Dūmtraukis katilinei: aukščio ir skerspjūvio apskaičiavimas pagal techninius normatyvus

Pagrindinė funkcija, kurią turi atlikti katilinės dūmtraukis – išvesti į atmosferą dūmines dujas iš katilų ir išsklaidyti jas erdvėje. Ji taip pat turi papildomą funkciją: turi sukurti natūralią trauką, atsirandančią dėl temperatūros skirtumo tarp krosnies ir lauko.

Mes supažindinsime Jus su dūmų kanalų rūšimis, kurių klasifikacija atliekama remiantis konstrukcinėmis savybėmis ir vamzdžių medžiaga. Pas mus Jūs sužinosite, kaip atliekamas geometrinių parametrų skaičiavimas konkrečiu pavyzdžiu. Mūsų patarimai padės apsispręsti dėl dūmtraukio tipo ir matmenų.

Dūmtraukių tipai

Didelėse katilinėse natūrali trauka negali užtikrinti pilnavertiško degimo, čia ji sukuriama priverstinai naudojant dūmų siurblius. Degimo procesas ir jo produktų išmetimas į atmosferą turi kuo mažiau kenkti aplinkai ir nesukelti avarinių situacijų dėl slėgio padidėjimo krosnyse, viršijančio normą.

Konstrukciškai katilinių vamzdžiai labai skiriasi vienas nuo kito tiek pagal laikančiosios konstrukcijos tipą, tiek pagal gamybos medžiagą. Pagal pirmąjį požymį išskiriami keli vamzdžių tipai.

Savilaikiai katilinių dūmtraukiai

Tokios vertikalios konstrukcijos būna vienvamzdės arba daugiavamzdės. Jos pašalina degimo produktus iš katilinių ir katilų.

Jie naudojami nepriklausomai nuo kuro rūšies, tačiau laikantis tam tikrų reikalavimų:

1. Dūmų dujų, einančių per savilaikius kaminus, temperatūra neturi viršyti 350 °C.
2. Degimo produktai neturi būti chemiškai agresyvūs.
3. Optimali sniego apkrova savilaikėms konstrukcijoms – 250 kg/kv. cm, vėjo apkrova – 30 kg/kv. cm II vėjo rajono sąlygomis.

Savilaikis kaminas montuojamas ant stogo, o tvirtinamas pastato viduje. Jo konstrukcinės savybės užtikrina galimybę transportuoti ir sumontuoti vietoje, nes jis sudarytas iš atskirų sekcijų, kurios yra 3 sluoksnių sumuštiniai kaminai. Prie pamato statinys tvirtinamas naudojant inkarus.

Kamino viduje yra sluoksnis, pagamintas iš tvirto plieno, atsparaus degimo metu išsiskiriančioms medžiagoms. Išorinis sluoksnis apsaugo nuo atmosferos poveikio.

Didelių katilinių dūmtraukiai dažniausiai yra savilaikiai. Tai pagal individualų projektą pastatytas statinys, turintis savo infrastruktūrą.

Dūmų konstrukcijų parametrai turi atitikti norminiuose dokumentuose nustatytus reikalavimus. Jų skaičiavimas grindžiamas tokiais veiksniais kaip katilų skaičius, galia, kuro rūšis. Būtina atsižvelgti į išmetimo į atmosferą normas. Kai kuriais atvejais dūmtraukiuose įrengiama platforma, kopėčios, apžiūros liukas, šviesos signalinis aptvėrimas.

Koloninės dūmų konstrukcijos

Tokio tipo kaminą sudaro išorinė iš aukštai anglingo plieno gaubtas ir į jį įstatyti įvairaus skersmens nerūdijančio plieno vidiniai kamienai dujoms šalinti. Konstrukcija tvirtinama į pamatą įlietame inkaro krepšelyje. Jų gali būti 1 arba keli. Kad viduje nesusidarytų kondensatas, naudojama šilumos izoliacija.

Koloninio kamino dalis. Čia pjūvyje matyti, kad viduje yra keli įvairaus skersmens nerūdijančio plieno kamienai.

Tokio konstrukcinio sprendimo privalumas yra ilgas eksploatacijos laikas, galimybė prijungti kelis katilus. Plieno storis ir markė parenkami atsižvelgiant į degimo produktų temperatūrą ir agresyvumą.

Kiekvieno kamieno skersmuo gali siekti pusantro metro, o jei bendrąjį dūmtakį planuojama naudoti keliems katilams, reikalingas maždaug 3 m skersmuo. Kad nesusidarytų kondensatas, kamienai dengiami šilumos izoliacija.

Aplinkfasadinių ir fasadinių dūmtraukių ypatybės

Priešfasdiniai dūmtakiai montuojami katilinėms, pristatytoms prie namo arba įmontuotoms. Jie tvirtinami prie pastato sienos naudojant laikiklius. Dūmtakio sudedamosios dalys yra kamienai ir rėmas arba inkariniai tvirtinimai.

Kamienas turi 3 sluoksnius: viduje nerūdijantis plienas, tada šilumos izoliacija ir cinkuotas plienas. Vamzdžiai skirti katilinėms, kuriose katilai dirba dujomis arba skystuoju kuru.

Dažniausiai fasadiniai vamzdžiai išdėstomi išilgai išorinės pastato sienos. Renkantis plieno markę ir vamzdžio sienelės storį, atsižvelgiama į šalinamų dujų cheminę sudėtį ir jų temperatūrą.

Priešfasdiniai ir fasadiniai vamzdžiai perduoda svorio apkrovą per papildomą apatinį pamatą, o vėjo apkrovą – per vibraciją izoliuojančius tvirtinimus. Šis dūmtakių tipas, medžiagų sąnaudų požiūriu, yra ekonomiškiausias dėl to, kad nėra laikančiųjų konstrukcijų ir tvirto pamato.

Modulinė sistema, naudota kuriant dujų šalinimo kamienus, užtikrina lengvą pažeistų dalių keitimą.

Ferminio tipo vamzdžiai

Tokia metalinė konstrukcija susideda iš vamzdžių, pritvirtintų prie tvirtos savilaikės santvarinio tipo kolonos. Santvara savo ruožtu pritvirtinta inkariniame krepšyje, įlietame į pamatą. Santvarinio tipo dūmtakiai tinka naudoti regionuose su pavojinga seismologine padėtimi.

Santvarinio tipo konstrukciją sudaro nuo 1 iki 6 kamienų. Kolona pagaminta iš vamzdinio valcavimo. Profilinis vamzdis gali turėti kvadrato arba trikampio skerspjūvį. Tai priklauso nuo kamienų skaičiaus.

Siekiant išvengti korozijos, dujų šalinimo vamzdžiai padengiami gruntu, o po to dažomi.

Dujų šalinimo kamienas sudarytas iš modulių, susidedančių iš 3 sluoksnių:

• vidinis, tiesiogiai besiliečiantis su degimo produktais ir pagamintas iš specialių rūšių nerūdijančio plieno;
• 5-6 cm storio, atliekantis šilumos izoliacijos funkciją;
• išorinis, saugantis šilumos izoliacinį sluoksnį nuo neigiamo aplinkos poveikio.

Antikorozinei dangai naudojami dažai, turintys didelį cinko procentą. Atskirose konstrukcijose kolonos viduje gali būti kopėčios ir platformos, palengvinančios priežiūrą. Šio tipo vamzdžių konstrukciniai elementai yra santykinai lengvi, o tai palengvina tiek jų transportavimą, tiek montavimo darbus.

Mastiniai dūmtraukiai

Centrinis stiebinio vamzdžio elementas yra atraminis bokštas – trijų ar keturių stiebų, prie kurio pritvirtinti dūmtakiai. Visi konstrukcijos mazgai surenkami ant betoninės pagalvės pagrindo, pradedant nuo apačios ir palaipsniui judant aukštyn. Surinkimui naudojamos kniedinės jungtys arba savisriegiai varžtai.

Atraminė stiebinio vamzdžio konstrukcija surinkta iš plieninių profilių, tarpusavyje sujungtų raiščiais ir kampainiais. Kolona savo pagrindu remiasi į pamatą, o ją fiksuoja inkarinės tvirtinimo detalės.

Paprastai atskiri elementai vežami į montavimo vietą ir surenkami kaip konstruktorius. Šis procesas užima labai nedaug laiko – kelias valandas. Dūmtraukio aukštis gali siekti daugiausiai 28,5 m. Stabilumą užtikrina standumo briaunos – plieniniai trosai su skerspjūviu nuo 1,6 iki 2 cm. Jie kompensuoja skersinių jėgų poveikį.

Medžiagos katilinių vamzdžių statybai

Dūmų šalinimo sistemos statomos iš įvairių medžiagų – plytų, plieno, keramikos, polimero. Plytų dūmtraukis, įrengiamas virš plytinių krosnių ir židinių, pasižymi geru mechaniniu tvirtumu, puikia šilumine talpa ir pakankamai aukštu priešgaisrinės saugos lygiu.

Trūkumų šiose konstrukcijose taip pat nemažai, todėl šiuolaikinėje statyboje vis rečiau sutinkami vien tik plytiniai dūmtraukiai. Norminiai dokumentai riboja plytinių vamzdžių aukštį nuo 30 iki 70 m, o skersmenį nuo 0,6 iki 8 m.

Ant plytinio vamzdžio sienelių su daugybe vidinių iškilimų ir įdubimų visada nusėda daug kondensato, suodžių, turinčių sieros oksidų. Šie, reaguodami su vandeniu, sudaro rūgštis, aktyviai ardančias plytą.

Paviršiaus nelygumai, praėjimo susiaurėjimas dėl palaipsnio suodžių sluoksnio augimo tampa priežastimi sumažėti dūmų tekėjimo greičiui ir traukos apvirtimui dūmų šalinimo kanale.

Atsparesni kondensatui ir išorinių veiksnių poveikiui yra keraminiai dūmtraukiai, jie pasižymi dideliu ugniai atsparumu. Tačiau ši sistema turi didelį svorį, nes viduje yra metaliniai strypai, suteikiantys jai papildomo tvirtumo. Iš to kyla reikalavimai privalomam atskiro pamato, atramų įrengimui, o tai padidina darbo sudėtingumą ir montavimo kainą.

Polimeriniai dūmų šalinimo vamzdžiai tinka katilinėse, kuriose maksimali temperatūra yra 250 °C, montuojant dujinius vandens šildytuvus. Jie lengvi, lankstūs ir patvarūs, tačiau tinka tik dujinei įrangai.

Įrenginys dūmų šalinimui iš nerūdijančio plieno – surinkimas, sudarytas iš atskirų dūmtraukio elementų, tarpusavyje sujungtų naudojant formines detales: trišakius, jungiamąsias dalis, deflektorius, trišakius, posūkius. Plieniniais dūmtraukiais dažniausiai komplektuojami dujiniai katilai.

Tokio dūmtraukio montavimas gali būti atliktas ir pastačius pastatą per trumpą laiką. Yra didelis asortimentas jungiamųjų detalių, todėl vamzdžiui galima suteikti bet kokią konfigūraciją.

Modulinį dūmtraukį galima be didelių sunkumų išmontuoti ir perkelti į kitą vietą. Konstrukcijos pranašumas yra ir mažas svoris, leidžiantis apsieiti be pamatų, atsparumas drėgmei, nedidelis suodžių nusėdimas ant vidinių sienelių, didelis dūmų dujų pralaidumas.

Sanitarinės-techninės normos leidžia naudoti plieninius vamzdžius statyti dūmtraukius, aukštesnius nei 30 m; išimtis galima tik tada, kai per parą sunaudojama mažiau kaip 5 tonos peleningo kuro. Priežastis ta, kad tokių konstrukcijų tarnavimo laikas yra 10 metų, o jei naudojamas aukštos sieros kuras, jis gerokai sumažėja.

Prie rūšių, kurių korpusas pagamintas iš plieno lydinio, priskiriami koaksialiniai dūmtraukiai; su jų konstrukciniais ypatumais ir eksploatavimo specifika rekomenduojame susipažinti.

Vamzdžio parametrų skaičiavimas

Norint nustatyti katilinės dūmtraukio aukštį ir skersmenį, būtina atlikti aerodinaminį konstrukcijos skaičiavimą. Skersmuo priklauso nuo atskirų katilų ar visos katilinės galios.

Kuro degimui ir efektyviam dūmų šalinimui didžiulę įtaką daro trauka; jai sukurti būtinas nuolatinis oro tiekimas į pakurą. Tai užtikrinama tiek natūraliu, tiek dirbtiniu būdu.

Jeigu sistemoje įmontuotas dūmų siurblys, vamzdžio aukštis lemiamos reikšmės neturi. Šis parametras svarbus daugiausia dėl kenksmingų išmetimų į atmosferą apskaitos. Norint nustatyti savaiminę trauką, būtina atlikti ir aukščio, ir vamzdžio skerspjūvio skaičiavimus.

Vamzdžio aukščio nustatymas esant natūraliai traukai

Norint sukurti normalią natūralią trauką, būtina laikytis sąlygos, kad traukos jėga būtų lygi suminiam pasipriešinimui, kuris atsiranda dūmų dujoms judant katilo dujų kanalais ir dūmtraukio trajektorija. Tokią trauką galima užtikrinti esant nedideliam dujų pasipriešinimui, kai vamzdžio aukštis neviršija 60 m.

Ši schema supaprastins pagrindinių vamzdžio parametrų, skirtų bet kokio kuro degimo produktams katilinės pakurose pašalinti, skaičiavimo procesą.

Normatyviniai dokumentai, reglamentuojantys dūmtraukių išdėstymą ir aukščio skaičiavimą, yra SNiP 41-01-2003, SP 7.13130.2009.

Taip pat reikia atsižvelgti į rekomendacijas, pateiktas katilo instrukcijoje, ypač šiuos jų reikalavimus:

1. Nuo grotelių iki viršutinio vamzdžio taško turi būti ne mažiau kaip 5 m.
2. Virš plokščio stogo be aukštos tvorelės vamzdis turi išsikišti ne mažiau kaip 0,5 m.
3. Atsižvelgiant į tvorelės ir stogo kraigo aukštį, vamzdis turi viršyti jų lygį 0,5 m, jei jis yra per pusantro metro nuo šių konstrukcijų.
4. Kai dūmtraukis yra nutolęs nuo parapeto ir kraigo 1,5–3 m atstumu, jo viršutinis taškas turi sutapti su jų aukščio lygiu.

Netinkamai apskaičiavus dūmtraukio aukštį, gali kilti daug problemų, o pagrindinė – oro sūkuriai arba vėjo atramos zona. Ugnį pakuroje gali užgesinti stiprūs vėjo gūsiai.

Montuojant dūmtraukį būtina atsižvelgti į stogo konstrukciją, stogo dangos sluoksnio storį, atstumą iki atitvarų elementų ir kraigo, priešgaisrinės saugos taisykles (+)

Priešgaisrinės saugos taisyklių laikymasis taip pat yra privaloma sąlyga projektuojant katilinės dūmtraukį. Būtina izoliuoti prie dūmtraukio esančias konstrukcijas.

Kad ant vamzdžio esančių ventiliacijos angų kibirkštys nepatektų ant stogo tuo atveju, kai jis yra iš degios medžiagos, konstrukcijos aukštis padidinamas 0,5 m. Katilinės vamzdis turi būti nutolęs nuo aukštų pastatų ir medžių mažiausiai 2 m.

Vamzdžio aukštis nustatomas priklausomai nuo stogo konstrukcijos. Jei stogas daugialypis, skaičiavime atsižvelgiama į aukščių skirtumus, tačiau pagrindas visais atvejais vienas – kraigo aukštis (+).

Kadangi optimali trauka atsiranda dėl skirtumo tarp bendro į dūmtraukį išeinančių dujų tankio ir išorės oro stulpo, kurio aukštis yra toks pat, skaičiavimas atliekamas pagal formulę:

Dūmtraukio aukštis apskaičiuojamas savarankiškai pagal šią formulę. Visas reikšmes galima paimti iš prie šildymo įrangos pridėtos dokumentacijos.

Skaičiavimas yra gana sudėtingas, geriau, jei jį atliktų specialistai. Parametrai, turintys įtakos dūmtraukio aukščiui:

1. Koeficientas A apibūdina regiono meteorologines sąlygas.
2. Mi – dūmų dujų masė, kuri per vienetinį laiką praeina pro vamzdį.
3. F – greitis, kuriuo nusėda degimo metu susidarančios dalelės.
4. SPDKi ir SFi – skirtingų medžiagų koncentracijos rodikliai dūmų dujose.
5. V – dujų tūris.
6. T – temperatūrų skirtumas tarp į vamzdį patenkančio ir iš jo išeinančio oro.

Katilinė yra namo priestate, pastarasis tampa kliūtimi. Būtina, kad šiuo atveju vamzdžio antgalis būtų aukščiau vėjo atramos zonos. Priešingu atveju šildymo įranga negalės normaliai veikti.

Norint nustatyti, kokiu dydžiu reikia padidinti vamzdį, randamas aukščiausias namo taškas, per jį išvedama tiesi, sudaranti 45 laipsnių kampą su žemės paviršiumi. Erdvė po šia linija yra vėjo atramos zona, o dūmtraukis turi būti virš jos.

Vamzdžio skersmens apskaičiavimas

Vamzdžio skersmeniui apskaičiuoti yra formulė:

S = m/(ρr × w),

Čia m – kuro sąnaudos per 1 valandą, w – dūmų dujų judėjimo greitis, ρr – oro tankis darbo sąlygomis, jis nustatomas pagal formulę: pV = pBnu × 273⁄273 × tOS. Kur tO – lauko oro temperatūra, pBnu – oro tankis normaliomis sąlygomis = 1,2932 kg/m³.

Lentelė padės nustatyti oro tankio ρg vertę darbo sąlygomis be sudėtingų skaičiavimų. Dūmų dujų tankio vertė, siekiant supaprastinti skaičiavimus, laikoma lygia oro tankiui (+)

Tarkime, katile per valandą sudega 50 kg kietojo kuro, tada per sekundę tai bus 50 : 3600 = 0,013888 kg. Dūmų dujų judėjimo greitis – 2 m per sek. Kai oro temperatūra -4 °C, oro tankis yra 0,6881 kg 1 kubiniam metrui. Tada S = 0,013888 : (0,6881 × 2) = 0,010092 kv. m = 92 kv. cm. Apvaliam skerspjūviui d = √4 × 92 : 3,14 = 10,83 cm.

Cilindrinio dūmtraukio skersmenį galima apskaičiuoti ir pagal kitą formulę: d = 1000/1,163 x (r x Q√H), kur r yra koeficientas, priklausantis nuo naudojamo kuro rūšies. Anglies atveju jis yra 0,03, malkų atveju – 0,045, dujų atveju – 0,016, o skystojo kuro – 0,024.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vaizdo įrašas su aiškia dūmų kanalo aukščio skaičiavimo proceso demonstracija, skirta katilinės įrengimui:

Čia vaizdo įrašo autorius pasidalino savo asmenine patirtimi apskaičiuojant ir montuojant kaminą kietojo kuro katilui:

Dar vienas vaizdo įrašas, padedantis projektuotojui mėgėjui:

Nesvarbu, kokiu kuru veikia katilai katilinėje. Bet kuriuo atveju neapsieinama be dūmų šalinimo sistemos. Pagrindiniai reikalavimai, kuriems turi atitikti kaminų vamzdžiai, yra gera trauka, pralaidumas ir atitikimas ekologijos normoms.

Ar norite užduoti klausimą dėl ginčytino ar neaiškaus momento, su kuriuo susidūrėte susipažindami su informacija? Turite naudingos informacijos straipsnio tema, kuria norite pasidalinti su svetainės lankytojais? Rašykite, prašome, komentarus žemiau esančiame bloke.