Аэродинамический расчет параметров дымовой трубы котельной

Аэродинамический расчет газового тракта

Хотите купить дымовую трубу или проект?

Каждая дымовая труба для котельной или промышленного предприятия разрабатывается в индивидуальном порядке с учетом специфики производства, состава отводимых газов и климатических особенностей района строительства.

Чтобы обеспечить эффективное сгорание топлива в процессе работы котельной, важно обеспечить подвод свежих потоков воздуха в топку котла, а также – удаление дымовых газов с их выводом в атмосферу. При нарушении существующих требований и установленных нормативов, можно существенно снизить КПД работающей котельной, увеличить расход топлива, тем самым снижая эффективность работы системы отопления в целом. 

Дымовая труба — это устройство, обязательно входящее в комплект котельного оборудования. С ее помощью обеспечивается не только эффективная работа дымохода, но и защита окружающей атмосферы от вредных выбросов. Правильно подобранная высота дымовой трубы позволяет минимизировать вредное воздействие выбросов на организм человека при работе котельной.

Аэродинамический расчет дымохода выполняется специалистами нашей компании. Также все необходимые расчеты можно сделать и получить готовые результаты замеров, воспользовавшись онлайн калькулятором.

Особенности проведения аэродинамического расчета

Мы рассчитаемаэродинамику быстро и с идеальной точностью. Для этого в компании подобраны опытные высококвалифицированные инженеры с большим практическим стажем работы. В процессе производства вычислений в обязательном порядке будут учтены следующие основные нюансы:

  • Учитываются характеристики котла (мощность, производительность, габариты и пр.).
  • Производятся вычисления требуемой прочности и долговечности дымохода.
  • Определяется оптимальная (минимальная) высота трубы, отводящей дым, с учетом объемов сжигаемого топлива, а также используемого вида тяги (естественного или принудительного) дыма.
  • Расчеты параметров турбулизаторов.
  • Определение величины допустимой эксплуатационной нагрузки на котельную.
  • На последнем этапе создается чертеж дымовой трубы с оптимизацией участков.

Аэродинамические вычисления являются необходимыми для определения высоты трубы в случае использования естественной тяги. Тогда следует рассчитать также и скорость распространения выбросов, которая зависит от рельефа территории, температуры газового потока, скорости воздуха.

— Расчет аэродинамического сопротивления участка газового тракта в пределах котла;

— Выбор золоуловителя и оценка его аэродинамического сопротивления;

— Компоновка газового тракта от выхода из котла до золоуловителя и расчет его аэродинамического сопротивления;

— Предварительный выбор дымососа;

— Компоновка газового тракта от выхода из золоуловителя до входа в дымосос и расчет его аэродинамического сопротивления;

— Компоновка газового тракта от выхода из дымососа до выхода из дымовой трубы и расчет высоты дымовой трубы;

— Расчет самотяги газового тракта;

— Расчет перепада полных давлений по газовому тракту. Окончательный выбор дымососа;

— Проверка отсутствия подпора за дымососом;

— Определение КПД дымососа.

Расчет мощности приводного двигателя дымососа;Целью аэродинамического расчета котельной установки (расчет тяги и дутья) является выбор необходимых тягодутьевых машин на основе определения производительности тяговой и дутьевой системы и перепада полных давлений в газовом и воздушном трактах. Кроме того, в ходе расчета проводится оптимизация элементов и участков газовоздушного тракта, обеспечивающая минимальные расчетные затраты, а также определяются расчетные данные для конструирования газовоздухопроводов.

Предварительный выбор дымососа (ДС)

Дымосос выбирается по производительности дымососа и сопротивлению трех участков.  Умножаем на коэффициент запаса производительность и предварительно подбираем дымосос.

 Определяем разряжение на выходе из топки, необходимое для предотвращения выбивания газов, приведеннаую самотягу в опускной конвективной шахте на один метр высоты, самотяга в районе опускной конвективной шахты. Суммарная самотяга тракта Hcк= , мм вод. ст.

Обратите внимание

 Если значение с минусом, то это говорит о направлении потока вниз, т.е. самотяга отрицательна, если плюс, то направление потока вверх, т.е. самотяга положительна. После определяется полное давление по газовому тракту с учетом коэффициента запаса.

 По сводному графику характеристик центробежных дымососов двухстороннего всасывания выбираем дымосос. Компоновка газового тракта от выхода из дымососа до выхода из дымовой трубы и расчет высоты дымовой трубы.

Расчет самотяги газового тракта

Статическое давление в нагнетательном тракте должно быть отрицательным (т.е. должно быть разряжение). Величина разряжения не менее 2 мм вод. ст. При несоблюдении этого условия газопровод должен выполняться с учетом давления в нем, т.е.

в газоплотном исполнении (из стали). Расчет мощности приводного двигателя дымососа. Для этого необходимо: КПД дымососа, коэффициент сжимаемости газа, потребляемая дымососом мощность, коэффициент запаса по мощности, расчетная мощность двигателя.

Необходимые данные для аэродинамического расчета дымовой трубы

  1. Сведения о размещении котельной:
    • отдельно стоящая (в здании, в контейнере);
    • пристроенная;
    • встроенная
    • крышная
  2. Высота дымовой трубы(если проведен экологический расчет).

