Matisos de càlculs aerodinàmics
El càlcul de la xemeneia de la sala de calderes hauria de tenir en compte els següents matisos:
- Tenint en compte les característiques tècniques de la caldera, es determina el tipus d’estructura del maleter, així com el lloc on s’ubicarà la xemeneia.
- Es calcula la resistència i la durabilitat del conducte de sortida de gas.
- També cal calcular l’alçada de la xemeneia, tenint en compte tant el volum de combustible cremat com el tipus de calat.
- Càlcul de turbuladors per a xemeneies.
- La càrrega màxima de la sala de calderes es calcula determinant el cabal mínim.
Important! Per a aquests càlculs, també és necessari conèixer la càrrega del vent i el valor d’empenta.
- En l'última etapa, es crea un dibuix de la xemeneia amb l'optimització de les seccions.
Els càlculs aerodinàmics són necessaris per determinar l'alçada de la canonada quan s'utilitza empenta natural. Després també cal calcular la velocitat de propagació de les emissions, que depèn de la topografia del territori, de la temperatura del flux de gas i de la velocitat de l’aire.
Determinació de l'alçada de la xemeneia per a cobertes de carena i planes
L'alçada de la canonada depèn directament de la potència de la caldera. El factor de contaminació del conducte de combustió no ha de superar el 30%.
Fórmules per calcular la xemeneia amb corrent natural:
Documents normatius utilitzats en els càlculs
Tots els estàndards de disseny necessaris per a la creació de plantes de calderes s’expliquen a SNiP ІІ-35-76. Aquest document és la base per a tots els càlculs necessaris.
Vídeo: un exemple de càlcul d’una xemeneia amb tiratge natural
El passaport de la xemeneia conté no només les característiques tècniques de l’estructura, sinó també informació sobre la seva aplicació i reparació. Aquest document s’ha d’emetre just abans de la posada en funcionament de la xemeneia.
Consells! La reparació de xemeneies és un treball perillós que ha de dur a terme exclusivament un especialista, ja que requereix coneixements adquirits especialment i molta experiència.
Els programes ambientals estableixen normes per a les concentracions admissibles de contaminants com diòxid de sofre, òxids de nitrogen, cendres, etc. Es considera una zona de protecció sanitària una zona situada a 200 metres al voltant de la caldera. S’utilitzen diversos tipus de precipitadors electrostàtics, col·lectors de cendres, etc. per netejar els gasos de combustió.
Disseny de xemeneia amb suport de paret
Independentment del combustible que utilitzi l’escalfador (carbó, gas natural, gasoil, etc.), és essencial un sistema d’evacuació de productes de combustió. Per aquest motiu, els requisits principals per a les xemeneies són:
- Tenir prou desitjos naturals.
- Compliment de les normes ambientals establertes.
- Bona amplada de banda.
Càlcul de subministrament i ventilació d’escapament
ESCALFADOR D'AIRE
En el clima de la zona mitjana, l’aire que entra a l’habitació s’ha d’escalfar. Per a això, s’instal·la ventilació de subministrament amb escalfament de l’aire entrant.
L'escalfament del refrigerant es realitza de diverses maneres: amb un escalfador elèctric, l'entrada de masses d'aire a prop d'una bateria o calefacció per estufa. Segons SN i P, la temperatura de l’aire entrant ha de ser com a mínim de 18 graus. centígrads.
En conseqüència, la capacitat de l’escalfador d’aire es calcula en funció de la temperatura exterior més baixa (a la regió donada). Fórmula per calcular la temperatura màxima per escalfar una habitació mitjançant un escalfador d'aire:
N / V x 2,98 on 2,98 és una constant.
Exemple: consum d’aire: 180 metres cúbics / hora. (garatge). N = 2 kW.
2000 W més / 180 km / h. x 2,98 = 33 graus cèntims.
Així, el garatge es pot escalfar fins a 18 graus. A una temperatura del carrer de menys 15 graus.
Tipus de xemeneies per a caldereries
Avui en dia hi ha diverses variants de xemeneies utilitzades a les caldereries. Cadascun d’ells té les seves pròpies característiques.
Tubs metàl·lics per a caldereries
Tipus de xemeneies metàl·liques. Cada tipus de canonada ha de complir les normes mediambientals: a) d'un pal, b) de dos pals, c) de quatre pals, d) muntatge a la paret
Són una opció molt popular a causa de les funcions següents:
- facilitat de muntatge;
- a causa de la superfície interior llisa, les estructures no són propenses a obstruir-se amb sutge i, per tant, són capaces d’oferir una tracció excel·lent;
- instal·lació ràpida;
- si cal, aquesta canonada es pot instal·lar amb una lleugera pendent.
Us aconsellem estudiar com es calcula l’alçada de la xemeneia al nostre lloc web.
Important! El principal desavantatge de les canonades d’acer és que el seu aïllament tèrmic queda inutilitzable al cap de 20 anys, cosa que provoca la destrucció de la xemeneia sota la influència del condensat.
Tubs de maó
Durant molt de temps no van tenir competidors entre les xemeneies. Actualment, la dificultat per instal·lar aquestes estructures rau en la necessitat de trobar un fabricant experimentat d’estufes i en importants costos financers per a la compra dels materials necessaris.
Amb la disposició correcta de l’estructura i una llar de foc competent, pràcticament no s’observa la formació de sutge en aquestes xemeneies. Si un professional va instal·lar aquesta estructura, servirà durant molt de temps.
Xemeneia feta de maons
És molt important comprovar la maçoneria interna i externa per trobar correctes juntes i cantonades. Per millorar la tracció, es realitza un desbordament a la part superior de la canonada i, per evitar que es formi fum en presència de vent, s’utilitza una campana estacionària resistent.
Ventilació natural dels locals
Aquest tipus de sistema de ventilació és el més assequible. Compleix plenament amb les normes de sanejament establertes. Una ventilació correctament organitzada ha d’assegurar el flux d’aire fresc sense impediments al recinte, el desplaçament de les masses d’aire d’escapament saturades de diòxid de carboni més enllà dels seus límits.
Si parlem breument sobre el principi de funcionament de la ventilació natural, es basa en les lleis de la física. L’aire fresc del carrer entra a l’edifici a través d’esquerdes a les finestres i les estructures de les portes i desplaça les masses d’aire contaminades a l’exterior mitjançant obertures especials de ventilació situades a la part superior de les parets.
Els beneficis de l'intercanvi d'aire de forma natural:
- simplicitat de disseny: només es necessiten graelles per a obertures de ventilació;
- estalvi: no cal disposar d’equips elèctrics addicionals;
- la possibilitat de disposar de forma independent de ventilació natural a la casa.
Desavantatges:
- l'intercanvi d'aire normal només és possible amb una diferència significativa entre les temperatures externa i interna, en particular a l'hivern;
- el procés d’intercanvi d’aire controlat per res i ningú s’anomena ventilació natural no organitzada, que no és adequada per a locals industrials i llocs tancats amb un elevat trànsit de persones;
- per a un funcionament del sistema d'alta qualitat, s'ha d'organitzar un pas lliure de fluxos d'aire.
Aquesta ventilació implica la inducció de la circulació d'aire sense l'ús de ventiladors. Per a això, es fan forats addicionals als marcs de les finestres, les portes, etc. Per tal d’organitzar correctament el sistema de ventilació natural i que funcionés de manera efectiva, cal fer el seu primer càlcul.
Aquest tipus de ventilació implica el moviment espontani del flux d’aire a causa de la diferència de temperatura a l’exterior i a l’interior de l’edifici. Aquest sistema pot ser sense canal i sense canals, segons la forma d'operació, periòdica i contínua.
L’obertura / tancament constant de portes i finestres proporciona ventilació de l’habitació. La ventilació sense canals es basa en l’alliberament constant d’energia tèrmica en locals industrials: el procés d’aeració.
A les cases rurals i als edificis urbans de diverses plantes, més sovint s’organitza un sistema de ventilació de canals de tipus natural. Els canals d’aire es disposen verticalment directament a les parets de les cases, mines especials o blocs.
Disseny de xemeneies de caldereria
La xemeneia es pot situar a l’equip de calefacció o bé es pot col·locar per separat, al costat de la caldera o l’estufa. La canonada ha de ser 50 cm més alta que l’altura del sostre. La mida de la xemeneia de la secció es calcula en relació amb la potència de la sala de calderes i les seves característiques de disseny.
Els principals elements estructurals de la canonada són:
- eix de sortida de gas;
- aïllament tèrmic;
- protecció anticorrosió;
- fonamentació i suport;
- una estructura dissenyada per entrar als conductes de gas.
Esquema del dispositiu d’una moderna caldera
Al principi, els gasos de combustió entren al fregador, que és un dispositiu de neteja. Aquí, la temperatura del fum baixa a 60 graus centígrads. Després d’això, obviant els absorbents, el gas es purifica i només després s’allibera al medi ambient.
Important! L'eficiència de la central tèrmica de la caldera està influenciada en gran mesura per la velocitat del gas al canal i, per tant, aquí només cal fer un càlcul professional.
Tipus de xemeneia
A les modernes centrals elèctriques de calderes s’utilitzen diversos tipus de xemeneies. Cadascun d'ells té les seves pròpies característiques:
- Columna. Consta d’un canó interior d’acer inoxidable i una carcassa exterior. Aquí s’ofereix aïllament tèrmic per evitar la formació de condensació.
- Prop de façana. Adossat a la façana de l'edifici. El disseny es presenta en forma de marc amb canonades de gas. En alguns casos, els especialistes poden prescindir d’un marc, però després s’utilitza l’ancoratge als cargols d’ancoratge i s’utilitzen tubs sandvitx, el canal exterior dels quals és d’acer galvanitzat, el canal interior és d’acer inoxidable i un segellador de 6 cm gruixut es troba entre ells.
Construcció d’una xemeneia industrial a prop de façana
- Granja. Pot consistir en una o diverses canonades de formigó. L’encavallada s’instal·la en una cistella d’ancoratge fixada a la base. El disseny es pot utilitzar en zones propenses als terratrèmols. La pintura i la imprimació s’utilitzen per evitar la corrosió.
- Màstil. Aquesta canonada té soleres i, per tant, es considera més estable. La protecció anticorrosió es realitza aquí en forma de capa aïllant tèrmicament i d’esmalt refractari. Es pot utilitzar en zones amb major risc sísmic.
- Autosuficient. Es tracta de canonades "sandvitx", que es fixen a la base mitjançant cargols d'ancoratge. Es caracteritzen per augmentar la resistència, que permet a les estructures suportar amb facilitat qualsevol condició meteorològica.
Fórmules de càlcul del sistema de ventilació
L’aireig (ventilació) dels edificis que utilitzen travessers d’obertura és una opció força eficaç per a la ventilació natural.
Pe = (Pvn - Pn) * H * g, on:
- P n (kg / m3): densitat de masses d’aire fora de l’habitació.
- P vn (kg / m3): densitat de masses d’aire a l’habitació.
- H (m): distància entre l’entrada i l’escapament.
- g - acceleració per gravetat (valor constant igual a 9,8 m / s2).
A l’hora de calcular la ventilació natural, s’ha de tenir en compte la ubicació de les obertures inferiors i superiors per a la presa d’aire fresc i l’eliminació de l’aire residual. Inicialment, el càlcul es fa per a les seccions inferiors i, a continuació, per a les seccions superiors dels buits.Després, es fixa el model d’aireig de l’edifici.
Càlcul d’escapament
A la sala, aproximadament al centre entre les obertures de flux i d’escapament (travessers), la pressió d’aire externa i interna té el mateix valor. En aquest punt, no hi ha cap impacte. En conseqüència, l’efecte sobre les seccions inferiors dels buits es calcula mitjançant la fórmula:
P1 = H 1 (Pн - Ср), on
- Ср (kg / m3): igual a la temperatura mitjana de la densitat de l’aire intern.
- H 1 (m): distància des del nivell de pressions iguals de l’entorn extern i intern fins als lúmens d’alimentació més baixos.
Per sobre del nivell de pressions iguals, al centre dels lúmens superiors d’escapament, es crea un excés de tensió, que es calcula mitjançant la següent fórmula:
P2 = H 2 (Pн - Dm)
Us recomanem que us familiaritzeu amb: Ventilació del balcó
És aquesta pressió la que contribueix a eliminar les masses d’aire a l’exterior. El voltatge total per a l’intercanvi d’aire interior es calcula mitjançant la fórmula:
Pe = P1 + P2
L’aire fresc entra a l’edifici a través de finestres obertes (ventilacions) o vàlvules de subministrament especialment equipades als marcs de les estructures de les finestres. L’aire d’escapament s’elimina a través de les obertures d’escapament equipades a la part superior de les parets de la cuina, el bany i el lavabo. A més, mitjançant eixos de ventilació especials, s’elimina de la casa.
