Эффективность отопительного котла в котельных, как известно, зависит от тяги. В свою очередь на силу тяги влияет уровень барометрического давления, температура воздуха на улице, температура продуктов горения, а также параметры дымоотводящей трубы, расчет габаритов которой выполняется с особенной точностью. В данной статье мы вкратце рассмотрим методику того как выполняется расчет дымовой трубы при естественной тяге.
Дымовая труба котельной
Общие сведения
Дымоотводящие трубы строят из самых разных материалов, это может быть:
- Кирпич;
- Стеклопластик;
- Железобетон и пр.
В частности, в последнее время пользуются популярностью модульные конструкции, выполненные из нержавеющей стали, которые собираются из отдельных частей, как конструктор. Они достаточно прочные и долговечные, в то же время цена материалов вполне приемлемая. Однако, вне зависимости от материала конструкции, ее монтаж выполняют только после подготовки проекта, выполненного на основе ряда многоступенчатых расчетов.
На фото — дымовая труба из нержавейки
Проект очень важен, к примеру, при недостаточной высоте дымохода, тяга в системе может оказаться слишком слабой для поддержания процесса горения в камере сгорания котла. Для устранения этого дефекта необходимо устанавливать дымососы, которые обеспечивают искусственную тягу, что приводит к дополнительным затратам.
Кроме того, важным параметром дымовой трубы является экологичность – отвод газов в атмосферу и дальнейшее их рассеивание должно осуществляться на высоте, превосходящей все имеющиеся в округе постройки.
Расчет дымохода подразумевает определение сразу нескольких параметров:
- Аэродинамические данные;
- Определение высоты;
- Расчет прочности.
Далее ознакомимся с особенности всех этих расчетов.
Проектирование промышленных дымоходов подразумевает выполнение сложных расчетов
Расчет дымохода
Аэродинамический расчет
Эта часть проектирования позволяет узнать пропускную способность конструкции. Данный параметр должен обеспечивать беспроблемный отвод продуктов сгорания при работе котельной на полную мощность.
Неправильно рассчитанная пропускная способность дымохода может стать причиной скопления дыма в котле или тракте. Поэтому инженерные вычисления диаметра будущего сооружения осуществляются специалистами, которые обладают соответствующим профильным образованием.
Особенности определения высоты трубы
Как уже было сказано выше, при проектировании дымоотводящей конструкции необходимо обосновать ее размеры с экологической точки зрения. При этом должен быть учтен расчет рассеивания вредных веществ в окружающей среде, которые образуются в процессе сгорания топлива.
Дымоход должен быть выше близлежащих построек
Также следует отметить, что расчет высоты дымовой трубы котельной должен соответствовать санитарным нормам, которые предъявляются к коммерческим и заводским предприятиям. Причем, обязательно должна быть учтена фоновая концентрация опасных элементов в атмосфере, которая была получена в результате функционирования других источников загрязнений.
Помимо этого, высота конструкции зависит и от ряда других факторов, таких как:
- Метеорологический режим атмосферы на участке расположения котельной;
- Температура отводимых газов;
- Средняя скорость воздушного потока;
- Тепловой расчет;
- Аэродинамический расчет;
- Рельеф местности и пр.
Объем выбросов вредных веществ в атмосферу должен быть ограниченным
Обратите внимание!
Исходя из допустимого объема выброса загрязнений, определяется и оптимальная высота конструкции.
В связи с тем, что в большинстве густозаселенных пунктов обстановка неблагополучная, чаще всего сооружение возводят выше расчетных данных, которые соответствуют минимально возможному уровню.
Что касается малозаселенных населенных пунктов, то при определении высоты дымохода ориентируются на высоту сооружений других котельных.
Таким образом, на этом этапе проектирования определяется не только высота сооружения, но и максимально допустимое количество выбросов в атмосферу.
Тепловой расчет
Тепловой расчет выполняют для определения следующих параметров:
- Температурного расширения материала, из которого будет построена конструкция;
- Максимальной температуры наружного кожуха конструкции;
- Типа и необходимой толщины теплоизоляционного материала.
Расчет необходим и для определения конструкции дымохода
Прочность и устойчивость
Итак, на тягу в первую очередь влияет:
- Диаметр сооружения;
- Высота конструкции;
- Количество сжигаемого топлива в котельной.
От всех этих параметров зависят габариты сооружения, от которых, в свою очередь, зависит его фундамент.
