Как рассчитать параметры дымовой трубы

Для любых котельных – промышленных и бытовых, проектируется, как правило, одна, общая для всех котлов, дымоходная труба. При этом наиболее важной частью проекта является аэродинамический расчет дымовой трубы.

Материалом для нее может служить кирпич, железобетон, стеклопластик. Использование стальных аналогов, диаметром более 1м, допустимо, лишь при условии технико-экономической выгоды подобного выбора.

Перед монтажом дымовой трубы необходимо произвести ряд расчетов

Основные виды расчетов для промышленных дымовых труб

Проектирование промышленных дымовых труб требует сложных, многоступенчатых расчетов

Расчет аэродинамики трубы

Обратите внимание!

Данная часть проектирования нужна, чтобы определить минимальную пропускную способность сооружения.

Она должна быть достаточной, чтобы обеспечить беспроблемное прохождение и дальнейшее удаление продуктов сгорания топлива в атмосферу, при эксплуатации котельной в режиме максимальной нагрузки.

Следует отметить, что просчитанная неправильно пропускная способность трубы может стать причиной скопления газов в тракте либо котле.

Грамотный аэродинамический расчет дает возможность объективно оценить производительность дутьевой и тяговой систем, а также перепад давлений в воздушном и газовом трактах котельной.

Итогом аэродинамических вычислений служат рекомендации специалистов по высоте и диаметру дымовой трубы и оптимизации участков и элементов газо-воздушного тракта.

Определение высоты сооружения

Следующий пункт проекта — экологическое обоснование размера трубы, исходя из расчетов рассеивания вредных продуктов сгорания топлива в атмосфере.

Расчет высоты дымовой трубы производится, исходя из условий рассеивания выброса вредных веществ.

При этом должны соблюдаться все санитарные нормы для коммерческих и заводских предприятий, а также учитываться фоновая концентрация данных веществ.

Последняя характеристика зависима от:

• метеорологического режима атмосферы в данной местности;
• скорости потока масс воздуха;
• рельефа местности;
• температуры отводимых газов и пр. факторов.

В ходе данной стадии проектирования определяется:

• оптимальная высота трубы;
• максимальный, разрешенный объем выброса вредных веществ в атмосферу.

Прочность и устойчивость трубы

Расчеты нужны и для определения конструкции трубы

Далее, методика расчета дымовой трубы предусматривает комплекс вычислений, определяющих оптимальную устойчивость и прочность сооружения.

Данные расчеты производят для определения способности выбранной конструкции выдерживать воздействие внешних факторов:

1. сейсмической активности;
2. поведения грунта;
3. ветровых и снеговых нагрузок.

Учитываются и эксплуатационные факторы:

1. масса трубы;
2. динамические колебания оборудования;
3. температурное расширение.

Прочностные вычисления дают возможность подобрать не только конструкцию и форму ствола сооружения. Они позволяют, и произвести расчет фундамента под дымовую трубу: определить его конструкцию, глубину заложения, площадь подошвы и пр.

Тепловой расчет

Теплотехнический расчет необходим:

• для нахождения температурного расширения материала дымовой промышленной трубы ;
• определения температуры ее наружного кожуха;
• выбора типа и толщины утеплителя для труб.

Что учитывается при определении высоты?

При проектировании дымовой трубы важно дать экологическое обоснование ее размеров, вычисленных с учетом расчета рассеивания в атмосфере выбросов вредных веществ, образующихся в результате сгорания топлива. Расчет высоты дымовой трубы котельной должен отвечать санитарным нормам, предъявляемым к коммерческим и заводским предприятиям. При этом всегда учитывают фоновую концентрацию опасных веществ в атмосфере, полученную в результате действия других функционирующих источников загрязнения. На данную величину оказывают влияние следующие факторы:

• метеорологический режим атмосферы в месте расположения котельной;
• скорость потока воздушных масс;
• особенности рельефа местности;
• температура отводимых газов и др.

Важно! Исходя из разрешенного объема выброса загрязняющих веществ, рассчитывается оптимальная высота дымовой трубы котельной. Так как экологическая обстановка в большинстве густозаселенных пунктов неблагополучная, то сооружение в большинстве случаев возводят выше расчетных показателей, соответствующих минимально возможному уровню. В малозаселенных территориях ориентируются на высоту дымовых труб действующих котельных.

