Bogner - O Dimnjacima

7/13/2019 Bogner - O Dimnjacima

1/338

Oktavijan Popovi, dipl. in. maProf. dr Martin Bogner, dipl. in. ma.

Doc. dr Aleksandar Simonovi, dipl. in. maProf. dr Slobodan Stupar, dipl. in. ma.

O DIMNJACIMA

ETA, Beograd2011.


2/338

Oktavijan Popovi, dipl. in. ma. projektant i izvoaradova, BeogradProf. dr Martin Bogner, dipl. in. ma. redovni profesor Mainskog fakulteta u BeograduDoc. dr Aleksandar Simonovi, dipl. in. ma. docent Mainskog fakulteta u BeograduProf. dr Slobodan Stupar, dipl. in. ma. redovan profesor Mainskog fakulteta u Beogradu

O DIMNJACIMA

RecenzentiSilva Dera, dipl. in. gra.Vojislav Todorovi, dipl. in. ma.Prof. dr Aleksandar Jovovi, dipl. in. ma

Struni redaktor

Milan Mihajlovi, dipl. in. ma.

IzdavaETA, Milana Rakia 411000 Beogradwww.eta-beograd.co.rs

Glavni i odgovorni urednikBranka Bogner

Tehniki urednikDario Bogner

SlogKvartet V

Korice i skenerDenis Viki

Priprema i tampaInterklima-grafika, Kneza Miloa 16136210 Vrnjaka Banja

Tira700 primeraka

tampanje zavreno januara 2012. godine


3/338

PREDGOVOR

ovekov susret sa vatrom je poeo da menja istoriju oveanstva. Vatra na otvorenomprostoru nije donosila smetnje, ali veu poluzatvorenom prostoru jeste. Koliko je vatra do-nosila koristi toliko je dim donosio smetnje. Verovatno je zbog toga ovek teio da loi i odr-ava vatru ispod nekih otvora ili pukotina. Videvi da dim upravo tei ka tim otvorima, o-vek je tu pojavu koristio u prvim primitivnim objektima kao to su bili atori, kolibe ii slinenastambe. Svuda u njima su ljudi ostavljali otvore kako bi se prirodnim putem odvodio dim.Sigurno da ljudi tada nisu razmiljali o razlici gustina toplog dima i hladnog vazduha, to da-nas koristimo pri elemenatarnim proraunima prirodne vue dimnjaka.

I tako se skoro od upotrebe vatre poelo postavljati pitanje odvoenja dima. Iz raznihistorijskih podataka se vidi da se vodilo rauna o odvoenju dima iz primitivnih loita, ka-mina i prvih pei.

Danas je osnovna funkcija dimnjaka jo uvek odvoenje dima, zbog njegovog tet-nog dejstva [6]. tetna dejstva se ogledaju, u prvom redu, u iznosu vrstih i gasovitih produ-kata sagorevanja, kao i odvoenju raznih, prvenstveno, tetnih gasovitih nuz produkata iz ra-znih procesnih postrojenja.

Ova publikacija prvenstveno ukazuje na dimnjake, kao sastavne delove termotehni-kih, termoenergetskih i procesnih postrojenja. Ukazuje se na dimenzionsanje dimnjaka. Pro-raun se svodi na strujni i termiki proaun, a kasnije na proraun vrstoe. Paralelno sa di-menzionisanjem dimnjaka, treba voditi rauna o aerozagaenju, odnosno o zasipanju vrstimi gasovitim produktima, u prvom redu sumpor dioksidom, sumpor trioksidom i azotnim oksi-dima. O proraunu aerozagaenja [7] se mora voditi rauna kako bi se odredila konana visi-na i dimenzije dimnjaka. Veoma je povoljna situacija kada se grade nova energetska postro-

jenja ili neka procesna postrojenja, da se utie na izbor preistaa pre no to produkti sago-revanja dospeju do dimnjaka.

Radi podseanja, da bi se odredila maksimalno dozvoljena koncentracija tetnih ma-terija, mora se uzeti u obzir uticaj drugih zagaivaa za odreenu lokaciju, to se pri projek-

tovanju, kod nas, po pravilu izostavlja. Dakle, za jedno postrojenje nije iznos onaj koji stoji upravilniku ili drugom regulativnom aktu, vese umanjuje za uticaj drugih zagaivaa. Ovajuticaj moe biti i na par stotina kilometara, pa se u nekim zemljama donose regulativna aktai o prekograninim uticajima.

Moe se zakljuiti da o svemu ovome treba voditi rauna, a zatim o odreenim estet-skim reenjima dimnjaka kada je u pitanju zgradarstvo a i kada su u pitanju industrijskiobjekti.

U knjizi su dati primeri sanacije, posebno elinih dimnjaka, obzirom na velike nedo-statke pri projektovanju i izvoenju radova. Takoe se itaoci upuuju na probleme vezaneza konstruktivna reenja na poetku eksploatacije, kao i na odravanje u toku eksploatacije.Odreene nepanje mogu izazvati katastrofalne posledice i kod zidanih i kod elinih dim-

njaka. Citirane tehnike regulative upuuju na primenu istih.Na kraju je dato jedno elementarno uputstvo, koje je preuzeto od udruenja evropskihdimniara. Ovo uputstvo se odnosi na dimnjake u zgradarstvu i daje uputstva o odravanju utoku eksploatacije. Ovo uputstvo se moe koristiti kao normativni akt svake dimniarske or-


4/338

4

ganizacije ili kao podloga za izradu sopstvenih pravila. Na prvi pogled ovo uputstvo izgleda,ili se moda ini, naivno. Meutim, veliki broj poara i teta je prouzrokovano loim ili ne-dovoljno odravanim dimnjacima i dimovodnim sistemima.

Pri sakupljanju i obradi materijala za ovu publikaciju posebnu pomoje pruilo pred-

stavnitvo firme Schiedel iz Beograda, i to u prvom redu gospoa Silva Dera, dipl.in.gra.i gospodin Milan Mihajlovi, dipl.in.ma. za poglavlje o dimnjacima u zgradarstvu.Za prikupljanje podataka o standardima i normama, njihovoj validnosti, usvajanju

evropskih normi, i slino, veliku pomoautorima je pruio gospodin mr Ivan Krsti,dipl.in.ma. sa sojim saradnicima iz Instituta za standardizaciju Srbije. Naglaavamo da korisnici li-teraturnih podataka treba uvek da imaju originale standarda i normi, bez obzira da li su izvo-di dati u tekstu. Na ovaj nain se izbegavaju eventualne tamparske greke, a izvodi iz stan-darda samo upuuju itaoce o razliitim sadrajima koji se nalaze u standardima.

Sve dobronamerne i konstruktivne primedbe e autori ove knjige veoma rado razma-trati i ugraditi u eventualno sledee izdanje ili neka druga izdanja iz ove oblasti tehnike li-terature.

Beograd Pocking (Nemaka)O svetom Jovanu M. Bognerleta Gospodnjeg 2012.


5/338

SADRAJ

1. UVOD / 9

1.1. Istorijat / 91.2. Definicije / 13

2. OPTE O DIMNJACIMA / 152.1. Podela po vrsti goriva / 152.2. Podela prema vui / 182.3. Podela prema mestu postavljanja / 192.4 Podela prema nameni / 192.5 Podela prema materijalu i obliku konstrukcije / 192.6 Osnove prorauna vue dimnjaka / 242.6.1 Vetaka vua dimnjaka / 242.6.2. Vazduni trakt / 302.6.3. Lokalni otpori / 32

3. STRUJNI PRORAUN DIMNJAKA / 37

3.1. Razvoj dimnjaka / 373.2. Dimnjak / 373.3. Funkcija dimovodne instalacije / 373.4. Osnovne karakteristike dimnjaka / 383.5. Delovi dimovodne instalacije / 393.6. Proraun dimnjaka / 393.7. Dimnjaci s prinudnom vuom / 40

4. PRORAUN VRSTOE / 43

4.0. Opta razmatranja / 434.1. Dejstvo vetra / 434.1.1. Karakteristike vetra / 444.1.1.1. Tipovi vetrova / 464.1.1.2. Promena brzine vetra sa visinom / 474.1.1.3. Turbulencija vetra / 484.1.1.4. Odvajanje vrtloga / 504.1.1.5. Aerodinamika dejstva / 524.1.2. Eksperimentalna analiza u aerotunelu / 53

4.1.2.1. Eksperimentalno odreivanje raspodele pritisaka / 544.1.2.2. Aeroelastina analiza / 554.1.3. Proraun optereenja vetrom / 554.1.3.1. Odreivanje dejstva vetra / 56


6/338

6

4.2. Seizmika dejstva / 874.2.1 Odreivanje seizmikog dejstva / 904.3. Ostala dejstva / 1014.3.1. Termiki efekti / 101

4.3.2. Eksplozije / 1014.3.3. Unutranji efekti / 1014.3.4. Sopstvena teina / 102Prilog 4.1. Proraun vrstoe elinog dimnjaka / 102Prilog 4.2. elini dimnjaci / 112

5. DIMNJACI U ZGRADARSTVU / 123

5.1. Opte o dimnjacima u zgradarstvu [5, 8, 9] / 1235.1.1. Razvoj dimnjaka / 1235.1.2. Izbor dimnjaka i zahtevi za dimnjake / 124

5.1.3. Sanacija dimnjaka / 1265.2. Polazna uputstva za planiranje i projektovanje dimnjaka / 1285.2.1. Opta uputstva / 1285.2.2. Dimenzionisanje / 1295.2.3. Prikljuak na kanalizaciju / 1295.2.4. Izrada prikljuka za dimnu cev / 1315.2.5. Statika stabilnost sistema / 1355.3. Dimnjaci prema vrsti upotrebljenog goriva / 1375.3.1. Loita na vrsta goriva / 1375.3.2. Loita na lono ulje / 137

5.3.3. Loita na gas / 1395.4. Vrste dimnjaka / 1405.4.1. Dimnjaci sa cevima od keramike / 1415.4.1.1. Sistem dimnjaka za vrsta, tena i gasovita goriva ABSOLUT / 1415.4.1.2. Univerzalan sistem dimnjaka, pogodan za vrsta, tena

i gasovita goriva UNI PLUS / 1455.4.1.3. Sistem QUADRO dimnjaka na gasovito gorivo / 1495.1.4.4. Sistem dimnjaka na gasovita goriva Multi / 1505.4.1.4. Troslojni sistemi dimnjaka sa profilisanom cevi

od keramike Kerastar / 153

5.4.2. Dimnjaci sa cevima od nerajueg elika / 1535.4.2.1. Troslojni dimnjak od nerajueg lima ICS / 1535.4.2.2. Sanacioni sistemi dimnjaka od nerajueg elika Prima Plus / 1555.5. Dimnjaci za kamine / 1575.5.1. Proraun poprenog preseka otvorenog kamina

prema formuli Barlaha (Barlach) [ 4] / 1575.5.2. Proraun slobodnog poprenog preseka otvorenog kamina / 158

6. PROPISI I STANDARDI / 159

6.1. Evropski komitet za standardizaciju / 159

6.1.1. Opte / 1596.1.2. Sektor graevinarstva / 1606.1.3. Tehniki komiteti / 1606.1.4. Dimnjaci / 160


7/338

O TENIM GORIVIMA 7

6.2. Novi pristup u tehnikoj harmonizaciji i standardizacijiu oblasti graevinarstva / 164

6.2.1. Ciljevi / 1646.2.2. Principi / 164

6.2.3. DIREKTIVA 89/106/EEC (CPD Construction Products Directive) / 1656.2.4. Harmonizovani standardi i tehnika odobrenja / 1666.3. Usvajanje standarda / 1696.3.1. Prilog (Anex) ZA / 1696.3.2. Podela dimnjaka prema EN standardima / 1706.3.3. Evropska dimnjaka terminologija / 1706.3.4. Sistem oznaavanja i obeleavanja dimnjaka i dimnjakih komponenata

prema evropskim normama / 1716.3.5. Glineno/keramike dimnjake komponente / 1736.3.6. Betonske dimnjake komponente / 1756.3.7. Metalne dimnjake komponente / 1776.3.8. Plastine dimnjake cevi / 1776.4. Tehniki propisza dimnjake u graevinskim objektima predlog / 1796.5. Izvodi iz standarda i normi / 2006.5.1. Izvod iz SRPS EN 13084-1:2011.Slobodnostojei dimnjaci

Deo 1: Opti zahtevi / 2006.5.2. Izvod iz standarda SRPS EN 1443:2005.Dimnjaci Opti zahtevi / 2326.5.3. Izvod iz standarda SRPS EN 1457:2005.Dimnjaci Glinene/keramike

dimnjake cevi Zahtevi i mETode ispitivanja / 249

6.6. Pregled vanijih standarda i normi / 2877. USLUGE DIMNIARSKE SLUBE / 307

Nomenklatura u ovom poglavlju je zadrana kako je u originalnoj brourii nije u sklopu ove knjige. Na ovaj nain se moe u nekim sluajevima

bolje pratiti original / 3071. Protivpoarna zatita / 3071.3 Savetovanje u oblasti protivpoarne zatite / 3101.4 Prvi pregledi u novogradnjama, dogradnjama, rekonstrukcijama, odnosno

promeni svrhe graevinskih objekata / 3111.5 Protivpoarna sigurnosno-tehnika dokumentacija / 3111.6 Prednosti za korisnike dimniarskih usluga / 3112. Bezbednosno-tehnike mere koje sprovodi dimniar / 3122.1 Opte / 3122.2 Spreavanje optih nesrea / 3132.3 Sigurnosno-tehnike oznake / 3132.4 Opasnosti izazvane elektrinom instalacijom / 3132.5 Uzemljenje dimovodnih ureaja / 3142.6 Eksplozivna paljenja i eksplozije / 3142.7 Spreavanje oteenja na zgradi / 314

2.8 Funkcionalna sigurnost ureaja za loenje loita / 3152.9 Kontrola ispravnog skladitenja goriva / 3152.10 Funkcionalna karakteristika, izvoenje i stanje dimovodnih ureaja / 3162.11 Prednosti za krajnjeg korisnika / 316


8/338

8

3. Zatita ivotne sredine / 3173.1 Ouvanje istog vazduha / 3173.2 Saveti za racionalno korienje goriva uteda energije / 3203.3 Gubitak toplote usled provetravanja / 321

3.4 ienje i odravanje ureaja za loenje (loita) i dimovodnih ureaja(dimovodnih puteva) / 321

3.5 Struno odlaganje odnosno odnoenje otpadnih produkata / 3223.6 Emisije ureaja za loenje / 3223.7 Prednosti za krajnjeg korisnika / 3234. Higijena stambenih prostorija zatita zdravlja ljudi / 3234.1 Saveti na podruju razmene vazduha / 3244.2 Efikasnost rada ureaja za provetravanje / 3244.3 ienje i odravanje ureaja za provetravanje / 3244.4 Odlaganje odnosno uklanjanje naslaga / 325

4.5 Prednosti za krajnjeg korisnika / 3255. Sanacija dimnjaka / 3255.1 Naini sanacije / 3265.2 Pregled po zavretku sanacije / 3286. Utvrivanje i spreavanje opasnosti na radu / 3296.1 Uzroci opasnosti i katalog mera sigurnosti za dimniare / 3306.2 Droge / 3316.3 ienje odvoda dimnih gasova u potkrovlju ili u prostorijama / 3316.4 ienje dimovodnih ureaja na krovu / 3316.5 ienje velikih i visokih (penjajuih) dimovodnih ureaja / 332

6.6 ienje ureaja za provetravanje, na primer, za odvod pare iz ureaja / 3326.7 ienje ureaja za loenje (loita) i prikljuka za dimnjak / 3326.8 ienje ureaja za sagorevanje / 3336.9 Provera delovanja zaptivenosti / 3336.10 Paljenje dimnjaka / 3336.11 Odstranjivanje naslaga iz dimnjaka / 3346.12 Merenje dimnih gasova / 3346.13 Sanacija dimnjaka / 3347. Dodatak 1. Zatita od poara, bezbednost i zdravlje na radu / 3347.1 Osnovni uslovi za pravilno obavljanje dimniarskih usluga s aspekta

protivpoarne zatite, zatite ivota ljudi obezbeivanjem sigurnograda ureaja za loenje, dimovodnih ureaja i ureaja za provetravanje, kao iracionalna potronja energije i higije / 334

7.2 Protivpoarno-sigurnosni intervali ienja i pregleda ureaja za loenje,pripadajuih dimovodnih ureaja i ureaja za provetravanje / 334

7.3 Intervali vanrednih pregleda (protivpoarno-bezbednosni pregled)objekata i stanova / 335

7.4 Intervali bezbednosno-tehnikih pregleda ureaja za loenjei odvoda dimnih gasova / 335

7.5 Pregledi dimovodnih ureaja / 336

8. Dodatak 2Produkti sagorevanja i dimovodne instalacije / 3368.1 Osnovne odredbe / 336

Literatura / 339


9/338

O DIMNJACIMA 9

1. UVOD

Dimnjak je vaan sastavni deo svakog postrojenja za loenje.Bez obzira da li su u pitanju kuni dimnjaci malog poprenog preseka i ka-

paciteta, ili dimnjaci velikih industrijskih postrojenja ili termoelektrana visoki viestotina metara, svi oni moraju biti izgraeni u skladu sa odgovarajuim standardima

i redovno odravani da bi odgovorili svojoj nameni - bezbednom i ekoloki isprav-nom odvoenju dimnih gasova iz loita.

Projektovanju i izgradnji dimnjaka treba pristupiti paljivo i odgovorno. Lo-ite, vezni elementi i dimnjak moraju se meusobno uskladiti, kako bi se osiguralo

pouzdano, bezbedno i trajno funkcionisanje loita. Pored statike stabilnosti, pro-tivpoarne zatite i termodinamikih uslova, treba ispotovati i brojne graevinsko-fizike zakonitosti koje nastaju u graevinskim materijalima usled toplotnog optere-enja i naprezanja zbog vlage, a pod uticajem gasovitih produkata sagorevanja. Izu-zetno je vano pridravati se odgovarajuih tehnikih propisa, jer svaka naknadna iz-mena na dimnjaku izaziva velike trokove.

1.1. ISTORIJATPronalazak vatre, odnosno sticanje sposobnosti paljenja i odravanja vatre je

bio jedan od kljunih dogaaja u istoriji ljudskog roda. Vatra je omoguavala kom-forniji ivot: grejanje u hladnim zimskim danima, lake pripremanje hrane, odbra-nu od divljih ivotinja... Ali, kao to svako lice ima i nalije, brzo se ispostavilo davatra, osim to lepo greje, u prilinoj meri oteava disanje usled dimnih gasova koje

proizvodi u velikoj koliini. Zbog toga su prva ognjita bila postavljena ispred pei-na u kojima su ljudi iveli, to isto nije bilo idealno, jer da bi se ogrejali i pripremili

hranu ljudi su morali da se okupe ispred peine, gde su bili izloeni kii i vetru.Naravno, reenje je ubrzo pronaeno. Neki na daleki predak, sa razvijenom

moi zapaanja, je jo u kamenom dobu primetio da se dimni gasovi kreu u vis. Ka-ko su u to vreme ljudi vepoeli da grade prve kue, reenje je bilo prilino jedno-stavno: ostaviti otvor na krovu za izlaz dimnih gasova.

Nedostatak ovog reenja je bio u tome to je svaka jaa kia izazivala gae-nje vatre, uz razvijanje velike koliine dimnih gasova i ai usled nepotpunog sago-revanja. Zbog toga su ljudi prebacili otvor za dimne gasove na boni zid kue i timeostvarili potrebnu promaju za izvlaenje dimnih gasova iz prostorije, uz istovreme-

no spreavanje prodora kie u kuu. I to nije bio pronalazak antikih civilizacija, vemnogo starijih. Prilikom iskopavanja na lokalitetima Vinanske kulture, koja je cve-tala na naim prostorima tokom Neolita, dakle pre vie od 7000 godina pronaeni suinteresantni tragovi. Na slici 1.1 je prikazan snimak rekonstrukcije jedne kue iz tog


10/338

10 1. Uvod

perioda, koja je bila izloena na izlobi Vina, praistorijska metropola odranoj uGaleriji SANU u Beogradu od 24.X 2008. do 06.I 2009. Na slici se jasno vidi ognji-te i iznad njega etvorougaoni otvor za izlaz dimnih gasova.

Slika 1.1. Ognjite i odvod dimnih gasova (Vinanska kultura)

Kao sledeu civilizaciju koja je imala znaajnog uticaja na razvoj dimnjaka nemoemo da ne pomenemo Rimsko Carstvo. Veu to doba Rimljani su gradili ure-aje za centralno grejanje. O tome svedoe iskopine Pompeje i druge rimske stari-ne, a pominju to u svojim spisima Vitruvije, Plinije i dr. Kanali u zidovima sluili suza dovoenje toplog vazduha iz loita, koje je bilo smeteno pod zgradom ili izvanzgrade, a ujedno su njima odvodili dimne gasove iz prostorija. Osim toga su u pro-storijama bili ugraeni dimnjaci uz zidove ili u uglovima, i to od uplje opeke pravo-ugaonog ili krunog preseka (slika 1.2).

Slika 1.2. Dimnjaci starih Rimljana. 1. dimnjak, 2. odvodni otvor za dimne gasove,3.dimovodne cevi, 4. plat dimnjaka, 5 dovodni kanal toplog i sveeg vazduha.


11/338

O DIMNJACIMA 11

Od VIII veka poeli su se u kuama graditi kamini, a sa razvojem ozidanih isamostalnih tednjaka i pei razvijala se i gradnja dimnjaka.

U sedamnaestom veku u Engleskoj se veliina kue odreivala prema brojudimnjaka, odnosno ognjita koja je sadrala, na osnovu ega se plaao porez (porezna ognjita). Zbog toga je poela era prikljuivanja veeg broja pei na jedan dim-njak.

Industrijski dimnjaci su postali uobiajeni krajem XVIII veka. Dimnjaci sutradicionalno graeni od opeka, kako u malim, tako i u velikim zgradama. Prvi dim-njaci su bili jednostavne konstrukcije od opeka. Kasnije su dimnjaci graeni oblaga-njem opekama kanala od ploica. Radi spreavanja povratnog strujanja gasova, navrh dimnjaka se ponekad postavljaju ventilacione kape razliitih oblika.

U osamnaestom i devetnaestom veku, tehnologija koriena za dobijanje olo-va iz rude, stvarala je veliku koliinu toksinih gasova. U Severnoj Engleskoj su gra-

eni dugaki, skoro vodoravni dimni kanali (sa minimalnim usponom), duine estoi preko tri kilometra, koji su se najee zavravali kratkim vertikalnim dimnjakomna udaljenim lokacijama, gde bi dimni gasovi izazvali manju tetu. Unutar ovih du-gakih kanala su se taloili olovo i srebro, pa su radnici periodino skidali naslageovih skupocenih metala, formirane unutar kanala.

ienje dimnjaka

Tokom procesa sagorevanja, posebno vrstih goriva, kao proizvod sagoreva-nja pored dimnih gasova, javljaju se i izvesne koliine ai i katrana. Te materije setaloe na zidovima dimnjaka i poto su zapaljive moe ponekad doi do njihovog sa-mozapaljenja.

Do poara u dimnjaku moe doi ukoliko se zanemari kontrola i ienje unu-tranjosti dimnog kanala. U tom sluaju u dimovodu dolazi do gomilanja naslaga a-i.Te naslage mogu delimino ili potpuno da blokiraju presek kanala, usled ega do-lazi do nepravilnog sagorevanja goriva u loitu, a takoe moe doi i do poara udimnjaku. Poto se dimni kanali grade u sklopu zidova stambene zgrade, vatra iz njihmoe lako da se prenese na zgradu i da izazove veliku materijalnu tetu, da ne govo-rimo o opasnosti od gubitaka ljudskih ivota.

Tokom osamnaestog veka su ljudi u Engleskoj vebili svesni potrebe za peri-

odinim ienjem dimnjaka da bi se izbegli opisani problemi.Majstori dimniari su koristili maloletnu decu, esto etvorogodinjake da se

provlae kroz dimnjak i iste ga etkama. Za uklanjanje vrstih naslaga smole kori-stili su se metalni strugai. Ovi deaci su bili esto kupljeni u sirotitima i radili prak-tino kao robovi, a nije bila retkost i da ih roditelji prodaju, jer nisu imali moguno-sti da ih izdravaju. Da bi im ubrzali rad, majstori su esto potpaljivali vatru u ognji-tu kako bi ih naterali da bre prou kroz dimni kanal i izau na krov. U to vreme ni-

je bilo zakona koji bi titili ovu decu, koja su radila bez zatitnih sredstava i posto-je brojni zapisi o njihovim stradanjima, poev od guenja prainom, zaglavljivanja u

tesnim dimnim kanalima, pa do padova sa krova sa smrtim ishodom. Poneki od ovihdeaka su uspevali da posle izvesnog vremena postanu kalfe, ali je veina bila izba-ena i pokuavala je da se zaposli u drugim zanatima. Dodue u Londonu je postoja-lo udruenje majstora dimniara sa svojim sopstvenim pravilima. Jedno od tih pra-


12/338

12 1. Uvod

vila je bilo da deca ne treba da rade nedeljom, ali su obavezna da idu u kolu da uei itaju Bibliju. Ipak, uslovi ivota ove dece su bili teki, i ponekad okrutni. Neki su

bili primorani da spavaju po podrumima, na vreama ai, a sredstava za higijenuuglavnom nije bilo. Meu ovom decom je bila esta pojava kancera monica, kao

posledica akumulirane ai u organizmu.

Slika 1.3. Dimniar i njegov egrt (engleska gravura iz druge polovine XVII veka)

Tek 1864. godine, nakon dugogodinje kampanje, je Engleski parlament do-neo akt kojim je zabranjeno korienje dece za ienje dimnjaka. Drugim zakonomsu uvedene visoke novane kazne za prekrioce.

