Інженерне обладнання будинків і споруд. Димоходи. Методи теплотехнічного та аеродинамічного розрахунків. Частина 1. Димоходи з підключенням одного теплогенератора

м

w

середня швидкість у межах площі перерізу

mean velocity within a cross section

м/с

w_m

середня швидкість за встановленою довжиною

mean velocity over a defined length

м/с

У

значення форми

form value

—¹'

z

висота над рівнем моря

height above sea level

м

a

коефіцієнт тепловіддачі

coefficient of heat transfer

Вт/(м²-К)

P

відношення масової витрати горіння повітря до масової витрати димових газів

ratio of the combustion air mass flow to the flue gas mass flow

1

X

кут між напрямками потоку

angle between flow directions

град.

5

товщина стінки

wall thickness

м

коефіцієнт місцевого опору, що вини­кає внаслідок зміни напрямку й/або перерізу й/або масової витрати в димоході

coefficient of flow resistance due to a directional and/or cross sectional and/or mass flow change in the flue

Кінець табл. 1

Познаки

Термінологія

Terminology

Одиниця виміру

П

динамічна в'язкість

dynamic viscosity

Нс/м² і

T|W

коефіцієнт корисної дії теплогенератора

efficiency of the heating appliance

—

T|WN

коефіцієнт корисної дії теплогене­ратора за умовної теплопродуктив­ності

efficiency of the heating appliance at nominal heat output

X

коефіцієнт теплопровідності

coefficient of thermal conductivity

Вт/(мК)

Р

густина

density

кг/м³

Pl

густина зовнішнього повітря

density of the external air

—

Pm

середня густина димових газів стосовно встановленої довжини й площі перерізу

mean density of flue gas averaged over a defined length and over the cross section

кг/м³

о(С0₂)

об'ємна концентрація СО₂

volume-concentration of CO₂

%

о(Н₂0)

об'ємна концентрація Н₂О (пара)

volume-concentration of H₂O (vapour)

%

O'Rad

кількість випромінювання чорноти

black body radiation number

Вт/(м²-К4)

ЧИ

коефіцієнт місцевого опору, що вини­кає внаслідок тертя

coefficient of flow resistance due to friction of the flue

-

ш

термічний опір

thermal resistance

м²К/Вт

Таблиця 2 - Додаткові символи Table 2 - Additional subscripts

Познаки

Термінологія

Terminology

Одиниця виміру

а

зовні

outside

—

А

димові гази

flue gas

—

b

умова рівноважності температури

equilibrium temperature condition

—

В

повітря для горіцня

combustion air

—

е

ВХІД

entrance

—

G

зміна швидкості

change in velocity

—

і

усередині

inside

—

L

зовнішнє повітря (зовні)

open air (outside)

—

m

середнє значення

mean value

—

М

суміш , ’

mixture

—

п

показник рахунку

counting index

—

N

умовне значення

nominal value

—

NL

втр0иунеУіовітр5к^

secondary air

—

0

вихід димоходу

chimney outlet

—

0

надлишковий тиск

positive pressure

—

tot

разом по всіх секціях (ділянках)

totalized over all sections (segments)

—

^u(

оточуюче повітря

ambient air

—

v\

з'єднувальний димохід

connecting flue pipe

—

W

теплогенератор

heating appliance

—

5 МЕТОД РОЗРАХУНКУ ДЛЯ НЕЗБАЛАНСОВАНИХ ДИМОХОДІВ

Загальні положення

Розрахунок внутрішніх розмірів (площа пере­різу) димоходів із розрідженням ґрунтується на наступних чотирьох критеріях:

мінімальна тяга в точці входу димових газів у димохід повинна дорівнювати або бути більшою ніж мінімальна тяга, що необхідна в точці входу димових газів у димохід;

мінімальна тяга в точці входу димових газів в димохід повинна дорівнювати або бути більшою ніж надлишковий тиск димових газів на вході в димохід.

максимальна тяга в точці входу димових газів у димохід повинна дорівнювати або бути меншою ніж максимально допустима тяга на вході димових газів у димохід;

температура внутрішньої стінки на виході димоходу повинна дорівнювати або бути більшою ніж температурна межа.

