Тверской Городской Форум

Статьи, обзоры и общение

Дымовая труба котельной

В этом случае у нас уже есть высота дымовой трубы, материал и площадь сечения дымохода и т.д. Стоит задача проверки совместимости параметров дымового канала и теплогенератора, т.е. необходимым условием корректной работы дымохода является превышение cамотяги над потерями напора в дымоходе на величину минимально допустимого разряжения в дымоотводящем патрубке теплогенератора. Величина естественной тяги зависит от многих факторов:

  • формы поперечного сечения дымохода (прямоугольная, круглая и т.д.);
  • температуры дымовых газов на выходе из теплогенератора;
  • материала дымохода (нержавеющая сталь, кирпич и т.д.);
  • шероховатости внутренней поверхности дымохода;
  • неплотностей газохода, при сочленениях элементов (трещины в покрытии и т.п.);
  • параметров наружного воздуха (температура, влажность);
  • высоты над уровнем моря;
  • параметров вентиляции помещения, где установлен котел;
  • качества настройки теплогенератора — полноты сгорания топлива (соотношения топливо/воздух);
  • типа работы горелки (модуляционный или дискретный);
  • степени загрязненности элементов газовоздушного тракта (котла и дымохода).

Величина самотяги

В первом приближении величину самотяги можно проиллюстрировать на примере рис. 1.

hc = Hд(ρв – ρг), мм вод. ст.,

где hc— величина самотяги; Hд— эффективная высота дымохода; ρв— плотность воздуха; ρг— плотность дымовых газов. Как видно из формулы, основную переменную составляющую образуют плотности дымовых газов и воздуха, которые являются функциями от их температуры. Для того, чтобы показать насколько сильно величина самотяги зависит от температуры дымовых газов, мы приводим следующий график, иллюстрирующий эту зависимость (рис. 2).

Однако на практике гораздо чаще встречаются случаи, когда изменяется не только температура дымовых газов, но и температура воздуха. В табл. 1 приведены величины удельной самотяги на один метр высоты дымовой трубы в зависимости от температур продуктов сгорания и воздуха. Естественно, что таблица дает весьма приблизительный результат и для более точной оценки (во избежание интерполирования значений) необходимо подсчитывать реальные значения плотности продуктов сгорания и окружающего воздуха. Плотность воздуха ρвпри рабочих условиях:

где tос — температура окружающей среды, °С, принимается для наихудших условий работы оборудования — летнего времени, при отсутствии данных принимается 20 °С; ρв.ну — плотность воздуха при нормальных условиях, 1,2932 кг/м3; ρг — плотность дымовых газов при рабочих условиях:

где ρг.ну — плотность продуктов сгорания при нормальных условиях, при α= 1,2 для природного газа можно принять — 1,26 кг/м3. Для удобства обозначим:

тогда

где (1 + αt)— температурная составляющая. Для упрощения операций будем считать плотность дымовых газов равной плотности воздуха и сводим все значения плотности, приведенные к нормальным условиям на промежутке t = –20…+400 °С, в табл. 2.

Практическое вычисление самотяги

Для вычисления естественной тяги необходимо уточнить среднюю температуру газов в трубе (символ) cp. Температура на входе в трубу (символ)1 определяется из паспортных данных оборудования. Температуру продуктов сгорания на выходе из устья дымохода (символ)2 находят с учетом их охлаждения по длине трубы.

Охлаждение газов в трубе на 1 м ее высоты определяется по формуле:

где Q — номинальная тепловая мощность котла, кВт; В — коэффициент: 0,85 — неизолированная металлическая труба, 0,34 — изолированная металлическая труба, 0,17 — кирпичная труба с толщиной кладки до 0,5 м.

Температура на выходе из трубы:

где Hд — эффективная высота дымовой трубы в метрах.

Средняя температура продуктов сгорания в дымоходе:

На практике величину самотяги просчитывают для следующих граничных условий:

  1. Для температуры наружного воздуха 20 °С (летний режим работы теплогенератора).
  2. Если летняя расчетная температура наружного воздуха отличается более чем на 10 от 20 °С, то принимается расчетная температура.
  3. Если теплогенератор эксплуатируется только в зимний период, то расчет ведется по средней температуре за отопительный период.

Для примера возьмем установку со следующими параметрами (рис. 3):

  • мощность — 28 кВт;
  • температура дымовых газов — 125 °С;
  • высота дымовой трубы — 8 м;
  • дымовая труба — из кирпича.

Охлаждение газов в трубе на 1 м ее высоты по (3):

Температура дымовых газов на выходе из трубы по (4):

Средняя температура продуктов сгорания в дымоходе по (5):

Тогда величина самотяги будет: hc = 8•(1,2049 – 0,8982)= 2,4536 мм вод. ст.

Вычисление оптимальной площади поперечного сечения дымового канала

1. Первый вариант определения диаметра дымохода Диаметр трубы принимается либо по паспортным данным (по диаметру выходного патрубка из котла) в случае монтажа отдельной дымовой трубы к каждому котлу, либо по формуле при объединении нескольких котлов в общий дымоход (суммарная мощность до 755 кВт):

Для цилиндрических труб определяется диаметр:

где r — коэффициент, зависящий от вида используемого топлива: для газа — r = = 0,016, для жидкого топлива — r = 0,024, для угля — r = 0,030, дрова — r = 0,045.

2.Второй вариант определения диаметра дымохода (с учетом скорости продуктов сгорания)

Согласно Norma UNI-CTI 9615, площадь поперечного сечения дымохода можно вычислить по формуле:

где mг.д — массовый расход продуктов сгорания, кг/ч. Для примера рассмотрим следующий случай:

  • высота дымовой трубы — 7 м;
  • массовый расход продуктов сгорания — 81 кг/ч;
  • r = 0,8982 кг/м3;
  • плотность продуктов сгорания (при (символ)ср =120 °С) ρг = 0,8982 кг/м3;
  • скорость продуктов сгорания (в первом приближении) wг = 1,4 м/с.

По (8) определяем ориентировочную площадь сечения дымового канала:

Отсюда вычисляем диаметр дымового канала и подбираем ближайший стандартный дымоход: 150 мм. По новому значению диаметра дымовой трубы определяем площадь дымового канала и уточняем скорость дымовых газов:

После этого проверяем, чтобы скорость дымовых газов укладывалась в диапазон 1,5–2,5 м/с. При слишком высокой скорости дымовых газов увеличивается гидравлическое сопротивление дымохода, а при слишком низкой — активно образуется конденсат водяных паров. Для примера просчитаем также скорость дымовых газов при нескольких ближайших типоразмерах дымохода:

  • Ø110 мм: wг = 2,64 м/с.
  • Ø130 мм: wг = 1,89 м/с.
  • Ø150 мм: wг= 1,42 м/с.
  • Ø180 мм: wг= 0,98 м/с.

Результаты представлены на рис. 4. Как видим, из полученных значений скоростным условиям удовлетворяют два типоразмера: Ø 130 мм и Ø 150 мм. В принципе, мы можем остановиться на любом из этих значений, однако Ø 150 мм предпочтительней, т.к. потери напора в этом случае будут меньше.

Для удобства подбора типоразмера дымохода можно использовать диаграмму рис. 5. Для примера: расход продуктов сгорания — 468 м3/ч; диаметр газохода Ø 300 мм — скорость продуктов сгорания wг = 1,9 м/с. Расход продуктов сгорания — 90 м3/ч; диаметр газохода Ø 150 мм — скорость продуктов сгорания wг = 1,4 м/с.

Потери напора в дымоходе

Сумма сопротивлений трубы:

Σ∆hтр = ∆hтр + ∆hмс, мм вод. ст. (10)

Сопротивление трения:

Потери в местных сопротивлениях:

где ζ= 1,0; 0,9; 0,2–1,4 — коэффициенты местного сопротивления с выходной скоростью (на выходе из трубы), на входе в дымовую трубу и в поворотах — отводах и тройниках (коэффициент выбирают в зависимости от их конфигураций), соответственно; λ— коэффициент сопротивления трения: 0,05 для кирпичных труб, 0,02 для стальных; g — ускорение свободного падения, 9,81 м/с2; d — диаметр дымовой трубы, м; wг — скорость продуктов сгорания в трубе:

Vг.д — действительный объем продуктов сгорания:

BT — расход топлива с учетом теплотворной способности данного топлива:

где η— КПД установки из паспортных данных на оборудование, 0,9–0,95; Qнр — низшая теплотворная способность (в зависимости от состава топлива), для газа — 8000 ккал/м3; Vг.о — теоретический объем продуктов сгорания, для природного газа можно принять 10,9 м3/м3; Vв.о — теоретически необходимое количество воздуха, для сжигания 1 м3 природного газа 8,5–10 м3/м3; α— коэффициент избытка воздуха, для природного газа 1,05–1,25.

Проверка тяги производится по формуле:

Hбар — барометрическое давление, принимаемое 750 мм вод. ст.; ∆Нп — перепад полных давлений газового тракта, мм вод.

Содержание

Форум для экологов

ст., без учета сопротивления и самотяги трубы; h = 1,2 — коэффициент запаса по тяге. Перепад полных давлений по газовому тракту (общий вид формулы):

∆Hп = hт ˝ + ∆h – hc. (17)

где hт ˝ — разряжение на выходе из топки, необходимое для предотвращения выбивания газов, обычно принимается 2–5 мм вод. ст. В данном случае для проверки тяги перепад полных давлений берется без учета суммарного ∆h и самотяги трубы hc сопротивлений, таким образом:

∆Hп = hт ˝ = 2–5 мм вод. ст.

Для наглядности изобразим процессы, происходящие в дымовом канале, на напорной диаграмме (рис. 6). По горизонтальной оси отложим перепады давления и потери напора, а по горизонтальной — высоту дымохода. Тогда отрезок DB будет обозначать величину cамотяги, а линия DA — перепад давлений по высоте дымовой трубы. С другой стороны от оси АВ откладываем потери напора в дымоходе. Графически потери давления по длине дымохода будет символизировать отрезок АС.

Производим зеркальную проекцию отрезка ВС и получаем точку С . Область, затушеванная зеленым цветом, символизирует разряжение в дымовом канале. Очевидно, что величина естественной тяги уменьшается по высоте дымохода, а потери напора возрастают от устья к основанию дымовой трубы.

Заключение

Как показывает многолетний опыт эксплуатации теплогенераторов с открытой камерой сгорания, от правильно спроектированного и корректно смонтированного дымохода в большой мере зависит надежная и стабильная работа теплогенерирующей установки (см. рис. 7). Поэтому необходимо уделять этому вопросу самое пристальное внимание уже на стадии проектирования системы теплоснабжения, а также проводить поверочные расчеты при ремонте, модернизации и замене теплогенераторов. Надеемся, статья поможет вам разобраться с этим немаловажным вопросом.

Я приветствую моего уважаемого читателя и предлагаю вашему вниманию статью о том, как правильно сделать расчет дымохода в своем доме.

Основная составляющая комфорта в доме – тепло. Решать проблемы отопления частного дома приходится хозяину дома. Для отопления используют небольшие агрегаты, которые можно смонтировать самостоятельно (кроме газовых), в том числе и дымовые трубы.

Чтобы обеспечить полный отвод дымовых газов из помещения, хорошую тягу и предупредить опрокидывание тяги, необходимо соблюдать требования нормативной документации.

Для каких параметров нужен расчет

Основные параметры любого вертикального дымохода – длина и внутреннее (рабочее) сечение дымоотводящего канала. Вся приведенная ниже информация одинаково верна для отопительных приборов на любом виде топлива, но параметры дымоходов для газовых котлов рассчитывают специалисты лицензированной проектной организации.

Длина

Длина дымохода определяется СП 7.13130.2013. Его длина (или высота) измеряется от оголовка вверху трубы до колосниковой решетки отопительного котла. Норматив предусматривает минимальную высоту дымохода и высоту оголовка относительно конька кровли.

Следует иметь в виду, что определенная расчетами высота – номинальная. Фактически дымоход у современного котла расположен сбоку, выпускной патрубок котла расположен в верхней части агрегата на некоторой высоте относительно низа топки. Поэтому фактическая длина вертикальной части дымопровода будет немного меньше, чем расчетные данные – на расстояние от низа топки до выпускного патрубка. Это расстояние можно определить по чертежу агрегата или измерить.

Не стоит думать, что удлинение дымохода – это хорошо. Тяга основана на подъеме вверх горячих отходящих газов, а при слишком большой длине трубы газы охлаждаются и тяга уменьшается. По этой же причине дымоход должен быть утеплен. В утеплении нуждаются даже традиционные печные дымоходы из красного кирпича. Ситуация с тягой усугубляется еще и тем, что отходящие газы от современных котлов с высоким КПД имеют невысокую температуру.

При умеренно удлиненном дымоходе тяга увеличивается, при этом больше тепла вылетает в атмосферу. Слишком сильный ток газов будет гасить газовые отопительные агрегаты. Тягу можно регулировать задвижками.

Установка низкого дымохода в жилом доме совершенно недопустима – в нем не возникает достаточного разрежения, газы поднимаются с меньшей скоростью, из-за чего тяга уменьшается. Допускается устанавливать невысокие дымоходы на отдельно стоящих печах, например в саду для барбекю и т.д.).

Диаметр дымохода

Не менее важен для создания тяги и диаметр дымохода. При установке современных отопительных агрегатов минимальный диаметр определяется просто – по паспорту агрегата (и диаметру выходного патрубка). Кроме того, в нормативных документах приведены минимальные размеры сечения дымоходов, соответствующие агрегату определенной мощности. Эти данные приведены в паспорте агрегата.

Если внутреннее сечение дымохода по каким-то причинам выбрано квадратным, то его площадь должна быть не меньше круглой конструкции.

При использовании уже существующей традиционной печи дымоход оставляют прежним. При устройстве кирпичной печи и дымовой трубы своими руками необходимо пользоваться проектом (желательно не скачанным в интернете!) и выкладывать трубу в точном соответствии с чертежом. То же относится и к отдельно стоящим кирпичным конструкциям.

Способы расчета

Профессионалы используют несколько методов расчета параметров дымохода. При монтаже больших промышленных труб проектантам поручаются очень сложные расчеты. Они учитывают:

  • количество и состав дымовых газов;
  • концентрацию вредных веществ в продуктах сгорания;
  • материал трубы;
  • шероховатости внутренней поверхности борова;
  • метеорологическую обстановку в регионе.

Расчет больших труб нередко служит темой для дипломной работы в институте. К счастью, размеры дымоходов в частном доме меньше, мощность отопительных агрегатов также уступает промышленным объектам.

При проектировании небольшой трубы для частного дома пользуются более простыми, хотя и довольно точными расчетами. Полученные в результате расчетов параметры дымохода обеспечивают полную эвакуацию продуктов сгорания из топки и обеспечивают безопасность жильцов. Такие расчеты позволяют избежать ошибок в выборе параметров и при монтаже дымохода, избежать последующей переделки конструкций. Подобные переделки в уже построенном и отделанном доме намного сложнее, чем в процессе строительства.

При расчетах параметров дымовых труб частного дома пользуются точным и приближенным (шведским) методами расчета.

Точный метод

Для отопления чаще устанавливают готовые отопительные или отопительно-варочные агрегаты промышленного производства с определенным диаметром дымохода. С каменками для бани или масляными печками для гаража обычно также монтируют готовые сэндвич-дымоходы небольшого диаметра (100 мм).

Для более точных расчетов необходимо знать характеристики топлива и отопительного котла, скорость подъема дымовых газов, количество сжигаемого топлива, форму дымохода (форму сечения, количество изгибов). Расчеты достаточно сложны и требуют применение некоторых специальных данных, поэтому рассмотрим расчет для отопительного агрегата (камина) на дровах – их чаще делают оригинальными, полагаясь только на опыт печника, поэтому расчет сечения необходим.

Дымоход пусть будет круглого сечения, без поворотов. Данные для расчета:

  • среднюю скорость движения дымовых газов по борову v принимаем равной 2 м/с;
  • масса дров, сгорающих в течение часа в топке – В=5 кг/ч (влажность 25 %);
  • температура исходящих газов – t = 160°С.

Формула для определения объема исходящих газов:

где V – объем воздуха, необходимый для полного сгорания 1 кг топлива. Для дров с влажностью 25% для сгорания 1 кг необходимо 10 м3 воздуха.

Значение, полученное в результате расчетов, округляется в сторону увеличения до ближайшего типоразмера круглых труб (например, 125 мм). Квадратный или прямоугольный дымоход из кирпича не делают меньше, чем 140×140 мм. Сечение трубы для традиционной печки должно быть больше размера поддувала в полтора раза.

Объем продуктов горения при нормальных условиях и температура исходящего дыма – нормативные данные. См. таблицу:

Вид топлива Объем продуктов горения при давлении 760 мм рт. столба и 0° С Температура исходящих газов, ° С
Дрова (влажность 25%) 10 160
Торф кусковой 10 150
Торфяные брикеты 11 160
Уголь бурый 12 140
Уголь каменный; антрацит 17 120

Шведский метод расчета

Существует так называемый шведский метод расчета, основанный на выборе высоты дымопровода в зависимости от соотношения площади пода печи и сечения трубы. Обычно метод применяют для дровяных каминов. Рассчитывают отношение:

затем переводят отношение в проценты и по графику в зависимости от получившейся величины и формы борова выбирают высоту дымопровода.

При использовании шведского метода расчета можно вычислить площадь сечения борового канала исходя из площади пода топки и высоты трубы, определенной в соответствии с СП 7.13130.2013 в зависимости от высоты конька кровли и расположения дымопровода относительно конька (см. ниже).

Как правильно сделать расчет параметров дымохода

После проведения расчетов высоту трубы сверяют с требованиями нормативного документа – она должна быть не ниже, чем того требует СП 7.13130.2013. В любом случае принимают большее значение длины.

Лучший диаметр дымохода – соответствующий паспорту отопительного агрегата.

Определение высоты дымохода

Высота дымохода определяется еще на этапе проектирования дома в зависимости от расположения трубы на кровле, расстояния до конька или до соседних высоких объектов (домов, больших деревьев).

Зачем нужен этот параметр

От высоты дымохода зависит тяга, а значит, надежность и безопасность работы отопительного агрегата и безопасность жильцов дома. При недостаточном удалении дымовых газов падает КПД котла, печи или камина, возникает опасность отравления жильцов угарным или углекислым газом и опасность пожара.

Требования СНиП

В соответствии с СП 7.13130.2013, минимальная высота дымоотводящей трубы от оголовка до колосниковой решетки отопительного агрегата должна составлять не менее 5 м. При выходе трубы на плоскую кровлю ее высота должна быть не менее 0,5 м. Максимальная длина горизонтального участка не должна превышать 1 м.

Для создания нужного разрежения при выходе дымопровода из кровли высота оголовка трубы над кровлей также оговорена (см. ниже в таблице).

Существует еще понятие ветрового подпора. Если дымовая труба находится поблизости от высокого здания, дерева или невысокая отдельно стоящая труба находится близко к дому, то эти объекты могут загораживать дымоход от ветра и уменьшать тягу. Чтобы определить, не попадает ли труба в зону ветрового подпора, необходимо через верхнюю точку дома или дерева провести наклонную линию под углом 45° к горизонтали. Оголовок трубы должен быть выше этой линии.

Из двух значений высоты выбирают большее. Если для соблюдения нормативных требований придется сооружать очень высокую дымовую трубу (намного выше 5 м), то придется монтировать дымосос, обеспечивающий достаточную тягу при любой длине трубы.

Таблица высоты печной трубы над коньком

Высота дымопровода над коньком должна соответствовать СП 7.13130.2013.

Нормативная скорость дымовых газов в дымоходе. Дымовая труба, расчет

Информация приведена в таблице:

Расстояние до конька или парапета здания, м Высота трубы относительно уровня конька, м
До 1,5 выше на 0,5 м
До 3 м на одном уровне с коньком
Более 3 м угол между линией, соединяющей конек с оголовком и горизонталью должен быть не более 10°

Расстояние от конька до трубы измеряют строго по горизонтали.

Расчет сечения дымового канала

СП 7.13130.2013 определяет минимальные сечения дымоходного канала кирпичного или бетонного дымопровода в зависимости от мощности отопительного агрегата:

  • до 3,5 кВт – 140×140 мм (Ø не менее 158 мм);
  • 3,5-5,2кВт – 140×200 мм (Ø не менее 189 мм);
  • 5,2-7,0 кВт – 140×270 мм (Ø не менее 219 мм).

При модернизации печей с неизвестной мощностью либо оставляют дымопровод существующего сечения, либо вставляют внутрь круглый вкладыш из нержавейки подходящего диаметра. Если к старой печи устанавливают современные керамические или сэндвич-трубы, то внутренний диаметр модулей должен быть не меньше, чем диаметр вкладыша, который бы поместился при установке в старую трубу. Теоретически можно поискать проект старой печи, но в большинстве случаев это невозможно.

Чаще всего приглашали печника, и тот складывал печи и дымоходы 2-3 освоенных типоразмеров безо всяких проектов и расчетов. Реально определить все особенности устройства печи из кирпича по внешнему виду невозможно, и единственный ориентир при выборе сечения вкладыша или нового дымохода – сечение борова уже существовавшего дымохода (при условии, что он хорошо работал). Если дымоход обеспечивал недостаточную тягу, то при его замене или модернизации лучше пригласить специалиста-теплотехника и поручить ему соответствующие расчеты.

Диаметр труб с внутренней поверхностью из гладкой керамики или нержавейки может быть немного меньше (на 30%). В задвижках печей, работающих на твердом топливе, должно быть не перекрываемое отверстие сечением не меньше 15×15 мм.

Внутреннее сечение дымохода: какое лучше?

В дымоходе квадратной или прямоугольной формы в углах будут завихрения дыма, слегка тормозящие поток газов и способствующие оседанию конденсата и сажи. По этой же причине углы трубы практически не участвуют в токе газов. Кроме того, у боровов квадратного и прямоугольного сечения больше площадь поверхности стенок, чем у боровов круглого сечения – это увеличивает трение поднимающихся газов о стенки и сильнее тормозит их.

