за счет чего возникает тяга в трубе

Что такое естественная тяга в трубе?

Простыми словами, тяга – это внешняя сила, которая обеспечивает приток воздуха в топку и движение продуктов горения по трубе. Она играет важную роль в работе печи или котла, поскольку отвечает за сгоранием всего топлива в топке и вывод продуктов горения наружу. Зависит от нескольких факторов, но об этом подробнее далее.

Тяга или разряжение бывает двух видов:

Если топка сложена правильно или верно подобран котел в случае покупки готовой конструкции, естественная тяга дымовой трубы будет достаточной силы, поэтому устанавливать дымососы или вентиляторы нет необходимости. Они требуют затрат электроэнергии, шумят во время работы и имеют другие недостатки.

Как возникает естественная тяга?

Естественная тяга – это физический процесс, в основе которого лежит сила Архимеда. Разряжение возникает за счет того, что плотность нагретого воздуха или продуктов горения значительно ниже, чем плотность холодного воздуха. Чем выше разница температур, тем больше сила, которая движет продукты горения по дымовым трубам. По этой причине разряжение внизу дымохода всегда больше, чем на выходе.

Воздух попадает в топку через колосник. Так называют решетку внизу топки, на которую укладывают дрова или другое топливо. В процессе горения он сильно нагревается. В современных котлах большая часть тепловой энергии передается на стенки, но при этом температура продуктов горения остается довольно большой. Это и способствует движению дыма по проходам.

Чтобы обеспечить эффективный отвод продуктов горения, создают столб плотного воздуха. Чем больше этот столб, тем выше тяга, поэтому рекомендуется устанавливать дымоходы длиной не менее 5 метров. В верхней точке разряжение равно нулю, поэтому продукты горения без проблем выходят наружу. В теплое время года разряжение хуже, поскольку разница температур внешней среды и дыма не значительная. Чем холоднее на улице, тем лучше тяга.

Чрезмерная или недостаточная тяга

Иногда естественная тяга котла имеет слишком большую силу. В результате кислород поступает в топку в больших количествах, что способствует повышению температуры горения. Чтобы обеспечить безопасное использование отопительных устройств, разряжение регулируют при помощи заслонок, шиберов и других вспомогательных устройств, которые позволяют уменьшать или увеличивать приток воздуха или отвод продуктов горения.

Неконтролируемая тяга может стать причиной пожара.

Если продукты горения движутся чрезмерно быстро. Стенки дымохода будут сильно нагреваться. Если в каких-то местах они соприкасаются с горящими материалами, может возникнуть возгорание. Произойти это может, например, на чердаке.

Недостаточная тяга создает не меньше проблем. При малом разряжении продукты горения будут не полностью удаляться наружу. Дым, а вместе с ним и опасный угарный газ, будет проникать в помещение. При обнаружении задымленности необходимо сразу принимать меры. Чтобы улучшить тягу, нужно почистить трубы от сажи и копоти, а также обеспечить доступ воздуха в топку. Для этого требуется прочистить колосники и поддувало. Собирающийся пепел снизу может препятствовать притоку воздуха.

Если эти меры не помогают, тогда стоит задуматься о футеровке. Гильзование нержавеющими трубами, полимерными руками или керамическими вкладышами позволит решить проблему. Дело в том, что трубы, используемые для гильзования, имеют гладкую поверхность.

Поскольку при движении продукты горения практически не сталкиваются с сопротивлением, они быстрее проходят по дымоходу и выводятся наружу. Шероховатая поверхность кирпича и кладочного раствора замедляет прохождение газов. К тому же в квадратном или прямоугольном сечении прохода могут возникать завихрении, которые также тормозят движение продуктов горения. Подобные проблемы не характерны для труб, применяемых для футеровки. К тому же на гладкой поверхности обычно не оседает сажа, которая также ухудшает тягу.

При правильном сложении топки, верно спроектированной системы дымоудаления естественная тяга дымохода будет иметь достаточную силу. Она сможет обеспечить эффективное сгорание топлива и безопасное отведение продуктов горения наружу.

Источник

Газовик

Ознакомление с бытовым и производственным газовым оборудованием. Системами отопления и водоснабжения

Тяга (разрежение)

Тяга — снижение давление воздуха или продуктов сгорания в каналах сооружений и технических систем, способствующее притоку среды в область пониженного давления. Может быть естественной (под действием Архимедовой силы. Материал из Википедии — свободной энциклопедии) либо принудительной (под действием технических устройств, обеспечивающих отток газов или воздуха, например, вентиляторов).

Естественная тяга

Плотность нагретого воздуха и любого другого газа меньше, чем плотность более холодного, следовательно, давление столба высотой h (p = ρgh) у него меньше. Этот факт приводит к появлению разности давлений внутри и снаружи дымовой трубы или отапливаемого здания; наибольшее разрежение достигается снизу, где высота вышележащих столбов с разной плотностью максимальна: .

В системе вентиляции зданий

Если здание не является герметичным, то за счёт этой разницы давлений возникает поток холодного воздуха, направленный внутрь, а тёплый воздух вытесняется (всплывает) и выходит наружу (могут быть предусмотрены специальные вытяжные вентиляционные каналы). Движущая сила тяги определяется перепадом средних высот входа и удаления воздуха. Так обеспечивается работа вытяжной вентиляции с естественным побуждением.

Если летом в здании работают кондиционеры, то происходит обратный эффект — холодный воздух выходит наружу, а тёплый проникает внутрь.

В современных высотных зданиях с замкнутыми внешними контурами эффект тяги может достигать больших масштабов. Поэтому при конструировании таких зданий уделяют внимание борьбе с этим эффектом. Частично это достигается за счёт принудительной вентиляции, частично за счёт встраивания внутренних перегородок. В случае пожара эффект тяги играет большую роль в распространении дыма.

В дымовых трубах

В небольших котлах и печах естественная тяга бывает достаточна для преодоления аэродинамического сопротивления всего газовоздушного тракта, и даже требует ограничения. В плохо отрегулированных системах печного отопления зданий иногда засасывается столько холодного воздуха снаружи, что тепла, выделяемого камином, не хватает даже на его нагрев. Для регулировки тяги применяются шиберы, заслонки, а также несложные автоматические устройства, подающие в газоход воздух при слишком большом разрежении — ограничители тяги.

Тяга может стать и недостаточной, что приводит к плохому горению в топке и выходу продуктов сгорания в помещение (наиболее опасен угарный газ). При естественной тяге с этим ничего нельзя сделать, кроме как прочистить дымоход и облегчить доступ воздуха в помещение, откуда он забирается.

Недостатки

Естественная тяга зависит от атмосферных условий: чем выше температура наружного воздуха, тем, как правило, меньше разница плотностей его и газов. Существенно увеличить её напор можно, только значительно увеличив высоту трубы, что конструктивно сложно и дорого, а для паровозов невозможно по транспортным габаритам; чтобы избежать аэродинамических сопротивлений, требуется делать широкие газоходы с малой скоростью газов. При таких скоростях дымоходы могут легко загрязниться золой, что опять же снижает тягу.

Принудительная тяга

Основная статья: Тягодутьевые машины

Принудительная тяга в котельных установках побуждается лопастными машинами — дымососами (были отдельные примеры применения и струйных вытяжных устройств). В зданиях принудительная вытяжная вентиляция аналогичным образом обеспечивается вентиляторами. На всасе таких машин создаётся разрежение, которое так или иначе можно регулировать; (поворотом направляющих аппаратов, скоростью вращения, (неэффективно) шиберами и т. п.). Разрежение, как правило, падает по мере удаления от машины. Часть тракта котельных установок, близкая (со стороны всаса) к дымососам, может работать под разрежением, а часть со стороны горелок и других дутьевых устройств — под избыточным давлением (под наддувом); котлы-утилизаторы ПГУ всегда оказываются под наддувом.

Для участков газового тракта с давлением выше давления окружающего воздуха; (даже на наружной дымовой трубе, чтобы газы не проникали в толщу кирпичной или бетонной конструкции и не разрушали её) требуется газоплотность (герметичность). Технически её трудно достичь, особенно на больших установках, поэтому обычно стараются поставить дымососы достаточной мощности для создания разрежения по всему тракту, начиная от топки; синхронизированная таким образом работа тяговых и дутьевых устройств называется уравновешенной тягой.

Существуют небольшие котлы с дутьевым вентилятором, но без дымососа, если естественной тяги хватает. Дымососы требуют значительного расхода энергии на привод, создают сильный шум, а их лопасти в агрессивной среде быстро приходят в негодность. Снижение шума особенно важно для вытяжных устройств вентиляции, устанавливаемых внутри помещений.

Напор принудительной тяги во всех случаях складывается с напором естественной тяги (если только они сонаправленны).

Расчёт естественной тяги

Тяга создаётся за счёт разницы давлений (ΔP) и может быть подсчитана следующим образом. Уравнение даст точное значение для случая воздуха как в трубе так и снаружи трубы высотой h. Если в трубе находится не воздух, а продукты горения, то формула даст только приближённую оценку.<\displaystyle \Delta P=\;C\,a\;h\;<\bigg

Поток воздуха, вызванный тягой

Поток воздуха за счёт тяги может быть подсчитан следующим образом. Формула действует с теми же ограничениями.,

Данная статья основана на терминах из Википедии — свободной энциклопедии

Источник

Что делать, если возникает обратная тяга в дымоходе частного дома. Причины возникновения и способы устранения

Как правильно собрать дымоход в частном доме, что учесть при его сборке и почему возникает «обратная тяга в дымоходе»? Ответы в нашей статье.

Что такое тяга

Соответственно, если взять трубу достаточного диаметра, в которой у воздуха есть возможность двигаться, и вытянуть ее высоко вверх, то воздух от земли начнет постоянно вытекать наверх. Это происходит потому что вверху ниже давление, а разрежение больше, и воздух стремится туда естественным образом. А на его место придет воздух с других сторон.

В системе «топка + дымоход» тяга действует даже если печь в частном доме не работает. При горении дров образуется повышенное давление во внутренней топочной камере и образующиеся при горении дымовые газы требуют выхода. Все топки и печи имеют конструкцию, выводящую дымовые газы в дымоход.

Высота каждого дымохода подобрана так, чтобы создалась тяга, создалось изначальное разрежение. При горении в топочной камере, выделяется тепло, газы и возникает избыточное давление. Газы движутся в дымоходе под воздействием тяги, стремятся идти из области повышенного в область пониженного давления. Работают законы созданные природой.

Почему возникает обратная тяга в печи или дымоходе?

Причинами становятся самые обыденные вещи: если в частном доме или помещении герметично, стоят стеклопакеты, а вместе с дымоходом работает вытяжка, вытягивающая воздух из помещения. Тут и создается пониженное давление относительно окружающей местности. Поэтому, при растопке, когда дымоход пока еще холодный, у воздуха в верхней части дымохода большее давление, чем в помещении. Дым конечно пойдет туда, куда ему легче. Это явление называют «холодный столб». При остывании дымохода, внутри образуется воздушная масса низкой температуры, которая давит вниз, возникает обратная тяга. Если давление в частном доме, не пониженное, то теплый воздух пойдет вверх, в дымоход.

Таким образом, если в доме нет кухонной вытяжки и он не герметичен, никакого застаивания холодного воздуха в топке не будет.

Проверьте: если зимой перед тем, как затопить камин, сперва поджечь газету и занести ее в трубу (минуя топочную часть), то огонь не пойдет в помещение, какой бы ни был столб холодного воздуха. Огонь будет гореть и выходить только в трубу. Это указывает на то, что давление в помещении не пониженное и теплый воздух нормально стремится вверх.

При растопке печи или камина в частном доме иногда дым идёт в помещение. Связано это с тем, что образующиеся дымовые газы при первоначальной растопке еще не успели нагреться, и, при подъёме вверх соприкасаясь с холодными стенками, сразу охлаждаются. После этого они, естественно, устремятся вниз. Снова возникает обратная тяга в вентиляции дымохода. Чтобы нормализовать тягу в печке, важно растапливать правильно, понимая происходящие там процессы.

Опрокидывание тяги

Еще один возникающий вопрос – это опрокидывание тяги. В каких случаях это происходит?

Если дымоход протяженный и холодный (зачастую кирпичный), а давление сниженное. Если соотношение размеров топки и сечения дымохода соответствуют, если в доме нормальное давление, все равно возникает ситуация, когда при растопке пламени не хватает силы и отходящие дымовые газы успевают охладиться в дымоходе и обрушиваются вниз. Почему нет тяги в дымоходе? Происходит подобное при пасмурной погоде, ветре. Бывает, что огонь нормально разгорается, но потом дым валит внутрь дома. Почему нет тяги в печи? Почему образуется обратная тяга в дымоходе? Воздух из дома забирается, и давление снижается, притока воздуха нет. А дымовые газы поднимаясь охлаждаются и обрушиваются вниз. Что надо знать в таких ситуациях? Приоткройте форточку, если помещение имеет стеклопакеты и герметично. Важна подготовка дров, их качество.

Как правильно собрать дымоход?

Существует мнение, что собирать по дыму правильнее. Объясняют тем, что на стыках труб остаются щели, куда забиваются выходящие в трубу дымовые газы. В противоположность этому, считается, что если собрать по дыму, то дым перестанет выходить.

Решить такой спор можно, если в действующей печи дома высверлить в любом месте дымохода отверстие и посмотреть, а что же произойдет. Наиболее интересно сделать это в нижней части. Отверстие высверлите любое, хоть сантиметр в диаметре. Что вы увидите? Из этого отверстия никакого дыма выходить не будет (если не закрывать плотно дымоход сверху).

Способы нормализации тяги

Главное – учесть то, что в каждом дымоходе дома возможно возникновение конденсата, особенно когда он еще холодный и теплые дымовые газы, поднимаясь сильно охлаждаются. На стенках может оседать конденсат, который стекает по трубе.

В чем измеряется тяга?

Что еще влияет на величину тяги?

В первую очередь, высота дымохода. Минимально необходимая высота – 5 метров. Этого достаточно для возникновения естественного разрежения и начала движения вверх. Чем выше дымоход, тем сильнее тяга. Однако, в кирпичном дымоходе сечением в среднем 140х140мм., при высоте свыше 10-12 метров, тяга уже не возрастает. Это происходит потому, что значение шероховатости стенок растет с увеличением высоты. Поэтому, избыточная высота не влияет на тягу. Подобный вопрос возникает у желающих использовать под дымоходы каналы в домах. Они бывают большой высоты и узкого сечения, поэтому серьёзный камин редко подсоединяют к такому дымоходу.

Причины влияющие на тягу:

Другие производители (как пример, фирма Supra) допускают, что возможны изменения. Некоторые вовсе не допускают. Поэтому руководствуясь инструкциями, не стоит забывать и о происходящих в дымоходе процессах.

Как измеряется тяга?

Вначале затопите печь или камин в доме. Топить не менее получаса, чтобы нормализовались процессы. Затем, проделав отверстие в трубе чуть выше дымового патрубка, вставьте туда специальный датчик депримометра и измерьте тягу. Проверьте, избыточна она или ее не хватает. Факторов, влияющих на тягу, много, рассмотрим еще несколько.

Роза ветров

Источник

Как уходит дым

Поэтому, если мы возьмем трубу достаточного диаметра, чтобы там мог двигаться воздух, и вытянем ее высоко вверх, мы можем сделать так, что воздух от земли будет постоянно вытекать наверх. Это будет происходить потому что вверху очень низкое давление, большое разрежение, и естественным образом воздух будет туда стремиться. А на его место будет приходить воздух с других сторон. В системе «топка (или печь) + дымоход» тяга (понятие тяги) также действует, если печь не работает. При горении дров образуется достаточно высокое давление во внутренней топочной камере и соответственно, образующиеся при горении дымовые газы, должны куда-то выходить. Все топки, печи, о которых мы говорим, сделаны таким образом, чтобы дымовые газы выходили в дымоход, который имеет определенную высоту для того, чтобы создалась тяга, для того, чтобы создалось изначальное разрежение. В топочной камере при горении, происходят физико-химические процессы с выделением тепла, газов и возникает избыточное давление. Дрова переходят из твердого состояния в газообразное, с выделением тепла. Газы начинают двигаться в дымоходе под воздействием тяги, стремятся идти из области повышенного давления в область пониженного давления. Всё действует абсолютно так же, как в природе.