Розрахунок надлишкового тиску для внутріш­ніх розмірів (площа перерізу) ґрунтується на наступних чотирьох критеріях:

максимальний надлишковий тиск у точці входу димових газів у димохід повинен до­рівнювати або бути більшим ніж макси­мальний перепад тиску в точці входу димових газів у димохід;

,максимальний надлишковий тиск у з'єдну­вальному димоході й у димоході не повинен перевищувати надлишкового тиску, на який вони розраховані;

мінімальний надлишковий тиск у точці вхо­ду димових газів у димохід повинен дорів­нювати або бути більшим ніж мінімальний пёрепад тиску в точці входу димових газів у димохід;

температура внутрішньої стінки на виході димоходу повинна дорівнювати або бути більшою ніж температурна межа.

Примітка. Характеристики тиску для максимальної тяги чи мінімального надлишкового тиску необхідні, якщо існує межа для максимальної тяги для тепло­генератора з розрідженням або мінімальний пере­пад тиску теплогенератора з надлишковим тиском.

Для того, щоб перевірити критерії, використо­вуються дві умови:

5 CALCULATION METHOD FOR NON-BALANCED FLUE CHIMNEYS

General principles

The calculation of inside dimensions (cross sec­tion) of negative pressure chimneys is based on the following four criteria:

the minimum draught at the flue gas inlet into the chimney shall be equal to or greater than the minimum draught required at the flue gas inlet into the chimney;

the minimum draught at the flue gas inlet to the chimney shall be equal to or greater than the effective pressure resistance of the air supply;

the maximum draught at the flue gas inlet to the chimney shall be equal to or less than the maximum allowed draught at the flue gas inlet into the chimney;

the temperature of the inner wall at the outlet of the chimney shall be equal to or greater than the temperature limit.

The calculation of inside dimensions (cross sec­tion) of positive pressure is based on the following four criteria:

the maximum positive'pressure at the flue gas inlet into the chimney shall be equal or less than the maximum differential pressure at the flue gas inlet into the chimney;

the maximum positive pressure in the connec­ting flue pipe and in the chimney shall not be higher than the excess pressure for which both are designated;

the minimum positive pressure at the flue gas inlet into the chimney shall be equal or greater than the minimum differential pressure at the flue gas inlet into the chimney;

the temperature of the inner wall at the chim­ney outlet of the chimney shall be equal to greater than the temperature limit.

NOTE The pressure requirements for maximum draught or minimum positive pressure are only required if there is a limit for the maximum draught for the negative pressure heating appliance or a minimum differential pressure of the positive pressure heating appliance.

In order to verify the criteria two sets of external conditions are used:

- розрахунок мінімальної тяги та максималь­ного надлишкового тиску здійснюється за умови, що навантаження димоходу є міні­мальним (тобто висока зовнішня темпера­тура), а також

- розрахунок максимальної тяги і мінімально­го надлишкового тиску та температури внутрішньої стінки здійснюється за умови, що внутрішня температура димоходу є мінімальною (тобто низька зовнішня темпе­ратура).

- the calculation of the minimum draught and maximum positive pressure is made with con­ditions for which the capacity of the chimney is minimal (i.e. high outside temperature); and also

- the calculation of the maximum draught and minimum positive pressure and of the inner wall temperature with conditions for which the inside temperature of the chimney is minimal (i.e. low outside temperature)

5.2 Вимоги тиску

Димоходи з розрідженням

Необхідно перевірити таке співвідношення:

Pressure requirements

Negative pressure chimneys

The following relationships shall be verified

“ P_H~ Pr~ ^pl-^pw ^{+ p}fv ⁺ 'В ~ ^pze ’ Па (1)

P₂>P_B, Па (2)

^PZmax ~ ^PH — ^PR — ^PWmax ^{+ P}FV ^{+ P}B ~ ^PZemax > Па (2a)

де:

P_B - фактичний аеродинамічний опір подачі повітря (згідно з 5.11.3), Па;

P_FV - фактичний аеродинамічний опір з'єдну­вального димоходу, Па;

Р_н - теоретична тяга, що виникає внаслідок ефекту димоходу, Па;

P_L - динамічний тиск повітря, Па;

P_R - аеродинамічний опір димоходу, Па;

P_w - мінімальна тяга для теплогенератора, Па;

^ptvmax ~ максимальна тяга для теплогенерато­ра, Па;

P_z - мінімальна тяга в точці входу димових газів у димохід (згідно з 5.10), Па;

P_Zmax - максимальна тяга в точці входу димо­вих газів у димохід (згідно з 5.10), Па;

P_Ze - мінімальна тяга, що необхідна в точці входу димових газів у димохід (згідно з 5.11), Па;

Р_2етах " максимально допустима тяга в точці входу димових газів у димохід, Па.

Примітка. Значення Р_н та P_R у формулах (1) і (2а) зазвичай відрізняються за різних умов.

Димоходи з надлишковим тиском

Необхідно перевірити таке співвідношення:

where:

Р_в is the effective pressure resistance of air supply (see 5.11.3), in Pa;

P_FV is the effective pressure resistance of the connecting flue pipe, in Pa;

P_H is the theoretical draught available due to chimney effect, in Pa;

P_L is the wind velocity pressure, in Pa;

P_R is the pressure resistance of the chimney, in Pa;

P_w is the minimum draught for the heating appliance, in Pa;

Рдопах is the maximum draught for the heating appliance, in Pa;

P_z is the minimum draught at the flue gas inlet into the chimney (see 5.10), in Pa;

P^nax is the maximum draught at the flue gas inlet into the chimney (see 5.10), in Pa;

P_Ze is the minimum draught required at the flue gas inlet into the chimney (see 5.11), in Pa.;

Pz_emax^{ls the} maximum allowed draught at the flue gas inlet into the chimney (see 5.11), in Pa.

NOTE The values of P_H and P_R in Equations (1) and (2a) are normally different because the conditions are different.

Positive pressure chimneys

The following relationships shall be verified:

Pzo~ Pr~ Pн ⁺ Pl-P wo~Pb~ Pfv ~ Pzoe ’ (3)

P^Pzexoess.na (4)

5) ^ZOmin Pr Рн-PwOmm Pb PpV ^ZOemin > ^^a (^^a)

де:

P_B - фактичний аеродинамічний опір подачі повітря, Па;

P_FV - фактичний аеродинамічний опір з'єдну­вального димоходу, Па;

Р_н - теоретична тяга, що виникає внаслідок ефекту димоходу, Па;

P_L - динамічний тиск повітря, Па;

P_R - аеродинамічний опір димоходу, Па;

P_wo ~ максимальний перепад тиску теплоге­нератора, Па; -

Pwomin “ мінімальний перепад тиску теплоге­нератора, Па;

P_zo “ максимальний надлишковий тиск у точці входу димових газів у димохід, Па;

Pzomin “ мінімальний надлишковий тиск у точці входу димових газів у димохід, Па;

P_ZOe ~ максимальний перепад тиску у точці входу димових газів у димохід, Па;

Pzoemm ~ мінімальний перепад тиску у точці входу димових газів у димохід, Па;

P_z excess - максимально допустимий тиск для певного димоходу, Па;

Pzv excess “ максимально допустимий тиск для певного димоходу, Па.

Примітка. Значення Р»та P_R у формулах (3) та ( зазвичай відрізняються за різних умов

Температурні вимоги

Необхідно перевірити таке співвідношення:

' іоЬ де:

7"_іоь - температура внутрішньої стінки на ви­ході димоходу за температурної рівноваги, К;

Т_д - температурна межа, К.

Якщо димохід, встановлений на даху, має до­даткову ізоляцію, необхідно перевірити зазна­чені нижче співвідношення:

where:

Р_в is the effective pressure resistance of air supply, in Pa; •

P_FV is the effective pressure resistance of the connecting flue pipe, in Pa;

P_H is the theoretical draught available due to chimney effect, in Pa;

P_L is the wind velocity pressure, in Pa;

P_R is the pressure resistance of the chimney, in Pa;

P_w0 is the maximum differential pressure of the heating appliance, in Pa;

Ри/отіп'^{s the} minimum differential pressure of the heating appliance, in Pa;

P_zo is the maximum positive pressure at the flue gas inlet into the chimney, in Pa;

Pzomin ^{is the} minimum positive pressure at the flue gas inlet into the chimney, in Pa;

P_ZOe is the maximum differential pressure at the flue gas inlet into the chimney, in Pa;

Pzoemin'^s the minimum differential pressure at the flue gas inlet into the chimney, in Pa;

P_z excess^is the maximum allowed pressure from the designation of the chimney, in Pa;

Pzvexcess'^s the maximum allowed pressure from the designation of the connecting flue pipe, in Pa NOTE The values of P_H and P_R in Equations (3) and (5a) are normally different because the conditions are different

Temperature requirement

The following relationship shall be verified:

^Tg >^K ■ і (6)

where:

T_iob is the inner wall temperature at the chimney outlet at temperature equilibrium, in K;

Tg is the temperature limit, in K.

If the chimney above the roof has additional insulation the following relationship shall also be verified: