Калькулятор проверки уровня естественной тяги дымохода

Поддержание нормальной тяги в дымоходе – одно из основополагающих условий безопасной и эффективной эксплуатации печей, каминов, котлов. Создающийся по физическим законам, естественный ток газов в трубе обеспечивает и отвод продуктов сгорания, и подачу воздуха в топочную камеру – без этого горение невозможно.

Калькулятор проверки уровня естественной тяги дымохода

Так как тяга, по сути, обусловлена разницей плотности газов в нижней и верхней части трубы, то она отлично «описывается» физическими формулами и, так сказать, поддается измерению. То есть можно еще на стадии проектирования отопительной системы или нагревательного прибора сразу просчитать и этот важный параметр.

Есть несколько алгоритмов расчета этой величины. Один из них послужил основой, на которой создан предлагаемый вниманию калькулятор проверки уровня естественной тяги дымохода.

Необходимые разъяснения будут даны ниже.

Калькулятор проверки уровня естественной тяги дымохода

Перейти к расчётам

Пояснения по проведению расчетов

Показатели естественной тяги — это разница в давлении газов на входе в трубу и открытого воздуха на выходе из нее. Чем больше эта разница, тем активнее происходит перетекание газообразных продуктов сгорания наружу.

Расчетами и практикой эксплуатации давно доказано, что для качественного отвода дыма и своевременной подачи необходимого для горения воздуха необходим ориентировочный перепад давления (разряжения) в 4 паскаля (0,03 мм ртутного или 0,408 мм водяного столба) на каждый погонный метр высоты трубы. Например, если планируется возведение трубы высотой 7 метров, то следует стремиться к тому, чтобы тяга в ней составила минимум 28 Па. Впрочем, производители отопительного оборудования часто в паспортных данных прямо указывают минимальную величину тяги.

От чего тяга зависит? – как раз те данные, которые предстоит ввести в предложенный калькулятор.
(Интересно, что от площади сечения канала перепад давления практически не зависит).

• Высота дымохода – в метрах. Важно – это должна быть именно чистая разница высот, а не длина используемых для прокладки дымохода труб с их горизонтальными или наклонными участками.

А где взять значение высоты дымоходной трубы?

Оно обычно определяется при проектировании. Минимум должно быть – 5 метров, но особенности здания конструкции здания и его соседство с другими объектами могут внести очень серьезные коррективы в этот показатель. Подробнее об этом – в статье, посвященной печным дымоходам. А удобный онлайн-калькулятор поможет определиться с оптимальным сечением дымоходной трубы, обеспечивающим полное отведение продуктов сгорания.

• Атмосферное давление. В принципе, конечно, можно взять  для расчетов и нормальное, например, 750 мм ртутного столба. Но в некоторых местностях, например, расположенных на взгорьях, норма бывает и совершенно иной. Кроме того, можно проверить, как будет меняться тяга с изменением давления.
• Далее, идут три температурных показателя:

— Температура воздуха на улице. Так как с понижением температуры тяга, понятное дело, возрастает, то расчеты желательно проводить для наиболее неблагоприятных условий. То есть для самой высокой температуры воздуха на улице, при которой возможен запуск обогревательного (отопительного) прибора или печи. Несложно провести расчеты и для всего возможного диапазона.

— Температура на входе в дымоход – максимальный в данном случае показатель. Во многом зависит от типа применяемого топлива и уровня теплообмена в печи или котле, от регулировки потока шибером или задвижкой.

— Температуры в устье дымохода. Зависит от типа дымохода, наличия на нем теплообменных приборов, материала изготовления, расположения степени термоизоляции его стенок.

Кстати – эти «полярные» значения температур в дымоходе всегда должны заслуживать пристального внимания владельцев. Следует стремиться к достижению тем или иным способом оптимального режима, обеспечивающего и эффективность, и безопасность работы прибора. Это для твердотопливных агрегатов примерно 400÷500 ℃ на входе и 150÷200 ℃ на выходе. Для газового оборудования – показатели значительно ниже, и на выходе в современных котлах могут быть даже менее 100 градусов.

А вот банные печи, особенно не имеющие дополнительного теплоотвода, (например, нагревательного водяного бака на трубе), могут работать в чрезвычайно опасном режиме, когда владельцы стремятся в кратчайший срок нагнать в парной жару.

То есть управление температурой в дымоходе использованием шиберов, задвижек, другими элементами управления – это отдельная тема для обстоятельного разговора.

