Что такое интерцептор на трубе
Аэродинамические способы гашения колебаний дымовых труб. Интерцепторы vs. Навивка из арматуры
Расчёты и проектирование строительных конструкций
Расчёты и проектирование строительных конструкций
Балка на балку, кирпич на кирпич.
Что то у меня другой С для трубы без проволоки получился:
Расчёты и проектирование строительных конструкций
Охотно верю.
Просто «в те времена далёкие, теперь почти былинные», когда вышла книга, под ред. Ильичёва, приведенная 2Т30, (1981 год) ещё даже не действовали нормы СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». А в тех нормах по схеме 14 аэродинамический коэффициент определялся по невнятным и размазанным графикам. Когда нам пришлось массово проектировать трубы, мы честно пытались превратить это «плюс-минус туда-сюда» во что-то более конкретное, чтоб каждый раз не мучаться снова. Так появилась формула, приведенная потом в статье «Труба-дело», которую упоминает 2Т30. Статья написана лет 12-13 назад и обобщает опыт предыдущих 15-20 лет. Как видите на картинке, для того СНиПа результат вполне вменяемый.
Должен сказать, что я ни разу не в восторге и от графиков, приведенных в действующем СП, или EN. По горизонтали там идёт логарифмическая шкала (по Re). И нам предлагают, ёрзая линейкой, делать линейную интерполяцию логарифмической шкалы? Да и само семейство кривых, между которыми приходится интерполировать, явно выстроено по логарифмическому закону.
Интерцепторы дымовых труб: назначение и особенности использования
Интерцепторы дымовых труб: назначение и особенности использования
Современные дымовые трубы имеют в верхней части своей конструкции спираль, о назначении которой большинство людей имеет смутное представление. Чаще всего такой элемент конструкции воспринимается как промышленный дизайн. Однако это не так. Эта часть трубы имеет определенное функциональное назначение.
В ходе строительства всех высотных сооружений инженеры-проектировщики всегда учитывают силу воздействия потоков ветра на возведенное сооружение. Чем выше такая конструкция, тем сильнее на нее будет влиять сила ветра. Поэтому конструкция должна обладать определенной гибкостью, что позволило бы избежать ее разрушения. Особенно подвержены такому воздействию конструкции цилиндрической формы, такие как дымные трубы. Вокруг них могут возникать вихревые возбуждения, которые давно описаны в специальных инженерных трудах.
Эффект вихревых возбуждений способен создать аварийную ситуацию и даже полностью разрушить такой объект. Проектировщики учитывают такой эффект еще на этапе разработки проекта. Они создают специальные конструкции, которые могут гасить силу вихревых возбуждений и колебаний цилиндрического высотного сооружения под силой ветра.
Способы конструктивно компоновочных решений снижения силы вихревых потоков
Воздействие силы ветровых потоков способно вызывать продольные и поперечные колебания высотного сооружения типа дымной трубы. Это учитывается при разработке специальных конструктивных элементов, которые позволили бы снизить агрессивную силу воздействия ветровых потоков.
Поток ветра, обтекая цилиндрическую трубу, образует завихрения, которые время от времени отходят от стенок высотной цилиндрической конструкции. В результате со всех сторон трубы создаются импульсы, оказывающие разрушительное воздействие на ее целостность. Труба начинает колебаться в плоскости, перпендикулярной направлению потока ветра. Кроме этих колебаний, сама труба еще время от времени может качаться. При совпадении частоты колебаний вихревых потоков и самой трубы может произойти разрушение всей конструкции. В результате критического резонанса увеличивается амплитуда колебания трубы. В результате этого возникает напряжение на сварных швах и последующее разрушение металлического корпуса в прилегающих к швам зонах.
Для того чтобы избежать этого, используются специальные элементы конструкции, которые гасят колебания трубы. Такие гасители делят на две группы:
Их используют при возведении мостов, телевышек, небоскребов, памятников большого размера, устанавливают на длинных составах. Конструкция механических гасителей представляет из себя груз на подвеске или пружине, который колеблется в противоположном ритме колебаний высотной длинной конструкции. Сила колебаний гасителя нейтрализует колебания самого высотного объекта, не давая ему разрушаться.
Значение интерцепторов в высотном строительства
Решение проблемы гашения колебаний не теряет своей актуальности, так как высота труб все время увеличивается. Инженерно-строительные технологии предъявляют все более жесткие требования к возможным колебаниям труб. Решать эту задачу помогают интерцепторы. Они не только помогают изменить направление вихревых потоков, но и способствую выводу вредных выхлопов на более высокий уровень, избегая оседания вредных веществ в воздухе.
