محاسبه حداقل ارتفاع دودکش

محاسبه حداقل ارتفاع دودکش به عوامل مختلفی وابسته است، همه ی بویلر های امروزی، بوسیله نیروی مکش یا draft طبیعی که بوسیله نیروی دودکش بوجود می آید کار می کنند. البته برای واحد های صنعتی و بزرگ مجهز به سوپرهیتر و اکونومایزر و گرمکن هوا از نظر عملی و اقتصادی به صرفه نیست که تنها با نیروی مکش طبیعی مکش دود انجام شده و برای این واحد ها و واحدهایی با شرایط زیر می بایست از فن علاوه بر مکش طبیعی استفاده نمود. در زیر سه نوع از این مکش ها نام برده شده است:

1- نیروی مکش تحت فشار هوای اجباری.

2- استفاده از مکش القایی و مکش با هوای اجباری.

3- یا ترکیبی از هر دو مکش فن القایی و مکش طبیعی (این روش عملکرد متداول نمی باشد.)

قطر و ارتفاع مورد نیاز دودکش ها برای مکش با مکش طبیعی واحد ها به فاکتور های فنی زیر وابسته است:

1- اختلاف نیروی مکش دودکش از ورود دود به دودکش تا خروج آن

2- دما گاز ورودی به دودکش و دمای محیط خارجی

3- دبی گاز عبوری از دودکش

4- فشار بارومتریک

ارتباط بین افت مکش و ارتفاع دودکش از رابطه زیر محاسبه می شود:

: افت نیروی مکش

: ارتفاع دودکش

: فشار اتمسفریک

: دمای اتمسفر

: دمای متوسط گاز در دودکش

: ثابت هوا

: شتاب گرانش

علاوه بر فاکتور های ذکر شده تعدادی فاکتور محیطی نیز وجود دارند که بر محاسبه حداقل ارتفاع دودکش اثر می گذارند.

در  مقاله شماره 42 قوانین اجرایی قانون 4/1994 در محیط زیست آمده است که:

1- ارتفاع دودکشی که دبی گاز های منتشره از آن به طور کلی 7000kg/h-15000 است می بایست 18 تا 36 متر باشد.

2- ارتفاع دودکش که مقدار کلی گازهای خروجی آن در حدود 15000kg/h می باشد حداقل می بایست دو برابر و نیم از ارتفاع ساختمان های اطراف از جمله ساختمانی که خود دودکش از آن خارج می شود بیشتر باشد.

یک مثال از نحوه تخمین میزان گاز های خروجی از دودکش بویلر به شکل زیر می باشد:

1- یک بویلر فایر تیوب با ظرفیت 8000kg/h  بخار را در نظر بگیرید.

2- همچین بویلری با ظرفیت نامی ذکر شده عموما راندمانی در حدود 85 درصد بر پایه میزان گرمایش ناخالص و مقدار مورد انتظار مصرف سوخت حدود 650 کیلوگرم ساعت دارد.

3- نسبت سوخت به هوا برای احتراق کامل عموما در رنج 18-20 می باشد.

4- برای نسبت سوخت به هوا 20، میزان گاز های خروجی به صورت زیر می باشد:

5- طبق ارتفاع دودکش بر اساس شرایط محیطی می بایست ارتفاعی در حدود 18-33 متر داشته باشد.

6- ارتفاع دودکش می بایست برای مکش مورد قبول از بویلر با روابط ذکر شده در بالا که میزان افت مکش را به ارتفاع مربوط می نمود اصلاح گردد.

7- در مواردی با ظرفیت بویلر بزرگتر به عنوان مثاال 10 تن بخار از طریق همین روش، ارتفاع دودکش حدود دو نیم برابر ارتفاع ساختمان های اطراف که خود ساختمان شامل دودکش نیز، جز آن ها می باشد می گردد.

 برای محاسبه ابعاد و قطر دودکش پارامتر های زیر دخیل هستند:

• ارتفاع ساختمان (دودکش )
• ظرفیت حرارتی بویلر مورد نظر
• درجه حرارت دود خروجی
• درجه حرارت محیط
• فشار محیط
• فشار خروجی دود از بویلر

اختلاف دمای بین گاز‌های داغ خروجی از دیگ و هوای اتمسفریک، باعث ایجاد مکش در مسیر دودکش و صعود گاز‌های داغ به سمت بالا می‌شود. به این نیروی ایجاد شده توسط اختلاف فشار، نیروی درفت می گویند. هرچه طول دودکش بیشتر باشد، مکش ایجاد شده در دودکش در سطح مقطع یکسان بیشتر شده و سرعت صعود گاز‌ها نیز افزایش می‌یابد. علاوه بر افزایش ارتفاع، کاهش قطر در دبی حجمی ثابت نیز باعث افزایش سرعت صعود در دودکش می‌شود. این نیروی به وجود آمده باید به میزانی باشد که بر نیروی اصطکاکی در دودکش غلبه کند و همچنین بر دبی در گذر دود داخل دیگ تاثیر نگذارد.
افزایش سرعت جریان در یک دودکش باعث ایجاد صدا و لرزش در مسیر دودکش می‌گردد. این افزایش لرزش می‌تواند به سازه دودکش آسیب برساند. علاوه بر این، افزایش صدا نیز مزاحمت‌هایی به دنبال خواهد داشت.
بنا بر گفته های بالا و دانایی بر این موضوع که ارتفاع دودکش در ساختمان ها قابل تغییر نیست و برابر با ارتفاع ساختمان است، سطح مقطع مناسب برای دودکش بنا بر ظرفیت دیگ و ارتفاع دودکش، در هندبوک‌ها آمده‌است تا میزان مکش مناسب برای بویلر فراهم شود و سرعت هم از میزان مجاز آن فراتر نرود این در حالی است که قطر دودکش تاثیر به سزایی در افت فشار درون مسیر دودکش دارد.
همواره در محاسبات ارتفاع ساختمان مشخص است و پارامتری که در دسترس است برای کنترل سرعت و افت فشار درون دودکش، سطح مقطع دودکش یا همان قطر دودکش می باشد. از آنجائیکه ظرفیت دیگ، پارامتر شناخته ‌شده‌تری از دبی گاز‌های حاصل از احتراق است، جهت استفاده ساده‌تر از این جدول‌ها، این جدول ها را بر اساس ظرفیت دیگ، تنظیم می‌کنند. که اساس کاری آنها فرمول زیر است.