08.02.2020      31      0
 

Расчет печки печной камеры диаметра трубы


Принципы работы дымохода печи и бытовых котлов

Большинство отопительно-варочных печей и котлов автономного отопления не оборудованы системой принудительного поддува свежего воздуха и удаления отработанных дымовых газов, поэтому процесс сгорания топлива в них, напрямую зависит от наличия естественной тяги в трубе дымохода.

Теоретически, методика расчета дымовой трубы довольно проста. Чтобы читателю стало понятно, откуда берется естественная тяга, далее я постараюсь вкратце объяснить физику тепловых и газодинамических процессов, которые происходят в печи во время горения топлива.

  1. Печной дымоход всегда устанавливается вертикально (за исключением отдельных горизонтальных или наклонных участков). Его канал начинается в верхней части свода топки, и заканчивается на улице, на некотором возвышении над крышей дома;
Схема современного печного дымохода.

Схема современного печного дымохода.

  1. Раскаленные дымовые газы в зоне горения топлива имеют очень высокую температуру (до 1000° C), поэтому, согласно законам физики, быстро устремляются вверх;
  2. Подымаясь вверх по дымоходной трубе со скоростью около двух метров в секунду, дымовые газы создают в печи область пониженного давления;
  3. За счет естественного разрежения в топке, обеспечивается приток свежего воздуха через поддувало и колосниковую решетку в зону горения пламени;
  4. Таким образом, несложно понять, что для образования хорошей естественной тяги необходимо соблюдение сразу несколько условий:
  • Дымовая труба должна быть расположена строго вертикально. Кроме того, ода должна иметь достаточную высоту и максимально прямолинейную конфигурацию, без лишних изгибов и поворотов под углом более 45°.
Допустимые размеры и углы наклона дымовых каналов.

Допустимые размеры и углы наклона дымовых каналов.

  • Внутреннее сечение дымового канала должно быть рассчитано таким образом, чтобы он позволял беспрепятственно пропускать в атмосферу весь объем дымовых газов, которые образуются в процессе сгорания топлива;
  • Чтобы не создавать значительное аэродинамическое сопротивление движению дыма, внутренние стенки трубы должны иметь максимально ровную и гладкую поверхность с минимальным количеством переходов и стыков;
  • По мере продвижения по трубе, дымовые газы постепенно остывают, что приводит к увеличению их плотности, и склонности к образованию конденсата. Чтобы этого не происходило, труба дымохода должна иметь хорошую теплоизоляцию.
Влияние ветра на нормальную и обратную тягу.

Влияние ветра на нормальную и обратную тягу.

В нормативно-технической строительной документации не оговариваются какие-либо жесткие требования по обустройству печных дымоходов, поэтому каждый владелец жилья изготавливает дымовую трубу на свое усмотрение. В то же время, я должен сказать, что все виды дымоходов отличаются между собой не только по конструктивным и внешним признакам, но также и по теплотехническим, весовым и газодинамическим характеристикам.

  1. Дымовая труба из кирпичной кладки характеризуется высокой прочностью и долговечностью, хорошо выдерживает длительное воздействие высоких температур, однако плохо противостоит воздействию агрессивного дымового конденсата. Благодаря массивным кирпичным стенкам, она отличается высокой теплоемкостью и удовлетворительными теплоизоляционными свойствами. Что касается вопроса конденсации водяных паров и газодинамики кирпичного дымохода, то здесь не все так хорошо.
  • Массивная кирпичная труба имеет значительный вес, поэтому для ее установки необходим собственный фундамент, который в свою очередь, также требует отдельных расчетов;
Фундамент для кирпичной трубы можно выложить из двух сплошных рядов кирпича на цементно-песчаном растворе.

Фундамент для кирпичной трубы можно выложить из двух сплошных рядов кирпича на цементно-песчаном растворе.

  • Прямоугольная или квадратная форма поперечного сечения дымовых каналов, в сочетании с неровными и шероховатыми внутренними стенками, создают значительное сопротивление движению дымовых газов, поэтому сечение таких дымоходов следует подбирать с небольшим запасом;
  • Отсутствие дополнительной теплоизоляции может привести к образованию конденсата внутри дымохода, поэтому ее стенки должны иметь достаточную толщину для того, чтобы температура дымовых газов внутри не опускалась ниже точки выпадения росы.
Для того чтобы кирпичный дымоход служил дольше, я советую установить в него вставку из нержавеющей стали.

Для того чтобы кирпичный дымоход служил дольше, я советую установить в него вставку из нержавеющей стали.

  1. Асбоцементные и керамические трубы продаются в готовом виде, и легко монтируются своими руками, поэтому их нередко применяют в строительстве частных домов для подключения газовых или твердотопливных котлов. Многих хозяев жилья привлекает их не очень невысокая цена, однако я хочу напомнить, что при монтаже дымохода из асбоцементных труб, нужно принимать во внимание следующие моменты:
  • Асбоцементные трубы обладают высокой теплопроводностью и плохо сохраняют тепло дымовых газов, за счет чего внутри может образовываться конденсат, который быстро приведет к разрушению стенок;
  • Чтобы этого не произошло, при монтаже асбоцементного дымохода важно правильно подобрать теплоизоляционный материал, и рассчитать его толщину таким образом, чтобы температура дымовых газов на выходе не опускалась ниже 110° C;
  • При температурах выше 350° C, асбоцемент может растрескиваться и разрушаться, поэтому между входным патрубком дымохода и выходным патрубком котла, я советую установить дистанционную проставку из утепленной металлической трубы;
  • Ее длину следует рассчитать таким образом, чтобы температура дымовых газов на входе в асбоцементную трубу не превышала 300-350° C;
  • Асбоцементная труба, сама по себе обладает достаточной жесткостью. Несмотря на это, для лучшей теплоизоляции и защиты от механических повреждений, я рекомендую устанавливать такой дымоход внутри защитной рубашки из кирпичной кладки толщиной в полкирпича.
Дымоходы из асбоцементных труб, облицованных защитным слоем кирпичной кладки.