Poetkom osamnaestog veka su razvijene razliite metode ienja dimnjaka.Inenjer Jozef Glas (Joseph Glass) iz Bristola je opte priznat kao pronalazaopremeza ienje dimnjaka kakva se i danas koristi u Velikoj Britaniji. Njegove alatke su

bili sistemi razliitih tapova i etki, koje su se mogle gurati navie u dimnjak iz lo-ita pei. Prvi tapovi su izraivani od malake (malacca), drveta uvoenog iz Isto-ne Indije, a etke su pravljene od kitovih kostiju. Druga grupa alata za ienje kojaobuhvata kuglu, etke i konopce (koji se sputaju kroz domnjak odozgo nadole) ra-zvijena je na evropskom kontinentu. Teina olovne ili eline kugle povlai etku itime se ostvaruje ienje dimnjaka.

Sa poetkom industrijske revolucije i poveanom potranjom za ugljem, di-mniarska profesija je bujala. U Viktorijanskoj Engleskoj je preko 1000 dimniaraopsluivalo samo London. Konstantni porast potronje uglja kao glavnog goriva zazagrevanje u domainstvima obezbeivao je procvat dimniarskog zanata.


13/338

O DIMNJACIMA 13

U drugoj polovini dvadesetog veka, gas je poeo masovno da potiskuje ugaljkao sredstvo za zagrevanje domainstava. Veliki broj dimniarskih radnji je zatvo-reno ili se preorijentisalo na nove poslove. Prelaskom na gas kao gorivo, tradicional-ni dimniari, koji su istili dimnjake loene drvima, ugljem ili tenim gorivom, bilisu prinueni da se suoe sa novim gorivom i njegovim problemima.

Javna svest o potrebi odravanja istih dimnjaka se danas gotovo potpuno iz-gubila. U gradovima dolazi do evidentnog porasta broja trovanja ugljen-monoksi-dom zbog blokiranih dimnih kanala.

Koliko je vano redovno ienje dimnjaka najbolje se vidi na nemakom pri-meru, gde je, da bi se predupredili poari, periodino ienje i kontrola dimnjakazakonska obaveza, ije trokove snosi drava.

A da su poari dimnjaka mogui i nimalo naivni, svedoi i injenica da je 30.maja 2006. godine poar zahvatio i najvii dimnjak na svetu, koji se nalazi u Termo-

elektrani GRES - 2, u gradu Ekibastuz (), u Pavlodarskoj Oblasti, na seve-roistoku Kazahstana.Ipak, nije sva istorija dimniarsva tako tuna. U mnogim delovima sveta se od

davnina dolazak dimniara u kuu smatrao srenim dogaajem. Dimniari su estopozivani na venanja da donesu sreu mladencima. U Kini dimniari asociraju nabebe, jer se smatra da rode ne sleu na prljave dimnjake.

1.2. DEFINICIJEDimnjak je element graevine koji slui za odvoenje dima i vrelih dimnih

gasova iz loita parnih kotlova, pei, ili ognjita u atmosferu. Zajedno sa veznimelementima izmeu loita i dimnjaka sainjava Postrojenje za odvodne gasoveprema standardu DIN 18161. Prema ranijim regulativama pojam dimnjak obuhva-tao je i vezne elemente koje je karakterisala nia temperatura.

Naravno, nikad nita nije jednostavno kao to izgleda.Prema srpskom standardu SRPS EN 1443:2004, Dimnjaci, Opti zahtevi, pod

dimnjakom se podrazumeva Konstrukcija koja se sastoji od zida ili zidova oko dim-njakog kanala ili dimnjakih kanala. Pod dimnjakim (ili dimovodnim) kanalomse podrazumeva Prolaz za prenos proizvoda sagorevanja do spoljne atmosfere,dok se pod proizvodima sagorevanja podrazumevaju Proizvodi koji su rezultat sa-

gorevanja (gasovitih, tenih i vrstih sastojaka).Prema srpskom standardu SRPS U.N4.035:1994, Dimovodni sistemi, Uslovi

za projektovanje i izvoenje, pod dimovodnim sistemom se podrazumeva: Sistemza odvod dimnih gasova od loinog ureaja u atmosferu sa elementima za provoe-nje dimnih gasova, prateim funkcionalnim i konstrukcionim elemetima, opremomi ureajima.

Napominjemo da je u toku prilagoavanje naih standarda evropskom sistemustandarda, tako da su esta otstupanja naziva i definicija za iste pojmove u razliitimstandardima, prvenstveno izmeu ranije donetih (i jo uvek vaeih) srpskih stan-

darda i novih, usvojenih evropskih, oznaenih kao SRPS EN. tavie, poto ni ter-minologija prema evropskim normama nije harmonizovana, jo uvek se koriste po-djednako pojmovi, na primer postrojenja sa potpritiskom za odvodne gasove ume-sto dimnjak i postrojenja sa natpritiskom za odvodne gasove umesto vodovi za


14/338

14 1. Uvod

dimne gasove, kao i sistemi za odvodne gasove umesto postrojenja za odvod-ne gasove.

Dimnjaci se uobiajeno izvode vertikalno, ili sa najmanjim moguim otstupa-njem od vertikale, da bi se obezbedio ravnomeran tok gasova, uvoenjem vazduhaza sagorevanje u loite (dimnjaki efekat). Funkcija dimnjaka u odnosu na loite

je stvaranje prirodne vue, odnosno potpritiska radi sprovoenja i odvoenja gasovi-tih i vrstih leteih produkata sagorevanja. Meutim, funkcija dimnjaka u odnosu naokolinu je da pomenute produkte sagorevanja raspe na to udaljenije i vee povrine.Prvi od navedenih zadataka danas sve vie gubi znaaj jer je prirodna vua dimnja-ka neznatna u odnosu na ukupne otpore u gasnom traktu savremenih kotlova. Drugizadatak, sa porastom ekoloke svesti i pootravanjem propisa o zatite okoline, do-

bija sve vei znaaj. Funkcija dimnjaka kao vunog organa se gubi poto se sistemiza odvod gasova sa potpritiskom sve vie zamenjuju sistemima sa natpritiskom, ta-

ko da on preteno dobija ekoloku funkciju (zatite okoline).


15/338

O DIMNJACIMA 15

2. OPTE O DIMNJACIMA

Podela dimnjaka se moe izvriti na vie naina, odnosno prema razliitim kri-terijumima. Najee se dimnjaci klasifikuju prema vrsti goriva, ali isto tako se klasi-fikacija moe izvriti prema materijalu od koga su izgraeni, prema karakteristikamaloita, prema nameni i slino. U nastavku se navode neke karakteristine podele.

2.1. PODELA PO VRSTI GORIVADimnjaci za loita na vrsta goriva

Kod loita na vrsta goriva treba ugraditi kvalitetne, troslojne dimnjake kojisu otporni na visoke temperature i na kondenzaciju gasova sagorevanja, kako bi za-dovoljili potrebe savremenih grejnih ureaja. Usluaju nepravilnog rada na unutra-njoj strani dimne cevi stvaraju se obloge ai i katrana koje ienjem klasinim di-mniarskim alatima ne moemo ukloniti. Naslage ai mogu se odstraniti samo sago-revanjem u dimnjaku. Za vreme sagorevanja u unutranjosti dimnjaka stvara se tem-

peratura via od 1000C, to je veliko optereenje za materijal dimnjaka Upravo zbogtoga je veoma vaan kvalitet tehnike keramike od koje su izraene dimne cevi.

Kod grejnih ureaja na vrsta goriva treba obezbediti brzo i optimalno od-voenje gasova sagorevanja, zato se prikljuak na dimnjak ugrauje pod uglom od45 (ovo je naroito vano kod otvorenih kamina). Usled termikih dilatacija poseb-na panja pridaje se pokretljivosti veznog elementa na mestu prikljuivanja na di-mnu cev.

Dimnjaci za loita na tena goriva (lono ulje)

Centralno grejanje na lono ulje je najei oblik grejanja. Zbog svog viso-

kog standarda i ekonominosti ovi sistemi se sve vie ugrauju i u individualne po-rodiine kue.

Razvojem sve kvalitetnijih kotlova vremenom su se promenili i uslovi izgrad-nje dimnjaka. Kod savremenih niskotemperaturnih kotlova u dimnjaku moe da sestvori velika koliina kondenzata koji sa sumpordioksidom iz dimnih gasova stva-ra sumporastu, odnosno sumpornu kiselinu, koja moe da izazove oteenja na dim-njaku. Zbog toga je potrebno ugraditi sistem dimnjaka koji e biti otporan na kiseli-ne i vlagu, a takoe i optimalno prilagoen ovom nainu grejanja. Jedino na taj nainmogue je postii maksimalnu efikasnost kotla i ekonominu potronju goriva.

Kao i kod dimnjaka za loita na vrsta goriva i ovde je vano brzo i bezbed-no odvoenje gasovitih produkata sagorevanja. Prikljuak kotla trebalo bi da omo-gui odgovarajue strujanje gasnog toka. Zbog termikih dilatacija na mestu ugrad-nje prikljuka za dimnu cev mora se obezbediti odgovarajua pokretljivost.


16/338

16 2. Opte o dimnjacima

Slika 2.1. Prikljuak na dimnjak (Schiedel)

Dimnjaci za loita na gas

Kod loita na gas postoji nekoliko razliitih sistema kotlova:

kotlovi sa potrebnom promajom, kotlovi sa natpritiskom, gasni kotlovi sa gorionikom bez ventilatora (atmosferski kotlovi), kotlovi nezavisni od vazduha u prostoru,

kondenzacioni kotlovi.Zajednika karakteristika svih gasnih kotlova je niska temperatura gasovitih

produkata sagorevanja, usled ega se u dimnjaku stvara vea koliina kondenzata.Za prikljuenje na loite na gas treba izabrati dimnjak koji nije osetljiv na vlagu.

Kao kod svakog drugog loita i ovde je pravilno dimenzionisanje preduslovza optimalan rad. O metodama koje se koriste za odreivanje preseka dimnjaka e

biti rei kasnije.

Gasni kotlovi sa potrebnom promajom

Kod ove vrste kotlova sagorevanje se odvija u uslovlma potpritiska u prosto-ru za sagorevanje. Otpori sagorevanja u kotlu i veznom elementu savladavaju se pot-pritiskom u dimnjaku. Postojei gorionik sa ventilatorom samo dovodi vazduh po-treban za sagorevanje.


17/338

O DIMNJACIMA 17

Gasni kotlovi bez potrebne promaje (kotlovi sa natpritiskom)

Kod ove vrste kotlova sagorevanje gasa se odvija uz natpritisak u loitu.Ventilator gorionika potiskuje gasove sagorevanja preko loita. Prilikom izlaska iz

kotla natpritisak treba da je 0 Pa. Otpor u prikljuku dimnjaka i dimnjaku savlada-va se potpritiskom u dimnjaku.

Gasni kotlovi sa gorionikom bez ventilatora (atmosferski kotlovi)

Kod ovih kotlova izmeu nastavka kotla i prikljuka na dimnjak ugraen jeregulator promaje. Njegova uloga je da spreava negativne vremenske uticaje i kole-

banja promaje u dimnjaku na rad kotla. Potpritisak u dimnjaku mora savladati otpo-re regulatora promaje i veznog elementa.

Gasni kotlovi nezavisni od vazduha u prostoriji

Tu ubrajamo kotlove vrste C, kod kojih se vazduh za sagorevanje dovodi spo-lja, kroz vazdune kanale [1,2].

Gasni kondenzacioni kotlovi

Savremeni kondenzacioni kotlovi imaju loita kod kojih se kondenzacijomvodene pare iz gasova sagorevanja u dodatnom izmenjivau toplote oduzima toplo-ta, koja se zatim prenosi u grejni sistem.

Regulator promaje

Regulator promaje veoma je znaajan elemenat regulacije u tehnici dimnjakana koji se obino zaboravlja. Njegova upotrebna svrha najvie dolazi do izraaja kodloita sa atmosferskim nainom rada (pre svega kod vrstih goriva), gde je koleba-nje strujanja gasova sagorevanja kroz dimnjak veoma izrazito. Njegov zadatak je daizjednai kolebanja u promaji i time stabilizuje pritisak u grejnom sistemu.

Eksplozivna klapna sa regulatorom promaje

Eksplozivna klapna moe se ugraditi u vezni elemenat ili u dimnjak. Poto jeugradnja u vezni elemenat u veini sluajeva oteana zbog nedostatka prostora, pre-

poruuje se korienje eksplozivne klapne sa regulatorom promaje, koja se ugrauje

direktno u dimnjak, u prikljuak dimne cevi.

Kondenzat

Usled niskih temperatura gasova sagorevanja naroito kod gasnih kotlova(< 50C) u dimnjaku se stvara odreena koliina kondenzata koji treba, u skladu sa

propisima, odvoditi u kanalizaciju direktno ili preko neutralizacijske posude. U tusvrhu treba do dimnjaka sprovesti prikljuak za kanalizaciju.

