---

Annex А
(normative)

Gas flow calculation

A.1 Principal features of the method of calculation

The gas flow calculation serves to determine the pressure conditions inside the flue gas carrying tube, from entry of the flue gas to the top of the chimney.

This necessitates the calculation of the progress of the temperature change in the flue gas carrying tube.

If the parameters vary over the length of the chim­ney, the calculation should be carried out section by section.

A.2 Parameters related to construction type

A.2.1 Roughness

The mean value of roughness, r, of the surfaces of commonly used construction materials in contact with the flue gases may be taken from Table A.3.

The mean value of roughness of other construc­tion materials shall be verified, for example by ac­knowledged literature or measurements.

A.2.2 Thermal resistance

The thermal resistance of the individual layers shall be calculated taking into account the thermal conductivity of the liner walls and windshield walls as well as the insulation.

The thermal resistance of enclosed air layers is given in Table A.5.

The thermal resistance, 1 / A, in m² -K/W is deter­mined approximately in accordance with Equation (A.1):

(A.1)

where:

у is the coefficient of form,

= 1,0 for circular and oval cross-sections

= 1,1 for square and rectangular cross-sections up to a side ratio of 1:1,5;

D_h- внутрішній гідравлічний діаметр, м;

D_hn- гідравлічний діаметр, який відноситься до внутрішньої сторони /7-ГО шару стінової конструкції, м;

л_л - теплопровідність матеріалу л-го шару стінової конструкції за температури експлуа­тації, Вт/(м К), див. таблицю 1.

Значення теплопровідності для широко вико­ристовуваних будівельних матеріалів наве­дені у таблиці 1.

А.З Основні дані для розрахунку

А.3.1 Температура повітря

Розрахунок повинен бути здійснений для найвищої і найнижчої температур зовнішнього повітря, очікуваних під час експлуатації димо­вої труби.

А.3.2 Тиск навколишнього повітря

Тиск навколишнього повітря p_L, Па, розрахо­вується за формулою (А.2):

Pl =Ріо^хє{'

Де:

p_L0- тиск зовнішнього повітря на рівні моря = 101325 Па при 15 °С;

д - прискорення вільного падіння = 9,81 м/с²;

R_l- газова стала повітря, Дж/(кг К), див.

таблицю А.1;

T_L - температура навколишнього повітря, К; z - висота середини димової труби над рівнем моря, м.

А.3.3 Димовий газ

Димовий газ складається в основному з компонентів, зазначених у таблиці А.1.

Таблиця А.1 містить значення, необхідні для подальших розрахунків

D_h is the internal hydraulic diameter, in m;

D_{h n} is the hydraulic diameter related to the inside of the n th layer of the wall construction, in m;

is the thermal conductivity of the material of the n th layer of the wall construction at operating temperature in W/(m • K), see Table 1.

The values for the thermal conductivity of the commonly used construction materials are given in Table 1.

A.3 Basic values for the calculation

A.3.1 Air temperature

The calculation shall be performed for the highest and lowest outside air temperatures to be ex­pected while the chimney is in operation.

A.3.2 Outside air pressure

The outside air pressure p_L, in Pa, is calculated from Equation (A.2):

g^)/(RLxT_{L)j (A2)}

where:

p_L0 is the outside air pressure at sea level = 101 325 Pa at 15 °С;

g is the acceleration due to gravity = 9,81 m/s²;

R_l is the gas constant of air, in J/(kg • K), see Ta­ble A.1;

T_L is the outside air temperature, in K;

z is the height above sea level at half chimney height, in m.

A.3.3 Flue gas

The flue gas is composed principally of the com­ponents given in Table A.1.

Table A.1 contains the values needed for further calculations

.

Таблиця А.1 - Характеристики газів

Table А.1 - Gas data

А.3.4 Газова стала А.3.4 Gas constant

Газова стала димового газу R обчислюється The gas constant of the flue gas, R, is calculated за формулою (А.З): from Equation (А.З):

K

(А.З)

^X/xR,-.

Де:

Xj - масова доля /-го компонента;

R/ - газова стала /-го компонента відповідно до таблиці А.1.

Значення R для деяких важливих типів палива для запланованої експлуатації без конденсації наведені у таблиці А.2.

where:

Xj is the content by mass of component /;

Rj is the gas constant of component і according to Table A.1.

The value R for some important fuels for sched­uled operation without condensation is given in Table A.2

.

Таблиця А.2 - Характеристики газів для різних видів пального

Table А.2 - Gas data for various fuels

A.3.5 Щільність навколишнього повітря

Щільність навколишнього повітря p_L, кг/м³, розраховується за формулою (А.4):

A.3.5 Density of outside air

The density of the outside air, p_L, in kg/m³, is cal­culated from Equation (A.4)

:

Pl

Pl ] ^rl ^xTL

(A.4)

= E^X/ ^xc

Де:

p_L- тиск навколишнього повітря, Па, див. А.3.2;

T_L - температура навколишнього повітря, К; R_l- газова стала повітря, Дж/кг-К, див. таблицю А.1;

А.3.6 Питома теплоємність

Питома теплоємність с_р димового газу обчис­люється за формулою (А.5):

^СР

де:

X/- масова доля /-го компонента;

с_рі- питома теплоємність 7-го компонента відповідно до таблиці А.1.

Значення с_р для деяких важливих типів паль­ного для запланованої експлуатації без кон­денсації наведені у таблиці А.2.

А.3.7 Поправочний коефіцієнт для температури

Поправочний коефіцієнт S_H в рівнянні (А.9) слугує для врахування впливу нестабільності температури всередині газовивідної труби на охолодження димових газів і, як наслідок, на теоретично можливу тягу за рахунок ефекту димової труби.

where:

p_L is the outside air pressure, in Pa, see A.3.2;

T_L is the outside air temperature, in K;

RJs the gas constant of the air, in J/kg -K, see Ta­ble A.1.

A.3.6 Specific heat capacity

The specific heat capacity, c_p , of the flue gas is calculated from Equation (A.5):

(A.5)

where:

Xj is the content by mass of component /;

c_pi is the specific heat capacity of component / ac­cording to Table A.1.

The value c_p for the most important fuels for scheduled operation without condensation is given in Table A.2.

A.3.7 Correction factor for temperature

The correction factor S_H in Equation (A.9) serves to take into account the influence of the tempera­ture instability inside the flue gas carrying tube on the cooling down of the flue gases and conse­quently on the theoretical draught available due to chimney effect.

Як термостійкість димової труби, яка визначе­на для стабільного режиму роботи, так і кое­фіцієнт теплопередачі на зовнішній поверхні димової труби повинні бути скориговані, щоб зробити можливим розрахунок поперечного перерізу газовивідної труби також для перехід­ного режиму роботи, який існує, наприклад, для всіх нагрівальних приладів з керуванням типу "ввімкнено/вимкнено", використовуючи рівняння, які застосовуються до стабільного режиму роботи.

Поправочний коефіцієнт залежить головним чином від режиму роботи нагрівальних при­ладів і типу конструкції димової труби.

Там, де не проводились точні аналізи, попра­вочний коефіцієнт S_Hдля нагрівальних при­ладів з керуванням типу "ввімкнено/вимкнено" можна приймати 0,5, при безперервній робо­ті - S_H= 1,0.

А.3.8 Коефіцієнт безпеки потоку

Коефіцієнт безпеки потоку S_£ використову­ється з метою охопити наступні небажані по­рушення в роботі і конструкції димової труби: - відхилення від очікуваних коефіцієнтів опору С;

• відхилення від очікуваного надлишку по­вітря в димових газах;

• вхід вторинного повітря у димовий газ в з’єднувальній димовій трубі або в газови­відній трубі;

• відхилення від заданої середньої шорст­кості внутрішньої стінки газовивідної труби;

• відхилення від заданої термостійкості сті­нок димової труби;

• відхилення розмірів внутрішнього попереч­ного перерізу газовивідної труби;

- відхилення від передбачуваних атмосфер­них впливів.

Коефіцієнт безпеки потоку S_£ має бути прий­нятим 1,1.

А.4 Визначення температур

А.4.1 Температури димового газу

Середня температура димового газу Т_т , К, розраховується з рівняння (А.6):

Т — т Je-Tl

Both the thermal resistance of the chimney deter­mined for intransient operating conditions and the heat transfer coefficient on the outside surface of the chimney shall be corrected to enable the cross section of the flue gas carrying tube to be calculated also for a transient mode of operation which exists for example for all heating appli­ances with On/Off control, using the equations that apply to intransient operating conditions.

The correction factor is dependent principally on the mode of operation of the heating appliance and the type of construction of the chimney.

Where no precise analyses are carried out, the correction factor S_Hfor heating appliances with On/Off controls may be taken as 0,5, with continu­ous operation, S_H = 1,0.

A.3.8 Flow safety coefficient

The purpose of the flow safety coefficient, S_E , is to cover the following unwanted irregularities in the operation and design of the chimney: - deviations from the assumed resistance coefficients C;

• deviations from the assumed excess air in the flue gases;

• secondary air entrance to flue gas in the connecting flue pipe or flue gas carrying tube;

• deviation from the specified mean roughness of the inner wall of the flue gas carrying tube;

• deviation from the specified thermal resistance of the chimney walls;

• dimensional deviations in the internal cross section of the flue gas carrying tube;

- deviations from the assumed atmospheric influences.

The flow safety coefficient, S_E, shall be taken as 1,1.

A.4 Determination of temperatures

A.4.1 Flue gas temperatures

The mean flue gas temperature, T_m , in K, is cal­culated from Equation (A.6):

(l-e^). (A.6

)

Температура димового газу у верхній частині димової труби Т_о , К, обчислюється за допо­могою рівняння (А.7):

T₀=T_L+(T_E

де у формулах (А.6) та (А.7):

T_L- температура зовнішнього повітря, К;

К - коефіцієнт охолодження, див. А.4.2;

Т_Е- температура димового газу на вході в димову трубу, К.

А.4.2 Коефіцієнт охолодження

Коефіцієнт охолодження К розраховується за формулою (А.8):

The flue gas temperature at the top of the chim­ney, T_o, in K, is calculated from Equation (A.7):

-T_L)xe~^K, (A.7)

where in the Equations (A.6) and (A.7):

T_L is the outside air temperature, in K;

К is the coefficent of cooling, see A.4.2;

T_E is the flue gas temperature at entry of flue gas into chimney, in K.