Дымоходы из асбоцементных труб, облицованных защитным слоем кирпичной кладки.

  1. Металлические сэндвич трубы из нержавеющей стали, на мой взгляд, являются наиболее удачным вариантом домашнего дымохода, который одинаково хорошо подходит, как для массивной кирпичной плиты, так и для современного компактного отопительного котла. Они набираются из отдельных секций, поэтому позволяют своими руками изготовить наружный или внутренний дымоход практически любой конфигурации.
  • Внутренняя гильза из жаростойкой нержавеющей стали имеет идеально гладкую поверхность и круглую форму поперечного сечения, поэтому создает минимальное аэродинамическое сопротивление потоку дымовых газов. По этой причине, внутренний диаметр дымового канала должен соответствовать минимальному значению расчетных характеристик;
Металлические сэндвич дымоходы могут быть установлены, как снаружи, так и внутри жилого дома.

Металлические сэндвич дымоходы могут быть установлены, как снаружи, так и внутри жилого дома.

  • Утепленная металлическая сэндвич труба обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, и не нуждается в дополнительном утеплении, поэтому теплотехнические расчеты, в данном случае, проводить не обязательно;
  • При установке и сборке дымохода, каждую секцию нужно монтировать с таким расчетом, чтобы она крепилась к внутренней стене или фасаду здания как минимум в двух точках. При этом расстояние между монтажными кронштейнами должно составлять не более 1200 мм.
Утепленные сэндвич-трубы из жаростойкой нержавеющей стали.

Утепленные сэндвич-трубы из жаростойкой нержавеющей стали.

  1. Сборные утепленные керамические дымоходы обладают похожими характеристиками, и также могут использоваться практически без ограничений, в сочетании с любыми типами печей, каминов или бытовых отопительных котлов.
  • Они проектируются и производятся в заводских условиях, с соблюдением всех необходимых теплотехнических расчетов и требований правил противопожарной безопасности;
  • Это дает возможность монтировать их в том виде, в котором они есть, не задумываясь о собственных дополнительных расчетах;
  • Несмотря на это я хочу напомнить, что такой бутерброд из керамзитобетонных блоков, минераловатного утеплителя и вставки из керамической трубы, в сборе может иметь большой вес, поэтому для него также необходимо рассчитывать и изготавливать отдельный фундамент.
Внутреннее устройство и основные преимущества керамических дымоходов.

Внутреннее устройство и основные преимущества керамических дымоходов.

  1. С недавнего времени на рынке строительных материалов начал появляться относительно новый вид полимерных дымоходов, более известный под торговым названием «Furan Flex». Он представляет собой гибкий армированный рукав, который устанавливается в существующий дымовой канал, а затем заполняется горячим паром под высоким давлением. Под действием давления и высокой температуры рукав распрямляется и полимеризуется, в результате чего полностью заполняет просвет дымового канала, и укрепляет изнутри стенки трубы.
  • Монтаж такой полимерной вставки требует использования специального оборудования и строгого соблюдения технологических режимов, поэтому может быть выполнен исключительно квалифицированными специалистами;
  • Исходя из этого, в данном случае я не рекомендую забивать себе голову сложными формулами, и доверить выполнение всех расчетов инженерам подрядной организации, которая будет выполнять монтаж.
Схема реставрации старого дымового канала с использованием армированной полимерной вставки«Furan Flex».

Схема реставрации старого дымового канала с использованием армированной полимерной вставки«Furan Flex».

Чтобы выполнить правильный расчет тяги дымовой трубы, нужно, прежде всего, определить необходимую площадь внутреннего поперечного сечения. В данном разделе я расскажу, как это делается, на примере расчета сечения дымохода для отопительных печей и каминов на твердом топливе.

  1. Прежде всего, нужно определить, какой объем дымовых газов будет вырабатываться при сжигании определенного вида топлива в печи за один час. Такой расчет выполняется по следующей формуле:

V газ = В * V топл * (1 Т / 273) / 3600, где

  • V газ – объем дымового газа, который будет проходить по трубе за один час (м³/час);
  • B – максимальная масса топлива, которая сгорает в течении одного часа в топке (кг);
  • V топл – коэффициент объема дымовых газов, которые выделяются при сгорании определенного вида топлива (м³/кг).
  • Эта величина определяется по специальным таблицам, и ее значение составляет: для сухих дров и кускового торфа – 10 м³/кг, для брикетированного бурого угля – 12 м³/кг, а для каменного угля и антрацита – 17 м³/кг;
  • Т – температура дымовых газов на выходе из трубы (°C). При нормально утепленном дымоходе ее значение может составлять от 110 до 160°C.
Различные способы регулирования температуры газодымовой смеси.

Различные способы регулирования температуры газодымовой смеси.

  1. Имея полученное значение суммарного объема газа, проходящего по трубе за единицу времени, несложно будет рассчитать необходимую площадь поперечного сечения канала дымохода. Она определяется как отношение полученного объема к скорости движения дымовых газов, и рассчитывается по следующей формуле:

Пример расчета сечения дымохода и выбор его формы

Тип конечного элемента определяется его геометрической формой, правилами, определяющими зависимость между перемещениями узлов конечного элемента и узлов системы, физическим законом, определяющим зависимость между внутренними усилиями и внутренними перемещениями, и набором параметров (жесткостей), входящих в описание этого закона и др.

Узел в расчетной схеме метода перемещений представляется в виде абсолютно жесткого тела исчезающе малых размеров. Положение узла в пространстве при деформациях системы определяется координатами центра и углами поворота трех осей, жестко связанных с узлом. Узел представлен как объект, обладающий шестью степенями свободы — тремя линейными смещениями и тремя углами поворота.

Предлагаем ознакомиться:  Как сделать дымоход в бане через стену

Все узлы и элементы расчетной схемы нумеруются. Номера, присвоенные им, следует трактовать только, как имена, которые позволяют делать необходимые ссылки.