Что же такое «обратная тяга»?

Таким образом, если у нас нет пониженного давления в помещении, (герметичность, кухонная вытяжка легко создают пониженное давление) никакого обрушения холодного воздуха в топку не будет. Это можно, кстати, очень хорошо наблюдать. Если зимой мы начинаем топить камин (печь), перед тем, как уже растапливать, поджигаем газету и заносим ее в трубу (минуя топочную часть), и огонь не идет в помещение, какой бы ни был столб холодного воздуха, а очень хорошо огонь горит и выходит только в трубу. Это показатель того, что теплый воздух нормально стремится вверх и, если давление в помещении не пониженное, то никакого затекания холодного воздуха не будет. Когда мы растапливаем печь или камин, может возникать ситуация, что дым идёт в помещение. Образующиеся дымовые газы при первоначальной растопке еще не очень горячие, и, поднимаясь вверх соприкасаясь с холодными стенками, они очень быстро охлаждаются. Когда их температура достигает критической отметки, то при охлаждении они, естественно, устремятся вниз. Вот откуда и возникает, так называемая, обратная тяга. Для того чтобы нормализовать тягу в печи, важно правильно растапливать, понимая, какие процессы там происходят и что с этим необходимо делать.

Как же правильно собирать дымоход?

Сборные дымоходы, сэндвичи, собираются по дыму и по конденсату. Есть мнение, что правильно собирать по дыму. Объясняют тем, что дымовые газы, выходя в трубу и стремясь вверх, будут забиваться в щели, которые, возможно, останутся на стыках труб и выходить, соответственно, наружу. Есть такое мнение, что если собрать по дыму, то дым не будет выходить. Обычно в таких спорах, если была возможность поработать с действующей печью, можно предложить высверлить в любом месте дымохода отверстие для того, чтобы посмотреть, а что же будет происходить. Особенно это интересно сделать в какой-то нижней части. Отверстие можно высверлить любое, хоть сантиметр в диаметре. Что будет наблюдаться? Из этого отверстия, естественно, никакого дыма выходить не будет(если мы, конечно, не закрывали полностью дымоход сверху).

Что же важнее учесть при сборке дымохода?

При этом дымоход большой, высокий и вы не понимая в чем дело, вызываете специалистов. Специалисты приезжают, смотрят. Что они могут увидеть? Когда понятно, что тяги не хватает, что это связано с устройством самого дымохода, делается очень простой ход. Дымоход накрывается сверху чем-нибудь, и смотрят, где, из каких щелей пойдет дым. Всевозможные нестыковки в дымоходе приводят к тому, что через них образуется подсос, потому что в дымоходе присутствует тяга, то есть движение из области повышенного давления в область пониженного давления. Из любой щели будет засасываться воздух внутрь дымохода. Почему? Потому что воздух будет стремиться вверх, т.к. с высотой образуется перепад давления. Поэтому, чем больше щелей, тем хуже тяга будет внизу, потому что очень много присутствует подсосов вверху. Поэтому логика тех, кто ратует за сборку по дыму, совершенно не учитывает саму суть тяги. Эта логика подразумевает только то, что огонь горит, и дым прет во все стороны. Нет. Дым идет, из области повышенного в область пониженного давления, не во все стороны, а только туда, куда ему легче. По крайней мере тем, кто хочет собирать по дыму, надо предлагать провести подобного рода эксперименты. В том числе, эксперименты с тем, чтобы намочить изоляцию и посмотреть, как будет нагреваться дымоход снаружи.

В чем измеряется тяга

Что еще влияет на величину тяги?

Факторы влияющие на тягу:

Еще очень важно отметить, что большое влияние оказывает именно соотношение размеров топки, диаметра выходного патрубка и диаметра самой дымоходной трубы. При избыточной высоте предполагаемого дымохода, следует подумать о том, чтобы уменьшить сечение дымохода примерно на 10%. Прямо на топку, на дымовой патрубок, поставить переходник, например с 200-го диаметра на 180-й, и уже трубу гнать 180-ую. Это допускается многими производителями. Например, если говорить о конкретных производителях, то «Эдилкамин» расписывает в инструкциях к своим топкам, какого диаметра должен быть дымоход в зависимости от высоты. Например:

Есть очень конкретные рекомендации. Другие производители просто допускают, что возможны изменения. Некоторые вообще не допускают. Поэтому в данном случае, лучше, конечно, руководствоваться инструкциями производителя, но и понимая процессы, происходящие в дымоходе, вырабатывать и свои рекомендации, для каждого клиента индивидуально.

Как измеряется тяга?

Необходимо затопить печь или камин и топить не менее получаса, чтобы нормализовались все процессы. Затем, предварительно проделав небольшое отверстие в трубе чуть-чуть выше дымового патрубка, вставить туда специальный датчик депримометра и производить измерение тяги. Таким образом, будет выявлено, насколько она избыточна или ее не хватает. Факторов, влияющих на тягу, на самом деле, очень много, поэтому можно остановиться, по крайней мере, еще на нескольких.

Роза ветров

Очень важный фактор, когда господствующие ветра задувают прямо в дымоход и соответственно, способствуют возникновению пониженной тяги или вообще, ее опрокидыванию. Дымоход надо ставить именно с наветренной стороны, разумеется, если определены приоритеты господствующих ветров. Ни в коем случае не с подветренной стороны, особенно если дымоход находится довольно далеко от конька и высота его не выше уровня конька. Важно смотреть, что находится на относительно недалеком расстоянии, 10-20 метров, насколько высокие рядом дома, деревья, все, что может влиять на тягу. Почему в последнее время стали все больше использовать антиветровые дефлекторы. По крайней мере, они хоть как-то компенсируют и порывы ветра, и расположение дымохода. По нормативам дымоход, который располагается в непосредственной близости от конька, выводится примерно на полметра выше конька. Если расстояние от конька от 1,5 м до 3 м, то выводится примерно в один уровень с коньком. Если расстояние более трех метров, то дальше действует формула: от горизонтали, проведенной непосредственно от конька, 10 градусов вниз. На практике всегда лучше стремиться к тому, чтобы дымоход, либо был выше конька, либо примерно в один уровень с коньком. Очень важно использовать дымоходы таким образом, чтобы один дымоход работал с одной печью. Потому что бывают случаи, когда подсоединяют два дымохода. Если есть возможность, и нет крайней необходимости, всегда важно соблюдать правило – один прибор, один дымоход.

Опрокидывание тяги

Еще один часто возникающий вопрос – это опрокидывание тяги. В каких случаях это происходит? В основном, происходит в таких ситуациях, когда дымоход довольно протяженный и холодный (в частности, например, кирпичный), а давление достаточно низкое. Поэтому даже, если соотношение размеров топки и сечения дымохода соответствуют, даже, если в помещении относительно нормальное давление, все равно может возникнуть ситуация, когда при первоначальной растопке, пламени не хватает силы и отходящие дымовые газы успевают очень сильно охладиться в дымоходе и обрушиваются вниз. Приходилось наблюдать подобные случаи, но в основном, это происходило, когда была пасмурная погода, ветер на улице и холодный остывший дымоход. Происходило таким образом, что первые минут пять огонь нормально разгорался, но потом дым начинал очень сильно валить в помещение. Это было связано с тем, что во время горения воздух из помещения забирался, и давление слегка понижалось, притока воздуха не было – это первое. А второе – что дымовые газы поднимались вверх, охлаждались, уплотнялись и, пройдя критическую точку, обрушивались вниз. Что надо иметь в виду в таких ситуациях? Конечно, очень важно правильно разжигать печи-камины. Правильная растопка, первоначально создаёт такое горение, что не даёт возникнуть обратной тяге или опрокидывания тяги. Разумеется, нужно проверять давление в помещении. Приоткрыть форточку, что очень важно при начале растопки, особенно, если помещение имеет стеклопакеты и вообще достаточно герметично. Важна подготовка дров, их правильная укладка, сушка, правильный розжиг, соблюдение некоторых иных правил, чтобы не возникало экстремальных ситуаций.

Источник