Při provozu nízkoenergetických generátorů tepla velmi velká důležitost má takový faktor jako správně navržený a správně nainstalovaný komín. Přirozeně vyvstává potřeba kalkulace. Jako každý tepelnětechnický výpočet může být výpočet komínů konstrukční a kalibrační.
První z nich je posloupnost vnořených iterací (tj. na začátku výpočtu nastavíme některé parametry, jako je výška a materiál komína, rychlost spaliny atd. a následně postupnými aproximacemi tyto hodnoty zpřesňujeme).
V praxi však mnohem častěji musí člověk čelit potřebě ověřovací výpočet komín, protože kotel je obvykle připojen k již stávající systém odvod kouře. V tomto případě již máme výšku komína, materiál a plochu průřezu komína atd.
Úkolem je zkontrolovat kompatibilitu parametrů kouřového kanálu a generátoru tepla.
To znamená nutná podmínka správný provoz komína je přebytek gravitace nad tlakovou ztrátou v komíně o velikost minimálního přípustného podtlaku v kouřovodu generátoru tepla. Míra přirozené trakce závisí na mnoha faktorech
- Tvary průřezu komína (pravoúhlý, kulatý atd.)
- Teploty spalin na výstupu z generátoru tepla
- materiál pro komín ( nerezová ocel, cihla atd.)
- Drsnost vnitřní povrch komín
- Netěsnosti v plynovém potrubí, na spojích prvků (praskliny v nátěru atd.)
- Parametry vnějšího vzduchu (teplota, vlhkost)
- Výšky nad hladinou moře
- Parametry větrání místnosti, kde je kotel instalován
- Kvalita nastavení generátoru tepla - úplnost spalování paliva (poměr palivo/vzduch).
- Typ provozu hořáku (modulační nebo diskrétní)
- Stupeň znečištění prvků cesty plyn-vzduch (kotel a komín)
Hodnota gravitace
Pro první přiblížení lze velikost gravitace znázornit pomocí příkladu na Obr. 1.
kde hc je velikost gravitace;
Hd - účinná výška komína;
в - hustota vzduchu;
g - hustota spalin.
Jak je ze vzorce patrné, hlavní proměnnou složku tvoří hustoty spalin a vzduchu, které jsou funkcí jejich teploty. 
Abychom ukázali, jak silně závisí velikost gravitace na teplotě spalin, uvádíme následující graf ilustrující tuto závislost (viz obr. 2). 
V praxi však mnohem častěji dochází k případům, kdy se nemění pouze teplota spalin, ale i teplota vzduchu. V tab. Tabulka 1 ukazuje hodnoty měrné hmotnosti na metr výšky komína v závislosti na teplotách spalin a vzduchu. 
Tabulka samozřejmě dává velmi přibližný výsledek a pro přesnější posouzení (aby se zabránilo interpolaci hodnot) je nutné vypočítat skutečné hodnoty hustota spalin a okolního vzduchu.
в - hustota vzduchu za provozních podmínek: 
kde toc je teplota životní prostředí, °С, je přijímán pro nejhorší podmínky provoz zařízení - letní čas. Při absenci údajů se předpokládá 20 °C;
vnitřní - hustota vzduchu za normálních podmínek je 1,2932 kg/m3.
g - hustota spalin za provozních podmínek: 
kde bnu je hustota spalin za normálních podmínek, pr= 1,2 pro zemní plyn lze odebírat - 1,26 kg/m3.
Pro usnadnění označme a=1/273
Pak
kde 1 + a x t je teplotní složka.
Pro zjednodušení operací budeme uvažovat hustotu spalin stejná hustota vzduchu a snížit všechny hodnoty hustoty snížené na normální podmínky v intervalu t = -20 +400 °C, v tab. 2. 
Praktický výpočet gravitace
Pro výpočet přirozeného tahu je nutné objasnit průměrnou teplotu plynů v potrubí ϑcp. Teplota na vstupu do potrubí ϑ1 je určena z údajů v pasu zařízení. Teplota spalin na výstupu z ústí komína ϑ2 se zjistí s přihlédnutím k jejich ochlazování po délce potrubí.
Chlazení plynů v potrubí na 1 metr jeho výšky je určeno vzorcem: 
kde Q je nominální tepelný výkon kotel, kW;
B - koeficient: 0,85 - nezateplené kovová trubka, 0,34 - izolovaná kovová trubka, 0,17 - cihlová trubka s tloušťkou zdiva do 0,5 metru.
Teplota na výstupu z potrubí:
kde Hd je efektivní výška komína v metrech.
Průměrná teplota spalin v komíně: 
V praxi se hodnota gravitace vypočítává pro následující okrajové podmínky:
1. Pro venkovní teplotu vzduchu 20 °C ( letní režim provoz generátoru tepla).
2. Pokud je léto návrhová teplota venkovní vzduch se liší o více než 10 °C od 20 °C, pak je akceptována vypočítaná teplota.
3. Pokud je generátor tepla provozován pouze v zimní období, pak se výpočet provede podle průměrná teplota během topné sezóny.
Vezměme si například instalaci s následujícími parametry (obr. 3):
- výkon 28 kW;
- teplota spalin 125 °C;
- výška komína 8 m;
- Komín je zděný.
Chlazení plynů v potrubí na 1 metr jeho výšky podle: 
Teplota spalin na výstupu z potrubí podle:
ϑ2 = 125 - 8 x 1,016 = 117, °C.
Průměrná teplota spalin v komíně podle:
ϑav = (125 + 117)/2 = 121, °C.
Velikost gravitace se vypočítá takto:
hc = 8 (1,2049 - 0,8982) = 2,4536, mm vodního sloupce.
Výpočet optimální oblast průřez kouřového kanálu
1. První možnost určení průměru komína
Průměr potrubí se bere buď podle pasportních údajů (podle průměru výstupního potrubí z kotle) v případě instalace samostatného komína pro každý kotel, nebo podle vzorce při spojení více kotlů do společného komín ( celkový výkon až 755 kW). 
Pro válcové trubky se průměr určuje: 
r je koeficient závislý na druhu použitého paliva. Plyn: r = 0,016, kapalné palivo: r = 0,024, uhlí: r = 0,030, palivové dřevo: r = 0,045.
2. Druhá možnost určení průměru komína (s přihlédnutím k rychlosti spalování)
Podle Norma UNI-CTI 9615 lze plochu průřezu komína vypočítat pomocí vzorce: 
kde mg
d - hmotnostní tok spalin, kg/hod.
Zvažte například následující případ:
- Výška komína 7 m;
- Hmotnostní průtok spalin 81 kg/hod;
- Hustota spalin (při ϑav =120 °C) g = 0,8982 kg/m3;
- Rychlost spalin (k prvnímu přiblížení) wg = 1,4 m/s.
Určíme přibližnou plochu průřezu kouřového kanálu:
F = (0,225 kg/s)/(1,4 m/s x 0,8982) = 0,0178 m2 = 179 cm2.
Odtud vypočítáme průměr kouřového kanálu a vybereme nejbližší standardní komín: 150 mm.
Pomocí nové hodnoty průměru komína určíme plochu kouřového kanálu a určíme rychlost spalin. 
wg = (0,225 kg/s)/(0,8982 kg/m3 x 0,01327 m2) = 1,89 m/s.
Poté zkontrolujeme, zda je rychlost spalin v rozmezí 1,5-2,5 m/s.
Když taky vysoká rychlost spaliny přibývají hydraulický odpor komín, a pokud je příliš nízký, dochází ke kondenzaci vodní páry aktivně.
Spočítejme si například také rychlost spalin pro několik blízkých velikostí komínů:
Ø 110 mm: wg = 2,64 m/s.
Ø 130 mm: wg = 1,89 m/s.
Ø 150 mm: wg = 1,42 m/s.
Ø 180 mm: wg = 0,98 m/s.
Výsledky jsou uvedeny na Obr. 4. Jak vidíme, ze získaných hodnot vyhovují rychlostním podmínkám dvě standardní velikosti: Ø 130 mm a Ø 150 mm. V zásadě se můžeme spokojit s kteroukoli z těchto hodnot, preferován je však Ø 150 mm, protože tlaková ztráta v tomto případě bude menší. 
Pro snazší výběr velikosti komína můžete použít schéma na Obr. 5.
Například:
- Spotřeba spalin 468 m3/hod.; průměr kouřovodu Ø 300 mm - rychlost spalin wg = 1,9 m/s
- Spotřeba spalin 90 m3/hod.; průměr kouřovodu Ø 150 mm - rychlost spalin wg = 1,4 m/s
Ztráta tlaku v komíně
Součet odporů potrubí: 
Odolnost proti tření:
Ztráty v místních odporech: 
= 1,0; 0,9; 0,2-1,4 - koeficienty místního odporu s výstupní rychlostí (na výstupu z potrubí), na vstupu do komína a v zatáčkách - ohyby a T (koeficient se volí v závislosti na jejich konfiguracích), resp.
- koeficient odporu tření:
Pro cihlové trubky = 0,05;
Pro ocelové trubky = 0,02.
g je tíhové zrychlení rovné 9,81 m/s2.
d - průměr komína, m.
wg - rychlost spalin v potrubí:
Vdg - skutečný objem spalin: 
BT - spotřeba paliva s přihlédnutím k výhřevnosti tohoto paliva: 
- účinnost instalace z datového listu zařízení (0,9-0,95);
Qnr - nižší výhřevnost (v závislosti na složení paliva), pro plyn - 8000 kcal/m3;
Vog je teoretický objem spalin; pro zemní plyn lze uvažovat 10,9 m3/m3;
Voв - teoreticky požadované množství vzduch, pro spalování 1 m3 zemního plynu 8,5-10
m3/m3;
- součinitel přebytku vzduchu, pro zemní plyn 1,05-1,25.
Kontrola trakce se provádí podle vzorce:
hbar - barometrický tlak, předpokládá se 750 mm vodního sloupce.
HP - rozdíl celkové tlaky plynová cesta, mm vodního sloupce, bez zohlednění odporu a tíhy potrubí.
1,2 - bezpečnostní faktor tahu.
Rozdíl celkového tlaku podél cesty plynu ( obecná forma vzorce): 
kde hT’’ je vakuum na výstupu z pece, nutné k zabránění vyrážení plynů, obvykle se odebírá 2-5 mm vodního sloupce.
V v tomto případě pro kontrolu tahu se bere celkový tlakový rozdíl bez zohlednění celkového odporu h a vlastního tahu potrubí hc.
Tím pádem:
HP = hT’’ = 2-5 mm vodního sloupce.
Pro názornost znázorněme procesy probíhající v kouřovém kanálu na tlakovém diagramu (obr. 6).
Vyneseme tlakové ztráty a tlakové ztráty podél vodorovné osy a výšku komína podél vodorovné osy.
Potom segment DB bude udávat hodnotu gravitace a čára DA bude udávat tlakový rozdíl po výšce komína.
Na druhé straně osy AB dáme stranou tlakovou ztrátu v komíně. Graficky bude tlaková ztráta po délce komína symbolizovat segment AC.
Provedeme zrcadlový průmět úsečky BC a získáme bod C‘. Zeleně vystínovaná oblast symbolizuje vakuum v kouřovém kanálu.
Je zřejmé, že velikost přirozeného tahu po výšce komína klesá a tlakové ztráty od ústí k patě komína rostou.
Příklad správné instalace komína a výňatky z DBN.V.2.5-20-2001 „Zásobování plynem“
Při navrhování a instalaci komínů je bezpodmínečně nutné dodržovat následující body domácích norem a předpisů:
DBN V.2.5-20-2001 Příloha G „Odstranění zplodin hoření“.
Zh.Z. Odvoz zplodin hoření z domácnosti plynové spotřebiče, sporáky a další domácí spotřebiče plynové zařízení, jehož konstrukce umožňuje odvod spalin do komína, by měl být z každého zařízení, jednotky nebo kamen zajištěn samostatný komín.
Ve stávajících objektech je dovoleno připojit nejvýše dva ohřívače vody popř ohřívací kamna umístěných ve stejných nebo různých podlažích budovy za předpokladu, že zplodiny hoření jsou přiváděny do komína při různé úrovně, ne blíže než 0,5 m od sebe nebo ve stejné úrovni s řezacím zařízením v komíně do výšky alespoň 0,5 m.
G.6. Plocha průřezu komína by neměla být menší plocha průřez potrubí plynového spotřebiče připojeného ke komínu. Při připojení dvou spotřebičů, kamen atd. na komín. Průřez komína by měl být určen s ohledem na jejich současný provoz. Konstrukční rozměry komíny je nutné určit výpočtem.
G.7. Komíny by měly být z mrazuvzdorných cihel (Mrz 125), hliněná cihla, žáruvzdorný beton Pro vícepodlažní budovy a azbestocementové trubky pro jednopatrové budovy. Je povoleno zajistit odvod spalin ocelovými komíny. Návrhy kouřových kanálů mohou být také vyrobeny v továrně, dodávané kompletní s plynovým zařízením. Pokud jsou azbestocementové a ocelové trubky instalovány mimo budovu nebo při průchodu podkrovím budovy, musí být izolovány, aby se zabránilo kondenzaci. Konstrukce kouřových kanálů ve vnějších stěnách a kanálů připojených k těmto stěnám musí také zajistit, aby teplota plynů, které je opouštějí, byla nad rosným bodem. Je zakázáno vyrábět kanály ze struskového betonu a jiných sypkých nebo porézních materiálů.
G.9. Napojení plynového zařízení na komíny by mělo být provedeno propojovacím potrubím z krytiny nebo z pozinkované oceli o tloušťce minimálně 1,0 mm, pružnými kovovými vlnitými trubkami nebo normalizovanými prvky dodávanými se zařízením. Připojovací potrubí kouřovodu spojující plynový spotřebič s komínem musí mít svislý průřez. Délka vertikální řez spojovací potrubí, počítáno od spodní části kouřovodu plynového spotřebiče k ose vodorovného úseku potrubí, musí být nejméně 0,5 m V místnostech s výškou do 2,7 m u zařízení se stabilizátory tahu je povoleno snížit délku svislého úseku na 0,25 m, bez stabilizátorů tahu až na 0,15 m Celková délka vodorovných úseků spojovacích potrubí v nových domech by neměla být větší než 3 m stávající domy- ne více než 6 m Sklon potrubí musí být minimálně 0,01 směrem k plynovému spotřebiči. Na kouřových výfukových potrubích je povoleno zajistit maximálně tři otáčky s poloměrem zakřivení, který není menší než průměr potrubí. Pod místem napojení komínové trubky od spotřebiče ke komínu „kapsa“ o průřezu minimálně průřezu komína a hloubce minimálně 25 cm, s poklopem pro čištění, musí být poskytnuto. Potrubí pro odvod kouře protaženo nevytápěné místnosti, v případě potřeby by měla být pokryta izolací. Provedení potrubí odvodu kouře od spotřebičů a kamen obývací pokoje nepovoleno
G.10. Vzdálenost od připojovacího potrubí ke stropu nebo stěně z nehořlavých materiálů se považuje za nejméně 5 cm az hořlavých a nehořlavých materiálů - nejméně 25 cm.
Zh.15. Komíny od plynových spotřebičů v budovách musí být vyvedeny:
- nad hranicí zóny podpory větru, ale ne méně než 0,5 m nad hřebenem střechy, pokud jsou umístěny (počítáno vodorovně) ne dále než 1,5 m od hřebene střechy;
- v úrovni hřebene střechy, pokud jsou umístěny ve vzdálenosti do 3 m od hřebene střechy;
- ne nižší než přímka vedená od hřebene dolů pod úhlem 10° k vodorovné rovině, když jsou trubky umístěny ve vzdálenosti větší než 3 m od hřebene střechy. Za zónu podpory větru komína se považuje prostor pod čarou vedenou pod úhlem 45° k horizontu z nejvyšších bodů poblíž umístěných staveb a stromů. Ve všech případech musí být výška potrubí nad přilehlou částí střechy minimálně 0,5 m a u domů s kombinovanou střechou ( plochá střecha) - ne méně než 2,0 m Instalace deštníků a jiných nástavců na komíny není povolena.
Zh.20. Délka vodorovného úseku kouřového kanálu od topné zařízení s utěsněnou spalovací komorou při výstupu skrz vnější stěna není povoleno více než 3 m.
Závěr
Jak je znázorněno dlouholeté zkušenosti provoz tepelných generátorů s otevřená kamera spalování nahromaděné v naší organizaci, spolehlivé a stabilní práci zařízení na výrobu tepla (viz obr. 7). 
Proto je nutné této problematice věnovat zvýšenou pozornost již ve fázi návrhu systému zásobování teplem, stejně jako provádět ověřovací výpočty při opravách, modernizacích a výměnách generátorů tepla. Doufáme, že tento materiál pomůže širokému okruhu čtenářů pochopit tento důležitý problém.
Pojďme určit oblast úst. Aby se zabránilo foukání, předpokládá se rychlost u ústí W ac = 3,0 m/s.
Fus = V1 / Wus = 6,27/3 = 2,09 m2.
Pak průměr ústí Dус = (4*F ус/π) 0,5 = (4*2,09/3,14) 0,5 = 1,63 m.
Průměr základny D hlavní = 1,5* D us = 1,5*1,63 = 2,45m.
Rychlost pohybu spalin na základně:
W hlavní = 4* V 1 / (π* D hlavní 2) = 4 * 6,27 / (3,14 * 2,45 2) = 1,33 m/s.
Skutečný výboj vytvořený potrubím při pohybu spalin kouřovodem by měla být o 20-40% větší tlaková ztráta. Vezměme h dnyst = 1,3*∑ ΔР = 1,3*185701 = 241411 Pa.
Pro stanovení teploty spalin v ústí potrubí bereme Htr = 40m. Předpokládá se, že teplotní spád pro cihlovou trubku je 1,5º na 1 m výšky: .
Předpokládá se, že teplota na základně je Tbas = tbas + 273 = 573 K.
Potom teplota v ústí potrubí T ac = T hlavní – ΔT = 573 – 60 = 513 K.
Pojďme najít průměrný průměr trubky D avg:
Dav = (Dus + D hlavní)/2 = (1,63 + 2,45)/2 = 2,04 m.
Průměrná plocha průřezu:
F avg = π* Davg2/4 = 3,14 * 2,04 2/4 = 3,27 m2.
Průměrná rychlost spalin
W avg = Vi / F avg = 6,27/3,27 = 1,91 m/s.
Vezměme λ dg pro cihlovou trubku 0,05.
Průměrná teplota spalin v potrubí:
Tav = (T hlavní + Tus)/2 = (573 + 513)/2 = 543 K.
Výška komína je určena vzorcem:
Ntr = B/W.
H = h dnyst + ρ dg *(W us 2 - W main 2)/2* Tv / To + ρ dg * W us 2 /2* T us / To,
kde ρ dg je hustota spalin za normálních podmínek, kg/m3.
Pak čitatel zlomku:
H = h dnyst + ρ dg *(W us 2 - W main 2)/2* Tv / To + ρ dg * W us 2 /2* Tus / To = 241411 + 1,295*(3 2 – 1,33 2)/2*543/273 + 1,295*3 2 /2*513/273 = 241431
Z = (ρ v * To / T in - ρ dg * To / T avg)*g - λ dg / D avg * ρ dg * W avg 2 /2* T avg / T o,
kde ρ in – hustota vzduchu za normálních podmínek, kg/m3;
Тв – okolní teplota, K.
Potom jmenovatel zlomku je:
Z = (ρ v * To / T in - ρ dg * To / T avg)*g - λ dg / D avg * ρ dg * W avg 2 /2* T avg / To = (1,29* 273/ 283 – 1,295*273/543)*9,81 – 0,05/2,04*1,295*1,91 2 /2*543/273 = 5,7055.
Potom výška komína: N tr = Č/Š = 241431/5,7055 = 42315 m.
Přijímáme 40metrové potrubí z následujících důvodů:
Výška hlavní budovy je cca 30 m a spaliny musí být odváděny z výšky nad úrovní budovy.
Konstrukce potrubí delšího než 40 m není ekonomicky proveditelná, proto se doporučuje na základnu potrubí instalovat odsávač kouře, který bude kompenzovat podtlak.
Stanovme tlakovou ztrátu, kterou musí odsavač kouře kompenzovat. K tomu v aplikaci Excel použijeme postup Výběr služby/parametru. Výsledek výpočtu ukázal, že při Ntr = 40 m jsou kompenzovány tlakové ztráty ΔР = 207,96 Pa, poté je nutné kompenzovat zbývající tlakové ztráty 241411 - 207,96 = 241203,04 Pa v důsledku tahu odtahu kouře.
Závěr
Pro ohřev 23 t/h toluenu z 10ºС na 110ºС, trubkový výměník s průměrem pláště D = 400 mm, počtem trubek n = 111, délkou trubky l = 2 m, teplosměnnou plochou F = 16 m je požadováno 
s povrchovou rezervou 0,57. Kromě pracovního je instalován i náhradní výměník tepla stejného typu.
K zahřátí potřebuje 1,39 m 
/c plyn, složení uvedené v podmínce.
Pro dodávku toluenu ze skladu je nutné instalovat odstředivé čerpadlo typ 3K – 9 s kapacitou V 2 = 40 m 
/h, tlak N = 35 m, výkon N = 7 kW, průměr oběžného kola D pk = 148 mm a účinnost = 62 %.
Skutečný odpor kouřové cesty je 241411 Pa. Pro odvod spalin se doporučuje instalovat zděný komín vysoký 40 m, na jehož patě by měl být instalován odtah kouře pro vytvoření podtlaku minimálně 241203,04 Pa.
2008-01-11Při provozu nízkoenergetických generátorů tepla je velmi důležitý faktor jako správně navržený a správně nainstalovaný komín. Přirozeně vyvstává potřeba kalkulace. Jako každý tepelnětechnický výpočet může být výpočet komínů konstrukční a kalibrační. První z nich je posloupnost vnořených iterací (na začátku výpočtu nastavíme některé parametry, jako je výška a materiál komína, rychlost spalin atd., a poté tyto hodnoty zpřesňujeme postupnými aproximacemi). V praxi se však mnohem častěji setkáváme s nutností ověřovacích výpočtů komína, neboť kotel je obvykle napojen na stávající systém odvodu kouře.
V tomto případě již máme výšku komína, materiál a plochu průřezu komína atd. Úkolem je zkontrolovat kompatibilitu parametrů kouřového kanálu a generátoru tepla, tzn. nezbytnou podmínkou pro správnou funkci komína je, aby gravitace převýšila tlakovou ztrátu v komíně o velikost minimálního přípustného podtlaku v kouřovodu generátoru tepla. Množství přirozené trakce závisí na mnoha faktorech:
- tvar průřezu komína (obdélníkový, kulatý atd.);
- teplota spalin na výstupu z generátoru tepla;
- materiál komína (nerezová ocel, cihla atd.);
- drsnost vnitřního povrchu komína;
- netěsnosti v plynovém potrubí, na spojích prvků (praskliny v povlaku atd.);
- parametry venkovního vzduchu (teplota, vlhkost);
- nadmořská výška nad mořem;
- parametry větrání místnosti, kde je kotel instalován;
- kvalita nastavení generátoru tepla - úplnost spalování paliva (poměr palivo/vzduch);
- typ provozu hořáku (modulační nebo diskrétní);
- stupeň znečištění prvků cesty plyn-vzduch (kotel a komín).
Hodnota gravitace
Pro první přiblížení lze velikost gravitace znázornit pomocí příkladu na Obr. 1.
h c = H d (ρ v - ρ g), mm vody. Umění.,
kde h c je velikost gravitace; H d - účinná výška komína; ρ in - hustota vzduchu; ρ g je hustota spalin. Jak je ze vzorce patrné, hlavní proměnnou složku tvoří hustoty spalin a vzduchu, které jsou funkcí jejich teploty. Abychom ukázali, jak silně závisí velikost gravitace na teplotě spalin, uvádíme následující graf ilustrující tuto závislost (obr. 2).
V praxi však mnohem častěji dochází k případům, kdy se nemění pouze teplota spalin, ale i teplota vzduchu. V tabulce Tabulka 1 ukazuje hodnoty měrné hmotnosti na metr výšky komína v závislosti na teplotách spalin a vzduchu. Tabulka samozřejmě dává velmi přibližný výsledek a pro přesnější posouzení (aby se předešlo interpolaci hodnot) je nutné vypočítat skutečné hodnoty hustoty spalin a okolního vzduchu. Hustota vzduchu ρ za provozních podmínek:
kde toc je okolní teplota, °C, přijatelná pro nejhorší provozní podmínky zařízení – letní čas, při absenci údajů je přijata 20 °C; ρ v.nu - hustota vzduchu za normálních podmínek, 1,2932 kg/m 3 ; ρ g - hustota spalin za provozních podmínek:
kde ρ g.nu je hustota spalin za normálních podmínek, při α = 1,2 pro zemní plyn lze brát - 1,26 kg/m 3. Pro usnadnění označme:
kde (1 + αt) je teplotní složka. Pro zjednodušení provozu budeme předpokládat, že hustota spalin je rovna hustotě vzduchu a redukujeme všechny hodnoty hustoty redukované na normální podmínky v intervalu t = -20...+400 °C v tabulce. 2.
Praktický výpočet gravitace
Pro výpočet přirozeného tahu je nutné objasnit průměrnou teplotu plynů v potrubí (symbol) cp. Teplota na vstupu do potrubí (symbol) 1 je určena z údajů v pasu zařízení. Teplota spalin na výstupu z ústí komína (symbol) 2 se zjišťuje s přihlédnutím k jejich ochlazování po délce potrubí.
Chlazení plynů v potrubí ve výšce 1 m jeho výšky určeno vzorcem:
kde Q je jmenovitý tepelný výkon kotle, kW; B - koeficient: 0,85 - neizolovaná kovová trubka, 0,34 - izolovaná kovová trubka, 0,17 - zděná trubka s tloušťkou zdiva do 0,5m.
Výstupní teplota potrubí:
kde H d je efektivní výška komína v metrech.
Průměrná teplota spalin v komíně:
V praxi se hodnota gravitace vypočítává pro následující okrajové podmínky:
- Pro venkovní teplotu vzduchu 20 °C (letní provozní režim tepelného generátoru).
- Pokud se letní návrhová teplota venkovního vzduchu liší o více než 10 od 20 °C, je návrhová teplota akceptována.
- Je-li zdroj tepla provozován pouze v zimě, je výpočet založen na průměrné teplotě během topného období.
Vezměme si například instalaci s následujícími parametry (obr. 3):
- výkon - 28 kW;
- teplota spalin - 125 °C;
- výška komína - 8 m;
- komín je zděný.
Chlazení plynů v potrubí ve výšce 1 m jeho výšky podle (3):
Teplota spalin na výstupu z potrubí podle (4):
Průměrná teplota spalin v komíně podle (5):
Pak hodnota gravitace bude: hc = 8,(1,2049 - 0,8982) = 2,4536 mm vody. Umění.
Výpočet optimální plochy průřezu kouřového kanálu
1. První možnost určení průměru komína Průměr potrubí se bere buď podle pasportních údajů (podle průměru výstupního potrubí z kotle) v případě instalace samostatného komína pro každý kotel, nebo podle vzorce při spojení více kotlů do společného komín (celkový výkon až 755 kW):
Pro válcové trubky se průměr určuje:
kde r je koeficient závislý na druhu použitého paliva: pro plyn - r = 0,016, pro kapalné palivo - r = 0,024, pro uhlí - r = 0,030, palivové dřevo - r = 0,045.
2. Druhá možnost pro určení průměru komína (s přihlédnutím k rychlosti spalování)
Podle Norma UNI-CTI 9615 lze plochu průřezu komína vypočítat pomocí vzorce:
kde m g.d je hmotnostní průtok spalin, kg/h. Zvažte například následující případ:
- výška komína - 7 m;
- hmotnostní průtok spalin - 81 kg/h;
- r = 0,8982 kg/m3;
- hustota spalin (při (symbol) av = 120 °C) ρ g = 0,8982 kg/m 3 ;
- rychlost spalin (k první aproximaci) w g = 1,4 m/s.
Pomocí (8) určíme přibližnou plochu průřezu kouřového kanálu:
Odtud vypočítáme průměr kouřového kanálu a vybereme nejbližší standardní komín: 150 mm. Pomocí nové hodnoty průměru komína určíme plochu kouřového kanálu a určíme rychlost spalin:
Poté zkontrolujeme, zda je rychlost spalin v rozmezí 1,5-2,5 m/s. Při příliš vysoké rychlosti spalin se zvyšuje hydraulický odpor komína a při příliš nízkém se aktivně tvoří kondenzace vodní páry. Spočítejme si například také rychlost spalin pro několik blízkých velikostí komínů:
- Ø110 mm: w g = 2,64 m/s.
- Ø130 mm: w g = 1,89 m/s.
- Ø150 mm: w g = 1,42 m/s.
- Ø180 mm: w g = 0,98 m/s.
Výsledky jsou uvedeny na Obr. 4. Jak vidíme, ze získaných hodnot vyhovují rychlostním podmínkám dvě standardní velikosti: Ø 130 mm a Ø 150 mm. V zásadě se můžeme spokojit s jakoukoli z těchto hodnot, ale výhodnější je Ø 150 mm, protože V tomto případě bude tlaková ztráta menší.
Pro snazší výběr velikosti komína můžete použít schéma na Obr. 5. Například: spotřeba spalin - 468 m 3 / h; průměr kouřovodu Ø 300 mm - rychlost spalin w g = 1,9 m/s. Spotřeba spalin - 90 m3/h; průměr kouřovodu Ø 150 mm - rychlost spalin w g = 1,4 m/s.
Ztráta tlaku v komíně
Součet odporů potrubí:
Σ∆h tr = ∆h tr + ∆h ms, mm vody. Umění. (10)
Odolnost proti tření:
Ztráty v místních odporech:
kde Z= 1,0; 0,9; 0,2-1,4 - koeficienty místního odporu s výstupní rychlostí (na výstupu z potrubí), na vstupu do komína a v zatáčkách - ohyby a T (koeficient se volí v závislosti na jejich konfiguracích); λ – koeficient třecího odporu: 0,05 pro cihlové trubky, 0,02 pro ocel; g – gravitační zrychlení, 9,81 m/s2; d je průměr komína, m; w g - rychlost spalování v potrubí:
V g.d - skutečný objem spalin:
BT - spotřeba paliva s přihlédnutím k výhřevnosti tohoto paliva:
kde η je účinnost instalace z pasových údajů pro zařízení, 0,9-0,95; Q nr - nižší výhřevnost (v závislosti na složení paliva), pro plyn - 8000 kcal/m3; V g.o je teoretický objem spalin pro zemní plyn lze brát jako 10,9 m3/m3; V v.o - teoreticky potřebné množství vzduchu pro spalování 1 m3 zemního plynu 8,5-10 m3/m3; α – koeficient přebytku vzduchu, pro zemní plyn 1,05-1,25.
Kontrola trakce se provádí podle vzorce:
H bar - barometrický tlak předpokládá se 750 mm vody. Umění.; ∆Н p - rozdíl celkového tlaku v cestě plynu, mm vody. čl., bez zohlednění odporu a gravitace potrubí; h = 1,2 – bezpečnostní faktor tahu. Celkový pokles tlaku podél cesty plynu(obecná forma vzorce):
∆H p = h t ˝ + ∆h - h c . (17)
kde h t ˝ je vakuum na výstupu z pece, nutné k zabránění vyrážení plynů, obvykle se odebírá 2-5 mm vody. Umění. V tomto případě se pro kontrolu tahu bere celkový tlakový rozdíl bez zohlednění celkového ∆h a vlastního tahu potrubí hc odporu, takže:
∆H p = h t ˝ = 2-5 mm vody. Umění.
Pro názornost jsou procesy probíhající v kouřovém kanálu znázorněny na tlakovém diagramu (obr. 6). Vyneseme tlakové ztráty a tlakové ztráty podél vodorovné osy a výšku komína podél vodorovné osy. Potom segment DB bude udávat hodnotu gravitace a čára DA bude udávat tlakový rozdíl po výšce komína. Na druhé straně osy AB dáme stranou tlakovou ztrátu v komíně. Graficky bude tlaková ztráta po délce komína symbolizována segmentem AC.
Provedeme zrcadlovou projekci segmentu BC a získáme bod C. Stínovaná oblast zelená, symbolizuje vakuum v kouřovém kanálu. Je zřejmé, že velikost přirozeného tahu po výšce komína klesá a tlakové ztráty od ústí k patě komína rostou.
Závěr
Jak ukazují dlouholeté zkušenosti s provozováním generátorů tepla s otevřenou spalovací komorou, spolehlivý a stabilní provoz zařízení na výrobu tepla do značné míry závisí na správně navrženém a správně nainstalovaném komínu (viz obr. 7). Proto je nutné této problematice věnovat maximální pozornost již ve fázi návrhu systému zásobování teplem, stejně jako provádět ověřovací výpočty při opravách, modernizacích a výměnách generátorů tepla. Doufáme, že vám článek pomůže vypořádat se s tímto důležitým problémem.
8.10. Výpočet komína
Výpočet komína spočívá ve správné volbě jeho konstrukce a výpočtu výšky, která zajišťuje přípustnou koncentraci škodlivých látek v atmosféře.
Spočítejme si minimální výšku komína.
Průměr ústí komína D0, m, je určen vzorcem:
kde N je očekávané číslo komíny(za předpokladu N = 1);
w 0 – rychlost spalin v ústí komína, m/s
(akceptujeme w 0 = 22 m/s /8/);
V – objemový průtok spalin, m 3 /s,
V = V × *B, (78)
kde B je celková spotřeba paliva na stanici, kg/s;
V Г – měrný objem spalin, m 3 /kg,
kde je měrný objem spalin odpovídající teoreticky požadovanému objemu vzduchu, m 3 /kg,
Objemy spalin se vypočítávají pomocí vzorců:
kde dG je obsah vlhkosti paliva (při teplotě paliva 20 0 C
dG = 19,4/8/);
Potom skutečný objem plynů:
S ohledem na hustotu paliva máme:
Celková spotřeba paliva všech kotlů:
B = B P *n, (84)
kde В Р – odhadovaná spotřeba paliva na kotel, kg/s;
n – počet kotlů.
B = 7,99 x 4 = 31,96 kg/s.
Potom objemový průtok spalin je:
V = 19*31,96 = 607,24 m3/s.
Průměr ústí komína:
Výška komína H, m, je určena vzorcem:
, /12/
(85)
kde F je korekční faktor, který zohledňuje obsah nečistot ve spalinách (pro plynné nečistoty F = 1);
A – koeficient závislý na teplotní stratifikaci atmosféry (pro danou oblast A = 200);
m a n jsou koeficienty zohledňující podmínky pro výstup směsi plynu a vzduchu z potrubí;
MPC – nejvyšší přípustná koncentrace jakéhokoli prvku v atmosféře, mg/m3;
C Ф – pozaďová koncentrace škodlivých látek způsobená vnějšími zdroji plynové kontaminace, mg/m3;
M – hmotnostní emise škodlivých látek do ovzduší, g/s;
Rozdíl teplot mezi spalinami a atmosférický vzduch, 0 C.
Teplotní rozdíl je určen vzorcem:
T – teplota vzduchu nejteplejšího měsíce ve 13 hodin odpoledne
150-20 = 130 °C.
Pozaďová koncentrace VP závisí na průmyslovém rozvoji oblasti, kde je stanice postavena. Protože je město Syzran velkým průmyslovým centrem, koncentrace pozadí je vysoká: С Ф = 0,025 mg/m 3 .
Protože v palivu není sirovodík, budeme počítat pouze emise oxidu dusičitého NO 2. Maximální přípustná koncentrace pro obsah tohoto prvku v ovzduší je 0,085 mg/m 3 .
Hmotnostní emise oxidu dusičitého se stanoví podle vzorce:
kde q 4 je tepelná ztráta z mechanického nedokonalého spalování paliva (při spalování plynného paliva q 4 = 0 %);
Korekční faktor zohledňující vliv kvality spalovaného paliva na výtěžnost oxidů dusíku (u plynného paliva při nepřítomnosti N v něm =0,9);
Koeficient zohledňující konstrukci hořáků (pro vírové hořáky =1);
Koeficient zohledňující typ odstraňování strusky (= 1);
Koeficient charakterizující účinnost vlivu recirkulujících plynů v závislosti na podmínkách jejich přívodu do pece (=0);
r – stupeň recirkulace spalin (r = 0 %);
Koeficient charakterizující snížení emisí oxidů dusíku při přivádění části vzduchu navíc k hlavním hořákům (=1).
K – koeficient charakterizující výtěžnost oxidů dusíku, kg/t;
kde D je parní výkon kotle, t/h;
Takže masivní uvolňování oxidu dusíku:
MN02 = 0,034*8,57*0,9*31,96*34,32 = 287,6 g/s.
Pro stanovení koeficientů m a n je nutné znát výšku potrubí. Proto se výpočet provádí metodou postupných aproximací.
Nastavíme výšku potrubí H = 150 m.
Koeficient m je určen vzorcem:
,
(89)
kde f je bezrozměrný parametr určený vzorcem:
Koeficient n závisí na parametru V M, který je určen vzorcem.
Tah je pohyb spalin komínem domu z prostoru vysoký krevní tlak do oblasti s nízkým tlakem. V komíně (v potrubí) o nastaveném průměru, s výškou minimálně 5 m, se vytváří podtlak, to znamená, že se vytvoří požadovaný minimální tlakový rozdíl mezi spodní částí komína a horní, vzduchem ze spodní části, vstupující do potrubí, jde nahoru. Tomu se říká trakce. Tah lze měřit pomocí speciálních citlivých přístrojů nebo můžete vzít kousek chmýří a přivést ho do potrubí.
Pokud tedy vezmete trubku dostatečného průměru, ve které má vzduch možnost se pohybovat, a natáhnete ji vysoko nahoru, vzduch ze země začne neustále proudit nahoru. To se děje proto, že nahoře je nižší tlak a podtlak je větší a vzduch tam přirozeně směřuje. A na jeho místo přijde vzduch z jiných stran.
V systému „topeniště + komín“ funguje tah, i když kamna v soukromém domě nefungují. Při hoření dřeva se uvnitř vytváří zvýšený tlak spalovací komora a spaliny vznikající při spalování vyžadují výstup. Všechna topeniště a kamna jsou konstruována pro odtah spalin do komína.
Výška každého komína je zvolena tak, aby se vytvořil tah, počáteční podtlak. Při hoření ve spalovací komoře se uvolňuje teplo a plyny a vzniká přetlak. Plyny se pohybují v komíně pod vlivem tahu a mají tendenci se pohybovat z oblasti vysokého tlaku do oblasti nízkého tlaku. Zákony vytvořené přírodou fungují.
Co je to „špatný backdraft“?
Zpětný tah je pohyb spalin z oblasti vysokého tlaku do oblasti nízkého tlaku, ale ne nahoru (jak bylo popsáno výše), ale dolů. Zpětný tah nastává, když je tlak obrácený – když je tlak nahoře vyšší než dole.
Důvody jsou nejběžnější věci: pokud je soukromý dům nebo místnost utěsněna, jsou zde okna s dvojitým zasklením a odsávací digestoř pracuje společně s komínem a odvádí vzduch z místnosti. Zde se vytváří nízký tlak vzhledem k okolí. Proto při podpalování, kdy je komín ještě studený, má vzduch v horní části komína větší tlak než v místnosti. Kouř půjde samozřejmě tam, kde je to pro něj jednodušší. Tento jev se nazývá „studený sloup“. Při ochlazení komína se uvnitř vytvoří nízkoteplotní vzduchová hmota, která se tlačí dolů, což způsobuje zpětný tah. Pokud se tlak v soukromém domě nesníží, pak teplý vzduch půjde komínem nahoru.
Pokud tedy neexistuje kuchyňská digestoř a není vzduchotěsný, nedojde ke stagnaci studeného vzduchu v topeništi.
Kontrola: pokud v zimě před zapálením krbu nejprve zapálíte noviny a vložíte je do komína (obejdete spalovací část), oheň se do místnosti nedostane, ať už je sloupec studeného vzduchu jakýkoli . Oheň bude hořet a vycházet pouze do komína. To znamená, že tlak v místnosti není nízký a teplý vzduch má obvykle tendenci stoupat.
Při zapalování kamen nebo krbu v soukromém domě se někdy do místnosti dostane kouř. To je způsobeno tím, že spaliny vzniklé při počátečním zapalování se ještě nestihly zahřát a když stoupají vzhůru, dostávají se do kontaktu se studenými stěnami, okamžitě se ochlazují. Poté přirozeně spěchají dolů. V komínovém odvětrání opět dochází k opačnému tahu. Pro normalizaci tahu v kamnech je důležité správně roztavit a pochopit procesy, které se tam vyskytují.
Trakce při převrácení
Dalším problémem, který vyvstává, je sklopení návrhu. V jakých případech se to děje?
Pokud je komín dlouhý a studený (často cihlový) a tlak je snížen. Pokud odpovídá poměr rozměrů topeniště a průřezu komína, pokud dům normální tlak, stále nastává situace, kdy při zapálení plamene není dostatečná síla a spaliny se stihnou v komíně ochladit a zřítit se dolů. Proč není v komíně tah? To se děje za oblačného počasí a větru. Stává se, že oheň normálně vzplane, ale pak se do domu nalije kouř. Proč není v peci tah? Proč se v komíně tvoří zpětný tah? Vzduch se odebírá z domu a tlak klesá, neproudí vzduch. Jak spaliny stoupají, ochlazují se a klesají dolů. Co v takových situacích potřebujete vědět? Pokud má místnost okna s dvojitým zasklením a je utěsněná, mírně otevřete okno. Důležitá je příprava palivového dřeva a jeho kvalita.
Jak správně sestavit komín?
Sendvičové komíny (prefabrikované), zachycené kouřem a kondenzátem.
Existuje názor, že je správnější sbírat kouřem. Vysvětlením je, že na spojích potrubí jsou mezery, kde se ucpávají spaliny unikající do potrubí. Naproti tomu se věří, že pokud kouř sbíráte, kouř přestane vycházet.
Takový spor se dá vyřešit, když vyvrtáte díru do stávajících kamen doma kdekoli v komíně a uvidíte, co se stane. Nejzajímavější je to udělat dole. Vyvrtejte jakoukoli díru o průměru alespoň centimetr. co uvidíš? Z tohoto otvoru nebude vycházet žádný kouř (pokud komín shora pevně nezavřete).
Co je důležitější zvážit při montáži komína?
Hlavní je vzít v úvahu, že ke kondenzaci může docházet v každém komíně domu, zvláště když je ještě studený a teplé spaliny se při stoupání výrazně ochlazují. Na stěnách se může usazovat kondenzát a stékat potrubím.
Pokud je komín sestaven podle kouře, pak kondenzace snadno proniká do trhlin a zvlhčuje izolaci, čímž ji zcela zbavuje jejích tepelně izolačních vlastností. Tady to není daleko od ohně. Montáž modulových komínů se proto provádí pouze pomocí kondenzátu. Komíny se montují na čirou spáru, s tmelem dle vnitřní trubka. Samotné komíny však musí být vysoce kvalitní, aby nezůstaly žádné cizí praskliny. Pokud mezery zůstanou, bude jimi vstupovat vzduch a ukáže se, že průvan stejně nebude.
Ale komín je velký a vysoký! Nechápou důvod, volají odborníky. Řemeslníci používají jednoduchou metodu: zakryjí vršek komína a sledují, odkud kouř vychází. Zde se objevují nejrůznější nesrovnalosti v komíně, které vedou k nasávání vzduchu do komína. Pamatovat si? Vzduch směřuje vzhůru, tam, kde je nižší tlak. Proto čím více trhlin, tím horší trakce dole. Kouřová sestava bohužel nezohledňuje samotnou podstatu tahu. Výsledkem je, že oheň hoří a kouř se řítí všemi směry. I když logika zde není složitá - přichází kouř z oblasti vysokého tlaku do oblasti nízkého tlaku, kde je to pro něj snazší.
Jak se měří tah?
Norma tahu pro standardní krb nebo kamna je v průměru 10 Pascalů (Pa). Měří se tah za kouřovým potrubím, protože tam je vidět rychlost odvodu spalin a korespondence s poměrem rozměrů topeniště pece a průměru komína.
Co dalšího ovlivňuje velikost tahu?
V první řadě výška komína. Minimální požadovaná výška je 5 metrů. To stačí k tomu, aby došlo k přirozenému vakuu a začal se pohyb vzhůru. Čím vyšší komín, tím silnější tah. Nicméně, v zděný komín při průměrném průřezu 140x140mm se při výšce nad 10-12 metrů již tah nezvyšuje. S rostoucí výškou totiž roste hodnota drsnosti stěny. Nadměrná výška tedy neovlivňuje trakci. Podobná otázka vyvstává mezi těmi, kteří chtějí použít potrubí pro komíny ve svých domovech. Oni jsou vysoká nadmořská výška a úzkým průřezem, takže vážný krb je zřídka připojen k takovému komínu.
Faktory ovlivňující trakci:
- Teplota spalin. Čím vyšší je teplota, tím rychleji se spaliny řítí vzhůru a vytvářejí větší tah.
- Vytápění komína. Čím rychleji se komín zahřeje, tím rychleji se špatný tah normalizuje.
- Stupeň drsnosti komína a vnitřních stěn. Drsné stěny snižují trakci, zatímco hladké stěny mají lepší trakci.
- Tvar průřezu komína. Kruhový řez je vzorek; oválný, obdélníkový a tak dále. Čím je tvar složitější, tím silněji ovlivňuje trakci a snižuje ji.
- Je důležité si uvědomit, že vliv má také poměr velikosti topeniště, průměru výstupní trubky a průměru komínové trubky. Pokud je výška navrženého komína nadměrná, měli byste zvážit zmenšení průřezu komína v průměru o 10 %. Nainstalujte adaptér na topeniště, na kouřovou trubku (například z průměru 200 na průměr 180) a vezměte samotnou trubku o průměru 180. To umožňují výrobci. Pokud mluvíme o „EdilKamin“ jako o příkladu, můžete vidět, že v pokynech pro topeniště popisuje, jaký průměr by měl mít komín v závislosti na výšce.
Například:
- výška do 3 m – průměr 250,
- výška od 3 m do 5 m – 200,
- výška od 5 m a výše – 180 nebo 160. Přísná doporučení.
Ostatní výrobci (např. Supra) připouštějí, že změny jsou možné. Někteří to vůbec nedovolí. Proto byste podle pokynů neměli zapomínat na procesy probíhající v komíně.
Jak se měří tah?
Nejprve v domě zapalte kamna nebo krb. Zahřívejte alespoň půl hodiny, aby se procesy normalizovaly. Poté, po vytvoření otvoru v potrubí těsně nad kouřovým potrubím, vložte tam speciální snímač deprimometru a změřte tah. Zkontrolujte, zda není nadbytečný nebo chybí. Existuje mnoho faktorů, které ovlivňují chutě, pojďme se podívat na několik dalších.
Růže větru
Situace, kdy převládající větry foukají přímo do komína a snižují tah nebo jej obracejí. Komín se instaluje na návětrnou stranu, samozřejmě pokud jsou určeny směry větru. Pokud je komín umístěn daleko od hřebene a níže, nelze použít závětrnou stranu. Vícepatrové domy stromy také ovlivňují trakci. Pro kompenzaci poryvů větru a špatného umístění komína se používají protivětrné deflektory. Komín je podle norem instalován půl metru nad hřebenem. Pokud je vzdálenost od hřebene 1,5 m - 3 m, pak se přivede na stejnou úroveň jako hřeben. Pokud je vzdálenost větší než 3 metry, postupujte podle vzorce: od vodorovné roviny nakreslené od hřebene 10 stupňů dolů. V praxi se komín dělá výše než hřeben, nebo ve stejné úrovni jako hřeben. Důležité je použít jeden komín pro jedna kamna v domě.