Производители таких труб сегодня всегда используют интерцепторы. Они не могут предотвратить появление резонанса от ветровых вихрей, но способны существенно снизить их силу. Сегодня все виды дымных труб оснащаются такими элементами, которые способны снизить колебания самой трубы до30%. Такие элементы дымных труб увеличиваю срок их эксплуатации, сокращают усталость металла и увеличивают ресурс эксплуатации всего сооружения.
Конструкции для погашения резонанса ветровых вихрей усиливают дополнительными элементами, которые способствую подавлению силы завихрений воздуха вокруг трубы в той или иной степени. Одним из видов таких элементов стали спирали. Спиральные интерцепторы называются аэродинамическими установками. Их давно используют при строительстве самолетов и кораблей. С помощью аэродинамических интерцепторов удается создавать нужное обтекание корпуса воздушного или морского судна.
Трубные интерцепторы делают в виде спиралей из стальных сплавов, которые монтируются на верхнюю часть трубы. Спираль может быть монолитной или состоящей из нескольких сегментов, которые не соединены друг с другом.
Зачем на трубах спираль
Интерцепторы дымовых труб: назначение и особенности использования
Современные дымовые трубы имеют в верхней части своей конструкции спираль, о назначении которой большинство людей имеет смутное представление. Чаще всего такой элемент конструкции воспринимается как промышленный дизайн. Однако это не так. Эта часть трубы имеет определенное функциональное назначение.
В ходе строительства всех высотных сооружений инженеры-проектировщики всегда учитывают силу воздействия потоков ветра на возведенное сооружение. Чем выше такая конструкция, тем сильнее на нее будет влиять сила ветра. Поэтому конструкция должна обладать определенной гибкостью, что позволило бы избежать ее разрушения. Особенно подвержены такому воздействию конструкции цилиндрической формы, такие как дымные трубы. Вокруг них могут возникать вихревые возбуждения, которые давно описаны в специальных инженерных трудах.
Эффект вихревых возбуждений способен создать аварийную ситуацию и даже полностью разрушить такой объект. Проектировщики учитывают такой эффект еще на этапе разработки проекта. Они создают специальные конструкции, которые могут гасить силу вихревых возбуждений и колебаний цилиндрического высотного сооружения под силой ветра.
Способы конструктивно компоновочных решений снижения силы вихревых потоков
Воздействие силы ветровых потоков способно вызывать продольные и поперечные колебания высотного сооружения типа дымной трубы. Это учитывается при разработке специальных конструктивных элементов, которые позволили бы снизить агрессивную силу воздействия ветровых потоков.
Поток ветра, обтекая цилиндрическую трубу, образует завихрения, которые время от времени отходят от стенок высотной цилиндрической конструкции. В результате со всех сторон трубы создаются импульсы, оказывающие разрушительное воздействие на ее целостность. Труба начинает колебаться в плоскости, перпендикулярной направлению потока ветра. Кроме этих колебаний, сама труба еще время от времени может качаться. При совпадении частоты колебаний вихревых потоков и самой трубы может произойти разрушение всей конструкции. В результате критического резонанса увеличивается амплитуда колебания трубы. В результате этого возникает напряжение на сварных швах и последующее разрушение металлического корпуса в прилегающих к швам зонах.
Для того чтобы избежать этого, используются специальные элементы конструкции, которые гасят колебания трубы. Такие гасители делят на две группы:
Их используют при возведении мостов, телевышек, небоскребов, памятников большого размера, устанавливают на длинных составах. Конструкция механических гасителей представляет из себя груз на подвеске или пружине, который колеблется в противоположном ритме колебаний высотной длинной конструкции. Сила колебаний гасителя нейтрализует колебания самого высотного объекта, не давая ему разрушаться.
Значение интерцепторов в высотном строительства
Решение проблемы гашения колебаний не теряет своей актуальности, так как высота труб все время увеличивается. Инженерно-строительные технологии предъявляют все более жесткие требования к возможным колебаниям труб. Решать эту задачу помогают интерцепторы. Они не только помогают изменить направление вихревых потоков, но и способствую выводу вредных выхлопов на более высокий уровень, избегая оседания вредных веществ в воздухе.
Производители таких труб сегодня всегда используют интерцепторы. Они не могут предотвратить появление резонанса от ветровых вихрей, но способны существенно снизить их силу. Сегодня все виды дымных труб оснащаются такими элементами, которые способны снизить колебания самой трубы до30%. Такие элементы дымных труб увеличиваю срок их эксплуатации, сокращают усталость металла и увеличивают ресурс эксплуатации всего сооружения.
Конструкции для погашения резонанса ветровых вихрей усиливают дополнительными элементами, которые способствую подавлению силы завихрений воздуха вокруг трубы в той или иной степени. Одним из видов таких элементов стали спирали. Спиральные интерцепторы называются аэродинамическими установками. Их давно используют при строительстве самолетов и кораблей. С помощью аэродинамических интерцепторов удается создавать нужное обтекание корпуса воздушного или морского судна.
Трубные интерцепторы делают в виде спиралей из стальных сплавов, которые монтируются на верхнюю часть трубы. Спираль может быть монолитной или состоящей из нескольких сегментов, которые не соединены друг с другом.
При закрутке потока происходит увеличение местных пристеночных скоростей и общая перестройка течения. Закрутка потока в трубах наиболее просто осуществляется при использовании закрученных лент и шнеков (см. Рис. 2.3). При этом закрутка потока поддерживается непрерывно по всей длине трубы, что обеспечивает постоянство соотношения тангенциальной и осевой составляющей скорости.
При закрутке потока лентой в поперечном сечении происходят перетекания жидкости от периферии к центру в результате действия градиента давления. Жидкость из пограничного слоя проникает в ядро потока. Эти движения приводят к возникновению четырех вихревых областей (см. Рис. 1.4), которые способствуют усилению теплообмена, и совместно с действием центробежных сил уменьшают толщину пограничного слоя. Кроме того, вихревое смешение приводит к возникновению турбулентного течения при меньших числах Re
Рис. 1.3. Винтовые вставки: 1-закрученая лента, 2-шнек
Рис. 1.4 Схема образования вторичных течений в трубе с закрученной лентой
Турбулентное течение теплоносителей в теплообменных аппаратах предпочтительно с точки зрения обеспечения выгодного соотношения между
уровнем теплообмена и величиной потерь давления по сравнению с ламинарным режимом.
Однако ламинарное и переходное течения также реализуются в каналах теплообменного оборудования: как при нерасчетных режимах работы (пониженные расходы сред), так и при нормальных режимах эксплуатации При ламинарном режимах течения определяющий механизм переноса тепла — теплопроводность (поперек потока, по нормали к стенке), поэтому интенсивность теплоотдачи относительно мала.
В отличие от турбулентного течения, в ламинарном (переходном) потоке в канале термическое сопротивление более равномерно распределено по всему поперечному сечению канала, поэтому для интенсификации теплоотдачи необходимо возмущающее воздействие на обширную зону пристенного течения. Ленточные завихрители в этой области режимов особенно эффективны. Для ламинарного течения наиболее предпочтителен диапазон шагов закручивателя S=(6ч10)D. Анализ, выполненный в работе, показывает, что увеличение теплоотдачи, полученное с помощью закручивателей, в переходном и турбулентном режимах с ростом числа Re значительно падает, и поэтому использовать закручиватели при больших числах Re для потока в трубе не рекомендуется.
Каналы со спиральными выступами и пружинными вставками
В трубах со спиральными выступами интенсификация обусловлена совместным действием двух факторов: турбулизацией и разрушением пристеночного слоя течения выступами и закруткой пристеночного потока под действием выступов. Интенсифицирующее воздействие частичной закрутки течения низким выступом (только пристеночной зоны) реализуется через увеличение пристеночной скорости потока. Этот способ, вероятно, следует отнести к комбинированным способам интенсификации теплообмена, так как на поток одновременно действует турбулизация и закрутка.
Геометрические параметры трубы со спиральными выступами включают (см. Рис. 1.5): внутренний диаметр по гладкой поверхности D, высоту выступа h, число заходов спирали n, шаг между соседними выступами вдоль трубы t, шаг спирали S = п * t, угол между осью трубы и продольной осью выступа Определяющее влияние на гидравлическое сопротивление и теплообмен имеют относительная высота и шаг выступа h/D и t/h.
Рис. 1.5 Поперечный разрез трубы со спиральными выступами
Прочностные и вибрационные качества накатанных труб почти не уступают гладким трубам, по мнению. Загрязняемость труб со спиральными выступами одинакова с гладкими по весу отложений на 1м 2 поверхности. Равноценно у них и влияние загрязняемости на снижение тепловой эффективности.
