proracun prirodnog ventiliranja plinskih kotlarnica palenzo

7/30/2019 Proracun Prirodnog Ventiliranja Plinskih Kotlarnica PALENZO

1/4

Proraun prirodnog ventiliranjaplinskih kotlovnica

Ferenc Marton, dipl. in.,RO Standardprojekt,24000 Subotica, Maksima Gorkog 11

Prirodno ventiliranje plinskih kotlovnica je ustrunoj literaturi obraeno dosta povrno,bez prave teoretske analize.

U ovom radu se pristupa teoretskoj analiziproblema, uz usvajanje pojednostavljenog iza praksu prihvaenog modela. Dobijenirezultati

pruaju brzu metodu odreivanja potrebnepovrine ventilacionih reetki, u zavisnosti odfizikih parametara kotlovnice, kao to su

instalisana snaga kotlova, raspolaue visinskerazlike izmeu gornjih i donjih reetki itd.

1. Uvod

U nedostatku posebnog propisa za nain i intenzitetventiliranja plinskih kotlovnica, u praksi se usvajapreporuka S-komisije [1], prema kojoj treba osiguratinajmanje pet izmjena zraka na sat. Posebno sepreporuuje prirodno ventiliranje, dok se prisilno

primenjuje samo u iznimnim sluajevima.Prirodno ventiliranje nastupa zbog razlike uzgonavanjskog hladnijeg i unutranjeg, toplog, zraka. Tajproces obraen je u strunoj literaturi dosta povrno, bezdetaljnije analize. U lanku se eli analizom fizikalnogprocesa ventiliranja doi do openite i jednostavnemetode rjeavanja konkretnih, praktinih zadataka: da sekao rezultat mogu odrediti potrebne ventilacionepovrine.

Starije metode odreivanja potrebne ventilacionepovrine prema instaliranoj snazi mogu se i daljeprihvatiti sa odreenom rezervom; meutim, ovdje senudi egzaktnija i pouzdanija metoda.

Prorauni se svode na to da se pri zadanimkarakteristikama kotlovnice, usvojenim brojem n satneizmjene zraka, te raspoloivoj visinskoj razlici h, dobijepotrebna, odnosno dozvoljena brzina prostrujavanja Wzraka kroz ventilacione reetke, nae funkcionalnaovisnost W = W (h).

2. Usvajanje modela i osnovnepretpostavke analize

Prorauni se vre na osnovu usvojenog modela na sl.1. Radi slikovitosti, bona strana je podijeljena na dva

jednaka dijela.

Da bi se lake dolo do rezultata, pri analizi seusvajaju ove pretpostavke, odnosno pojednostavljenja:

ventilacioni otvori su pokriveni aluzinama,odnosno reetkama radi sprijeavanja ulaza ptica ipadavina; eventualna kombinacija reetaka sa kanalima

moe se uzeti u obzir sa ekvivalentnim koeficijentomotpora strujanju; na osnovu podataka iz literature [2], usvaja se da

se polovina topline, koja se oslobaa uslijed vanjskogohlaivanja kotlova, troi za zagrijavanje zraka, a drugapolovina se gubi kao transmisiona toplina zidovakotlovnice. To znai da se pretpostavlja:

(1)

Mora se napomenuti da je blie odreivanje odnosaQv i Qt predmet analize koja u ovom lanku nije uraena.

Veliina h je vea za starije kotlove, odnosno manja

za kotlove modernije izvedbe. Za suvremene kotlove nasl. 2, prikazana je njezina ovisnost o instaliranoj snazi Nipojedinog kotla, a prema [4].

3. Analiza strujanja zraka krozprostor kotlovnice

Analiza fizikalnog procesa strujanja vri se na osnovuanalogije i oznaka na sl. 1.

Prva jednadba koja se moe postaviti je uzgon, kojise javlja zbog razlike gustoe zraka izvan i unutarkotlovnice:

Klimatizacija grejanje hlaenje Broj 3/1987.


2/4

(2) 1 = 2 =

te tako dimenzionirati reetke:

w, = w2 = w Tada jednadba (4)

dobiva oblik:

Druga jednadba izraava pad pritiska zbogprestrujavanja zraka kroz donju reetku, prostorkotlovnice i gornju reetku:

(5)

Sl. 1. Usvojeni model poprenog presjeka kotlarnice savanijim fizikim veliinama; F,, F2 potrebna ulazna,odnosno izlazna ventilaciona povrina, m2; W1, W2 brzina strujanja zraka na ulazu odnosno izlazu, m/s; 1, 2 koeficijenti lokalnog otpora strujanju; 1, 2 gustoazraka na ulazu (vani), odnosno kod izlaza iz kotlovnice,kg/m3; t1t2 ulazna odnosno izlazna temperatura zraka,; L1, L2 koliina zraka koji prostruji na ulaznimodnosno izlaznim reetkama, m3/h; k stupanjdjelovanja kotlova; Qx toplinska snaga gubitakazraenja prema prostoru kotlovnice, kW; Qt snagatransmisijskih gubitaka kotlovnice, kW; Qv toplinskasnaga ventilacionih gubitaka kW prostora kotlovnice;

pu uzgon uslijed razlike t1 t2 temperature, N/m

2

; Li koliina zraka, potrebna za izgaranje, m3/h; h srednja visinska razlika izmeu gornjih i donjihventilacionih otvora (reetki), m; i ukupnainstalirana snaga kotlova; Vp zapremina ventiliranogprostora kotlovnice, m3; h1 udio uslijed vanjskoghlaenja u ukupnoj instaliranoj snazi kotlova kW/kW

Trea jednadba je energetska bilanca topline, kojase koristi za zagrevanje ventilirajueg zraka:

(6)

gde je Cp srednja specifina toplina zraka u kJ/kgK.Iz (6) se dobiva:

(7)

Broj ostvarenih izmjena zraka na sat je:

(8)

Izjednaavanjem L2 iz (7) i (8), dobiva se:

U stacionarnom stanju ova dva napona su uravnotei:

pu = pr

Izjednaavanjem (2) i (3) i sreivanjem, slijedivrijednost izlazne gustoe:

(4)

Ako su donje i gornje reetke iste konstrukcije, moese usvojiti:

gde je p = 105N/m2 atmosferski tlak, a R = 287J/kg K plinska konstanta za zrak. Uvrste li se temperatureu (9):

Sreivanjem se dobija


Ovdje su temperature:

(10)

(3)

(9)


3/4

Koristei odnos gustoe iz (5), dobiva se od(10):

(11)

Nazove li se konstantom kotlovnice:

(12)

i funkcijom kotlovnice:

(13)

dobija se odnos:

Sl. 2. Ovisnost gubitaka kotla h, zbog odzraenja iodvoenja topline, a u zavisnosti od instalirane snage Ni

i gore:

(17)

ili sreivanjem:

Rjeenje ove jednadbe je:

Odavde slijedi traena ovisnost w = w(h):

(14) Ventilirana koliina zrika dobiva se iz (8):

(18)

Koliina zraka Li potrebna zaizgaranje plinovitih goriva poznatih karakteristika moese odrediti:

pomou poznatih jednadbi kemijsketermodinamike (neto sloeniji nain) i

pomou empirijskih formula (jednostavnijinain).

Ovdje se prihvaa izraz prema Boieu iz (2):

(19)

Ova jednadba ima fizikog smisla u racionalnomobliku, tj.:

(15)

Ova jednadba pokazuje da se za veu visinskurazliku izmeu gornjih i donjih ventilacionih reetkipostie vea brzina strujanja. Potrebna povrina reetki je:

dolje:

(16)

gdje je:

Hd (KJ/kg) donja ogrijevna vrijednost goriva usvojeni pretiak zraka,Gp potrebna koliina goriva (plina) u kg/h. Ona

se dobija pomou poznatog izraza:

(20)

Uvrsti li se (20) u (19), dobija se


(21)


4/4

Dakle Li se dobiva poznavanjem tehnikihkarakteristika goriva i kotlovskog postrojenja.

Pored poznatih rezultata interesantno je zna-tiizlaznu temperaturu ventilirajueg zraka. Analognoizvodu jednadbe (5), dobija se:

Uzme li se = 7 za reetke od fiksnih aluzina, te za

vanjsku temperaturu T, = 303 K (30C), dobija seovisnost prema sl. 3.

4. Praktian primjer

Da bi se dobiveni rezultati bolje razjasnili, prikazujese slijedei konkretan primjer. Za jednu kotlovnicu vaepodaci:

instalirana snaga kotlova SNK = 3 x 2867 kW stupanj djelovanja kotlova k = 0,8 udio gubitka kotla uslijed vanjskog ohlaenja h1 =

0,02

volumen kotlovnice Vp = 14-23-5 = 1 610 m3 potreban broj izmjena n = 5 h-1

koeficijent otpora ventilacionih reetki

pretiak zraka za loenje = 1,2 donja ogrijevna vrijednost plina Hd = 44 000

kJ/kg raspoloiva visinska razlika vent. reetki h = 6 m atmosferski tlak p = 105 N/m2

srednja spec. toplina zraka Cp = 1 kJ/kgK plinska konstanta za zrak R = 287 J/kgK.

Slijedi proraun veliina:

Iz (1) Qv = 0,5 0,02 (32867) = 86 kW.Iz (12) konstanta kotlovnice:

Sl. 3. Ovisnost izlazne temperature ventilacionog zraka T2o izlaznoj brzini w i visinskoj razlici h

= 11810m3/h= 3,28 m3/s

Veliina donjih i gornjih vent. reetki iz (16) i (17):

Izlazna temperatura zraka iz (22) uz ulaznu:

odnosno za zadanu visinsku razliku:

w = 0,637 m/s

Koliina ventilirajueg zraka:

L2 = Lv = n Vp = 51610 = 8050 m3/h =

= 224 m3/s Koliina zraka za izgaranje

pomou (21):

5. Zakljuak

Izvedena analiza te dobiveni rezultati nudejednostavnu, od dosadanjih empirijskih metoda

pouzdaniju i bru metodu odreivanja potrebnih veliinareetaka za prirodno ventiliranje plinskih kotlovnica.Rezultati se mogu primjenjivati bez ogranienja i na drugevrste goriva, ako se poznaje kriterij potrebnih prirodnihizmjena zraka.

Literatura[1] * * *: Bilten S-komisije br. 7/79, Zagreb, 1979.[2] UNI, M. i N. DUJMOVI: Plin i plinska tehnika, I i II,Tehnika knjiga, Zagreb, 1983.[3] STRELEC, V.: Plinarski prirunik, Nafta, Po-

slovna zajednica, Zagreb, 1982.[4] * * *: Vodena para, Babcockov prirunik, Graevinskaknjiga, Beograd, 1971.


(22)

Traena funkcija brzine iz (15):

proracun prirodnog ventiliranja plinskih kotlarnica palenzo

Documents