Neutralizacija

U odreenim sluajevima nastali kondenzat treba neutralizovati. Ukoliko jeneutralizacija potrebna, ona se moe izvriti pomou odgovarajueg ureaja za neu-tralizaciju, koji se jednostavno ugrauje u montano postolje dimnjaka ili pored nje-ga. Jedan takav ureaj, proizvodnje Schiedel, prikazan je na slici 2.3.


18/338


Slika 2.2. Eksplozivna klapna sa regulatorom promaje (Schiedel)

Slika 2.3. Neutro Set (proizvoafirma Schiedel)

2.2. PODELA PREMA VUISistemi za dimne gasove imaju zadatak da bezbedno odvedu otpadne gasove

od prikljuenih loita i da istovremeno dovedu vazduh potreban za sagorevanje. Tose moe ostvariti prirodnom vuom, odnosno promajom koja se stvara u dimnjaku,ili vetakom, korienjem ventilatora. Prema tome i dimnjaci se mogu podeliti na:

dimnjake sa prirodnom vuom i dimnjake sa vetakom vuom.Vua, odnosno promaja dimnjaka koja je potrebna nastaje kod dimnjaka sa

prirodnom vuom usled razlike gustina vrelih gasova u dimnjaku i stuba hladnogspoljnjeg vazduha iste visine. Kod dimnjaka sa vetakom vuom potrebni pritisakse dobija dejstvom ventilatora.


19/338

O DIMNJACIMA 19

Za loita bez ventilatora (kotlovi sa prirodnom promajom), dimnjaci morajuda stvore toliko veliki uzgon da mogu da savladaju otpore strujanja vazduha u pro-storiji do loita, zatim u loitu i konano u odvodnom kanalu od loita. Ovo vai

uglavnom i za starije uljne i gasne kotlove sa gorionicima sa ventilatorom kod kojihventilator preuzima jedino pripremu smee gorivo-vazduh.Kod novijih kotlova (kotlovi sa natpritiskom, odnosno sa vetakom vuom)

gorionik savlauje otpore strujanja u kotlu, tako da uzgon dimnjaka treba da pokrijejo samo sekundarno strujanje vazduha za sagorevanje, u prostoru gde se postavljajui u odvodu otpadnih gasova i zato mogu da se dimenzioniu sa manjim presecima.

2.3. PODELA PREMA MESTU POSTAVLJANJAPrema mestu postavljanja, odnosno izgradnje dimnjake moemo podeliti na:

dimnjake postavljene na tlu van kotlarnice; dimnjake postavljene na zgradi kotlarnice i dimnjake postavljene na kotlu.Dimnjaci postavljeni van zgrade kotlarnice najee su velike visine i teine,

izgraeni od opeke ili od armiranog betona. Dimnjaci postavljeni na zgradi kotlarni-ce imaju manju konstruktivnu visinu i manje su teine od dimnjaka postavljenih natlu (uglavnom se izrauju od lima), i iskljuivo su sa vetakom vuom. Dimnjaci

postavljeni na kotlu su ograniene visine i teine i koriste vetaku vuu. Obino sepostavljaju iznad kanala naknadnih grejnih povrina a oslanjaju se na skelet kotla.

2.4 PODELA PREMA NAMENIObini dimnjacise grade i upotrebljavaju za ove svrhe: za loita na vrsta go-

riva (drvo, lignit, mrki i kameni ugalj, koks i druga), tj. za sobne pei, bojlere za to-plu vodu, kuhinjske pei, kuhinjske tednjake, kuhinjske kotlove i kotlove za veer-nice, kao i za manje industrijske pogone (na primer, pekare, kovanice, praonice islino); za loita na gasovita goriva, tj. za gasne pei, tednjake i druge ureaje ko-

ji se loe gasom; za loita na tena goriva (lono ulje EL i druga).Visoki fabriki dimnjacise grade za loita veih industrijskih pogona, gdje

su za dovoenje potrebne koliine vazduha u loite prirodnom vuom i za odvoe-nje dimnih i drugih gasova iz loita u atmosferu potrebne vee dimenzije popre-nog preseka i visine, i gde se u pogledu konstrukcije postavljaju vei termotehnikii ekoloki zahtevi nego na konstrukcije obinih dimnjaka. Kako su propisi o emisijivrstih materija iz dimnjaka sve otriji, i pored neprekidnog usavravanja filterskih

postrojenja, dimnjaci termoelektrana i nekih metalurkih objekata postaju sve vii ivii. Pregled tipova dimnjaka dat je u taki 2.5.

2.5 PODELA PREMA MATERIJALU I

OBLIKU KONSTRUKCIJENa slici 2.4. prikazani su karakteristini sluajevi u skladu sa ovom podelom

[3].


20/338


1. Limeni1.1. Ankerisani postavljen na tlu1.2. Ankerisani postavljen na kotlu1.3. Samostojei sa jenostrukim omotaem1.4. Samostojei sa dvostrukim omotaem

postavljen na tlu1.5. Samostojei sa dvostrukim omotaem

postavljen na kotlu1.6. Viecevni u reetkastoj konstrukciji

2. Zidani

2.1. Od radijalne opeke izolaciona cev2.2. Od armiranog betona visina do 100

m2.3. Od prenapregnutog i izolacionog

betona visine > 260 m3. Kombinovani3.1. Donji deo od armiranog betona gornji

deo od radijalne opeke3.2. Limeni dimnjak obloen amotnom

opekom sa gasne strane3.3. Limeni dimnjak izolovan sa vazdunestrane

Slika 2.4. Karakteristini sluajevi dimnjaka


21/338

O DIMNJACIMA 21

1.1. Limeni ankerisani dimnjak postavljen na tlu Primenjuje se za manja,najee provizorna, kotlovska postrojenja, s tim to se na njega prikljuuje jedankotao. Visina ovih dimnjaka ne prelazi 50 m a najee su u granicama 15 25 m.Prenik dimnjaka je obino oko 0,5 0,7 m. Dimnjak je cilindrinog oblika. Gradise od lima debljine ispod 10 mm, a kao ojaanja slue prirubnice za spajanje pojedi-nih elemenata. Visina elemenata se kree od 2 do 4 m. Dimnjak se postavlja na me-talnu plou ili na zidano postolje visine do 2 m. Dimnjak nema toplotnu zatitu. Nauu moe biti opremljen iskrohvataem razliite konstrukcije (reetka, kapa itd.).Ankerisanje se vri pomou tri do etiri elina ueta. Dimnjak moe biti sa prirod-nom ili vetakom vuom. Kod prirodne vue brzine strujanja se kreu oko 5 m/s, akod vetake ne prelaze 10 m/s. Poto je dimnjak nepromenjenog preseka lokalni ot-

pori su svedeni na promenu preseka pri ulazu u korenu dimnjaka i pri izlazu iz uadimnjaka. Otpor trenja moe da bude sveden na minimum poto je u pitanju glatka

povrina. Dimnjak je izloen sa spoljne strane atmosferskim uticajima i intenzivnomhlaenju prinudnom konvekcijom (vetrovi), a sa unutranje strane agresivnim sasta-vom produkata sagorevanja. Usled intenzivnog hlaenja dolazi do roenja gasova injihovog korodivnog dejstva na lim dimnjaka. Odravanje dimnjaka se vri estim

premazivanjem bojama otpornim na visokim temperaturama. Vek ovih dimnjaka jerelativno kratak (2 5 godina).

1.2. Ankerisan limeni dimnjak postavljen na kotlu Polje primene, geome-trijske karakteristike (osim visine), konstruktivne pojedinosti, strujne karakteristike,vek trajanja i odravanje vrlo su slini dimnjaku opisanom u prethodnoj taki.

Dimnjak se postavlja na kanal naknadnih grejnih povrina ukoliko je u njemustrujanje odozdo nagore, a ukoliko to nije sluaj, izgrauje se prestrujni dimni ka-nal iznad koga se postavlja dimnjak. Ovaj dimnjak nosi skeletna konstrukcija kotla.Dimnjak prolazi kroz krovni pokriva, a ankerske zatege su najee postavljene vanzgrade. Radi smanjenja optereenja kotlovskog skeleta konstruktivna visina ovihdimnjaka se kree obino u granicama od 10 15 m.

1.3. Samostojei limeni dimnjak sa jednostrukim omotaem postavljen na tlu Ova konstrukcija se primenjuje i za kotlove veeg kapaciteta, s tim to na jedandimnjak mogu biti vezani jedan ili vie kotlova. Visina ovih dimnjaka najee sekree u granicama 25 40 m. Prenik ua je obino 1 2 m. Oblik dimnjaka je ko-

nian u korenu i u blizini ua, dok je srednji deo cilindrian. Gradi se od lima i-ja debljina ne prelazi 10 mm. Kao ojaanje, pored prirubnica, slue jaka orebrenja ukorenu, a esto se pravi i reetka od pljosnatog gvoa po celoj visini dimnjaka (usluaju dimnjaka veih visina). Za temeljenje slui teka metalna ploa postavljenana armiranobetonskom postolju. Toplotna izolacija se ne primenjuje. esto se po-slednji element gradi u vidu konusa da bi se smanjio izlazni gubitak. Elementi dim-njaka se obino izrauju u duinama 2 4 m. Ovi dimnjaci rade sa vetakom vuomi srednje brzine strujanja se kreu u granicama 8 12 m/s ne prelazei 15 m/s. Brzi-ne strujanja nisu ravnomerne usled postojeih koninih delova a i usled intenzivnog

hlaenja. Lokalni otpori su znatni zbog pomenutih promena, a otpor trenja je nezna-tan jer su u pitanju glatke limene povrine.U pogledu veka trajanja i odravanja vai slino kao i kod prethodnih dim-

njaka.


22/338


1.4. Samostojei limeni dimnjak sa dvostrukim omotaem postavljen na tluPodruje primene ovog dimnjaka je isto kao i prethodnog, a geometrijske karakte-ristike su mu sline, s tim to se ue ree izvodi koninog oblika. Toplotnu zati-tu predstavlja dvostruki prstenasti omota. Vazduni meuprostor izmeu omotaa

je obino oko 120 mm. Unutranji omotaje konstruktivan i izvodi se od debljeg li-ma (oko 7 mm) nego spoljni. Dvostruki omota, pored izolacionog dejstva, povea-va krutost dimnjaka, a teina mu je neznatno vea nego kod dimnjaka sa jednostru-kim omotaem. Pored toga, dvostrukim omotaem se izbegava naglo hlaenje i sma-njuje pomenuto korozivno dejstvo, usled ega je produen vek dimnjaka uz smanje-ne trokove odravanja.

Strujne karakteristike ovog dimnjaka su sline karakteristikama dimnjaka opi-sanog u prethodnoj taki.

1.5. Samostojei limeni dimnjak sa dvostrukim omotaem postavljen na ko-tlu U pogledu mesta i naina ugradnje i visine, ovaj dimnjak je slian dimnjaku

pod 1.2. U pogledu geometrijskih, konstruktivnih i strujnih karakteristika kao i ve-ka trajanja i odravanja dimnjaka nema bitne razlike u odnosu na dimnjak pod ta-kom 1.4. Dimnjak se primenjuje i za kotlove velikog kapaciteta s tim to svaki ko-tao ima svoj dimnjak.

1.6. Viecevni limeni dimnjak u reetkastoj konstrukciji Sutina ove kon-strukcije je u tome da se pomou prostorne reetke moe postii velika visina (do220 m) i velika vrstoa konstrukcije samih cevi koje vre funkciju dimnjaka. Naovaj nain je teina konstrukcije znatno smanjena u odnosu na teinu samostojeihdimnjaka istog kapaciteta. Konstrukcija je ekonomina kada su u pitanju tri ili vei

broj kotlova sa posebnim dimnjacima.Prostorna reetka se gradi od elinih profila, a same cevi dimnjaka su, kao to

je reeno, rastereene te je dovoljna minimalna debljina lima. Ovi dimnjaci su uglav-nom predvieni za najvea savremena kotlovska postrojenja koja rade sa vetakomvuom. Lokalni otpori su svedeni samo na ulazni i izlazni prikljuak, poto je u pi-tanju cilindrina cev jednakog preseka.

2.1. Zidani dimnjak od radijalnih opeka sa izolacionom cevi Ovaj tip dim-njaka je najstariji i ima vrlo iroko polje primene u odnosu na kapacitet kotlova. Mo-

e da poslui za prikljuenje jednog ili veeg broja kotlova ili industrijskih pei.Gradi se iskljuivo na tlu van kotlarnice. Dimnjak se izvodi uglavnom krunog pre-seka sa blagim konicitetom. Rei je sluaj vieugaonog ili etvrtastog preseka (starijidimnjaci). Visine zidanih dimnjaka se kreu u vrlo irokim granicama od 25 do 150m, a prenici ua dimnjaka 0,710 m. Graevinski materijal je graevinska opeka,a temeljenje se vri na masivnim armiranobetonskim fundamentima. esto se kaotermika zatita primenjuje koncentrina cev od amotne opeke ija visina ne prela-zi treinu ukupne visine dimnjaka. Izgradnja ovakvih dimnjaka je najsporija od svihnavedenih tipova. Brzine strujanja dimnih gasova kreu se u granicama od 5 do 8

m/s. Kod starijih zidanih dimnjaka za manja kotlovska postrojenja vua je bila pri-rodna. Za savremena velika kotlovska postrojenja vua je vetaka. Kod ovih dim-njaka otpori trenja su veliki usled veoma hrapavih unutranjih povrina. Zidani dim-njaci su vrlo stabilne i trajne konstrukcije, a ne zahtevaju posebno odravanje.


