Calcul aérodynamique des paramètres de cheminée de la chaufferie

La cheminée fait partie intégrante d'un système unique, comprenant une installation de production de chaleur, des conduits et des conduits de fumée. Une cheminée assure la dispersion dans l'atmosphère des émissions nocives contenues dans les fumées. Le calcul aérodynamique des paramètres de la cheminée de la chaufferie doit être effectué pour que le système remplisse efficacement ses fonctions et ne constitue pas une menace pour la santé humaine.

Le choix d'un tuyau pour une chaufferie et son installation ne sont effectués qu'en fonction des résultats des calculs préliminaires, pour lesquels des formules spéciales ou des programmes informatiques sont utilisés

Comment est le calcul des paramètres de la cheminée de la chaufferie à l'aide de programmes informatiques

Le calcul aérodynamique de la cheminée d'une chaufferie industrielle est un processus très complexe et gênant. Actuellement, ces calculs sont effectués à l'aide de différents programmes informatiques qui prennent en compte de nombreuses conditions de fonctionnement de l'équipement. Le calcul vise à garantir que, à la charge maximale de la chaufferie, l'émission de la combustion résiduelle du combustible retraité passe librement par la conduite pour une élimination ultérieure dans l'espace atmosphérique. Grâce au calcul par ordinateur, il est possible de déterminer de manière fiable le débit minimal des cheminées. Des erreurs dans la réalisation de tels calculs sont extrêmement indésirables, car elles peuvent entraîner une accumulation dangereuse de gaz.

Le calcul de la cheminée au moyen d'un programme informatique implique l'introduction dans le système des indicateurs déclarés liés à:

• à la puissance de la chaudière;
• température du gaz de sortie indiquée dans le passeport. Si ces données ne sont pas disponibles, il est d'usage d'utiliser une valeur de 200 ° C;
• température extérieure. Pour allumer le chauffage, il peut atteindre + 8º С, alimentation en eau chaude - + 20º С;
• Efficacité des chaudières de ce type. En l'absence de ces données contenues dans le passeport matériel, le calcul est effectué avec une valeur égale à 0,92;
• rapport de masse d'air en excès pour la mèche. Si les données ne sont pas fournies, elles utilisent alors l'indicateur 1.4;
• type de carburant;
• la longueur des cheminées provenant de l'équipement de la chaudière;
• le matériau utilisé pour fabriquer la cheminée;
• température ambiante;
• la forme de la cheminée;
• la taille de la cheminée, etc.

Le type de tuyau et ses dimensions dépendent du type de chaudière et de sa puissance

Après avoir saisi toutes les données, le programme informatique effectue le calcul de la traction naturelle (traction). S'il s'avère que des pertes importantes se produisent, il est nécessaire d'apporter des modifications à la conception en fonction de sa forme, de son diamètre et de sa hauteur.

Indicateurs pour le calcul aérodynamique pratique de la cheminée

Les cheminées des chaufferies et des maisons privées avec une chaudière à combustible solide (cheminées) nécessitent un calcul minutieux prenant en compte un certain nombre d'indicateurs:

• caractéristiques climatiques de la région;
• le terrain et le type de sol sur lequel le bâtiment est construit;
• activité sismique régionale;
• vitesses du vent et taux de précipitation, ainsi que valeurs critiques;
• type de four à maçonnerie;
• vibrations dynamiques de l'équipement;
• le matériau à partir duquel la cheminée sera construite et sa dilatation thermique;
• type de combustible, son transfert de chaleur;
• caractéristiques techniques inhérentes à la chaudière;
• températures des gaz de sortie.

À l'aide de ces données, vous pouvez calculer:

• hauteur de la structure;
• diamètre optimal;
• la masse admissible que la cheminée construite peut avoir et, par conséquent, choisissez un matériau adapté à l'agencement de la structure.

Les résultats des calculs détermineront le diamètre de la future cheminée, sa hauteur et son poids

Une hauteur et une passabilité correctement calculées, le choix des formes et des matériaux contribuera à une traction naturelle, assurant un bon transfert de chaleur. Le calcul correct est facilité par l'implication de spécialistes professionnels. La manifestation de la négligence entraînera des erreurs structurelles, à cause desquelles:

• les surfaces internes seront exposées à une sédimentation excessive de suie et de cendres;
• la section interne diminuera progressivement, ce qui entraînera un affaiblissement de la traction et la pénétration de formations de monoxyde de carbone à l'intérieur;
• la possibilité d'inflammation des résines accumulées et de la déformation des tuyaux causée par les différences de température augmentera;
• le risque d'incendie augmentera.

Cheminée pour une chaufferie: conception et types (types)

Le calcul de la hauteur de la cheminée de la chaufferie et de ses autres paramètres est impossible sans prendre en compte les caractéristiques de sa conception, composée:

• fondation et soutien;
• sortie de gaz;
• isolation thermique;
• protection anticorrosion;
• le dispositif introduisant les conduits de fumée.

Pour l'installation de la cheminée, des tuyaux en brique, céramique, galvanisé ou inoxydable sont utilisés

Les gaz de combustion, refroidis dans un appareil de nettoyage - épurateur, jusqu'à 60 ° C, sont nettoyés dans des absorbeurs et émis dans l'atmosphère.

Pour la construction de cheminées peuvent être utilisées:

• brique. La structure en briques installée par un cuisinier professionnel n'accumule pratiquement pas de suie. Elle est inhérente à une sécurité incendie, une résistance mécanique et une capacité thermique suffisantes. En raison de la destruction de la brique par les réactions qui se produisent lorsque les oxydes de soufre déposés sur les murs entrent en contact avec l'eau, l'utilisation des structures en briques a fortement diminué;
• acier. Vous permet de simuler la configuration du tuyau. Il durera une dizaine d'années, à condition d'utiliser du carburant à faible teneur en soufre;
• céramique. Il est stable contre l'influence du condensat, diffère par sa résistance au feu. Mais la construction, pesée par des tiges métalliques, se caractérise par une massivité excessive, ce qui rend l'installation difficile;
• les polymères. Sont utilisés pour l'installation sur des geysers et dans une chaufferie avec une température ne dépassant pas 250º C.

Selon les caractéristiques de la structure portante, les cheminées peuvent être:

• autoportant, en tubes sandwich. Ils sont facilement montés sur les toits avec une fixation à l'intérieur du bâtiment et, si nécessaire, sont transportés, mais ont des limites d'utilisation importantes - en termes de température (350 ° C), de charge de neige et de vent, niveau d'agressivité chimique des produits de combustion;
• colonnade. Il est possible d'installer une structure en acier à plusieurs fûts d'un diamètre allant jusqu'à trois mètres lorsqu'elle est connectée à plusieurs chaudières;
• (environ) avant. La conception est considérée comme la plus économique, car elle ne nécessite pas de fondation solide et l'utilisation d'éléments porteurs, et l'utilisation de modules facilite le remplacement;
• ferme. Ils sont utilisés, en règle générale, dans les zones à activité sismique accrue;
• mâté. L'utilisation de croisillons en acier donne une stabilité supplémentaire à la tour de support de trois à quatre mâts avec cheminées attachées.

Les tuyaux hauts sont soumis à la charge du vent, vous devez donc prendre soin d'une fixation supplémentaire

Comment calculer la hauteur de la cheminée

L'exactitude du calcul de la hauteur de la cheminée affecte l'efficacité de l'unité de chauffage, exprimée dans la réalisation de la quantité requise de tirage naturel. Selon les normes fixées par SNiP, la hauteur ne peut être inférieure à cinq mètres. La négligence de cette indication entraîne une baisse du niveau de traction naturelle et un fonctionnement inefficace du système de chauffage. En réglant le tuyau trop haut, nous réduirons également le tirage naturel, car la fumée traversant un canal trop allongé se refroidira et se déplacera à une vitesse de chute. Des calculs incorrects entraînent des turbulences et des problèmes associés à la zone de remous du vent. De fortes rafales de vent peuvent même éteindre le feu dans le four.

Les calculs effectués lors de la construction de la construction industrielle sont très complexes et impliquent l'introduction d'un grand nombre d'indicateurs différents. Déterminant la hauteur de la cheminée pour un objet de construction privée, il est conseillé de respecter les recommandations suivantes:

• la longueur doit être d'au moins cinq mètres sur le segment reliant la base et le point le plus haut. Avec cette longueur, une sécurité incendie suffisante est assurée;
• une cheminée montée sur un toit plat doit s'élever au-dessus de sa surface d'au moins un demi-mètre;
• lors de la construction d'une cheminée sur un toit en pente, un tuyau situé à une distance inférieure à un mètre et demi de la crête est installé à un demi-mètre au-dessus. Dans ce cas, le renforcement supplémentaire de la structure par des vergetures pour augmenter la stabilité est obligatoire, sinon il peut être endommagé par de fortes rafales de vent. À une distance allant jusqu'à trois mètres de la crête, le tuyau est installé à la même hauteur que lui. Si la distance dépasse trois mètres, alors l'angle entre la ligne horizontale de la crête du toit et la ligne virtuelle tracée entre la crête et la coupe supérieure de la cheminée doit être de 10 °;
• la distance entre la cheminée et les grands arbres et bâtiments doit être supérieure à deux mètres;
• si le matériau de la toiture est combustible, la hauteur de la cheminée doit être encore augmentée d'un demi-mètre;
• sur un toit à plusieurs niveaux avec des différences d'élévation lors du calcul, comptez sur la hauteur de la crête;
• lorsque la chaufferie est située dans le prolongement, la tête de tuyauterie doit s'élever au-dessus de la zone d'appui au vent située dans l'espace défini par la ligne tracée à un angle de 45 ° du haut de la maison au sol.

Si le matériau du toit n'a pas de propriétés réfractaires, la longueur de la partie extérieure de la cheminée doit être augmentée

La documentation fournie avec l'équipement de chauffage contient les valeurs des paramètres qui affectent le choix de la hauteur de la cheminée.

La réalisation des calculs est associée à l'utilisation de la formule:

Hmin = √A * Mi * F / (Spdk * Sfi * √V * T)

Cette formule prévoit l'utilisation des paramètres suivants: A - coefficient caractérisant la situation météorologique régionale; Mi - masses de formations gazeuses traversant la cheminée par unité de temps; F - vitesse de sédimentation des particules formées lors de la combustion; Spdki et Sfi - indicateurs qui reflètent le niveau de concentration des substances qui contiennent des gaz de combustion; V est le volume de gaz; T est la différence de température de l'air à son entrée dans le tuyau et à sa sortie.

Comment est calculé le diamètre de la cheminée

La détermination du diamètre requis de la cheminée est effectuée afin de calculer le tirage. Avec la puissance connue de l'unité de chauffage, vous pouvez compter sur les recommandations selon lesquelles:

• si la puissance est inférieure à 3,5 kW, alors une cheminée d'une section de 0,14x0,14 m suffira;
• à une puissance de quatre à cinq kW, une section de 0,14 x 0,2 m sera optimale;
• d'une puissance de cinq à sept kW - 0,14x0,27 m.

Le calcul de la section transversale de la cheminée nécessite les données suivantes:

• la quantité de carburant consommée en une heure (les informations figurent dans le passeport de l'équipement). Ce paramètre est considéré comme le principal;
• indicateurs de température du gaz entrant dans le tuyau (également données de passeport, environ 150-200 ° C);
• hauteurs de cheminée;
• la vitesse du gaz dans le tuyau, généralement prise à 2 m / s;
• tirant d'eau naturel, pris, en règle générale, pour 4Pa.

Il n'est pas difficile de le calculer en multipliant la hauteur de la cheminée par la différence des densités de l'air atmosphérique et des fumées.

Vous pouvez utiliser cette formule:

d2 = 4V / πW, dans lequel:

d2 est la valeur souhaitée de l'aire de la section transversale; V est le volume de gaz; W est la vitesse du gaz dans le tuyau.

La formule de calcul du diamètre:

S = m / ρw, dans lequel:

S est l'aire de la section transversale; m est la quantité de carburant consommée pendant l'heure; ρ est la densité des gaz dans la cheminée. En règle générale, simplifiant les calculs, elle est prise égale à la densité de l'air; w est la vitesse du gaz dans la cheminée. Dans les cas où le diamètre de la cheminée doit être déterminé avec une grande précision, il est préférable de recourir à l'aide de spécialistes possédant les qualifications nécessaires. Pour équiper une cheminée de propriété privée, il suffira de se conformer aux recommandations de la nature la plus générale.

Le calcul aérodynamique de la cheminée, réalisé avec beaucoup d'habileté, permet de compter sur le bon fonctionnement à long terme du système de chauffage. Après avoir atteint une bonne traction naturelle et un débit élevé, vous ne pouvez pas vous inquiéter que la cheminée soit obstruée par de la suie et nécessite une réparation. Des calculs correctement effectués détermineront le fonctionnement de l'équipement de la chaudière en pleine conformité avec les normes environnementales. Une combinaison de deux facteurs sera obtenue, assurant une existence qui répond aux normes de la civilisation moderne - une température confortable dans les pièces chauffées et l'absence de dommages à l'environnement et à la santé humaine.