• А по калькулятору – осталось только нажать кнопку и получить готовый результат – разрежение (тягу) выраженную в паскалях. Ну и сравнить ее с оптимальным значением. Если все в норме – отлично Если тяга недостаточная – придется думать, как и чем можно эту ситуацию исправить.

stroyday.ru

Выполнение расчетов высоты дымовой трубы: формулы и примеры

Печь или камин неспроста называют «сердцем дома». Но приручение огня внутри жилой постройки предполагает целый ряд действий и длинный свод правил. Ведь любые ошибки в проектировании дымохода обходятся слишком дорого, начиная с удушливого дыма внутри помещения и заканчивая пожаром. И чаще всего все начинается с нарушения тяги и разрушения стенок дымохода, а затем возгораются прилегающие строительные конструкции.

Сегодня выполнение расчетов высоты дымовой трубы зачастую производят через специальные программы, хотя опытные специалисты обязательно проверяют полученные значения вручную, при помощи формул, с которыми есть смыл познакомиться ради душевного спокойствия.

Они не сложны, для их понимания достаточно школьных знаний геометрии и умения подставлять значения в нужное место. А мы, в свою очередь, постараемся объяснить вам, почему так важен каждый показатель для определения высоты дымоходной трубы, и как именно он на нее влияет.

Согласно всем строительным нормам и правилам, дымоход должен возвышаться над кровлей на определенном расстоянии. Это необходимо для того, чтобы воздуха на выступающих частях крыши ввиду завихрений не вызывал обратную тягу.

Обратную тягу воочию можно встретить в виде дыма, который валит из камина прямо вовнутрь помещения. Но и лишняя высота дымохода тоже не нужна, иначе тяга станет слишком сильной и тепла от такого камина не дождаться: дрова будут испепеляться, как спичка, не успевая давать жар.

Вот почему так важно рассчитать высоту дымоходной трубы максимально точно, в особенности учитывая направление действующих на местности ветров:

Если труба оказалась расположенной слишком близко к густым деревьям или высокой стене, ее необходимо нарастить асбестоцементной или стальной трубой.

В этом видео вы также найдете ценные советы по устройству дымохода и решения проблем с его высотой:

На саму силу тяги оказывают воздействие сразу несколько важных факторов:

• материал изготовления дымохода;
• высота фундамента над уровнем моря;
• температура дымовых газов на выходе из печи;
• форма поперечного сечения дымоходной трубы;
• гладкость или шероховатость внутренней поверхности;
• нарушение внутренней герметичности дымохода;
• температура и влажность наружного воздуха;
• вентиляция помещения с котлом или печью;
• полнота сгорания топлива;
• степень загрязнения котла (или печи) и дымохода;
• тип используемой горелки (модуляционная она или дискретная).

Первым делом вам нужно определить величину статической тяги дымохода, а измеряется в величине ∆p [Па]. Вот формула для расчета:

h[м]=(∆p·Tp·Tн)/(3459·(Tp-1,1·Tн))

Тр – это средняя температура в трубе, а Тн – наружная температура. Измеряют ее по умолчанию в градусах по шкале Кельвина, но можно указать и по Цельсию, добавив +273.

Вычислить среднюю температуру не сложно. Обычно ее сообщают в технических данных к котлу, но важно также учитывать охлаждение. Это 1 градус на каждый метр кирпичной трубы, 2 градуса на метр стальной изолированной и 5 градусов на неизолированной.

При этом значение наружной температуры желательно брать то, что характерно для лета как самого проблемного времени для тяги:

Сделайте аэродинамический расчет и узнаете точную необходимую высоту и диаметр дымовой трубы. Сама по себе величина тяги означает разницу плотностей воздуха и дымового газа, умноженные на высоту дома. Именно 5 метров дымохода обеспечивают разрежение и тягу для дыма.

Но что делать, если высоту трубы уже выше ставить нельзя, а тяга по определенным причинам еще недостаточна? Такое нередко бывает, когда дымовые газы остывают слишком быстро, особенно в холодное время года. Тогда для восстановления тяги нужный участок трубы просто утепляют.

Также помните, что реальная тяга всегда меньше статической из-за сопротивления движения газов внутри стенок трубы. Чем уже проходное сечение дымохода, и чем больше в нем изгибов, горизонтальных участков и тому подобное – тем хуже будет тяга, ведь на тягу влияет потеря давления по всей длине трубы.

Еще одна проблема, связанная с высотой дымохода, заключается в холодном воздухе из камина. Так, когда он не работает, из него выпускают холодный воздух с улицы. Происходит это тогда, когда оголовок дымохода находится ниже окончания вентиляционной вытяжки, или когда мансарда слишком большая и плохо утеплена.