23/338

O DIMNJACIMA 23

2.2. Armiranobetonski dimnjak Ova konstrukcija dimnjaka se ree prime-njuje za kotlove malog kapaciteta. Oni se grade za kotlove srednjeg i veeg kapaci-teta i na njih se moe prikljuiti jedan ili vie kotlova. Dimnjak je okruglog prese-ka sa neznatnim konicitetom ili bez njega. Najee su visine 60120 m, a preni-ci ua su 38 m. Gradi se od armiranog betona a ree od radijalnih betonskih blo-kova. esto se ugrauje, kao i kod prethodnog sluaja, izolaciona cev. Kod zidanihdimnjaka se, u poslednje vreme, sa spoljne strane u blizini ua ugrauju ploe ko-

jima je zadatak ublaavanje negativnog dejstva zaustavnog pritiska. Brzine struja-nja dimnih gasova se kreu od 6 do 8 m/s. Otpori trenja su veoma veliki usled velikehrapavosti betona. Poto su ovakvi dimnjaci novijeg datuma, ne postoje jo dovolj-na iskustva o njihovom veku trajanja. Na izvesnim objektima dolo je do nepredvi-enih havarija koje su verovatno posledica termikih naprezanja. Ovi dimnjaci pre-teno rade sa vetakom vuom.

2.3. Dimnjak od prenapregnutog i izolacionog betona Ovo je dimnjak naj-novije konstrukcije koja se primenjuje kod najveih termoelektrana. Na dimnjak se

prikljuuje jedan ili vie kotlova. Materijal je prenapregnuti beton koji ima znatnutermiku otpornost, tako da nije potrebna ugradnja izolacione cevi. Dimnjak je rela-tivno male teine jer su zidovi u odnosu na klasine zidane dimnjake vrlo male de-

bljine. Prednost ovih dimnjakakao i prethodnih od armiranog betona, u odnosu nadimnjake od radijalnih opeka je u brzini izgradnje. Njihova gradnja se moe u znat-noj meri mehanizovati. Dimnjaci su iskljuivo krunog preseka sa vrlo malim koni-citetom. Oni dostiu granine visine dosada izgraenih dimnjaka postoje izgraenidimnjaci ovog tipa, visine oko 400 m. Poto se ovi dimnjaci koriste za kotlove veli-kog i najveeg kapaciteta, prenik ua je od 6 m navie. Brzine strujanja se kreu ugranicama kao i kod prethodnog tipa.

3.1. Kombinovani dimnjak sa donjim delom od armiranog betona a gornjimdelom od radijalne opeke Polje primene, strujne i konstruktivne karakteristike za-dovoljavaju uslove velikih kotlovskih postrojenja. Ovaj sluaj je slian dimnjaku od

prenapregnutog betona. Gradi se za visine od 200 m. Izvodi se od armiranog betona iklinker opeke, to ubrzava izgradnju i poboljava statike osobine celog dimnjaka.

3.2. Limeni dimnjak obloen amotnom opekom sa gasne strane Ovaj tipdimnjaka se ree izvodi. Moe se graditi na tlu ili na konstrukciji zgrade. Primenjujese kod veih kotlovskih postrojenja, a konstruktivna visina mu ne prelazi 100 m. Ovajtip dimnjaka je esto primenjivan u gradskim toplanama SAD koje su graene posle

prvog svetskog rata. Strujne karakteristike su sline dimnjacima graenim od radijal-ne opeke, a u statikom pogledu slian je samostojeim limenim dimnjacima.

3.3. Limeni dimnjak izolovan sa vazidune strane Polje primene ovog dim-

njaka je slino samostojeim limenim dimnjacima sa jednostrukim omotaem. Struj-ne i konstruktivne karakteristike su sline uopte limenim dimnjacima. Bitna je ra-zlika u tome to je dimnjak sa vazdune strane izolovan lakom izolacijom i obavijennekonstruktivnom limenom oplatom.


24/338


2.6 OSNOVE PRORAUNA VUE DIMNJAKAProraun dimnjaka se svodi na odreivanje njegovih glavnih dimenzija i na

izraunavanje otpora.

Pri dimenzionisanju dimnjaka polazi se od uslovljene visine dimnjaka i tem-perature gasova, te se na osnovu toga dobija statika i efektivna vua.Vetaka vua se primenjuje da bi se nadoknadila negativna razlika izmeu

prirodne vue koju stvara dimnjak i otpora.

2.6.1 Vetaka vua dimnjaka

Slika 2.5. ematski prikaz toka vazduha i dimnih gasova kroz kotlovsko postrojenje


25/338

O DIMNJACIMA 25

Vazduni trakt: 1. Usisno ue potisnog ventilatora; 2. Potisno ue potisnogventilatora; 3. Zone reetke; 4. Iznad sloja goriva;

Trakt dimnih gasova: 5. Kraj loita; 6. KrajAd1 7. KrajAS;8. KrajAd2;9.KrajA

d3

;10. KrajAE

; 11. KrajAL

; 12. Koren dimnjaka; 13. Ue dimnjakaPosmatrajui sliku 2.5 vidi se da e statiki pritisak u korenu dimnjaka biti

ps= H gm g, (N/m2), (2.1)

gde jegm(kg/m

3) srednja gustina gasova od korena do ua dimnjaka;H (m) visina dimnjaka (od korena do ua).

Prirodna vua dimnjaka nastaje kao razlika pritiska stuba okolnog vazduha ipritiska dimnih gasova

ps= H(

l

gm) g, (N/m2), (2.2)

Za odreivanje gustine gmpotrebno je znati srednju temperaturu gasova udimnjaku, odnosno temperature u korenu i na uu dimnjaka. Ukoliko je merenjetemperature gasova na uu dimnjaka vezano sa tekoama, ista se moe dobiti iz di-

jagrama sa slike 2.6 ili izraunati na osnovu pada temperature po 1 m visine dimnja-ka pomou sledeih empirijskih obrazaca:za neizolovane limene dimnjake

1

1,05(C/m),g

N

tD

= (2.3)

gde jeD1Nprenik neizolovanog dimnjaka u m;za izolovane limene dimnjake

1

0,421(C/m),gt

D = (2.4)

za manje zidane dimnjake ija je srednja debljina zida 0,5 m

1

0,21

(C/m),gt D = (2.5)

za velike zidane dimnjake ija je srednja debljina zida 0,5 m

1

1,05(C/m),gt

D = (2.6)

gde jeD1prenik dimnjaka u m.Intenzitet hlaenja gasova u dimnjaku na prvom mestu zavisi od provodljivo-

sti materijala od kog je dimnjak raen, od razlike temperature gasova i okolnog vaz-duha, brzine vetra i faktora oblika dimnjaka. Na osnovu izraunate srednje tempera-ture gasova i sastava gasa moe se pomou tabele 2.1 izraunati srednja gustina di-mnih gasova.


26/338


Slika 2.6. Temperature dimnih gasovana uu dimnjaka

Statika vua dimnjaka moe se odrediti pomou nomograma sa slike 2.7. Iz

nomograma se vidi da promenljiva veliina moe da bude visina dimnjaka ili potreb-na statika vua. Polazna veliina je temperatura gasova u korenu dimnjaka, s tim tona srednju temperaturu dimnih gasova koja figurie u nomogramu kao polazna veli-ina utie visina dimnjaka.


27/338

O DIMNJACIMA 27

Tabela 2.1 Gustina gasova (0C i 1 bar)

Naziv gasa Oznaka [kg/m3]

Vazduh - 1,293

Elementarni azot N2 1,251

Azot vazduha sa primesama produkata sagorevanja N2 1,257

Kiseonik O2 1,428

Ugljen-monoksid CO 1,250

Ugljen-dioksid CO2 1,964

Vodena para H2O 0,804

Vodoniik H2 0,090

Sumpor-dioksid SO2 2,858Sumpor-vodonik H2S 1,520

Metan CH4 0,716

Slika 2.7. Statika vua dimnjaka


28/338


Efektivna vua se dobija oduzimanjem pada pritiska usled otpora od statikevue dimnjaka. Opti izraz glasi:

pe= ps R, ( N/ m2). (2.7)

Uzimajui u obzir gubitak usled trenja kroz dimnjak i lokalne otpore na ulazuu dimnjak i na izlazu, izraz (2.7) dobija oblik:

2 2 2 21 2

1 2 0,2 2 2 2gm gm g g

s gm gm g gC

w w w wLp

D + = (2.8)

gde jeDC = srednji unutranji prenik dimnjaka u m;w

gm = srednja brzina strujanja dimnih gasova kroz dimnjak m/s;

gm = srednja gustina dimnih gasova u dimnjaku kg/m3;

= suma lokalnih otpora;wg1i wg2 = brzina dimnih gasova na ulazu i izlazu iz dimnjaka, m/s;g1ig2 = gustina dimnih gasova na ulazu i izlazu iz dimnjaka, m/s.

Slika 2.8. Pad pritiska usled trenja i usled izlaznog gubitka dimnjaka


29/338

O DIMNJACIMA 29

Na slici 2.8 dat je nomogram pomou koga se moe odrediti pad pritiska usledotpora trenja i usled izlaznog gubitka.

Slika 2.9. Statika vua loita

U ovom sluaju e statika vua biti

ps= HC (l gm) g, (N/m2), (2.9)

gde jeHC(m) aktivna visina dimnjaka.


30/338


Do efektivne vue dolazi se istim putem koji je izloen kod efektivne vuedimnjaka.

Izloeno o statikoj i efektivnoj vui dimnjaka se odnosi na sluaj ako se po-smatra samo dimnjak. Meutim, posmatrajui kotao kao gasni trakt, polazna takanee biti koren dimnjaka vepod loita. U ovom sluaju raunska visina dimnjakae biti visinska razlika izmeu poda loita (povrine reetke) i ua dimnjaka; gu-stinagme biti srednja gustina od loita do ua dimnjaka, a padovi pritiska e bi-ti izazvani svim otporima u strujnom traktu koga formiraju vazduni trakt, gasni ka-nali kotla, dimni kanali izmeu kotla i dimnjaka i dimnjak.

Ukoliko se loite posmatra kao posebna deonica, moe se pomou nomogra-ma sa slike 2.9 odrediti njegova statika vua, po principu slino kao kod dimnjaka.

Na slici 2.10 dat je nomogram za izraunavanje pada pritiska usled trenja u loitu.

2.6.2. Vazduni traktVazduni trakt slui, u najirem smislu rei, za snabdevanje loita vazduhom,

potrebnim za sagorevanje.Treba razlikovati vazduni trakt kotla sa prirodnom vuom i sa vetakom vu-

om. Kod prirodne vue vazduni trakt ini dovod vazduha ispod reetke.Kod vetake vue je uobiajena ugradnja ventilatora za dovod sveeg vazdu-

ha i ventilatora za odvod produkata sagorevanja. Ventilator za sve vazduh treba dasavlada otpore u vazdunom traktu. Vazduni trakt pri sagorevanju u sloju ini vodza sve vazduh izmeu potisnog ua ventilatora i zona za raspodelu vazduha, pro-

cepi reetke i sloj goriva. U ovom traktu moe da bude postavljen zagrejavazdu-ha i u tom sluaju on ini celinu s njim. Pri sagorevanju vrstog goriva u letu u vaz-duni trakt ulazi vod za sve vazduh od potisnog ua ventilatora do ulaza u zagre-

javazduha, zagrejavazduha, vod od izlaza zagrejaa vazduha do mlinova i sa ra-vanjem za sekundarni i eventualno tercijarni vazduh, mlin sa vodom izmeu mlinai gorionika kao i sam gorionik.

Pri sagorevanju tenog goriva mlin otpada, a sve ostalo ostaje (ukoliko posto-ji zagrejavazduha).

Vazduni trakt je vezan u nizu sa strujnim traktom kotla, te se padovi pritiska

izazvani otporima sumiraju sa padovima pritiska kroz kotao i dimnjak. Ventilator zasve vazduh treba da ima toliki napor da savlada sve otpore u vazdunom traktu.to se tie prorauna padova pritiska i lokalnih otpora kao i otpora trenja ko-

riste se iste jednaine kao i za dimne gasove, s tim to treba voditi rauna o gustini itemperaturi vazduha.

Za izraunavanje potrebne snage za pogon ventilatora uopte dat je nomo-gram na slici 2.11.

