Загальна характеристика. Для роботи котла необхідно безперервно подавати повітря на горіння палива і видаляти продукти згоряння в атмосферу через димову трубу. Для руху газів всередині котла і котельні використовується тяга, а для подачі повітря - дуття. Якщо тяга створюється димарем, то така тяга називається природною. Якщо, гази відсмоктуються з котла димососом і нагнітаються їм їх в димову трубу, то така тяга називається штучною.
При природній тязі в топці котла повинно створюватися розрідження не більше 20-40 Па. Якщо це розрідження досить для подачі в топку всього необхідного для горіння повітря, то дуття здійснюється природним шляхом, за рахунок розрідження в топці. При значному опорі топкового пристрою, наприклад, решітки з шаром палаючого палива, економічно вигідніше використовувати штучне дуття, створюване дутьевим вентилятором. В такому випадку в топці підтримується мінімальний розрідження, необхідне для забезпечення не тільки безпечного обслуговування котла, а й мінімальних присосов повітря.
Природна тяга. Пристроєм для створення природної тяги служить димова труба (рис.8).
Мал. 8. Схема дії природної тяги:
1 - стовп холодного повітря; 2 - котел; 3 - шибер; 4 - димова труба.
Тяга в котельні є різниця тисків повітря РВ на вході в котел і тиску газів РГ біля кореня димової труби: s = РВ - РГ.
Тиску повітря на вході в котел і газів в корені труби висловимо через тиску стовпів повітря і газів однакової висоти, що дорівнює висоті димової труби h:
де R в - щільність повітря, кг / м 3; RГ - щільність газів в димовій трубі, кг / м 3;
g = 9,81 м / с 2 - прискорення вільного падіння; Б2 - барометричний тиск на рівні гирла труби.
Тоді величина тяги може бути виражена, як:
З виразу тяги слід, що причиною тяги є різниця щільності повітря і газів і її величина пропорційна висоті димової труби.
Для хорошої тяги потрібно, щоб температура повітря була низькою, а барометричний тиск повітря - високим. Крім того, тяга поліпшується з підвищенням температури газів, так як при цьому зменшується їх щільність. Природна тяга проста по пристрою, але залежить від погодних умов і вимагає високих температур газів (250 - 300 0 С). Регулювання тяги (зміна витрат повітря і газів) проводиться шибером.
При природній тязі димові труби мають висоту до 30-60 м і створюють тягу до 300-400 Па. При виборі висоти димової труби враховується її здатність розсіювати в атмосфері шкідливі речовини, що містяться в димових газах.
Штучні способи тяги і дуття. Штучна тяга створюється дуттьовими вентиляторами і димососами. Роль димової труби в створенні тяги незначна. Основне призначення труби - розсіювати продукти згоряння в атмосфері для зниження концентрації шкідливих речовин в приземному шарі повітря.
Мал. 9. Схеми тяги і дуття з механічними тягодуттьовими пристроями:
а - схема тяги з одним димососом; б - врівноважена тяга:
1 - дутьевой вентилятор; 2 - котел: 3 - димосос; 4 - димова труба.
Тягу також можна створити одним димососом, який видаляє гази через трубу в атмосферу. Повітря надходить в котел за рахунок розрідження, яке створюється димососом в топці котла (рис. 9, а). Однак зі зростанням витрат повітря потрібно і велика величина розрідження. Одночасно зростають присоси холодного повітря в топку і газоходи, погіршується горіння, зростають обсяги газів і навантаження на димосос.
При одночасній роботі вентилятора і димососа тяга називається врівноваженою (рис. 9, б). Щоб уникнути викиду гарячих газів з котла, в топці підтримується мінімальний розрідження (20 - 40 Па). Врівноважена тяга знайшла широке застосування в котлах малої потужності і є основою в котлах середньої та великої потужності.
У деяких котлах гази рухаються по газовому тракту за рахунок надлишкового тиску в топці, яке створюється дутьевим вентилятором (компресором). Димосос не застосовується. Такий спосіб тяги називається наддувом. Щоб уникнути виходу гарячих газів з котла, конструкція котла повинна бути газощільної.
де - коефіцієнт тертя; L - довжина каналу, м; d - еквівалентний діаметр каналу, м; W - швидкість повітря (газів), м / с; # 961; - щільність повітря (газів), кг / м 3; - коефіцієнт місцевих опорів.
З наведених виразів опорів слід, що їх величина залежить від зміни швидкості в квадраті. Тому з економічних міркувань швидкості повітря і газів, наприклад, в каналах обмежуються 10 - 15 м / с. У конвективних пучках економічні швидкості складають 10 -20 м / с. При природній тязі ці швидкості вдвічі менше. Для зменшення втрат тиску на місцевих опорах в газоповітряних трактах встановлюють мінімальну кількість заслінок, повороти трактів виконують плавними, а переходи з одного перетину на інше виконують з використанням дифузорів і конфузорів.