Расчет параметров дымовой трубы в частном доме

Чтобы определить параметры бытовой дымовой трубы, сложные расчеты не нужны

Что нужно знать при вычислениях

Чтобы определиться с параметрами дымовой трубы бытовой котельной нет необходимости производить серьезные вычисления. Достаточно воспользоваться упрощенной схемой расчетов.

Обратите внимание!

Чтобы сделать такой расчет надо знать мощность (теплоотдачу) котла или печи, иными словами: количество сжигаемого за час топлива. Данную цифру легко узнать, заглянув в паспорт оборудования.

Остальные параметры для всех бытовых конструкций примерно одинаковы:

1. температура газов на входе в трубу – 150/200º;
2. скорость их в дымоходе — не меньше 2 м/сек.;
3. высота бытовой дымовой трубы, по СНиП, должна составлять не меньше 5м от колосника;
4. естественный напор газов на 1м — не меньше 4 Па (или 0.4ммН2О)

Чтобы узнать величину самотяги, стоит учесть, что это: разность плотностей, которую имеет воздух и дымовой газ, помноженные на высоту сооружения.

Иными словами: расчет диаметра дымовой трубы зависит от количества, сжигаемого за час топлива.

Допустим, что количество сжигаемого топлива вы уже знаете, тогда объем газов на входе в трубу, при определенной температуре t, таков:

Vг = B∙V∙(1+t/273)/3600, в м³/сек. Зная скорость, с которой газы должны передвигаться в трубе, вы можете вычислить площадь (F) ее сечения:

F = π∙d²/4, в м²

А, исходя из формулы определения площади круга, можно вычислить диаметр (d) круглой трубы:

dт = √4∙B∙V∙(1+t/273)/π∙ω∙3600, в метрах. Пример расчета трубы, находим нужный диаметр

Приведем конкретный пример, как производится расчет дымовых труб бытового назначения.

Пусть это будет металлическая изолированная труба.

1. Допустим, что на колоснике топки сжигается 10 кг дров в час, имеющих влажность в 25%.
2. Тогда объем газов (V) при нормальных условиях (учитывая коэффициент избытка воздуха), нужных для горения — 10 м³/кг.
3. Температура на входе в трубу равна 150º.
4. Следовательно, Vг = (10∙10∙1.55)/3600. Произведя вычисления, получим объем газов, в 0.043 м³/сек.
5. Приняв скорость газов за 2м/сек., вычисляем диаметр трубы для дымохода: d² = (4∙0.043)/3,14∙2, получаем значение 0,027.
6. Подставляем все цифры в формулу dт = √4∙0.34∙0.043∙(1+150/273)/3.14∙10∙3600. Сделав вычисления, получим необходимый диаметр в 0.165 м.

Определение самотяги

1. Определим, как охлаждается газ на 1 м сооружения. Зная, что сжигается 10 кг дров в час, производим расчет мощности: Q =10∙3300∙1.16, получаем цифру 38.28 кВт.
2. Тепловой коэффициент для нашей трубы равен 0.34.Значит, на один ее метр потери составят: 0.34:0.196=1,73º.
3. Поэтому, на выходе из 3 метрового ствола (из общих 5 м отнимаем 2 м печи) температура газов: 150-(1.73∙3)=144,8º.
4. Значение самотяги при определении плотности воздуха, в нормальных условиях при 0º = 1.2932, при 144,8º = 0.8452. Производим вычисления: 3∙(1.2932-0.8452). Получаем значение естественного напора газов, равное 1,34 ммН2О. Этого волне достаточно для нормальной эксплуатации трубы.

Как вы могли убедиться, расчет трубы дымовой бытового назначения не так уж и сложен, как могло бы показаться.

Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен

Естественная и искусственная тяга.

Искусственная тяга— возникает в результате работы вентилятора, (оборудование с закрытой камерой сгорания). Например: навесные турбированные котлы.

Естественная тяга-возникает как правило за счет разности в удельном весе наружного воздуха и дымовых газов, (оборудования с открытой камерой сгорания). Например напольные атмосферные котлы.

В котлах с открытой камерой сгорания то есть с естественной тягой, воздух для горения забирается безусловно из помещения, в котором располагается, а отработанные газы выбрасываются в дымоход, который должен быть предусмотрен в помещении. Когда дымоход отсутствует или котел будет смонтирован в квартире, прежде всего покупаются котлы с закрытой камерой сгорания. В этом случае котел комплектуется специальной системой дымоудаления.

Топка (камера сгорания) — устройство для сжигания органического топлива с целью получения высоконагретых дымовых газов.

Увеличение силы-тяги

Во-первых при уменьшении t° воздуха.

Во-вторых при увеличении t° дымовых газов, обычно это достигается с помощью теплоизоляции всей трубы.

В-третьих при увеличении высоты дымовой трубы.

В-четвертых при уменьшении атмосферного давления.

Причины нарушения тяги.

При нарушение тяги возможно серьезное отравление угарным газом, который прежде всего содержится в продуктах сгорания. Это может привести к серьезным последствиям, вплоть до летального исхода.

а) Засорение или разрушение дымоходов. Размещение оголовков

б) Негерметичность дымоходов.

в) Неправильное расположение оголовков дымоходов относительно кровли и зоны ветрового подпора, (в дымоходах возникает обратная тяга).

При отсутствии тяги или обратной тяге, пользоваться прибором запрещено
г) Обмерзание оголовков дымохода (если дымоход плохо утеплен).

д) Недостаточный приток воздуха в помещение.

е) Одновременная работа газовой колонки и механической вытяжки над плитой или в ванной (в дымоходе возникает обратная тяга).

Конденсация водяных паров.

При понижении t° дымовых газов ниже точки росы, водяной пар содержащийся в них конденсируется.

Температура точки росы при сжигании природного газа составляет около 60°С.

Конденсация воды в дымоходе приводит:

Во-первых к уменьшению тяги.

Во-вторых к разрушению дымохода.

В-третьих к обмерзанию оголовков дымохода в зимнее время.

• Нарушение теплоизоляции

• 
  Дымоход из сэндвич труб

Восемнадцать законов движения тепловых газов внутри печи

Общеизвестно, что одно и то же явление можно описать по-разному. Например: «ветер задул, и дерево упало». Это, если можно так выразиться, эмоциональное описание события. Другой вариант: «ветер дул с такой-то скоростью, дерево имело такой-то запас прочности (цифры и формулы с малопонятными простому смертному доказательствами), в конце концов, оно все-таки не выдержало и упало».

В течение многих лет я пытался дать научное обоснование тем или иным законам движения тепловых газов внутри печи, которые мне, при моей профессии, приходилось так или иначе учитывать. В конце концов, я был вынужден признать свою техническую необразованность и некомпетентность. Увы, ничего научного я сформулировать так и не смог. Но жизнь есть жизнь. Формулировать то, что требуется для работы, все равно приходилось. Поэтому пусть простят меня читатели с высшим образованием, но я просто не нашел иного выхода, как только описать законы движения тепловых газов внутри печи по принципу «ветер задул, и дерево упало». Так сказать, одни эмоции и никаких формул, доказательств или цифр.

Закон 1

Чем уже поперечное сечение дымохода, тем выше скорость движения по нему тепловых газов. И наоборот — чем шире дымоход, тем меньше скорость проходящих по нему газов.

Закон 2

Чем выше скорость движения тепловых газов, тем интенсивнее процесс теплоотбора на внутренние стенки печи.

Закон 3

Чем дальше от топки, тем холоднее газы.

Закон 4

Чтобы уяснить себе четвертый закон, надо первый и второй соединить вместе. Получается следующее: широкий колодец будет нагреваться медленнее и дольше, а узкий — быстрее и интенсивнее.

Закон 5

Чтобы топливо в печи (высота топки — менее 0,75-1 м) имело возможность сгорать полностью, надо первые полтора метра пути дымового колодца делать с поперечным сечением не менее 25 х 25 см, или, как говорят печники, два кирпича на плашку (около 630 см2). Таким образом получается «камера догорания» горючих газов. Это очень важный момент, игнорирование которого приводит к тому, что горючим газам просто негде сгорать внутри печи. С годами они начинают образовывать внутри печи теплозащитную пленку из смолистых веществ и мохообразной сажи. Если у печи есть «камера догорания» и отличная тяга, то в ней даже через 25 лет интенсивной эксплуатации не будет совершенно никаких следов смолы или сажи. Кирпичи останутся чистыми, как будто их только вчера, а не четверть века назад, положили в кладку.

Закон 6

Если температура газов на выходе из трубы окажется ниже определенного предела (около 100-150 °С), то печь «заплачет» (образуется конденсат). А вместе с ней может заплакать и домохозяин, потому что явление это очень неприятное и не всегда легко устраняемое. Чтобы ни печь, ни домохозяин «не плакали», общая кратчайшая (сдвоенные колодцы учитываются как один, см. закон 10 этой главы) протяженность пути дымоходов до выхода дымовых колодцев из отапливаемого помещения (первого этажа) не должна превышать 5-6 м.

Закон 7

Седьмой закон легче понять, если внимательно рассмотреть четвертый. Чтобы печь прогревалась равномерно, надо первый колодец сделать большим (и он не перегреется), второй сузить, но так, чтобы он был вдвое больше, чем третий. Четвертый (а также пятый, если он есть) следует сделать максимально узким (около, но не менее 300 см2, или один кирпич на плашку).

Закон 8

При слабой тяге дымоходы быстро зарастут сажей и смолой. И наоборот, при очень хорошей тяге они останутся абсолютно чистыми даже через 25 лет интенсивной эксплуатации печи.

Закон 9

Если количество поворотов тепловой струи (под углом 90°) превысит 12, усилить тягу уже не удастся ничем.

Закон 10

Сдвоенные колодцы надо учитывать как один. Например, если сдваиваем первый и второй колодцы, то их уже надо учитывать как один. Если перемычка между первым и вторым колодцем равна 40 см, то в общий кратчайший путь зачитываются только эти 40 см. Если первый и второй колодцы имеют пять поворотов тепловой струи (под углом 90°), а перемычка — всего один, то в зачет идет всего один поворот и т. д.

Закон 11

Соединяемые тепловые струи в параллельных колодцах не должны быть направлены навстречу друг другу. Это значительно ослабит общую тягу печи. Общее окно, в котором будет происходить соединение, также должно в поперечном своем сечении складываться из суммы (приблизительно) поперечных сечений соединяемых колодцев.

Закон 12

Горизонтальные тепловые потоки нужно обязательно соединять на разных горизонтальных уровнях (рис. 28).

Закон 13

При объединении двух печей в одну общую трубу желательно соединять их через распределительный короб (см. п. 7 главы 4, рис. 3).

Закон 14

Верхняя граница входа в первый колодец должна быть хотя бы на 1-2 см выше верхней границы топочной дверки. Иначе топка печи (при открытой топочной дверке) будет обязательно поддымливать (см. п. 5 главы 4).

Закон 15

Внутреннее сечение горизонтального дымового колодца (вид сбоку) Стенки горизонтальных колодцев, расположенные ниже 40 см

от верхней внутренней поверхности горизонтального дымохода, почти не прогреваются проходящими горячими теплопотоками. Все тепло перераспределяется по верхним районам горизонтального дымохода, а в нижних слоях теплопотока (ниже 40 см) эффективного теплообмена с внутренними стенками печи не происходит (рис. 29).

Закон 16

В колпаковых печах тепло сохраняется за счет того, что теплые потоки воздуха при заходе в колпак всегда стараются подняться наверх и задержаться там, а холодные потоки воздуха избирают себе пути перемещения по самым нижним зонам колпака (рис. 30).

Закон 17

В слишком широких трубах (более 30 см в диаметре) бытовые печи средней мощности неспособны создавать активные теплопотоки.

Закон 18

Возрастанию сопротивления теплового потока способствуют: а) увеличение протяженности общего пути дымовых каналов (см. закон 6); б) изменение направления тепловых потоков (см. закон 9); в) участки, где тепловые каналы переходят в меньшие сечения и наоборот.

« предыдущая оглавление следующая »