工廠里的煙囪,或者是居民區拿來取暖的煙囪常常構造得相當高大。這是什么原因呢?我們可不可以將煙囪造得矮一些,這樣不是既可以節約材料又可以降低建煙囪的難度嗎? 我們了解,燃燒需要空氣(實際上是氧氣幫助燃燒,建煙囪的目的就是為了使得氧氣進入爐內幫助燃燒)。爐子點上火,爐子里面的空氣受熱以后具有相當高的溫度,空氣的密度降低并且向著上面升起,新的冷空氣就可以加進爐子里面燃燒和更多的氧氣摻合,這樣燃燒就會更旺。
煙囪效應,是指戶內空氣沿著有垂直坡度的空間向上升或下降,造成空氣加強對流的現象。煙囪效應的產生。在有共享中庭、豎向通風(排煙)風道、樓梯間等具有類似煙囪特征——即從底部到頂部具有通暢的流通空間的建筑物、構筑物(如水塔)中,空氣(包括煙氣)靠密度差的作用,沿著通道很快進行擴散或排出建筑物的現象,即為煙囪效應。
煙囪效應亦可以是逆向的。當戶內的溫度較戶外為低(例如夏天使用空調時),氣流可以在煙囪內向下流動,將戶外空氣從煙囪抽入室內。
吃火鍋的時候,有時候火燒得不烈時,服務員就會拿過來一段小煙囪放在鍋蓋的中間火口上面,產生的抽力就會將更多的新鮮空氣排入火鍋里面,這樣火就可以燒得很旺。這和煙囪修建得高是一樣的道理。
煙囪效應的強度與煙囪的高度、戶內及戶外溫度差距以及戶內外空氣流通的程度有關。 在高樓大廈的環境內,煙囪效應可以是令火災猛烈加劇的原因。在低層發生的火災造成的熱空氣,因為密度較低,經電梯槽或走火通道內得以往上流動,使高熱氣體不斷在通道的頂部積聚,結果是使火勢透過這種空氣的對流在大廈的頂層制造另一個火場。不單使撲救變得更困難,更會危及前往天臺逃生的人員的生命安全。
最常見的煙囪效應是火爐、鍋爐運作時,產生的熱空氣隨著煙囪向上升,在煙囪的頂部離開。因為煙囪中的熱空氣散溢而造成的氣流(Draft),將戶外的空氣抽入填補,令火爐的火更猛烈。
煙囪效應
煙囪最初的應用形式就是筒狀的物體,安裝在廚房或鍋爐房等進行燃料燃燒的地方,利用熱空氣上升的原理,從上部出風口排出熱煙氣,外面的新鮮冷空氣從入口被卷入,增加了燃料燃燒所需要的氧氣,使燃料更加充分的燃燒,增強了火勢。在鍋爐房等這些地方,煙囪起到了拔火拔煙,排走煙氣,改善燃燒條件的作用。
在建筑設計中,利用熱壓差實現自然通風就是利用的“煙囪效應”原理它是利用熱空氣上升的原理,在建筑上部設排風口可將污濁的熱空氣從室內排出,而室外新鮮的冷空氣則從建筑底部被吸入。熱壓作用與進、出風口的高差和室內外的溫差有關,室內外溫差和進、出
煙囪里面的高溫度氣體的密度相對于周圍環境中的空氣的密度要小,因此產生壓力差,形成抽力,致使高溫度氣體一直上升到煙囪的頂部冒出來。這樣的壓力差就等于煙囪的高度乘上四周的空氣和煙囪里面高溫度氣體的密度差。因此,煙囪修建得愈高,形成的壓力差就會愈大,所產生的抽力相對也就越大,只有這樣才可以很快地將爐內燃燒以后產生的氣體產物排出來,使越來越多的新鮮空氣更快地溶入爐子里面。相反,假如煙囪造得特別矮,壓力差相對就會很小,所產生的抽力也會很小,燃燒以后產生的廢氣就不可能更快被排出來,新鮮的空氣也就不可能更快進入到爐子里面,燃燒不夠充分,而且很有可能使得爐火熄滅。 假如將煙囪造得比較高,就可以將燃燒而產生的廢氣體進入到地球大氣圈對流層較高處,將那些廢氣與熱量的污染帶到其它的地方,來減少對當地的污染。美國有很多的煙囪都是這樣排污的。
這種利用熱空氣上升,有拔風作用的煙囪效應,在建筑結構和建筑設備領域里被廣泛的應用。
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