ДЫМОВАЯ ТРУБА ОТОПИТЕЛЬНОЙ КОТЕЛЬНОЙ, РАБОТАЮЩЕЙ НА ГАЗООБРАЗНОМ ТОПЛИВЕ

Полезная модель относится к дымовым трубам для отвода дымовых газов от котельных агрегатов, сжигающих газообразное топливо.
Широко известны дымовые трубы для отвода продуктов сгорания в атмосферу, (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%94%D1%8B%D0%BC%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%8F_%D1%82%D1%80%D1%83%D0%B1%D0%B0). Принцип действия дымовой трубы основан на эффекте тяги, который обеспечивает перемещение массы газа в направлении от входного к выпускному отверстию трубы.
Недостатком указанных труб является аэродинамический шум, возникающий при работе котельной с высокофорсированным сжиганием газообразного топлива.
Известна дымовая труба с шумоглушителем (http://entroros.ru/produktsiya/dymovye-truby-i-glushiteli/). Для снижения шума применяют шумоглушители в виде камер, облицованных звукопоглощающим материалом. Трубчатые глушители представляют собой полностью облицованные каналы круглого сечения. Шумоглушители диаметром больше 500 мм могут иметь цилиндрическую вставку, выполненную из перфорированного металла с шумопоглощающим материалом внутри. В зависимости от места установки шумоглушители разделяют на верхний шумоглушитель, устанавливаемый в верхней части ствола и на нижний шумоглушитель, устанавливаемый в нижней части ствола горизонтально или вертикально. Понижение шума зависит от толщины и материала звукопоглощающего слоя, а также длины шумоглушителя.
Недостатком этого технического решения является то, что эффективность глушения шума звукопоглощающим материалом удовлетворительна только в диапазоне частот звуковых волн от 500 до 4000 Гц. При низких частотах эффективность его не достаточна. Требуется удаление жилых домов от котельной с высокофорсированным сжиганием газообразного топлива на значительное расстояние. Это не всегда возможно, особенно, при реконструкции котельной, после которой, в связи с установкой котлов с высокофорсированным сжиганием газообразного топлива, при недостаточной санитарно-защитной зоне, аэродинамический шум в жилых домах превышает допустимый уровень.
Техническим результатом, заявляемой полезной модели является создание дымовой трубы отопительной котельной, работающей на газообразном топливе, с уменьшенным уровнем аэродинамического шума.
щ
во
Технический результат достигается тем, что дымовая труба отопительной котельной, работающей на газообразном топливе, содержащая, металлически ствол трубы и входной газоход, дополнительно снабжена крышкой выходного отверстия, установленной с возможностью вертикального перемещения по направляющим стержням, снабженным ограничителями, при этом крышка выполнена в виде цилиндра с перфорированными торцевыми стенками, заполненного звукопоглощающим материалом, а в верхней части ствола трубы выполнены щелевые отверстия, причем S/S=1,1÷1,5,
щ
во
где S - суммарная площадь щелевых отверстий, S - площадь сечения трубы, а
t/d=10÷15,
где t - расстояние между щелевыми отверстиями, d - ширина щелевого отверстия.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где цифрам и обозначены входной газоход 1; ствол трубы 2; щелевые отверстия 3, крышка 4 выходного отверстия, направляющий стержень 5, перфорированные стенки 6 крышки.
щ
во
Дымовые газы через входной газоход 1, поступают в верхнюю часть ствола трубы 2 и выходят через щелевые отверстия 3 и частично, через отверстия в перфорированных стенках 6 и слой звукопоглощающего материала в крышке 4. Это позволяет раздробить общий поток дымовых газов на много тонких струй. Рассредоточенный выпуск дымовых газов в виде тонких струй через щелевые отверстия 3 трубы, позволяет получить разную скорость потока дымовых газов в стволе трубы и в щелевых отверстиях 3: «высокую» в стволе, чтобы не допустить конденсацию и «низкую» в щелевых отверстиях 3, чтобы снизить звуковую мощность выходящего через них потока. Рассредоточенный выпуск дымовых газов через щелевые отверстия 3 в верхней части трубы может быть использован не только для снижения аэродинамического шума от котельной, но и для снижения аэродинамического сопротивления. Крышка 4, имеет возможность свободно подниматься и опускаться по направляющим 5. С одной стороны, это защищает ствол трубы от непредвиденного повышения давления. С другой стороны, имеется возможность поглощения звуковых волн высокой частоты той части дымовых газов, которые фильтруются через звукопоглощающий материал, размещенный в крышке 4 между перфорированными торцевыми стенками 6. Интенсификация снижения энергии звуковых волн низкой частоты в непосредственной близости от трубы достигается за счет дробления на тонкие струи потока, выходящего через щелевые отверстия 3, звуковые волны которых интенсивно рассеиваются при взаимодействии с окружающим трубу атмосферным воздухом. Для реализации рассредоточенного выпуска дымовых газов из трубы через щелевые отверстия 3 наличие крышки 4 обязательно. Исполнение крышки 4 с возможностью частичного поглощения в ней звуковых волн является дополнительным средством, снижающим уровень общего шума от котельной. Если соотношение суммарной площади щелевых отверстий и сечения ствола трубы меньше 1,1 имеет место неоправданное увеличение аэродинамического сопротивления трубы. При значении S/S большем 1,5 неоправданно увеличивается площадь боковой стенки трубы, занятая щелями, что, при имеющейся высоте трубы, отражается на высоте рассеивания дымовых газов. Чтобы выходящие из щелевых отверстий 3 струи дыма не сливались в общий поток до встречи с окружающим воздухом, расстояние между щелевыми отверстиями t, и ширину щелевого отверстия d выбирают из условия t/d=10÷15. При значении t/d меньшем 10, из-за слияния струй в общее облако непосредственно у стенки трубы до смешения их с окружающим воздухом увеличивает время смешения и интенсивность рассеивания звуковых волн, при значении t/d большем 15, неоправданно увеличивается площадь боковой стенки трубы занятая щелями. Таким образом, быстрое смешение дымовых газов с окружающим трубу воздухом, позволяет существенно сократить расстояние от устья трубы до точки с заданным уровнем рассеивания выброса и звуковых волн.
На экспериментальной установке выполнена предварительная качественная оценка эффективности снижения уровня аэродинамического шума за счет рассредоточенного выпуска газов из трубы. В качестве источника шума использован канальный вентилятор, подающий воздух в трубу, выход из которой выполнен в двух вариантах - первый вариант (обычный) труба с одним выходным отверстием, второй вариант труба с крышкой выходного отверстия и щелевыми отверстиями в верхней части ствола трубы (заявляемая туба). Уровень шума измерялся шумомером непосредственно у трубы и на разных расстояниях от нее.
Возможность существенного и надежного снижения общего уровня шума, как непосредственно у трубы, так и в заданной точке, по сравнению с выпуском дымовых газов через открытый торец трубы - подтвердилась. Выпуск дымовых газов через щели в верхней части ствола трубы заметно сокращает расстояние от трубы до точки с заданным уровнем шума.
Если при обычном выпуске (вариант 1) снижение уровня шума порядка 1-10 Дб/100 м, то при рассредоточенном выпуске (варианты 2) при прочих равных условиях и пересчете на 100 м - снижение было всегда не менее 15-20 Дб/100 м.
Таким, образом, заявленная дымовая труба отопительной котельной, работающей на газообразном топливе, обеспечивает снижение уровня аэродинамического шума и кроме того обеспечивает более быстрое рассеивание в атмосферном воздухе оксидов азота, содержащихся в дымовых газах.