Pod lokalnim otporima se smatra gubitak mehanike (kinetike) energije flui-da koji struji, na odreenom mestu deonice odnosno trakta koji se proraunava. Ovaj

gubitak je izazvan promenom pravca i oblika kanala ili cevi, ili nekom ugradnjomna putu struje fluida. Pretpostavlja se da jedan ovakav lokalni otpor predstavlja ra-zliku izmeu gubitka mehanike energije na toj deonici, i otpora koji bi postojao prinepromenjenom obliku i pravcu kanala (otpor trenja). Na primer, lokalni otpor kri-


31/338

O DIMNJACIMA 31

vine predstavlja ukupni otpor deonice sa krivinom umanjen za otpore trenja isprav-ljenog kanala ili cevi.

Svi lokalni otpori, bez obzira da li postoji razmena toplote sa okolinom ili ne,izraunavaju se pomou navedenog obrasca:

22, (N/m ).

2

wp = (2.10)

Slika 2.10. Pad pritiska usled otpora trenja u loitu


32/338


Slika 2.11. Nomogram za odreivanje potrebne snage ventilatora

2.6.3. Lokalni otpori

Koeficijent lokalnog otpora ima konstantnu vrednost za odreenu geometrij-

sku promenu. Ovo se objanjava time to lokalni otpori nastaju usled vrtloga u strujii koeficijent se moe smatrati praktino nezavisnim od Re broja. Vrednost koefici-jenta lokalnih otpora se odreuje eksperimentalno, izuzetak od ovog je sluaj lokal-nog otpora pri naglom proirenju preseka kanala (Bordina teorema).


33/338

O DIMNJACIMA 33

Na slici 2.12 ematski su prikazani karakteristini sluajevi kolena, lukova igrananja kanala koji su uzronici lokalnih otpora.

Slika 2.12. Karakteristini sluajevi kolena,lukova i grananja kanala

U tabelama 2.2 i 2.3 date su vrednosti pojedinih lokalnih otpora.


34/338


Tabela 2.2. Koeficijenti lokalnih otpora usled promenepravca i preseka kanala

R/d

iliR/ab/a = 1/2 b/a = 2 b/a = 3

15013512090

30456090

0,10,250,51,3

0,110,30,551,5

0,130,30,621,65

0,10,250,51,4

0,090,230,481,3

30 30 13

0,10,011

0,10,032

0,120,04

0,10,03

0,090,03

45 45 1

3

0,17

0,03

0,15

0,05

0,18

0,06

0,14

0,04

0,13

0,0460 60 13

0,230,05

0,180,06

0,220,07

0,160,05

0,150,05

90 90 13

0,40,1

0,250,08

0,30,1

0,230,07

0,20,07

Lukovi od90 (kolena)sastavljeni

od estelemenata

R/d 1,5 2 3 4 5

0,27 0,21 0,22 0,24 0,28

irenje preseka se odnosi na w1A1/A2 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

1 0,85 0,67 0,51 0,38 0,27 0,17 0,1 0,045 0,012

1530

45

60

90

0,25

0,55

0,69

0,76

0,83

0,22

0,5

0,65

0,72

0,70

0,18

0,38

0,55

0,62

0,57

0,16

0,28

0,37

0,44

0,42

0,125

0,2

0,24

0,27

0,29

0,1

0,14

0,17

0,18

0,2

0,07

0,1

0,11

0,12

0,13

0,05

0,06

0,07

0,07

0,07

0,02

0,03

0,03

0,04

0,04

Suenje preseka se odnosi na w1A1/A2 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,5 0,46 0,42 0,38 0,33 0,28 0,23 0,18 0,13 0,08

153045

60

90

0,06

0,120,18

0,24

0,335

0,055

0,110,16

0,21

0,3

0,05

0,100,145

0,185

0,26

0,045

0,090,125

0,165

0,235

0,04

0,0750,106

0,14

0,20

0,035

0,060,09

0,12

0,17

0,025

0,050,07

0,095

0,13

0,02

0,040,055

0,065

0,095

0,015

0,020,025

0,035

0,04


35/338

O DIMNJACIMA 35

Tabela 2.3. Koeficijenti pojedinih lokalnih otpora

Red.broj Naziv Skica

Koeficijent lokalnog otporakoji se odnosi na brzinu

pokazanu na skici

1Ulaz u kanal sa

pravim ivicama ko-je lee u ravni zida

= 0,5

2Ulaz u kanal sa

pravim isturenimivicama

Pri /d = 0 a/d 0,2= 1,0 0,05 < a/d < 0,2 0,85Pri /d 0,04 0,05

3.Ulaz u kanal sa za-okrugljenim ivi-cama

Pri r/d = 0,05kada su ivice u ravni zida = 0,25kada su ivice isturene = 0,4Pri r/d = 0,1za oba sluaja = 0,12Pri r/d = 0,2za oba sluaja = 0

4.Ulaz u kanal sa

pravolinijskim pro-irenjem

Za ivice u ravni zida i za isturene ivi-ce l = 0,2 d l 0,3 d= 30 = 0,4 = 0,2

= 50 = 0,2 = 0,15= 90 = 0,25 = 0,25Za pravougaoni kanal se uzimaju ve-e vrednosti ugla

5. Prikljuak za do-

vod vazduhaSa zasunom = 0,3Bez zasuna = 0,2

6.Ulaz u kanal ispodkapaka

0,5Vrednosti vae samoza pokazani oblik kapakakoji je jedan od najboljih

0,657. Izlaz iz kanala pod

kapak

8. Izlaz iz kanala = 1,1


36/338


9.

Ulaz u kanal krozreetku dijafragmuili jedan (prvi) bo-ni otvor (otvori saotrim krajevima)

= (1,707A/A1 1)2Pri bonom ulazu kodA1/A0,4 ve-liini dodaje se jedinica

10.

Izlaz iz kanala krozreetku ili dijafra-gmu (otvori sa o-trim krajevima)

2

1 1 10,707 1

A A A

A A A

= +

11.Izlaz iz kanala kroz

jedan (poslednji)boni otvor

2,5

12.

Reetka ili dijafra-gma unutar kana-la (otvori sa otrimkrajevima)

2

1 1 11 0,707 1

A A A

A A A

= +

13.Potpuno otvoren i-

ber ili leptir = 0,1

14.Konfuzor u pravomkanalu

= 0 pri < 20 = 0,1 pri = 2060Pri < 60, treba odreivati kao zanaglo suenje preseka prema dijagra-mu 8

1 2tg 2 21d d =

Pri pravougaonom preseku i dvostra-nom suavanju konfuzora dimenzijeduzimaju se prema strani sa veimuglom suenja

Tabela 2.3 (nastavak)


37/338

O DIMNJACIMA 37

3. STRUJNI PRORAUN DIMNJAKA

3.1. RAZVOJ DIMNJAKAIstorija dimnjaka poinje s otkriem vatre. Vesu Rimljani u svojim kupaliti-

ma gradili dimovode temeljene na naelima termotehnike koji i danas vae.

Poari u gradovima Evrope uzrokovani slabim odravanjem loita u petna-estom veku podstiu organizovanje carskih i kraljevskih opunomoenika-dimnia-ra ija je jedina briga zatita od poara. Uvode se redovne kontrole i ienje loi-ta i dimovoda.

Loita i goriva se tokom industrijskog razvoja menjaju, no problemi i uzro-ci ostaju manje-vie jednaki, s razlikom da se smanjuje broj poara, ali se poveava

broj trovanja ljudi.Razvoj modernog dimnjaka je uslovljen razvojem graevinskih materijala i

kotlogradnje.

3.2. DIMNJAKDimnjak je graevinska konstrukcija koja predstavlja integralni deo ener-

getskog sistema. Od presudne je vanosti za iskorienje sistema (energetska kori-snost), zbog uticaja na okolinu (ekoloka podobnost), te zbog sigurnosti rada (zatitaod poara). Dimnjak sa spojnim komadom dimnjaom i ostalim konstruktivnim ele-mentima ini dimovodnu instalaciju.

3.3. FUNKCIJA DIMOVODNE INSTALACIJEOsnovni zadaci dimovodne instalacije su:

nesmetano odvoenje dimnih gasova u atmosferu, osiguranje optimalnog pogona loita pri svakom optereenju, osiguranje minimalnog zagaenja okoline.Nain rada dimnjaka ematski je prikazan na slici 3.1 iz koje je uoljivo da se

funkcija dimnjaka bazira na razlici gustine vazduha i dimnih gasova, to je izrae-no formulom:

P=gh, Pa, (3.1)

to u sutini predstavlja jednainu (2.2), pri emu je

P = razlika pritisaka, Pa ili kg/(s2

m) ,g = ubrzanje sile tee = 9,81 m/s2,h = efektivna visina dimnjaka, m, = razlika gustine, kg/m3.


38/338

38 3. Strujni proraun dimnjaka

Slika 3.1. ematski prikaz rada dimnjaka

3.4. OSNOVNE KARAKTERISTIKE DIMNJAKA

Funkcionalnost dimnjaka odreena je njegovim karakteristikama koje uslov-ljava razvoj sistema i tehnologije graevinskih materijala. Osnovne karakteristikekoje dimnjak mora zadovoljiti su sledee.

a) Trajnost izvedbe uprkos viim temperaturnim naprezanjima (u nepovolj-nom sluaju temperatura poraste i do 980C).b) Trajnost izvedbe uprkos agresivnom uticaju sumporne (H2SO4) i sumpora-

ste kiseline (H2SO3), koje u radu nastaju iz sumpor dioksida (SO2), sumpor trioksi-da (SO3) i vodene pare ili kapljica vode.

c) Odgovarajui toplotni kapacitet, tj. sposobnost dimnjaka da akumulira ma-nje ili vie toplote dovedene dimnim gasovima.

d) Zadovoljavajua toplotna izolacija potrebna za zatitu okolnih delova zgra-de od previsoke temperature te za poveenje uzgona.

e) Zadovoljavajua nepropusnost zida dimnjaka, kako za dimne gasove premaspolja, tako i za okolni vazduh prema unutra. Nepropusni moraju biti i spojevi.

f) Odgovarajua izvedba koja dimnjaku omoguuje dilatacije po visini i popreseku, a koja je jednostavna za izvoenje i pouzdana u eksploataciji.


39/338

O DIMNJACIMA 39

g) Ekonomina izgradnja, tj. najmanje dimenzije za instalirani toplotni kapa-citet, trajnost jednaka trajnosti itave zgrade, trokovi amortizacije niski.

Te karakteristike ine dimnjak univerzalnom konstrukcijom koja slui za ne-smetano odvoenje produkata sagorevanja u atmosferu.

3.5. DELOVI DIMOVODNE INSTALACIJEO s i g u r a s t r u j a n j a ureaj koji slui za zatitu loita od prejake

promaje ili povratnog strujanja. Izvodi se kao sastavni deo gasnog loita.D i m o v o d n a z a k l o p k a element dimovodne instalacije koji se pre-

ma potrebi ugrauje u nju neposredno iza osiguraa strujanja. Zaklopka se mora au-tomatski otvoriti im se loite stavi u pogon. Zaklopka ne sme bitno smanjiti slo-

bodan presek.D i m o v o d n a c e v (dimnjaa) spoj loita (od dimovodnog nastavka) i

dimnjaka. Kod zatvorene komore sagorevanja (fasadna pe) dimovodna cev je di-rektno spojena s atmosferom.

V e t r o b r a n i l i s t a t i k i a s p i r a t o r ureaj postavljen navrh dimnjaka radi spreavanja negativnog atmosferskog uticaja na uzgon dimnih ga-sova.

D i m o v o d n i n a s t a v a k je spoj gasnog loita i dimovodne cevi. i-ni sastavni deo loita.

3.6. PRORAUN DIMNJAKA

Proraun se svodi na odreivanje slobodnog presjekaA, pri zadatom kapaci-tetu kotla Qoi visine dimnjaka, za izvesni uzgon U, ili na odreivanje uzgona U, prizadatom presekaA.

U svakom sluaju uzgon mora biti dovoljan da savlada otpore kotla (kodpodpritisnih kotlova) i otpore dimovodne instalacije. Preostali uzgon (efektivni uz-gon) mora odvesti produkte sagorevanja odreenom brzinom u atmosferu.

Pri tome se razlikuju sledee.Statiki uzgonUS(Pa) je sila nastala razlikom gustine dimnih gasova i gusti-

ne vazduha.