  3. Характеристика конструкции дымовой трубы (несущая одноствольная – на оттяжках или без них, одноствольная или многоствольная с опорной мачтой или наружной несущей трубой, дымоход нержавеющий, др. варианты).

  4. Характеристика конструкции “ствола” дымовой трубы:
    • внутренний диаметр “ствола”;
    • толщина и материал стенки “ствола”;
    • толщина и материал теплоизоляции “ствола”
  5. Количество котлов.

  6. Данные о котлах:
    • изготовитель;
    • наименование и тип;
    • вид топлива (с указанием температуры точки росы, °С);
    • номинальная производительность, кВт;
    • тепловая мощность топки, к Вт;
    • содержение СО2%;
    • массовый (или объемный) поток отходящего газа, г/сек;
    • температура отходящего газа, °С;
    • диаметр (внутрений) патрубка котла (и толщина стенки патрубка) котла, мм.
  7. Схема подключения соединительных участков (от патрубка каждого котла) к дымовой трубе (указать толщину стен и перекрытий в местах прохода соединительных участков и ствола дымовой трубы.
  8. Геометрические параметры соединительных участков (от патрубка каждого из котлов до дымовой трубы):
    • внутренний диаметр каждого соединительного участка, мм;
    • полная вытянутая длинна каждого соединительного участка, м;
    • “вытянутая” длина уличной части каждого соединительного участка, м.
  9. Наличие (указания изготовителя и характеристики) взрывных клапанов, шумоглушителей, регуляторов тяги, шиберов, переходников, насадок на “устье” дымовой трубы (ствола).
  10. Местоположение котельной и ее геодезическая высота, м.
  11. Наибольшая высота (превышающая высоту трубы) и ширина близлежащих (в радиусе 50 метров) зданий.

УСЛУГИ

  • Основанием для выпуска КМД является КМ. В отличие от КМ, имея на руках чертежи КМД уже можно приступать к изготовлению деталей в металле. подробнее
  • Опытные специалисты компании готовы разработать проектную документацию стадии КМ (конструкции металлические) в кратчайшие сроки. Мы можем разработать как стадию П (проект), необходимую для прохождения экспертизы, так и стадию Р (рабочая). подробнее
  • Некачественная изоляция или полное её отсутствие приводит к преждевременному разрушению газоотводящего ствола. Существует несколько причин, особенно сильно влияющих на целостность и функциональность дымовой трубы. подробнее
  • КЖ – рабочая документация для изготовления монолитных железобетонных конструкций на площадке строительства. В разделе КЖ детально прорабатываются все узлы армирования железобетонных конструкций, даются габаритные чертежи опалубки, спецификации мат… подробнее
  • Оптимальная устойчивость и прочность вычисляется с учетом нескольких факторов. разделённых на две категории: -внешние (сейсмическая активность, устойчивость грунта, количество и сила осадков, роза ветров); -эксплуатационные (масса конструкции, кол… подробнее
  • Аэродинамический расчет определяет пропускную способность конструкции в минимальном значении. Пропускная способность должна иметь такой показатель, который позволит свободно проходить в дымоотводе, выходить в атмосферу горячих газов и других вещес… подробнее
  • Целью разработки раздела охраны окружающей среды является определение воздействия существующей или вновь строящейся котельной, а также после технического перевооружения, на загрязнение окружающей природной среды, а также разработку мероприятий по … подробнее
  • До начала производства работ по сносу и демонтажу дымовой трубы выполняется комплекс подготовительных мероприятий в соответствии с пунктом 6.9 СП 48.13330.2011. Осуществляется подготовка территории и рабочих мест, складского хранения, временных тр… подробнее
  • Локальный сметный расчет дымовой трубы составляетя по «Методике определения стоимости строительной продукции на территории Российской Федерации»- МДС 81 – 35.2004, введенной в действие с 09.03.2004г…. подробнее
  • Светоограждение предназначено для предупреждения летательных аппаратов об опасности в ночное время сутокили при плохой видимости. Сигнальные огни устанавливаются на трубах на одном или нескольких ярусах по высоте в зависимости от высоты соору… подробнее
  • Дымовые трубы  изготавливаются и монтируются по индивидуальным проектам, в которых предусматриваются мероприятия, обеспечивающие безопасную и долговечную  эксплуатацию. Производим изготовление дымовых труб различных типов:  одн… подробнее
  • Производим быстрый и качественный монтаж дымовых труб котельных любых типов и высоты. Все работы производятся под контролем инженерно-технического персонала, проекта-производства работ и сопровождаются гарантийными обязательствами сроком… подробнее

КУНСТКАМЕРА

  • Фото 1.  Теплоизоляция в виде мягких минераловатных матов плотностью  25 кг/м3 вместо 120 кг/м3 согласно проекту. Фото 2.   Отсутствие конденсатоотводчика в нижней части вертикального газоотводящего ствола котла. Фото 3.  Посторонние предметы на диафрагме взрывного к… подробнее

Источник: https://dymogar.ru/article/ajerodinamicheskij-raschet.html

Расчет дымовой трубы: как рассчитать необходимые параметры

Статьи

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.

Читайте также:  Трубы пнд для системы водопровода на даче: монтаж своими руками

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:

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

Важно

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.

Источник: https://o-trubah.ru/prednaznachenie/dymovie/raschet-dymovoj-truby-82

Дымовая труба для котельной: как сделать расчет размеров

Основная функция, которую должна выполнять дымовая труба для котельной — отводить в атмосферу дымовые газы от котлов и рассеивать их в этом пространстве. Есть у нее и дополнительная функция: они должны создавать естественную тягу, возникающую в результате разницы между температурой в топке и снаружи.

Мы познакомим вас с разновидностями дымовых каналов, классификация которых производится на базе конструктивных особенностей и материала труб. У нас вы узнаете, как производится расчет геометрических параметров на конкретном примере. Наши советы помогут определиться с видом и размерами дымохода.

Типы дымовых труб

В больших котельных естественная тяга не может обеспечить полноценное горение, здесь ее создают принудительно при помощи дымовых насосов. Процесс горения и сброс его продуктов в атмосферу должен приносить как можно меньше вреда окружающей среде и не вызывать аварийных ситуаций в результате возникновения в топках давления, превышающего норму.

Конструкционно трубы для котельных очень отличаются друг от друга и по виду несущей конструкции, и по материалу изготовления. По первому признаку выделяют несколько типов труб.

Самонесущие трубы котельных

Такие вертикальные конструкции бывают одно- или многоствольными. Они отводят продукты сгорания от котельных и котлов.

Используют их независимо от вида топлива, но при соблюдении некоторых требований:

  1. Температура дымовых газов, проходящих по самонесущим трубам, не должна превышать 350 градусов С.
  2. Продукты сгорания не должны быть химически агрессивными.
  3. Оптимальная снеговая нагрузка для самонесущих конструкций – 250 кг на кВ. см, ветровая – 30 кг на кВ. см в условиях II ветрового района.

Устанавливают самонесущую трубу на крыше, а закрепляют внутри здания. Ее конструкционные особенности обеспечивают возможность перевозки и монтажа по месту, т.к. состоит она из отдельных секций, представляющих собой 3-слойные сандвич-трубы. К фундаменту сооружение крепится с использованием анкеров.

Внутри трубы находится слой, изготовленный из прочной стали, не поддающейся воздействию веществ, выделяемых при сгорании. Наружный слой защищает от атмосферных воздействий.

Дымовые трубы для крупных котельных чаще всего самонесущие. Это сооружение, возведенное по индивидуальному проекту и имеющее собственную инфраструктуру

Параметры дымовых конструкций должны соответствовать требованиям, изложенным в нормативных документах.

Расчет их основан на таких факторах, как количество котлов, мощность, вид топлива. Обязательно должны быть учтены нормы по выбросам в атмосферу. В некоторых случаях дымовые трубы комплектуют площадкой, лестницей, люком для ревизии, световым ограждением.

Колонные дымовые конструкции

Труба этого вида состоит из наружной обечайки из высокоуглеродистой стали и вставленных в нее внутренних стволов разных диаметров из нержавеющей стали для отвода газов. Конструкцию закрепляют в залитую в фундамент анкерную корзину. Их может быть как 1, так и несколько. Чтобы внутри не оседал конденсат, используют термоизоляцию.

Часть колонной трубы. Здесь в разрезе видно, что внутри размещено несколько стволов различных диаметров из нержавеющей стали

Преимуществом такого конструктивного решения является большой эксплуатационный срок, перспектива подключения нескольких котлов. Толщину стали и марку выбирают, отталкиваясь от температуры и агрессивности продуктов сгорания.

Диаметр каждого ствола может достигать полутора метров, а если общий газоход планируют использовать для нескольких котлов, то необходим диаметр около 3 м. Чтобы не появлялся конденсат, стволы покрывают термоизоляцией.

Особенности околофасадных и фасадных дымоходов

Устанавливают околофасадные дымоходы для котельных, пристроенных к дому или встроенных. Крепят их к стене здания с использованием кронштейнов. Составляющими дымохода являются стволы и рама или анкерные крепления.

Ствол имеет 3 слоя: внутри нержавеющая сталь, затем теплоизоляция и оцинкованная сталь. Трубы предназначены для котельных, где котлы работают на газе или жидком топливе.

Наиболее часто фасадные трубы располагают вдоль наружной стены постройки.

Совет

При выборе марки стали и толщины стенки трубы учитывают химический состав отводимых газов и их температуру

Околофасадные и фасадные трубы передают весовую нагрузку через дополнительный нижний фундамент и ветровую через виброизолирующие крепления. Этот вид дымоотводов, с точки зрения материальных затрат, самый экономичный из-за отсутствия несущих конструкций и прочного фундамента.

Модульная система, использованная при создании газоотводящих стволов, обеспечивает легкую замену поврежденных частей.

Трубы фермового вида

Такая металлоконструкция состоит из труб, закрепленных на прочной самонесущей колонне фермового типа. Ферма, в свою очередь, закреплена в анкерной корзине, залитой в фундамент. Дымоходы фермового типа подходят для использования в регионах с опасной сейсмологической обстановкой.

Конструкция фермового типа включает от 1 до 6 стволов. Колонна изготовлена из трубного проката. Профильная труба может иметь в сечении квадрат или треугольник. Зависит это от количества стволов

Для предотвращения коррозии газоотводы покрывают грунтовкой, затем окрашивают.

Ствол для отвода газов составлен из модулей, состоящих из 3 слоев:

  • внутреннего, контактирующего непосредственно с продуктами сгорания и выполненного из нержавейки специальных сортов;
  • толщиной 5-6 см, выполняющего роль теплоизоляции;
  • наружного, защищающего теплоизолирующий слой от негативных воздействий окружающей среды.

Для антикоррозионного покрытия используют краски, содержащие большой процент цинка. В отдельных конструкциях внутри колонны могут присутствовать лестницы и площадки, облегчающие обслуживание. Конструктивные элементы труб этого типа относительно легкие и это облегчает как их транспортировку, так и работы по монтажу.

Мачтовые трубы дымоходные

Центральным элементом мачтовой трубы является опорная башня – трех- или четырехмачтовая, к которой прикреплены дымоходы. Все узлы конструкции собирают на основе в виде бетонной подушки, начиная снизу и постепенно продвигаясь вверх. Используют при сборке заклепочное соединение или применяют саморезы.

Опорная конструкция мачтовой трубы собрана из стальных профилей, соединенных между собой раскосами и уголками.

Своим основанием колонна опирается на фундамент, а фиксируют ее анкерными креплениями

Обычно отдельные элементы перевозят на место монтажа и собирают, как конструктор. Занимает этот процесс совсем немного времени – несколько часов.

По высоте дымоход может достигать 28,5 м максимум. Устойчивость дымоходу обеспечивают ребра жесткости – оттяжки стальные с сечением от 1,6 до 2 см. Они компенсируют действие поперечных сил.

Материалы для возведения труб котельных

Системы для отвода дыма возводят из разных материалов — кирпича, стали, керамики, полимера. Дымоход из кирпича, сооружаемый над кирпичными печами и каминами, отличается хорошей механической прочностью, отличной теплоемкостью, достаточно высокой степенью пожаробезопасности.

Недостатков у этих конструкций тоже немало, поэтому в современном строительстве полностью кирпичные дымоходы встречаются все реже. Нормативные документы ограничивают высоту кирпичных труб 30-70 м, а диаметр 0,6-8 м.

На стенках кирпичной трубы со множеством выступов и углублений внутри, всегда оседает много конденсата, копоти, содержащей оксиды серы. Последние, вступая в реакцию с водой, образует кислоты, активно разрушающие кирпич.

Обратите внимание

Неровности поверхности, сужение прохода в результате постепенного нарастания слоя сажи, становятся причиной снижения скорости прохода дыма и опрокидывания тяги в дымоотводном канале.

Более устойчивы к конденсату и воздействиям внешних факторов дымоходы из керамики, у них высокая огнеупорность. Но эта система имеет большой вес, т.к. внутри находятся металлические стержни, придающие ей дополнительную прочность. Отсюда вытекают требования по обязательной устройству отдельного фундамента, опор, что повышает трудоемкость и стоимость монтажа.

Полимерные дымоотводные трубы уместны в котельных с максимальной температурой 250 градусов С, при монтаже газовых колонок. Они легкие, гибкие и долговечные, но актуальны только для газового оборудования.

Устройство для отвода дыма из нержавеющей стали – сборка, состоящая из отдельных элементов дымохода, соединенных между собой при помощи фасонных деталей: тройников, патрубков, дефлекторов, тройников, отводов. Стальными дымовыми трубами оснащают преимущественно газовые котлы.

Монтаж такого дымохода может быть выполнен и после постройки здания в короткие сроки. Существует большой ассортимент соединительных деталей, поэтому трубе можно придать любую конфигурацию.

Модульный дымоход можно без особого труда демонтировать и перенести в другое место. Преимуществом конструкции является и ее небольшой вес, что позволяет обойтись без фундамента, устойчивость к воздействию влаги, незначительное отложение копоти на внутренних стенках, высокая скорость прохождения дымовых газов.

Санитарно-технические нормы разрешают применять стальные трубы для сооружения дымоходов высотой более 30 м, исключение возможно только в том случае, когда за сутки расходуется менее 5 т многозольного топлива. Причина в том, что срок службы таких сооружений составляет 10 лет, а если используется высокосернистое топливо, он существенно сокращается.

К разновидностям, корпус которых выполнен из стального сплава, относятся коаксиальные дымоходы, с конструктивной спецификой и особенностями эксплуатации которых рекомендуем ознакомиться.

Расчет параметров трубы

Для определения высоты и диаметра дымовой трубы для котельной необходимо выполнить аэродинамический расчет конструкции. Диаметр зависит от мощности отдельных котлов или в целом котельной.

На горение топлива и эффективное удаление дыма огромное влияние оказывает тяга, для создания которой необходима постоянная подача воздуха в топку. Это обеспечивается как естественным, так и искусственным путем.

Если в систему встроен дымовой насос, то высота трубы решающего значения не имеет. Важен этот параметр в основном для учета вредных выбросов в атмосферу. Чтобы определить самотягу, нужен обязательный расчет и высоты, и сечения трубы.

Определение высоты трубы при естественной тяге

Чтобы создать нормальную естественную тягу необходимо соблюсти условие равенства силы тяги и суммарного сопротивления, которое возникает во время продвижения дымовых газов по газоводным каналам котла и тракту дымовой трубы. Обеспечить такую тягу возможно при условии небольшого газового сопротивления, когда высота трубы не превышает 60 м.

Эта схема упростит процесс расчета основных параметров трубы для отвода продуктов сгорания любого топлива в топках котельной

Нормативными документами, регламентирующими расположение и расчет дымовых труб по высоте, являются СНиП41-01-2003, СП 7.13130.2009.

Следует учитывать также рекомендации, изложенные в инструкции к котлу, в частности, следующие их требования:

  1. От колосников до верхней точки трубы не должно быть меньше 5 м.
  2. Над плоской кровлей без высокого ограждения труба должна возвышаться не менее чем 0,5 м.
  3. По отношению к высоте ограждения и конька крыши труба должна превышать их уровень на 0.5 м, если она находится в пределах полутора м от этих конструкций.
  4. Когда дымоход удален от парапета и конька на расстояние от 1,5 до 3 м, его верхняя точка должна совпадать с их уровнем по высоте.

При неправильно подсчитанной высоте дымохода может возникнуть много проблем и главная – воздушные завихрения или зона ветрового подпора. Огонь в топке могут погасить сильные порывы ветра.

При устройстве дымовой трубы необходимо учитывать конструкцию кровли, толщину кровельного пирога, расстояние до ограждающих элементов и конька, правила пожбезопасности (+)

Выполнение правил пожарной безопасности также обязательное условие при проектировании трубы котельной. Необходимо изолировать конструкции, прилегающие к трубе.

Чтобы искры из вентиляционных отверстий на трубе не попадали на кровлю в случае, когда она выполнена из горючего материала, высоту конструкции увеличивают на 0,5 м. Труба котельной должна быть удалена от высоких построек и деревьев минимум на 2 м.

Важно

Высоту трубы определяют в зависимости от конструкции крыши. Если кровля многоуровневая, в расчете учитывают перепады высот, но база во всех случаях одна – высота конька (+)

Так как оптимальная тяга возникает за счет разности между суммарной плотностью газов, уходящих в дымоход и столбом воздуха снаружи равным по высоте, расчет выполняется по формуле:

Высоту дымового канала самостоятельно вычисляют по этой формуле. Все значения можно взять из документации, прилагаемой к отопительному оборудованию

Расчет довольно сложный, лучше, если его выполнят специалисты. Параметры, влияющие на высоту трубы:

  1. Коэффициент А характеризует метеорологическую обстановку региона.
  2. Мi – масса дымовых газов, которые проходят через трубу за единицу времени.
  3. F – скорость с которой оседают частицы, образующиеся во время горения.
  4. Спдкi и Сфi – показатели концентрации разных веществ в дымовом газе.
  5. V – объем газа.
  6. T – разница между температурами воздуха, поступающего в трубу и выходящего из нее.

Если котельная расположена в пристройке к дому, последний становится помехой. Необходимо, чтобы в этом случае оголовок трубы располагался выше зоны ветрового подпора. В противном случае функционировать нормально отопительное оборудование не сможет.

Чтобы определить, на какую величину нужно нарасти трубу, находят самую высокую точку на доме, проводят через нее прямую образовывающую угол 45 градусов с поверхностью земли. Пространство под этой линией – зона ветрового подпора, а дымоход должен располагаться над ней.

Вычисление диаметра трубы

Для расчета диаметра трубы существует формула:

S = m/(ρr х w),

Здесь m – расход топлива за 1 час, w – скорость движения дымовых газов, ρr — плотность воздуха в условиях работы, определяют его по формуле: pв = pBну х 273⁄273 х tос. Где tо – температура воздуха снаружи, pBну – плотность воздуха в нормальных условиях = 1,2932 кг/м3.

Таблица поможет определить значение плотности воздуха ρг в рабочих условиях без выполнения сложных вычислений.

Значение плотности дымовых газов для упрощения расчетов принимают равной плотности воздуха (+)

Пусть в котле сгорает 50 кг твердого топлива за час, тогда за секунду это будет 50 : 3600 = 0,013888 кг. Скорость движения дымовых газов – 2 м за сек.

При температуре воздуха -4 градуса С плотность воздуха равна 0,6881кг на 1 куб. м. Тогда S = 0,013888 : (0,6881 х 2) = 0,010092 кв. м = 92 кв. см. Для круглого сечения d = √4 x 92 : 3,14 = 10,83 см.

Диаметр цилиндрического дымохода можно рассчитать и по другой формуле: d = 1000/1,163 x (r x Q√H), где r — коэффициент, зависящий от вида используемого топлива. Для угля это 0,03, для дров 0,045, для газа 0,016, жидкого топлива — 0,024.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик с наглядной демонстрацией процесса расчета высоты дымового канала для обустройства котельной:

Здесь автор видео поделился собственным опытом расчета и монтажа дымохода для котла на твердом топливе:

Еще одно видео в помощь проектировщику-любителю:

Не столь важно, на каком топливе работают котлы в котельной. В любом случае не обойтись без системы отвода дымовых газов. Главные требования, которым должны соответствовать дымоходные трубы — хорошая тяга и пропускная способность, выдержанные нормы экологии.

Совет

Хотите задать вопрос по спорному или неясному моменту, который встретили при ознакомлении с информацией? Есть полезные сведения по теме статьи, которыми желаете поделиться с посетителями сайта? Пишите, пожалуйста, комментарии в находящемся ниже блоке.

Источник: http://sovet-ingenera.com/otoplenie/kotelnaya/dymovaya-truba-dlya-kotelnoj.html

Аэродинамический расчет дымовой трубы котельной

Ключевое назначение локальных и центральных котельных установок — выработка тепловой энергии, которая необходима для обогрева зданий. Одной из важнейших технических задач, решаемых при обустройстве упомянутого оборудования является вывод продуктов сгорания. Для этой цели конструируют дымоотводящий канал.

Чтобы справиться с этой целью эффективно нужно произвести аэродинамический расчет дымовой трубы. В этой статье вы узнаете основные моменты, которые нужно знать для решения рассматриваемой задачи.

Виды дымоотводов

На сегодняшний день используется несколько разновидностей газоходных каналов.

Наиболее популярными являются:

  1. Самонесущие. Их делают из сэндвич труб, которые закрепляют к основанию анкерными болтами. Они характеризуются высокой прочностью. Поэтому способны выдерживать достаточно сильные нагрузки.
  2. Мачтовые. Устойчивая конструкция. Характеризуется надежной защитой от процессов коррозии благодаря наличию огнеупорной эмали и теплоизоляции. Такие конструкции допустимо использовать даже в сейсмоопасных зонах.
  3. Околофасадные. Крепятся к фасаду домов и построек. Состоят из рамы с газоотводящими каналами. В некоторых случаях изготовляются без рамы. В таком случае применяют сэндвич трубы и анкерные болты.
  4. Фермовые. Изготавливаются как из одной, так и из нескольких каналов. Ферма закрепляется к анкерной корзине, которую монтируют в основании. Этот вариант также может быть использован в сейсмоопасных условиях. Для защиты от коррозийных процессов применяют краску и грунтовку.
  5. Колонный. Производится из внутреннего канала, сделанного из нержавеющей стали и внешней оболочки.

Каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки. При обустройстве дымоотводящей системы нужно подбирать наиболее оптимальный вариант.

Расчет газоходного канала котельной

Для решения задачи нужно действовать по определенному алгоритму.

Процедура выглядит следующим образом:

  1. Сначала решают, где будет размещен дымоход, и какого типа он будет.
  2. Далее выполняют расчет высоты газоотводящей конструкции, учитывая вид тяги и объемы используемого для работы котельной топлива.
  3. Выполняется расчет необходимых показателей прочности и износостойкости канала.
  4. Определяют минимальную пропускную способность трубы. Это нужно для расчета нагрузок, которые сможет выдержать отопительное оборудования. При решении этой задачи важно точно знать показатели ветровых нагрузок и уровня тяги.
  5. На завершающем этапе составляется чертеж дымоходной трубы с учетом всех важных технических нюансов.

Если котельная будет работать на естественной тяги, нужно произвести аэродинамические расчеты. Они также помогут определить скорость распространения продуктов горения. На этот параметр оказывает влияние скорость перемещения воздушных масс, а также рельеф местности и температура газообразных выбросов.

Помните, что коэффициент загрязнения дымоотводящего канала может составлять до 30%. На высоту конструкции оказывает серьезнейшее влияние мощность используемого отопительного оборудования.

Полезная документация

Все вычисления выполняются на основании одного документа — СНиП ІІ-35-76 (Скачать: для Украина, для России). Обратите внимание, что паспорт на дымоотводящий канал должен включать в себе все технические характеристики на изделие и другую полезную информацию. Выдается данная документация перед самым вводом газохода в эксплуатацию.

Помните, что ремонтные работы, необходимые для восстановления функционирования газохода, являются одними из самых опасных. К ним нужно относиться предельно внимательно и осторожно.

Существуют определенный нормативы, ограничивающие концентрацию выбросов. Прежде всего речь идет о таких веществах, как зола, сернистый газ и окислы азота.

Вокруг котельной должна быть санитарная зона радиусом двести метров. Причем эта норма актуально только в тех случаях, когда выбросы очищаются от золы и твердых элементов.

Для выполнения очистки применяют специальные фильтры и золоуловители.

При обустройстве котельных не имеет значение тип топлива, на котором будет работать отопительная установка. Ключевые требования при монтаже данных систем связаны с уровнем тяги, высокой пропускной способности и 100% соблюдении принятых экологических норм.

Смотреть видео:

Источник: https://trubtraid.ru/prednaznachenie-trub/dymohodnye/ayerodinamicheskiy-raschet-dymovoy-trubi.html

Расчет дымовой трубы

Высоту
дымовой трубы определяют исходя из
допустимой концентрации вредных выбросов
в атмосферу. Методика расчета приведена
в [1], стр. 462-466.

Для каждого вида выбросов
(золы, оксидов серы, углерода, оксидов
азота) рассчитывается высота трубы. При
расчете величиной фоновой концентрации
можно пренебречь.

Окончательно принимается
расчетная высота трубы с учетом
рекомендаций на стр. 466 [1].

Внутренний
диаметр трубы на выходе ,
м., определяется по формуле:

, (3.3.)

Обратите внимание

где:
Vг
расход
продуктов сгорания от одного котла при

,
м3/м3
(м3/кг);
эта величина определена в курсовой
работе “Поверочный расчет парового
котла”;

Вр
расчетный
расход топлива, м3/с
(кг/с), из курсовой работы «Поверочный
расчет парового котла»;

n
– количество котлов, подключенных к
трубе;

Wвых
скорость
газов на выходе из трубы, м/с;

Скорость
газов на выходе из дымовой грубы при
искусственной тяге принимается 12÷15
м/с. Окончательно dв
выбирается приложению [4] унифицированного
ряда типоразмеров дымовых труб. Дымовые
трубы выполняются металлическими,
кирпичными и железобетонными. Металлические
трубы следует применять диаметром не
более 1,0 м. Уточняется действительная

скорость
газов на выходе при стандартном диаметре
трубы.

, (3.4)

где: ,
°C

температура уходящих газов, выбранная
при выполнении курсовой работы “Поверочный
расчет парового котла”. Нижний внутренний
диаметр металлической трубы dн=dв,
м, кирпичной или железобетонной трубы
определяется по формуле:

, (3.5)

гдеН,
м
высота дымовой трубы, выбирается по
приложению [4] для принятого dв.

Средний
расчетный диаметр трубы dcp,м:

, (3.6)

Средняя
скорость продуктов сгорания Wcp,
м/с, в дымовой трубе определяется по
формуле:

, (3.7)

Потери
давления на трение ,
ПА, в трубе определяются по выражению:

, (3.8)

где:

безразмерный
коэффициент гидравлического трения,
принимается для бетонных и кирпичных
труб равным 0.05, для металлических –
0,02.


плотность газового потока в трубе, кг/м3

, (3.9)

здесь

плотность газов при нормальных условиях,
равная 1,3 кг/м3.

Потери
давления в местных сопротивлениях Рм,
Па, дымовой трубы вычисляются по формуле:

, (3.10)

где
=1,0
коэффициент местного сопротивления
выхода из дымовой трубы.

Общие
потери давления в дымовой трубе ,
Па, составят:

, (3.11)

Величина
самотяги дымовой трубы,
Па, вычисляется по формуле:

, (3.12)

где
g
=
9,8 м/с2
– ускорение
свободного падения.

Выбор тягодутьевых
устройств

По рекомендации
[7] каждый котельный агрегат должен иметь
дымосос и вентилятор (индивидуальные).

Важно

Производительность
дымососа Vдым,
м3/ч.,
определяется по формуле:

, (3.13)

Давление,
создаваемое дымососом Рдым,
Па, определяется по формуле:

, (3.14)

По
аэродинамическим характеристикам
дымососов [1.4], по величинам давления и
производительности выбирается номер
дымососа.

  1. Выбор дутьевого вентилятора.

Производительность
вентилятора Vдв
,
м3/ч,
вычисляется по формуле:

(3.15)

Значения
величин Vo,
,
tв
принимают из поверочного расчета
котельного агрегата.

Давление
вентилятора Рдв,
Па:

, (3.16)

Ргор
где потери давления в газомазутной
горелке, Па. Для котлов ДЕ указаны в
приложении Ж.


потери давления в воздуховоде, Па,
указаны там же.

По
полученным величинам давления и
производительности, по аэродинамическим
характеристикам дутьевых вентиляторов
выбирают его номер. Выписывают по
характеристикам вентилятора
производительность, давление, кПа, число
оборотов, диаметр рабочего колеса.
Приложение Л

Приложение А
(справочное)

Конструктивные и
технологические показатели ионитных
фильтров

Марка Диаметр,мм Площадьм2 Высота слоя катионита, м Объемионитногослоя, м3
ФИПа 1-0.45-0.6-Na 450 0,17 2 0,34
ФИПа 1-0.7-0.6-Na 700 0,38 2 0,8
ФИПа 1-1.0-0.6-Na 1000 0,78 2 1,6
ФИПа 1-1.0-0.6-Н 1000 0,78 2 1,6
ФИПа 1-1.4-0.6-Na 1400 1,54 2 3,42
ФИПа 1-1.4-0.6-Н 1400 1,54 2 3,42

Приложение Б
(справочное)

Источник: https://StudFiles.net/preview/5656803/page:3/

Как рассчитать оптимальные аэродинамические показатели печной трубы

Дымовая труба — неотъемлемая часть частного дома или сельскохозяйственной постройки с камином или нагревательным котлом на твердом топливе.

Аэродинамический расчет дымовой трубы и планирование ее размеров — обязательный этап создания проекта строительных.

Грамотный расчет не только обеспечит конструкции надежность и долговечность, но и создаст условия для оптимального функционирования отопительной системы.

Актуальность расчета параметров дымовой трубы

Высота трубы и ее диаметр, как и материалы, из которых она сооружена, напрямую влияют на работоспособность конструкции. Высота трубы и ее проходимость стимулируют тягу, обеспечивающую хорошее горение и теплоотдачу. Ошибки конструкции, возводимой на десятилетия, повлекут массу негативных последствий:

  • оседание сажи и золы на внутренних поверхностях;
  • постепенное уменьшение диаметра трубы, приводящее к уменьшению тяги и попаданию угарных газов внутрь помещения;
  • увеличение риска возгорания скопившихся смол и деформации или разрушения трубы из-за такого перепада температуры;
  • повышение пожароопасности.

Ошибки в расчетах прочности фундамента конструкции могут повлечь ее обрушение даже из-за порывов ветра. Расчет фундамента дымовой трубы и ее аэродинамических свойств при отсутствии навыков лучше доверить специалисту, так как эта задача в малоэтажном строительстве является одной из самых сложных.

