Почему же все-таки возникает тяга в дымовой трубе?

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Нет, есть вода. Вот я убрал дно, и в этот момент заглянул в ведро. А вода там есть! Также и давление. Рост есть, но его сразу нет.

 

Vodopad

Пример с медом-это гениально! Спасибо.

Значит давление расширения (так условно назову это давление) нагретого газа все-таки есть. Вначале оно действительно есть. Потом, когда газ расширился и увеличился в объеме, его давление "расширения" падает.

Cкажите, а если взять нагретый воздух совсем в простом примере-конвекции:



все приведенные вами рассуждения с давлением также справедливы?

Если да, тогда я начинаю понимать причину своей непонятки.

Мне представлялось, что некоторый объем нагретого газа, перемещаясь вверх, затем висит там себе наподобии гелиевого шарика значительное время.
Я знал, разумеется, что потом он охлаждается и перемещается вниз.
Но продолжительное нахождение газа вверху и вызывало непонятку. Дело обстояло будто бы так, что процесс давления внутри нагретого газа не падает а продолжается, чем я и объяснял расширенное состояние газа. Но на самом деле при расширении газ как написано в учебнике уже теряет энергию. Тоесть помимо падения давления вследствии расширения он еще и начинает остывать. А значит висит нагретый газ вовсе не продолжительное время. Все наоборот-нужно было представлять не картину длительного расширения, а начинающийся процесс сжатия! И вообще представлять именно как процесс, а не статику. Представляя процесс, конечно, понятно, что никакого статичного и длительного зависания нагретого воздуха нет. Нагревшись он тут же начинает терять теплоту и остывает.

Остается последний вопрос. Вот комнатный воздух нагрелся от радиатора и переместился вверх, под потолок. Был момент расширения, роста давления, которое затем после расширения тут же упало. Газ начинает остывать. Какое-то пусть малое время он расширен. "Проблемное" давление, которое мы с вами обсуждали как выяснилось в нем уже нет (="мед есть, но его сразу нет" ). Вот это временно расширенное состояние нагретого газа значит можно объяснить без привлечения понятия "давление"? Что это за понятие? Кинетическая энергия молекул? Теплота?

 

Скорее всего увеличенная от сообщенной теплоты кинетическая энергия движущихся молекул. Она- причина расширения нагретого воздуха. А временный рост давления-всего лищь следствие. Вот расширение прекратилось. И прекратилось давление. Но энергия то не сразу исчезла. Молекулы еще продолжают усиленное движение пока у них есть запас сообщенной им теплоты. И этим движением и объясняется то, что воздух еще какое-то малое время находится в расширенном состоянии.

Наконец то, надесюь все встало на свои места.

Давление (его рост и падение="мед есть, но его сразу нет")-лишь следствие расширения газа. Причина же расширения-тепловое движение молекул.

 

Есть атмосферное давление. Никакого роста давления при нагреве дымовых газов в дымоходе нет. Потому что дымоход не замкнутый сосуд. Вам кто так голову запудрил?

 

Илья, рад, что вы так серьезно подошли к вопросу и пытаетесь осмыслить такой для многих остающихся загадочным процесс, как причины возникновения тяги (разряженности).
Оставьте в стороне сравнения с гелием (хотя можно и на примере его, но намного сложнее), а тем более взрывную волну.
Давай я попытаюсь это пояснить по простому, именно так, как я это раньше когда-то понял и с тех пор пользуюсь данными принципами.
Тяга образуется по следующим причинам:
1. Разница плотности воздуха у основания трубы и её устья. можно коротко охарактеризовать данное явление одним словом - Плотность; (формулами грузить не стану)
(данный пункт несколько спорный, но все равно его привожу и готов к тому, что найдутся желающие его оспорить)
Как Вы правильно замечаете воздух имеет свой вес и силой притяжения удерживается у Земли.
Изначально давление у поверхности Земли чуть больше давления в удаленности от неё. Чем ближе к поверхности Земли, тем плотность увеличивается.
Мы может представить это на примере магнита и опилок металла, которые выстраиваются по направлению к полюсам магнита и чем ближе к магниту, тем количество частиц на единицу объема возрастает.
Из-за этого возникает разница давлений (пусть и незначительная), которая побуждает двигаться из зоны повышенного давления в зону с меньшим давлением.
2. Давление.
Этот пункт как продолжение плотности и непосредственно с ним связан (может даже их следует объединить)
Вот здесь можно представить себе и надутый шарик, в котором воздух находится под давлением оказываемым на него стенками шара. Соответственно, если мы делаем проем - газу устремляются наружу.
От сюда делаем вывод, что всегда газы свободно перемещаются от зоны с наибольшим давлением в зону с наименьшим, пока эти значения не уровняются.
Говоря о давлении газов нужно упомянуть об имеющейся зависимости плотности от температуры.
Один кубический метр воздуха температурой 10 градусов тяжелее кубометра воздуха температурой 20 градусов, за счет того, что расстояния между молекулами увеличиваются (так же см п 2)
Именно эта разница и является одной из причин по которым возникает тяга.
3. Температура.
В виду разницы температур плотность газовой среды одного и того же объема имеет разный вес и уменьшается (становится легче) при нагреве, а при снижении температур - тяжелее.
Простой пример:
Пустую пластиковую бутылку мы закрываем крышкой на морозном воздухе и заносим её в теплое помещение.
Нагреваясь первоначальный объем газа увеличивается, за счет чего повышается давление.
В замкнутом пространстве емкости вес её остается неизменным.
Соответственно это и есть сила которая вытесняет газ из объема топочной камеры.
Теперь мы представляем, что объем (бутылка) не может деформироваться и отрыв отверстие в верхней части через которое будут удаляется избытки газа и отверстие в нижней части камеры, через которое поступает более холодный воздух, который так же увеличиваясь в размерах вытесняется.
За счет этого происходит движение воздушных масс и конвекционная теплопередача.
4. Инжекция.
Ветровые массы двигаясь вдоль устья трубы и восходящие потоки нагретого воздуха (от поверхностей зданий и Земли увлекают за собой газы из дымовой трубы (при правильном расположении устья трубы и отсутствии зоны ветровой тени).
Этот процесс можно смоделировать используя соломинку для коктейля надрезав её поперек и изогнув под углом около 85 градусов.
Опустив один край соломинки в стакан с водой - дуем в неё и видим, как жидкость поднимается вверх по трубочке и достигая надреза распыляется в воздушном потоке.
(нужно эксперементировать с силой выдувания и углом атаки)
4. Непрерывность и плотность дымового канала
Еще один из немаловажных факторов.
если канал будет иметь подсосы воздуха, или пробки (в том числе паров воды и других более тяжелых газов), или разрывы, сила тяги может значительно снижаться до полного прекращения или опрокидывания в обратную сторону.
Данный эффект можно представить на примере гидравлики и "Закона сообщающихся сосудов", только с поправкой - для жидкостей представляем схему в перевернутом виде.
Ёмкость из которой мы "переливаем" жидкость (газ) - топка, в которую переливаем - атмосфера.
Первоначально наполнив столб жидкостью и придав первоначальное движение падающий (в случае с газом восходящий) поток образует разряженность, которую заполняют другие газы, которые в свою очередь продолжают двигаться и так же засасывают свежую порцию газа.
Однако, если наделать отверстий в шланге (канале) сила тяги (падения жидкости) расходуется на притоки из этих неплотностей и разорвав непрерывность канала - движение останавливается.
6. Условия в которые поставлен дымоход.
В случае расположения устья дымовой трубы в зоне ветровой тени - ветровые воздушные массы создают повышенное давление и препятствуют свободному выходу дыма их трубы. По этому важно отсутствие высоких сооружений и деревьев вблизи дымохода и правильность расположения трубы на кровле относительно конька здания.
Так же отсутствие притока воздуха, наличие других воздухоиспользующих устройств в помещении (вентиляторы, компрессоры и др.) негативно влияют на тягу и способны развернуть направление движения газов в дымоходе на противоположное. Возникает Обратная тяга.

Надеюсь такое, пусть даже местами дилетантское пояснение, поможет вам разобраться в интересующем Вас вопросе.

с уважением, Алексей Телегин.

 

Рост давления настолько незаметен, что им можно пренебречь. Процесс нагревания дымовых газов считается изобарическим. Почему? А возьмём ка супер-пупер микроскоп и взглянем на молекулы воздуха поближе. Нет, молекулы воздуха, это неправильно сказано. Воздух - это же смесь газов. Впрочем, сути это не меняет. Итак, молекулы газов в воздухе имеют некую кинетическую энергию. Кроме того, каждая молекула имеет и тепловую, внутреннюю энергию. Проявляется это в колебаниях молекул. Чем быстрее молекула колеблется, тем больше её температура. И тем больше её внутренняя энергия. А ещё не надо забывать, что каждая молекула отталкивается от других. Была бы её воля, она бы с большим удовольствием улетела в открытый космос. Но, её ведь со всех сторон окружают такие же отталкивающие молекулы. Поэтому, никуда она деться не может. А сила отталкивания между молекулами зависит от чего? Правильно! От их внутренней энергии. То есть, от температуры. Увеличим температуру, увеличится частота колебаний молекул, сила отталкивания между ними, а значит, и расстояние между молекулами. Воздух стал менее плотный, то есть, более лёгкий.
А что же с давлением? А ничего! Что такое давление? Это сила. Сила, с которой молекулы воздействуют на какую-либо поверхность. Например, на стенки сосуда, или поверхность планеты. Какое может быть давление в толще газа? Откуда оно возьмётся? Молекулы же не давят друг на друга. Они даже не соприкасаются. Но, вот мы взяли манометр или барометр и сунули его в самую гущу молекул. Появилась поверхность - сам манометр, точнее, его чувствительный элемент. Молекулы тут же принялись дружно ударяться в поверхность манометра. И сила этих ударов, поделённая на единицу площади, называется атмосферным давлением. А, да! Забыл сказать, что кинетическая энергия хаотического движения молекул тоже зависит от температуры. Значит, молекулы горячего воздуха будут сильнее ударяться о поверхность. Значит ли это, что вырастет давление? Ни фига! Не забываем, что расстояние-то между молекулами увеличилось. И увеличилось пропорционально росту энергии молекул. В итоге ничего не изменилось. Молекулы ударяются сильнее, но реже. Давление не изменилось. Ура!
А вообще, хоть это и было о-очень много лет назад, но все эти познания до сих пор сидят у меня в голове с седьмого класса. Вывод: нужно лучше учиться в школе!

 

Да профи я, профи. Вот и на счёт побить вы понимаете, а всё туда же. Лично у меня куча пуль в бошке. Я могу комунить объяснить абсолютно очевидные для меня вещи максимально простыми, с моей колокольни, словами и понятиями. Но после второй попытки просыпается одна пуля и считает, что если вопрошающий требует продолжения, значит он из меня идиота хочет сделать. Если продолжение всё же следует, то просыпается другая пуля - инстинкт самосохранения (тоже больной). Вот тут я уже могу азбукой зашибить, а это уже уголовщина, а я ещё не всех дочек замуж выдал... Пока семьи не было валил народ и левой и правой и задней ногой. Сейчас остепенился сильно. Стараюсь не ввязываться.

А если ведро без дна помещено в воду? Как создать в нём тягу? Как создать естественную вентиляцию в погребе летом, когда снаружы теплее, чем внутри?
Шучу...