Us= h (z D) g sn, Pa (3.2)gde jeh = efektivna visina dimnjaka, m,Z = 1,15 (za + 15C i 950 mbar), kg/m

3,D = 1,25 TZ/TD, kg/m

3,TZ = temperatura vazduha = 288 K,TD = temperatura dimnih gasova > 453 K,Sn = sigurnosni faktor (0,95 kod intermitirajueg pogona, 1 kod stalnog pogona).Za dobro funkcionisanje dimovodne instalacije vaan je onaj deo statikog uzgona

koji ostaje nakon odbitka otpora strujanja u samom dimnjaku, dakle efektivni uzgonU(Pa). Prema tome, sledi:

U = Us Ph, Pa, (3.3)


40/338


gde je Ph = pad pritiska u dimnjaku u Pa, a rauna se prema formuli:

21,5 , Pa,2 2D D

hh

P wd

= +

(3.4)

gde je1,5 = sigurnosni faktor, = koeficijent trenja 0,03 do 0,08 (tane vrednosti od proizvoaa ili iz literatu-

re),h = efektivna visina dimnjaka, m,d = unutranji prenik dimnjaka u m, odnosno d= 4A/O hidrauliki prenik za

etvorougaoni preseka povrineAi obimaa O, = koeficijent gubitka za lokalne otpore (videti literaturu),

D = gustina dimnih gasova (kg/m3

) prema priblinoj vrednosti D= 1,25 TZ/TD,w = brzina strujanja dimnih gasova normalno do 4 m/s, kod nadpritisnih loita iodgovarajue zvune izolacije dimovodnog sistema do 10 m/s.

Za normalno funkcionisanje dimovodne instalacije efektivni uzgon kod nadpritisnihkotlova mora svladavati otpore u dimovodnoj cevi, a kod podpritisnih kotlova i ot-

pore loita.

Prema tome, za optii sluaj, mora biti ispunjen uslov

U> Pk+ PL+ PZ, Pa, (3.5)

gde jePk = pad pritiska u kotlu 15 ... 70 Pa za normalne izvedbe kotlova s podpritiskomu loitu. Tana vrednost utvruje se prema vrsti kotla. Kod nadpritisnih ko-tlova otpori loita su 200 ... 2000 Pa i savlauje ih ventilator gorionika, pana izlazu iz kotla trebalo bi da bude Pk0,

PL = pad pritiska u dimovodnoj cevi:

21,5 , Pa,2D

LL

P wd

= +

(3.6)

gde je1,5 = sigurnosni faktor,

L = duina dimovodne cevi u (m), za sve ostale faktore vai isto kao u izrazu(3.4)

PZ = pad pritiska potreban za usis vazduha u kotao; 2 ... 5 Pa zavisno od kapacite-ta kotla.

3.7. Dimnjaci s prinudnom vuomU ovom se sluaju produkti sagorevanja usisavaju iz loita mehanikim putem (ek-shaustorom) i pod pritiskom izbacuju u atmosferu. Dimovodna instalacija s prinud-

nom vuom sastoji se od: usisne dimovodne cevi, ekshaustora sa sigurnosnom klapnom, ispusne dimovodna cevi.


41/338

O DIMNJACIMA 41

U s i s n a d i m o v o d n a c e v pri prinudnoj vui moe biti mnogo dua imanjeg prenika nego pri prirodnoj vui. Prenik mora odgovarati preniku ulaznognastavka ekshaustora. Spojevi moraju biti nepropusni. Radi regulacije podpritiskaugrauje se kod loita s osiguraem strujanja priguna (regulacijska) zaklopka ne-

posredno iza dimovodnog nastavka. Kod loita bez osiguraa strujanja ugrauje seneposredno ispred ekshaustora.

Brzine strujanja unutar usisne cevi treba podesititi tako da nema uma. Zbogtoga ne treba prelaziti vrijednosti od 4 m/s.

E k s h a u s t o r se odabira tako da ukupna koliina dimnih gasova, koja sesastoji od sagorelog gasa i vika vazduha, bude sigurno odsisana. Pri tome se prepo-ruuje primena sporohodnih ekshaustora (n < 1000 o/min) i brzine strujanja u cevo-vodu do 4 m/s. Ekshaustor mora sigurno i trajno funkcionisati i pri najviim tempe-raturama koje dimni gasovi mogu postii.

Delovi ekshaustora koji su u neposrednom dodiru s dimnim gasovima mora-ju biti u antikorozivnoj izvedbi.

Ekshaustor s motorom treba radi smanjivanja prenoenja umova postaviti natemelj koji priguuje zvuke. Prikljuak s usisnom cevi treba biti fleksibilan.

Ako je potrebno, treba ispred ekshaustora predvideti sporedni usis ili prigunuzaklopku. Obe izvedbe moraju imati mogunost podeavanja i fiksiranja.

Ekshaustor se odabira prema koliini dimnih gasova i gubitku pritiska zbogotpora cevovoda, prema sljedeem postupku.

Slobodni presek cevovoda je

2, m ,DQ

Aw

= (3.7)

gde jeQD = koliina dimnih gasova (10 do 15 m

3po m3gasa), m3/s,w = brzina strujanja dimnih gasova, m/s.Iz poznatog preseka izraunava se prenik cevovoda

21,128 , m .d A= (3.8)

Gubitak pritiska u cevovodu sastoji se od gubitka u pravom delu, gubitka ukolenima ili ravama i gubitka na izlazu zbog vetra, P(mbar) odnosno:

P= P1+ P2+ P3, mbar, (3.9)

gde jeP1 pad pritiska u pravom delu, mbar,P2 pad pritiska u kolenima, mbar,P

3

pad pritiska zbog vetra pri horizontalnom postavljanju ispusne cevi, mbar.

231 2

1( )

10 , mbar,k w l l

PA

+ = (3.10)


42/338


gde jew brzina strujanja dimnih gasova, m/s,l1 duina usisne cevi, m,l2

duina ispusne cevi, m,A presek cevovoda, m2,k konstanta koja zavisi od gustine dimnih gasova i od koeficijenta trenja (koji za-

visi od prenika i od unutranje hrapavosti dimnjaka).

Tabela 3.1. Faktor k

cevovoda (cm) 10 15 20 25 30 40 50 60 70 80k glatke cevi(lim) 11,3 10,6 10,2 9,9 9,7 9,4 9,2 9,0 8,9 8,8

k hrapave cevi(zidane) 27,2 26,5 25,6 24,9 24,3 23,6 23,0 22,6 22,3 22,2

1 22 1

1 2, mbar,

n nP P

l l

+ =

+ (3.11)

gde jen1 broj kolena usisne cevi,n2 broj kolena ispusne cevi .

P o t i s n a d i m o v o d n a c e v postavlja se prema smernicama za usi-

sne cevi.S i g u r n o s n a s k l o p k a automatski prekida dovod gasa u loite im

ekshaustor prestane da radi (na primer, prekid dovoda elektine energije).Snaga e k s h a u s t o r a odreuje se prema formuli:

, kW,1000

DQ PN

= (3.12)

pri emu jeQ

D zapremina dimnih gasova u pogonskom stanju, m3/s,

P otpor (pad pritiska) koji ekshaustor mora da savlada, Pa, stepen korisnosti ventilatora 0,6....0,8.

3273 , m /s,273

DD Dn

tQ Q

+= (3.13)

pri tome jeQDn zapremina dimnih gasova u normalnom stanju, Nm

3/s,tD temperatura dimnih gasova,C.Kapacitet m o t o r a se odabire tako da bude vei od snage ekshaustora, obzirom nato da pri odsisavanju hladnog vazduha treba utroiti vie energije, pa se dobiva

Nmotora= (1,25 1,5)N, kW. (3.14)


43/338

O DIMNJACIMA 43

4. PRORAUN VRSTOE

4.0. OPTA RAZMATRANJASloen spektar vremenski promenjivih termo-mehaniko-hemijskih dejsta-

va u znaajnoj meri mogu uticati na pojavu oteenja, integritet i vek eksploataci-

je struktura dimnjaka. Imajui u vidu vitkost strukture dimnjaka, vrste materijala ispecifinosti optereenja kojima su izloeni, neophodno je da konstrukcije dimnjaka

budu u stanju da ispune postavljene kriterijume tokom svog ivotnog veka.Dejstva na konstrukciju dimnjaka se mogu podeliti na:

stalna dejstva, promenjiva dejstva.Pod stalnim dejstvima se podrazumevaju teine svih postojeih elemenata

konstrukcije dimnjaka.Promenjiva dejstva obuhvataju:

dejstva vetra, seizmika dejstva, temperaturne uticaje, eksplozije, hemijska dejstva.Imajui u vidu vitkost struktura dimnjaka posebno je vana i podela opteree-

nja po njihovom karakteru na: statika, dinamika.Struktura dimnjaka tokom eksploatacije mora omoguiti dovoljno nizak ni-

vo naponskog stanja strukturalno optereenih komponenti, zadrati njihovu stabil-nost i zadovoljiti kriterijume otpornosti na zamor. Tokom dejstava statike i dina-mike prirode neophodno je izbei pojavu preteranog odstupanja strukture od ver-tikalne ose i pojave trajnih deformacija i oteenja elemenata primarnih i sekundar-nih struktura dimnjaka.

4.1. DEJSTVO VETRADejstvo vetra ima znaajan uticaj na projektovanje strukture dimnjaka. Kako

efekti pri dejstvu vetra predstavljaju jedan od najeih uzroka padova dimnjaka, od

posebne je vanosti analiza statikih i dinamikih dejstava aerodinamikih sila nastrukturu dimnjaka i analiza fenomena interakcije vazdune struje i strukture.Dejstvo vetra se dominantno ogleda u prisustvu statikog otpora prilikom op-

strujavanja strukture, fenomenu odvajanju vrtloga i prisustvu atmosferske turbulen-


44/338

44 4. Proraun vrstoe

cije a intenzitet optereenja strukture dejstvom vetra prevashodno zavisi od inten-ziteta brzine vazduha na lokaciji instalacije i karakteristike promene brzine vetra savisinom.

Uticaj na karakter optereenja dejstvom vetra imaju: karakteristike topografija lokaliteta, nivo turbulentnosti vetra, prisustvo okolnih graevina, struktura i drugih dimnjaka, gustina vazduha, geometrijske karakteristike same strukture dimnjaka, vrednosti uestalosti soptvenih oblika oscilovanja strukture dimnjaka, raspored mase, priguenje strukture dimnjaka, raspored i konstruktivna reenja sekundarnih struktura dimnjaka (penjali-

ce, platforme, cevi i sl.).

4.1.1. Karakteristike vetra

Pomeranja vazdunih masa obino se mogu sagledati kroz karakteristiku vre-mena i prostora. Na slici 4.1. se moe videti podela kretanja vazdunih struja i nji-hova kategorizacija.

Trajanjekretanja[s]

Geografske razmere [m]

10 dana

1 dan10 sati

1 sat

10 min

1 min

Mikrorazmera Makrorazmera

Konvekcija

PljuskoviTurbulencija

Lokalni vetrovi

Frontovi i vremenski sistemi

Planetarni talasi106

105

104

103

102

10

1

0,01 0,10 1 10 102 103 104 105 106 107

Slika 4.1. Redovi veliina karakteristike vremena i prostora kretanja vazdunih masa

u atmosferiImajui u vidu trodimenzionalni karakter, strujanje vazduha predstavlja kom-

pleksnu problematiku posebno zbog interakcije vetra sa strukturom dimnjaka, okol-


45/338

O DIMNJACIMA 45

nim strukturama i tlom. Stoga se u inenjerskoj primeni uvode izvesna pojednostav-ljenja sa ciljem odgovarajueg modelovanja optereenja izazvanih dejstvom vetravodei rauna o sledeim karakteristikama:

promena brzine vetra sa visinom, turbulencija, statistika verovatnoa, fenomen odvajanja vrtloga, dinamika priroda interakcije vetra i strukture.

Slika 4.2. Anemometri a) klasian, b) ultrazvuni

Optereenje same strukture dimnjaka vetrom prevashodno zavisi od brzinevetra i pratee turbulencije. Na brzinu vetra i turbulenciju utiu brojni meteorolokifaktori, temperatura i karakteristike terena. Upotrebom anemometra (slika 4.2) mo-gu se izvriti merenja brzine vetra dok sa druge strane turbulenciju nije lako izmeri-ti, ali se njen uticaj ne sme zanemariti.

U inenjerske svrhe intenzitet brzine vetra se moe sagledavati kao funkcijaduine povratnih intervala povratnih perioda. Tako na primer, maksimalna brzinavetra na nekoj lokaciji koja se moe oekivati u periodu od 10 godina je manja odone ija se pojava moe oekivati jednom u 50 godina.

Uzimajui odreenu lokaciju kao pokaznu, na kojoj je najvea brzina u 50-go-dinjem povratnom peroidu 28 m/s na visini od 10 m iznad tla i odgovarajua brzinau 100-godinjem povratnom periodu 29,58 m/s, sa odreenom verovatnoom moe-mo proceniti pojavu vetrova vee brzine na toj lokaciji. Povratni period od 50 godi-na odgovara verovatnoi pojave od

10,02 2 %,

50= = (4.1)

tako da na odabranoj lokaciji verovatnoa da se u odreenoj godini pojavi vetar br-zine vee od 28 m/s iznosi 2 %. Ako je struktura dimnjaka postavljena na ovoj loka-ciji projektovana da traje 100 godina, verovatnoa da se u ovom periodu nee javiti

brzina vea od 28 m/s se moe sraunati


46/338


10049

1 0,87 87 %.50

= =

(4.2)

Ovo je vano napomenuti kako bi se pri projektovanju strukture dimnjakaimalo u vidu da u odnosu na odreene brzine sa 50 godinjim povratnim periodom idalje postoji velika verovatnoa pojave vetrova veeg intenziteta.

