Температура газов на выходе из дымовой трубы

Часто при возведении дымоходов совершаются ошибки, которые могут стоить очень дорого и даже привести к непоправимым последствиям. Причем домовладелец замечает огрехи порой слишком поздно, когда начинает испытывать определенные неудобства при использовании печи или камина. Людям приходится тратить деньги на своевременное устранение возникающих проблем либо капитальный ремонт дымового канала, ведь его неправильная работа вполне способна стать причиной пожара.

Чаще всего ошибки, допущенные при выборе, проектировании и монтаже систем отвода дымовых газов, приводят к нарушению тяги или разрушению стенок дымохода, из-за чего возможно возгорание прилегающих к ним строительных конструкций. Причины этого неприятного явления могут быть самыми разными.

Куда ветер – туда дым

  • Нарушение тяги в дымоходе — это либо ее недостаточная, либо избыточная сила. В обоих случаях печь или камин перестанут оправдывать ожидания своих владельцев: топливо будет плохо разгораться и гаснуть, а топка — дымить. Причинами возникновения подобной ситуации могут быть:

    • слишком малая высота всей дымовой трубы или той ее части, которая возвышается над крышей дома;
    • неправильно выбранное сечение дымоотводного канала: при слишком узком проходе не обеспечивается выход всей массы образующихся газов, а при чрезмерно широком — хуже прогреваются стенки дымохода, возможно возникновение завихрений, а холодный уличный воздух может образовать обратные потоки;
    • недостаточное утепление трубы;
    • избыточная длина или же угол наклона участ­ков дымохода, отклоняющихся от вертикали, особенно в верхней части канала;
    • нехватка воздуха, требующегося для нормального горения: в конструкции дымовой трубы следовало предусмотреть дополнительный приточный канал.

    При недостаточной высоте дымовой трубы над кровлей часто происходит опрокидывание тяги — виной тому ветер. У конька крыши возникают завихрения воздушного потока, который направлен вниз и, если выход дымохода расположен на подветренном скате, способен задувать дымовые газы обратно в дымоход.

    Чтобы задувания не происходило, его оконечная часть должна:
    • возвышаться не менее чем на 0,5 м над плоской крышей, а также коньком или парапетом скатной конструкции, если до них не более 1,5 м;
    • располагаться не ниже конька или парапета, если до них от 1,5 до 3 м;
    • находиться выше (или на уровне) линии, проведенной от конька вниз под углом 10° к горизонту, если труба удалена от конька на расстояние более 3 м.

    Разрежение в дымоходе, необходимое для создания хорошей тяги, зависит от его высоты. Минимально допустимым значением этого параметра является 5–5,5 м от колосника топки до верхнего среза трубы. Такие требования легко учесть в процессе строительства одно- или двухэтажного дома, однако их соблюдение сопряжено с некоторыми сложностями при установке камина на верхнем мансардном этаже: высота потолков и чердака может оказаться недостаточной.

    Хорошая тяга зависит и от правильно рассчитанной площади сечения дымохода, подобранной в соответствии с мощностью генератора тепла. При невысокой температуре отходящих газов, например, в случае использования современных низкотемпературных котлов, для повышения эффективности работы дымового канала применяются электрические дымососы, устанавливаемые на верхней оконечности конструкции и представляющие собой вентилятор, лопасти которого укрепляются на вертикальной оси. Устройство принудительно удаляет продукты сгорания топлива из трубы, усиливая разрежение в трубе и за счет этого обеспечивая необходимую силу тяги.

    Как вариант, недостаточная эффективность функционирования дымохода может наблюдаться из-за слишком быстрого остывания дымовых газов: особенно часто это происходит в холодное время года при плохой теплоизоляции стенок трубы. Кстати, иногда для восстановления необходимой тяги достаточно утеплить относительно небольшой участок конструкции в ее верхней части.

    Источником возникновения проблем при отведении дыма выступают также недопустимые отклонения канала от вертикали. Согласно нормам, при использовании дровяных генераторов тепла они могут составлять не более 30° на участках длиной до 1 м. Дымоходы, к которым подсоединены камины с открытой топкой, должны быть прямоточными и строго вертикальными, и нарушать это правило нельзя ни в каком случае. Такие ограничения связаны с повышенной пожароопасностью подобных очагов, и хорошая тяга служит определенной защитой от возгорания расположенных рядом предметов и конструкций.

    Бывает, что зимой из неработающего камина дует, тянет холодом, то есть в помещение поступает морозный воздух с улицы. Это случается, когда наружный оголовок дымохода расположен ниже окончания вентиляционной вытяжки. Иногда из-за слишком большой и плохо утепленной мансарды. Но главной причиной является отсутствие правильно организованного притока воздуха в комнаты, что приводит к понижению давления внутри дома по сравнению с наружным. Законы физики неумолимы: компенсация возникающего перепада достигается наиболее простым и доступным способом, то есть через дымоход.

    Избыточная тяга в трубе приводит к слишком быстрому и неэффективному прогоранию топлива: зачастую этот процесс сопровождается активным и весьма опасным выбрасыванием искр над крышей. Впрочем, справиться с этим неприятным явлением поможет регулировка положения шиберной заслонки.

    На всякий пожарный

    © BHW Bausparkasse/J. Thomann

    Учитывая большую силу тяги, характерную для прямоточных дымоходов каминов с открытой топкой, во избежание возгорания кровли, особенно выполненной из горючих материалов, рекомендуется оборудовать оголовки дымовых труб искроуловителями. По тем же соображениям, согласно нормам, расстояние от наружных поверхностей кирпичных или бетонных дымоотводных каналов до стропил, обрешеток и других деталей крыши, способных воспламеняться, должно составлять не менее 130 мм, а от керамических труб без теплоизоляции и с ней — 250 и 130 мм соответственно. В местах прохождения дымоходами из кирпича перекрытий, сделанных из горючих материалов, нормируются расстояния между ними. Для незащищенных конструкций оно выбирается не менее 500 мм, а для защищенных — не менее 380 мм. Речь в данном случае идет о сооружении разделки, что характерно именно для кирпичных дымоотводных сооружений. А вот для современных модульных дымоходных систем (стальных типа «сэндвич» с внутренним слоем из базальтовой ваты, керамических концентрических и т.д.) четких норм не существует, поэтому при их монтаже не остается ничего другого, кроме как следовать инструкциям производителей.

    Присоединять печи к дымоходам можно при помощи дымоотводов длиной не более 0,4 м. При этом должно выдерживаться расстояние не менее 0,5 м от верхней части данного элемента до потолка из горючих материалов при отсутствии защиты от воспламенения и как минимум 0,4 м — при ее наличии. По тем же нормам низ рассматриваемого соединителя отдаляется от сгораемого пола на 0,14 м и больше. Дымоотводы, разумеется, делаются из негорючих материалов.

    Материальное соответствие

    © SCHIEDEL/ FLORES Kominictvi

    © Full Service Chimney

    © SCHIEDEL/ FLORES Kominictvi

    Современные отопительные котлы характеризуются высокой тепловой эффективностью: почти у всех газовых, жидкотопливных и даже твердотопливных моделей КПД составляет не менее 84%, а обычно превышает 90%, причем «рекордсменами» в этой области являются конденсационные модели.

    Такая производительность благоприятно сказывается на экологии: за счет более полного сгорания топлива максимально снижается уровень вредных выбросов в атмосферу, что к тому же помогает сэкономить энергетические ресурсы и денежные средства пользователя. Однако неизбежным следствием подобного технического совершенства является низкая температура отходящих газов, которая может составлять всего 100–120°C. Она не только становится причиной ухудшения тяги, но и приводит к образованию конденсата с оседанием его на стенках дымохода из-за присутствия водяного пара в составе отводимого дыма. При его изначально невысокой температуре конденсация жидкости происходит еще внутри дымовой трубы: если последняя не успела прогреться или изначально не была утеплена, то рассматриваемый процесс протекает особенно быстро. Оседая на стенках канала, вода растворяет неорганические вещества, имеющиеся в продуктах горения, и превращается в крайне агрессивную смесь серной и азотной кислот.

    Читайте также:  Стандартный размер поддона деревянного

    Конденсат может образовываться в достаточно больших количествах, ведь при сжигании 1 м³ природного газа, широко используемого в качестве топлива для бытовых отопительных котлов, выделяется порядка 2 л жидкости, в виде пара уносящейся из топки вместе с дымовыми газами. Кирпичные дымоходы оказались чрезвычайно уязвимы к такому воздействию: упомянутые кислоты разъедают поверхность кирпича, проникают внутрь кладки, разрушают дымовую трубу, а затем и отделку дома, штукатурку, бетон. По этой причине подобные конструкции, хорошо зарекомендовавшие себя при использовании с традиционными печами и каминами, без определенной доработки практически не подходят для современного котельного оборудования. Здесь следует применять дымоходы из современных материалов, специально разработанные для низкотемпературных отопительных агрегатов. Наиболее широкое распространение получили стальные трубы — одностенные, которые в таком случае монтируются внутри кирпичного дымохода, и двустенные типа «сэндвич» с прослойкой в виде минерального негорючего утеплителя из базальтового волокна. Для этих целей выпускаются также керамические концентрические дымоходы и системы из полимерных материалов. Существуют даже стеклянные дымоотводные конструкции. К слову, все перечисленные материалы рассчитаны на определенный диапазон рабочих температур и далеко не всегда могут применяться с печами или каминами, жар от которых бывает недопустимо высоким.

    Чтобы избежать трудностей и неудобств, связанных с внеочередным ремонтом дымохода, следует изначально подбирать систему дымоотведения с учетом соответствия характеристик генератора тепла и материалов дымохода.

    Для изготовления дымовых труб ведущие производители используют нержавеющую сталь марки 1.4571, хорошие антикоррозионные свойства которой обеспечиваются повышенным содержанием хрома, а также присадками на основе молибдена и никеля. Гладкая полированная поверхность дымоходов из нержавейки снижает аэродинамическое сопротивление магистрали, минимизирует возможность отложения сажи и способствует быстрому удалению конденсата, который в большинстве таких систем стекает по цоколю трубы, отводится к топливнику через сифон, нейтрализатор или напрямую, а затем сбрасывается в канализацию.

    Дымоходные трубы из нержавеющей стали, в зависимости от ее качества, пригодны для всех видов топлива и топочных систем. По рекомендациям разработчиков они могут применяться как при рабочей температуре, достигающей 600°C, так и в паре с конденсационными котлами, где отходящие газы охлаждены ниже точки росы. Согласно российским нормативным документам, модульные двухслойные сборные дымоходы из нержавейки со слоем тепловой изоляции из негорючего материала допускается подвергать воздействию температуры не выше 500°С. Следует заметить, что в печной или каминной трубе она поднимается до 1000°C лишь при возгорании сажи, а в обычных случаях не превосходит уже упомянутые 600°C.

    В двустенных системах теплоизолирующий материал, заключенный между внутренним и внешним слоями, снижает потери тепла дымовых газов через стенки дымохода, препятствуя их остыванию ниже точки росы, и образования конденсата не происходит. Чтобы дым не проникал через стенку конструкции, то есть вода не конденсировалась с ее внешней стороны, современные дымоходы изготавливаются в газоплотном исполнении.

    Двухслойные стальные дымовые трубы

    На российском рынке предлагают фирмы Schiedel, Jeremias, Raab и Rosinox (Германия), Fineline (Венгрия), Camin Wierer (Италия) и другие. Из российских изготовителей аналогичной продукции можно упомянуть компании «ДомоТехника» и «Элитс».

    Для поквартирного теплоснабжения в многоэтажных домах ведущие производители дымоходов рекомендуют систему LAS (воздух-газ). В данном случае дымовые газы удаляются по внутренней трубе, а воздух, необходимый для горения топлива, подается к котлу по каналу между ней и стенками шахты. Применение LAS делает возможной эксплуатацию газовых отопительных агрегатов в режиме, независимом от воздухообмена в помещении, то есть такой подход в наибольшей степени соответствует требованиям СНиП 41-01-2003 (п. 6.2.2), которые предписывают устанавливать в квартирах генераторы тепла исключительно с закрытыми камерами сгорания. Данную продукцию, выпускаемую из полимерных материалов, на российском рынке предлагает, в частности, компания Viessmann.

    Становящиеся все более популярными конденсационные котлы полезно используют скрытую теплоту дымовых газов, температура которых в результате понижается до такой степени, что нельзя исключать выпадения конденсата в дымоходе даже при хорошей теплоизоляции последнего. В качестве средства борьбы с коррозией внутренних стенок дымоходных труб компания Fineline рекомедует применять полимерный вкладыш Furanflex, имеющий цельнокроеную структуру. Это приспособление подходит для защиты кирпичных и стальных каналов любой длины, а его монтаж осуществляется без разламывания стены. В то же время полимеры не выдерживают высоких температур, из-за чего не могут использоваться для отвода дымовых газов от печных и каминных топок.

