烟囱设计计算
烟囱的设计
烟囱的设计1. 设计参数 ：车间平均温度：25℃环境温度：-9℃当地气压：100KPa按中国（GB16297-1996）大气污染物综合排放标准最高允许浓度排放：60mg/m^3假设处理风量：6000m3∕h ；出口流速：2．计算：(1)烟气热释放率：式中：H Q —烟气热释放率，kw ；a p —大气压力，取邻近气象站年平均值；v Q —实际排烟量，s m 3s T —烟囱出口处的烟气温度，433K ；a T —环境大气温度，K ；取环境大气温度a T =293K ，大气压力a p =978.4kP=0.35*1000000*6000/3600*(25+9)÷(25+273)=665KW(2)烟囱出口内径：m A d 376.014.311.044=⨯==π(3)由H Q ≤1700KW 或△T ＜35K△ H=2*(1.5Vd+0.01Qh)÷v=2*(1.5*0.376*15+0.01*665)÷3=10m(4)则以大气污染物地面绝对最大浓度来确定烟囱几何高度（这里U S 采用危险风速计算）。
其公式为：式中：H S1 - 烟囱口距地面的几何高度，m ；Q - 污染源源强，mg/s ；ΔH - 烟气抬升高度，m ；U S =B/H s 危险风速（此时ΔH =H s ），m/s ；C 0 -污染物规定浓度限值，mg/m 3；C B - 地区污染物背景浓度，mg/m 3；бz/бy-垂直与横向扩散参数之比。
H s烟囱最后确定的选取高度H S 应满足以下条件：①H S 应高于或等于H S1和H S2中的较大值；②H S 应符合烟囱设计模数系列，即30、45、60、80、100、120、150、180、210、240m 高度。
即所取高度为45m 。
()HC C eu Q H B o s Y Z s ∆--⨯≥πσσ/21;0.15.0-(5)烟囱下部内径：D2=D+2*ｉ*H=0.376+2*0.02*45=2.176m2.选择风机：（1）风量计算在确定管网风量的基础上，考虑到风管、设备的漏风，选用风机的风量应大于管网计算测定的风量，计算公式如下：Q K Q Q =0式中：0Q —选择风机的计算风量，m ³/hQ K —风量附加安全系数，一般管道系数取1.0~1.1，吸收系统去1.1~1.5，且吸收器漏风另加5%~10%，本设计取 1.1=Q K则 h Q K Q Q /m366006000.110=⨯==。
钢烟囱结构计算
钢烟囱结构计算一、筒身自重计算及拉索自重（1）筒身自重筒壁1220.2960.00878.5 1.17/G rt kN m πρπ==⨯⨯⨯=烟囱全高自重13541G G kN =⨯=筒（2）拉索自重钢丝绳采用镀锌钢丝绳16NAT6（6+1）+NF1470ZZ124 89.9 GB/T 8918-1996 拉索自重：8.99N/m 每根索长：2538.9cos50S m ==︒每根拉索自重：28.9938.9350G m N =⨯=近似计算三根索，自重全部由筒身承担：3350=1.05k G N =⨯索二、风荷载产生的弯矩设计值及拉索拉力设计值（1）风荷载另行计算，结果如下：烟囱25m 位置设定拉索，25m 位置以上，风荷载设计值 1.4 1.74=2.44k /N m =⨯ 25m 位置以下，风荷载设计值 1.4 1.52=2.13k /N m =⨯（2）风荷载产生的弯矩设计值近似计算如下：22111= 2.4410=122kN m 22M q l =⨯⨯⨯⨯⋅ ()()2212221277.653535225122.3kN m 8825QH H h M h -⨯⨯-⨯===⋅⨯(公式参烟囱工程手册7.3-2) 作用在烟囱上总水平力： 2.4410 2.1325=77.65k Q N =⨯+⨯（3）拉索拉力设计值177.653570.95kN<124kN 2sin 225sin 50QH S h α⨯===⨯⨯︒(公式参烟囱工程手册7.3-3) 16φ钢丝绳最小破断拉力为124kN ，故16φ镀锌钢丝绳满足要求。
（4）拉索拉力焊缝计算假设拉索翼缘板厚8t mm =，焊缝长度200w l mm =32270.9501044.34/210/2008t w S N mm N mm l t σ⨯===<⨯ 满足要求。
（5）拉索拉力对烟囱产生的竖向压力P 设计值cos cos5070.9591.2k 180180cos cos 3P S N n α︒==⨯= 三、承重能力极限状态设计（1）筒壁局部稳定性的临界应力值按《烟囱工程手册》公式（7.2-7）计算如下：520.40.4 1.88108668.4/1.5600t crt E t N mm K d σ⨯⨯=⨯=⨯= 式中：300°温度作用下钢材的弹性模量550.92 2.0510 1.8810t E =⨯⨯=⨯局部抗压强度调整系数 1.5K =（2）在荷载（自重和风）作用下钢烟囱强度计算按《烟囱工程手册》公式（7.2-6）计算如下：i i t ni niN M f A W ⨯≤ 及 crt σ 式中：计算截面处净截面面积()222600584148714ni A mm π=⨯-=计算截面处净截面抵抗矩2230.770.7760082217600ni W d t mm ==⨯⨯=2210/t f N mm = 2668.4/crt N mm σ=钢烟囱水平计算截面i 的轴向压力设计值： 1.2i ik N N =()1 1.2 1.171091.2105.2N kN =⨯⨯+=2251.2 1.1710 1.0591.2124kN 2N ⎡⎤⎛⎫=⨯⨯+++= ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦()3 1.2 1.171025 1.0591.2141.6kN N =⨯⨯+++=⎡⎤⎣⎦钢烟囱水平计算截面i 的最大弯矩设计值： 1.4i ik M M =111.4122kN m k M M ==⋅221.4122.3kN m k M M ==⋅30kN m M ≈⋅（3）钢烟囱整体稳定验算拉索式钢烟囱整体稳定验算的计算简图可近似假定为两端简支的压杆。
根据最大地面浓度法计算烟囱的设计高度例题
根据最大地面浓度法计算烟囱的设计高度例题
根据最大地面浓度法计算烟囱的设计高度,一般需要以下步骤：
1. 初步估算烟囱高度：根据烟囱排放的污染物浓度、风速、大气稳定性等因素,初步估算出一个烟囱的高度范围。
2. 确定烟囱排放口高度：根据烟囱衬里高度和烟气出口位置,确定烟囱排放口的高度。
3. 根据地面浓度标准计算设计高度：使用地面浓度标准计算公式,计算出该污染物达到规定标准所需的烟囱高度。
例如,假设某个燃煤锅炉排放SO2,最大允许地面浓度为60μg/m3,大气稳定度为D级（即非常不稳定）,风速为4m/s,该污染物的排放口高度为20m。
根据地面浓度标准计算公式：
H=(0.75 × Q × K)/(u × (S/Q)^0.5)
其中,H为烟囱设计高度；Q为烟气排放速率,单位为m3/s；K为排放系数；u为风速,单位为m/s；S为烟气与大气的扩散距离,单位为m。
假设烟气排放速率为2m3/s,排放系数为0.3,扩散距离为1000m（根据大气稳定度和风速可以查表获得）,则可以计算出该污染物达到60μg/m3所需的烟囱高度为29.7m左右。
因此,按照最大地面浓度法计算,该燃煤锅炉的烟囱设计高度应该为29.7m左右。
直径1.4m烟囱计算
直径1.4m烟囱计算书烟囱形式：直径1400mm，高15m，基础顶至10m标高采用φ2600x12的钢管，上段采用φ2596x10钢管，计算时将烟囱按标高分为0-10m，10-15m，15-20m，20-28.1m共4段。
1、有关几和参数：见下表：几何参数、风压高度变化系数和脉动影响系数标高(m) 外径B(m)形心高度z (m)风荷载作用面积(m2)形心处的外径(m)z/H高度变化系数脉动影响系数28.1 2.596 24.05 21.03 2.596 0.856 1.39 0.823 20 2.596 17.5 12.98 2.596 0.623 1.20 0.823 15 2.596 12.5 12.98 2.596 0.445 1.07 0.823 15 1.4 7.5 21 1.4 0.5 1.13 0.823 02、风荷载体型系数：总高度为15m，平均直径为近似可按1.4m，μzω0d2=μz*0.6*1.42=1.176μz，地面粗糙度类别为B类，所以μz≥1.0，得μzω0d2>0.015，H/d=15/1.4=10.72，又因此钢烟囱表面“光滑”，所以可得μs=0.6+(0.5-0.6)/(7-25)*(10.8-25)=0.523、风载的高度变化系数地面粗糙度类别为B类，查《建筑结构荷载规范》表7.2.1,得各高度处的风压高度变化系数μz见上表。
4、风振系数根据《建筑结构荷载规范》7.4.2 条，知本烟囱可只考虑第一振型的影响，顺风向风振系数可按βz=1+(ξνφz)/μz计算。
查《建筑结构荷载规范》附录E 结构基本自振周期的经验公式得烟囱基本自振周期为T1=0.011H=0.011x15=0.165s ＜0.25s，故不需要考虑顺风向风振影响。
5、各段风荷载的集中力应用《建筑结构荷载规范》中式7.1.1条ωk=βzμsμzω0求风荷载，各分段的集中力Pi=ωk A w，此处A w的为风荷载作用面积，其计算过程见下表：风荷载标值计算标高z (m) 风荷载作用面积μsω0μzβzωk(kN/m2)集中力P k(kN)24.05 21.03 0.52 0.6 1.39 1.86 0.52*0.6*1.39*1.86=0.8121.03*0.81=17.0317.5 12.98 0.52 0.6 1.20 1.60 0.52*0.6*1.2*1.60=0.6012.98*0.60=7.7912.5 12.98 0.52 0.6 1.07 1.38 0.52*0.6*1.07*1.38=0.4312.98*0.43=5.587.5 21 0.52 0.6 1.1 1 0.52*0.6*1.1*1=0.343221*0.3432=7.26、底部产生的弯矩和剪力V k=7.2 kNM k=7.2*7.5=54 kN.m7、叛断是否考虑横向风振当烟囱坡度≤2%时，对于钢烟囱应按国家标准《建筑结构荷载规范》（GB 50009）的规定验算横风向风振影响。
钢烟囱计算书最终
向基本风压
wcr10：
wcr10=（1.3Vcr1）2 （10/H）2α
0.998
/1600=
wcr10T12= 查GB0009表7.4.3 ξ=
0.07 2.04
横向风振临界风
速对应的顺风向
各截面风压标准
值计算如下：
截面号
标高 μz μs ξ ν1 θν θB ν=
wk=βz
ψz
βz= μsμ
zwcr10
标高3.4m
1 h（m）
0
22 1.284 0.502 2.04 0.81
1
15 1.14 0.502 2.04 0.81
2
8
1 0.502 2.04 0.81
3
0
1 0.502 2.04 0.81
3.4
1 0.502 2.04 0.81
Bz/B0
ν1θ νθB
Z/H
1+ξ （kN/
ψz
νψ z/μs
m2）
1
1 0.81
1 1 2.29 1.47
1 1 0.81 0.681818 0.56 1.82 1.04
1 1 0.81 0.363636 0.19 1.32 0.66
1
1 0.81
0 0.02 1.03 0.52
1 1 0.81 0.154545 0.04 1.06 0.53
6
cnpt
266209092.xlsD2000
2.5 Mpa
导热系数：
700℃：≤
0.25 W/m.K
1000℃：≤
0.25 W/m.K
使用温度：
80 ℃
线变化率：
1000℃X3h：
80米烟囱计算
筒身体积及自重 体积（m3）
矿渣棉
15.70 16.89 18.02 19.15 20.28 31.89 33.58 35.98
硅藻土
17.43 18.81 20.12 21.43 22.56 47.31 49.98 53.76
六、风荷 载及风弯 矩计算 1风荷载 系数：各 系数取值 及计算公 式按《建 筑结构荷 载规范》 。
依据Ｚ／Ｈ
及ＢＨ／Ｂ０ 查附表Ｆ表
φz－ Ｆ．１．１ 风振系数
计算
截
标高 筒壁外半径
（m） θＢ＝ＢＺ／Ｂ０ θυ
υ１
80
2.61
1
70
2.81
2
60
3.01
3
50
3.21
4
40
3.41
5
30
3.61
6
20
3.81
7
10
4.01
8
0
4.36
0.60 0.64 0.69 0.74 0.78 0.83 0.87 0.92 1.00
（１）风 振系数
βz=(1+ευφ z)/μz
式中 ε
脉动增大系 数。
0.116
0.116
19
耐火砖 16.16 17.51 18.79 20.07 20.74 42.74 45.34 49.02
烟囱自振
周期T1按 《建筑结
构荷载规
范》
GB50009-
2001附录
Ｅ．１．
２－２进
行计算
高度不
超过150m
1.48 s
烟囱的计算
1
2
硅藻土厚度
耐火砖厚度
0.116
烟囱高度的计算方法
烟囱高度的计算方法以下是 7 条关于烟囱高度计算方法的内容：1. 嘿呀，你知道吗，烟囱高度得考虑好多因素呢！就好比说，你盖房子得根据房间数量决定面积大小一样。
那咱算烟囱高度，首先得看看排烟量多大呀！比如说，大工厂那排烟量可老大了，那烟囱肯定就得高高的！不然烟都散不出去，那可不行啊，是吧？2. 哇塞，烟囱高度计算可不简单啊！这就跟你挑衣服得选合适尺码一个道理呀。
要是周围环境特别开阔，那烟囱可能就不用太高，可要是周围都是高楼啊，那烟囱就得使劲往上长啦！就像小丽家旁边的工厂，周围都是楼，他们那烟囱就得建得老长老高了，这样才能把烟排好呢！3. 哎呀呀，烟囱高度有好多讲究呢！就像走路得看路一样重要。
空气流通怎么样也得考虑进去呀！如果空气流通好，烟囱或许不用太高，可要是空气不咋流通，那烟囱不得高高的呀，不然烟都堆在那啦！你想想看，那种老是烟雾缭绕的地方，是不是得想办法把烟弄走呀？4. 嘿，烟囱高度计算这事儿啊，可不能马虎！这就好比考试答题一样得认真对待。
排放的污染物种类和浓度也会影响啊！要是污染物特别厉害的，那烟囱就得超级高才行呢！就像隔壁村那小作坊，排放的东西可难闻了，他们的烟囱就得建高点，不然大家都要被熏死啦，对吧？5. 哇哦，算烟囱高度可得全方位考虑呢！就如同你做菜要放各种调料一样。
风向和风速也很关键呀！风要是老往一个方向吹，那烟囱朝着那个方向就得足够高呀！比如村口那大烟囱，老是刮北风，那朝着北的那一面就得高高高高的！你说是不是很有意思？6. 哎呀，算出合适的烟囱高度可不容易呢！像解一道特别难的数学题。
场地条件也得考虑呀！如果场地很小，那烟囱就得想办法巧妙设计得高一点啦。
就像老王家那块地儿，地方不大，可他们的烟囱一样建得高高的，哎哟，可真不容易哟！7. 烟囱高度的计算啊，真的很有门道呢！和你选择交通工具得考虑距离是一样一样的。
不同燃料燃烧产生的烟气量也不一样哦！烧煤的和烧油的就差别大啦！那烟囱高度肯定也得跟着变呀！就好像城里那大电厂，烧好多燃料，他们的烟囱那叫一个高呀！所以啊，一定要根据各种具体情况来计算烟囱高度，不然可就麻烦啦！我的观点就是，烟囱高度计算是个复杂但又很重要的事儿，得用心对待才行！。
烟囱的设计计算(加热炉,2013)
( ) ΔPI
=
ρa − ρg
Hs
g gc
=
354⎜⎜⎝⎛⎞H
s
ΔPI
=
354
×
⎜⎛ ⎝
1 293
−
1 660
⎟⎞H ⎠
s
= 0.672H s （mH2O）
ΔPII
=
354⎜⎜⎝⎛
1 Ta
−1 Tf
⎟⎞ ⎟⎠
H
C
=
354
×
⎜⎛ ⎝
1 293
−
1 843.1
⎟⎞ ⎠
×
3.52
ρ1
=
354 1051
=
0.337
kg
m2
w1
=
mg
3600bLC ρ1
=
22500 3600 × 3.2 × 2.142 × 0.337
=
2.706(m
s)
Δp1
=
ζ1
w12 2
ρ1
=
0.396 ×
2.7062 2
× 0.337
=
0.498(Pa)
（2）烟气流过对流室的压力降
对流室截面积 = 3.2 × 2.142 = 6.854 (m2)
钉头区域外部流通面积：
Aso = [b – (dC + 2l) × 8]·LC = [2.142 – (0.127 + 2 × 0.025) × 8] × 3.2 = 2.323 (m2)
钉头区域内部流通面积：Asi = 3.123 – 2.323 = 0.8 (m2) 钉头间隙： d'p = 2 × 0.016 – 0.012 = 0.02 (m)
---辐射传热与管式加热炉