Verovatnoa pojave vetra vee brzine od projektovane bar jedanput u vremen-skom periodu od n godina se moe dobiti jednainom:

P= 1 (1 Pa)n, (4.3)

gde jePa godinja verovatnoa pojave vee brzine (reciprona vrednost povratnog peri-

oda),n period projektovanog veka konstrukcije dimnjaka broj godina.

Tako je za usvojenu pokaznu lokaciju, verovatnoa pojave brzine veeg inten-ziteta od 28 m/s u toku projektovanog ivotnog veka postavljenog dimnjaka od 50godina, umesto za 100 godina:

P= 1 (1 0,02)50= 1 0,36 = 0,64 = 64 %. (4.4)

Verovatnoa prekoraenja se poveava sa poveanjem projektovanog ivot-nog veka i moe se prikazati i tabelarno (tabela 4.1).

Tabela 4.1. Verovatnoa prekoraenja projektovane brzine vetra tokom projektovanogivotnog veka dimnjaka

Godinjaverovatnoa

Pa

Srednji povratniperiod (1/P

a)

Godina

Projektovani ivotni vek, n (godina)

1 5 10 25 50 1000,1 10 0,1 0,41 0,15 0,93 0,994 0,9990,04 25 0,04 0,18 0,34 0,64 0,87 0,980,034 30 0,034 0,15 0,29 0,58 0,82 0,970,02 50 0,02 0,10 0,18 0,40 0,64 0,87

0,013 75 0,013 0,06 0,12 0,28 0,49 0,730,01 100 0,01 0,05 0,10 0,22 0,40 0,640,0067 150 0,0067 0,03 0,06 0,15 0,28 0,490,005 200 0,005 0,02 0,05 0,10 0,22 0,39

Izmerene i zabeleene vrednosti brzine vetra anemometrima na meteorolo-kim stanicama daju osnovu za dobijanje maksimalnih i vremenski osrednjene vred-nosti vetra na toj lokaciji.

4.1.1.1. Tipovi vetrova

Pod vetrom smatramo kretanja vazduha koja se obino deavaju u horizontal-nom pravcu, dok kretanja vazdunih masa u vertikalnom pravcu obino nazivamostrujama. Za optereenje strukture dimnjaka najvei uticaj imaju vetrovi koji se mo-gu podeliti na:


47/338

O DIMNJACIMA 47

a) preovlaujue vetrove,b) sezonske vetrove,c) lokalne vetrove.Kako je glavni karakter vetrova njihova nestalnost karakteristika lokalnih ve-

trova se ogleda u tome da se menjaju u vremenskom periodu od nekoliko sekundi iliminuta sa karakteristikom udara vetra, dok preovlaujue i sezonske vetrove karak-teriu fluktuacija srednje brzine na duem vremenskom periodu.

4.1.1.2. Promena brzine vetra sa visinom

U slojevima vazduha pri samom tlu, intenzitet brzine strujanja vazduha je sko-ro nula pa se brzina vetra zanemaruje. Uticaj viskoznosti je da naredni slojevi, kreu-i se navie, budu usporavani od niih to za posledicu ima prisustvo gradijenta pro-mene brzine vetra sa visinom (slika 4.3.). Ovaj uticaj viskoznosti se smanjuje sa po-

rastom visine, i postaje zanemarljiv na odreenoj visini. Karakteristina taka pre-stanka promene intenziteta brzine sa visinom, naziva se gradijentna visina, a odgo-varajua brzina gradijentna brzina.

Slika 4.3. Uticaj karakteristike terena na gradijent promene brzine vetrasa visinom [17]


48/338


Vrednost visina iznad tla do koje je karakteristika brzine vetra zavisna od uti-caja topografije, naziva se atmosferski granini sloj. U ovom sloju se brzina vetramoe opisati izrazom:

1

,z gg

ZV V

Z

=

(4.5)

gde jeVz srednja brzina vetra na visini Z iznad tla,Vg gradijentna brzina vetra pretpostavljena kao konstanta iznad graninog atmos-

ferskog sloja,Z visina iznad tla,Zg nominalna visina graninog sloja gradijentna visina,

koeficijent (0,087 otvorena podruja 0,2 urbanizovanija podruja).

4.1.1.3. Turbulencija vetra

Imajui u vidu nisku vrednost viskoznosti vazduha, svaka brzina vetra preko0.9-1.3 m/s uzrokuje kretanje vazduha u svim pravcima odnosno izaziva turbulenci-

ju. U inenjerske svrhe, prisustvo turbulencije sagledavamo preko srednje brzine ve-tra koja se menja sa porastom visine i trenutne promene brzine (slika 4.4).

Vreme, t

V = srednja vrednost

V=

nalet

vetra

Brzina,V

Slika 4.4 Promena brzine vetra sa vremenom [17]

Karakteristino za strujanje vazduha vetar u niim atmosferskim slojevimaje da je uvek turbulentno. Kako su ova strujanja praena haotinim kretanjem sa pro-menjivim trajanjima statistike metode se koriste za njihovo blie odreivanje.

Nivo turbulencije u brzini vetra se meri upotrebom standardne devijacije. Za

odreeni vremenski period standardnu devijaciju brzine vetra moemo prikazati kao:

2

0

1( ) d ,

T

V V tT

= (4.6)


49/338

O DIMNJACIMA 49

Pritisak naleta vetra = P

Srednji pritisak = P

Slika 4.5. ematski prikaz intenzitetadinamikog pritiska u zavisnosti od

visine

gde jeV trenutna brzina vetra,V srednja brzina vetra,T vremenski interval.Odnos standardne devijacije i sred-nje vrednosti brzine:

IV

= , (4.7)

se naziva intenzitet turbulencije.Intenzitet turbulencije je u

vezi sa terenom, odnosno sa nerav-ninama na njemu. Intenzitet turbu-lencije opada sa visinom sa uda-ljavanjem od tla.

Shodno promenama brzine ipritisak vetra koji optereuje struk-turu dimnjaka i koji je srazmerankvadratu brzine vetra se menja (sli-ka 4.5).

Atmosferskom turbulencijom se moe preneti znaajna koliina energije navitke strukture kao to su dimnjaci, posebno uestalou od 0,01-2 Hz (slika 4.6).

Ciklusi/as

M2/s26

5

4

3

2

10

103 102 101 1 10 100 1000

Slika 4.6. Tipian spektar horizontalne brzine vetrana visini 100 m od tla

Generalno gledano, najvei uticaj turbulencije se ogleda kroz kratkotrajneudare vetra u pravcu duvanja vetra.

Sa druge strane uticaj turbulencije u smeru poprenom na pravac duvanja ve-tra zajedno za uzgonskim silama koje se javljaju moe imati znaajan uticaj koji seogleda kroz odvajanje vrtloga.


50/338


4.1.1.4. Odvajanje vrtloga

Vetar koji nailazi na strukturu dimnjaka skree u tri meusobno normalnapravca. Rezultujue dejstvo se ogleda kroz est komponenata i to tri komponente

sile i tri komponente momenta u prostoru. S obzirom na karakter vitkosti strukturadimnjaka, uticaj dejstva vetra se moe razmatrati kao dvodimenzioni problem s ob-zirom na dominantan uticaj optereenja u pravcu vetra i u pravcu normalnom na pra-vac vetra (slika 4.7).

Paralelne strujnice u neporemeenom delu strujnog polja se razdvajaju stru-jei oko poprenih preseka strukture dimnjaka. Ovo rezultuje periodinim odvaja-njem vrloga i impulsom koji deluje u pravcu transverzalnom na pravac strujanja (sli-ka 4.8).

Vetar

Pravacvetra

Transverzalnipravac

Slika 4.7. Pojednostavljeno dvodimenzionostrujanje oko dimnjaka

Slika 4.8. Odvajanje vrtlogaoko dimnjaka cilindrinog

poprenog preseka

Pri veim brzinama vetra odvajanje vrtloga se deava naizmenino sa jednepa sa druge strane cilindrine strukture dimnjaka. Ovim procesom se izaziva pobud-na sila odgovarajue uestalosti, transverzalnog pravca u odnosu na pravac vetra i

promenjivog smera.Odvajanje vrtloga sa glatke povrine strukture dimnjaka zavisi od Rejnoldso-

vog broja:

Re ,VD

= (4.8)

gde jeV brzina neporemeene struje vazduha,

D prenik dimnjaka,v kinematska viskoznost vazduha (15,7 x 10-6na 20C).

Eksperimentalnim putem, za glatku povrinu dimnjaka utveni su reimi od-vajanja vrtloga za razliite Rejnoldsove brojeve (slika 4.9). Na vrlo malim Rejnol-dsovim brojevima (Re< 5), strujanje je laminarno du glatkog profila dimnjaka. Uopsegu 5


51/338

O DIMNJACIMA 51

ga se formira uz sam dimnjak. Veliina vrtloga se poveava linearno u zavisnosti odRejnoldsovog broja i dostie duinu oko 3 prenika dimnjaka priRe= 45. Sa daljim

porastom Rejnoldsovog broja, ustanovljava se laminarni periodini trag vrtloga su-protnih smerova. U rasponu 150


52/338


Vrednosti Strouhalovog broja se mogu odrediti za razliite oblike poprenihpreseka dimnjaka i za razliite nivoe hrapavosti strukture u aerotunelima, merenjem

uestalosti odvajanja vrtloga u odreenom rasponu brzina.Aerodinamiki ureaji koji se montiraju pri vrhu dimnjaka mogu uticati na

smanjenje dejstva odvajanja vrtloga bez poveanja strukturalnog priguenja (slika4.12).

Slika 4.12. Aerodinamiki ureaji za smanjenje dejstva odvajanja vrtloga

4.1.1.5. Aerodinamika dejstva

Strujanje oko dimnjaka izaziva aerodinamika optereenja strukture. Statikaoptereenja silama otpora mogu izazvati izuzetno visoka naponska stanja i znaajnedeformacije strukture dimnjaka posebno pri velikim brzinama vetra. Sa druge stra-ne, ak i pri malim brzinama vetra, moe doi do pojave velikih amplituda oscilova-nja vrha zbog pojave odvajanja vrtloga.

Struktura dimnjaka izloena velikim deflekcijama, zamoru i znaajnim stati-kim optereenjima, mora da bude projektovana tako da izdri ta optereenja za pro-

jektovani ivotni vek. Imajui u vidu izraenu vitkost struktura dimnjaka, i statikai dinamika priroda dejstva aerodinamikih efekata vetra se mora uzeti u obzir. Sto-ga, moemo izvriti podelu dejstva vetra na:

statiko dejstvo vetra, dinamiko dejstvo vetra.

Slika 4.11. Prva etirisopstvena oblika oscilovanja

strukture dimnjaka

Kada je brzina vetra takva da je uestalost od-vajanja vrtloga bliska vrednosti neke od sopstvenihuestalosti strukture dimnjaka stvaraju se uslovi zanastanak rezonancije.

Nakon poveanja amplitude vrha dimnjaka,mala promena brzine vetra nee uticati na smanjenjeamplitude s obzirom da e se sada odvajanje vrtlogavriti sa uestalou sa kojom osciluje struktura.

Kontrola odvajanja vrtloga e dalje zavisiti odbrzine vetra samo pri znaajnijoj promeni brzine ve-tra.


53/338

O DIMNJACIMA 53

Pritisak vetra se moe sraunati na osnovu izmerenih vrednosti brzine vetrakorienjem Bernulijevog zakona

21 .2 D

p V C= (4.11)

Optereenjevetrom

Dijagramtransverzalne

sile

Momentnidijagram

Slika 4.13. Opti dijagramioptereenja strukture cilindrinih

dimjaka

Intenzitet brzine vetra je promenjivaveliina u zavisnosti od vremena i kao takvu

je razmatramo oslanjajui se na odgovaraju-e statistike zakone. Promenom brzine ve-tra menja se i pritisak vetra na konstrukciju, asamim tim i intenzitet sila koji je jednak pro-izvodu intenziteta pritiska i projektovane po-vrine. Sila otpora je u pravcu i smeru brzi-ne vetra. Pod projektovanom povrinom se

podrazumeva povrina normalne projekcijestrukture na ravan ortogonalnu pravcu brzinevetra. Ovakvo optereenje izaziva razliitooptereenje du visine dimnjaka (slika 4.13).

Sa druge strane pored optereenja upravcu vetra, prilikom opstrujavanja povrinedimnjaka javlja se sila u normalnom pravcu uodnosu na pravac vetra, koja je u ovom slua-

ju dinamikog karaktera. Imaju

i u vidu vit-kost struktura dimnjaka, mali stepen struktu-

ralnog priguenja i vrednosti uestalosti prva dva sopstvena oscilovanja koje su niske,

dinamiki karakter ovih sila je dodatno

Bogner - O Dimnjacima

Documents

Transcript of Bogner - O Dimnjacima