Поэтому желательно выбирать дымоход круглой формы, а современные трубы из сэндвича или керамики выпускают именно круглого сечения, как и трубы из нержавеющей стали, асбоцемента. Квадратная или прямоугольная форма встречается у старых кирпичных дымоходов. Но для современных котлов, печей и каминов в кирпичный короб нужно вставлять круглый вкладыш из нержавейки.

Что делать, если сечение дымохода квадратное

Но возможно использовать и дымопровод квадратного сечения – квадратная или прямоугольная форма не очень существенно влияет на тягу, а полная переделка трубы сложна и затратна. Кирпичные дымоходы традиционных печей испокон веку имели квадратную или прямоугольную форму, при необходимости можно использовать старую трубу и сейчас.

Следует иметь в виду, что с современным отопительным агрегатом кирпичная труба без вкладыша долго не проработает – ее разрушит химически агрессивный конденсат.

Кирпичная труба должна иметь сечение примерно в полтора раза больше, чем у круглого дымопровода с гладкими стальными стенками. Поэтому установка вкладыша не ухудшает дымоотводящую способность квадратной кирпичной трубы.

Каким должен быть диаметр дымохода для печки

В идеальном случае диаметр дымохода должен быть равен диаметру выходного патрубка котла или немного больше (если патрубок имеет нестандартное сечение).

Диаметр дымохода для печки определяется из площади сечения по вечной школьной формуле: s=πd2/4. Площадь сечения должна быть равна или немного меньше значения площади сечения квадратного борова, определяемого по нормативным документам в зависимости от мощности котла.

Как влияет диаметр дымоотвода на его высоту

При устройстве дымоотвода существует непреложная зависимость: чем уже сечение борова, тем выше должна быть труба. Более высокая труба увеличивает тягу и скорость подъема дымовых газов. Но чрезмерно высокая начинает тормозить тягу – горячие газы охлаждаются, их тормозит и трение о стенки борова, особенно шершавого кирпичного.

Расчет оптимального показателя тяги

Тяга – уменьшение давления в дымоходе. Расчет тяги нужен для проверки, правильно ли определена высота и сечение борова дымохода.

где ∆P – разница давлений на входе и выходе из трубы, Па;

k – 0,0342;

a – атмосферное давление, Па;

h – высота трубы, м;

Ti – средняя температура внутри помещения, К;

To – внешняя температура, К.

Для неспециалиста показатель тяги не дает достаточной информацией, поэтому обычно рассчитывают величину объема отходящего дыма, которую обеспечивает наличие тяги в дымовой трубе. Именно объем отходящих газов показывает, насколько труба обеспечивает полное удаление отработанных газов с токсичными веществами и безопасность жильцов.

Формула точна только для воздуха, для дыма формула получается приблизительной. Но и по приближенному значению можно оценить, обеспечивает ли безопасность людей дымоход. Расчетная величина удаляемых газов должна быть больше или равна расчетной величине исходящих газов (см. выше).

где Vрасч – поток удаляемых газов, м/с3;

S – площадь сечения борова, м2;

С – коэффициент, учитывающий потери на трение; обычно принимают равным 0,65-0,7;

g – ускорение свободного падения, 9,807 м/с2;

h – высота трубы, м;

Ti – средняя температура внутри помещения, К (температура в кельвинах на 273 единицы больше температуры в °С);

To – внешняя температура, К.

За счет чего образуется естественная тяга в печи

Естественная тяга в дымоходе возникает вследствие подъема горячего и менее плотного дыма вверх. Снизу в топку подсасывается плотный холодный воздух, кислород реагирует с топливом, воздух с дымом разогревается в топке, поднимается и так далее.

Пример расчета

Для примера покажу расчет объема удаляемого воздуха для трубы с внутренним диаметром 0,125 м, площадью 0,012266 м2 и высотой, например, 6 м, внутренней температурой 20 °С и минимальной наружной температурой -20 °С.

Вывод: такая труба обеспечивает полное удаление дымовых газов из топки. Vрасч заметно превышает Vисх, поэтому для удешевления дымохода стоит просчитать Vрасч для более короткой или узкой трубы и рассмотреть возможность их установки.

При выборе дымохода меньшего сечения и высоты необходимо обязательно просчитать тягу при 10 °С – она будет меньше, чем при низких температурах, но Vисх должен быть равен или больше Vрасч и при положительных температурах, иначе не будет обеспечена полная эвакуация угарного и углекислого газа из помещения при теплой погоде.

В данном случае Vрасч значительно больше Vисх, так как в расчетах мы взяли конструкцию длиной 6 м (а не оптимальные 5 м) и округлили расчетный диаметр 0,118 м в большую сторону.

Онлайн-калькуляторы

Значительно облегчают расчеты параметров дымовой трубы готовые онлайн-калькуляторы.

Я прощаюсь со своим уважаемым читателем. Когда будете строить новый коттедж или модернизировать старый дом, особое внимание уделите проектированию дымохода – это залог безопасности вашей семьи. Получайте новые статьи сайта, приводите на сайт друзей, делитесь интересной и полезной информацией с подписчиками в соцсетях.

Расчет дымовой трубы

Элементарное объяснение явления тяги было дано в гл. IV.

Поверочный расчет дымохода для котлов с открытой камерой сгорания

Если обозначить разность давлений наружного воздуха и горячих газов у корня трубы через Δр, последнее будет равно разности веса двух столбов газа с разными температурами и одинаковой высотой, т. е.

В этой формуле удельный вес воздуха и газов γв и γг принят при 0° и 760 мм и сделаны пересчеты, учитывая расчетные температуры и принятое барометрическое давление.

