烟囱的工作原理

烟囱的工作原理

烟囱的排烟原理：

由于烟囱有一定的高度，烟囱中的热气体受到大气浮力的作用，而具有一定的几何压头，在烟囱底部造成负压—“抽力”。如果这种抽力正好能克服气体在窑炉中流动的各种阻力，就能使窑内热气体能源源不断地流入烟囱底部，并通过烟囱排入大气。

烟囱的抽力，可用烟囱底部和顶部出口截面的伯努力方程求得：

取2－2截面为基准面，则有：

此时方程各简化为：

即：

烟囱底部负压的绝对值称之为抽力，用hc表示。

上式表明，烟囱的抽力是由烟囱的几何压头形成的。但烟囱中气体所具有的几何压头并非全部转为有用的抽力，实际上一部分要用于克服烟囱本身气体流动的摩擦阻力和满足烟囱中气体动压头增量。

2、影响烟囱抽力的因素：

（1）烟囱的高度：H↑，hc↑，烟囱排烟能力强。

（2）烟气平均温度：tav↑，ρav↓，hc↑

（3）空气平均温度：ta↑，ρa↓，hc↓

（4）空气的湿度：ψ↑，ρa↓，hc↓

故：高度一定时，hc冬天＞hc夏天

（5）海拨高度：海拨高度↑，大气压↓，ρa↓，hc↓

2.2.1.2烟囱的热工计算

1、烟囱的直径

（1）烟囱顶部直径

（m）

分析：速度大，直径小，阻力大；速度小，直径大，投资大，有倒风现象。

施工要求：砖烟囱和混凝土烟囱d≮0.8m，顶部厚度≮24cm。

（2）底部直径：

①小型铁皮烟囱通常上下直径一般大圆筒形，也有用砖砌成的方形。

②大型的砖、混凝土烟囱是底部直径大的锥体形，斜率为1～2%。

底部直径为：

2、烟囱的高度

确定烟囱的高度不仅要考虑热工要求，还要考虑环保要求。

机械通风：环保要求高于热工要求

自然通风：热工要求、环保要求同样重要

（1）烟囱高度确定的方法：

据烟囱抽力公式计算

因烟囱本身的摩擦力及动压头增量比窑炉系统的总阻力小得多，故烟囱高度也可以近似计算：

或

式中Σh—窑炉系统的总阻力（烟囱抽力数值上与Σh相等），即：

a、克服窑炉沿途的摩擦阻力；

b、克服各种局部阻力；

c、当气体由上向下流动时，要克服几何压头作用；

d、满足动压头的增量。

（2）烟囱高度计算的步骤：

A、估算高度（储备系数K=1.2～1.3）

B、烟囱出口温度

C、烟囱内平均温度

D、烟气的平均密度

E、计算出烟囱高度与估计高度误差＜5%，即：<5%

3、烟囱热工计算的注意点

（1）用夏季最高气温计算空气密度，以保证烟囱在任何季节都有足够的“抽力”。

（2）当空气湿度较大时，计算时必须用湿空气密度。

（3）高原地区应考虑大气压的影响，见图1－45。

（4）如有机场，应不防碍飞机的升降，高度＜20m。

（5）烟囱高度应符合环卫部门规定中各种有害物质的排放标准，尽量减少公害。

（6）应考虑对农作物的影响

（7）要充分估计烟道积水、积灰和烟囱严密程度对抽力的影响。

（8）数台窑合用一烟囱时，应注意：

计算高度：hc=hc,max

计算直径：V=V1+V2+V3+……

【例题】设有一个窑炉,其生产的废气量为8000Bm3/h，废气的标态密度为1.34kg /Bm3，废气离窑到达烟囱底部的温度为600℃，自窑内到达烟囱底部的过程中，窑炉系统的总阻力为180Pa，外界空气温度为30℃。试计算烟囱的直径和需要的高度。

【解】(（1）计算烟囱直径

取烟囱出口处的气体流速，则：

烟囱底部直径：D=1.5d=1.5×1.2=1.8(m)

（2）计算烟囱的高度

烟囱底部废气的密度：

周围空气的密度：

估计烟囱高度：

烟囱顶部温度：

烟囱中废气平均温度：

烟囱中废气平均密度：

烟囱顶部废气流速：

烟囱的平均平均直径：

烟囱中废气平均速度：

烟囱高度：

与估计估计估计高度相差不大，不必重算。