Una hermosa estufa esmaltada significa una hermosa chimenea esmaltada.
¿Es posible instalar acero inoxidable?
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Estas chimeneas esmaltadas están recubiertas con una composición especial de alta resistencia al calor y a los ácidos. El esmalte puede soportar temperaturas muy altas de los gases de combustión.
Por ejemplo, sistemas de chimeneas modulares. "LOKKI" Producido por la planta de Novosibirsk "SibUniversal" tiene los siguientes datos:
- La temperatura de funcionamiento de la chimenea es de 450°C, se permite un aumento breve de la temperatura hasta 900°C.
- Capaz de soportar temperaturas fuego de estufa» 1160°C durante 31 minutos. Aunque lo estándar son 15 minutos.
Temperatura de los gases de combustión
En la tabla hemos recopilado los indicadores de temperatura de los gases de escape de diferentes dispositivos de calefacción.
Después de la comparación, nos queda claro que temperatura de funcionamiento de chimeneas esmaltadas 450°C No es adecuado para estufas y chimeneas de leña rusas, estufas de sauna de leña y calderas de carbón, pero esta chimenea es muy adecuada para todos los demás tipos de aparatos de calefacción.
En las descripciones de los sistemas de chimenea. "Cerrado" Se dice directamente que están destinados a la conexión a cualquier tipo de dispositivo de calefacción con una temperatura de funcionamiento de los gases de escape de 80°C a 450°C.
Nota. Nos encanta calentar la estufa de la sauna hasta que esté al rojo vivo. Sí, incluso durante mucho tiempo. Por eso la temperatura de los gases de combustión es tan alta y por eso se producen incendios con tanta frecuencia en las casas de baños.
En estos casos, especialmente en estufas de sauna, se puede utilizar un tubo de acero de paredes gruesas o de hierro fundido como primer elemento después del horno. El hecho es que la mayor parte de los gases calientes se enfría a una temperatura aceptable (menos de 450°C) ya en el primer elemento de la tubería.
¿Qué es el esmalte resistente al calor?
El acero es un material duradero, pero tiene un inconveniente importante: es propenso a la corrosión. Para que los tubos metálicos puedan resistir condiciones adversas, se recubren con compuestos protectores. Una de las opciones composición protectora es esmalte, y desde estamos hablando acerca de En el caso de las chimeneas, el esmalte debe ser resistente al calor.
Tenga en cuenta: las chimeneas esmaltadas tienen un revestimiento de dos capas, tubo de metal recubierto primero con imprimación y luego con esmalte superior.
Para darle al esmalte las propiedades necesarias, se introducen aditivos especiales en la mezcla fundida durante su preparación. La base del esmalte base y superior es la misma; una masa fundida de:
- Arena de cuarzo;
- Caolina;
- Potasa y varios otros minerales.
Pero se utilizan diferentes aditivos para el esmalte superior y base. Se introducen óxidos metálicos (níquel, cobalto, etc.) en la composición del suelo. Gracias a estas sustancias, se garantiza una adhesión fiable del metal a la capa de esmalte.
Al recubrimiento de esmalte se le añaden óxidos de titanio y circonio, así como fluoruros de algunos metales alcalinos. Estas sustancias proporcionan no solo una mayor resistencia al calor, sino también la resistencia del recubrimiento. Y para darle el recubrimiento propiedades decorativas En el proceso de preparación del esmalte de recubrimiento, se introducen pigmentos coloreados en la composición fundida.
Material de la tubería
Atención. Metal ligero de paredes delgadas y lana mineral le permite prescindir de instalar una base especial para el sistema de chimenea. Los tubos se montan sobre soportes en cualquier pared.
Equipo
En la versión de doble pared, el espacio entre las tuberías se rellena con lana mineral (basalto), que es un material no inflamable con un punto de fusión de más de 1000 grados.
Los fabricantes y proveedores de sistemas de chimeneas esmaltadas ofrecen una amplia gama de componentes:
- Las tuberías son de doble circuito y de circuito simple.
- Las ramas son de doble circuito y de circuito simple.
- Camisetas.
- (pestillos) giratorios con fijación.
- Recortes de techo: unidades para el paso del techo.
- Ranuras de techo: unidades para el paso del techo.
- Paraguas.
- Encabezados.
- Enchufes.
- Bridas, incluidas las decorativas.
- Mamparas protectoras.
- Fijaciones: abrazaderas, escuadras, limpieza de cristales.
Instalación
En cualquier caso, comenzamos a instalar la chimenea “de la estufa”, de dispositivo de calentamiento, es decir, de abajo hacia arriba.
- El tubo interior de cada elemento posterior va dentro del elemento anterior. Esto evita la condensación o precipitación atmosférica en aislamiento de basalto. A tubo exterior En el tubo anterior se coloca un caparazón, que a menudo se llama.
- De acuerdo con los requisitos de las normas de seguridad contra incendios, el ajuste de la tubería (profundidad de la boquilla) debe ser al menos la mitad del diámetro de la tubería exterior.
- Las juntas se sellan con abrazaderas o se montan en un cono. Esto lo determina el fabricante del diseño. Para un sellado fiable existen selladores con una temperatura de funcionamiento de 1000°C.
- Las juntas de tuberías con tes o codos deben fijarse con abrazaderas.
- Los soportes de montaje en pared se instalan al menos cada 2 metros.
- Cada T está montada en un soporte de soporte independiente.
- El recorrido de la chimenea no debe tener tramos horizontales superiores a un metro.
- En las zonas por donde pasan paredes, techos y cubiertas, es necesario utilizar elementos que cumplan con los requisitos de seguridad contra incendios.
- Las rutas de las chimeneas no deben entrar en contacto con gas, electricidad y otras comunicaciones.
Se debe tener un cuidado razonable durante el trabajo de instalación. Se recomienda utilizar únicamente herramientas de goma, esto evitará dañar la integridad del revestimiento de la tubería (astillas, grietas). Esto es muy importante, ya que en el lugar donde se daña el esmalte comienza a desarrollarse un proceso de corrosión que destruye la tubería.
En general, podemos decir que este tipo de chimeneas tienen indudables ventajas estéticas sobre las de acero inoxidable. Pero no existen ventajas técnicas, operativas o de instalación.
La destrucción de las tuberías a menudo ocurre debido al uso de ladrillos de baja calidad (a, b). Un revestimiento resistente a la humedad puede proteger la mampostería (c). Ladrillo silicocalcáreo inadecuado para la construcción de chimeneas (d) 
Fuera de la ventana - húmedo tarde de otoño, y el fuego arde intensamente en la chimenea y la habitación se llena de una calidez muy especial... Para que este idilio rural se haga realidad, se necesita una chimenea bien diseñada e instalada, que, lamentablemente, suele ser la última. cosa recordada.
El grado de fiabilidad y eficiencia de las chimeneas depende en gran medida de los dispositivos de calefacción conectados a ellas y viceversa. Por tanto, para cada tipo de chimenea existe Mejor opción Chimenea.
Chimeneas muy diferentes
Y finalmente, el último tipo son las estufas a leña. hogar característica distintiva dispositivos similares, dándoles un parecido con horno de verdad, - la presencia de un canal de humo incorporado, a través del cual los gases de combustión se enfrían a una temperatura bastante baja. En este sentido, se necesita una mampostería maciza o una chimenea modular bien aislada.
¡Abran paso al humo!
Toques etnográficos
Las casas de los colonos coreanos en la región de Ussuri estaban equipadas con chimeneas muy exóticas. Así los describió V.K. Arsenyev: “En el interior... hay un canal de arcilla. Ocupa más de la mitad de la habitación. Los tubos de las chimeneas pasan por debajo del canal, calentando los suelos de las habitaciones y distribuyendo el calor por toda la casa. Los conductos de humos conducen al exterior a un gran árbol hueco que sustituye a la chimenea”.
Algunos pueblos de la región del Volga y Siberia hasta los años 30. Siglo XX Chuval estaba muy extendido: un hogar abierto montado en la pared con una chimenea recta colgando sobre él. El hogar estaba hecho de piedras o troncos cubiertos con una capa de arcilla, y la chimenea estaba hecha de madera hueca y postes delgados recubiertos de arcilla. En invierno, el chuval se calentaba todo el día y la tubería se tapaba por la noche.