Упрощая в дальнейшем уравнение (267) (приравниваем γг = γв=1,3 кг/нм3, ошибка получается ничтожной), получают

Когда задвижка открыта и по трубе проходят газы, то на создание выходной скорости, на преодоление сопротивления трения о стенки трубы, а также в связи с охлаждением ствола трубы придется израсходовать часть теоретической тяги, и у основания расчет дымовой трубы будет наблюдаться разрежение меньшее, равное

По табл. 51 можно определить величину теоретической тяги, зная температуру отходящих газов у основания расчет дымовой трубы, а также задаваясь температурой наружного воздуха. Барометрическое давление и влажность воздуха приняты в таблице отвечающими средним условиям b =750 мм рт. ст. и φ = 70%.

Охлаждение газов в трубе, считая на 1 м высоты, может быть подсчитано по следующим эмпирическим формулам:

а) для железных нефутерованных труб

где D — суммарная максимальная паропроизводительность всех котлов, присоединенных к трубе, в т/час.

Определив таким образом ΔТ, можно в формуле (268) заменить Ттр значением (Ттр-ΔТН/2), тогда поправка в формуле (269) на охлаждение трубы исключается.

Обыкновенно в трубах небольшого диаметра скорость по выходе газов из трубы принимается равной 4-6 м/сек, при больших диаметрах (2 м и более) скорость повышается, доходя до 8- 10 м/сек. При дымососах скорость газов по трубе может доходить до 10-15 м/сек, лишь бы обеспечить разрежение в выхлопных газоходах после дымососа во избежание выбивания из них газов.

Площадь выходного сечения трубы подсчитывают, задаваясь скоростями выхода газов:

откуда определяется верхний внутренний диаметр расчет дымовой трубы.

Потеря тяги, связанная с наличием выходной скорости, подсчитывается по формуле

Сопротивление трения определяется по приближенной формуле :

Расчет дымовой трубы, так же как и дымосос, рассчитывают на максимальную нагрузку. В отопительно-производственных котельных максимальная нагрузка совпадает с хорошими условиями тяги (морозные дни). Поэтому, рассчитав трубу по максимальной нагрузке при зимней температуре наружного воздуха, надо произвести поверку для условий летней работы при tв= 20-30°, когда из-за понижений нагрузки будут меньше газовые сопротивления газоходов, но зато и ухудшится тяга.

Для возможности регулирования тяги в дымовой трубе должен создаваться запас тяги; поэтому сумма газовых сопротивлений обычно увеличивается на 20%.

В соответствии с санитарными нормами проектирования промышленных предприятий, утвержденными Советом Министров СССР 6 января 1951 г., высота дымовых труб принимается по табл. 52.

Радиус санитарно-защитных зон в метрах для промышленных котельных с расходом топлива от 3 т/час и более дан в табл. 53.

Дымовые трубы для котельных

Дымовая труба — один из важнейших элементов в строительстве котельной установки. Назначение дымовой трубы для котельной заключается в выведении продуктов сгорания, которые образуются вне зависимости от вида топлива, на котором работает установка. Необходимость в точных расчётах делает проектирование и создание дымовой трубы достаточно сложным и многоэтапным процессом, поэтому к нему допускаются только лицензированные компании и опытные специалисты.

Дымовая труба для котельной должна, помимо прочего, создавать хорошую естественную тягу, поэтому в проектирование включаются сложные аэродинамические расчёты, вычисление самотяги на основе диаметра и высоты, определение устойчивости конструкции. Совокупность этих факторов напрямую влияет на эффективность работы трубы и, как следствие, — на безопасность всей котельной установки и её соответствие принятым в законах нормам.

Чаще всего дымовые трубы для котельных производятся из стали или железобетона, реже — из кирпича, а также в обязательном порядке обрабатываются различными смесями для придания конструкции химической, температурной и коррозийной устойчивости.

Высота дымовой трубы не должна более чем на 5 метров превышать конёк самого высокого сооружения в радиусе двадцати пяти метров от котельной установки. Также высота конечной конструкции зависит от трёх факторов:

  • зольности используемого в установке топлива;
  • расхода топлива за час работы котельной;
  • уровня серы, содержащейся в топливе.

Чем выше итоговая конструкция, тем больше вероятность, что дымовой трубе понадобится дополнительная искусственная тяга, создаваемая при помощи насосов.

Дымовая труба для котельной состоит из цоколя, фундамента и непосредственно «ствола».

СП 346.1325800.2017 Системы газовоздушных трактов котельных установок мощностью до 150 МВт. Правила проектирования

Как правило, типовые конструкции дымовых труб для котельных делятся на несколько видов:

  • фермовая конструкция, которая крепится к специальной самонесущей ферме, состоящей из металлических балок;
  • самонесущая конструкция, состоящая из одного или нескольких металлических «стволов», которые фиксируются на обечайке;
  • фасадная конструкция, представляющая из себя металлический дымоход, который прикрепляется к стене здания при помощи особых хомутов;
  • мачтовая конструкция, которая крепится на металлических растяжках-троссах.

Выбор конкретной конструкции дымовой трубы для котельной зависит, собственно, от типа котельной и от предъявляемых к ней требований. Кроме того, выбранной и спроектированной трубе могут понадобиться ещё и дополнительные элементы: молниеприёмники, лестницы, светоограждение.

Компания «Альянс-Тепло» предоставляет свои услуги по проектированию и возведению блочно-модульных котельных установок с дымовыми трубами. В перечень наших услуг входит весь спектр работ: аэродинамические расчёты, нахождение оптимальной высоты конструкции и диаметра трубы, расчёт прочности и устойчивости, вычисление самотягио, определение наиболее эффективного типа дымовой трубы для котельной, составление чертежей и смет, возведение конструкции. Мы располагаем всеми необходимыми для этой работы разрешениями и сертификатами, а наши специалисты обладают достаточным опытом, чтобы гарантировать исполнение Вашего проекта в срок — качественно и по доступной цене.

