — отбойный щит; 3—пароприемный щит; 4 — жалюзийный сепаратор; 5 — внутри-барабанный циклон; 6 — трубы испарительной поверхности нагрева; 7 — опускные трубы; 8 — пароотводящие трубы

В современных барабанных котлах применяются в отдельности или в различных сочетаниях различные сепарационные устройства, схемы которых показаны на рис. 4.17.1.

Эти устройства должны погасить кинетическую энергию поступающей в барабан пароводяной смеси с минимальным образованием мелкодисперсных капель влаги, обеспечить равномерное распределение паровой нагрузки по площади зеркала испарения и потока пара в объеме барабана, осуществить выделение из потока пара капель влаги.

В сепарационных устройствах используются следующие принципы сепарации капель влаги из пара.

Гравитационная сепарация. Отделение капель влаги от пара осуществляется при горизонтальном и вертикальном подъемном движении пара со стабилизированной малой скоростью. Эффективность гравитационной сепарации пропорциональна разности плотности воды и пара, т. е. зависит от давления, а также размеров капель воды, скорости потока пара и длины его пути до выхода из барабана.

Этот принцип сепарации используется, например, в устройстве, показанном на рис. 4.17.1, а. Гашение кинетической энергии струи пароводяной смеси и равномерное распределение пара происходят в водяном объеме. Отделение капелек влаги от пара осуществляется в паровом пространстве. Гравитационная сепарация имеет место практически в той или иной мере при всех конструкциях внутрибарабанных устройств.

Инерционная сепарация. Отделение более крупных капель воды от пара может быть осуществлено при резком ускорении горизонтального или вертикального потока пара и последующем уменьшении его скорости, а также за счет центробежных сил, действующих на каплю при изменении направления движения или направления закручивания потока влажного пара. Инерционный принцип сепарации используется в различных конструкциях сепарационных устройств, основные из которых, как было указано ранее, показаны на рис. 4.17.1.

Простейшим инерционным сепаратором являются глухие или дырчатые стальные листы, размещенные вертикально или наклонно, которые одновременно используются для гашения кинетической энергии пароводяной смеси и отделения основной массы воды от пара (схема рис. 4.17.1.1,б). Скорость пароводяной смеси на входе под отбойный щит не должна превышать 2 — 2,5 м/с. Скорость пара на выходе из-под щита в барабан принимается обычно 0,7 — 1 м/с. Применяемые для равномерного распределения пара по площади зеркала испарения дырчатые щиты устанавливаются примерно на 75 — 100 мм ниже нижнего уровня воды в ба­рабане. Минимальная скорость пара в отверстиях щита размером 8 — 12 мм должна быть 0,95 м/с при 4 МПа и 0,5 м/с при 10 МПа.

В жалюзийном сепараторе (рис. 4.17.1, б) для инерционного отделения капель воды используется изменение ускорения потока в сепараторе и на выходе из него, а также многократное изменение его направления, что повышает эффективность сепарации. Предельная скорость пара перед горизонтальным жалюзийным сепаратором 0,5 м/с при 4 МПа и 0,2 м/с при 10 МПа. Если жалюзи вертикальны или наклонены под большим углом, скорость пара может быть в 1,5 — 2 раза больше.

Центробежный сепаратор циклонного типа, в котором происходит интенсивное закручивание потока влажного пара, показан на схеме рис.

4.17.1. Циклонные сепараторы обеспечивают эффективное отделение капель влаги за счет действия на них центробежных сил, отбрасывающих капли к стенке циклона, где они задерживаются на пленке воды, стекающей на зеркало испарения. Циклонные сепараторы выполняются внутрибарабанными при концентрированном подводе пароводяной смеси с большой скоростью в водяной объем барабана, а также выносными, в том числе для сепарации пара из второй и третьей ступеней испарения.

Эффективность улавливания капель влаги определяется тангенциальной скоростью входа пароводяной смеси в циклон осевой скоростью подъема потока в циклоне . С уменьшением отношения эффективность работы циклона резко уменьшается, поэтому должно быть не меньше пяти. Внутрибарабанные циклоны обычно имеют высоту корпуса 400 — 500 мм. Осевая скорость пара в циклоне при давлении 4 МПа обычно м/с, при 10 МПа м/с. Допускаемая паропроизводительность циклона при диаметре 420 мм и давлении пара 4 МПа составляет 6,3 — 7,5 т/ч, а при 10 МПа она равна 10-13 т/ч.

Гидравлическое сопротивление внутрибарабанного циклона, Па, определяется по формуле:

(4.17.1)

где — скорость смеси, приведенные скорости воды и пара, м/с; — плотности воды и пара, кг/м3; — коэффициент местного сопротивления. При соотношении сечений на входе смеси и на выходе воды из лопаток 2: 1 для подводящих патрубков ; для выхода из подводящего патрубка в циклон и выхода воды в барабан .

Пленочная сепарация основана на использовании способности налипания мелких капель воды, не обладающих инерционными свойствами, на увлажненную развитую поверхность при соприкосновении с ней потока влажного пара. При ударе потока влажного пара о такую поверхность в результате слияния мелких капель на ней образуется сплошная водяная пленка, которая достаточно прочна и не срывается паром, но в то же время беспрепятственно и непрерывно дренируется в водяное пространство барабана.

Пленочная сепарация используется в циклонных, а также в швеллерковых сепараторах. В них пленочная сепарация сочетается с инерционной за счет отбрасывания более крупных капель воды при прохождении влажного пара по каналам между швеллерами с четырехкратным поворотом на 90°. Такая конструкция достаточно эффективно отделяет мелкие капли от пара. Допускаемая скорость пара в швеллерковых сепараторах при давлении в барабане 11 МПа 0,2 м/с.

Для равномерного отвода пара по сечению барабана на выходе из него устанавливается пароприемный дырчатый щит. Скорость в отверстиях щита выбирается из условия:

Па, (4.17.2)

где — плотность насыщенного пара, кг/м3.

Для создания достаточного дросселирующего эффекта щита скорость пара в его отверстиях должна быть в 2 раза больше, чем продольная скорость пара в барабане.

Промывка пара. Механические способы сепарации позволяют удалить из пара относительно крупные частицы. От веществ, находящихся в паре высокого давления в виде молекулярных и коллоидных растворов, пар может быть очищен промывкой его чистой водой. Практически промывка пара осуществляется пропуском его через слой воды.

Рисунок 4.17.2. Устройство для промывки пара

На рис. 4.17.2 показано устройство для промывки пара. В паровом пространстве барабана размещается щит, на который подается питательная вода, стекающая затем в водяное пространство барабана. Щит выполняется в виде системы корыт или с перфорированными по его площади отверстиями.

Пар, проходя сквозь слой воды в корытах или через отверстия в щите, частично очищается от солей, насыщая ими воду. Основной целью промывки пара при высоком давлении является снижение уноса кремниевой кислоты. В установившемся состоянии кремнесодержание пара становится пропорциональным кремнесодержанию воды, контактирующей с паром. Коэффициент распределения кремнесодержания в паре и воде выражается отношением:

, (4.17.3)

которое определяет допустимое кремнесодержание питательной воды при заданном допустимом кремнесодержании в паре.

При промывке пара вследствие несовершенства его контакта с водой примеси удаляются не полностью; конечное солесодержание пара определяется по формуле:

(4.17.4)

Дымоход. Понятия о тяге. Естественная и искусственная тяга.

Дымоход

Содержание

Дымоход

Давайте разберем понятия о тяге: прежде всего это процесс движения дымовых газов или воздуха в дымоходах или вентиляционных каналах.

Естественная и искусственная тяга.

Искусственная тяга– возникает в результате работы вентилятора, (оборудование с закрытой камерой сгорания). Например: навесные турбированные котлы.

Естественная тяга-возникает как правило за счет разности в удельном весе наружного воздуха и дымовых газов, (оборудования с открытой камерой сгорания). Например напольные атмосферные котлы.

В котлах с открытой камерой сгорания то есть с естественной тягой- воздух для горения забирается из помещения, в котором располагаются сам котел. Отработанные газы в результате выбрасываются в дымоход, который должен быть предусмотрен в помещении. Если дымоход отсутствует или котел смонтирован в квартире на стене, то покупаются котлы с закрытой камерой сгорания. В этом случае котел комплектуется специальной системой дымоудаления.

Топка (камера сгорания) – устройство для сжигания органического топлива с целью получения высоконагретых дымовых газов.

Увеличение силы-тяги

  • Во-первых при уменьшении t° воздуха.
  • Во-вторых при увеличении t° дымовых газов, обычно это достигается с помощью теплоизоляции всей трубы.
  • В-третьих при увеличении высоты дымовой трубы.
  • В-четвертых при уменьшении атмосферного давления.

Причины нарушения тяги.

Требования к дымоходам по материалам.

  1. Кирпич красный полнотелый (толщина стенки дымохода не менее 120 мм).
    1. Запрещается применять кирпич белый и пустотелый.
  2. Жаростойкий бетон толщина стенки не менее 60 мм. В основном используется в панельных домах.
  3. Асбестоцементные трубы.
  4. Стальные трубы.
  5. Керамические трубы.

Требования к конструкциям.

Отвод продуктов сгорания от каждого прибора, прежде всего осуществляться по обособленному дымоходу. В существующих зданиях допускается присоединять к одному дымоходу два прибора если выполнены следующие правила:

  • Во-первых, дымоход присоединяется на разных этажах.
  • Во-вторых, приборы присоединяются к дымоходу на разных уровнях, не менее 75 см по высоте.
  • В-третьих, приборы присоединяются к дымоходу на одном уровне, в этом случае необходимо устройство рассечки на высоту не менее 75 см.

Во всех перечисленных случаях дымоход должен рассчитывается на условие одновременной работы двух приборов.

Дымоходы должны быть вертикальными, несомненно без уступов. Допускается уклон до 30º от вертикали с отклонением в сторону до 1метра.

В нижней части дымохода как правило встраивается карман, глубиной не менее 25 см, он служит для устранения загрязнений.

Дымоходы размещаются во внутренних стенах зданий, или как следствие приставных каналах к этим стенам.

При расположении  дымохода с наружи здания, обязательно должна быть выполнена его теплоизоляция. Понятия о тяге

Более того сечение дымохода не может быть меньше дымоотводящего патрубка прибора.

Дымоходы,Естественная тяга,Искуственная тяга

  • ← Кладка дымоходов и вент.каналов
  • Газовый редуктор →

Обсуждение сопротивления вращению и сцепления с искусственным покрытием: Часть 2

Том Мерфи | 24 июня 2019 г. | Воздействие, травмы, новости, исследования, безопасность, амортизаторы, технологии, испытания, последние новости

Усовершенствованные методы измерения сопротивления вращению игровых поверхностей с искусственной и натуральной травой.

Был разработан ряд сложных устройств для измерения сопротивления вращению и сцепления с искусственными и натуральными травяными покрытиями. Эти устройства более точно имитируют силы и скорости, характерные для реальных спортсменов, и могут использоваться с реальной спортивной обувью, что делает их гораздо лучшими инструментами для изучения и понимания взаимодействия игрока с поверхностью, чем современные устройства сопротивления вращению.

В ходе исследования, сравнивающего одно такое устройство, аппарат PENNFOOT, разработанный в Университете Пенн-Стрит, с тестером динамометрического ключа на системах с естественным газоном, корреляция между результатами двух устройств была плохой. Хотя PENNFOOT является улучшением по сравнению с более ранними устройствами для испытания на тягу, разработчики заявляют, что он «не был предназначен для имитации реальных движений стопы человека», поскольку литая алюминиевая стопа абсолютно жесткая, а типы движений стопы ограничены. Другое устройство под названием BEAST (BioCore Elite Athlete Athlete Shoe-Surface Tester) было разработано доктором Ричардом Кентом, профессором машиностроения и аэрокосмической техники, биомедицинской инженерии и медицины неотложных состояний в Университете Вирджинии, который тесно сотрудничает с НФЛ в области спортсменов. вопросы безопасности. С помощью этого устройства с шипами «общего назначения» были протестированы профессиональные футбольные поля (игровые поля и тренировочные поля) на устойчивость к вращению.

Поля с натуральным газоном давали пиковые значения крутящего момента примерно от 130 до 160 Н·м (в среднем 145 Н·м). Поверхности с искусственным покрытием с песчано-резиновым наполнителем имели средний пиковый крутящий момент 197 Н·м, что было, по сути, максимальным значением, которое устройство могло создать во время испытаний. Примерно 80 % протестированных синтетических покрытий не «освобождаются» во время вращения, как натуральный газон, который может прогибаться или рваться и тем самым ограничивать силы, испытываемые нижней частью тела спортсмена.

Одна из критических замечаний по поводу этого устройства заключается в том, что, как и в случае с аппаратом PENNFOOT, испытательная стопа является жесткой и не двигается, как человеческая стопа в спортивной обуви. Самой последней разработкой в ​​области тяговых испытаний является тестер FLEX в Центре спортивной безопасности Университета Теннесси. Он может измерять линейное и вращательное сцепление на натуральных и синтетических поверхностях. Данные силовой пластины, собранные исследователями из отдела биомеханики Университета Теннесси у реальных спортсменов, были использованы для определения реалистичных рабочих параметров устройства.

Тестер FLEX в Центре безопасности спортивных площадок Университета Теннесси

В отличие от теста с помощью динамометрического ключа, тестер FLEX может имитировать силу и скорость спортсмена, который ставит ногу и затем вращает ее. Антропоморфная стопа позволяет тестировать настоящие спортивные бутсы, чтобы определить оптимальную обувь для данной поверхности. Это устройство можно использовать для имитации спортивных движений, чтобы лучше понять силы и крутящие моменты, испытываемые телом спортсмена, и лучше предсказать, будет ли данная комбинация обуви и поверхности безопасной для спортсменов.

В процессе разработки BrockFILL™ команда Brock хотела использовать наилучшее доступное оборудование, чтобы понять характеристики сцепления при вращении систем с искусственным покрытием, в которых BrockFILL используется в качестве слоя заполнения. Сопротивление вращению участка с искусственным покрытием, заполненного песком и BrockFILL, определяли с помощью тестера FLEX в Университете Теннесси.

Его производительность сравнивалась с крутящим моментом, возникающим при тестировании высококачественного натурального спортивного газона и обычного искусственного газона, заполненного резиновой крошкой и песком. Результаты показали, что пиковый крутящий момент в системе газона BrockFILL находится между крутящим моментом высококачественного мятлика Кентукки и травяного поля Бермудских островов. Тот же искусственный газон при тестировании с резиновой крошкой и песком показал сопротивление вращению примерно на 40% выше, чем у системы BrockFILL.

Эти результаты, полученные с использованием одного из самых сложных и реалистичных устройств для испытания на сцепление, показывают, что система BrockFILL может достигать производительности наравне с высококачественным натуральным спортивным газоном. Они также подтверждают предыдущие выводы Кента и других авторов о том, что системы с песчано-резиновым покрытием имеют более высокое сопротивление вращению, чем натуральный газон, что может помочь дать механистическое объяснение результатов недавних исследований данных о травмах НФЛ и NCAA, которые показали более высокие показатели травмы конечностей на системах с искусственным покрытием.

Благодаря постоянной поддержке университетских и независимых лабораторных исследований, а также разработке революционных продуктов для газонов, таких как BrockFILL, Brock продолжает лидировать в индустрии искусственных газонов в поисках безопасности и производительности спортсменов.

Влияние состава искусственного покрытия на вращательную тягу и биомеханику спортсмена

. 2019 авг; 37(16):1849-1856.

дои: 10.1080/02640414.2019.1598923. Эпаб 201928 марта.

Джон Уильям Ванноп 1 , Тиг Форман 1 , Райан Мэдден 1 , Даррен Стефанишин 1

принадлежность

  • 1 a Лаборатория функциональных возможностей человека, факультет кинезиологии, Университет Калгари, Калгари, Канада.
  • PMID: 30922172
  • DOI: 10. 1080/02640414.2019.1598923

Джон Уильям Ванноп и др. J Sports Sci. 2019 авг.

. 2019 авг; 37(16):1849-1856.

дои: 10.1080/02640414.2019.1598923. Epub 2019 28 марта.

Авторы

Джон Уильям Ванноп 1 , Тиг Форман 1 , Райан Мэдден 1 , Даррен Стефанишин 1

принадлежность

  • 1 a Лаборатория функциональных возможностей человека, факультет кинезиологии, Университет Калгари, Калгари, Канада.
  • PMID: 30922172
  • DOI: 10. 1080/02640414.2019.1598923

Абстрактный

Достижения в области искусственного газона позволили поверхностям вести себя как натуральная трава, однако до сих пор ведутся споры о том, является ли искусственный газон таким же безопасным, как натуральная трава. Чтобы снизить риск травм, спортивные покрытия должны иметь низкое сцепление при вращении, а искусственные покрытия имеют потенциальное преимущество, поскольку компонентами можно манипулировать для изменения свойств поверхности и сцепления. Целью данного исследования было изучение влияния различных компонентов искусственного покрытия на вращательную тягу и нагрузку на суставы нижних конечностей спортсмена. Двенадцать поверхностей подверглись механическим испытаниям для определения влияния плотности волокон, длины волокон, состава наполнителя и уплотнения на вращательное сцепление. После механических испытаний контрольные поверхности, поверхности с низким и высоким сцеплением были выбраны для биомеханического анализа, где шестнадцать спортсменов выполняли V-образные сокращения с максимальным усилием, в то время как кинематические/кинетические данные записывались на каждой поверхности. Механически плотность волокон, тип заполнения и уплотнение поверхности независимо друг от друга влияют на сцепление. Различия в тяге были достаточно существенными, чтобы изменить кинематику и кинетику спортсмена. Поверхности с низким сцеплением снижают нагрузку на лодыжки и колени, а поверхности с высоким сцеплением увеличивают нагрузку на лодыжки и колени. Уменьшить тягу при вращении спортивных поверхностей можно за счет изменения отдельных компонентов, что может снизить нагрузку на коленный и голеностопный суставы.

Ключевые слова: Сцепление с обувью; искусственный газон; наполнительный материал; нижняя конечность.

Похожие статьи

  • Влияние поступательной и вращательной тяги на нагрузку на суставы нижних конечностей.

    Ванноп Ю.В., Стефанишин Д.Дж. Ванноп Дж. В. и др. J Sports Sci. 2016;34(7):613-20. doi: 10.1080/02640414.2015.1066023. Epub 2015 15 июля. J Sports Sci. 2016. PMID: 26176985

  • Более высокий уровень травм нижних конечностей на синтетическом газоне по сравнению с натуральным газоном среди спортсменов Национальной футбольной лиги: эпидемиологическое подтверждение биомеханической гипотезы.

    Mack CD, Hershman EB, Anderson RB, Coughlin MJ, McNitt AS, Sendor RR, Kent RW. Мак КД и др. Am J Sports Med. 2019 Январь; 47 (1): 189-196. дои: 10.1177/0363546518808499. Epub 2018 19 ноября. Am J Sports Med. 2019. PMID: 30452873

  • Обзор футбольных травм на искусственных газонах третьего и четвертого поколения по сравнению с натуральным газоном.

    Уильямс С., Хьюм П. А., Кара С. Уильямс С. и др. Спорт Мед. 2011 1 ноября; 41 (11): 903-23. doi: 10.2165/11593190-000000000-00000. Спорт Мед. 2011. PMID: 21985213 Рассмотрение.

  • Футбольная игровая поверхность и конструкция обуви влияют на сцепление при вращении.

    Виллвок М.Р., Мейер Э.Г., Пауэлл Дж.В., Фути А.Дж., Haut RC. Вилвок М.Р. и соавт. Am J Sports Med. 2009 март; 37 (3): 518-25. дои: 10.1177/0363546508328108. Epub 2009 23 января. Am J Sports Med. 2009. PMID: 19168808

  • Поверхности из натурального газона: дело для продолжения исследований.

    Стайлз В.Х., Джеймс И.Т., Диксон С.Дж., Гисасола И.Н. Стайлз В.Х. и др. Спорт Мед. 2009 г.;39(1):65-84. doi: 10.2165/00007256-200939010-00005. Спорт Мед.

РубрикаРазное