Основная система метода перемещений выбирается путем наложения в каждом узле всех связей, запрещающих любые узловые перемещения. Условия равенства нулю усилий в этих связях представляют собой разрешающие уравнения равновесия, а смещения указанных связей — основные неизвестные метода перемещений.

1 — линейное перемещение вдоль оси X;

2 — линейное перемещение вдоль оси Y;

3 — линейное перемещение вдоль оси Z;

4 — угол поворота с вектором вдоль оси X (поворот вокруг оси X);

Расчет печки печной камеры диаметра трубы

5 — угол поворота с вектором вдоль оси Y (поворот вокруг оси Y);

6 — угол поворота с вектором вдоль оси Z (поворот вокруг оси Z).

Нумерация перемещений в узле (степеней свободы), представленная выше, используется далее всюду без специальных оговорок, а также используются соответственно обозначения X, Y, Z, UX, UY и UZ для обозначения величин соответствующих линейных перемещений и углов поворота.

В соответствии с идеологией метода конечных элементов, истинная форма поля перемещений внутри элемента (за исключением элементов стержневого типа) приближенно представлена различными упрощенными зависимостями. При этом погрешность в определении напряжений и деформаций имеет порядок (h/L) k, где h — максимальный шаг сетки;

От них будет зависеть, какая тяга будет, насколько эффективно будет удаляться дым из печи. Как правильно рассчитать трубу для дымохода будет зависеть не просто функционирование системы, но и безопасность людей живущих в помещении

Поэтому обращайте внимание на любые тонкости, изучайте теорию, чтобы потом можно было без проблем узнать и определить, как самостоятельно рассчитать дымоход.

Мы обращаем внимание, что габариты могут быть различны у изделий отдельных заводов, поэтому данные уточните перед кладкой, рассмотрев досконально порядовку и взяв реальные размеры. Теперь займемся математикой:

  1. Буквой Fобозначается площадь портала камина, она равна 75 х 58 = 4350 квадратных сантиметров.
  2. Малой буквой fобозначается площадь сечения дымохода, имеется в виду его внутренняя проходная часть. Это составит 12,8 х 25,8 = 330,24 квадратных сантиметра.

Берем отношение F/f = 7,6%. Теперь смотрим по графику, что у нас получается…  Из рисунка видно, что прямоугольный дымоход в этих условиях не будет работоспособен, то есть необходимо выбрать круглый дымоход такого же сечения, причем высота трубы должна быть не ниже 17-ти метров. Великовато для частного коттеджа?

Тогда сделайте площадь дымохода чуть больше, чтобы процент уместился в расчетную высоту или замените круглым сечением. Дымоходы диаметром 80 мм, например, имеют площадь 50,24 квадратных сантиметра, этого будет маловато. Тогда лучше исходить из обратного условия минимально необходимого диаметра. Его легко найдем из заданной высоты. (См. также: Изготовление каминов своими руками)

Расчет печки печной камеры диаметра трубы

D= √4 х f / П = √4 х 370 / 3,14 = 21,7 см.

Вот так можно рассчитать сечение дымохода в зависимости от размера портала. Брать лучше с запасом. И здесь вот какой еще момент. В качестве дымоходов используются следующие материалы:

  1. Стекло.
  2. Керамика.
  3. Сталь.
  4. Асбоцемент.

Из кирпича сложить круглый дымоход будет сложновато. В этом свете выбирайте подходящий материал, но учтите, что при сжигании в топке газа или дизельного топлива, следует отбросить в сторону асбоцемент, а стеклянные дымоходы стоят очень дорого. В этом случае следует отдавать предпочтение стали, которая устойчива к воздействию агрессивных сред. (См. также: )

Конечно, если вы приняли решение построить печь своими руками и при этом не пользуетесь никакими схемами и инструкциями, в основном это касается русских печей, то сделать правильные просчеты достаточно сложно, ведь в данном вопросе важно не только сечение, но и высота трубы и наличие поддувала для притока воздуха.

Формула расчетов: сечение дымохода прямопропорционально размерам топки и составляет 1:1,5. Кстати, сечение дымохода не должно быть меньше сечения поддувала.

Такими простыми вычислениями и просчетами можно самостоятельно определить сечение дымоходной трубы. Кстати, качество печи или камина, его эксплуатационные свойства зависят и от высоты дымохода, но здесь можно придерживаться другого правила: чем он выше, тем лучше тяговые свойства отопительного прибора, причем не имеет значения, сделали вы его самостоятельно либо приобрели готовым у производителя

Более того, с увеличением сечения дымоходного отверстия тяговые свойства увеличиваются прямопропорционально, а соответственно, скорость сгорания топлива тоже будет увеличена, так что этот факт во внимание тоже следует принимать, не нужно делать дымоходное отверстие с большим сечением, чем нужно.

Что касается расчетов дымоходного отверстия для больших зданий и сооружений, то в данном вопросе лучше обратиться к профессионалам. Это необходимо для того, чтобы ваш отопительный прибор обогревал не только часть помещения или сооружения, но и полностью все строение. Более того, при многоэтажном строительстве дымоход нужно правильно планировать, а для этого нужно обладать не только знаниями, но и опытом.

Конструкция должна быть рассчитана на статические и динамические загружения.

пульсация ветрового потока по  СНиП 2.01.07-85* — 6 форм

В динамическом нагружении «Пульсация ветрового потока по  СНиП 2.01.07-85*» выполняется расчет по методике, в которой давление ветра на сооружение рассматривается как сумма статической и пульсационной составляющих ветровой нагрузки. Последняя есть случайная функция времени, обусловленная случайной скоростью пульсаций.

из которой видно, что колебания совершаются вокруг смещенного состояния равновесия, соответствующего статической (средней) компоненте нагружения. В результатах расчета представляются отдельные составляющие динамической реакции Xid и суммарное значение статической и всех динамических компонент. При этом знак динамической добавки принимается таким же, как и у компоненты X c.