Правда, помимо габаритов, для расчета устойчивости конструкции берут во внимание следующие факторы:
- Поведение грунта;
- Сейсмическую активность;
- Снеговые и ветровые нагрузки.
Устройство фундамента дымохода
Исходя из всех этих данных, определяют следующие параметры фундамента:
- Его конструкцию;
- Площадь подошвы;
- Глубину заложения и пр.
Кроме того, прочностные характеристики позволяют не только выполнить расчет фундамента, но и определить наиболее оптимальную форму и конструкцию ствола.
Расчет бытового дымохода
Для определения параметров дымовой трубы бытовой котельной своими руками нет необходимости выполнять серьезные инженерные вычисления. Для этого можно воспользоваться упрощенной методикой.
Обратите внимание!
Чтобы выполнить подобный расчет, необходимо знать мощность котла, т.е. максимальное количество топлива, которое может прогореть в нем за час.
Данный параметр содержится в паспорте к оборудованию.
Дело в том, что все показатели бытовых конструкций примерно одинаковые:
| Скорость газов в трубе | Не менее 2 метров в секунду |
| Высота конструкции по СНиП | Не менее 5 метров от колосника |
| Естественный напор газов на один метр | Не менее 4 Па |
| Температура газов на входе | 150-200 градусов по Цельсию |
Выполняя расчет конструкции, нужно учитывать что тяга – это не что иное, как разность плотностей, которую имеет выходящий газ и воздух, помноженные на высоту конструкции. Отсюда следует, что диаметр сооружения зависит от количества топлива, которое может прогореть за час, т.е. от мощности котла.
В результате инструкция по выполнению расчета выглядит следующим образом:
- Если мощность оборудования известна, то объем газов на входе в систему будет следующим — Vг = B*V*(1+t/273)/360, (в м³/сек).
- Так как скорость передвижения газов известна, можно вычислить площадь сечения дымохода по формуле – (F=π*d²/4)=S (в м²)
- По формуле определения площади круга, не составит труда найти диаметр трубы — dт=√4*B*V*(1+t/273)/π*ω*360, в метрах.
Рассмотрим пример расчета дымовой трубы бытового назначения. Допустим, на колоснике камеры сгорания за час может прогореть 10 кг дров влажностью 25 процентов. В таком случае при нормальных условиях объем газов будет составлять 10 м³/кг.
Схема тяги дымохода
Температура газов на входе составляет 150 градусов по Цельсию.
Расчет диаметра выглядит следующим образом:
- На входе объем газов равняется — (10*10*1,55)/360=0,043 м³/сек.
- Теперь, можно узнать площадь сечения трубы, при том, что скорость газов составляет 2м/сек. Для этого надо выполнить такой расчет — (4*0,043)/3,14*2=0,027 м².
- Если подставить все полученные цифры в формулу нахождения площади круга, можно получить искомый диаметр — √4*0,34*0.043*(1+150/273)/3,14*10*360=0,165м.
Теперь можно выполнить расчет тяги дымовой трубы:
- Учитывая, что за час сжигается 10 кг топлива, выполняем расчет мощности следующим образом: Q =10*3300*1,16=38,28 кВт.
- Тепловой коэффициент для рассчитываемой трубы равняется 0.34. Отсюда можно вычислить потери тепла на один метр – 0,34:0.196=1,73 градуса.
- От 5 метрового ствола следует отнять 2 метра печи. В результате температура газов на входе будет составлять – 150-(1,73*3)=144,8 градусов.
- Теперь можно получить значение тяги. К примеру, температура воздуха составляет 0 градусов, в таком случае надо выполнить следующий расчет -3*(1,2932-0,8452)=1,34 ммН2О (естественный напор газов). Этого значения вполне достаточно для нормального функционирования газоотводящей системы.
Данная методика расчета дымовой трубы не такая уж сложная, как может показаться на первый взгляд, но, в то же время, ее достаточно, чтобы выполнить эффективную систему дымоотвода для бытовых котлов.
Вывод
Правильный расчет необходим для строительства любой дымовой трубы. В противном случае система отвода продуктов горения может функционировать неэффективно, либо существенно загрязнять окружающую среду, что недопустимо.
Для бытовой дымоходной трубы выполнить такой расчет можно самостоятельно, а вот проектированием системы для промышленного оборудования должны профессионалы. Из видео в этой статье можно получить дополнительную информацию по данной теме.
Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен