Tah (vakuum)

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 1. května 2020; kontroly vyžadují 6 úprav .

Tah je snížení tlaku vzduchu nebo produktů spalování v kanálech konstrukcí a technických systémů, což přispívá k proudění média do oblasti nízkého tlaku. Může být přirozený (působením Archimedovy síly ) nebo nucený (působením technických zařízení, která zajišťují odtok plynů nebo vzduchu, například ventilátory ).

Přírodní zajímavost

Mechanismus

Hustota ohřátého vzduchu a jakéhokoli jiného plynu je menší než hustota vzduchu chladnějšího, proto je tlak sloupce o výšce h ( p = ρ g h ) menší. Tato skutečnost vede ke vzniku tlakového rozdílu uvnitř a vně komína nebo vytápěné budovy; největší redukce je dosažena zdola, kde je výška nadložních sloupů s různou hustotou maximální: . $\rho$ $\Delta p=\rho g\Delta h$

Ve ventilačním systému budov

Pokud budova není hermetická, pak v důsledku tohoto tlakového rozdílu proudí studený vzduch dovnitř a teplý vzduch se vytlačuje (plave) a jde ven (lze zajistit speciální odsávací ventilační kanály). Hnací síla tahu je určena rozdílem průměrných výšek vstupu a výstupu vzduchu. Tím je zajištěn provoz odsávání s přirozeným impulsem.

Pokud v budově v létě fungují klimatizace , dochází k opačnému efektu - teplý vzduch k nám vstupuje z ulice a dovnitř proniká již studený vzduch.

V moderních výškových budovách s uzavřenými vnějšími obrysy může účinek trakce dosáhnout velkého rozsahu. Proto je při navrhování takových budov věnována pozornost potírání tohoto efektu. Toho je částečně dosaženo nuceným větráním, částečně integrací vnitřních příček. V případě požáru hraje v šíření kouře velkou roli efekt průvanu.

V komínech

Podobný proces probíhá v pecích a kotlích . Vzduch vstupuje do topeniště pod roštem nebo je přiváděn k hořákům . Dochází tam ke spalování , při kterém vznikají horké spaliny . Topné plochy kotle nebo stěny topeniště z nich odebírají tepelnou energii , někdy do nich proniká i okolní vzduch, ale na výstupu bývají mnohem teplejší než okolní vzduch (i když je technicky možné je více ochladit od toho se obvykle upouští, aby se zabránilo srážení žíravin a toxického kondenzátu v systému ). Komín je podle svého původního určení povinen vytvořit co největší sloupec ohřátých plynů, což vytváří poměrně výrazný tah (nicméně mnoho vysokých komínů vzniklo hlavně z ekologických důvodů, aby se rozptýlily zplodiny hoření). Plyny jsou odváděny ústím potrubí, kde je podtlak (upravený na hydraulický odpor výstupu) nulový. V traktu zužující se trubky (obvykle jsou-li zařízení s nuceným tahem) však může vzniknout i přetlaková zóna [1] .

U malých kotlů a topenišť je přirozený tah dostatečný k překonání aerodynamického odporu celé cesty plyn-vzduch a dokonce vyžaduje omezení. Ve špatně regulovaných topných systémech pecí v budovách je někdy nasáváno tolik studeného vzduchu zvenčí, že teplo generované krbem nestačí ani na jeho zahřátí. K nastavení tahu se používají klapky , klapky a také jednoduchá automatická zařízení, která přivádějí vzduch do plynového potrubí při příliš vysokém podtlaku omezovače tahu .

Tah může být také nedostatečný, což vede ke špatnému spalování v topeništi a uvolňování zplodin hoření do místnosti ( nejnebezpečnější je oxid uhelnatý ). S přirozeným tahem se s tím nedá nic dělat, kromě čištění komínu a usnadnění vstupu vzduchu do místnosti, odkud je odebírán.

Nevýhody

Přirozený tah závisí na atmosférických podmínkách : čím vyšší je teplota venkovního vzduchu, tím je zpravidla menší rozdíl v hustotě mezi vzduchem a plyny. Jeho tlak je možné výrazně zvýšit pouze výrazným zvýšením výšky potrubí, což je konstrukčně složité a nákladné a u parních lokomotiv je to z hlediska přepravních rozměrů nemožné; aby se předešlo aerodynamickému odporu, je nutné vytvořit široké plynové kanály s nízkou rychlostí plynu. Při těchto rychlostech se mohou komíny snadno zanášet popelem , což opět snižuje tah.

Pro zvýšení trakce bez použití mechanických zařízení lze na ústí potrubí nebo ventilačního potrubí instalovat deflektor , který přeměňuje energii větru proudícího kolem něj na vzácnost . Dokáže zajistit přirozené větrání i bez rozdílu teplot. Ale když je bezvětří, deflektor nefunguje, kromě toho byla v Rusku až do roku 2003 zakázána instalace deflektorů a deštníků na potrubí topných zařízení [ 2 ] . Na výstupu můžete použít i difuzér . U zařízení s vysoce nuceným spalováním je však ekonomicky oprávněné vytvářet nucený tah pomocí odsávačů kouře .

Nucený odvod

Nucený tah v kotelních instalacích je vyvolán lopatkovými stroji - odsavači kouře (existovaly samostatné příklady použití tryskových odsávacích zařízení ). V budovách je nucené odtahové větrání obdobně zajišťováno ventilátory . Při sání takových strojů vzniká podtlak, který lze tak či onak regulovat (natáčením rozváděčích lopatek, rychlostí otáčení, (neefektivně) vraty atd.). Vakuum zpravidla klesá, když se vzdalujete od auta. Část dráhy kotlových instalací, v blízkosti (ze strany sání) k odsavačům kouře, může pracovat ve vakuu a část ze strany hořáků a jiných ofukovacích zařízení - pod přetlakem (pod tlakem); CCGT kotle na odpadní teplo jsou vždy tlakové.

U úseků plynové cesty s tlakem vyšším, než je tlak okolního vzduchu (i na vnějším komínu, aby plyny nepronikaly do tloušťky zděné nebo betonové konstrukce a neničily ji), je plynotěsnost (těsnost) ) je požadováno. Technicky je to obtížně dosažitelné, zejména na velkých instalacích, proto se obvykle snaží napájet odsavače dostatečným výkonem k vytvoření podtlaku po celé dráze, počínaje pecí; provoz takto synchronizovaných tažných a ofukovacích zařízení se nazývá vyvážený tah .

Existují malé kotle s dmychadlem, ale bez odtahu kouře, pokud je dostatek přirozeného tahu. Odsavače kouře vyžadují značnou spotřebu energie na pohon, vytvářejí velký hluk a jejich lopatky se rychle stávají nepoužitelnými v agresivním prostředí. Snížení hluku je zvláště důležité u odsávacích ventilačních zařízení instalovaných uvnitř.

Tlak nuceného tahu se ve všech případech přičítá k tlaku přirozeného tahu (pokud jsou pouze souměrné).

Výpočet přirozeného tahu

Tah je generován tlakovým rozdílem ( ΔP ) a lze jej vypočítat následovně. Rovnice dá přesnou hodnotu pro případ vzduchu jak v potrubí, tak vně potrubí s výškou h . Pokud v potrubí není vzduch, ale produkty spalování, vzorec poskytne pouze přibližný odhad.

\Delta P=\;C\,a\;h\;{\bigg (}{\frac {1}{T_{o}}}-{\frac {1}{T_{i}}}{\bigg )}

kde ( v jednotkách SI ) :
∆P	= tlakový rozdíl, Pa
C	= 0,0342
A	= atmosférický tlak , Pa
h	= výška potrubí, m
T o	= absolutní venkovní teplota, K
T i	= absolutní vnitřní teplota, K

Proudění vzduchu způsobené průvanem

Průtok vzduchu v důsledku průvanu lze vypočítat následovně. Vzorec funguje se stejnými omezeními.

Q=C\;A\;{\sqrt {2\;g\;h\;{\frac {T_{i}-T_{o}}{T_{i}}}}}

kde ( v jednotkách SI ) :
Q	= průtok vzduchu, m³ / s
A	= plocha průřezu potrubí, m²
C	= koeficient zavedený v důsledku tření (obvykle se berou hodnoty od 0,65 do 0,70)
G	= zrychlení volného pádu , 9,807 m/s²
h	= výška potrubí, m
T i	= průměrná vnitřní teplota, K
T o	= absolutní venkovní teplota, K

Viz také

Poznámky

↑ Richter L. A., Elizarov D. P., Lavygin V. M. Kapitola jedenáctá. Vnější plynovody a komíny // Pomocná zařízení tepelných elektráren . - M .: Energoatomizdat, 1987. - S. 190-211. Archivováno 10. července 2020 na Wayback Machine
↑ SNiP 2.04.05-91*. Topení, ventilace a klimatizace . — „3,75*. <...> Zařízení deštníků, deflektorů a jiných trysek na komínech není povoleno.». Získáno 18. prosince 2011. Archivováno z originálu 11. června 2012. (neurčitý) - ve skutečnosti nahrazeno SNiP 41-01-2003. Topení, ventilace a klimatizace . - "6.6.14 <...> Deštníky, deflektory a další trysky na komínech by neměly bránit volnému výstupu kouře.". Datum přístupu: 18. prosince 2011. Archivováno z originálu 23. ledna 2012. (neurčitý)