Дымовая труба Советский патент 1993 года по МПК E04H12/28 

Изобретение относится к области энергетики, а более конкретно - к области проектирования, строительства и эксплуатации дымовых труб, в первую очередь, крупных ТЭС и других подобных объектов, например, химических производств.

Известно множество типов дымовых труб отопительных котельных и ТЭС. Это бетонные, кирпичные и реже металлические сооружения высотой (для крупных ТЭС) до 450 м. Для дымовых труб сравнительно небольшой высоты трубы делают одноканаль- ными. Высокие трубы имеют сложную конструкцию и всегда двойные стенки. У дымовых труб отверстие в стене трубы, как правило, прямоугольной формы и равно сечению подводящего газохода.

Недостатком таких труб являются невысокая эксплуатационная надежность обусловленная возможностью опрокидывания под действием ветровых нагрузок, т.к. в месте сопряжения газоподводящих (бывает очень часто два) каналов с трубой в последней имеет место обслаление сечения, вызванного как площадью этого сечения

(равного площади сечения подводящего канала), так и формой (прямоугольной). Кроме того, место соединения газоподводящего канала (борова) непосредственно с дымовой трубой имеет значительное аэродинамическое сопротивление, т.к. включает элемент внезапного расширения и одновременного поворота потока под углом 90° без спрямляющего аппарата или направляющего канала плавных форм.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту является устройство - дымовая труба, выполненная с несколькими стволами, вход в которые осуществляется через проем в ее стенке круглой формы с поворотом (коленом) заданного радиуса.

Такие конструкции также не обладают высокой эксплуатационной надежностью из-за ослабления сечения дымовой трубы в плоскости сопряжения (подсоединения) газоподводящего канала с дымовой трубой, т.к. диаметр канала для подвода дымовых газов еще больше чем ширина прямоугольного канала и, значит, проема в стенке труел

XI ч

о

$ъ

бы, хотя местные статические и динамические напряжения в верхнем и нижнем сводах такого проема конечно ниже, чем в проеме прямоугольного профиля.

Поставленная цель достигается тем, что дымовая труба, включая ствол и газо- подводящий канал проходящий в отверстие ствола и выполненный из соединенных переходным цилиндрических вертикального и горизонГй льного участков. Газоподводя- щий канал выполнен с плавным изменением поперечного сечения на переходном участке, причем в месте прохода через отверстие ствола канал имеет наименьшую площадь поперечного сечения и форму эл- липса, большая ось которого размещена в вертикальной плоскости, проходящей через диаметр ствола, при этом отверстие ствола для прохода канала имеет форму, ответную сечению канала.

Выполнение дымовой трубы с проемом в стене в виде эллипса, большая ось которого лежит в вертикальной плоскости совпадающей с диаметральным сечением трубы позволяет уменьшить до минимальной ве- личины статические и особенно динамические напряжения в верхнем и нижнем сводах проема, которые обычно имеют место при любой другой, кроме окружности, форме этого отверстия. При этом отверстие проема в виде окружности не снижает, а увеличивает напряжения, в первую очередь изгибающего характера, которые могут иметь место при ветровой нагрузке.

Выполнение отверстия в дымовой трубе совпадающего с минимальным поперечным сечением газоподводящего в трубу канала выполненного в форме вначале плавного сужения, а затем плавно расширяющегося канала обеспечивает наименьшие из возможных изгибающие напряжения в опасной сечении трубы, которым является проем в трубе для подсоединения горизонтального газоотводящего канала от котельных агрегатов. Любое другое решение не способно обеспечить изгибающие напряжения в опасное сечении минимальными, т.е. повысить эксплуатационную надежность дымовой трубы в максимальной степени,

...-..-.-

Выполнение плавно расширяющейся части газоподводящего канала одновременно с поворотом на 90°, т.е. переходящим от горизонтального направления к оси трубы обеспечивает аэродинамическое сопротив- ление движению дымовых газов минималь- ным и нивелирует снижение вх одного сечения делая общий выигрыш положительным, т.е. способствует повышению эксплуатационной надежности дымовой трубы.

На чертеже представлена схема дымовой трубы с каналом для подвода дымовых газов,

К стенке 1 дымовой трубы примыкает гаэоподводящий горизонтальный канал 2 расчетного сечения и любой конфигурации. Проем 3 в стене дымовой трубы имеет наименьшее из возможных сечение в виде эллипса, большая ось которого размещена в вертикальной плоскости проходящей через диаметр ствола. Плавно сужающаяся часть канала А переходит в расширяющуюся часть 5. При этом плавно расширяющаяся часть канала выполнена и плавно поворачивающейся, т.е. в виде колена, позволяющей дымовым газам изменить направление от оси газоподводящего горизонтального канала до вертикального ствола собственно дымовой трубы.

Работа дымовой трубы заключается в следующем.

Дымовые газы следующие по га.зоподводящему горизонтальному каналу полного сечения 2 мягко без срывов струи входят в плавно сужающуюся часть канала 4, в котором кроме сужения потока происходит его перестройка из любого сечения в эллипсовидное (возможно это сделать ранее), Имен- но эта часть газоотводного канала с наименьшей площадью поперечного сечения совпадает с проемом в стенке дымовой трубы 3. Далее дымовые газы попадают в участок канала, где происходит плавное расширение потока.(без завихрений элементарных частичек потока) и одновременно перестройка сечения канала из эллипсовидного в круглое и выходят в трубу или какой-либо ее ствол более конкретно.

При этом дымовая труба может быть одно- или многоствольной. Принципиальная схема предполагаемого решения остается неизменной. Наблюдается лишь простое суммирование - столько стволов в трубе - столько и проемов в форме эллипса. А вот эффективность предлагаемого решения при многоствольных дымовых трубах будет возрастать существенно и не может быть простой суммой эффектов наблюдаемых на одноствольной дымовой трубе.

Предлагаемое устройство возможно выполнять и без поворота потока, однако в этом случае аэродинамические характеристики будет несколько худшими и пригодность такого устройства будет ограниченной.

Экономическая эффективность настоящего предложения может быть оц енена лишь приближенно, т.к. при обычных условиях экономия будет определяться лишь затратами связанных с компенсацией усилий на достижение необходимых прочностных

характеристик обеспечивающий расчетный уровень прочности трубы дополнительными материалами, трудозатратами и т.д. и другие варианты подсчета.

Формула изобретения Дымовая труба, включающая ствол и га- зоподводящий канал, проходящий в отверстие ствола и выполненный из соединенных переходным цилиндрических вертикального и горизонтального участков, отличающаяся тем, что, с целью повышения

0

эксплуатационной надежности за счет увеличения устойчивости, газоподводящий канал выполнен с плавным изменением поперечного сечения на переходном участке, причем в месте прохода через отверстие ствола канал имеет наименьшую площадь поперечного сечения и форму эллипса, большая ось которого размещена в вертикальной плоскости, проходящей через диаметр ствола, при этом отверстие ствола для прохода канала имеет форму, ответную сечению канала.

Использование: дымовые трубы крупных теплоэлектростанций и промышленных предприятий. Сущность изобретения: газо- подводящий канал проходит в отверстие ствола и имеет горизонтальный, вертикальный и переходной участки. Последний выполнен с плавным изменением поперечного сечения. В месте прохода через отверстие ствола площадь сечения канала наименьшая и имеет форму эллипса, большак ось которого размещена в вертикальной плоскости, проходящей через диаметр ствола. Отверстие ствола имеет форму, ответную сечению канала. 1 ил.