  • обеспечения надлежащей тяги, с помощью которой все вредные для здоровья человека вещества, образуемые в результате горения, выводились за пределы жилого помещения. Если недопустимые вещества будут попадать в дом, то человек может получить сильнейшее отравление, способное привести к летальному исходу;

Обратная тяга в дымоходе, способная нанести вред здоровью

  • оптимизации получаемого тепла в соотношении затраченного топлива. Если большая часть прогретого воздуха будет выходить в дымоход, то для прогрева помещения потребуется большее количество дров. При правильном соотношении топлива и получаемого тепла прогретый воздух будет максимально нагревать стенки печи и дымоходного канала, что позволит сократить затрачиваемые ресурсы;
  • расчет дымохода также требуется для максимальной возможности обеспечения противопожарной обстановки. Сильно нагретый воздух, выходящий из дымового канала, или малая тяга могут привести к попаданию искр на горючие поверхности, что неминуемо приведет к возникновению возгорания.

Отопительный прибор с правильно рассчитанным и установленным дымоходом

Проведение расчета параметров трубы позволить не только сэкономить на топливных ресурсах, но и обеспечить комфортное и безопасное нахождение людей в жилом помещении.  

дымоход

При наличии препятствий – поворотов, углов, участков дымового канала с низкой пропускной способностью – дым может пойти в другом направлении, где его распространению ничто не будет мешать. При малой высоте трубы разница температур окажется недостаточной для образования тяги или появится ветровой подпор, который будет мешать дыму выходить из трубы, практически вгоняя его обратно.

Заключение

Подводя итог, я хочу отметить, что при выборе материалов, размеров и конфигурации дымоходной трубы, прежде всего, следует исходить из максимальной тепловой мощности отопительного прибора. При этом также нужно учитывать свои финансовые возможности, и то, на какие виды топлива рассчитана ваша печь или отопительный котел.

Более подробно обо всех описанных видах дымоходов можно узнать из приложенного видео в этой статье, а если у вас возникнут какие либо вопросы или замечания, я предлагаю их обсудить в форме для комментариев.

Как рассчитать параметры для дымохода

Обычно задача стоит перед проектной организацией, которая трудится над заказом печи, камина или другого схожего прибора. Но в этом случае чаще всего имеется готовый набор порядовок. Более того, такие схемы любой может найти в интернете. Например, один печник из Ижевска выложил на Ютуб длинное поучающее видео, где подробно описывает все свои действия.

  • порядовка печи;
  • порядовка камина;
  • порядовка барбекю и все в том же духе.

Для возведения дымоотводящей конструкции, обязательно провести расчеты:

  • общей высоты и высоты относительно крыши,
  • внутреннего диаметра дымовой трубы,
  • образуемой тяги.

Все эти параметры взаимосвязаны. Геометрические размеры дымохода необходимо рассчитать для составления его проекта, а величину тяги – для определения работоспособности дымоотвода в обычных для местности погодных условиях.

Основным нормативным требованием к размеру дымоходной трубы является ее соответствие выходному патрубку теплового прибора.

Для дровяной печи или бытового котла, не имеющего заводского патрубка, необходимо рассчитать параметры внутреннего сечения дымовой трубы, при которых дымоход будет иметь необходимую пропускную способность.

Чтобы вычислить диаметр круглой трубы или ширину и длину прямоугольной, нужно найти площадь ее внутреннего сечения. Расчет проводится в несколько этапов.

Vг=Mт*Vт*(tг 273)÷273,

  • где Mт – расход топлива в единицу времени, указанный в сопровождающей документации отопительного прибора,
  • Vт – коэффициент дымовыделения используемого топлива,
  • а tг – температура дымовых газов на входе в дымоход, обычно указываемая в документации к отопительному прибору и равная 120-150ºС.
Топливо Коэффициент дымовыделения, куб.м/кг
сухие дрова, торф 10
бурый уголь в брикетах 12
природный газ 12,5
антрацит, каменный уголь 17

S=Vг÷v.

Оптимальной считается скорость, равная 1-2 м/с. При такой скорости сажа и конденсат не успевают осесть на стенках трубы, но и тепло остается в помещении, а не вытягивается на улицу.

Например, если для дровяной печи-каменки стандартный расход – 8 кг/ч, то при переводе необходимо разделить эту величину на 3600. Таким образом, расход составит 0,0022 кг/с.

D=2√S÷3,14.

S≥a*b.

Для образования достаточной разницы в давлении и температуре в котле и на улице минимальная необходимая высота дымоходной трубы должна составлять 5 метров. Но кроме минимального значения необходимо рассчитать и высоту выходного отверстия над кровлей.

В этих расчетах учитывается тип крыши, расположение дымохода по отношению к коньку кровли и наличие близко расположенных строений или иных высоких объектов.

Предлагаем ознакомиться:  Чем защитить трубу в бане – чем обмотать и обезопасить металлическую трубу дымохода, изоляция от потолка, как сделать в сауне, чем обернуть или обложить, фото и видео
Особенности расположения дымохода высота
на плоской кровлей без парапетов и других кровельных элементов на 0,5 м выше кровли
с парапетами и другими кровельными элементами на 1,2-1,3 м выше парапета
на скатной крыше, при расстоянии между дымоходом и коньком по горизонтали до 1,5 м на 0,5 м выше конька
1,5-3 м на уровне конька
более 3 м на 10º ниже конька
относительно рядом стоящих зданий, строений, деревьев и иных объектов на 1,2-1,5 м выше самого высокого

Расчет тяги

Для проверки работоспособности дымохода, который будет возведен в соответствии с выполненными расчетами высоты и внутреннего сечения трубы, дополнительно проводят расчет тяги.

ΔP=hд*(ρв-ρг),

где hд– высота дымохода над отопительным прибором,

в– плотность воздуха на улице,

г– плотность дыма.

Высота дымохода уже рассчитана, а вот плотность воздуха и дымовых газов потребуется вычислить. В зависимости от погодных условий, показатель плотности воздуха меняется.

ρв=ρн*273÷tв,

где н=1,29 кг/куб.м – плотность воздуха в нормальных условиях,

а tв – температура окружающей среды.

ρг=ρн*273÷tг.

Δtг=(tг tд),

где tг – температура газов на выходе из отопительного прибора, указанная в сопроводительной документации,

а tд – температура дыма на выходе из трубы.

tд=tг-hд*В*√1000÷Q,

Расчет печки печной камеры диаметра трубы

где В – коэффициент теплоотдачи дымоходной трубы, зависящий от материала, из которого выполнен дымоход и уровня его теплоизоляции.

Особенности дымохода Коэффициент теплоотдачи
неизолированная металлическая или асбестоцементная труба 0,85
кирпичная шахта с толщиной стенок до 0,5 м 0,17
сэндвич-трубы 0,34

Если после проведения всех расчетов уровень тяги получился в диапазоне 10-20 Па, то спроектированный дымоход справится со своей задачей и обеспечит бесперебойную работу тепловому агрегату. В противном случае потребуется увеличить высоту дымовой трубы или оснастить оголовник дефлектором или дымососом для создания искусственной тяги.

Тепловые приборы заводского изготовления обычно не требуют проведения серьезных расчетов дымохода – основные параметры указываются в сопроводительной документации. Отличительной особенностью проведения расчетов для бытовых котлов является их простота.

  • Высоту определяют по общим правилам, учитывая особенности расположения дымоотводящей конструкции относительно крыши дома и близлежащих строений.
  • Диаметр внутреннего сечения дымовой трубы выбирают в соответствии с мощностью теплогенерирующего агрегата, не беря во внимание ни тип топлива, ни объем выделяемых газов. Так как заводские приборы выпускаются по стандартам изготовления, все параметры давно посчитаны и собраны в таблицу.
Максимальная мощность прибора, кВт Необходимый диаметр трубы, мм
до 3,5 140-150
3,5-5,0 140-200
5,0-7,0 200-270
7,0-10,0 250-300

Определение главных и эквивалентных напряжений

Значения главных и эквивалентных напряжений в элементах конструкции дымовой трубы представляются в таблице результатов расчета «Главные и эквивалентные напряжения».

Значения главных и эквивалентных напряжений от комбинаций представляются в таблице результатов расчета «Главные и эквивалентные напряжения от комбинаций».

На проходящей через произвольную точку тела и произвольно ориентированной площадке, нормаль к которой v имеет направляющие косинусы l, m, n с осями x, y, z, действует нормальное напряжение sv и касательное напряжение tv с равнодействующей Sv.

Существуют три таких взаимно перпендикулярных площадки, на которых касательные напряжения равны нулю. На этих площадках, называемых главными, действуют главные напряжения s1, s2 и s3.  При этом имеется в виду, что s1³s2³s3.Известно также, что главные напряжения обладают экстремальными свойствами, а именно — на любой площадке результирующее напряжение Sv£s1 и Sv³s3.

Для характеристики напряженно-деформированного состояния используется коэффициент Лоде-Надаи

принимающий значение 1 при чистом сжатии, 0 при чистом сдвиге и -1 при чистом растяжении.

При выводе результатов расчета главные напряжения s1³s2³s3 обозначаются как N1³N2³N3 а для углов Эйлера введены обозначения: q — ТЕТА, y — PSI, j — FI.

Для плит и оболочек главные напряжения определяются на нижней (Н), срединной (С) и верхней (В) поверхностях. Положение главных площадок характеризуется углом наклона главного напряжения N1 к оси X1.

Главные напряжения в стержневых КЭ определяются по формуле

Здесь sx, tx и ty  нормальное и касательные напряжения в характерных точках контура поперечного сечения стержня.

Общие положения

  • Высота трубы от до места выхода составляет около 5 метров. При плоской кровле трубу строят высотой не менее 50 см
  • При нахождении трубы относительно конька в шаге полутора метров, высота трубы может быть 50 см по отношению к последнему или ограждающему препятствию, это относится к скатным кровлям. При расстоянии от 1,5 м до 3 м до конька, высота трубы не должна превышать его. При расстоянии больше 3 м от линии конька для определения высоты трубы проводится линия под углом 10 градусов относительно горизонта.
  • При наличии рядом высоких строений высота трубы при дровяном отоплении строится выше крыши рядом стоящего строения.
  • Вентиляционные каналы по забору воздуха, расположенные вблизи дымохода, должны иметь с ним одинаковую высоту.

Есть несколько рекомендаций по местонахождению дымоходной трубы и ее монтажу. Не следует располагать дымоходные трубы вблизи мансардных окон, дабы избежать при порывах ветра попадания угарного газа и продуктов горения в помещение. Внешнюю часть дымохода из нержавеющей стали не следует крепить жестко к крыше или стропильной конструкции, в случае сильного порыва ветра может быть повреждена вся конструкция крыши.

Конструкция дымовых труб котельной

  • фундаментом и опорой;
  • газоотводящим стволом;
  • теплоизоляцией;
  • антикоррозионной защитой;
  • приспособлением, вводящим газоходы.

Для устройства дымохода используется кирпич, керамические, оцинкованные или нержавеющие трубы

Maksym

Дымовой газ, охладившись в очистительном устройстве – скруббере, до 60º С, проходит очистку в абсорберах и выбрасывается в атмосферу.

Для возведения дымовых труб могут быть использованы:

  • кирпич. Кирпичная конструкция, установленная профессиональным печником, практически не накапливает сажи. Ей присущи достаточная пожаробезопасность, механическая прочность и теплоемкость. Ввиду разрушения кирпича реакциями, наступающими при контактировании оксидов серы, оседающих на стенках, с водой использование кирпичных конструкций резко сократилось;
  • сталь. Позволяет моделировать конфигурацию трубы. Прослужит около десяти лет при условии использования топлива с невысоким содержанием серы;
  • керамика. Устойчива к воздействию конденсата, отличается огнеупорностью. Но конструкции, отягощенной металлическими стержнями, присуща чрезмерная массивность, затрудняющая монтаж;
  • полимеры. Используются для установки на газовые колонки и в котельную с температурой не более 250º С.