Идем дальше. Какие дымоходы сегодня устанавливают чаще всего? Это кирпичные, керамические и из изолированной и неизолированной стали.

И в первую очередь, при проектировании дымохода, вычисляют его его минимальные показатели пропускной способности. Если здесь допустить ошибки, дымовые газы станут скапливаться внутри трубы и доставлять немало проблем.

Общая схема расположения дымохода выглядит так:

Если температура отходящих газов невысока, как у современных низкотемпературных котлов, тогда в верхней части дымохода устанавливают так называемые электрические дымососы.

Они представляют собой небольшой вентилятор с лопастями. Такое устройство принудительно убирает продукты сгорания из трубы, усиливая, тем самым, силу тяги. И тогда сила тяги уже не влияет напрямую на высоту дымохода, ведь ее добиваются другим способом, а не «ловлей ветра».

Если дополнительного приспособления нет, тогда ветер ловить все-таки придется. И в этом случае нужно отталкиваться от имеющейся мощности котла, печи или камина, которые можно узнать из технической документации. Она выражается в том количестве топлива, которое сжигают за один час работы.

Если количество объема топлива известно, тогда объем газов рассчитывают по такой формуле:

Vг = B∙V∙(1+t/273)/3600

Результат получится в м³/с. Это – скорость движения газов в трубе. Сечение трубы вычисляем уже по такой формуле:

F = π∙d²/4

И полученное значение определяют в м². Это – площадь сечения дымохода, а диаметр рассчитывают по формуле:

dт = √4∙B∙V∙(1+t/273)/π∙ω∙3600

Остальные характеристики почти одинаковы у большинства отопительных приборов. Так, скорость выхода газов в дымоходе обычно не меньше, чем 2 метра в секунду, а температура газов на входе в трубы – от 150 до 200 градусов.

Также стандартный напор газов на 1 метр – не менее, чем 0,4 мм Н₂О, или 4 Па:

Поэтому, согласно СНиП, высота дымовой трубы от колосника должна составлять не менее 5 метров.

Имеет значение также сам кровельный материал, а именно – его горючесть. Так, при пожаробезопасном покрытии высоту трубы следует увеличить на 1-1,5 метра, чтобы искры не долетали до кровли:

Большое значение также имеет то, насколько близко сам дымоход расположен к коньку кровли, парапету или других его элементов:

Итак, что касается возвышения дымовых труб над крышей, существуют такие правила:

1. Не меньше, чем 1,2 метра над плоской кровлей.
2. Не меньше, чем 50 см над коньком кровли, если труба расположена до 1,5 метра от конька.
3. Не ниже уровня конька, если труба расположена от 1,5 до 3 м от конька.
4. Не ниже линии, которую можно провести от конька вниз к горизонту под углом 10 градусов, если труба расположена от конька более 3 метров.

При этом дымовой канал должен находиться от других элементов строения на определенном расстоянии, минимум:

• 150 мм для труб с изоляцией;
• 500 мм для труб без изоляции.

Минимальная разрешенная высота трубы – 50 см. Но это слишком низкие трубы, которые разрешено ставить только на плоских крышах без каких-либо выступов. Если же крыша с более сложной конфигурацией, придется повозиться и учесть все выступающие части.

Так, если все эти части находится на расстоянии от 1,5 метров от самой трубы, тогда трубе достаточно быть просто выше, чем все эти элементы. Если они ближе, чем 1,5 метров, тогда дымоход должен превышать их высоту минимум на 59 см:

Существуют также свои правила монтажа дымохода через крышу и стену. Вот пример монтажа трубы прямо через кровлю:

Выдержать высоту дымохода в 5 метров от колосника топки до верхнего среза трубы не сложно, если был построен одно- или двухэтажный дом. Но проблемы возникают, если камин был установлен на верхнем мансардном этаже – здесь недостаточна высота потолка и чердака.

Немного по-другому происходит монтаж дымохода через стену дома или бани:

Отметим, что печи к дымоходам следует присоединять при помощи дымоходных труб длиной не более 0,4 м.

Одним словом, пропускная способность дымоходной трубы должна обеспечить беспрепятственное прохождение дыма и его выход в атмосферу. Причем здесь немаловажен и экологический момент, а именно, правильно ли продукты сгорания топлива рассеиваются в атмосфере.

Так, при строительстве коммерческих и заводских предприятий учитывают определенные санитарные нормы. А они зависят от погодных условий местности, типичной скорости потока масс воздуха, рельефа ландшафта и многих других факторов.

Итак, какое значение получилось у вас и равно ли оно точно 5 метрам?

krovgid.com

Скорость газов в дымовой трубе. Большая энциклопедия нефти и газа

Опубликовано: 15.11.2009 | |

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 (т.е. в начале расчета мы задаем некоторые параметры, такие как высота и материал дымохода, скорость дымовых газов и т.д., а потом путем последовательных приближений уточняем эти значения).

Однако на практике гораздо чаще приходится сталкиваться с необходимостью поверочного расчета дымохода, так как обычно котел подключается к уже существующей системе дымоудаления. 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.

То есть 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 .

Где hc — величина самотяги;
Hд — эффективнаявысота дымохода;
в — плотность воздуха;
г — 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 (см. рис. 2 ).

Однако на практике гораздо чаще встречаются случаи, когда изменяется не только температура дымовых газов, но и температура воздуха. В таб. 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.
в — плотность воздуха при рабочих условиях:

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

где гну — плотность продуктов сгорания при нормальных условиях, пр= 1,2 для природного газа можно принять — 1,26 кг/м3.

Для удобства обозначим, a=1/273
тогда

где 1 + a x t — 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 ϑcp. Температура на входе в трубу ϑ1 определяется из паспортных данных оборудования. Температуру продуктов сгорания на выходе из устья дымохода ϑ2 находят с учетом их охлаждения по длине трубы.

Охлаждение газов в трубе на 1 метр её 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 метра.
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 °С 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 выполнена из кирпича.

Охлаждение газов в трубе на 1 метр её высоты по :

Температура дымовых газов на выходе из трубы по :
ϑ2 = 125 — 8 x 1,016 = 117, °С.
Средняя температура продуктов сгорания в дымоходе по :
ϑср = (125 + 117)/2 = 121, °С.
Величину самотяги вычисляем по :
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:

r — коэффициент, зависящий от вида используемого топлива. Газ: r = 0,016, жидкое топливо: r = 0,024, уголь: 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/час.
Для примера рассмотрим следующий случай:

• Высота дымовой трубы 7 м;
• Массовый расход продуктов сгорания 81 кг/час;
• Плотность продуктов сгорания (при ϑср =120 °С) г = 0,8982 кг/м3;
• Скорость продуктов сгорания (в первом приближении) wг = 1,4 м/с.

По определяем ориентировочную площадь сечения дымового канала:
F = (0,225 кг/c)/(1,4 м/c x 0,8982) = 0,0178 м2 = 179 см2.

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.

wг = (0,225 кг/c)/(0,8982 кг/м3 x 0,01327 м2) = 1,89 м/c.
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:
Ø 110 mm: wг = 2,64 м/с.
Ø 130 mm: wг = 1,89 м/с.
Ø 150 mm: wг = 1,42 м/с.
Ø 180 mm: wг = 0,98 м/с.
Результаты представлены на рис. 4 . Как видим, из полученных значений скоростным условиям удовлетворяют два типоразмера: Ø 130 mm и Ø 150 mm. В принципе, мы можем остановиться на любом из этих значений, однако Ø 150 mm предпочтительней, так как потери напора в этом случае будут меньше.

Для удобства подбора типоразмера дымохода можно использовать диаграмму рис. 5 .
Для примера:

• Расход продуктов сгорания 468 м3/час; диаметр газохода Ø 300 мм — скорость продуктов сгорания wг = 1,9 м/с
• Расход продуктов сгорания 90 м3/час; диаметр газохода Ø 150 мм — скорость продуктов сгорания wг = 1,4 м/с

Потери напора в дымоходе
Сумма сопротивлений трубы:

Сопротивление трения:

Потери в местных

www.kalinark.ru

Расчет дымовой трубы

Расчет дымовой трубы

Элементарное объяснение явления тяги было дано в гл. IV. 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 γ_в и γ_г принят при 0° и 760 мм и сделаны пересчеты, учитывая расчетные температуры и принятое барометрическое давление.

Упрощая в дальнейшем уравнение (267) (приравниваем γ_г = γ_в=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 Т_тр значением (Т_тр-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 t_в= 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.

kotel-kvr.su

Выполнение расчетов высоты дымовой трубы

Warning: Use of undefined constant WPLANG — assumed ‘WPLANG’ (this will throw an Error in a future version of PHP) in /var/www/krysha-expert.ru/data/www/krysha-expert.ru/wp-content/plugins/wp-creator-calculator/wp-creator-calculator.php on line 2580

Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in /var/www/krysha-expert.ru/data/www/krysha-expert.ru/wp-content/plugins/wp-creator-calculator/wp-creator-calculator.php on line 1802

Дымоходному каналу при изготовлении камина или печи уделяется большое внимание, так как от этого элемента зависит, насколько эффективно будет функционировать вся система. При этом одной из основных задач является выполнение расчетов высоты дымовой трубы и ее сечения. Данные параметры определяют условия оптимальной тяги в зависимости от типа отопительного прибора и прочих параметров. Сегодня мы поговорим о том, как выполняются подобные расчеты. При этом не призываем выполнять их самостоятельно, так как без практики никакая теория не может гарантировать качественного результата — однако новые знания никому не повредят.