В компании «АльянсТепло» Вы можете купить котельную с дымовой трубой «под ключ» — доверьте возведение котельной установки с дымовой трубой профессионалам!

Вас также может заинтересовать

Котельная 6 МВт

Автономные котельные 6 МВт подойдут для обеспечения теплом, ГВС и вентиляцией потребителей любого типа, от жилых помещений и новых микрорайонов, до административных, социальных и промышленных зданий. Компания «АльянсТепло» осуществляет проектирование, производство, транспортировку, монтаж и пусконаладку котельных любой мощности и вида.

Что представляют из себя блочные котельные технологии?

Блочно-модульная котельная, ещё называемая транспортабельной или мобильной котельной, представляет из себя полностью готовую к эксплуатации установку для обогрева и подачи горячего водоснабжения разным типам объектов: жилым, промышленным, социальным.

Строительство дизельных котельных

Строительство дизельных котельных пользуется спросом в сфере обеспечения теплом и горячим водоснабжением крупных предприятий, производств, микрорайонов, по каким-то причинам отрезанных от газоснабжения.

Автоматизация котельных

Современная котельная проектируется и изготавливается для работы в автоматическом режиме без постоянного присутствия обслуживающего персонала.

Обслуживание крышных котельных

Крышные котельные пользуются среди россиян определённой востребованностью благодаря простоте обслуживания, низкому коэффициенту теплопотерь из-за отсутствия длинных теплотрасс и возможности чётко регулировать требуемый температурный режим.

Дымовые трубы для котельных, изготовленные из кирпича, в наше время встречается все реже и реже, монтаж и эксплуатация кирпичной самонесущей трубы сопряжены с определенными трудностями. Современные тепловые устройства стали намного эффективнее, температура исходящих продуктов сжигания заметно снизилась, данный факт не позволяет быстро прогреть дымоход, но приводит к образованию сернистого конденсата, который в короткий промежуток времени может разрушить дымоходы из асбеста, кирпича или обычной стали. Плюс сам процесс постройки из кирпича отнимает довольно большое количество времени, а расходы на кладку довольно внушительные по отношению к модульной стальной конструкции. Современные дымовые трубы изготавливаются преимущественно из нержавеющей стали, в виде модульной конструкции и представляет из себя многоступенчатую дымовую трубу, отвечающую всем требованиям температурной, коррозионной и химической устойчивости. Как правило одна дымовая труба используется для каждого котла в схеме котельной, принцип «один котел — один дымоход», позволяет в полной мере использовать паспортные характеристики котла. Основными элементами дымовой трубы, являются: фундамент, цоколь, ну и собственно сам ствол трубы.

Скорость дымовых газов в дымовой трубе

В соответствии с российскими СНиП, высота дымовой трубы должна быть на пять и более метров выше конька любого здания, которое находится в радиусе 25 метров от котельной. Выбирая длину дымовой трубы, берется в расчет используемое топливо с учетом его зольности, содержания в нем серы и объем расхода топлива в течении одного часа.

Преимущества дымовых труб для котельных от НПП «СарГаз»

  • Надежность и долговечность конструкций достигается благодаря использованию нержавеющей стали, производимые нами дымовые трубы устойчивы к воздействию высоких температур и агрессивных сред. Высокие теплоизоляционные характеристики снижают образование конденсата, гарантируя качественную тягу. Применение высококачественного утеплителя не дает трубе быстро остыть, тем самым увеличивается срок эксплуатации дымовых труб.
  • Увеличение мощности или реконструкция котельной, позволяет также увеличить и количество дымоотводящих стволов.
  • Существует возможность установки на одну мачту несколько дымоотводящих стволов.
  • В случаях замены элементов дымохода одного из котлов или его чистка, нет необходимости останавливать работу всей котельной. Дымовые трубы от НПП «СарГаз», удобны в обслуживании.

НПП «СарГаз», специализируется на изготовлении дымовых труб и дымоходов для котельных из нержавеющей стали. За более чем 10-ти летний срок своей деятельности, мы стали не только лидерами по производству дымовых труб в Поволжье, но и заняли лидирующие позиции по всей России. Динамичному развитию компании способствует как выпуск только высококачественной продукции, так и принцип уважения к любому клиенту. Постоянное совершенствование производства, происходит с применением высококачественного сырья и современных технологий, как итог – наши дымовые трубы, надежные и долговечные в эксплуатации. Мы оказываем весь спектр услуг по обустройству дымоотведения для котельных:

  • Спроектируем – с учетом особенностей всех характеристик котла и ваших пожеланий.
  • Изготовим — из высококачественной, жаропрочной нержавеющей стали, дымовые трубы и дымоходы для котла.
  • Доставим – до объекта заказчика, взяв на себя все хлопоты по перевозке.
  • Смонтируем – быстро и оперативно, установим конструкцию собственного производства

Расчет дымовых труб для котельных – сложный многоэтапный процесс

Безопасная и долгосрочная эксплуатация промышленных дымовых труб, это в первую очередь грамотное и правильное проектирование с учетом: всех действующих норм и правил, потребностей заказчика, ветровой нагрузки, а также сейсмической активности в месте нахождения объекта. Действующая нормативно проектная документация дымовых труб гласит, что промышленные дымовые трубы, также как и отдельностоящие, имеющиеся в составе объекта, классифицируются как опасный производственный объект, подлежащий обязательной регистрации и технологическому надзору. ООО НПП «СарГаз», на протяжении 10-ти лет занимается разработкой проектной документации дымовых труб для котельных. Высококвалифицированные специалисты нашей компании всегда готовы предложить Вам проектирование как всех этапов проекта для дымовых труб, так и одного или нескольких в отдельности.

Проектирование дымовых труб для котельных, включает в себя: аэродинамические расчеты, вычисление диаметра и высоты трубы, на основание этих показателей происходит вычисление самотяги, расчет устойчивости и прочности дымовой конструкции, расчет механизма крепления ствола и расчет прочности фундамента. Необходимо вычислить правильное соотношение диаметра и высоты трубы, от этого напрямую зависит тяга трубы и эксплуатационные характеристики всей котельной установки. В тех случаях, когда котлы не оборудованы наддувом или дымовыми насосами, это особенно важно.

Этапы расчета дымовых труб:

  • в зависимости от параметров котельного оборудования, высоты трубы, предполагаемого месторасположения дымовой трубы, необходимости в дополнительном креплении, происходит определение типа конструкции;
  • аэродинамический расчет дымовой трубы, с учетом ветровой нагрузки и вида тяги (естественной или принудительной)
  • определение высоты и диаметра трубы, с учетом типа и объема используемого топлива;
  • определение типа трубы и метода ее крепления, расчет устойчивости и прочности;
  • составление сметы расходов, чертежей, подготовка технической документации.

Виды дымовых труб для котельных

Выше обозначенные требования, дают возможность выбора конкретной конструкции дымовой трубы для котельных установок, таких как:

Ферменные (фермовые) дымовые трубы — это металлическая конструкция, в составе которой, один или несколько газоотводов, снабженных термоизоляцией и прикрепленных к прочной самонесущей ферме. Несущая ферма, состоящая из металлических профилированных балок, надежно закреплена в анкерной корзине, залитой в массивный железобетонный фундамент. Для антикоррозионной защиты, фермовые трубы сначала грунтуют, затем осуществляют покраску. Одно из преимуществ ферменных труб, возможность использования в сейсмоопасных районах и возможность вывода нескольких гаоотводов.

Фасадные дымовые трубы — околофасадные или фасадные трубы используются в случаях возможности крепления конструкции к торцу стоящего здания. Как правило построение фасадных труб целесообразно для пристроенных и встроенных типов котельных установок. Данный тип дымовой трубы не требует несущей конструкции и фундамента. Состоит из газоотвода и рамы, возможна замены рамы, на анкерные крепления. Непосредственно газоотводящий ствол состоит из трех слоев. Оцинкованная сталь, внешнее покрытие от воздействия природных катаклизмов, утепление в виде термоизоляции толщиной до 6 см. и внутренний слой из нержавеющей стали, марка которой соответствует типу топлива. Одно из несомненных преимуществ ферменных дымовых труб, удобство монтажа и невысокая стоимость.

Мачтовые трубы на растяжках — закрепленные в анкерной корзине, свободностоящие металлические стволы, которые удерживаются в горизонтальном положении при помощи одного или нескольких поясов стяжек из металлических тросов. Мачтовые дымовые трубы на растяжках изготавливаются из нержавейки, стали или стальных листов путем вальцевания. Для защиты от коррозии, внешняя часть трубы обрабатываются битумным лаком или эмалью с огнеупорными свойствами может быть также закрыта кожухом из «оцинковки» или утеплена минеральной ватой.

Достоинством такой конструкции, является отсутствие необходимости построения массивного фундамента и сравнительно низкая стоимость.

Колонные трубы — свободностоящая металлическая труба, изготовленная из стали с высоким содержанием углерода, функцию несущей части которой выполняет обечайка. В обечайке существует возможность установки до пяти газоотводящих стволов. В колонных трубах применяется термоизоляция, действие которой направленно на исключение выпадения конденсата внутрь стволов. Одним из преимуществ колонных дымовых труб, является возможность подключения более одного котла на трубу, плюс колонные трубы имеют довольно продолжительный срок эксплуатации.

Самонесущие дымовые трубы – изготовлена в виде одноствольной металлической трубы, с заведенными во внутрь газоходами, от одной или нескольких установок, закрепленной анкерными соединениями к фундаменту. Существует возможность возведения многоствольной трубы – конструкции из общего каркаса и нескольких газоотводящих стволов. Для производства внутреннего слоя, обычно используют высококачественную сталь, толщиной от 1 мм до 4 мм. Наружный стальной слой толщиной до 6 мм, обеспечивает надежную устойчивость от внешних факторов, механического напряжения и ветра. Теплоизоляция самонесущей трубы, отвечает за предотвращение образования конденсата. Одно из несомненных преимуществ самонесущей конструкции, удобство монтажа и ценовая доступность.

Доставка и монтаж дымовых труб

В зависимости от месторасположения объекта, доставка дымовых труб может осуществляться автомобильным или железнодорожным транспортом. Если рассматривать монтаж всего котельного оборудования в целом, то монтаж дымовых труб можно вынести в отдельную категорию работ. С учетом мощности котла и других параметров будущей котельной, дымовая труба может весить несколько тонн, а ее высота достигает немалое количество метров. Поэтому для монтажа дымовых труб с учетом данных обстоятельств, необходимы особые условия, с использованием необходимого оборудования и техники. С учетом имеющихся условий, монтажные и ремонтные работы проводятся несколькими методами:

  • комплектно-блочным методом;
  • методом наращивания
  • методом разворота вокруг опорного шарнира.

Монтажники ООО НПП «СарГаз», производят монтаж дымовых труб с применением необходимой спецтехники, в максимально короткие сроки. В процессе монтажа возможна установка дополнительного оборудования для дымовой трубы, такого как:

  • площадки обслуживания;
  • лестницы;
  • светоограждение;
  • молниеприемники.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *