Как сделать расчет дымовой трубы. Сила тяги: как добиться идеального сгорания топлива

Как сделать расчет дымовой трубы. Сила тяги: как добиться идеального сгорания топлива

На саму силу тяги оказывают воздействие сразу несколько важных факторов:

• 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 . Вот формула для расчета:

h=(∆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.

Методика расчета дымовой трубы. Основные параметры дымовой трубы промышленного назначения

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

Вычисление аэродинамических показателей

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.

Размер конструкции по высоте

Расчет высоты трубы котельной должен быть экологически обоснован. Этот параметр высчитывается на основании данных, которые показывают рассеивание в атмосферных слоях вредных продуктов, образующийся в процессе сгорания топлива. Читайте также: " Какой должна быть дымовая труба котельной – виды, особенности, стандарты и преимущества вариантов ".

Выполнение расчетов высоты дымовой трубы при естественной тяге необходимо проводить с соблюдением определенных Санитарных Норм и Правил для предприятий коммерческого и заводского типа. При этом особое внимание уделяется фоновой концентрации вредных выбросов. Читайте также: " Какая высота дымовой трубы нужна над крышей – нормы и правила ".

Последний параметр зависит от следующих факторов:

• Метеорологический режим атмосферы в определенном регионе.
• Скорость движения воздушного потока.
• Рельефные особенности местности.
• Температурные значения отводимого газа.

В процессе проектирования конструкции для отвода вредных продуктов сгорания топлива определяются такие показатели:

• Оптимальный размер трубы по высоте.
• Максимальное допустимое значение объема вредных выбросов в атмосферный слой.

Показатели прочности и устойчивости трубы

Конструкция трубы также определяется соответствующими расчетами, которые предусматривают комплексное вычисление оптимальной устойчивости и прочности конструкции.

Эти расчеты необходимо проводить для того, чтобы определить способность дымовой трубы противостоять воздействию следующих факторов:

• Сейсмическая активность.
• Поведение почвы.
• Нагрузки от ветра и снега.

Во внимание принимаются и другие функциональные особенности трубы:

• Масса конструкции.
• Колебание оборудования динамического характера.
• Расширение под воздействием определенной температуры.

Определение прочностных характеристик позволяют сделать правильный выбор конструкции и формы дымовой трубы. В соответствии с поведенными вычислениями выполняют расчет основания под возводимое сооружение: определяется его конструкция, величина заглубления и площадь подошвы.

Тепловые расчеты

Теплотехнические расчеты проводятся с определенной целью:

• Определить показатели расширения исходного материала под воздействием определенной температуры.
• Установить температуру наружной оболочки.
• Выбрать тип и толщину утеплительного материала.

Расчет дымовой трубы для буржуйки. Расчет дымохода для буржуйки

После того как буржуйка установлена и готова к эксплуатации, необходима установка дымохода, который сможет правильно функционировать, сохранять тепло в помещении и одновременно не позволять отходам горения попадать в воздух комнаты где установлена печка. Для этого нужно правильно рассчитать диаметра трубы, её длину и продумать как она будет выводить дым на свежий воздух.

Для того чтобы отопительная система имела наиболее высокий коэффициент полезного действия, необходимо чтобы труба для печки буржуйки обеспечивала достаточную тягу.

Мнение эксперта

Павел Круглов

Печник с 25-летним стажем

Наилучшим является соотношения диаметра трубы к камере сгорания в размере 2,7 миллиметра к 1 литру. Для примера возьмем буржуйку с камерой сгорания 50 литров: 2,7*50=135 мм. Именно такой диаметр дымохода будет оптимальным для эффективной работы буржуйки объемом 50 литров.

После того как определен диаметр трубы для дымохода, следует рассчитать длину всего трубопровода. В этих расчетах важно учитывать не только местоположение буржуйки, но и то на каком расстоянии от конька располагается дымоход на крыше.

Располагать выход трубы над крышей следует согласно определенным правилам:

1. Дымоход находится от конька кровли на расстоянии до 1500 миллиметров, значит выход трубы должен располагаться на высоте 50 сантиметров над верхней частью конька;
2. При расстоянии до козырька в 150-300 сантиметров, выход трубопровода можно расположить на одном уровне с ним;
3. В случае если дымоход расположен около края крыши, то его выход должен быть ненамного ниже конька, либо на одном уровне с ним;

Второй вариант выхода трубы — это через стену, а не через крышу. В этом случае конец дымохода должен располагаться чуть ниже верхней части конька кровли.

Но основной длинной трубы станет общее расстояние от выхода трубы до самой буржуйки – расчеты в каждом индивидуальном случае получатся различные, всё зависит от того на каком этаже, в каком месте комнаты и на какой высоте, будет располагаться буржуйка.

Расчет тяги дымохода онлайн. 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

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.

Расчет дымовой трубы котельной. Как производится расчет параметров дымовой трубы котельной с помощью компьютерных программ

Проведение аэродинамического расчета дымовой трубы для промышленной котельной является весьма сложным и хлопотным процессом. В настоящее время подобные расчеты производятся с использованием разных компьютерных программ, учитывающих многие условия работы оборудования. Проведение вычислений нацелено на то, чтобы при максимальной загрузке котельной выброс остатков сгорания переработанного топлива беспрепятственно уходил через трубу для последующей утилизации в атмосферном пространстве. При помощи компьютерного расчета удается достоверно определить минимальную пропускную способность дымовых труб. Ошибки при проведении подобных расчетов крайне нежелательны, так как могут обернуться опасным скоплением газов.

Расчет дымовой трубы посредством компьютерной программы предполагает введение в систему заявленных показателей, относящихся:

• к мощности котла;
• указанной в паспорте температуре газообразования на выходе. Если эти данные отсутствуют, принято пользоваться значением в 200º С;
• температуре на улице. Для включения отопления она достичь +8º С, подачи горячей воды — +20º С;
• КПД котлов данного типа. При отсутствии этих данных, содержащихся в паспорте оборудования, расчет ведется со значением, равным 0,92;
• коэффициенту излишка воздушной массы для фитиля. Если данные не предоставлены, то пользуются показателем 1,4;
• виду топлива;
• длине дымоходов, идущих от котельного оборудования;
• материалу, использованному для изготовления дымовой трубы;
• температуре помещения;
• форме дымохода;
• размерам дымохода и т. д.

Тип трубы и ее размеры зависят от вида отопительного котла и его мощности

После введения всех данных компьютерной программой производится выполнение расчета естественной тяги (самотяги). Если окажется, что происходят большие потери, то требуется внести изменения в конструкцию, относящиеся к ее форме, диаметру, высоте.

Расчет высоты дымовой трубы. Расчет параметров трубы

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

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

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

Определение высоты трубы при естественной тяге

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Расчет самотяги дымовой трубы. Что нужно знать при вычислениях

Чтобы определиться с параметрами дымовой трубы бытовой котельной нет необходимости производить серьезные вычисления. Достаточно воспользоваться упрощенной схемой расчетов.

Обратите внимание!

Чтобы сделать такой расчет надо знать мощность (теплоотдачу) котла или печи, иными словами: количество сжигаемого за час топлива. Данную цифру легко узнать, заглянув в паспорт оборудования.

Остальные параметры для всех бытовых конструкций примерно одинаковы:

1. температура газов на входе в трубу – 150/200º;
2. скорость их в дымоходе — не меньше 2 м/сек.;
3. высота бытовой дымовой трубы, по СНиП, должна составлять не меньше 5м от колосника;
4. естественный напор газов на 1м — не меньше 4 Па (или 0.4ммН2О)

Чтобы узнать величину самотяги, стоит учесть, что это: разность плотностей, которую имеет воздух и дымовой газ, помноженные на высоту сооружения.

Иными словами: расчет диаметра дымовой трубы зависит от количества, сжигаемого за час топлива.

Допустим, что количество сжигаемого топлива вы уже знаете, тогда объем газов на входе в трубу, при определенной температуре t, таков:

Vг = B∙V∙(1+t/273)/3600, в м³/сек. Зная скорость, с которой газы должны передвигаться в трубе, вы можете вычислить площадь (F) ее сечения:

А, исходя из формулы определения площади круга, можно вычислить диаметр (d) круглой трубы:

dт = √4∙B∙V∙(1+t/273)/π∙ω∙3600, в метрах. Пример расчета трубы, находим нужный диаметр

Приведем конкретный пример, как производится расчет дымовых труб бытового назначения.

Пусть это будет металлическая изолированная труба.

1. Допустим, что на колоснике топки сжигается 10 кг дров в час, имеющих влажность в 25%.
2. Тогда объем газов (V) при нормальных условиях (учитывая коэффициент избытка воздуха), нужных для горения — 10 м³/кг.
3. Температура на входе в трубу равна 150º.
4. Следовательно, Vг = (10∙10∙1.55)/3600. Произведя вычисления, получим объем газов, в 0.043 м³/сек.
5. Приняв скорость газов за 2м/сек., вычисляем диаметр : d² = (4∙0.043)/3,14∙2, получаем значение 0,027.
6. Подставляем все цифры в формулу dт = √4∙0.34∙0.043∙(1+150/273)/3.14∙10∙3600. Сделав вычисления, получим необходимый диаметр в 0.165 м.