Выполнение расчетов высоты дымовой трубы

Содержание статьи

Для чего требуется вычислять высоту дымохода

Причин, по которым мы производим расчеты высоты дымовой трубы, несколько.

1. Когда этот параметр подобран верно, в значительной степени увеличивается коэффициент полезного действия используемого отопительного прибора. Это говорит о том, что тепло, им производимое, будет отдаваться в помещение быстро при минимальных затратах топлива.

   Нюансы воздействия на дымоход ветра, высоких густых деревьев и стен

2. Вторая причина – это безопасность для здоровья людей, находящихся в помещении. Если высота подобрана неверно, то велика вероятность, что продукты сгорания, вредные для человека, будут проникать в помещение.

   Хорошая тяга у дымохода

3. Третья причина – это исключение угрозы возникновения пожара. Дело в том, что при недостаточной тяге горячие газы не будут успевать остывать до нужной температуры, что, как понимаете, и увеличивает вероятность возгорания.

   Допустимые возвышения дымохода над строениями

Цены на сэндвич-дымоходы

Сэндвич-дымоход

Как самому рассчитать высоту трубы

Далее будет приведена методика самостоятельного расчета — ориентирована она на СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». Согласно этому документу мы располагаем следующими сведениями:

• минимальная высота дымовой трубы, которая считается от оголовка до колосника, составляет 5 м;
• оптимальная же высота должна быть 6 м.

Проход круглой трубы через кровлю

Однако эти данные ничего абсолютно не говорят о том, какой параметр выбрать в конкретном случае, под конкретное оборудование. Поэтому специалисты пользуются следующей формулой.

Формула расчета высоты трубы

Ориентируясь на представленную формулу, выведем основные параметры, которые необходимы для точных расчетов.

1. А – метеорологические условия окружающей местности. Имеется в виду некоторый коэффициент, который уже рассчитан профессионалами и представлен в описательных документах. Например, для северных регионов установлено значение этого параметра в 160.
2. Mi – это масса веществ, проходящих через дымовую трубу за определенную единицу времени. Этот параметр можно узнать из документации, прилагаемой к отопительному прибору.
3. F – скорость оседания частиц, которые образуются во время горения топлива. Этот показатель можно найти в нормативных документах по используемому типу топлива. В качестве примера возьмем дрова и электрический нагреватель. В первом случае рассчитано значение в 25 единиц, а во втором – 1.
4. (Спдкi и Сфi) – концентрация разных веществ в газе, который необходимо вывести. Оба показателя также берутся из инструкции, прилагаемой к отопительному оборудованию.
5. V – объем отводимого газа.
6. Т – температурная разница между поступающим воздухом и газом на выходе из трубы.

Вычисление высоты дымохода

Высота дымохода над крышей тоже очень важный параметр. Он определяется, исходя из формы крыши – все данные также взяты из приведенного выше СНиП.

Плоская крыша здания

Если крыша у строения плоская, то высота трубы определяется так.

Таблица. Высота трубы для плоской кровли.

Условия	Установленная высота над кровлей
У крыши отсутствуют парапеты и прочие установленные устройства.	120 см.
На крыше присутствуют защитные бордюры и прочее оборудование.	К максимальной высоте установленного оборудования прибавляется 1 м.
На крыше установлена вентиляционная труба.	Высота дымохода на 50 см должна быть больше высоты вентиляционной трубы. При этом расстояние между ними минимально должно составить 5 м.

Высота дымохода на плоской крыше

Если крыша у вас скатная, то на высоту дымохода будет влиять его расположение относительно конька крыши – имеется в виду удаленность (расстояние между ними).

Таблица. Высота трубы для скатной кровли.

Условия	Установленная высота над кровлей
Расстояние от конька до дымовой трубы составляет 1,5 м или меньше.	Минимальная высота берется 50 см.
Расстояние составляет 1,5-3 м.	Высота дымохода устанавливается по самой высокой точке крыши.
Расстояние более 3 м.	В этом случае необходимо замерить угол между горизонтальной линией, проведенной по уровню конька и верхней точкой дымохода – он должен составить ровно 10 градусов.

Минимальная высота дымохода должна всегда быть 5 м

Также на высоту дымохода над коньком могут повлиять сторонние факторы, такие как расположенные в непосредственной близости строения и высокие деревья. Наличие таких помех образует зону ветрового подпора. В этой зоне практически невозможно обустроить хорошую тягу, которой будет достаточно для нормальной работы отопительного прибора. Чтобы выйти из этой ветровой зоны, требуется увеличить высоту дымовой трубы минимум на 50 см.

Для обеспечения стабильной тяги важно, чтобы оголовок трубы на крыше имел достаточную высоту относительно конька и не попадал в зону ветрового подпора

Аналогичная ситуация будет, если расположить отопительное оборудование в низком подсобном помещении, пристроенном к дому или расположенному в непосредственной близости. Оба варианта показаны на схеме выше.

Цены на различные виды кровельных коньков

Конек кровельный

Калькулятор расчета высоты конька

Перейти к расчётам

Конек – важная часть стропильной системы

Расчет сечения дымовой трубы

Итак, с высотой мы определились, теперь поговорим про сечение, ведь оба показателя неразрывно связаны друг с другом.

Расчет сечения дымовой трубы

Чтобы приступать к расчетам тяги, определяемся с диаметром. Если говорить про математические расчеты, то они слишком сложны, чтобы пытаться их выполнить без соответствующей подготовки. Поэтому будем ориентироваться на рекомендации специалистов, сильно не углубляясь в дебри.

1. Мощность отопительного оборудования не превышает 3,5 кВт — будет достаточно дымохода с сечением сторон 14х14 см.
2. Если отопительный котел имеет мощность от 4 до 5 кВт, сечение будет уже большим – 14х20 см.
3. При значениях мощности от 5 до 7 кВт, сечение выбирается не меньше 14х27 см.

Дымоход для твердотопливного котла

Сразу уточняем, что приведенные значения являются минимально возможными.

Совет! Использовать приведенные рекомендации вы можете только в том случае, когда вам известна мощность прибора, что и не удивительно. При отсутствии этих данных, как ни крути, придется выполнять расчеты.

Отношение площади проходного сечения дымовой трубы к площади портала камина

Давайте попробуем разобраться с основными принципами таких вычислений. Для работы вам потребуется узнать следующие данные.

1. Количество топлива, которое сгорает в приборе за 1 час использования – можно выполнить эксперимент или все же отыскать технические характеристики (В).
2. Объем газов, выделяемых при сгорании топлива – это значение можно узнать из различных сводных таблиц, согласно виду топлива (V).
3. Температура газа на входе в дымовую трубу. Чаще всего это значение колеблется в пределах 150-200 градусов по Цельсию(t). Для бытовых печей в расчетах берется меньшее значение из указанного диапазона, хотя по факту оно может составлять и 130, и 120 градусов, но никак не ниже, иначе на выходе из дымовой трубы появится точка росы, и будет образовываться конденсат.

   Схема газового котла и температура дымовых газов

4. Высота дымохода – об этом мы уже подробно поговорили в предыдущей главе.
5. Скорость прохождения газа по трубе – этот показатель по умолчании берется равным 2 м/с.
6. Показатель естественной тяги – этот параметр обычно считается равным 4 Па, на каждый метр высоты дымохода.

   Процесс отвода продуктов горения

Из всего перечисленного основным параметром является количество топлива, поэтому без этого знания точных результатов расчетов вы получить не сможете. Остальные, указанные в списке значения, для всех котлов примерно одинаковые, поэтому решающей роли они не играют.

Теперь, когда мы знаем, что требуется для расчетов, давайте попробуем их самостоятельно выполнить. Для этого следует запомнить, что тяга в дымоходе – это ни что иное, как разность плотностей выходящего газа и воздуха, умноженная на высоту конструкции. То есть отсюда и берется тот факт, что объем сгоревшего топлива напрямую влияет на диаметр конструкции.

Почему важно проверять тягу в дымоходе?

Итак, все расчеты выполняются в следующей последовательности.

1. Мы знаем, какова мощность отопительного оборудования. По этим данным мы можем точно определить объем газа, входящего в систему: Vг = BхVх(1+t/273)/360, (в м³/сек).
2. Также нам известна скорость движения газа по дымоходу. Этот параметр поможет нам определить площадь сечения трубы: (F=πхd²/4)=S (в м²).
3. Если вы помните школьный курс геометрии, то наверняка знаете, что существует формула расчета площади круга, при помощи которой мы сможем легко определить диаметр трубы: dт=√4хBхVх(1+t/273)/πхωх360 (в метрах).

Площадь круга

Теперь проведем пробный расчет по указанному алгоритму для дымовой трубы бытового назначения. Предположим, что в камере сгорания, на колоснике, может за час сгореть 10 кг топлива (максимальное значение). В качестве топлива выступают дрова, влажность которых составляет 25%. При сгорании этого топлива будет выделено 10 м³/кг газа. Все необходимые данные у нас имеются, так что можем приступать.

1. Итак, сначала находим объем газа на входе: Vг = 10х10х(1+150/273)/360 = 0,043 м³/сек.
2. Находим площадь сечения трубы, достаточную для отведения такого объема газа: S = (4х0,043)/3,14х2 = 0,027 м².
3. И берем формулу расчета диаметра, подставляя в нее полученные значения: √4х0,34х0.043х(1+150/273)/3,14х10х360=0,165 м.

Расчет сечения и высоты дымохода

Отлично, нам известен диаметр, теперь мы можем переходить к расчету тяги дымохода.

1. Также нам понадобится значение мощности – находим его по установленным коэффициентам и знанию, что за час сгорает 10 кг топлива: Q = 10х3300х1,16 = 38,28 кВт.
2. Далее находится значение теплопотери трубы на 1 метр длины. Используем для этого показатель теплопотери трубы на 1 метр ее длины, метраж и фактические теплопотери: 0,34/0,196 = 1,73 градуса потерь на метр.
3. Нам известно, что минимальная длина трубы составляет 5 метров. Убираем отсюда два метра высоты самой печи и остается 3 м чистого дымохода. Рассчитываем падение температуры газов, проходящих по этому участку: 150 – (1,73х3) = 144,8 градусов – температура газов на выходе из трубы.
4. Берем за основу показатели плотности при нулевой температуре 1,2932 и при полученных 144,8 градусов – 0,8452, получаем естественный напор газов в 1,34 ммН2О. Такая тяга обеспечит хорошее горение дров в топке.

Понятие тяги

Конечно, данные расчеты могут показаться очень сложными, тем более что мы не стали углубляться во многие подформулы, получая некоторые коэффициенты. Но если разобраться, все становится понятным. При этом напомним, что браться за такие расчеты лучше мастеру, а информацию мы предоставляем для общего ознакомления.

Цены на дефлекторы для дымоходов

Дефлектор на дымоход

Видео — Как рассчитать высоту дымохода

krysha-expert.ru

Типичные скорости (практические скорости) потока воздуха, газов и водяного пара в трубопроводах и вентиляционных газоходах (трубах) в различных технологичеcких и коммунальных сетях.

	Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Инженерное ремесло / / Падение давления, потери давления на трение.  / / Типичные скорости (практические скорости) потока воздуха, газов и водяного пара в трубопроводах и вентиляционных газоходах (трубах) в различных технологичеcких и коммунальных сетях. Поделиться:    Типичные скорости (практические скорости) потока воздуха, газов и водяного пара в трубопроводах и вентиляционных газоходах (трубах) в различных технологичеcких и коммунальных сетях. Комфортной (не вызывающей излишней коррозии / эрозии или шума в трубопроводах) считается скорость до 7 м/с для газопроводов низкого давления, 15 м/с для газопроводов среднего давления, 25 м/с для газопроводов высокого давления (для простоты — «без серьезного приборного давления», «с приборным порядка единиц атмосфер», «с приборным давлением выше 3 бар»). Приемлемой на практике (уже будет шумно)- до 50-100 м/с. А практически встречающиеся скорости см. в таблице ниже: Система Диапазон практических скоростей (м/с) Воздух, промышленная пневматика 6-20 Газы при естественной тяге вне трубы («ветер в коридоре и на лестнице» ) 2-4 Газы при атмосферном или близком к нему давлении в вентиляционных газоходах и прочих трубопроводах. 5-20 Водяной пар при приборном давлении в трубе свыше 0,5 бар (паровая магистраль) 15-40 Водяной пар при приборном давлении в трубе свыше 0,2-0,5 бар (разбор пара = используют пищевые производства в гигиенических целях и т.п. ) 40-60 Дополнительная информация: «… Скорость потока учитывается только для определения диаметра трубопровода. При неправильном выборе диаметра (скорость потока для: жидкой среды от 3 до 10 м/с; газообразной — свыше 20 м/с) будет наблюдаться повышенная вибрация

dpva.ru

Как уменьшить тягу в дымоходе: проверка и расчет

Вывод дыма через дымоход невозможен без наличия хорошей тяги. Она же возникает благодаря перепаду между давлением, которое существует на уровне верха дымоотвода и на уровне топки. Чем больше этот перепад, тем большей является тяга.

