Proracun Dimnjaka i Ventilacije 01

PRORAČUN DIMNJAKA KOTAO PTV Maksimalna potro{nja goriva

B1MAX =

3 3.6 × Qk 3.6 × 622000 = = 77.519 Nm h Hd × η 33340 × 0.96 × 0.95 × 0.95

Teorijska koli~ina vazduha za sagorevanje gasovitih goriva

L min =

3 0.260 × Hd 0.260 × 33340 − 0.25 = − 0.25 = 8.42 Nm Nm 3 1000 1000

Teorijska koli~ina dimnih gasova

Vo =

3 0.272 × Hd 0.272 × 33340 + 0.25 = + 0.25 = 9.32 Nm Nm 3 1000 1000

Stvarna koli~ina dimnih gasova

Vg = Vo + ( λ − 1) × L min = 9.32 + (1.2 − 1) × 8.42 = 11.004 Nm koeficijent vi{ka vazduha λ=1.20 Zapremina dimnih gasova u lo`i{tu za maksimalni kapacitet kotla

V1 = B1MAX × Vg = 77.519 × 11.004 = 853.02 Nm Srednja temperatura dimnih gasova u dimnom kanalu

t DK = t p + ( t K − t P ) × e − K ' = 132.94°C t P = 18°C t K = 165°C

k = 3W

m2K L×k×O K' = = 0.246 m × Cp Q m = 0.6 × = 0.104 kg s 1000 Srednja temperatura dimnih gasova u dimnjaku

t mD = t s +

( t DK − t s ) × (1 − e− K ' ) = 115.99°C K'

t S = 15°C t DK = 127.85°C k = 1W

m 2K H × k '×O K ' = Dim = 0.2264 m × Cp Q m = 0.6 × = 0.104 kg s 1000 Gustina dimnog gasa na izlazu iz dimnjaka

ρD = ρDS ×

TS b × = 0.916 kg 3 m TmD p B

ρDS = 1.25 kg

m3

TS = 288°K TmD = 115.99 + 273 = 388.99°K p B = 1.013bar

3

h

3

Nm 3

bm = pB −

g × Hnm = 1003mbar 100

Hnm- nadmorska visina (Hnm=106m) Gustina spoljnog vazduha

ρS =

pB p = 0.348 × B = 1.22 kg 3 m R × TS TS

Stavrna zapremina dimnih gasova za tmD=115.99°C

Vgs = V1 ×

3 3 273 + t mD p b × = 1227.56 m = 0.34 m h s 273 b

Brzina strujanja u usvojenom dimnjaku dimenzije ∅450mm i visine Hdim=20.00m -

brzina strujanja u dimnom kanalu

W1 = -

4 × Vgs 4 × 0.34 = = 6.93 m s D12 × π 0.252 × π

brzina strujanja u dimnjaku

W2 =

4 × Vgs 4 × 0.34 = = 2.14 m s D 22 × π 0.452 × π

KOTAO RADNI KOTAO Maksimalna potro{nja goriva

B1MAX =

3 3.6 × Qk 3.6 × 1210000 = = 150.8 Nm h Hd × η 33340 × 0.96 × 0.95 × 0.95

Teorijska koli~ina vazduha za sagorevanje gasovitih goriva

L min =

3 0.260 × Hd 0.260 × 33340 − 0.25 = − 0.25 = 8.42 Nm Nm 3 1000 1000

Teorijska koli~ina dimnih gasova

Vo =

3 0.272 × Hd 0.272 × 33340 + 0.25 = + 0.25 = 9.32 Nm Nm 3 1000 1000

Stvarna koli~ina dimnih gasova

Vg = Vo + ( λ − 1) × L min = 9.32 + (1.2 − 1) × 8.42 = 11.004 Nm koeficijent vi{ka vazduha λ=1.20 Zapremina dimnih gasova u lo`i{tu za maksimalni kapacitet kotla

V1 = B1MAX × Vg = 1508 × 11.004 = 1659.413 Nm Srednja temperatura dimnih gasova u dimnom kanalu

t DK = t p + ( t K − t P ) × e − K ' = 144.32°C t P = 18°C t K = 165°C

k = 3W

m2K L×k×O K' = = 0.152 m × Cp Q m = 0.6 × = 0.202 kg s 1000 Srednja temperatura dimnih gasova u dimnjaku

3

h

3

Nm 3

t mD = t s +

( t DK − t s ) × (1 − e− K ' ) = 135.53°C K'

t S = 15°C t DK = 144.32°C k = 1W

m 2K H ×k×O K ' = Dim = 0.1424 m × Cp Q m = 0.6 × = 0.202 kg s 1000 Gustina dimnog gasa na izlazu iz dimnjaka

ρD = ρ DS ×

TS b × = 0.873 kg 3 m TmD p B

ρDS = 1.25 kg

m3

TS = 288°K TmD = 135.53 + 273 = 408.53°K p B = 1.013bar bm = pB −

g × Hnm = 1003mbar 100

Hnm- nadmorska visina (Hnm=106m) Gustina spoljnog vazduha

ρS =

pB p = 0.348 × B = 1.22 kg 3 ` m R × TS TS

Stavrna zapremina dimnih gasova za tmD=133.59°C

Vgs = V1 ×

3 3 273 + t mD p b × = 2508 m = 0.697 m h s 273 b

Brzina strujanja u usvojenom dimnjaku dimenzije ∅500mm i visine Hdim=20.00m -

brzina strujanja u dimnom kanalu

W1 = -

4 × Vgs 4 × 0.697 = = 9.86 m s D12 × π 0.302 × π

brzina strujanja u dimnjaku

W2 =

4 × Vgs 4 × 0.697 = = 3.56 m s D 22 × π 0.52 × π

PRORA^UN PROMAJE DIMNJAKA DIMNJAK KOTLA PTV Na osnovu preporuka za dimnjake sa prisilnom promajom, geometrije objekta i projektovanog kotla usvojene su dimenzije dimnjaka: - aktivna visina dimnjaka Hdim = 20 m - pre~nik dimnjaka sa prisilnom promajom Ddim = 450 cm - visina dimnjaka iznad krovne ravni 2,0 m Povr{ina preseka dimnjaka: Brzina strujanja dima u dimnjaku: Stati~ki uzgon dimnih gasova:

Pdim= D2dim x π / 4 = 0,452 x π / 4= 0,159 m2 wdim = Vdim / Pdim = 0,34 / 0,159 = 2.14 m/s Udim. = Hdim x (ρv - ρD) x g x ss Udim. = 20 x (1,15 – 0.916)x 9,81x 0,85 = 39.03 Pa ss= 0,85 kojeficijent sigurnosti

Pad pritiska u dimnjaku:

∆p’dim = 1.3 x [ λ x (Hdim /D dim)+Σξ ] x (ρD /2) x wdim2 (Pa) ∆p’dim = 1.3 x [ 0.06 x (20 /0.45)+0.2 ] x (0.916/2) x 2.142 ∆p’dim = 7.82Pa λ = 0.06 - kojeficijent trenja u dimnjaku Σξ = 0.2 - zbir lokalnih otpora;

Pad pritiska u dimnja~i:

∆p”dim = 1.3 x [ λ x (Ldim /D dim)+Σξ ] x (ρD /2) x wdim2 (Pa) ∆p”dim = 1.3 x [ 0.032 x (13 /0.25)+0.5 ] x (0.916/2) x 6.932 ∆p”dim = 61.88Pa λ = 0.06 - kojeficijent trenja u dimnjaku Σξ = 0.2 - zbir lokalnih otpora;

Pad pritiska u kotlu sa dimne strane: ∆p’’’dim = 300Pa Ukupan pad pritiska u dimnjaku: ∆pdim = ∆’pdim + ∆p”dim +∆p’’’dim = 7.82+61.88+300=369.7Pa=3.7mbar Za napor gorionika preostaje : ∆pgor = ∆pdim - Udim = 369.70 – 39.03= 330.67Pa = 3.3mbar Za navedeni kotao i potreban kapacitet prema podacima za gorionik sli~an tipu RGL30/2-A, “WEISHAUPT”, maksimalni napor ventilatora gorionika iznosi ∆pgor = 7.0 mbar, a pri minimalnim kapacitetima od 300kW, napor je ve}i od 3 mbar. DIMNJAK RADNOG KOTLA Na osnovu preporuka za dimnjake sa prisilnom promajom, geometrije objekta i projektovanog kotla usvojene su dimenzije dimnjaka: - aktivna visina dimnjaka Hdim = 20 m - pre~nik dimnjaka sa prisilnom promajom Ddim = 550 cm - visina dimnjaka iznad krovne ravni 2,0 m Povr{ina preseka dimnjaka: Brzina strujanja dima u dimnjaku: Stati~ki uzgon dimnih gasova:

Pdim= D2dim x π / 4 = 0,502 x π / 4= 0,19635 m2 wdim = Vdim / Pdim = 0,697 / 0,159 = 3.56 m/s Udim. = Hdim x (ρv - ρD) x g x ss Udim. = 20 x (1,15 – 0,873)x 9,81x 0,85 = 46.19 Pa ss= 0,85 kojeficijent sigurnosti

Pad pritiska u dimnjaku:

∆p’dim = 1.3 x [ λ x (Hdim /D dim)+Σξ ] x (ρD /2) x wdim2 (Pa) ∆p’dim = 1.3 x [ 0.06 x (20 /0.50)+0.2 ] x (0.873/2) x 3.562 ∆p’dim = 18.70Pa λ = 0.06 - kojeficijent trenja u dimnjaku Σξ = 0.2 - zbir lokalnih otpora;

Pad pritiska u dimnja~i:

∆p”dim = 1.3 x [ λ x (Ldim /D dim)+Σξ ] x (ρD /2) x wdim2 (Pa)

∆p”dim = 1.3 x [ 0.032 x (13 /0.30)+0.5 ] x (0.873/2) x 9.862 ∆p”dim = 104.08Pa λ = 0.06 - kojeficijent trenja u dimnjaku Σξ = 0.2 - zbir lokalnih otpora; Pad pritiska u kotlu sa dimne strane: ∆p’’’dim = 430Pa Ukupan pad pritiska u dimnjaku: ∆pdim = ∆’pdim + ∆p”dim +∆p’’’dim = 18.70+104.08+430=553.50Pa=5.54mbar Za napor gorionika preostaje : ∆pgor = ∆pdim - Udim = 553.50 – 46.19= 507.31Pa = 5.10mbar Za navedeni kotao i potreban kapacitet prema podacima za gorionik sli~an tipu G40/1-B, “WEISHAUPT”, maksimalni napor ventilatora gorionika iznosi ∆pgor = 17.0 mbar, a pri minimalnim kapacitetima od 450kW, napor je ve}i od 4.5 mbar. VENTILACIJA KOTLARNICE Uslovi prirodne ventilacije gasnih kotlarnica propisani su pravilnikom o tehni~kom normativima za projektovanje, gra|enje, pogon i odr`avanje gasnih kotlarnica. Minimalna efektivna povr{ina dovodnog i odvodnog otvora za ventilaciju i vazduha za sagorevanje iznosi: Ao= 5,8 x QK =5,8 x 2x1210 = 14036 cm2 –minimalna efektivna povr{ina dovodnog otvora A1=1/3x Ao = 1/3 x 14036 = 4679 cm2 –minimalna efektivna povr{ina odvodnog otvora gde je: QK = 1210 kW – kapacitet kotlarnice jednog radnog kotla. Koli~ina vazduha potrebna za sagorevanje u kotlarnici:

Ls = B max×

3 273 + tp Pb 273 + 18 1013 × × λ × L min = 2 × 150.8 × × × 1.20 × 8.42 = 3281 m h 273 b 273 1003

Koli~ina vazduha potrebna za ventilaciju (zra~enje i konvekcija ) kotlarnice:

Lz =

3 3600 × 0.005 × Qk 3600 × 0.005 × 2 × 1210000 = = 1783 m h ρ × Cp × ∆t 1.21 × 1010 × 20

Ukupna potrebna koli~ina vazduha za kotlarnicu: Luk= Ls+ Lve= 3281 + 1783 = 5064 m3/h Minimalna potrebna povr{ina dovodnog otvora za prirodnu ventilaciju:

Luk 5064 = = 1.675m 2 3600 × ϕ × Wvazd 3600 × 0.70 × 1.20 Fd Fdo = = 22328cm2 0.75 Fd =

( Fdo – potreban svetli presek `aluzine ) Povr{ina odvodnog otvora za prirodnu ventilaciju: kriterijum instalisanog kapaciteta kotlarnice

Fo = 4.3 × -

Fo' =

Qk Hvkan

= 4.3 ×

2 × 12100 3

= 6008cm 2

kriterijum zra~enja i konvekcije u kotlarnici

Lz 1783 = = 11510cm 2 0.04 × Hvkan × ∆t 0.04 × 3 × 5

gde je: HVKAN = 3m – visinska razlika izme|u dovodnog i odvodnog otvora;

Foo =

Fo' = 15346cm 2 0.75

( Foo – potreban svetli presek `aluzine ) Brzina strujanja vazduha na dovodnom otvoru:

Wd =

Luk 5064 = = 1.166 m s 3600 × ϕ × Fd 3 × 0.574525 × 3600 × 0.70

Brzina strujanja vazduha na odvodnom otvoru:

Wo =

∆t 5 9.81 × 3 × Td = 288 = 0.39 m 2 2 s  Fo   2 × 0.480725  1+   1+    Fd   3 × 0.574525 

g×H×

Brzine strujanja su u granici preporu~enih brzina od W≤ 1.20m/s Broj izmena vazduha u kotlarnici:

n=

3600 × Fo × Wo 3600 × 2 × 0.480725 × 0.39 = = 8.035 f × Vk 0.70 × 240

gde je: f = 0,7 – faktor ispune kotlarnice;

Prora~un prirodne ventilacije gasne kotlarnice ura|en je za najnepovoljnije uslove eksploatacije i za obezbe|enje efikasne prirodna ventilacija kotlarnice. Usvajaju se dimenzije opreme za ventilaciju, dimenzije i tip `aluzina: 1. dovodnog kanala za vazduh 3 x AZR-3 1225 x 525 mm, površine Akan= 1.929m², efektivna povr{ine dovodnog otvora je Aefek= 3 x 0.574525 = 1.7236 m². 2.

površina odvodnog kanala 2 x AZR-3 1025 x 525 mm, svetle povr{ine Aodv= 2 x 0.480725 m² = 0.9615 m².

Provera koncentracije gasa kod 10% mogu}eg curenja:

Bi = 0.10 × B max = 0.10 × 2 × 150.8 = 30.16 m n=

3

h

Bi 30.16 × 100 = × 100 = 1.692% Lz 1783

n =1.692% < 4% dozvoljena vrednost koncentracije.