HYDRULICKÝ VÝPOČET MOTTNÉHO KOMÍN Obecné záady Záadními podmínkami pro řešení výpočtu komínového průduchu jou znaloti: - výšky komínového průduchu - výkonu, paliva, přebytku vzduchu a režimu provozu připojeného otřebiče - barometrického tlaku vzduchu (nadmořké výšky míta) - ložení těny komína a tepelně technických vlatnotí materiálu komína amotatné komíny jou nejčatěji řazeny do kategorie uchých komínů Potup návrhu a poouzení komína přirozeným komínovým tahem vyjadřuje tento potup: ) tanovení množtví alin při jmenovitém výkonu a níženém výkonu připojeného otřebiče - výpočet. ) tatický tah výpočet 3) Průřez komínového průduchu - návrh 4) tanovení tahových ztrát kouřovodu, komínového průduchu a vzduchové cety - - výpočet 5) Účinný komínový tah - výpočet 6) Porovnání účinného komínového tahu v porovnání provozními podmínkami otřebiče tanovenými pro připojení otřebiče na komín - poouzení Způob tanovení množtví alin a jejich hmotnotního průtoku: tanovení teoretického množtví alin Objem alin lze tanovit přenými techiometrickými výpočty, které jou uvedeny např. v kapitole.. Pro předběžný návrh komínového průduchu e běžně používá Roin-Fehlingových vzorců vycházejících z výhřevnoti paliva a přebytku vzduchu. Podle těchto vztahů lze nadno zíkat objem alin, který vznikne álením jednotky paliva ( kg, m 3 ) za normálních podmínek ( t p 0 C, atmoferickém tlaku p n 0 35 Pa ). a) pro plynná paliva ( Zemní plyn, propan butan ) Teoretický objem alin vzniklý při álení m 3 plynu a přebytku vzduchu n e tanoví ( při teplotě t p 0 C a atmoferickém tlaku p b 0 35 Pa ) podle tab._._. n. n. vt (m 3 alin.m -3 plynu) [6.] t p je referenční teplota ( C) n je oučinitel přebytku alovacího vzduchu ( -- ) ( pro plynná paliva n, až,4 ) vt je teoretický objem vlhkých alin podle tab. 5. ( m 3.m -3 )
Podle Roin Fehlingových vztahu lze počítat také: R 0,7. HV + 0,5 + ( n ).(0,6. HV + 0,5) ( m 3 alin.m -3 plynu ) [6.] H V je výhřevnot paliva ( viz.tab. 6. ) ( MJ.kg ) n je oučinitel přebytku alovacího vzduchu ( -- ) ( pro plynná paliva n, až,4 ) Tab. 6. Základní parametry používaných plynů (vztaženo na m 3 plynu) Druh plynu palné Výhřevnot Hutota Teoret. Teoretický objem alin z jednotky teplo Objem paliva (m 3.m 3 ) H v ρ vzduchu t vt MJ/m 3 MJ.m -3 kg.m -3 m 3.m -3 CO N H O uché Vlhké ZP - karbonký 37,78 34,07 0,76 9,04 0,96 7,,8 8,9 0,0 - tranzitní 39,77 35,87 0,79 9,53,00 7,6,9 8,55 0,46 Propan-butan -letní 5, 06,5,3 7,7 3,5,9 4,34 5,45 9,79 -zimní,8 03,06,4 6,88 3,4,3 4,3 5,70 8,93 Bioplyn ze kládek 4,68,5,8 5,90 0,98 4,7,9 5,68 6,87 mě PB-vzduch 63,35 58,44,88 4,78,94,0,38 4,0 6,39 (53/47 %) mě ZP-vzduch (54/46 %),47 9,35 0,99 4,68 0,54 4,08,03 4,6 5,65 b) pro tuhá paliva Přibližný teoretický objem alin vzniklý při álení kg tuhého paliva při oučiniteli přebytku vzduchu n a při teplotě t p 0 C a atmoferickém tlaku p b 0 35 Pa e tanoví podle Roin Fehlingového vztahu: R HV. 0, +,65.( n ).( HV.0,4+ 0,5).,04 ( m 3 alin. kg - ) [6.3] H V je výhřevnot paliva ( viz.tab. 6. ) ( MJ.kg ) n je přebytek alovacího vzduchu ( -- ) - pro kok a dřevo n,7 - pro černé a hnědé uhlí n,3 až,7 tab. 6. - Orientační parametry tuhých paliv Tuhé palivo Výhřevnot Hutota ypaného paliva ( MJ.m -3 ) ( kg.m -3 ) Kok Kamenouhelný,7 8,0 400 650 Polokok Hnědouhelný 3,8 0,0 450 690 černé uhlí,6 30, 650 850 hnědé uhlí 6,7 9,0 600 800 hnědé uhlí B 3,0 6,0 600 800 hnědé uhlí C 9,5 3,0 600 800 Lignit 5,4,6 600 700 Dřevo (polena) 0,8 9,3 30 550
Tab. 6.3 Výhřevnot hlavních druhů palivového dřeva a objemová hmotnot Druh paliva Objemová hmotnot ušiny Objemová hmotnot při vlhkoti 5 % Výhřevnot při vlhkoti 5 % ( kg / m -3 ) ( kg / pm ) ( kg / rm ) ( kj / kg ) ( KJ / pm ) ( KJ / rm ) mrk 430 575 45 3, 7350 5440 Jedle 430 575 45 4,0 8040 5800 Borovice 50 680 495 3,6 950 6730 Modřín 545 75 55 3,4 970 7040 Topol 400 530 360,3 6540 4440 Olše 480 640 430,9 860 5550 Vrba 500 665 450,8 8490 5740 Bříza 585 780 55 3,5 0550 700 Jaan 650 865 585,7 00 7450 Buk 650 865 585,5 0830 730 Dub 630 840 565 3, 050 7430 Habr 680 905 60, 0970 7400 kát 700 930 630,7 850 8030 pm m 3 amotného dřeva ( pevný metr ) rm m 3 rovnaných polen 60 75 % dřevo, otatní vzduch c) pro kapalná paliva Teoretický objem alin vzniklý při álení kg kapalného paliva při oučiniteli přebytku vzduchu n (při teplotě t p 0 C a atmoferickém tlaku p b 0 35 Pa) e tanoví přibližně z Roing Fehlingova vztahu: R HV. 0,65 + ( n ).( HV.0,+,7).,04 ( m 3 alin.kg - ) [6.4] H V je výhřevnot paliva ( viz.tab. 6.4 ) ( MJ.kg - ) n je přebytek alovacího vzduchu ( -- ) - kapalná paliva n, až,5 tab. 6.4 - Orientační hodnoty paliv Kapalné palivo Výhřevnot Hutota při 0 C ( MJ.kg - ) ( kg.m -3 ) Topná nafta motorová 4,0 46,0 80 859 Olej topný lehký L 4,3 Max. 90 Olej topný třední 4,9 Max. 930 Olej topný (mazut) M 40,8 Max. 990 kutečný objem alin za provozních podmínek dotaneme úpravou tavové rovnice. p b. R b. p b t + 73.. R ( m 3.kg - (m 3 plynu) ) [6.5] 73 T b 73 b je kutečný atmoferický tlak (tab. 6.9) ( Pa ) p b je referenční atmoferický tlak p b 0 35 Pa ( Pa ) t je třední teplota alin ( C ) R je objem alin při t L 0 C, p b 0 35 Pa ( m 3.kg - (m -3 ))
Potřeba paliva B za čaovou jednotku při výhřevnoti H v : Q.3,6 B H v.η ( m 3 p.h - ) [6.6] Q je výkon otřebiče ( kw ) H v je výhřevnot paliva (viz. výše uvedená tabulka) ( MJ.m -3 ; MJ.kg - ) η je účinnot otřebiče (v intervalu 0 až ) ( -- ) Objemový průtok alin při výkonu otřebiče Q : P. B ( m 3 alin.h - ) [6.7] B je potřeba paliva za čaovou jednotku ( m 3 p.h ) je kutečný objem alin za provozních podmínek ( m 3 p.kwh ) Hmotnotní průtok alin dotaneme: m&. ρ ( kg.h - ) [6.8] ρ je hutota alin ( kg.m -3 ) Pro předběžné výpočty, nebo výpočty od kterých neočekáváme vyokou přenot, lze použít zjednodušených vztahů. Mezi které patří např.: 3 m& a. Q.0 ( kg. - ) [6.9] a je oučinitel odečtený z diagramu na obr. 6. v záviloti na výkonu otřebiče a druhu použitého paliva. ( -- ) Q je výkon otřebiče ( kw ) Obr. 6. - Přibližný výpočet hmotnotního toku alin podle výkonu otřebiče pro různá paliva
Příklad P 6.: Vypočtěte kutečné množtví alin pro plynový otřebič na zemní plyn jmenovitým výkonem Q 4,0 kw a účinnoti 85%. Palivem bude zemní plyn tranzitní výhřevnotí H v 35,87 MJ/kg, při přebytku vzduchu při alování n,4. Teplota alin t 40 C. Kotelna (mítnot e otřebičem je umítěna v mítě nadmořkou výškou 00 m.n.m.) Teoretické množtví alin při teplotě 0 C, barometrickém tlaku 0 35 Pa. n. (m 3 alin.m -3 plynu ) n vt n.,4.0,46 4,644 m 3 alin.m -3 plynu kutečné množtví alin při jejich teplotě alin t 50 C a atmoferickém tlaku p b 98 860 Pa ( 00 m.n.m ) pb t + 73.. n ( m 3.kg - ) b 73 035 40 + 73..4,644,7 m 3 alin.m -3 plynu 98860 73 Pro plynové otřebiče atmoferickým hořákem a přerušovačem tahu je třeba uvažovat přebytek vzduchu, který je měřen za přerušovačem tahu a který je přímo závilý na komínovém tahu. Potřeba tepla za čaovou jednotku: Q.3,6 U & ( m 3 p/h ) H v.η 4,0.3,6 U &,83 m 3 p.h - 35,87.0,85 Objemový průtok alin při jmenovitém výkonu otřebiče: V&. U& ( m 3 alin.h ) P V & P,7.,834 64,36 m 3 alin.h - Hmotnotní průtok alin dotaneme ze vztahu: m& &. ρ ( kg.h - ) V m& 64,36.0,780 50, kg alin.h - Příklad P 6.: Vypočtěte kutečné množtví alin pro kotel na tuhé palivo jmenovitým výkonem 50 kw účinnotí 80%. palováno bude černé uhlí o výhřevnoti H v,6 MJ/kg, při přebytku vzduchu n,6. Teplota alin na kouřovém hrdle otřebiče t 50 C. Kotelna je umítěna v nadmořké výšce 800 m.n.m. Teoretické množtví alin při teplotě 0 C, barometrickém tlaku 0 35 Pa H. 0, +,65 + ( n ).( H.0,4+ 0,5).,04 ( m 3 alin.kg - ) n V V n,6.0, +,65 + (,6 ).(,6.0,4+ 0,5).,04 0,5 m 3 alin. kg - černého uhlí kutečné množtví alin při jejich teplotě na kouřovém hrdle t 50 C a atmoferickém tlaku p b 9 060 Pa ( 800 m.n.m ) pb t + 73.. n ( m 3.kg - ) b 73 035 50 + 73..0,5 7,3 m 3 alin / kg - černého uhlí 9060 73
Potřeba tepla za čaovou jednotku: U & Q.3,6 H.η v ( m 3 p.h - ) 50,0.3,6 U & 9,96 m 3 p.h -,6.0,8 Objemový průtok alin při jmenovitém výkonu otřebiče: V&. U& ( m 3 alin.h - ) P V & P 7,3.9,96 7,4 m 3 alin.h - Hmotnotní průtok alin dotaneme ze vztahu: m& &. ρ ( kg.h - ) V m& 7,4.0,790 36, kg alin.h - Příklad P 6.3: Vypočtěte kutečné množtví alin vzniklé alováním kapalného paliva v teplovodním kotli jemovitým výkonem 50,0 kw, jehož účinnot je 8%. Palivem je topný olej lehký (LTO) výhřevnoti H v 4,3 MJ/kg. Ke alování dochází při oučiniteli přebytku vzduchu n,4. Teoretické množtví alin při teplotě 0 C, barometrickém tlaku 0 35 Pa H. 0, +,65 + ( n ).( H.0,4+ 0,5).,04 ( m 3 alin.kg - ) n V V n 4,3.0, +,65 + (,4,0).(4,3.0,4+ 0,5).,04 5,63 m 3 alin.kg - LTO kutečné množtví alin při jejich teplotě na kouřovém hrdle t 00 C a atmoferickém tlaku p b 98 860 Pa ( 00 m.n.m ) pb t + 73.. n ( m 3.kg - ) b 73 035 00 + 73..5,63 7,73 m 3 alin.kg - LTO 98860 73 Potřeba tepla za čaovou jednotku: Q.3,6 U & H v.η 50,0.3,6 U & 5,9 m 3 p.h - 4,3.0,8 ( m 3 p.h - ) Objemový průtok alin při jmenovitém výkonu otřebiče: V&. U& ( m 3 alin.h - ) P V & 7,73.5,9 43,9 m 3 alin.h - P Hmotnotní průtok alin dotaneme ze vztahu: m& &. ρ ( kg.h - ) V m& 43,9.0,7 00,75 kg alin.h -
Hmotnotní průtok alin lze také tanovit podle diagramu na obr. 6. až 6.3 z výkonu otřebiče a obahu CO ve alinách. Přibližný obah CO ve alinách je v diagramech vyznačen pro atmoferický a přetlakový hořák. Výpočet velikoti průřezové plochy komínového průduchu Na základě celkového množtví alin a předpokládané rychloti jejich proudění určujeme průřezovou plochu komínového průduchu. Průřezová plocha komínu při třední hutotě alin : V& m& ( m ) [6.0] 3600. wm 3600. wm.ρ m V & je objemový průtok alin ( m 3.h - ) (viz. kap. 6. ) m& je hmotnotní tok alin ( kg.h - ) m& V&. ρm ( kg.h - ) w m je rychlot alin ( viz.tab 5.5 ) ( m. - ) Přibližné hodnoty třední rychloti alin jou uvedeny v tab. 6.5 ρ m je třední hutota alin ( kg.m -3 ) tab. 6.5 - třední rychloti alin v komínovém průduchu podle výpočtové výšky tuhá a kapalná paliva plynná paliva výpočtová výška Výpočtová výška tah rychlot alin Rychlot alin komínového komínového w průduchu H m W průduchu H m ( m ) ( m. - ) ( m ) ( m. - ) Přirozený 0,6 3,5,8 5,0 4,9 0,4 6, 5,7 8,3 0 a více 3,0 0,4 5,7 30 a více 3,0 Umělý 6,0 0,0
Kriteria pro výpočet teploty v okolí komína: Ke tanovení výpočtového tahu komína e volí venkovní výpočtová teplota podle provozu otřebiče: - T L 88,5 K (t L 5 C) pro kotle na vytápění - T L 98,5 K (t L 5 C) pro otřebiče na přípravu TUV Ke tanovení výpočtové teploty okolí komína e používá náledujících hodnot: U komínů vetavěných: - pro vytápěný protor budovy T vi 93,5 K (t vi 0 C) - pro nevytápěný protor budovy T vi 73,5 K (t vi 0 C) U komínů přitavěných nebo volně tojících: - pro komíny e uchým provozem T ve 93,5 K (t ve 0 C) - pro komíny mokrým provozem T ve 58,5 K (t ve -5 C) Komíny, které jou navrženy čátmi budovy rozdílnou teplotou mohou být vypočteny buď teplotou vého okolí, nebo podle oučtu podílů komína k přílušné teplotě. Tato teplota by neměla překročit 88,5 (5 C). Pokud čát venkovní plochy vně a v nevytápěných protorách nepřekročí /4 celkové vnější plochy komína, bere e za teplotu okolí komína 88,5 K (5 C). Tepelně technické vlatnoti komínové těny oučinitel protupu tepla. Za předpokladu teplotní etrvačnoti komínového průduchu e vypočte oučinitel protupu tepla ze vztahu: ) pro čtvercový nebo obdélníkový průřez komína lze přibližně pát: k ( W.m -.K - ) [6.] n i + + αi λi αe α i je oučinitel přetupu tepla na vnitřním povrchu komínového průduchu ( kouřovodu ) lze tanovit podle obr. 6.5, 6.6, nebo výpočtem ze vztahu: α i,36 +,63. v m ( W.m -.K - ) [6.] v m je třední rychlot alin ( tab. 6.5 ) α e je oučinitel přetupu tepla na vnějším povrchu komína, který vyjadřujeme hodnotou: α e 8 W.m -.K pro vetavěné komíny α e 3 W.m -.K pro komíny přitavěné, nebo amotatně tojící nebo výpočtem podle vztahu : α,56. 4 e t je-li t 0 C ( W.m -.K - ) [6.3] λ i je oučinitel tepelné vodivoti i-té vrtvy pláště komína ( W.m -.K - ) i je tloušťka i-té vrtvy těny komína (kouřovodu) ( m )
B) pro kruhový průřez komína lze pát: k + α. D i i n j π D.ln.. λ D j " j ' j + α. D D i je vnitřní průměr válcové těny průduchu ( m ) D e je vnější průměr válcové těny komína ( m ) D j je vnější průměr j-té vrtvy těny komína ( m ) D j je vnitřní průměr j-té vrtvy těny komína ( m ) e e ( W.m -.K - ) [6.4] Za předpokladu nedotatečné teplotní etrvačnoti komínového průduchu podle vztahu: k ( W.m -.K - ) [6.5] n i Dhi + H. + α i λi Dhe. αe D hi je hydraulický průměr komínového průduchu ( m ) D he je hydraulický průměr vnějšího rozměru pláště komína ( m ) H je oučinitel neutáleného teplotního tavu, vyjadřující kolíání teplot při přerušovaném provozu otřebiče. oučinitel závií na kontrukci kotle a regulaci výkonu podle zařazení v kap..7. Poznámka: oučinitel H e může volit pro lehké potrubí kouřového průduchu minimální tloušťkou těny, např. pro plechové potrubí hodnotou H. V případě přerušovaného provozu e komínový průduch rychle ohřeje a tepelná izolace nedovoluje ochlazování vnějšího povrchu potrubí komínového průduchu. Pro oučinitele H platí, že provoz otřebiče je trvalý a celá kontrukce komína i pláštěm a tepelnou izolací brání protupu tepla. Nejčatěji e u plynových otřebičů, předpokládáme přerušovaný provoz, volí oučinitel H 0,5. Pro hořáky regulací Zapnuto/Vypnuto je H 0,5. oučinitel přetupu tepla ai (W /m.k ) oučinitel přetupu tepla ai (W/m.K) 50 45 40 35 30 5 0 5 0 5 0 0 3 4 5 6 7 8 9 0 3 4 rychlot proudění alin (m/) Obr. 6.5 oučinitel přetupu na vnitřním líci průduchu α i / W/m.K /
Obr. 6.6 oučinitel přetupu tepla na vnitřním líci průduchu α i v záviloti na hmotnotním průtoku alin: ( W.m -.K - ) tanovený Tab. 6.6 - Hodnoty tepelné vodivoti λ ( W.m -.K - ): Materiál Teplota ( C ) λ (W.m -.K - ) Ocel 0 58 Zdivo nebo lehký beton 0 0,35 až 0,75 Beton 0,0 až,0 Omítka 0 0,5 až 0,9 Šamot 0,0 Šamot 00, Minerální vata 0 0,035 Minerální vata 00 0,045 Minerální vata 00 0,060 V záviloti na průměru komínového průduchu a oučiniteli přetupu tepla je možné uvažovat oučinitele protupu tepla náledovně: k,0 až 3,0 zděné komíny tloušťkou komínového pláště 50 mm k,5 až 3,5 zděné komíny tloušťkou komínového pláště 5 mm k,5 až,0 tepelně izolované potrubí komínového průduchu (vložky) k 3,5 až 6,0 neizolované potrubí komínového průduchu (vložky) nebo kouřovodu dle použitého materiálu.
a) tanovení oučinitele protupu tepla pro komínové ytémy KOMTEC ECO-CLIC -COMPLET Příklad P 6.4: KOMTEC ECO-CLIC -COMPLET KOMTEC ECO-FOIL ROK R 3000 PLU ROK R 000 QU kladba těny komínového ytému: ( komínový průduch exteriér ) - šamotová tvarovka tl. těny 5 mm - tepelná izolace minerální pltí tl. 30 mm - plášťová tvarovka z Liaporu tl. 45 mm - tenkovrtvá omítka tl. 3 mm č. Materiál Tloušťka vrtvy Lambda tepelná kapacita Měrná hmotnot Faktor difúzního odporu d ( m ) λ (W/m.K) c (J/kg.K) ρ (kg/m 3 ) µ ( - ) Šamotová tvarovka 0,05,360 980,0 00,0 50,0 Minerální plť 0,030 0,054 50,0 350,0 9,0 3 Liaporová tvárnice 0,045 0,35 00,0 700,0 3,9 4 Omítka tenkovrtvá 0,00 0,9 000,0 800,0 35,0 k n i Dhi 0,05 0,03 0,045 0,005 Dhi + + + + + + + H.,0. α i λi Dhe. α e α i,36 0,054 0,35 0,9 Dhe. α e α i je oučinitel přetupu tepla na vnitřní traně ( z diagramu 6.5, 6.6, nebo podle [6.] D hi je hydraulický průměr komínového průduchu ( m ) D he je hydraulický průměr vnějšího rozměru pláště komína ( m ) α i je oučinitel přetupu tepla na vnější traně ( viz. kapitola 6.3, nebo podle [6.3] b) Příklad výpočtu oučinitele protupu tepla pro konkrétní podmínky. Pro jednoprůduchový komín průduchem průměru 80 mm a plášťovou tvarovkou typu 08 určeným k odvodu alin od otřebič viz. příklad P 6. platí: Ze známého hmotnotního průtoku alin ( viz příklad P 6. m& 36,kg alin / h ) tanovíme např. podle diagramu 6.6 oučinitel přetupu tepla α i : Přepočteme hmotnotí tok m 36, kg/h 37,83 g/ α i 6 W.m -.K - Komín bude přitavěn k budově: α e 3 W.m -.K - k 0,05 0,03 0,045 0,005 0,8 i Dhi +.,0.. + + + + + H + α 6,36 0,054 0,35 0,9 0,38.3 i λi Dhe α e,03. W. m. K 0,6 +,0. 0,0+ 0,5 + 0,9 + 0,06 + 0,006 0,6 +,0. 0,805 [( ) ( )] [ ]
Tab 6.7 Výpočtové hodnoty D hi a D he pro komínové ytémy KOMTEC ECO Provedení typ D hi (m) D he (m) Jednoprůduchový 0 0, 0,335 04 0,4 0,335 06 0,6 0,360 08 0,8 0,380 00 0,0 0,400 Jednoprůduchový odvětráním 5 0, 0,335 54 0,4 0,335 56 0,6 0,360 58 0,8 0,380 50 0,0 0,400 Dvouprůduchový 605 0,8 0,380 0, 0,335 606 0,8 0,380 0,4 0,335 607 0,8 0,380 0,6 0,360 609 0,0 0,400 0, 0,335 66 0,0 0,400 0,4 0,335 67 0,0 0,400 0,6 0,360 Dvouprůduchový odvětráním 705 0,8 0,380 0, 0,335 706 0,8 0,380 0,4 0,335 707 0,8 0,380 0,6 0,360 709 0,0 0,400 0, 0,335 76 0,0 0,400 0,4 0,335 77 0,0 0,400 0,6 0,360
Příklad P 6.5: tanovte oučinitel protupu tepla k (W.m -.K - ) pro komín ROK R 3000 PLU o průměru komínového průduchu 80 mm. Množtví alin převzato z předchozího příkladu: Ze známého hmotnotního průtoku alin ( viz příklad P 6. m& 36,kg alin / h ) tanovíme např. podle diagramu 6.6 oučinitel přetupu tepla α i : Přepočteme hmotnotí tok m 36, kg/h 37,83 g/ α i 6 W.m -.K - Komín bude přitavěn k budově: α e 3 W.m -.K - č. Materiál Tloušťka vrtvy lambda tepelná kapacita Měrná hmotnot Faktor difúzního odporu d ( m ) λ (W/m.K) c (J/kg.K) ρ (kg/m 3 ) µ ( - ) Nerezový plech 0,000 58,00 440,0 7850,0 > 700000,0 Minerální plť 0,0600 0,054 50,0 350,0 9,0 3 Nerezový plech 0,0006 58,00 440,0 7850,0 > 700000,0 k + α i H 0,6 +,0.. N i Dhi +. λi Dhe αe 6 0,00 +,0. + 58,0 0,06 0,054 0,0006 + + 58,0 5 5 [(,74.0 +, +,0345.0 ) + ( 0,06) ] 0,6 +,0. [,37] 0,8 0,3.3 0,767. W. m. K Výpočet třední teploty alin: te tu K tm tu +.( e ) K e -K e odečte např. z grafu na obr.6.7 t u je teplota vzduchu v okolí komína ( C ) ( pro amotatně tojící nebo přitavěné komíny platí t u t L ) ( C ) [6.4] - pro otřebiče používané v topném období e volí T L 83,0 K, ρ L,4 kg/m 3 - pro celoročně používané otřebiče e volí T L 97,0 K, ρ L,6 kg/m 3 t E (t E ) je teplota alin v opouchu (alinovém hrdle otřebiče) ( C ) K te tu + ( tw tu ).( e ) ( C ) [6.5] K je exponent chladnutí: U. k. L K c. m& ( -- ) [6.6] U je obvod komínového průduchu ( m ) k je oučinitel protupu tepla (podle vztahu 6. až 6.5 ) ( W.m -.K ) L je délka komínového průduchu ( kouřovodu ) ( m ) c je měrná tepelná kapacita alin tanovená podle obr. 6.8 ( J.kg -.K - ) m& je hmotnotní průtok alin ( kg. - )
Obr. 6.7 - tanovení exponentu chladnutí K v exponenciální záviloti na e -K Hutoty vzduchu a alin: třední hutota vzduchu: b ρ L RL. TL ( kg.m -3 ) [6.7] b je atmoferický tlak (tab. 6.9 ) ( Pa ) R L je plynová kontanta vzduchu R L 87 ( J.kg -.K - ) T L je třední výpočtová teplota vzduchu ( K ) Tab. 6.7 - Hutoty uchého vzduchu ρ L při tlaku 0 35 Pa, t L teplota vzduchu ( C) T L -0-5 -0-5 0 5 0 5 0 5 30 35 ρ L,395,368,34,37,93,70,47,6,05,85,65,46 při 0 35 Pa třední hutota alin: b ρ m R. Tm ( kg.m -3 ) [6.8] b je atmoferický tlak (viz. tab. 6.9 ) / Pa / R je plynová kontanta alin při alování zemního plynu e volí R 300 J/kg.K Pro jiná paliva e R vyhledá v diagramu na obr. 6.9, 6.0. T m je tanovena výpočtem podle [6.4] Pro zjednodušené výpočty je možno uvažovat pro 0 C a přetlak 0 35 Pa hutota uchého vzduchu ρ LO,93 kg.m -3 hutota alin ze álení koku ρ mo,350 kg.m -3 hutota alin ze álení černého uhlí ρ mo,330 kg.m -3 hutota alin ze álení kapalného paliva ρ mo,90 kg.m -3 hutota alin ze álení plynu ρ mo,50 kg.m -3
Tab. 6.8 - Hutota uchých alin v kg/m 3 podle měřeného obahu CO ve alinách ΦCO měr je obah měřeného (kutečného) ΦCO je obah CO při techiometrickém alování největší obah ΦCO měřený obah ΦCO měr 0 4 6 8 0 4 6 8 0 4 5,93,93,94,94 8,93,97,30,304,308 0,93,99,305,3,37,3,93,30,308,35,3,39,337 4,93,30,30,38,36,334,343,35 6,93,30,3,30,39,338,347,356,365 8,93,303,3,3,33,34,35,360,370,379 0,93,303,33,33,333,343,353,363,374,384,394,93,303,34,35,335,345,356,366,377,387,397,408 4,93,304,39,35,336,347,358,368,379,390,40,4,4 tatický tah komínového průduchu: tatický tah je rozdíl mezi přetlakem (p L ) venkovního vzduchu a přetlakem alin v komíně (p m ). Obecně platí vzdtah: ph pl pm ( Pa ) [6.9] p L je přetlak venkovního vzduchu (atmoferický tlak tab. 6.9) ( Pa ) p m je přetlak alin v komínovém průduchu ( Pa ) tatický tah lze vypočítat z rozdílu hutoty vzduchu a alin ph H. g.( ρ L ρm ) ( Pa ) [6.0] H je účinná výška komína od opouchu k útí komína ( m ) ρ L je hutota venkovního vzduchu [6.7] ( kg.m -3 ) ρ m je třední hutota alin [6.8] ( kg.m -3 ) g je gravitační tíhové zrychlení (doporučená hodnota 9,8) ( m. - ) To To b ph H. g. L. mo.. TL T ρ ρ m 035 ( Pa ) [6.] T o 73,5 K T L je teplota venkovního vzduchu ( C ) T m je třední teplota alin ( C ) b je atmoferický tlak ( tab. 6.9 ) ( Pa ) Po doazení: 73,5 73,5 b ph H. g. L. m.. TL T ρ ρ m 035 ( Pa ) [6.]
Tab. 6.9 tmoférický tlak vzduchu e tanoví přibližně podle nadmořké výšky: Nadmořká výška tmoférický tlak vzduchu b Kolíání tlaku vzduchu vlivem větru Výpočtový tmoférický tlak vzduchu B ( m ) ( Pa ) ( Pa ) ( Pa ) 0 0 395 97 000 00 98 860 94 500 400 96 590 9 000 600 94 90 ~ 4300 90 000 800 9 060 00 tanovení tahových ztrát v komínovém průduchu: Celková tahová ztráta v komínovém průduchu vznikne, ečteme-li dílčí tahové ztráty a zíkáme ji ze vztahu : p R E. pe + p + EG. pg + pw + pl ( Pa ) [6.3] E je bezpečnotní koeficient z proudění alin ( Pa ) p E je ztráta třením a mítní ztráty v komínovém průduchu ( Pa ) p je ztráta třením a mítní ztráty v kouřovodu ( Pa ) EG je bezpečnotní koeficient z proudění alin - oučinitel dynamické ztráty ( Pa ) p G je dynamická ztráta (viz. 5.7) ( Pa ) p w je ztráta vzniklá prouděním alin otřebičem (udává výrobce zařízení) ( Pa ) pro plynové otřebiče přerušovačem tahu p w 0 Pa p L je ztráta na traně ání vzduchu pro alovaní ( Pa ) Poznámka: Dynamická ztráta p G je obažena ve ztrátě z naávání vzduchu p L při přirozeném přívodu vzduchu otvorem, nebo průduchem a při nuceném přetlakovém přívodu vzduchu. Pro výpočet tlakových ztrát v komíně a kouřovodu platí vztahy: p E je ztráta třením a mítní ztráty v komínovém průduchu/ Pa / n H ρm pe ψ. ξi.. wm d + h ( Pa ) [6.4] p..... ztráta třením a mítní ztráty v kouřovodu ( Pa ) n L ρ m p ψ. ξ i.. wm d + h ( Pa ) [6.5] Dále lze tento vztah rozepat na:
n n H ρ m L ρ m pr E. ψ. ξi.. wm EG. pg pl ψ. ξ i.. wm dh d + + + + + h ( Pa ) [6.6] ψ (ψ ) je oučinitel tření v komínovém průduchu (kouřovodu) ( -- ) (přibližně lze tanovit podle obr. 6.) 0,5 0,5 r r ψ 0,8. 0,40 d ψ 0,8. 0, 40 h dh ( -- ) [6.7] r (r ) je třední drnot vnitřního povrchu komínového průduchu (kouřovodu) ( m ) - potrubí z hliníkového, ocelového plechu 0,00 m - potrubí kleněné nebo z platických hmot 0,0005 m - potrubí plechové e ojkami 0,00 m - potrubí betonové 0,003 m - šamotové tvarovky 0,005 m - šamotové cihly 0,00 m d h (d h ) je hydraulický průměr komína (kouřovodu) e tanoví ze vztahu: ( m ) 4. 4. d h U dh U ( m ) [6.8] ( ) je průřez komínového průduchu (kouřovodu) ( m ) π. d pro kruhový průduch ( m ) 4 d je průměr komínového průduchu ( m ) pro obdélníkový průduch a. b ( m ) a, b jou těny komínového průduchu ( m ) Pro kruhový průřez platí: 4. 4. π. d d h d U 4.( π. d ) ( m ) Pro obdélníkový průřez platí: d 4. 4. a. b. a. b h U.( a + b) ( a + ( m ) b) H je účinná výška komínového průduchu ( od opouchu po útí komína) ( m ) L je rozvinutá délka kouřovodu ( m ) d h (d h ) je hydraulický průměr komínového průduchu (kouřovodu) ( viz. [6.6]) ( m ) n ξ je oučet oučinitelů mítních ztrát komínového průduchu (viz.tab. 6.0) ( -- ) i n ξ i je oučet oučinitelů mítních ztrát kouřovodu (viz.tab. 6.0) ( -- ) ρ m je třední hutota alin proudících průduchem (kg.m -3 ) w m je třední rychlot proudění alin ( m. - ) U(U ) je obvod komínového průduchu (kouřovodu) Tab. 6.0a oučinitele mítních ztrát ξ
ρ Dynamická ztráta naávaného vzduchu: p G w p W p je rychlot proudění naávaného vzduchu v otvoru, nebo průduchu ( m. - ). ( Pa ) [6.9] Změna dynamické ztráty p G : ρ ρ pg. wm wm ( Pa ) [6.30] ρ je hutota alin před změnou rychloti proudění alin ( kg.m -3 ) ρ je hutota alin po změně rychloti proudění ( kg.m -3 ) w m je rychlot proudění alin před změnou rychloti proudění ( m. - ) w m je rychlot proudění alin po změně rychloti proudění ( m. - ) rychlot proudění alin v průduchu e vypočte ze vztahu: m& wm.ρm ( m. - ) [6.3] m& je hmotnotní průtok alin ( kg. - ) je průřez komínového průduchu ( m ) ρ m je hutota alin ( kg.m -3 ) Tahová ztráta z naávání alovacího vzduchu p L je podrobně popána v kapitole 4.6.4. Je nutné vždy hodnotu ztrátového tlaku na ání alovacího vzduchu zahrnout do celkové bilance pouzovaného komína. Účinný tah komínového průduchu: p z p p ( Pa ) [6.3] H R p H je tatický tah (viz. kap. 6.5, vzorec [6.9] až [6.]) ( Pa ) p R jou tlakové ztráty (viz. kap. 6.6, vzorec [6.3] re. [6.8]) ( Pa ) Podmínka: p z 0 [6.33] Je-li lněna podmínka [6.33], potom navržený komínový průduch vyhovuje. Pro podmínku 6.33 platí, že čím větší zíkáme hodnotu p u tím dochází k většímu předimenzování komínového průduchu. Při kutečném proudění alin je hodnota p u nulová. Ke zpřenění výpočtu je tedy třeba, abychom hodnotu p u nížily na minimum. Výpočet komínového průduchu pomocí tabulky V tabulce jou přehledně zpracovány veškeré potřebné vztahy pro návrh a výpočet komínového průduchu, včetně vyvětlivek k jednotlivým ymbolům.
Tabulkou jme e nažili zpřehlednit potup výpočtu a použité ymboliky. Podrobněji jou jednotlivé výrazy a ymboly včetně tabulkových hodnot a grafů uvedeny v kap. 6. až 6.8. č. ymbol veličina Rozměr Vztah Vztah n Objem alin vzniklý álením jednotky paliva při t L 0 C, m 3.m -3 n. n. vt [6.] p b 0 35 Pa oučinitel přebytku vzduchu --- 3 Teoretický objem vlhkých Vt alin m 3.m -3 tab. 6. 4 Objem alin vzniklý álením R m 3.m -3 R 0,7. HV + 0,5 + jednotky paliva pro zemní plyn + ( n ).(0,6. HV + 0,5) [6.] 5 H V Výhřevnot paliva MJ.kg - tab. 6., 6., 6.3, 6.4 6 7 R R Objem alin vzniklý álením jednotky paliva pro tuhá paliva Objem alin vzniklý álením jednotky kapalného paliva m 3.kg - R H V.0, +,65.( n )..( H.0,4+ 0,5)., 04 R m 3.kg -.( H.0,+,7)., 04 V H V V.0,65 + ( n ). [6.3] [6.4] 8 kutečný objem alin za m 3.kg - p provozních podmínek m 3.m -3 b t + 73.. R b 73 [6.5] 9 B kutečný atmoferický tlak Pa tab. 6.9 0 P b Referenční atmoferický tlak Pa p b 0 35 Pa teplota alin na kouřovém t hrdle C B Potřeba paliva m 3 Q.3,6 p/h B H v.η [6.6] 3 Q výkon otřebiče KW 4 η Účinnot otřebiče -- 0 až 5 V Objemový průtok alin m 3.h - V& P. B [6.7] 6 m Hmotnotní průtok alin kg/h m& V&. ρ [6.8] 7 ρ Hutota alin kg.m -3 8 m Hmotnotní průtok alin kg. - & a. Q.0 3 [6.9] 9 a oučinitel odečtený z diagramu -- obr. 6. 0 Q Výkon otřebiče KW m& Průřez průduchu m 3600. wm.ρ m [6.0] V & Objemový průtok alin m 3.h - 3 w m třední rychlot alin m. - tab 6.5 4 ρ m třední hutota alin kg.m -3 m
5 6 K K oučinitel protupu tepla oučinitel protupu tepla W.m -.K - W.m -.K - k + α i n i + λ α k n i Dhi + H. + α i λi Dhe. αe i e [6.] [6.5] 7 hydraulický průměr D hi komínového průduchu m 8 hydraulický průměr vnějšího D he rozměru pláště komína m 9 oučinitel neutáleného H teplotního tavu, vyjadřující kolíání teplot při přerušovaném - provozu otřebiče. 30 V m třední rychlot alin m. - 3 oučinitel přetupu tepla na α i vnitřním povrchu komínového W.m -.K - αi,36 +,63. vm průduchu nebo tab. 6.5, 6.6 [6.] 3 α e pro vetavěné komíny W.m -.K - α e 8 W.m -.K 33 pro komíny přitavěné, nebo α e amotatně tojící W.m -.K - α e 3 W.m -.K 34 oučinitel přetupu tepla na α e W.m -.K - α e vnější traně,56. 4 t [6.3] 36 oučinitel tepelné vodivoti i-té λ i W.m -.K - Tab.6.6, nebo vrtvy pláště komína ČN 730540-3 37 tloušťka i-té vrtvy těny i komína (kouřovodu) m 38 t E + tu K T m třední teplota alin K t m tu +.( e ) K [6.4] 39 e -K K Obr. 6.5 40 t u teplota vzduchu v okolí komína C 4 t E teplota alin v opouchu C K te tu + ( tw tu ).( e ) [6.5] 4 U. k. L K exponent chladnutí K c. m& [6.6] 43 U obvod komínového průduchu m 44 k oučinitel protupu tepla W.m -.K 45 L délka komínového průduchu m 46 c měrná tepelná kapacita alin J.kg -.K - Obr. 6.8 47 ρ L třední hutota vzduchu: kg.m -3 b ρ L RL. TL [6.7] 48 b atmoferický tlak Pa Tab. 6.7 49 R L plynová kontanta vzduchu J/kg.K R L 87 50 třední výpočtová teplota T L vzduchu K T L t L +73
5 ρ m třední hutota alin: kg.m -3 b ρ m [6.8] R. Tm 5 b atmoferický tlak Pa Tab. 6.7 53 R Plynová kontanta alin J.kg -.K - Obr. 6.8, 6.9. 54 p H tatický tah Pa ph pl pm [6.9] 55 p H tatický tah Pa ph H. g.( ρ L ρm ) [6.0] 56 p L přetlak venkovního vzduchu Pa 57 přetlak alin v komínovém p m průduchu Pa 58 H účinná výška komína m 59 ρ L hutota venkovního vzduchu kg.m -3 60 ρ m třední hutota alin kg.m -3 6 g gravitační tíhové zrychlení m. - doporučená hodnota 9,8 6 To To b p H tatický tah Pa ph H. g. L. m.. TL T ρ ρ m 035 [6.] 63 teplota venkovního vzduchu C T L 64 T m třední teplota alin C 65 b atmoferický tlak Pa 66 p r tlakové ztráty Pa p. p + p +. p + p R E E EG G w [6.3] 67 bezpečnotní koeficient E z proudění alin Pa 68 bezpečnotní koeficient EG z proudění alin - oučinitel Pa dynamické ztráty 69 p G dynamická ztráta Pa 70 ztráta vzniklá prouděním alin p w otřebičem Pa Udává výrobce otřebiče [6.7] 7 p L ztráta na traně ání vzduchu Pa 7 ztráta třením a mítní ztráty P E n v komínovém průduchu H ρm Pa pe ψ. ξi.. wm d + h [6.4] 73 74 75 76 77 P ψ ztráta třením a mítní ztráty v kouřovodu oučinitel tření v komínovém průduchu Pa n L ρ m p ψ. ξ i.. wm d + h [6.5] 0,5 r ψ 0,8. [6.7] -- 0, 40 d h ψ oučinitel tření kouřovodu -- 0,5 r ψ 0,8. 0, 40 dh r třední drnot vnitřního povrchu komínového průduchu m r třední drnot vnitřního povrchu kouřovodu m
78 4. d h hydraulický průměr komína m d h U [6.6] 79 4. d h hydraulický průměr kouřovodu m dh U 80 průřez komínového průduchu 8 průřez kouřovodu 8 pro kruhový průduch m π. d 4 83 pro obdélníkový průduch m a. b 84 d průměr komínového průduchu m 85 a, b těny komínového průduchu m 86 hydraulický průměr pro 4. 4. π. d d h m d d kruhový průřez h U 4.( π. d ) 87 hydraulický průměr pro d h m obdélníkový průřez d 4. 4. a. b. a. b h U.( a + b) ( a + b) 88 účinná výška komínového H m průduchu 89 L rozvinutá délka kouřovodu m [6.6] 90 hydraulický průměr d h m komínového průduchu 9 d h hydraulický průměr kouřovodu 9 n oučet oučinitelů mítních ztrát ξi - Tab. 6.0 komínového průduchu 93 94 95 96 n ρ m w m p G ξ i oučet oučinitelů mítních ztrát kouřovodu třední hutota alin proudících průduchem třední rychlot proudění alin Rozdíl dynamické ztráty kg.m -3 m. - 97 hutota alin před změnou ρ rychloti proudění alin Kg.m -3 98 hutota alin po změně ρ rychloti proudění kg.m -3 99 rychlot proudění alin před w m změnou rychloti proudění m. - 00 rychlot proudění alin po w m změně rychloti proudění m. - 0 m. - 0 m& hmotnotní průtok alin kg. - 03 průřez komínového průduchu m 04 ρ m hutota alin kg.m -3 Pa tab. 6.0 w p m& m [6.3].ρm G ρ ρ.. wm wm [6.30]
05 p z Účinný komínový tah Pa pz ph pr [6.9]
PŘÍKLD Zadání: Navrhněte a pouďte komín pro otřebič na tuhá paliva o jmenovitém výkonu 50 kw. Účinnot zařízení η 80 %. Palivem je černé uhlí o výhřevnoti H v,6 MJ.kg -. palování probíhá při oučiniteli přebytku vzduchu n,6 (-). Teplota alin na kouřovém hrdle otřebiče t 50 C. Kotelna je umítěna v nadmořké výšce 800 m.n.m. Potup výpočtu: ) tanovení hmotnotního průtoku alin při jmenovitém výkonu otřebiče ) Návrh průřezu kouřovodu a komínového průduchu 3) Výpočet tatického tahu kouřovodu 4) Výpočet tatického tahu komína 5) Výpočet celkových tahových ztrát 6) Poouzení provozní podmínky 7) Závěr Řešení: ) tanovení hmotnotního průtoku alin při jmenovitém výkonu otřebiče Teoretické množtví alin při teplotě 0 C, barometrickém tlaku 0 35 Pa V H. 0, +,65 + ( n ).( H.0,4+ 0,5).,04 ( m 3 alin.kg - ) V n V V n,6.0, +,65 + (,6 ).(,6.0,4+ 0,5).,04 0,5 m 3 alin. kg - černého uhlí kutečné množtví alin při jejich teplotě na kouřovém hrdle t 50 C a atmoferickém tlaku p b 9 060 Pa ( 800 m.n.m ) pb t + 73 V.. Vn ( m 3.kg - ) b 73 035 50 + 73 V..0,5 7,3 m 3 alin / kg - černého uhlí 9060 73 Potřeba tepla za čaovou jednotku: Q.3,6 U & H v.η 50,0.3,6 U & 9,96 m 3 p.h -,6.0,8 ( m 3 p.h - ) Objemový průtok alin při jmenovitém výkonu otřebiče: V& V. U& ( m 3 alin.h - ) P V & 7,3.9,96 7,4 m 3 alin.h - P Hmotnotní průtok alin dotaneme ze vztahu: m& &. ρ ( kg.h - ) V m& 7,4.0,790 36, kg alin.h -
) Návrh průřezu kouřovodu a komínového průduchu Kouřovod bude proveden z nerezového neizolovaného potrubí průměru d 50 mm ytému firmy ROK, typ: R 000 QU. větlot komínového průduchu bude navržena na základě návrhu. Komín bude proveden ytémem firmy KOMTEC v provedení ECO-COMPLET použitím jednoprůduchové tvarovky typu 0. Komínový průduch bude tvořen šamotovými vložkami. Kouřovod: π. d π.0,5 Průřez kouřovodu 0,07675m 4 4 Výpočet rychloti alin: m& m& 36, w,7m. 3600. w. ρ 3600. ρ. 3600.0,79.0,0767 tanovení oučinitele protupu tepla pro kouřovod ROK R 000 QU k n 0,0006 0,5 i Dhi +. +,0.. 0, + H + 58 0,5.8 αi λi Dhe αe - - 5,7W.m.K 5 0,05 +,0.(,0345.0 + (0,5)) [6.5] tanovení třední teploty v kouřovodu: - teplota v kotelně t u 5 C - teplota alin na kouřovém hrdle t E 50 C tw tu K tm tu +.( e ) K ( C ) [6.4] K je exponent chladnutí kouřovodu: U. k. L K c. m& ( -- ) [6.6] - Obvod kouřovodu U π.d π.0,5 0,47 m - Rozvinutá délka kouřovodu L 3 m - Měrná tepelná kapacita alin tanovená podle obr. 6.8d, c 055 J.kg -.K - - Hmotnotní průtok alin m& 36, kg.h - 0,03783 kg. - 0,47.5,7.3 8,037 K 0,04 055.0,03783 39,9065 50 5 0,04 t m 5 +.( e ) 5 + 79,96.( 0,878) 36,3 C 0,04 teplota v opouchu komína: K t E tu + ( tw tu ). e ( C ) [6.5] t E 0,04 5 + (50 5). e 5 + 45.0,876 3,5 C Výpočet tatického tahu kouřovodu: p L g.( ρ ρ ) ( Pa ) [6.0a] H H. L m
Hutota vzduchu v kotelně: b ρ L ( kg.m -3 ) [6.7] RL. TL b je atmoferický tlak tanovený podle nadmořké výšky (tab. 6.9) T L je třední výpočtová teplota vzduchu ( 5+73 78 K ) R L je plynová kontanta vzduchu R L 87,0 J.kg -.K - 9060 9060 9060 ρl,54 kg.m -3 87.(5 + 73) 87.78 79786 b třední hutota alin: ρ m ( kg.m -3 ) [6.8] R. Tm R je plynová kontanta alin e vyhledá v diagramu na obr. 6.9, 6.0. 9060 9060 ρ m 0,798 kg.m -3 8.(36,3 + 73) 8.409,3 tatický tah vzniklý ve vilém potrubí kouřovodu: ph LH. g.( ρl ρm ),0.9,8.(,54 0,798) 3,5 Pa L H je vilá čát potrubí kouřovodu L H,0 m g je gravitační tíhové zrychlení g 9,8 m. - Komínový průduch: Komínový průduch bude veden budovou. Komínová hlava bude vyvedena,5 m nad třechu objektu. Účinná komínová výška (výška od opouchu po útí komína) je 0,0 m. Průměr komínového průduchu bude 80 mm. Komín bude v jednoprůduchovém provedení od firmy KOMTEC typ.eco-clic 08 π. d π.0,8 Navržený průřez komínového průduchu: 0,055m 4 4 tanovení rychloti alin v komínovém průduchu: m& 36, w,88m 3600. ρ. 3600.0,79.0,055 hutota alin tanovena z teploty na kouřovém hrdle otřebiče (teploty v opouchu) tanovení oučinitele protupu tepla pro komín KOMTEC ECO-CLIC typ.08 (podrobný popi potupu výpočtu je uveden v kap.6.4) Ze známého hmotnotního průtoku alin m& 36,kg alin. h tanovíme např. podle diagramu 6.6 oučinitel přetupu tepla α i : Přepočteme hmotnotí tok m 36, kg/h 37,83 g/ α i 6 W.m -.K - Komínová čát umítěná v budově: α e 8 W.m -.K - kint 0,05 0,03 0,045 0,005 0,8 i Dhi +. +,0.. 6 + + + + H +,36 0,054 0,35 0,9 0,38.8 αi λi Dhe αe 0,99W. m. K 0,6 +,0. 0,0 + 0,5 + 0,9 + 0,06 + 0,059 0,6 +,0. 0,8436 [( ) ( )] [ ]
Komínová hlava provětrávaná umítěná nad třechou budovy α e 3 W.m -.K - k HLV 0,05 0,03 0,045 0,8 i Dhi +.,0.. + + + + H + α 6,36 0,054 0,35 0,38.3 i λi Dhe α e,057w. m. K 0,6 +,0. 0,0+ 0,5 + 0,9 + 0,006 0,6 +,0. 0,779 [( ) ( )] [ ] Výpočet průměrného oučinitele protupu tepla: - větlá výška kotelny je 3,3 m, teplota vzduchu v kotelně 5 C - délka úeku vedená uvnitř budovy teplotou okolí 5 C je 5,5 m - délka komínové hlavy nad třechou objektu je,5m, venkovní výpočtová teplota je 5 C oučinitel protupu tepla k ( W.m -.K - ) Délka úeku ( m ) Okolní teplota ( C ) k kotelna 0,990 3,0 5,0 k int 0,990 5,5 5,0 k HLV,83,5-5,0 k,034 7,5 Výpočet průměrné hodnoty oučinitele protupu tepla 0,99.3 + 0,99.5,5 +,83.,5,034. k W m. K 0 Výpočet průměrné teploty okolí komína: 3.5 + 5,5.5 +,5.( 5) t 7, 5 C 0 tanovení třední teploty alin v komínovém průduchu: - průměrná teplota v okolí komínového průduchu t u 7,5 C - teplota alin v opouchu t E 36,3 C te tu K tm tu +.( e ) K ( C ) [6.4] K je exponent chladnutí kouřovodu: U. k. H K c. m& ( -- ) [6.6] - Obvod komínového průduchu U π.d π.0,8 0,566 m - Účinná výška komína H 0 m - Měrná tepelná kapacita alin tanovená podle obr. 6.8 c 055 J.kg -.K - - Hmotnotní průtok alin m& 36, kg.h - 0,03783 kg. - 0,566.,034.0,0 5,85 K 0,466 055.0,03783 39,9065 36,3 7,5 0,466 t m 7,5 +.( e ) 7,5 + 878,59.( 0,8636) 7,34 C 0,466 Výpočet tatického tahu komína: p H g.( ρ ρ ) ( Pa ) [6.0] H. L m
Hutota vzduchu v okolí komína: b ρ L ( kg.m -3 ) [6.7] RL. TL b je atmoferický tlak tanovený podle nadmořké výšky (tab. 6.9) T L je třední výpočtová teplota vzduchu ( 5+73 78 K ) R L je plynová kontanta vzduchu R L 87,0 J.kg -.K - 9060 9060 9060 ρl, 436 kg.m -3 87.(7,5 + 73) 87.80,5 80503,5 třední hutota alin: b ρ m ( kg.m -3 ) [6.8] R. Tm R je plynová kontanta alin e vyhledá v diagramu na obr. 6.9, 6.0. 9060 9060 ρm 0,855 kg.m -3 8.(7,3 + 73) 8.400,3 tatický tah komínového průduchu: ph H. g.( ρl ρm) 0,0.9,8.(,436 0,855) 3, Pa H je účinná výška komínového průduchu ( m ) g je gravitační tíhové zrychlení g 9,8 m. - 5) Výpočet celkových tahových ztrát: Výpočet tahových ztrát kouřovodu: n L ρ m pa ψ. ξ i.. wm d + h ( Pa ) [6.5] 0,5 r ψ 0,8. 0,40 dh ( -- ) [6.7] (r ) je třední drnot vnitřního povrchu kouřovodu ( m ) (d h ) je hydraulický průměr kouřovodu e tanoví ze vztahu: ( m ) 4. dh U ( m ) [6.8] Pro kruhový průřez platí: 4. 4. π. d dh d 0, 5 m U 4.( π. d ) 0,5 0,5 r 0,00 ψ 0,8. 0,8. 0,40 0, 40 d 0,5 h 0,7783 0,8. 0,0448 0,468 mítní odpory kouřovodu: ξ..... redukce kouřovodu 30/ 50 ξ 0,04 ξ..... koleno 87 ξ 0,58 ξ 3..... opouch 3 ξ 3 0,89 3,0 0,798 p 0,0448. + (0,04 + 0,58 + 0,89)..,7 7, Pa 0,5
Výpočet tahových ztrát komínového průduchu: n H ρm pe ψ. ξi.. wm d + ( Pa ) [6.4] h 0,5 r ψ 0,8. ( -- ) [6.7] 0,40 d h (r) je třední drnot vnitřního povrchu komínového průduchu ( m ) (d h ) je hydraulický průměr komína e tanoví ze vztahu: ( m ) 4. d h U ( m ) [6.8] 4. 4. π. d Pro kruhový průřez platí: d h d 0, 8m U 4.( π. d ) 0,5 r 0,005 ψ 0,8. 0,8. 0,40 0, 40 d h 0,8 mítní odpory komína: 0,5 0,968 0,8. 0,5036 ξ 4..... Meidingerova hlava ξ 4,5 0,0 0,855 p E 0,046. + (,5)..,88 5, 9Pa 0,8 0,046 Změna dynamické ztráty p G : ρ ρ pg. wm wm ( Pa ) [6.9] ρ je hutota alin před změnou rychloti proudění alin ρ m 0,798 kg.m -3 ρ je hutota alin po změně rychloti proudění ρ m 0,855 kg.m -3 w m je rychlot proudění alin před změnou rychloti proudění w,7 m. - w m je rychlot proudění alin po změně rychloti proudění w,88 m. - 0,855 0,798 p.,88.,7,44,930,489 G Pa Tlaková ztráta otřebiče podle údajů výrobce p w 8,5 Pa Tlaková ztráta naáváním alovacího vzduchu p L 3, Pa Celkové tahové ztráty: p. p + p +. p + p + p ( Pa ) [6.3] R E E EG G w L E je bezpečnotní koeficient z proudění alin E,4 p E je ztráta třením a mítní ztráty v komínovém průduchu p E 5,9 Pa p a je ztráta třením a mítní ztráty v kouřovodu p a 7, Pa EG je bezpečnotní koeficient z proudění alin - oučinitel dynamické ztráty EG,0 Pa p G je dynamická ztráta (viz. 6.7) p G -,498 Pa p w je ztráta vzniklá prouděním alin otřebičem (udává výrobce zařízení) p w 8,5 Pa p L je ztráta na traně ání vzduchu pro alovaní p L 3, Pa pr,4.5,9 + 7, +,0.(,498) + 8,5 + 3, 35,57 Pa
Celkový tatický tah: Celkový tatický tah tatický tah kouřovodu + tatický tah komínového průduchu p p + p (Pa ) p HC HC H H 3,5 + 3, 35,7 Pa Účinný tah p p z z p p ( Pa ) [5.3] HC 35,7 35,6 0, Pa R Podmínka: p u 0 [6.33] Podmínka: 0, 0 vyhovuje
Příklad - zadání č. Palivo Q N η λ H L p v t zadání ZP 50 0,90,5 6,5 30 80 ZP 70 0,85,0 8,0 50 70 3 ZP 90 0,80,30 7,5 0 80 4 ZP 0 0,8,0,4 5 90 5 ZP 0 0,85,30,7 0 00 6 ZP 5 0,70,0,9 50 0 7 ZP 5 0,80,0 4,5 30 0 8 ZP 0 0,85,30 5,0 0 00 9 ZP 05 0,80,0 6, 0 30 0 ZP 95 0,90,30 7, 0 0 ZP 90 0,85,60 0,3 0 50 ZP 85 0,80,50,4 0 0 3 LTO 00 0,90,0 0 3,0 0 0 4 LTO 00 0,85,30 8,8 30 00 5 LTO 05 0,80,0 7,7 50 0 6 LTO 00 0,80, 6,6 30 95 7 LTO 85 0,85,3 5,4 60 90 8 LTO 80 0,80, 3, 0 05 9 LTO 75 0,90,,0 0 0 0 LTO 70 0,85,3,8 0 0 LTO 80 0,80,4 0,6 0 30 LTO 70 0,95,3,4 0 40 3 ČU 70 0,80,6 3,6 0 50 4 ČU 85 0,75,8,0 0 30 5 ČU 75 0,80,6 5, 0 40 6 ČU 70 0,75,7 8, 0 35
Příklad zadání Palivo: - zemní plyn ZP - lehký topný olej LTO - černé uhlí ČU Výkon kotle Q N Účinnot kotle η oučinitel přebytku vzduchu λ Účinná výška komína H Délka kouřovodu L Dioziční tlak ventilátoru v útí komína p v Teplota ve alinovém hrdle otřebiče t Teplota v kotelně t u +5 C Teplota v budově t u +5 Venkovní výpočtová teplota t e -5 C Koleno v kouřovodu oučinitel mítní tlakové ztráty η k,