    Устойчивость к воздействию влажности и химически агрессивной среды — главное преимущество современных керамических дымоходных систем, которые пригодны для работы с любыми разновидностями отопительного оборудования. Изготовленная из высококачественной технической керамики дымовая труба невосприимчива к влаге, кислотам и перепадам температур, выдерживая до 1250°C. Такие дымоходы монтируются из керамических блоков, а надежное газоплотное соединение обеспечивается самой конструкцией канала в сочетании со специальным герметиком. Недостатками подобных систем являются их относительно большая масса, объем, а также высокая стоимость.

    Горячая тема

    В печах и каминах температура отходящих газов достаточно высока, и поэтому с ними разумнее всего использовать кирпичные или бетонные дымоходы, что, разумеется, не исключает возможности применения стальных либо глиняных конструкций. В принципе, асбоцементные аналоги тоже годятся, но в соответствии с нормами дымовые газы в данном случае не должны быть нагреты свыше 300°C. Желательно предусматривать для каждой печи отдельный канал дымоотведения, но можно присоединять к одному дымоходу и две печные топки, если они расположены на одном и том же этаже. При соединении дымовых труб в них следует предусматривать рассечки высотой не менее 1 м от низа стыка.

    Если печи разрешается размещать лишь в одно- либо двухэтажных строениях, причем для генераторов тепла на каждом этаже должен быть устроен свой дымоход, то твердотопливные камины с закрытыми топками допускается устанавливать даже в многоэтажных жилых и общественных зданиях. При этом их необходимо присоединять к коллективной системе дымоотведения через воздушный затвор длиной не менее 2 м, исключающий распространение продуктов горения.

    Ошибки при сооружении кирпичных дымоходов могут также касаться качества и особенностей кладки или выбора кирпича. В данном случае нельзя использовать его слабо обожженные стеновые или перегородочные разновидности. Толщина кладочных швов не должна превышать 5 мм, причем монтаж брусков на ребро не допускается. К существенным просчетам относится ступенчатая форма наклонных участков канала, которая приводит к образованию завихрений и снижению тяги. Неаккуратная колка кирпича, неправильное приготовление раствора, наличие пустот в кладочных швах и сдвоенных вертикальных швов — все это становится причиной возникновения проблем при эксплуатации кирпичных дымоходов.

    Читайте также:  Сколько весит холодильник ока

    При сооружении подобных конструкций не допускается применение пустотелого или поризованного кирпича. Для кладки топок печей и каминов, а также печных труб используются только огнеупорные керамические изделия. Технология их производства предусматривает обжиг при температуре 1300–1350°C, при этом цвет готовой продукции бывает разным — от почти белого до светло-коричневого, чаще — соломенного с коричневыми вкраплениями. С учетом конструктивных особенностей печных топок различного типа выпускается прямой и клиновидный (торцевой и ребровой) огнеупорный кирпич.

    Состояние кирпичного дымохода требуется периодически контролировать: для упрощения этой задачи конструкции белят, так как черная копоть, свидетельствующая о наличии трещин и утечек дымовых газов, хорошо заметна именно на светлой поверхности.

    Модульная дымоходная система для каминов

    Стальная модульная система Groupe Poujoulat предусматривает охлаждение наружной стенки дымохода конвективным потоком воздуха с дальнейшим отводом последнего в подкровельное пространство и использованием для нужд системы теплоснабжения дома.

    Модульная дымоходная система для котлов

    Стальная модульная система дымоотвода Groupe Poujoulat для котлов надежно крепится на кирпичной стене, а оголовок трубы оснащается дополнительной насадкой, препятствующей охлаждению наружного участка конструкции.

    Думаете о создании дымохода в доме? Прежде чем приступить к делу, давайте разберемся, как грамотно его спроектировать и смонтировать.

    Все о дымоходах

    Общие требования к дымоходам

    Каминные вставки можно подключать к существующему дымоходу, но в этом случае выбор мощности топки диктуется площадью сечения дымового канала. Общие требования к дымоходам содержатся в СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Этот нормативный документ разрешает применять дымоходы из двустенных стальных труб с тепловой изоляцией из негорючего материала (при температуре отводимых газов не выше 500 °C) и устанавливать на дымовых трубах зонты, дефлекторы и другие насадки, если данные устройства не препятствуют свободному выходу дыма (в этом его отличие от СНиП 2.04.05-91).

    Высота дымоходов от устья до колосниковой решетки должна составлять не менее 5 м. Высота частей труб, возвышающихся над кровлей, — не менее 0,5 м над плоской крышей, а также над коньком или парапетом при расстоянии до них не более 1,5 м; не ниже конька или парапета при расстоянии до них 1,5-3 м; не ниже линии, проведенной от конька вниз под углом 10 к горизонту, при дистанции более 3 м между трубой и коньком.

    Допускаются отводы труб под углом до 30 к вертикали на расстояние не более 1 м. Трубы на зданиях с кровлями из горючих материалов следует оборудовать искроуловителями из металлической сетки с отверстиями размером не более 5 г 5 мм. Расстояние от наружных поверхностей кирпичных или бетонных дымовых труб до стропил, обрешеток и других деталей крыши, выполненных из горючих материалов, должно быть не менее 130 мм; от керамических труб без изоляции — 250 мм, с изоляцией — 130 мм. Что касается стен и элементов перекрытий из горючих материалов, то здесь нормируется расстояние от внутренней стенки дымового канала: 500 мм до незащищенных конструкций и 380 мм — до защищенных.

    Однако приложение к СНиП оперирует термином «разделка», то есть речь идет о кирпичной трубе. Для современных модульных систем четких норм не существует, и застройщики обычно следуют инструкциям производителей.

    Виды дымоходов

    Дымоход из кирпича

    Кирпичные дымоходы до недавнего времени как в городском, так и в сельском строительстве были практически безальтернативными. Будучи универсальным конструкционным материалом, кирпич позволяет варьировать количество каналов дымоходов и толщину стенок (можно делать необходимые утолщения в местах прохождения перекрытий, кровли, а также при сооружении уличной части дымохода).

    При эксплуатации маломощных теплогенераторов очень большое значение имеет такой фактор, как правильно спроектированный и корректно смонтированный дымоход. Естественно возникает необходимость расчета. Как и всякий теплотехнический расчет, расчет дымоходов бывает конструкционный и поверочный. Первый из них представляет собой последовательность вложенных итераций (в начале расчета мы задаем некоторые параметры, такие как высота и материал дымохода, скорость дымовых газов и пр., а затем путем последовательных приближений уточняем эти значения). Однако на практике гораздо чаще приходится сталкиваться с необходимостью поверочного расчета дымохода, поскольку котел обычно подключается к уже существующей системе дымоудаления.

    Рис. 1. Естественная тяга

    Рис. 2. Зависимость величины самотяги от температуры дымовых газов и высоты дымохода

    Рис. 3. Пример монтажа котла с открытой камерой сгорания

    Рис. 4. Скорость продуктов сгорания в дымовом канале

    Рис. 5. Диаграмма для определения скорости продуктов сгорания

    Рис. 6. Напорная диаграмма

    Рис. 7. Пример корректного монтажа системы дымоудаления

    Табл. 1. Значения самотяги дымового канала

    Табл. 2. Значения плотности воздуха, приведенные к рабочим условиям

    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).

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

    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/м 3 ; ρг — плотность дымовых газов при рабочих условиях:

    Читайте также:  Сидераты для песчаных почв

    где ρг.ну — плотность продуктов сгорания при нормальных условиях, при α= 1,2 для природного газа можно принять — 1,26 кг/м 3 . Для удобства обозначим:

    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/м 3 ;
    • плотность продуктов сгорания (при (символ)ср =120 °С) ρг = 0,8982 кг/м 3 ;
    • 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:

    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 м 3 /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:

    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.; &#8710Нп — перепад полных давлений газового тракта, мм вод. ст., без учета сопротивления и самотяги трубы; h = 1,2 — коэффициент запаса по тяге. Перепад полных давлений по газовому тракту (общий вид формулы):

    где hт &#733 — 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 &#8710h и самотяги трубы hc сопротивлений, таким образом:

    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.

    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.

    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    ТурбоЗайм
    Добавить комментарий

    ;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

    Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

    Adblock detector