Chimeneas de ladrillo Hasta hace poco prácticamente no había alternativas en la construcción tanto urbana como rural. Al ser un material estructural universal, el ladrillo permite variar el número de canales de la chimenea y el grosor de las paredes (se pueden realizar los engrosamientos necesarios en los lugares por donde pasan los pisos y techos, así como al construir la parte exterior de la chimenea). ). Si se siguen las tecnologías de construcción, una chimenea de ladrillo es muy duradera. Sin embargo, también tiene desventajas. Debido a la gran masa (tubo con una sección transversal de 260
Para instalar una chimenea de ladrillo se necesitan constructores muy cualificados. ¿Cuáles son los errores más comunes durante su construcción? Esta es la elección de ladrillos de baja calidad o inadecuados (tabiques o paredes mal cocidos); espesor de juntas de mampostería superior a 5 mm; colocación de bordes; el uso de mampostería escalonada (“dentada”) en zonas inclinadas; preparación inadecuada de la solución (por ejemplo, si la proporción de partes de arcilla y arena se elige sin tener en cuenta el contenido de grasa de la arcilla), división o corte descuidado de ladrillos; relleno y vendaje descuidado de las costuras de mampostería (presencia de huecos y costuras verticales dobles); Colocación de tuberías cerca de estructuras hechas de materiales combustibles.
El estado de la tubería de ladrillo requiere un seguimiento constante. Anteriormente, ciertamente estaba encalado, ya que sobre una superficie blanca es más fácil notar el hollín, lo que indica la presencia de grietas.
Opinión experta
La chimenea de ladrillo ha servido fielmente al hombre durante siglos. Colocar estufas y chimeneas con este material es casi un arte. La paradoja es que durante el período de construcción masiva de dachas en nuestro país, esta habilidad sufrió graves daños. Las consecuencias del "trabajo" de numerosos fabricantes de estufas desafortunados fueron tristes y, lo más importante, generaron desconfianza hacia los fogones y chimeneas de ladrillo. Por lo tanto, han surgido y siguen existiendo condiciones favorables para la promoción de sistemas de chimeneas listos para fabricar en el mercado interno.
Alejandro Zhiliakov,
Responsable del departamento mayorista de la empresa Saunas y Chimeneas
tubos de acero inoxidable Se puede atribuir con seguridad al tipo de chimenea más utilizado en la actualidad. Acero sistemas modulares tienen una serie de ventajas innegables. Los principales son el peso ligero, la facilidad de instalación, una amplia selección de tuberías de diferentes diámetros y longitudes, así como elementos perfilados. Chimeneas de acero se fabrican en dos versiones: circuito simple y doble (este último, en forma de "sándwich" de dos tubos coaxiales con una capa de aislamiento térmico no inflamable). Los primeros están destinados a su instalación en habitaciones con calefacción, conectando una chimenea a una chimenea existente, así como para desinfectar tuberías de ladrillo viejas. Los segundos están listos. solución constructiva, igualmente adecuado para instalar una chimenea tanto en el interior como en el exterior del edificio. Vista especial Canales de humo de acero inoxidable: mangueras corrugadas flexibles de pared simple y doble (sin aislamiento térmico).
Para la producción de chimeneas de circuito único y tubos internos de chimeneas tipo sándwich, se utiliza chapa de acero aleado resistente al calor y a los ácidos (generalmente con un espesor de 0,5 a 0,6 mm). Las chimeneas de circuito único hechas de acero al carbono, recubiertas por fuera y por dentro con un esmalte negro especial (como las que se encuentran, por ejemplo, en la gama Bofill, España), son incluso superiores a las tuberías de acero inoxidable en cuanto a resistencia al calor; Tampoco temen la condensación, pero solo si el revestimiento está intacto, lo que se daña fácilmente (por ejemplo, al limpiar una chimenea). La vida útil de los tubos sin revestimiento de acero "negro" de 1 mm de espesor no supera los 5 años.
La carcasa (carcasa) de los tubos sándwich suele estar hecha de acero inoxidable ordinario (no resistente al calor), que se pule electroquímicamente para brillo de espejo, y algunos fabricantes, como Jeremias (Alemania), ofrecen pintura esmaltada en cualquier color de la escala RAL. El uso de una carcasa de acero galvanizado se justifica únicamente cuando se instala una chimenea en el interior de un edificio. Desde el exterior, una tubería de este tipo, si la chimenea se usa activamente, no durará mucho: debido al calentamiento periódico, la corrosión se intensifica.
Opinión experta
Los aceros inoxidables utilizados para la producción de chimeneas se dividen en dos categorías: ferrita magnética (en el sistema de normalización estadounidense ASTM son AISI 409, 430, 439, etc.) y austeníticos no magnéticos (AISI 304, 316, 321, etc.). ). ). Según nuestras pruebas de acero AISI 409 (composición: 0,08% C, 1% Mn, 1% Si, 10,5-11,75% Cr, 0,75% Ti), el valor de temperatura crítica en el tubo interior del fragmento de chimenea aislado, en el que el efecto de la corrosión intercristalina se hizo notable, fue igual a 800-900
Alexey Matveev,
Responsable del departamento comercial de la empresa "NII KM"
La capa de aislamiento térmico en tubos sándwich resuelve tres problemas a la vez: evita que el sobreenfriamiento de los gases de combustión afecte negativamente al tiro, no permite que la temperatura de las paredes internas de la chimenea descienda hasta el punto de rocío y, finalmente, asegura el fuego. -temperatura segura de las paredes exteriores. La elección de materiales aislantes es pequeña: normalmente se trata de lana de basalto (Rockwool, Dinamarca; Paroc, Finlandia) o lana de silicona (Supersil, "Elits", ambos - Rusia), arena de perlita (pero solo se puede rellenar durante la instalación). de la chimenea).
Una característica tan importante de una chimenea como la estanqueidad al gas depende del diseño de las juntas de las tuberías, por lo que cada fabricante se esfuerza por llevarla a la perfección. Así, la estanqueidad de la chimenea Hild (Francia) se consigue mediante acoplamientos de centrado; El doble saliente anular formado en la unión se engarza con las abrazaderas incluidas en el suministro de cada módulo. Las chimeneas Raab tienen una conexión en forma de cono en combinación con un labio anular. En los sistemas de Selkirk (Gran Bretaña), se puede lograr una alta densidad del gas gracias al diseño especial de la abrazadera. La gran mayoría de chimeneas de acero inoxidable se instalan de forma tradicional, y aquí mucho depende de la calidad de las piezas. Por lo general, el módulo superior se coloca sobre el inferior, pero de circuito simple, y cuando se coloca externamente, los módulos de doble circuito deben unirse insertando el superior en el inferior, lo que evitará fugas de condensado a través de las juntas.
Chimeneas para chimeneas con diferentes características.
| Tipo de chimenea | Característica de combustión | Eficiencia, % | Temperatura de los gases de escape, | Tipo de chimenea |
|---|---|---|---|---|
| Con hogar abierto | El acceso aéreo no está limitado. | 15-20 | Hasta 600* | Ladrillo, hormigón resistente al calor. |
| Con hogar cerrado | El acceso aéreo puede ser limitado | 70-80 | 400-500 | Ladrillo de hormigón resistente al calor, modular con aislamiento de acero inoxidable o cerámica, dentro de locales con calefacción: acero esmaltado de circuito único |
| Estufas de chimenea | El acceso al aire es limitado, los gases se enfrían a través de canales integrados. | Hasta 85 | 160-230** | Además de los enumerados anteriormente: jabonmagnesita o jabonclorita, macizos o con tubo interno (acero, cerámica) |
* - cuando se utiliza madera dura, carbón como combustible, así como con exceso de tiro, la temperatura puede exceder el valor especificado;
** - para estufas de chimenea de esteatita; para metal - hasta 400
Chimeneas de cerámica- Estos son los mismos "sándwiches", pero "cocidos" según una receta completamente diferente. El tubo interior es un producto de cerámica hecho de masa de arcilla refractaria, la capa intermedia no ha cambiado. lana de basalto, externo - secciones de concreto ligero o acero inoxidable espejo. Estos sistemas los presenta en el mercado nacional la empresa Schiedel (Alemania).
Las chimeneas cerámicas son resistentes a altas temperaturas (hasta 1000
Los sistemas cerámicos también tienen sus desventajas. Las chimeneas con carcasa de hormigón tienen una masa importante (1 metro lineal pesa 80 kg), solo se pueden utilizar como principales (independientes) y no permiten sortear obstáculos. El "eslabón débil" de este tipo de chimeneas es el punto de conexión. Los fabricantes prevén el uso de un módulo (módulos) de metal, que tiene una vida útil más corta y, por lo tanto, requerirá reemplazo en el futuro, lo que debe tenerse en cuenta al construir una chimenea.
Chimeneas Raab con tubo interior de acero inoxidable y carcasa de hormigón:
con conducto(s) de ventilación
o sin él (b)
Y finalmente, el metal no combina bien con la cerámica porque tiene un alto coeficiente de expansión térmica: alrededor del perímetro del tubo de acero por donde entra al de cerámica, es necesario dejar un espacio bastante grande (unos 10 mm), que se rellena con cordón de amianto o sellador resistente al calor.
Sin embargo, la alta confiabilidad y durabilidad de las chimeneas de cerámica (la garantía de fábrica es de 30 años y la vida útil real, según los fabricantes, es de más de 100 años) nos permite hacer la vista gorda ante las deficiencias enumeradas. Además, el precio de los productos Schiedel es bastante comparable al coste de los sistemas de acero inoxidable importados: sólo el conjunto de los primeros tres metros de la chimenea, incluido el colector de condensado, la inspección, la unidad de conexión y la compuerta, es relativamente caro. Por ejemplo, una chimenea del sistema Uni de 10 m de altura con tubos cerámicos de 200 mm de diámetro sin conducto de ventilación cuesta alrededor de 43 mil rublos.
Costo comparativo de un módulo de acero inoxidable de doble circuito con una longitud de 1000 mm, frote.
| Firme | Un país | Espesor del aislamiento térmico, mm | Precio (según diámetro, mm) | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 150 | 200 | 250 | |||
| Selkirk, modelo Europa | Gran Bretaña | 25 | 6100 | 7500 | 9100 |
| Jeremías | Alemania | 32,5 | 3400 | 4300 | 5700 |
| Raab | Alemania | 30 | 4450 | 5850 | 7950 |
| Hilda | Francia | 25 | 2850 | 3300 | 5100 |
| bofill | España | 30 | 3540 | 4500 | 5700 |
| "Élites" | Rusia | 30 | 3000 | 3480 | 4220 |
| "NII KM" | Rusia | 35 | 2235 | 2750 | 3550 |
| Delgada linea | Rusia | 30 | 2600 | 3410 | 4010 |
| "Baltvent-M" | Rusia | 25/50 | 2860/3150 | 3660/4030 | 4460/4910 |
| "Inzhkomcenter VVD" | Rusia | 25 | 1600 | 2000 | - |
| Rosinox | Rusia | 25/50 | 2950/3570 | 3900/4750 | 4700/5700 |
| "salner" | Rusia | 35 | 2550 | 3100 | 4100 |
| "Volcán" | Rusia | 50 | 3050 | 3850 | 4550 |
| "Version de lujo" | Rusia | 35 | 2600 | 3350 | 4120 |
¿Cuántas pipas son las adecuadas?
La cuestión de la posibilidad de conectar dos chimeneas a una misma chimenea es controvertida. De acuerdo con los requisitos de SNiP 41-01-2003, “para cada estufa, por regla general, se debe proporcionar una chimenea o canal separado... Se permite conectar dos estufas ubicadas en el mismo apartamento en el mismo piso a una chimenea Al conectar chimeneas en ellas, se deben proporcionar cortes (paredes intermedias que dividen la chimenea en dos canales). Ed.) con una altura de al menos 1 m desde el fondo de la conexión de la tubería". En cuanto al corte, solo se puede realizar en una chimenea de ladrillo. Si la chimenea es modular, basta con utilizar una T para conectar la tubería. del segundo hogar al tubo del primero (si los canales de humo tienen diámetro diferente, luego el más pequeño se corta en el más grande), después de lo cual es necesario aumentar la sección transversal del canal. ¿Cuánto cuesta? Algunos expertos creen que si se planea el funcionamiento simultáneo de los hornos, entonces el área de la sección transversal se determina mediante una simple suma. Otros creen que es suficiente "arrojar" entre un 30 y un 50%, ya que dos cámaras de combustión calentarán mejor la tubería común y el tiro aumentará, pero esto solo se aplica a chimeneas con una altura de más de 6 m.
Al conectar dos estufas ubicadas en diferentes pisos a una chimenea, todo es mucho más complicado. La práctica muestra que tales sistemas funcionan, pero solo con un cálculo cuidadoso y numerosas condiciones adicionales (aumentando la altura de la chimenea, instalando compuertas después de la cámara de combustión inferior y en el tubo de entrada de la superior, observando el orden de encendido o eliminando por completo el funcionamiento simultáneo, etc.).
Tenga en cuenta que todo lo dicho en esta sección se aplica únicamente a chimeneas con cámara de combustión cerrada. Una cámara de combustión abierta tiene más riesgo de incendio y requiere tiro, por lo que no permite ninguna "libertad" y requiere la construcción de una chimenea separada.
En la calle con un poste, en la choza con un mantel.
El mal tiro suele producirse por errores en el diseño de la chimenea. El deseo de explicarlo como desfavorable. las condiciones climáticas(diferencias presión atmosférica y la temperatura del aire) no es razonable, ya que una decisión competente tiene en cuenta estos factores. Enumeremos las razones de la mala tracción y su vuelco periódico (es decir, la aparición de tracción inversa):
Es mucho más difícil determinar la causa en cada caso concreto, ya que muchas veces actúan varios factores a la vez, ninguno de los cuales juega un papel independiente. Para mejorar el tiro, es necesario cambiar el diseño de la chimenea, a veces no demasiado (por ejemplo, aumentar el espesor del aislamiento térmico en el último metro y medio a dos metros de la tubería). También existe un problema como el exceso de tracción. Puedes solucionarlo usando una puerta. Solo es necesario prever su instalación antes de iniciar la instalación de la chimenea.
No hay humo sin... agua
Los principales productos gaseosos de la combustión de combustibles que contienen carbono son dióxido de carbono y vapor de agua. Además, durante la combustión, la humedad presente en el propio combustible (leña) se evapora. Como resultado de la interacción del vapor de agua con los óxidos de azufre y nitrógeno, se forman vapores de ácidos de baja concentración, que se condensan en la superficie interna de la chimenea cuando se enfrían a una temperatura por debajo de la crítica (al quemar madera, alrededor de 50
Si calienta una chimenea con una chimenea externa sin aislamiento en la estación fría chimenea metálica, la cantidad de condensado se puede medir en litros por día. Una tubería de ladrillo es capaz de acumular calor, por lo que se comporta de manera diferente: la condensación se forma solo en la etapa de calentamiento de la tubería (aunque este es un período de tiempo bastante largo). Además, el material absorbe parcialmente la condensación, por lo que esta última no se nota demasiado, lo que, sin embargo, no impide que tenga un efecto destructivo sobre la mampostería. Si la intensidad de combustión es baja y la temperatura ambiente es baja, el ladrillo puede enfriarse y comenzará a formarse condensación nuevamente. Si el espesor del aislamiento es insuficiente y la temperatura de los gases de escape es baja (la cámara de combustión está ajustada para una combustión prolongada), también puede aparecer condensación en una chimenea modular del tipo “sándwich”. De una forma u otra, es imposible deshacerse por completo del condensado, solo es necesario reducir su cantidad al mínimo (el principal medio para esto es el uso de un aislamiento térmico más efectivo) y evitar fugas.
Hemos abordado sólo una pequeña parte de los problemas asociados a la coexistencia de chimeneas y humo. Intentar responder a todas las preguntas que tienen los propietarios de chimeneas en un solo artículo es una tarea imposible. A menudo se requiere un enfoque individual y, como señalan los expertos, a veces sólo la experiencia y la intuición profesional pueden sugerir la decisión correcta.
Los editores agradecen a las empresas Raab, Rosinox, Schiedel, Tulikivi, Maestro, NII KM, Saunas and Fireplaces, EcoKamin por su ayuda en la preparación del material.
SV Golovaty, ingeniero;
AV. Lesnykh, profesor titular;
Doctor en Ciencias Técnicas K.A. Shtym, profesor, subdirector del departamento de trabajos científicos, Departamento de Ingeniería de Energía Térmica e Ingeniería de Calor, Facultad de Ingeniería, Universidad Federal del Lejano Oriente, Vladivostok
Las chimeneas funcionan en condiciones difíciles: bajo cambios de temperatura, presión, humedad, efectos agresivos de los gases de combustión, cargas de viento y cargas por su propio peso. Como resultado de efectos mecánicos (fuerza y temperatura), químicos y combinados, se producen daños en las estructuras de la chimenea.
Uno de los problemas de convertir fuentes de calor para quemar gas natural es la posibilidad de condensación del vapor de agua de los gases de combustión en las chimeneas. A su vez, la formación de condensación en la superficie interior de las chimeneas y las consecuencias de este proceso negativo (como mojarse estructuras portantes, aumento de la conductividad térmica de las paredes, descongelación, etc.) provocan los siguientes daños estructurales más habituales:
1) destrucción de la capa protectora de tuberías de hormigón armado, exposición y corrosión del refuerzo;
2) destrucción de tuberías de ladrillo;
3) intensa corrosión por sulfatos de la superficie interior del hormigón del eje de la tubería de hormigón armado;
4) destrucción del aislamiento térmico;
5) material de desecho en la mampostería del revestimiento, lo que reduce la densidad del gas y la resistencia del revestimiento;
6) destrucción de mampostería, revestimiento de chimeneas de hormigón armado y ladrillo mediante bridas (destrucción de la superficie, descamación - Ed.);
7) resistencia reducida del revestimiento monolítico de tuberías de hormigón armado.
Muchos años de experiencia en el funcionamiento de chimeneas confirman la relación entre los daños descritos anteriormente y la condensación: por ejemplo, durante inspección visual En las superficies internas y externas de los troncos de las chimeneas de varias salas de calderas se identificaron los siguientes daños característicos: daños por erosión profunda en casi toda la altura de la chimenea; en zonas de condensación activa de vapor de agua se observa destrucción de ladrillos a una profundidad de 120 mm, aunque la superficie del tronco está en condiciones de funcionamiento.
Cabe señalar que para diferentes tipos de combustible el contenido de vapor de agua en los gases de combustión será diferente. Por lo tanto, la mayor cantidad de humedad está contenida en los gases de combustión del gas natural y la menor cantidad de vapor de agua está contenida en los productos de combustión del fueloil y el carbón (tabla).
Mesa. Composición de los gases de escape al quemar gas natural.
El objeto del estudio es una chimenea de ladrillo con una altura de H=80 m, diseñada para eliminar los gases de combustión de 5 calderas de vapor DE-16-14. Para esta chimenea, las mediciones se tomaron a una temperatura del aire exterior de -5 O C y una velocidad del viento de 5 m/s. En el momento de las mediciones estaban en funcionamiento dos calderas, DE-16-14: st. nº 4 con una carga de 8,6 t/h (53,7% de la nominal) y st. nº 5 con una carga de 9,5 t/h (59,3% de la nominal), cuyos parámetros de funcionamiento se utilizaron para establecer las condiciones límite. La temperatura de los gases de combustión en la estación de calderas era de 124 °C. No. 4 y 135 O C - en la estación de calderas. No. 5. La temperatura de los gases de combustión a la entrada de la chimenea fue de 130 O C. El coeficiente de exceso de aire a la entrada de la chimenea fue α = 1,31 (O 2 = 5%). El consumo total de gases de combustión es de 14,95 mil m 3 /h.
A partir de los resultados de las mediciones se simularon varios modos de funcionamiento de la chimenea. La composición medida y la temperatura de los gases de combustión se tuvieron en cuenta al calcular las características del flujo de gases de combustión. El cálculo tuvo en cuenta las condiciones meteorológicas y climatológicas en el momento de las mediciones (temperatura del aire exterior, velocidad del viento). Durante el proceso de modelado, se calcularon los modos de funcionamiento de la fuente de calor para su análisis bajo cargas y condiciones climáticas en el momento de las mediciones. Como se sabe, la temperatura de condensación del vapor de agua de los gases de combustión en las chimeneas comienza a una temperatura de la superficie interna de 65-70 O C.
Según los resultados de los cálculos para la formación de condensado en el modo de funcionamiento de la fuente de calor, en el momento de las mediciones la temperatura de los gases de combustión en la superficie interna de la tubería era de 35-70 ° C. En estas condiciones, el agua Se puede formar condensación de vapor en toda la superficie de la tubería. Para evitar la formación de condensación de vapor de agua en la superficie interior de la chimenea, se seleccionó un modo de funcionamiento del equipo de la sala de calderas que garantizara un flujo suficiente de gases de combustión y una temperatura en la superficie interior de la chimenea de al menos 70 °. C. Para evitar la formación de condensación en la superficie interior de la chimenea, es necesario trabajar con tres calderas a carga nominal D nom a -20 O C y dos calderas a +5 O C.
La figura muestra la dependencia del flujo de gases de combustión (a una temperatura de 140 ° C) a través de la chimenea de la temperatura del aire exterior.
Literatura
1. Aprovechamiento de recursos energéticos secundarios / O. L. Danilov, V. A. Munts; USTU-UPI. - Ekaterimburgo: USTU-UPI, 2008. - 153 p.
2. Procesos de trabajo y cuestiones de mejora de las superficies convectivas de las unidades de calderas / N.V. Kuznetsov; Gosenergoizdat, 1958. - 17 p.
Mesa. B.2
| t, C | , kg/m3 | , J/(kgk) | , [W/(mK)] | , metro2 /Con | pr |
| 100 | 0,950 | 1068 | 0,0313 | 21,54 | 0,690 |
| 200 | 0,748 | 1097 | 0,0401 | 32,80 | 0,670 |
| 300 | 0,617 | 1122 | 0,0484 | 45,81 | 0,650 |
| 400 | 0,525 | 1151 | 0,0570 | 60,38 | 0,640 |
| 500 | 0,457 | 1185 | 0,0656 | 76,30 | 0,630 |
| 600 | 0,505 | 1214 | 0,0742 | 93,61 | 0,620 |
| 700 | 0,363 | 1239 | 0,0827 | 112,1 | 0,610 |
| 800 | 0,330 | 1264 | 0,0915 | 131,8 | 0,600 |
| 900 | 0,301 | 1290 | 0,0100 | 152,5 | 0,590 |
| 1000 | 0,275 | 1306 | 0,0109 | 174,3 | 0,580 |
| 1100 | 0,257 | 1323 | 0,01175 | 197,1 | 0,570 |
| 1200 | 0,240 | 1340 | 0,01262 | 221,0 | 0,560 |
Tarea No. 5. Transferencia de calor por radiación.
Diámetro de la pared de la tubería d= …[mm] calentado a temperatura t1 =…[°С] y tiene un coeficiente de radiación térmica.La tubería se coloca en un canal con una sección transversal bXh[mm], cuya superficie tiene una temperatura t2 =…[°С] y emisividad C2 = … [W/(m2 ·k4 )] .Calcular la emisividad reducida y la pérdida de calor. q tubería debido al intercambio de calor radiante.
Las condiciones de la tarea se dan en la Tabla 5.
Los valores del coeficiente de emisividad térmica de los materiales se dan en la Tabla B.1 del Apéndice B.
Opciones de tarea
Mesa. 5
| №tareas | d, [mm] | t1 , [°С] | t2 , [°С] | C2 ,[W/(m2 ·k4 )]. | bXh, [mm] | Material de la tubería |
| 1 | 400 | 527 | 127 | 5,22 | 600x800 | acero oxidado |
| 2 | 350 | 560 | 120 | 4,75 | 480x580 | aluminiobruto |
| 3 | 300 | 520 | 150 | 3,75 | 360x500 | concreto |
| 4 | 420 | 423 | 130 | 5,25 | 400x600 | hierro fundido |
| 5 | 380 | 637 | 200 | 3,65 | 550x500 | latón oxidado |
| 6 | 360 | 325 | 125 | 4,50 | 500x700 | cobre oxidado |
| 7 | 410 | 420 | 120 | 5,35 | 650x850 | Acero pulido |
| 8 | 400 | 350 | 150 | 5,00 | 450x650 | aluminio oxidado |
| 9 | 450 | 587 | 110 | 5,30 | 680x580 | latón pulido |
| 10 | 460 | 547 | 105 | 5,35 | 480x600 | cobre pulido |
| 11 | 350 | 523 | 103 | 5,20 | 620x820 | acero rugoso |
| 12 | 370 | 557 | 125 | 5,10 | 650x850 | hierro fundido torneado |
| 13 | 360 | 560 | 130 | 4,95 | 630x830 | aluminio pulido |
Continuación de la tabla. 5
| 14 | 250 | 520 | 120 | 4,80 | 450x550 | latón laminado |
| 15 | 200 | 530 | 130 | 4,90 | 460x470 | Acero pulido |
| 16 | 280 | 540 | 140 | 5,00 | 480x500 | hierro fundido en bruto |
| 17 | 320 | 550 | 150 | 5,10 | 500x500 | aluminio oxidado |
| 18 | 380 | 637 | 200 | 3,65 | 550x500 | latón pulido |
| 19 | 360 | 325 | 125 | 4,50 | 500x700 | cobre pulido |
| 20 | 410 | 420 | 120 | 5,35 | 650x850 | acero rugoso |
| 21 | 400 | 350 | 150 | 5,00 | 450x650 | hierro fundido torneado |
| 22 | 450 | 587 | 110 | 5,30 | 680x580 | aluminio pulido |
| 23 | 460 | 547 | 105 | 5,35 | 480x600 | latón laminado |
| 24 | 350 | 523 | 103 | 5,20 | 620x820 | acero oxidado |
| 25 | 370 | 557 | 125 | 5,10 | 650x850 | aluminiobruto |
| 26 | 450 | 587 | 110 | 5,30 | 450x650 | concreto |
| 27 | 460 | 547 | 105 | 5,35 | 680x580 | hierro fundido |
| 28 | 350 | 523 | 103 | 5,20 | 480x600 | latón oxidado |
| 29 | 370 | 557 | 125 | 5,10 | 620x820 | cobre oxidado |
| 30 | 280 | 540 | 140 | 5,00 | 480x500 | Acero pulido |
Archivos adyacentes en el elemento [DESORDENAR]
Fuente: https://StudFiles.net/preview/5566488/page:8/
7. Ruta gas-aire, chimeneas, limpieza de gases de combustión.
Gazovík - industrial equipo de gas Directorio GOST, SNiP, PB SNiP II-35-76 Instalaciones de calderas
7.1. Al diseñar salas de calderas, las instalaciones de tiro (extractores de humo y ventiladores) deben tomarse de acuerdo con especificaciones técnicas plantas de fabricación. Como regla general, las instalaciones de tiro deben realizarse individualmente para cada unidad de caldera.
7.2. Las instalaciones de tiro grupal (para grupos individuales de calderas) o generales (para toda la sala de calderas) se pueden utilizar al diseñar nuevas salas de calderas con calderas con una capacidad de hasta 1 Gcal/h y al diseñar salas de calderas reconstruidas.
7.3. Las instalaciones grupales o de tiro general deberán diseñarse con dos extractores de humos y dos ventiladores. La productividad de diseño de las calderas para las que se proporcionan estas instalaciones está garantizada por el funcionamiento paralelo de dos extractores de humos y dos ventiladores.
7.4. La elección de las unidades de tiro debe realizarse teniendo en cuenta los factores de seguridad de presión y productividad de acuerdo con el Apéndice. 3 de estas normas y reglamentos.
7.5. Al diseñar instalaciones de tiro para regular su productividad, se deben proporcionar dispositivos de guía, acoplamientos de inducción y otros dispositivos para garantizar formas económicas regulación y se suministra completo con el equipo.
7.6.*
El diseño del conducto gas-aire de las salas de calderas se lleva a cabo de acuerdo con el método estándar de cálculo aerodinámico de instalaciones de calderas del TsKTI im. I. I. Polzunova.
Para las salas de calderas empotradas, adosadas y montadas en el techo, se deben proporcionar aberturas en las paredes para el suministro de aire de combustión, ubicadas, por regla general, en la zona superior de la habitación. Las dimensiones de la sección transversal abierta de las aberturas se determinan teniendo en cuenta que la velocidad del aire en ellas no supera 1,0 m/s.
7.7. La resistencia al gas de las calderas producidas comercialmente debe tomarse de acuerdo con los datos del fabricante.
7.8. Dependiendo de las condiciones hidrogeológicas y de las soluciones de diseño de las unidades de caldera, los conductos de gas externos se deben prever bajo tierra o en la superficie. Los conductos de gas deben estar hechos de ladrillo u hormigón armado. Se permite excepcionalmente el uso de conductos metálicos de gas elevados, previo estudio de viabilidad adecuado.
7.9. Las tuberías de gas y aire dentro de la sala de calderas pueden ser de acero, con una sección transversal redonda. Tuberías de gas y aire sección rectangular Se permite colocarlo en lugares adyacentes a elementos rectangulares del equipo.
7.10. Para las secciones de los conductos de humos donde es posible la acumulación de cenizas, se deben prever dispositivos de limpieza.
7.11. Para las salas de calderas que funcionan con combustible de azufre, si existe la posibilidad de que se forme condensación en los conductos de gas, se debe proporcionar protección contra la corrosión de las superficies internas de los conductos de gas de acuerdo con construyendo códigos y reglas de protección estructuras de construccion de la corrosión.
TUBERÍAS DE HUMO
7.12. Las chimeneas de las salas de calderas deben construirse según proyectos estándar. Durante el desarrollo proyectos individuales las chimeneas deben ser guiadas soluciones tecnicas adoptados en proyectos estándar.
7.13. Para la sala de calderas, es necesario prever la construcción de una chimenea. Se permite disponer de dos o más tuberías con la justificación adecuada.
7.14.* La altura de las chimeneas con tiro artificial se determina de acuerdo con las Directrices para el cálculo de la dispersión de sustancias nocivas en la atmósfera contenidas en las emisiones de empresas y Normas sanitarias diseño empresas industriales. La altura de las chimeneas con tiro natural se determina en base a los resultados del cálculo aerodinámico del recorrido gas-aire y se verifica de acuerdo con las condiciones de dispersión de sustancias nocivas en la atmósfera.
Al calcular la dispersión de sustancias nocivas en la atmósfera, se deben tomar las concentraciones máximas permitidas de cenizas, óxidos de azufre, dióxido de nitrógeno y monóxido de carbono. En este caso, la cantidad de emisiones nocivas liberadas se toma, por regla general, según los datos de los fabricantes de calderas; en ausencia de estos datos, se determina mediante cálculo.
La altura de la boca de las chimeneas para salas de calderas empotradas, adosadas y en tejados debe ser superior al límite de presión del viento, pero no menos de 0,5 m por encima del tejado, y tampoco menos de 2 m por encima del tejado de la parte más alta del edificio o el edificio más alto dentro de un radio de 10 m.
7.15.* Los diámetros de las aberturas de salida de las chimeneas de acero se determinan a partir de la condición velocidades óptimas gases basados en cálculos técnicos y económicos. Los diámetros de las aberturas de salida de las tuberías de ladrillo y hormigón armado se determinan con base en los requisitos de la cláusula 7.16 de estas normas y reglamentos.
7.16. Para evitar la penetración de gases de combustión en el espesor de las estructuras de ladrillo y tuberías de hormigón armado, no se permite la presión estática positiva en las paredes del pozo de salida de gas. Para ello se debe cumplir la condición R1, aumentar el diámetro de la tubería o utilizar una tubería de diseño especial (con cañón de salida de gas interno estanco, con contrapresión entre el cañón y el revestimiento).
7.17. La formación de condensación en los troncos de ladrillo y tuberías de hormigón armado que descargan productos de combustión de combustible gaseoso está permitida en todos los modos de funcionamiento.
7.18.*
Para las salas de calderas que funcionan con combustible gaseoso, se permite el uso de chimeneas de acero si no es económicamente viable aumentar la temperatura de los gases de combustión.
Para las salas de calderas autónomas, las chimeneas deben ser estancas al gas y estar hechas de metal o materiales no combustibles. Las tuberías deben tener, por regla general, aislamiento térmico exterior para evitar la formación de condensación y trampillas para inspección y limpieza.
7.19.
Las aberturas para conductos de gas en una sección horizontal de un tubo de tubería o vidrio de base deben ubicarse uniformemente alrededor de la circunferencia.
El área total de debilitamiento en una sección horizontal no debe exceder el 40% del área de la sección transversal total para un pozo de hormigón armado o vidrio de cimentación y el 30% para un pozo de tubería de ladrillo.
7.20. Los conductos de suministro de gas en el cruce con la chimenea deben tener forma rectangular.
7.21. Al conectar conductos de gas a una chimenea, es necesario prever juntas o compensadores de temperatura y sedimentación.
7.22. La necesidad de utilizar revestimiento y aislamiento térmico para reducir las tensiones térmicas en los troncos de ladrillo y tuberías de hormigón armado está determinada mediante cálculos de ingeniería térmica.
7.23. En las tuberías diseñadas para eliminar los gases de combustión de la quema de combustible sulfuroso, cuando se forma condensación (independientemente del porcentaje de contenido de azufre), se debe proporcionar un revestimiento de materiales resistentes a los ácidos a lo largo de toda la altura del eje. En ausencia de condensación en la superficie interior de la tubería de salida de gas, en todos los modos de funcionamiento, se permite utilizar un revestimiento de ladrillos de arcilla para chimeneas o ladrillos de arcilla ordinarios prensados plásticos de un grado no inferior a 100 con agua. Absorción no superior al 15% sobre un mortero de arcilla-cemento o complejo de grado no inferior a 50.
7.24. El cálculo de la altura de la chimenea y la elección del diseño para proteger la superficie interior de su tronco de la influencia agresiva del medio ambiente deben realizarse en función de las condiciones de combustión del combustible principal y de reserva.
7.25. La altura y ubicación de la chimenea deben acordarse con el Departamento de Aviación Civil local. Las cercas ligeras de las chimeneas y la pintura para señalización exterior deben cumplir con los requisitos del Manual de servicio de aeródromo en la aviación civil de la URSS.
7.26. Los diseños deben incluir protección contra la corrosión de elementos externos. estructuras de acero chimeneas de ladrillo y hormigón armado, así como las superficies de tubos de acero.
7.27. En la parte inferior de la chimenea o cimentación se deben prever pozos de registro para inspeccionar la tubería y, si es necesario, dispositivos para drenar el condensado.
LIMPIEZA DE HUMOS
7.28. Las salas de calderas diseñadas para funcionar con combustibles sólidos (carbón, turba, pizarra bituminosa y desechos de madera) deben estar equipadas con instalaciones para limpiar las cenizas de los gases de combustión en los casos en que
Nota. Cuando usas combustible sólido En caso de emergencia, no es necesaria la instalación de recolectores de cenizas.
7.29.
La elección del tipo de recolectores de cenizas se realiza en función del volumen de gases a depurar, el grado de depuración requerido y las capacidades de diseño, basándose en una comparación técnica y económica de opciones para la instalación de recolectores de cenizas. varios tipos.
Como dispositivos de recolección de cenizas se deben utilizar los siguientes:
- Los bloques ciclónicos TsKTI o NIIOGAZ - con un volumen de gases de combustión de 6000 a 20000 m3/h.
- ciclones de batería - con un volumen de gases de combustión de 15.000 a 150.000 m3/h,
- ciclones de batería con recirculación y precipitadores eléctricos - con un volumen de gases de combustión superior a 100.000 m3/h.
Se pueden utilizar recolectores de cenizas “húmedos” con tubos Venturi bajos en calorías con eliminadores de gotas si existe un sistema de eliminación de hidro-cenizas y escorias y dispositivos que eviten la descarga de sustancias nocivas contenidas en la pulpa de cenizas y escorias a los cuerpos de agua.
Los volúmenes de gas se toman a su temperatura de funcionamiento.
7.30. Los coeficientes de limpieza de los dispositivos recolectores de cenizas se toman mediante cálculo y deben estar dentro de los límites establecidos por la aplicación. 4 a estas normas y reglamentos.
7.31. La instalación de recolectores de cenizas debe realizarse en el lado de succión de los extractores de humos, generalmente en áreas abiertas. Con la debida justificación, se permite la instalación de recolectores de cenizas en el local.
7.32. Los recolectores de cenizas se proporcionan individualmente para cada unidad de caldera. En algunos casos, es posible prever un grupo de recolectores de cenizas o un aparato seccional para varias calderas.
7.33. Cuando una sala de calderas funciona con combustible sólido, los recolectores de cenizas individuales no deben tener conductos de derivación.
7.34.
La forma y superficie interna de la tolva recogedora de cenizas debe asegurar la descarga completa de las cenizas por gravedad, mientras que el ángulo de inclinación de las paredes de la tolva con respecto al horizonte se supone de 60° y, en casos justificados, se permite al menos 550.
Las tolvas recolectoras de cenizas deben tener cierres herméticos.
7.35. La velocidad de los gases en el conducto de alimentación de las unidades de recogida de cenizas debe ser de al menos 12 m/s.
7.36. En las salas de calderas diseñadas para funcionar con desechos de madera, se deben utilizar parachispas “húmedos” en los casos en que ApV≤5000. Los parachispas no se instalan después de los recolectores de cenizas.
Fuente: https://gazovik-gas.ru/directory/add/snip_2_35_76/trakt.html
Condensación en la chimenea y punto de rocío.
14.02.2013
A. Batsulin
Para comprender el proceso de formación de condensación en las chimeneas de las estufas, es importante comprender el concepto de punto de rocío. El punto de rocío es la temperatura a la que el vapor de agua contenido en el aire se condensa en agua.
A cada temperatura, no se puede disolver en el aire más de una determinada cantidad de vapor de agua. Esta cantidad se llama densidad del vapor saturado para una temperatura determinada y se expresa en kilogramos por metro cúbico de espacio.
En la Fig. La Figura 1 muestra un gráfico de la densidad del vapor saturado versus la temperatura. A la derecha están marcadas las presiones parciales correspondientes a estos valores. Los datos de esta tabla se utilizan como base. En la Fig. La figura 2 muestra la sección inicial del mismo gráfico.
Arroz. 1.
Presión de vapor de agua saturado.
Arroz. 2.
Presión de vapor de agua saturado, rango de temperatura 10 - 120*C
Expliquemos cómo usar el gráfico usando un ejemplo simple. Tome una cacerola con agua y cúbrala con una tapa. Después de un tiempo, debajo de la tapa se establecerá un equilibrio entre agua y vapor de agua saturado. Deje que la temperatura de la olla sea de 40°C, luego la densidad del vapor debajo de la tapa será de aproximadamente 50 g/m3. La presión parcial del vapor de agua debajo de la tapa según la tabla (y el gráfico) será de 0,07 atm, los 0,93 atm restantes serán presión del aire.
(1 barra = 0,98692 atm). Comencemos a calentar lentamente la cacerola, y a 60°C la densidad del vapor saturado bajo la tapa ya será de 0,13 kg/m3 y su presión parcial será de 0,2 atm. A 100°C, la presión parcial del vapor saturado debajo de la tapa alcanzará una atmósfera (es decir, presión externa), lo que significa que ya no habrá aire debajo de la tapa. El agua comenzará a hervir y saldrá vapor por debajo de la tapa.
En este caso, la densidad del vapor saturado bajo la tapa será de 0,59 kg/m3. Ahora cerremos la tapa herméticamente (es decir, la convirtamos en un autoclave) e insertemos una válvula de seguridad en ella, por ejemplo, a 16 atm, y sigamos calentando la sartén. La ebullición del agua se detendrá y la presión y la densidad del vapor debajo de la tapa aumentarán, y cuando alcance los 200 ° C, la presión alcanzará las 16 atm (ver gráfico). Al mismo tiempo, el agua volverá a hervir y saldrá vapor por debajo de la válvula.
Ahora la densidad del vapor debajo de la tapa será de 8 kg/m3.
Al considerar la precipitación del condensado de los gases de combustión (FG), solo es de interés la parte del gráfico hasta una presión de 1 atm, ya que el horno se comunica con la atmósfera y la presión en él es igual a la presión atmosférica dentro de un rango de pocos Pa. También es obvio que el punto de rocío del generador diésel está por debajo de 100°C.
vapor de agua en los gases de combustión
Para determinar el punto de rocío de los gases de combustión (es decir, la temperatura a la que cae la condensación del generador diésel), es necesario conocer la densidad del vapor de agua en el generador diésel, que depende de la composición del combustible, su humedad. , coeficiente de exceso de aire y temperatura. La densidad del vapor es igual a la masa de vapor de agua contenida en 1 m3 de gases de combustión a una temperatura determinada.
Las fórmulas para el volumen de DW se derivaron en este trabajo, sección 6.1, fórmulas A1.3 - A1.8. Después de las transformaciones, obtenemos una expresión para la densidad de vapor en los gases de combustión en función del contenido de humedad de la madera, el coeficiente de exceso de aire y la temperatura. La humedad del aire fuente hace una pequeña corrección y no se tiene en cuenta en esta expresión.
La fórmula tiene un significado físico simple. Si multiplicamos el numerador de la fracción grande por 1/(1+w), obtenemos la masa de agua en el generador diésel, en kg por kg de madera. Y si multiplicamos el denominador por 1/(1+w), obtenemos el volumen específico de DG en nm3/kg. El multiplicador de temperatura sirve para convertir metros cúbicos normales en reales a temperatura T. Tras sustituir los números obtenemos la expresión:
Ahora puede determinar gráficamente el punto de rocío de los gases de combustión. Superpongamos la gráfica de densidad de vapor en el DG a la gráfica de densidad de vapor de agua saturado. La intersección de las gráficas corresponderá al punto de rocío del DG con la humedad y el exceso de aire adecuados. En la Fig. 3 y 4 muestran el resultado.
Arroz. 3.
El punto de rocío de los gases de combustión con exceso de aire es unidad y diferente humedad de la madera.
De la Fig. 3 se deduce que en el caso más desfavorable, al quemar madera con una humedad del 100% (la mitad de la masa de las muestras es agua) sin exceso de aire, la condensación del vapor de agua comenzará a aproximadamente 70 * C.
En condiciones típicas de hornos periódicos (humedad de la madera del 25% y exceso de aire de aproximadamente dos), la condensación comenzará cuando los gases de combustión se enfríen a 46 * C. (ver figura 4)
Arroz. 4.
Punto de rocío de los gases de combustión con un contenido de humedad de la madera del 25% y diversos excesos de aire.
De la Fig. 4 también muestra claramente que el exceso de aire reduce significativamente la temperatura de condensación. Mezclar el exceso de aire en la chimenea es una forma de eliminar la condensación en las tuberías.
Corrección por variabilidad en la composición del combustible.
Todas las consideraciones anteriores son válidas si la composición del combustible permanece sin cambios con el tiempo, por ejemplo, se quema gas en el depósito de combustible o se suministra pellets de forma continua. Cuando se quema una carga de leña en una estufa discontinua, la composición de los gases de combustión cambia con el tiempo. Primero, los volátiles se queman y la humedad se evapora, y luego se quema el residuo de carbón. Es obvio que en periodo inicial El contenido de vapor de agua en el generador diesel será significativamente mayor que el calculado, y en la etapa de combustión del residuo de carbón, menor. Intentemos estimar aproximadamente la temperatura del punto de rocío en el período inicial.
Deje que los volátiles del relleno se quemen en el primer tercio del proceso de calentamiento y toda la humedad contenida en el relleno se evaporará durante este tiempo. Entonces la concentración de vapor de agua en el primer tercio del proceso será tres veces mayor que la media. Con un contenido de humedad de la madera del 25% y un exceso de aire doble, la densidad del vapor será 0,075 * 3 = 0,225 kg/m3. (ver FIGURA, gráfico azul). La temperatura de condensación será de 70-75*C. Esta es una estimación aproximada, ya que se desconoce cómo cambia en realidad la composición del DG a medida que se quema el relleno.
Además, los volátiles no quemados se condensan de los gases de combustión junto con el agua, lo que aparentemente aumenta ligeramente el punto de rocío del generador diésel.
Condensación en chimeneas
Los gases de combustión suben a través Chimenea enfriar gradualmente. Cuando se enfría por debajo del punto de rocío, comienza a formarse condensación en las paredes de la chimenea. La velocidad de enfriamiento del generador diesel en la chimenea depende de la sección de flujo de la tubería (el área de su superficie externa), el material de la tubería y su contenido, así como de la intensidad de la combustión. Cuanto mayor sea la velocidad de combustión, mayor será el flujo de gases de combustión, lo que significa que, en igualdad de condiciones, los gases se enfriarán más lentamente.
La formación de condensación en las chimeneas de las estufas o en las chimeneas periódicas es cíclica. En el momento inicial, mientras la tubería aún no se calienta, el condensado cae sobre sus paredes y, a medida que la tubería se calienta, el condensado se evapora. Si el agua del condensado logra evaporarse por completo, poco a poco impregna la mampostería de la chimenea y aparecen depósitos negros de alquitrán en las paredes exteriores. Si esto sucede en el exterior de la chimenea (en la calle o en un ático frío), la humectación constante de la mampostería en invierno conducirá a la destrucción del ladrillo de la estufa.
La caída de temperatura en la chimenea depende de su diseño y de la magnitud del flujo de DG (intensidad de combustión del combustible). En las chimeneas de ladrillo, el descenso de temperatura puede alcanzar los 25°C por metro lineal. Esto justifica el requisito de que la temperatura del generador diesel a la salida del horno (“a la vista”) sea de 200-250 * C, con el objetivo de que en la cabeza de la tubería sea de 100-120 * C, que es obviamente más alto que el punto de rocío. La caída de temperatura en las chimeneas tipo sándwich aisladas es de sólo unos pocos grados por metro y la temperatura a la salida del horno puede reducirse.
La condensación que se forma en las paredes de una chimenea de ladrillo es absorbida por la mampostería (debido a la porosidad del ladrillo) y luego se evapora. En las chimeneas de acero inoxidable (sándwich), incluso una pequeña cantidad de condensado formado en el período inicial comienza inmediatamente a fluir hacia abajo. Por lo tanto, para evitar que el condensado fluya hacia el aislamiento de la chimenea, tuberías internas ensamblado de tal manera que el tubo superior se inserta en el inferior, es decir. "por condensado".
Conociendo la velocidad de combustión de leña en la estufa y la sección transversal de la chimenea, es posible estimar la disminución de temperatura en la chimenea por metro lineal mediante la fórmula:
q - coeficiente de absorción de calor de las paredes de la chimenea de ladrillo, 1740 W/m2 S - superficie receptora de calor de 1 m de la chimenea, m2c - capacidad calorífica de los gases de escape, 1450 J/nm3*CF - flujo de gases de escape, nm3/ hora V - volumen específico del generador diesel, con 25% de humedad de madera y 2 veces el exceso de aire, 8 nm3/kg/hora - consumo de combustible por hora, kg/hora
El coeficiente de absorción de calor de las paredes de la chimenea se considera convencionalmente de 1500 kcal/m2h, porque para el último humo del horno, la literatura da un valor de 2300 kcal/m2h. El cálculo es de carácter indicativo y pretende mostrar patrones generales. En la Fig. La Figura 5 muestra un gráfico de la caída de temperatura en chimeneas con una sección transversal de 13 x 26 cm (cinco) y 13 x 13 cm (cuatro) dependiendo de la velocidad de quema de leña en el hogar de la estufa.
Arroz. 5.Caída de temperatura en una chimenea de ladrillo por metro lineal en función de la velocidad de combustión de la leña en la estufa (flujo de gases de combustión). Se supone que el coeficiente de exceso de aire es dos.
Los números al principio y al final de los gráficos indican la velocidad de GD en la chimenea, calculada en base al flujo de GD reducido a 150*C y la sección transversal de la chimenea. Como puede ver, para velocidades de aproximadamente 2 m/s recomendadas por GOST 2127-47, la caída de temperatura en el generador diesel es de 20-25*C. También está claro que el uso de chimeneas con una sección transversal mayor de la necesaria puede provocar un enfriamiento severo del generador diésel y, como resultado, condensación.
Como se desprende de la Fig. 5, una disminución en el consumo horario de leña conduce a una disminución en el flujo de gases de escape y, como consecuencia, a una caída significativa de la temperatura en la chimenea. En otras palabras, la temperatura de los gases de escape, por ejemplo, es de 150°C para horno de ladrillo acción periódica, donde la leña se quema activamente, y para una estufa de combustión lenta (ardiendo lentamente) no son en absoluto lo mismo. De alguna manera tuve que observar tal imagen, Fig. 6.
Arroz. 6.
Condensación en una chimenea de ladrillo de una estufa. larga quema.
Aquí el horno humeante estaba conectado a un tubo de ladrillo con una sección transversal de ladrillo. La velocidad de combustión en una estufa de este tipo es muy baja: un marcador puede arder durante 5 a 6 horas, es decir, la velocidad de combustión será de unos 2 kg/hora. Naturalmente, los gases en la tubería se enfriaron por debajo del punto de rocío y comenzó a formarse condensación en la chimenea, que empapó la tubería por completo, y cuando se encendió la estufa, goteó hasta el suelo. Por lo tanto, las estufas de combustión prolongada sólo se pueden conectar a chimeneas tipo sándwich aisladas.
Una chimenea moderna no es solo una tubería para eliminar los productos de combustión, sino una estructura de ingeniería de la que dependen directamente la eficiencia de la caldera, la eficiencia y la seguridad de todo el sistema de calefacción. Fumar, empuje inverso y, finalmente, un incendio: todo esto puede suceder como resultado de una actitud imprudente e irresponsable hacia la chimenea. Por eso conviene tomarse en serio la selección de materiales, componentes e instalación de la chimenea. El objetivo principal de la chimenea es eliminar los productos de la combustión del combustible a la atmósfera. La chimenea crea un tiro, bajo cuya influencia se forma aire en la cámara de combustión, que es necesario para la combustión del combustible, y los productos de combustión se eliminan de la cámara de combustión. La chimenea debe crear las condiciones para una combustión completa del combustible y un tiro excelente. Y también debe ser fiable y duradero, fácil de instalar y duradero. Y por eso, elegir una buena chimenea no es tan fácil como nos parece.
Chimeneas de ladrillo y calderas modernas.
Resistencias locales en una chimenea rectangular.
Pocas personas saben que la única forma correcta de chimenea es la cilíndrica. Esto se debe al hecho de que las turbulencias que se forman en ángulo recto impiden la eliminación del humo y provocan la formación de hollín. Todo chimeneas caseras Las formas cuadradas, rectangulares e incluso triangulares no solo son más caras que una chimenea redonda de acero, sino que también crean muchos problemas y, lo más importante, pueden reducir la eficiencia de la mejor caldera del 95 al 60%.
Sección de chimenea redonda
Las calderas viejas funcionaban sin regulación automática y con alta temperatura gases residuales. Como resultado de esto, las chimeneas casi nunca se enfriaban y los gases no se enfriaban por debajo del punto de rocío y, como resultado, no dañaban las chimeneas, pero al mismo tiempo se desperdiciaba mucho calor para otros fines. Además, este tipo de chimenea tiene un tiro relativamente bajo debido a la superficie porosa y rugosa.
Las calderas modernas son económicas, su potencia se regula en función de las necesidades de la habitación calentada y, por lo tanto, no funcionan todo el tiempo, sino solo durante los períodos en que la temperatura ambiente desciende por debajo de la establecida. Así, hay periodos de tiempo en los que la caldera no funciona y la chimenea se enfría. Las paredes de una chimenea que funciona con una caldera moderna casi nunca se calientan a una temperatura superior al punto de rocío, lo que provoca una acumulación constante de vapor de agua. Y esto a su vez provoca daños en la chimenea. Una vieja chimenea de ladrillos puede colapsar bajo nuevas condiciones de funcionamiento. Dado que los gases de escape contienen: CO, CO2, SO2, NOx, la temperatura de los gases de escape de las calderas de gas de pared es bastante baja, 70 - 130 oC. Al pasar a través de una chimenea de ladrillo, los gases de escape se enfrían y cuando el punto de rocío alcanza ~ 55 - 60 oC, se forma condensación. El agua depositada en las paredes de la parte superior de la chimenea hará que éstas se mojen, además, al conectar
SO2 + H2O = H2SO4
Se forma ácido sulfúrico, que puede provocar la destrucción del canal de ladrillos. Para evitar la condensación, es recomendable utilizar una chimenea aislada o instalar un tubo de acero inoxidable en un canal de ladrillo existente.
Formación de condensación
En condiciones óptimas Durante el funcionamiento de la caldera (la temperatura de los gases de escape en la entrada es de 120-130°C, a la salida de la boca del tubo - 100-110°C) y de la chimenea calentada, el vapor de agua es arrastrado junto con el gases de combustión al exterior. Cuando la temperatura en la superficie interior de la chimenea es inferior al punto de rocío de los gases, el vapor de agua se enfría y se deposita en las paredes en forma de pequeñas gotas. Si esto sucede con frecuencia, Enladrillado las paredes de los conductos de humo y las tuberías se saturan de humedad y colapsan, y aparecen depósitos resinosos negros en las superficies exteriores de la tubería. En presencia de condensación, el tiro se debilita bruscamente y se siente un olor a quemado en las habitaciones.
A medida que los gases de combustión se enfrían en las chimeneas, disminuyen de volumen y el vapor de agua, sin cambiar de masa, satura gradualmente los gases de combustión con humedad. La temperatura a la que el vapor de agua satura completamente el volumen de los gases de escape, es decir, cuando su humedad relativa es del 100%, es la temperatura del punto de rocío: el vapor de agua contenido en los productos de combustión comienza a transformarse en estado líquido. La temperatura del punto de rocío de los productos de combustión de diversos gases es de 44 a 61°C.
Formación de condensación
Si los gases que pasan a través de los canales de humo se enfrían mucho y bajan su temperatura a 40 - 50 ° C, entonces el vapor de agua, formado como resultado de la evaporación del agua del combustible y la combustión del hidrógeno, se deposita en las paredes. de los canales y de la chimenea. La cantidad de condensado depende de la temperatura de los gases de combustión.
Las grietas y agujeros en las tuberías por donde penetra el aire frío también contribuyen al enfriamiento de los gases y a la formación de condensación. Cuando la sección transversal del tubo o del canal de la chimenea es mayor de lo necesario, los gases de combustión ascienden lentamente y el aire frío del exterior los enfría en el tubo. La superficie de las paredes de la chimenea también influye mucho en la fuerza de tiro: cuanto más lisas sean, mayor será el tiro. La rugosidad de la tubería ayuda a reducir el tiro y retener el hollín. La formación de condensación también depende del espesor de las paredes de la chimenea. Las paredes gruesas se calientan lentamente y retienen bien el calor. Las paredes más delgadas se calientan más rápido, pero retienen mal el calor, lo que provoca su enfriamiento. El espesor de las paredes de ladrillo de las chimeneas que atraviesan paredes interiores edificio debe ser de al menos 120 mm (medio ladrillo), y el espesor de las paredes de los conductos de humos y ventilación ubicados en las paredes exteriores del edificio debe ser de 380 mm (un ladrillo y medio).
La temperatura del aire exterior tiene una gran influencia en la condensación del vapor de agua contenido en los gases. EN Hora de verano Durante años, cuando la temperatura es relativamente alta, la condensación en las superficies internas de las chimeneas es demasiado pequeña, ya que sus paredes tardan mucho en enfriarse, por lo que la humedad se evapora instantáneamente de las superficies bien calentadas de la chimenea y no se forma condensación. En la temporada de invierno, cuando la temperatura exterior es negativa, las paredes de la chimenea se enfrían mucho y aumenta la condensación de vapor de agua. Si la chimenea no está aislada y está muy fría, se produce una mayor condensación de vapor de agua en las superficies internas de las paredes de la chimenea. La humedad es absorbida por las paredes de la tubería, lo que hace que la mampostería se humedezca. Esto es especialmente peligroso en invierno, cuando las heladas provocan la formación de tapones de hielo en la parte superior (en la boca).
glaseado de chimenea
No se recomienda conectar calderas murales de gas a chimeneas Grandes secciones y alturas: el tiro se debilita, se forma una mayor condensación en las superficies internas. La formación de condensación también se observa cuando las calderas están conectadas a chimeneas muy altas, ya que una parte importante de la temperatura de los gases de combustión se gasta en calentar una gran superficie de absorción de calor.
Aislamiento de chimeneas
Para evitar el sobreenfriamiento de los gases de combustión y la condensación en las superficies internas de los conductos de humos y ventilación, es necesario mantener espesor óptimo paredes exteriores o aislarlas del exterior: revocar, recubrir con hormigón armado o losas de hormigón armado, paneles o ladrillos de arcilla.
Tubos de acero es necesario utilizar preaislados o aislados. Cualquier fabricante le ayudará a elegir el tipo y espesor del aislamiento.
