Számítások 9. - Járatok méretezése folytatás

A járatok méretezésével folytatnám.

Ott hagytuk abba, hogy a hamuzónyílás 259,1 cm2, ennek fele megy a rostélyon, másik fele a kéthéjú tűztér belső oldalfalai mögé (azaz a 2 héj közé), azaz 129,55cm2.

A három oldalfallal ezt elosztva, oldalanként: 129,55/3 = 43,18 cm2

Ha oldalfalanként három nyílást hagyok: ez 14,39 cm2 nyílásonként, aminek megfelelő Dh=4,28cm. 

Ha lapra fektetett(6cm magas) téglából oldom meg, akkor 6cm magas x 4cm-es közből (Dh’=4,8>4,28) kijön.

Ha elzárom a hamuzóajtót és a kültéri levegőbevezetéssel dolgozom, a fenti nyílásokon ugyanúgy a szükséges levegő fele vissza tud jönni a hamuzótérbe és onnan fel a rostélyon keresztül mint primer levegő.

A másik fele pedeg a kéthéjú tűztér héjai közt levő „U” alakú járaton szolgáltatja a szekunder és tercier levegőt.

Ok, s haladjunk tovább. Fa leég, s megy tovább a fagáz.

Vfggy=130,86 Nm3 normálköbméter füstgáz keletkezik óránként, ahogy ezt egy előbbi bejegyzésben kiszámoltuk

(http://tomegkalyha.blogspot.ro/2016/04/szamitasok-4.html)

A füstgáz útját követve a kályhában a kémény felé, vegyük sorba a különböző járatokat:

1. Első

Maga a tűztér, a torokig. Hogyha  700 C fokos gázzal számolunk a tűztérben, ennek térfogatárama a hőmérséklet és tengerszint feletti magasságot is figyelembevéve:

T=Vfggy *(1+700/273)*1,07 = 499,04 m3/h 

Az alap 47x47cm –es=2209 cm2

A torok 7,5 x47cm-es = 352,5 cm2

A két felület átlaga: (2209+352,5)/2= 1280,75 cm2, amit négyzetméterben kifejezve F=0,128075 m2

Ha a gáz áramlási sebessége v( m/s), akkor fennáll az összefüggés:

v = T/(3600*F)=499,04/(3600*0,128075)=1,0823 m/s –os átlagsebességgel számolhatunk a tűztér szakaszán.

2. Második

Ugyanezt alkalmazva a torokra:

V= 499,04/(3600*0,03525) = 3,9325 m/s lesz a torokban az áramlási sebesség (a legnagyobb a kályhában).

3. Harmadik

A sütőben igazából keringenek a gázak, tehát nagy értelme nincs ott áramlási sebességet számolni, csak a hecc kedvéért, keresztmetszete 47x47-es, azaz 0,2209 m2, ha „átmenne” rajta a gázáram, ott sem lenne több a sebessége mint 499,04/(3600*0,2209)=0,627 m/s

A sütő szerepe a várakoztatás, hogy minél több hőt adjon le ott a füstgáz.

4. Negyedik

A „karburátor” száján az áramlási sebesség:

először is, mivel kettő van belőle fél térfogatárammal kell számolni. Itt megfordítjuk a kérdést: mekkora legyen a „karburátor” nyolcszög alakú nyílása, hogy a kiáramló gázok 2 m/s-al menjenek(ennél nagyobbat nem akarok).

Ugyanakkor feltételezve, hogy a sütőben keringő gázak annyi hőt leadnak ott, hogy 500 C foknál magasabban nem hagyják el a sütőt (elvileg ez lenne a sütő szerepe, a várakoztatás és hőleadás), a térfogatáram 499,04 helyett Vfggy *(1+500/273)*1,07 = 396,46 m3/h, 

  

2=(396,46 / 2)/ (3600*F), ahonnan azt kapjuk, hogy F=(396,46 /4)/3600 = 0,027532 m2, azaz 275,32 cm2 lenne a karburátor területe, aminek 18,73 cm –es Dh felel meg. Kb. ilyesmiket szokot Lars is használni nyolcszögből kihozva.

5. Ötödik

A kályha két oldalán a lefelé irányú gázmozgást biztosító nyújtott téglalap keresztmetszetek.

Úgy veszem, hogy a kályha hátlapja mentén nem áramoltatom a gázt (van rá példa pro és kontra is).

Az oldallapok mentén pedig meghatározunk egy maximális sebességet a gáznak (1,5 m/s-2m/s-nál többet sehol nem szeretnék, kivéve a torok) és az alapján próbáljuk meg megsaccolni a járat keresztmetszetét. Számoljunk most 1,5 m/s-al.

Az ideális az volna, hogyha fentről lefelé egyenletesen szűkülne a járat, úgy ahogy hűl le a gáz.

Ezt téglából nehéz kivitelezni, no meg a köpeny kinti alakjára is kell vigyázni, szóval a függőleges járatot két részre osztanám:

a felső részen tegyük fel 500 fokos a gáz, a járat alján pedig 300 C és ennek megfelelően határozzunk meg két keresztmetszetet.

500 foknak megfelel Vfggy *(1+500/273)*1,07 = 396,46 m3/h, oldalanként ennek a mennyiségnek a felével kell számolni.

300 foknak megfelel Vfggy *(1+300/273)*1,07 = 293,88 m3/h

Tehát:

A fenti szakaszra 1,5=(396,46 / 2)/ (3600*F), azaz F= 396,46/3/3600 = 0,036709 m2, azaz 367,1 cm2

Az alsó szakaszra 1,5=(293,88 / 2)/ (3600*F), azaz F= 293,88 /3/3600 = 0,027211 m2, azaz 272,11 cm2

A fenti szakasznak, 367,1 cm2 –nek megfelelő Dh 21,63 cm, ezt egy 13*75 cm-es (Dh’=22,159cm) téglalapból kihozhatjuk.

Az alsó szakasznak, 272,11 cm2 –nek megfelelő Dh 18,62 cm, ezt egy 11*75 cm-es (Dh’=19,18cm) téglalapból kihozhatjuk.

6. Hatodik

A padka első járatszakaszainál (ahol még külön folyik kétoldalt szimmetrikusan a gáz), 300 C fokkal számolok,

így  az egyik oldalon fele füstgázmennyiség távozik, 300 foknak megfelel Vfggy *(1+300/273)*1,07/2 = 293,88 / 2   m3/h  = 146,94 m3/h

1,5m/s-al számolva:

1,5=(293,88 / 2)/ (3600*F), azaz F= 293,88 /3/3600 = 0,027211 m2, azaz szintén 272,11 cm2 (Dh=18,62cm), aminek megfelelhet egy 13cm x 34cm-es (Dh’=18,8cm) függőleges járat is.

(Elvileg befér ilyen magas a padka alá, ha mondjuk a padkát egy átlag 6 sor 6cm vastag téglából számolom 1cm fugával, az 6*6+6=42 cm padkamagasság, amiből az utolsó sor a padkalefedés...Ha pedig 7 sor téglával számolom a padkát, azaz 49 cm-esre, úgy is OK, léteznek ilyen magas székek... esetleg ott két sor téglával fedem le a padkát, persze ez esetben nem lesz olyan meleg...)

7. Hetedik

A két padka, illetve járat „egyesüléséből” keletkező utolsó padkában lévő „összesített” járat:

Ezen a szakaszon 200 C fokos gázzal számolok: Vfggy *(1+200/273)*1,07 = 242,6 m3/h.

(Libik könyvében van egyébként a járatos kályháknál egy exakt módja is a járat különböző szakaszain a gázhőmérséklet kiszámítására, egy exponenciális kifejezés formájában...mivel nem vagyok biztos, hogy ez egy contraflow kályhára is vonatkozik, saccolt hőmérsékletekkel dolgozom (illetve amikről tapasztalati úton beszélnek) )

1,5m/s-al számolva:

1,5=(242,6)/ (3600*F), azaz F= 242,6 /1,5/3600 = 0,044926 m2, azaz 449,26 cm2

Ennek megfelel egy Dh=23,92 cm, ami pld. egy 20x30cm-es járattal (számított Dh’=24cm) megoldható.

S, hogy ne hetessel fejezzuk be:

8. Nyolcadik:

A segédkémény, ami valószínű kb 1,2m magas lesz (Schiedel / Leier-eknél valahol ebben a magasságban lehet belecsatlakozni).

Ezen a szakaszon egy 160 C fokos levegővel számolok, szintén 1,5 m/s:

Vfggy *(1+160/273)*1,07 = 222,08 m3/h

1,5=(222,08)/ (3600*F), azaz F= 222,08 /1,5/3600 = 0,041126 m2, azaz 411,26 cm2

Ennek megfelel egy Dh=22,89 cm, azaz 22,89cm átmérőjű kör vagy ugyanilyen oldalhosszúságú négyzet.

9. És persze kilencediknek

lenne még a kémény, amelyiket ha 5,5 m-esnek tételezünk fel (segédkémény magasságán felül), és tegyük fel méterenként 15 fokos hűléssel számolva, így kb . 75-80 fokosan mehet ki a gáz a tetején. 

Az átlaghőmérséklet (160+80)/2=120 C fok.

Az ennek megfelelő gáz-térfogatáram 201,56 m3/h.  1,5m/s áramlási sebességgel:

1,5=(201,56)/ (3600*F), azaz F= 201,56 /1,5/3600 = 0,037326 m2, azaz 373,26 cm2, a számított Dh:

Dh=21,81 cm

Tehát az ennek megfelelő kémény belső átmérője 22cm lenne.