Cabal d’aire
Coneguda la relació d'aire, podeu calcular fàcilment la velocitat de l'aire amb ventilació natural. Primer cal calcular l’àrea de la secció transversal dels conductes.
S = R 2 * Pi, on
- R és el radi de la secció del conducte d’aire equipada a la sala.
- Pi és una constant 3,14.
Els conductes d’aire han de tenir una forma i mida determinades. Quan es coneix la secció transversal del conducte d’aire, es pot calcular el diàmetre del conducte necessari per a l’habitació mitjançant la fórmula següent:
D = 1000 * √ (4 * S / Pi), on
- S és la secció transversal dels conductes d’aire equipats a la casa.
- Pi és un valor matemàtic constant de 3,14.
Si els conductes d’aire són rectangulars, es calcula l’àrea de la secció transversal del conducte requerit en lloc del diàmetre. Per fer-ho, multipliqueu l’amplada i la longitud del canal d’aire. La mida de l'amplada a la mida de la longitud hauria de correspondre en una proporció d'1: 3.
La mida mínima d’un canal rectangular és de 10x15 cm, la màxima de 2x2 m. Aquestes estructures es distingeixen per una forma ergonòmica, més fàcil d’instal·lar, s’adhereixen més a les superfícies de la paret i es poden emmascarar fàcilment al sostre.
Paràmetres del conducte d'aire
En el procés de creació d’un esquema de ventilació natural de tipus canal, es determina una secció activa dels conductes d’aire, a través de la qual passarà un volum d’aire suficient per crear una contracció amb la tensió de disseny. Per al recorregut més llarg de la xarxa, el cost de pressió en els conductes d’aire es determina com la suma d’aquestes tensions en totes les seccions del conducte. En cadascuna d’aquestes seccions, els costos de tensió consisteixen en els costos de fricció i resistència, que es poden expressar mitjançant la fórmula:
p = Rl + Z, on
- R (Pa / m): pèrdua específica com a resultat de la fricció de les masses d'aire contra la superfície del canal.
- l (m): la longitud de la secció calculada del conducte.
- Z - costos en zones de resistència.
L’àrea de secció transversal activa del conducte requerit es calcula mitjançant la fórmula:
F = L / (3600V), on
- L (m3 / h): consum d’aire.
- V (m / s): velocitat de moviment al llarg del conducte de flux d’aire.
Les àrees de secció transversal activa dels conductes de ventilació es calculen per a la velocitat de flux d’aire especificada. Per a això, s’utilitzen nomogrames especials o es prenen dades de disseny ja fetes a partir de càlculs tabulars.
Us recomanem que us familiaritzeu amb: Esbrineu tot sobre la distància que hi ha des de l'estufa fins a la campana
Selecció de conductes d’aire
Per als conductes d'aire rectangulars de ventilació natural, se selecciona un diàmetre que equival a un conducte d'aire arrodonit, segons la fórmula següent:
dЭ = 2 * a * b / (a + b), on
a i b (m) són les longituds dels costats del conducte d’aire.
Si s’utilitzen productes metàl·lics, es canvien les xifres de costos de fricció. El paràmetre principal es pren del nomograma per als conductes d’aire d’acer i es multiplica per un factor:
- k = 1,1: s'utilitza per als canals de guix i formigó.
- k = 1,15: s'utilitza per a productes de formigó d'escòries.
- k = 1,3: s'utilitza per a conductes d'aire fets amb maons.
L’excés de pressió per superar la resistència en diferents seccions del canal d’aire es calcula mitjançant la fórmula:
Z = v2 / 2, on
- Z és la suma dels coeficients de resistència al llarg de tota la longitud de la secció del canal.
- v2 / 2: tensió dinàmica estàndard.
Per formar el concepte de ventilació natural, es recomana evitar girar els girs dels canals, un gran nombre de vàlvules i vàlvules de comporta. Això crearà resistència addicional. Com a regla general, el 91% de totes les pèrdues per superar la resistència recauen en aquestes zones.
La ventilació de tipus natural es caracteritza per un petit radi d’influència, un rendiment mitjà en habitacions amb un excés de calor. Aquest és el principal desavantatge del sistema. I els principals avantatges inclouen el baix cost de la construcció i el manteniment addicional i la facilitat d’instal·lació.