Что влияет на тягу

На величину дымохода влияет множество факторов. Наиболее важными среди них являются высота и сечение канала дымовой трубы. Эти два параметра всегда взаимосвязаны и зависят от особенностей печи или камина. Их расчет требует исключительной бдительности, поскольку в случае ошибки тяга будет плохой. А это приведет либо к обратному движению угарных газов, либо к чрезмерному сжиганию дров.

Сегодня существуют целые таблицы, которые позволят сделать правильный расчет размеров дымовых каналов. Например, чтобы создать тягу в камине надлежащей силы, нужно сделать так, чтобы вытяжной канал имел сечение, меньшее 1/10 площади входного отверстия топки. Кажется, если увеличить сечение вытяжного канала, то тяга должна вырасти. Однако она наоборот уменьшится, ведь дым будет выходить более медленно. Из-за этого он будет охлаждаться и накапливаться в отводной трубе. Что нехорошо. Поэтому специалисты для определения правильного сечения делают длительный расчет.

Влияние высоты

Что касается высоты дымохода, то чем она больше, тем лучше становится скорость движения дыма. Однако здесь также есть ограничения. Слишком высокий дымоотвод создает большое сопротивление движению дыма, в результате чего тяга становится хуже. То есть она уменьшается.

Правильной высотой дымохода является высота в пять метров. Начальной точкой считается уровень колосников. Такой высоты вполне достаточно для любой погоды. Однако специалисты советуют делать расчет от конкретного случая, ведь может быть так, что эта высота будет создавать чрезмерную тягу. Следствие этого – увеличение потребности в дровах. Если же планируется такая высота без учета конкретных особенностей, то придется использовать средства, благодаря которым тяга в дымоходе сможет стать меньше.

Также есть еще один нюанс. Каналы дымохода могут быть горизонтальными. Это увеличивает длину дымоотвода, что также влияет на скорость движения дыма. Она снижается, ведь на поворотах создаются завихрения дыма. В этих местах всегда накапливается сажа. Она же уменьшает диаметр прохода, в результате чего слабеет тяга. Чтобы скорость была оптимальной, наращивают высоту дымохода на такую величину, которая равняется длине горизонтальных отрезков.

Есть еще факторы, от которых зависит тяга дымохода. В основном они ее уменьшают.

Проверка и определение тяги

Эти два процесса необходимы для тех людей, которые хотят оптимизировать теплоотдачу от сжигания дров и сделать минимальной потерю тепла. Таким хозяевам обязательно нужно пользоваться специальными приборами.

В прошлом ее силу определяли с помощью анемометра. Он позволял проверить силу тяги тогда, когда в дымоходе воздух двигался со скоростью, большей 1 м/с. Сегодня есть более совершенные устройства. Они делают очень точный расчет. Правда, стоят они немало.

Также расчет скорости движения угарных газов можно провести, делая оценку пламени. Так, можно проверить, нормальная или же очень сильная тяга.

Кроме этих способов есть народные. Они предусматривают использование листа бумаги или спички. Первый подносят к дымоходу. Положение бумаги должно быть перпендикулярным каналу. Если лист начинает отклоняться от первоначального положения, то по дымоходу движется воздух. Величина отклонения зависит от скорости движения воздуха. Расчет не будет очень точным, однако, достаточным для принятия дальнейших решений.

О чрезмерной скорости свидетельствует пламя белого оттенка. Также из дымохода раздается шум. Если же виднеется темно-красный цвет, то анализируемый показатель слабее нормы. Огонь золотистого цвета говорит о хорошей тяге.

Спичку же зажигают и задувают. Далее быстро продвигают в топку и наблюдают за направлением движения дыма. Такая проверка очень проста.

Способы уменьшения

Заключается в использовании специального регулятора. Это устройство имеет механизм для регулирования давления в трубе и специальный датчик, который анализирует текущую тягу. Он может создавать давление, равное 10-35 Па. Работает автоматически. Такой регулятор является лучшим решением, поскольку может, как уменьшить, так и увеличить тягу. Благодаря нему, не возникнет обратного движения дыма.

Кроме него скорость перемещения дыма уменьшают с помощью заслонок (шиберов) и поддувала. Первые устанавливают как в самый дымоотвод, так и в печь. С помощью них можно уменьшить/увеличить сечение канала. Достаточно засунуть заслонку на определенную величину, и интенсивность огня в топке станет меньше. Шиберы бывают ручными и автоматическими.

Поддувало также является очень эффективным. Оно влияет на поставку свежего воздуха в топку. Если его закрыть полностью, то в топку будет поступать минимум воздуха и тяга сразу уменьшится.

poluchi-teplo.ru