Расчет дымовой трубы: 4 важных нюанса для расчета

Плотность растворов солей и килоты, применяемых при обработке

воды
при 20С,
г/кг

Содержание безводного вещества по массе, %
1		1,0050
2		1,0120
6	1,0413
8	1,0559
10	1,0707
12	1,0857

Приложение Г
(справочное)

Ориентировочное
значение Е ПОЛ

Катионит	Крупность зерен, мм	ЕПОЛ, г-экв/м3
Сульфоуголь	0,5-1,1	500
Катионит КУ-2	0,8-1,2	1700

Приложение Д
(справочное)

Основные виды расчетов для промышленных дымовых труб

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;

2. Раскаленные дымовые газы в зоне горения топлива имеют очень высокую температуру (до 1000° C), поэтому, согласно законам физики, быстро устремляются вверх;
3. Подымаясь вверх по дымоходной трубе со скоростью около двух метров в секунду, дымовые газы создают в печи область пониженного давления;
4. За счет естественного разрежения в топке, обеспечивается приток свежего воздуха через поддувало и колосниковую решетку в зону горения пламени;
5. 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°.

• 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.

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;

• 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.

2. 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.

3. 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;

• 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.

4. 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.

5. 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.

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.

2. 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:

Выбор типа деаэратора

Наименование	Марка деаэратора
	ДА – 1	ДА – 3	ДА – 5	ДА – 15	ДА – 25	ДА – 50	ДА – 100	ДА – 200	ДА – 300
Номинальная производительность, т/ч	1	3	5	15	25	50	100	200	300
Рабочее давление, МПа (кгс/см2)	0,12 (1,2)
Температура деаэрированной воды, С	104
Средняя температура подогрева воды в деаэраторе, 0С	10 – 40
Размеры колонки, мм: – диаметр, толщина стенки корпуса высота масса, кг	–	–	5306	5306	5306	8126	10206	1212	1312 
	–	–	2230	2195	2195	2360	2365	2760	2943
	–	–	258	258	280	474	674	943	1296
Полезная вместимость аккумуляторного бака, м3	0,6	1	2	4	8	15	25	50	75
Диаметр, толщина аккумуляторного бака, мм	1116	1116	1212	1212	1616	2016	2216	3020	302412
Поверхность охладителя выпара, м2	–	–	2	2	2	2	8	16	24

Приложение Ж
(справочное)

Деаэратор
предназначен для удаления из обрабатываемой
воды коррозионно-агрессивных газов
кислорода и свободной углекислоты.
Выбор типа деаэратора проводят по
таблице, приложение Д.

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.

Аэродинамический расчет газовоздушного тракта установки

Наименование	Марка котла
Марка котла	Е-4-14 ГМ	Е-6.5-14 ГМ	Е-10-14 ГМ	Е-16-14 ГМ	Е-25-14 ГМ
Газовое сопротивление котла, Па	546	1100	1960	1680	2700
Сопротивление горелок, Па	840	1000	1100	1600	1710
Сопротивление воздуховода, Па	100	140	140	130	150

Приложение
И (справочное)

Зависимость
разложения Na2CO3
от давления в котле

Приложение
Л (справочное)

Библиографический
список

1. Делягин Г.Н.,
Лебедев В.И-, Пермяков В.А. Теплогенерирующие
установки: учебник для вузов. – М.:
Стройиздат, 1986. – 559 с.

2.
Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф., Березин Э.Я.
Производственные и отопительные
котельные: Учебное пособие для вузов.
– М: Энергоиздат, 1984.-231 с.

3. Костриков Ю.М.,
Мещерский Н.А., Коровина О.В. Водоподготовка
и водный режим энергообъектов низкого
и среднего давления: Справочник. -М.:
Энергоатомиздат, 1990. -251 с.

4. Аэродинамический
расчет котельных установок ( нормативный
метод ) под редакцией МочанаС.И. –
Ленинград.: Энергия, 1997. – 255 с.

5. Роддатис К.Ф.
Котельные установки: Учебник для вузов.
– М.: Энергия, 1997.-413 с.

6.
Роддатис К.Ф., Полтарецкий А.Н. Справочник
по котельным установкам малой
производительности. – М.: Энергоатомиздат,
1989. – 487 с.

7. СНиП П – 35-76.
Котельные установки. – М.: 1977

8. СниП П 2.04.07 – 8б*
Тепловые сети. – М.: 1994

9.
Ривкин С.А, Александров А.А. Справочник.
Термодинамические свойства воды и
водяного пара. – М.: Энергия, 1976. – 78 с.

(3.1.)

где:
,
Па – разряжение, которое должно быть
создано в топке котла при

=20-30
Па;

,
Па – аэродинамическое сопротивление
котла, определяется расчетом или может
быть принято по приложению Ж;

,
(3.2.)

где:
W,
м/с – средняя скорость продуктов сгорания
в экономайзера,
м/с;

m,шт – число
рядов труб по ходу газа.

Численные
значения этих величин принимаются из
«Поверочного расчета парового котла»
– тепловой расчет экономайзера.

,
Па – аэродинамическое сопротивление
воздухонагревателя, если он присутствует
в составе котлоагрегата;

,
Па – аэродинамическое сопротивление
золоуловителей, предназначенных для
очистки продуктов сгорания от золы и
твердых примесей при работе котельной
на твердом топливе. Конструктивные
характеристики и аэродинамические
сопротивления сухих и мокрых золоуловителей
приведены в [4], стр. 81-90.

–
аэродинамическое сопротивление газохода
и шибера при искусственной тяге не
учитываются. При естественной тяге эти
величины приведены в [5], стр. 357.

https://www.youtube.com/watch?v=MyqgyAWoT40

,
Па – аэродинамическое сопротивление
дымовой трубы, определяется после выбора
высоты и расчета трубы.

---