В зависимости от особенностей несущей конструкции дымовые трубы могут быть:

  • самонесущими, изготовленными из сендвич-труб. Легко монтируются на крышах с закреплением внутри строения и, при необходимости, перевозятся, но имеют значительные ограничения в применении – по температуре (350º С), снеговой и ветровой нагрузке, уровню химической агрессивности продуктов сгорания;
  • колонными. Возможна установка многоствольной стальной конструкции с диаметром, доходящим до трех метров при подключении к нескольким котлам;
  • (около)фасадными. Конструкция считается самой экономичной, так как не требует мощного фундамента и использования несущих элементов, а применение модулей обеспечивает простоту замены;
  • фермовыми. Применяются, как правило, в зонах с повышенной сейсмической активностью;
  • мачтовыми. Использование стальных оттяжек придает дополнительную устойчивость опорной башне из трех-четырех мачт с прикрепленными дымоходами.

Высокие трубы подвержены ветровой нагрузке, поэтому нужно позаботиться о дополнительном креплении

Основными конструкционными элементами трубы являются:

  • газоотводящий ствол;
  • теплоизоляция;
  • антикоррозионная защита;
  • фундамент и опора;
  • конструкция, предназначенная для ввода газоходов.

схема устройства котельной установки современного типа

Поначалу дымовой газ попадает в скруббер, представляющий собой очистительное устройство. Здесь температура дыма снижается до 60 градусов по Цельсию. После этого, минуя абсорберы, газ очищается и только после этого происходит его выброс в окружающую среду.

Важно! На эффективность работы котельной электростанции во многом влияет скорость газа в канале, а потому профессиональный расчет здесь просто необходим. .

Типы дымоходов

В современных котельных электростанциях используются различные виды дымоотводов. Каждый из них имеет свои особенности:

  • Колонный. Состоит из внутреннего ствола, изготовленного из нержавейки и внешней обечайки. Для предотвращения образования конденсата здесь предусмотрена теплоизоляция.
  • Околофасадный. Крепится к фасаду здания. Конструкция представлена в виде рамы, имеющей газоотводящие трубы. В некоторых случаях специалисты могут обойтись и без рамы, но тогда используется крепление на анкерных болтах и применяются сэндвич-трубы, внешний канал которых сделан из оцинкованной стали, внутренний — из нержавеющей, а между ними располагается уплотнитель, толщиной 6 см.

Конструкция околофасадного промышленного дымохода

  • Фермовый. Может состоять как из одной, так и нескольких бетонных труб. Ферма устанавливается на анкерной корзине, закрепленной на основании. Конструкция может быть использована в сейсмоопасных районах. Для предотвращения коррозии используется окраска и грунтование.
  • Мачтовый. Такая труба имеет стяжки, а потому считается более устойчивой. Антикоррозионная защита реализована здесь в виде теплоизоляционного слоя и огнеупорной эмали. Может использоваться в зонах с повышенной сейсмоопасностью.
  • Самонесущие. Это трубы типа «сэндвич», которые крепятся к основанию посредством анкерных болтов. Им свойственна повышенная прочность, что позволяет конструкциям с легкостью выдерживать любые погодные условия.

Диаметры дымоходных труб

Диаметр дымоотводящей трубы  зависит от мощности теплогенератора (котла, топки). Слишком малое сечение дымохода не обеспечит отвод полного объема продуктов сгорания. При слишком большом — уменьшится тяга, поскольку возрастет сопротивление отходящим газам со стороны холодного воздуха.

Говоря о с открытой топкой, общепринятое соотношение сечения дымохода и размера проема топки камина (ширина/высота) составляет 1:10. При этом форма сечения должна быть круглой – это оптимальный вариант. В конструкциях с квадратным или прямоугольным сечением в прямых углах возникают завихрения, препятствующие максимальному удалению дыма и приводящие к образованию сажи.

В случае установки печи, диаметр трубы должен быть не меньше диаметра поддувала. Минимальное сечение составляет 100 мм. Когда теплоотдача меньше 3000 ккал/ч сечение по правилам составляет —  140×140 мм, в противном случае — 140×270 мм.

malenkijkamindlyadachi

Дымовой ствол должен быть вертикальным, без заужений. Допускается не более двух отклонений от вертикали на угол не более 30°, относом не более 1 метра. В отдельных случаях допустим угол отклонения канала от вертикали до 45°, а относ – до 1,7 метра.

Каждый вид рассматриваемой продукции имеет два значения диаметра: наружный и внутренний. Подбор изделий по размеру нужно осуществлять с учетом применяемого оборудования. Чем ниже мощность котла, тем меньший диаметр газохода нужен для его обустройства.

Предлагаем ознакомиться:  Винтовые сваи для фундамента – характеристики, плюсы и минусы, виды, типы, размеры

В таблице ниже вы сможете ознакомиться с основными размерами труб из нержавейки для дымохода.

Таблица размеров сэндвич трубы для дымохода. D – диаметр трубы, H – длина сегмента

Важно, чтобы внутренний размер газохода равнялся сечению выходного патрубка котла. Именно внутренняя поверхность стартовой трубы получает основное воздействие от отводимых газов

Поэтому она должна соответствовать по диаметру выходному патрубку. Основные параметры отопительных агрегатов указаны в требованиях СНиП.

Размеры труб для дымоходов могут быть такими:

  • фасонные части — угол тройника: 135, 90, 45 градусов, отвод: 90 и 45 градусов;
  • размер теплоизоляции — от сорока до шестидесяти миллиметров;
  • длина трубного изделия — от 0,5 до 1 метра;
  • толщина стали внутренней трубы (сэндвич) — от 1 до 0,5 миллиметров;
  • наружный диаметр — от двухсот до четырехсот тридцати миллиметров;
  • внутреннее сечение — 200, 150, 120, 115, 110 миллиметров (есть варианты до 300 мм).

Существует множество дополнительных компонентов, облегчающих монтаж газоходной конструкции.

В продаже есть большое разнообразие:

  • растяжек, хомутов и кронштейнов;
  • опорных площадок и защитных фартуков;
  • оголовок, заглушек и колпаков-флюгарок;
  • кровельных уплотнителей;
  • декоративных накладок узлов прохода;
  • компенсаторов, необходимых для регуляции изменения линейных размеров сэндвичных конструкций при смене температурного режима;
  • ревизионных тройников, предназначенных для удаления загрязнений.

Наличие большого ассортимента дополнительных компонентов можно сильно уменьшить стоимость возводимых конструкций. Сэндвич-дымоходы легко собираются. Их монтаж можно осуществить самостоятельно, без привлечения специалистов.

Определение необходимого диаметра дымовой трубы выполняется для того, чтобы произвести расчет тяги. При известной мощности отопительного агрегата можно положиться на рекомендации, согласно которым:

  • если мощность ниже 3,5 кВт, то будет достаточно дымохода сечением 0,14х0,14 м;
  • при мощности в четыре-пять кВт оптимальным будет сечение 0,14х0,2 м;
  • при мощности в пять-семь кВт – 0,14х0,27 м.

Проведение расчета сечения дымовой трубы требует следующих данных:

  • количества топлива, потребляемого за один час (сведения содержатся в паспорте оборудования). Этот параметр рассматривается как основной;
  • показателей температуры газа, входящего в трубу (также паспортные данные, порядка 150-200º С);
  • высоты дымохода;
  • скорости движения газа в трубе, обычно принимаемой за 2 м/с;
  • показателя естественной тяги, принимаемого, по общему правилу, за 4Па.

Рассчитать его несложно, умножив высоту дымовой трубы на разность плотностей атмосферного воздуха и дымового газа.

d2 – искомая величина площади поперечного сечения; V – объем газа; W – скорость движения газа в трубе.

S – площадь сечения; m – величина расходуемого в течение часа топлива; ρ – плотность газов в дымовой трубе. Как правило, упрощая расчеты, ее принимают как равную плотности воздуха; w – скорость газов в дымовой трубе. В случаях, когда величину диаметра дымовой трубы необходимо определить с высокой точностью, лучше прибегнуть к помощи специалистов, обладающих необходимой квалификацией. Для обустройства дымохода для частного домовладения вполне достаточно будет придерживаться рекомендаций самого общего характера.

Проведение аэродинамического расчета дымовой трубы, осуществленное достаточно квалифицированно, позволяет рассчитывать на многолетнее успешное функционирование отопительной системы. Добившись хорошей естественной тяги и высокой пропускной способности, можно не беспокоиться, что дымоход будет забиваться сажей и требовать ремонта.

Грамотно проведенные расчеты обусловят работу котельного оборудования в полном соответствии с требованиями экологических норм. Будет достигнуто сочетание двух факторов, обеспечивающих существование, соответствующее нормам современной цивилизации – комфортной температуры в отапливаемых помещениях и отсутствия ущерба окружающей среде и человеческому здоровью.

Высота всех дымоотводящих каналов регламентируется СНиП, важно еще учитывать сечение и внутреннюю форму. Данные параметры сильно влияют на работу отопительных систем и КПД

Теплый воздух, нагреваясь, поднимается вверх, чем ближе к выходу наружу, тем сильнее он остывает, вследствие чего образуется тяга. При очень больших размерах внутренних сечениях дымохода воздух быстрее остывает, образуя при этом , который плохо отражается на самой тяге.

Что можно сделать? Возможно, увеличить высоту трубы, за счет уменьшения ее сечения. В таком случае тяга станет такой сильной, что приведет к потере КПД отопительного котла или печки, камина. Так как приток холодного воздуха снизу будет резко увеличен, вследствие чего отопительный прибор будет нагрет плохо. Из-за чего потребуется увеличение расхода топлива и времени нагрева.

Высокий дымоход и небольшой размер внутреннего сечения тоже не будет давать хорошей тяги для правильной работы печи, камина. Возможно попадание угарного газа и дыма в само помещение. Дабы не столкнуться с такой ситуацией, лучше обратиться к помощи специалиста или произвести расчет высоты дымовой трубы с помощью калькулятора.

Материал дымохода

В современных отопительных системах, работающих на газе и жидком топливе, температура отходящих газов существенно снизилась. В таких условиях кирпичный дымоход не может быстро прогреваться, и  в момент запуска системы отопления это приводит к появлению в дымовой трубе большого количества конденсата.

Проблемы с конденсатом не имеют модульные дымоходы. Это конструкции, собранные из отдельных элементов. Для их изготовления применяют различные материалы: углеродистую и полированную высоколегированную нержавеющую сталь, алюминиевый сплав и керамику. Такие устройства могут быть смонтированы внутри уже существующих кирпичных труб при их реконструкции или представлять собой самостоятельные системы, функционирующие внутри или снаружи здания.

При сборке стального дымохода важно, чтобы модули собирались раструбом вверх, стыки были промазаны герметиком, а внизу установлен конденсатосборник.

Основными признаками хорошего дымохода является качественное сжигание топлива, идеальная тяга, быстрый прогрев стенок и быстрое преодоление порога точки росы. Второе условие соблюдается, если дымоотводящая система хорошо утеплена. Для этого при установке стального вкладыша внутри кирпичного канала советуют его оборачивать специальной минеральной ватой, либо оставлять вокруг воздушную прослойку.

Прежде чем самостоятельно устанавливать дымоход, внимательно ознакомьтесь с рекомендациями. Параметры работы вашей отопительной системы — основа, от которой нужно отталкиваться при расчете. При желании, можно воспользоваться . Но, лучший вариант — довериться грамотным специалистам.

Основные параметры дымовой трубы промышленного назначения

Составление проектной документации дымовых труб промышленного назначения сопровождается поэтапным выполнением сложных расчетов.

На этом этапе проектирования определяется минимальные показатели пропускной способности конструкции. Этот параметр должен иметь такое значение, которое позволяет беспрепятственно проходить и удаляться в атмосферу продуктам сгорания топлива при работе котельной с максимальными нагрузками.

Неправильные расчеты пропускной способности могут спровоцировать скопление газов в каком-либо котле или в тракте.

Аэродинамические расчеты дымовой трубы, выполненные на профессиональном уровне, позволяют дать объективную оценку эффективности дутьевой, тяговой системы, перепадам давления в воздушном и газовом тракте.

Результатом проведенных расчетов становятся профессиональной определение оптимальной высоты и диаметра дымовой трубы, а также наиболее выгодные параметры отдельных участков и элементов на газо-воздушном тракте.

Для чего требуется расчет дымохода

Для расчета нужно определить такие параметры:

  1. Длина. Первым делом вам необходимо обязательно определить максимальную высоту здания, сколько метров до конька крыши в том самом месте, где предполагается выход будущей трубы. Потому что от длины будут зависеть одни из самых важных характеристик будущей системы. Учитывайте тот факт, что слишком высокие каналы попросту будут «съедать» тягу, в итоге к источнику тепла будет она добираться с меньшей скоростью, а значит гореть ваша печь, будет намного хуже. Кроме того, «страшны» и слишком низкие дымоходы по отношению к кровле, об этом подробней будет ниже.
  2. Диаметр дымохода (сечение). Что касается данного параметра, то здесь нужно учитывать не столько сами размеры, сколько первоначально форму самой трубы. Не забывайте важное условие, если вы хотите получить качественную дымоходную систему, работающую по всем правилам, то труба должна быть цилиндрическая. То, есть стенки обязательно делайте круглыми, чтобы сажа и копоть меньше задерживалась в канале. Тем самым, вы отталкиваете момент . Что касается размера (диаметра), то его выбирать нужно исходя из сечения главного выходящего патрубка печи либо котла. Использовать трубы с диаметром больше или меньше патрубка, не рекомендуется. Высокая вероятность разгерметизации.

Как рассчитывается дымовая труба

размещение дымохода

Для того, чтобы произвести вычисление размеров дымовых труб, необходимо ориентироваться в параметрах отопительного прибора. Основными размерами дымоходов являются диаметр поперечного сечения и высота. Эти данные находятся в сопроводительной документации оборудования.

https://www.youtube.com/watch?v=YK8P7vyiWD0

Рекомендуем изучить материал по сборке вермикулитового дымохода своими руками на нашем сайте.

От данного параметра напрямую зависит работоспособность отопительных приборов, потому выполнение расчетов высоты дымовой трубы является очень важным. По документации СНиП минимальной высотой дымохода является 5 метров. Если труба будет меньше данной величины, то в ней не будет возникать необходимой естественной тяги.

Расчет высоты дымоходной трубы

Серьезный расчет дымовых труб используется в промышленном строительстве. Здесь применяется очень сложная система вычислений. При частном же строительстве требований обычно гораздо меньше, и расчет высоты дымохода предполагает следование таким правилам:

  • От основания до самой высокой точки длина должна превышать 5 метров.
  • При выходе на плоскую крышу, дымоход должен возвышаться над ней минимум на 50 см.
  • Если дымовая труба возводится на скатной крыше с расстоянием более трех метров до крышного конька, то расчет ее высоты осуществляется таким образом: линия, соединяющая конек крыши с дымоходом, и горизонтальная линия конька крыши должны быть расположены друг к другу под углом 10 градусов.

Совет! Настоятельно не рекомендуется располагать дымоход возле мансардных окон и дверей, поскольку в случае сильного ветра это может привести к попаданию искр в здание.

Основные виды сечений дымовых труб

Для того, чтобы осуществить расчет тяги дымовой трубы, необходимо предварительно определить ее диаметр. Для того, чтобы не осуществлять сложных расчетов, вы можете воспользоваться следующими рекомендациями специалистов:

  • Если мощность обогревательного оборудования не превышает 3,5 кВт, то вам будет вполне достаточно дымохода, размерами 0,14 на 0,14 метра.
  • Если отопительный котел имеет мощность в пределах 4-5 кВт, то в таком случае оптимальные размеры дымовой трубы будут составлять 0,14 на 0,2 метра.
  • При использовании мощного оборудования с показателями в пределах 5-7 кВт, сечение дымоходной трубы должно составлять минимум 0,14 на 0,27 метра.

Совет! Если вам известна мощность используемого отопительного прибора, то вы можете смело пользоваться рекомендациями специалистов, приведенными выше. Если же мощность неизвестна, то для определения оптимального сечения придется проводить соответствующие расчеты.

Для того, чтобы правильно рассчитать сечение дымовой трубы, вам необходимы следующие данные:

  • Количество топлива, сжигаемое в приборе в течение часа. Чаще всего данный параметр можно прочитать в характеристиках оборудования.
  • Показатели температуры газа на входе в дымоходную трубу. Данный параметр также можно найти в характеристиках оборудования. Чаще всего он колеблется в пределах 150-200 градусов по Цельсию.

Оголовок дымоходной трубы современного жилого дома.

Расчет сечения труб для каминов в зависимости от их высоты

  • Высота дымохода.
  • Скорость прохождения газа по трубе.

Примечание: По умолчанию данный показатель составляет 2 м/с.

  • Показатели естественной тяги. Обычно данный параметр принимается как 4 Па на каждый метр длины дымохода.

Основным параметром в расчете сечения трубы является количество сжигаемого топлива. Осуществляя расчет диаметра дымохода, следует пользоваться следующей формулой: F=(π*d²)/4. Таким образом, чтобы узнать диаметр, выводим на основании данной формулы новую: d²=4*F/π. Используя ее, вы уже сможете определить сечение трубы, необходимое для вашего отопительного оборудования.

Основные показатели горения топлива в зависимости от его вида


Adblock detector