Эксперименты, проведенные в УГТУ показывают, что при возрастании числа Re потока эффект интенсификации снижается; в некотором диапазоне размеров выступов возможно уменьшение коэффициента теплоотдачи шероховатой трубы по сравнению с гладкой, объясняющееся подавлением закруткой пристенной турбулентности потока, создаваемой выступами, а также возникновением застойных циркуляционных зон между высокими выступами. Интенсификация теплообмена в этих трубах связана с закруткой потока выступами и влиянием отрывных течений около них, поэтому очевидна сильная зависимость процесса интенсификации от величины угла
При малых углах существенная закрутка потока подавляет турбулентность от выступов и снижает ее влияние на течение, при больших закрутка потока мала, при этом возрастает воздействие на поток отрывного течения за выступом и турбулентных возмущений, сопровождающих отрыв.
По тепловой эффективности (при теплообмене в канале) трубы с низкими внутренними спиральными рёбрами и трубы со спиральной накаткой являются конкурирующими вариантами, однако спиральная накатка более предпочтительна, так как трубы с рёбрами имеют большую металлоёмкость.
Спиральные выступы в трубе можно образовать посредством установки в них пружинных вставок из проволоки (см. Рис. 1.6). При малых шагах проволочной спирали может нарушаться тепловой контакт выступа (проволоки) с поверхностью трубы, поэтому эффект увеличения поверхности теплообмена за счет выступов может существенно падать по сравнению с его проявлением при спиральной накатке. Этот недостаток снижает тепловую эффективность пружинных вставок при малых шагах относительно накатанных спиральных выступов. При достаточно больших шагах влияние указанного фактора незначительно.
Спиральные проволочные вставки обнаружили в процессе экспериментальных исследований повышенные возможности интенсификации теплообмена в трубе при ламинарном течении по сравнению с турбулентным.
Рис. 1.6 Труба с внутренней пружинной вставкой
Известно, что при уменьшении расстояния между соседними витками вставки (или увеличении угла ф) теплоотдача и гидравлическое сопротивление сначала возрастают, а затем падают. Очевидно, что между близкими и толстыми витками спирали (или высокими выступами) организуются застойные вялые циркуляционные зоны жидкости со значительной молекулярной составляющей переноса тепла и импульса, определяющей общее снижение интенсивности обменных процессов между потоком и стенкой.
Увеличение диаметра проволоки вставки h всегда приводит к росту гидравлического сопротивления трубы.
Сравнение, проведенное в показывает, что наилучшими показателями характеризуются пружинные вставки с относительно большим шагом и диаметром проволоки (t/D = 3.1,2h/D =0.435).
В случае гидравлического сопротивления, одинакового с гладкой трубой, трубы с пружинными вставками обеспечивают максимальное увеличение теплосъёма до 40%. Применение вставок, по мнению, увеличивает стоимость трубного пучка на 15% и более.
Для интенсификации теплообмена потоков вязких жидкостей предпочтительны вставки с большими углами (р. Необходимо учитывать, что пружинная вставка может увеличить поверхность теплообмена в трубе на 10 *f 40% и более.
Спиральные проволочные вставки успешно используются в подогревателях и охладителях масел зарубежного и отечественного производства.
Вихрева́я доро́жка (также доро́жка Ка́рмана в честь Теодора Кармана) — цепочки вихрей, которые наблюдаются при обтекании жидкостью или газом протяжённых цилиндрических тел (или других линейно вытянутых плохо обтекаемых профилей) с продольной осью, перпендикулярной направлению движения сплошной среды.
Отрыв вихрей происходит с двух сторон тела поочерёдно; после срыва вихри образуют две цепочки позади тела, направление вращения вихрей в одной цепочке противоположно направлению вращения в другой.
Явление можно наблюдать лишь при ограниченных значениях числа Рейнольдса (например, для цилиндров диапазон простирается от 47 до 10 5 ). Размеры дорожки зависят от размера обтекаемого тела, при этом существует линейная зависимость между шириной дорожки и расстоянием между соседними вихрями.
Как и при всяком турбулентном обтекании, тело испытывает лобовое сопротивление, которое возрастает с увеличением ширины дорожки.
Содержание
В технике [ править | править код ]
Вихревые расходомеры используют тот факт, что частота вихрей f в первом приближении пропорциональна скорости потока v и зависит от безразмерного критерия Sh (число Струхаля) и ширины тела обтекания d [2] [3] :
Измерение частоты волн, вызываемых срывом вихрей, позволяет определить скорость потока бесконтактным способом.
Вихревые дорожки также являются причиной колебания струн в эоловой арфе.
Для предотвращения образования вихревой дорожки используются несколько приёмов:
В тех случаях, когда невозможно подавить образование вихревой дорожки изменением аэродинамической формы, например, при обтекании ветром проводов линий электропередач, колебания и вибрации проводов, которые приводят к обрывам проводов в местах крепления их к изоляторам, подавляют специальными поглотителями вибраций.
Дополнительные факты [ править | править код ]
До Кармана вихревую дорожку обнаружил Н.Е.Жуковский, при исследовании парадокса Дюбуа («О парадоксе Дюбуа», 1891). Он отметил ее как цепочку вихрей, образующихся при обтекании потоком воды плоской пластинки, установленной перпендикулярно течению. Внимание было обращено потому, что цепочка вихрей за пластинкой отличалась от наблюдавшейся картины при перемещении самой пластинки в неподвижной воде.
Интерцептер дымовой трубы
Использование: в котельных, устройствами для удаления продуктов сгорания в которых служат металлические дымовые трубы.
Цель: снижение трудоемкости изготовления.
Сущность полезной модели: контур стороны каждой пластины интерцептера, примыкающей к наружной поверхности дымовой трубы, выполнен по радиусу, определяемому построением по трем точкам сегмента, две из которых являются концами его хорды равной длине L пластины, а третья, определяющая высоту сегмента, находится из равенства высоты сегмента пластины и высоты сегмента с радиусом наружной поверхности дымовой трубы и хордой l, определяемой соотношением:
l=L×sin
,
— угол наклона пластины интерцептера к оси дымовой трубы, град.
Технический результат: снижение трудоемкости изготовления интерцептера и хорошее примыкание к дымовой трубе.
Предлагаемое техническое решение относится к устройствам для удаления продуктов сгорания, в частности, к дымовым трубам как таковым и может найти применение, например, в котельных, оборудованных котлами малой и средней мощности.
Для устранения резонанса применяют гасители колебаний (интерцептеры) изменяющие условия обтекания цилиндрической трубы ветровыми потоками.
пластин, приваренных одной стороной к верхней трети наружной поверхности трубы. Недостатком прототипа является большая трудоемкость механической обработки стороны пластины интерцептера, представляющей собой развертку винтовой поверхности.
Техническим результатом предлагаемого технического решения является снижение трудоемкости изготовления интерцептера.
Указанный технический результат достигается за счет того, что контур стороны каждой пластины интерцептера примыкающей к наружной поверхности дымовой трубы выполнен по радиусу, определяемому построением по трем точкам сегмента, две из которых являются концами его хорды равной длине L пластины, а третья, определяющая высоту сегмента, находится из равенства высоты сегмента пластины и высоты сегмента с радиусом наружной поверхности дымовой трубы и хордой l, определяемой соотношением:
l=L×sin,
— угол наклона пластины интерцептера к оси дымовой трубы, град.
Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что сторона каждой пластины интерцептера, примыкающая к наружной поверхности дымовой трубы представляет собой цилиндрическую поверхность радиус (контур) которой определен из приведенных выше соотношений.
Радиус R боковой поверхности пластин интерцептера примыкающей к наружной поверхности трубы определяют известным из геометрии построением по трем точкам, две из которых являются концами хорды сегмента равного длине L пластины, а третья, определяющая высоту сегмента, находится из равенства высоты сегмента пластины и высоты сегмента с радиусом наружной поверхности дымовой трубы r и хордой 1, являющегося проекцией сегмента пластины интерцептера наклоненного
к оси дымовой трубы на угол подъема спирали на плоскость ее вертикального сечения.
Интерцептер, состоящий из пластин, контур одной стороны которых примыкающий к наружной поверхности дымовой трубы выполнен по предлагаемому техническому решению технологичен и обеспечивает хорошее примыкание к дымовой трубе. Снижение трудоемкости его изготовления позволит найти предлагаемому техническому решению достаточно широкое применение в котельных, оборудованных котлами малой и средней мощности, устройствами для удаления продуктов сгорания в которых служат металлические дымовые трубы.
Интерцептер дымовой трубы, состоящий из отдельных пластин, одной стороной примыкающих к ее наружной поверхности, отличающийся тем, что контур стороны каждой пластины, примыкающей к наружной поверхности дымовой трубы, выполнен по радиусу, определяемому построением по трем точкам сегмента, две из которых являются концами его хорды, равной длине L пластины, а третья, определяющая высоту сегмента, находится из равенства высоты сегмента пластины и высоты сегмента с радиусом наружной поверхности дымовой трубы и хордой l, определяемой соотношением
l=L×sin,
— угол наклона пластины интерцептера к оси дымовой трубы, град.