Практический расчет параметров дымоотвода

При проектировании труб котельных и частных домов с печным отоплении в расчет берется ряд показателей:

  • метеорологические и климатические особенности конкретной географической точки;
  • рельеф местности и тип грунта непосредственно под постройкой;
  • сейсмическая активность региона;
  • ветровые и снеговые нормы и критические показатели;
  • тип кладки самой печи и материал, использующийся в строительстве трубы;
  • вид предполагаемого топлива, его теплоотдачу и температуру газов выводимых системой.

Эти данные, заложенные в расчет дымовых труб, дают возможность получить:

  • данные для вычисления допустимой массы трубы и материала, из которого она может быть выполнена;
  • оптимальные цифры диаметра;
  • показатели необходимой высоты сооружения.

Конструкционные особенности дымоотводов

Для создания проекта строительства дымовыводящей трубы в частном доме печники используют сокращенную формулы вычислений.

Расчет диаметра

Основной показатель, являющийся фундаментальным для расчетов, — теплоотдача печи или котла. Она напрямую зависит от типа сжигаемого топлива и его количества, выжигаемого за промежуток времени.

Эта характеристика в обязательном порядке указывается в паспорте печи, если она была приобретена у сертифицированного производителя. При самостоятельной кладке основания печи задача усложняется самостоятельным вычислением этих показателей.

При типовой конструкции необходимый диаметр трубы можно вычислить последующей схеме:

  1. Вычисление объема проходящих через воздухоотвод газов: Vг = B∙V∙(1+t/273)/3600, в м³/сек;
  2. Вычисление площади сечения прямоугольной, например кирпичной, трубы: F = π∙d²/4, в м²;
  3. Калькуляция диаметра трубы круглой формы: dт = √4∙B∙V∙(1+t/273)/π∙ω∙3600.

Для наглядности можно рассмотреть пример расчета дымовой трубы для типового котла со стандартными показателями:

  • температура выводимой среды у основания трубы 150/200º;
  • скорость передвижения газов внутри дымоотвода 2 метра в секунду;
  • требования СНиП предусматривают высоту не менее 5 м от опоры колосника.
  • напор газов в естественном состоянии примерно 4 Па.

Таблица размеров сэндвич трубы для дымохода

Детальная калькуляция будет выглядеть таким образом:

  1. Условно взятый для расчетов тип топлива — дрова с влажностью 20%, сгорающие со скоростью 10 кг в час. V, то есть объем поступающих газов, составляет 10 м³/кг;
  2. Температура среды на выходе с колосника составляет 150º;
  3. По формуле проводимости Vг = (10∙10∙1.55)/3600 получаем первый показатель 0.043 м³/сек;
  4. Необходимый диаметр при допустимой скорости 2 м/сек ищем формулой d² = (4∙0.043)/3,14∙2, получаем коэффициент 0,027.
  5. Исходя из формулы dт = √4∙0.34∙0.043∙(1+150/273)/3.14∙10∙3600 для данной круглой металлической трубы достаточно будет диаметра в 0.165 м. Он обеспечит нормальное функционирование конструкции.

Вычисление показателя самотяги

Перед монтажом конструкции необходимо проверить, насколько качественной будет тяга в возводимой трубе. Для частного малоэтажного строительства применяются следующие формулы:

  1. Учитываем закладываемые ранее показатели объема сжигаемого за час топлива Q =10∙3300∙1.16 и получаем мощность 38.28 кВт;
  2. Полученный ранее показатель теплопроводности в 0,34 калькулируем с метражом и теплопотерями 0.34:0.196=1,73º;
  3. Так как из общей длины в 5 метров 2 занимает сама печь, то в формулу расчета потери тепла закладывается только 3 метра: 150-(1.73∙3)=144,8º;
  4. Взяв за основу показатели плотности при нулевой температуре 1.2932 а при полученных 144,8º соответственно 0.8452, получаем цифру естественного напора газов в 1,34 ммН2О. Такая тяга обеспечит хорошее горение дров.

Правильная порядовка при строительстве печи гарантирует хорошую тягу

Расчет высоты печной трубы

Хорошую тягу обеспечит только труба с оптимальной высотой: слишком низкая конструкция, как и слишком высокая, в которой газы остывают при прохождении по дымоотводу, качественную работу печи обеспечить не может.

  1. Длина трубы от основания до верха не должна составлять менее 5 метров, это требование закреплено в стандарте как профилактика возгораний.
  2. Дымоход на плоской кровле должен превышать ее высоту на 0,5 метра.
  3. Труба, которая располагается на удалении не более 1,5 м от конька, должна его превышать на 0,5 м. В этом случае обязательно необходимо провести расчет дымовой трубы на устойчивость и дополнительно закрепить конструкцию растяжками, берущими на себя нагрузку порывов ветра.
  4. Труба, удаленная от конька не далее 3 метров, должна совпадать с ним по высоте.

Примеры расчета высоты печной трубы

Коэффициентом, на который предлагают ориентироваться профессионалы, является угол в 10 градусов между плоскостью конька и срезом верхней точки трубы.

Кладка печей, как и все сопутствующие работы, — сложный процесс, требующий опыта и теоретической подкованности. Каждый из показателей имеет свое значение, влияние на продуктивность работы теплосистемы и безопасность. При отсутствии навыков эту часть работ стоит доверить профессионалам.

Видео-совет по определению высоты печной трубы

Источник: http://trubsovet.ru/nazn/dym/rasschet-aerodinamiki-pechnoj-truby.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector