Baca Çapı Hesabı

Baca Çapı Hesabı ile ilgili geniş bilgi DIN 4705 de ve TS 2165 ile TS 11389’da mevcuttur. Öncelikle gaz yakıtlı kazan baca hesabı detaylı olarak anlatılacak olup, son aşamada katı yakıtlı kazan baca çapı hesabı anlatılacaktır. Bacanın boyutlandırılmasında gerekli olan ana veriler şunlardır;

-Yakacak cinsi
-Kazan ve brülör özellikleri
-Deniz seviyesinden jeodezik yükseklik
–Baca gazı miktarı
-Baca gazının kazandan çıkış sıcaklığı
-Kazanın bulunduğu hacime giden havanın, kazanın ve bağlantı parçalarının gerekli üfleme basınçları
-Bağlantı parçasının konstrüksiyonu ve uzunluğu
-Baca malzemesi, konstrüksiyonu ve yüksekliği

Baca Şartları:
P_Z = P_H — P_R
P_ZE = P_W + P_FV + P_L
P_Z > P_ZE

P_z   : Atık gazın bacaya girdiği yerdeki alt basınç ( Pa )
P_ZE : Atık gazın bacaya girdiği yerdeki gerekli alt basınç(Pa )
P_R   :Baca içerisindeki sürtünme basıncı ( Pa )
P_H   :Baca içerisindeki atık gazın statik basıncı (Teorik çekiş )( Pa )
P_W  : Isı üreticisi için gerekli itme basıncı. (Pa ) ( Tablo 15 veya Grafik 1)
(Kazan katalogundan okunan “duman gazı karşı direncini” yenebilecek uygun brülör seçilmesi durumunda bu değer 0 olarak alınabilir.)

P_FV: Bağlantı kanalı için gerekli itme basıncı. ( Pa )
P_L   : Besleme havası için gerekli itme basıncı. (Pa ) (cihaz katalogunda verilmemişse min. 4 Pa alınacak)

Baca Çapı Hesabı Hesaplama Adımları

PLD (Dış hava basıncı) (Pa )

PLd :Deniz seviyesindeki dış hava basıncı (101320 Pa )
g : Yerçekimi ivmesi (9.81 m/sn2)
Z : Jeodezik yükseklik (m )
RL : Havanın gaz sabiti (288 J /kg K )
TL : Dış hava sıcaklığı (15 °C ) = ( 288.15 K )

Dış havanın yoğunluğu (kg /m3 )

P_L = P_LD / (R_L×T_L)
P_LD :(Pa),
R_L :(J/kg°K),
T_L : (°K

İç cidar için bazı malzemelerin ortalama pürüzlülüğü (r)

Tablo. 14

Tablo.15

Hacimce CO₂ konsantrasyonu (% CO₂)

Tablo. 16

Grafik. 3

Grafik. 4

(Q_N>2000kW için  = 0.475x Q_N Formülü kullanılmalıdır.

(l/Λ): Isı iletim direnci (m²°K / w )

y (Biçim sayısı) : Yuvarlak ve oval kesitler için =1 ,Kare ve dikdörtgen kesitler için =1.1
(λ ): Isı iletim katsayısı (W /m°K ) (Tablo 17)

D_h  :Bacanın iç hidrolik çapı (m)
D_ha:Yalıtımın dış hidrolik çapı (m)
D₂ : Bacanın dış hidrolik çapı (m)

Tablo. 17 (Bazı baca malzemelerinin ısı iletim katsayısı, yoğunluğu ve özgül ısı kapasitesi)

Bacanın ısı geçirme katsayısı ( k )   ( W / m°K )

S_H :Düzeltme katsayısı = 0.5
α_i: :İç yüzey ısı taşınım katsayısı (W /m² °K ) ( Grafik 3 )
α_a: Dış yüzey ısı taşınım katsayısı (W /m² °K )
Bina içinde 8 W /m² K, Bina dış mda 23 W /m²° K alınacak

Grafik 5

Soğuma sayısının hesabı ( K )

K = U × k × H / (m ×C_p)
U : Bacanın iç çevre uzunluğu (m)
k : Isı geçirme katsayısı (W /m°K )
H : Bacanın açındırılmış Etkin baca yüksekliği ( m)
m:Atık gaz kütle debisi (kg / sn)
C_p:Atık gazın ısınma ısısı (J /kg °K) (Grafik. 4 )

Grafik. 6

Bacaya girişteki atık gazın sıcaklığı ( Te )(˚K )

T_e=T_u + (T_w – T_u ) . e ^-K

T_u :Isıtılmış mahallerden geçen bacalarda tu =293.15 °K
Isıtılmayan mahallerden geçen bacalarda tu =273.15 °K
Mutat için açıkta serbest olan bacalarda tu =273.15 °K
Islaklığa dayanıklı ve açıktaki serbest bacalarda tu = -258.15 °K
T_w: Üretici cihaz kotaloğunda vermeli, verilmediği durumlarda 448.15 °K ( 175 °C ) alınmalı.

Atık gazın ortalama sıcaklığı (Tm ) (˚K )

T_m = T_L + (T_e-T_L)/ K × (1 – e ^-K)

Ekleme parçasındaki atık gazın ortalama sıcaklığı ( Tvm) (˚K )

T_mw =T_u + (T_w+T_u)/K × (1 – e ^-K)

Atık gazın ortalama yoğunluğu (ρm) (kg/ m3 )

P_m = P_LD / (R_m . T_m)

R_m :Atık gazın gaz sabiti (J /kg °K ) (Grafik. 5), Tm :(°K ), PLD : (Pa)

Grafik 7

Atık gazın ortalama hızı ( W_m)( m/sn )

A : Bacanın iç en kesiti (m² ):(kg/s) p_m : ( kg/m³)
P_Z = P_H – P_R
P_H=H_B x g x(ρ_L-ρ_m)
P_H :Baca içerisindeki atık gazın statik basıncı (Teorik çekiş )( Pa )
H_B : Etkin baca yüksekliği ( m )
g: Yerçekimi ivmesi (m / sn² ) : 9.81 m/sn²
ρ_{L :} Dış havanın yoğunluğu. ( kg /m³)
ρ_{m :} Baca gazının ortalama yoğunluğu. ( kg /m³)
P_R: Baca içerisindeki sürtünme basıncı(Pa )
S_E: Emniyet katsayısı =1.5
Ψ : Boru sürtünme sayısı veya (Grafik 6)
L : Açındırılmış baca boyu uzunluğu ( m )
∑_n ξ_n  : Bacadaki özel dirençlerin toplamı ( Tablo 18 )

 Grafik. 8

P_FV = P_RV  – P_HV
P_FV:Bağlantı kanalı için gerekli itme basıncı. ( Pa )
P_RV:Bağlantı kanalındaki sürtünme basıncı ( Pa )
P_HV:Bağlantı kanalındaki statik basınç (Teorik çekiş ) ( Pa )
P_HV=H_V x g x(ρ_L-ρ_mV)
H_V :Atık gazın bacaya girdiği nokta ile, ısı üreticisinin atık gaz ağızı arasındaki yükseklik farkı ( m)
ρ_mV: Bağlantı kanalı içindeki atık gazın yoğunluğu

D_nv: Bağlantı kanalının iç hidrolik çapı (m )
L_v: Bağlantı kanalının açındırılmış uzunluğu ( m)
∑_n ξ_nv: Bağlantı kanalındaki özel dirençlerin toplamı
W_nv: Bağlantı kanalındaki atık gazın hızı (m /sn)
S_E: Emniyet Katsayısı = l .5
W_nv = m / (A_v × ρ_mv)

A_v : Bağlantı kanalının iç en kesiti ( m² )    : (kg/s)         ρ_mv : ( kg/m³)
P_Z = P_H – P_R
P_ZE =P_W + P_FV + P_L
P_Z > P_ZE

Hesap sonuçlarının güvenliği için aşağıdaki sınırlara uyulmalıdır;

En küçük hız:

W_min =0.5 X ( A / A₀ )^¼  
A : Baca iç en kesiti
A_o: Referans büyüklük (0.01m² )

En küçük alt basınç:

P_z≥P_zmin, = f_u X H X (T_e-T_L)
f_u  : En kiçü k alt basınç için katsayı = 0.0057 ( Pa / m°K)
H  : Etkili baca yüksekliği    ( m)
T_e : Bacaya girişteki atık gazın sıcaklığı   (°K)
T_L : Dış hava sıcaklığı (15 °C ) = ( 288.15 °K )

En büyük narinlik:

Baca ağzındaki atık gaz sıcaklığı ( T₀) (° K )

T₀ =T_u+ (T_e– T_u) x e^-K
Yoğuşma olmaması için T₀ ≥  ( 60+273 )°K olmalıdır.

Şekil. 32

Şekil 32

p_l — Besleme havası için gerekli itme basıncı ( Pa )
p_w — Isı üreticisi için gerekli itme basıncı (Pa )
p_rv — Bağlantı kanalındaki sürtünme basıncı (Pa )
p_fv — Bağlantı kanalı için gerekli itme basıncı ( Pa )
p_r — Baca içerisindeki sürtünme basıncı ( Pa )
p_h — Baca içerisindeki atık gazın statik basıncı ( Pa )
t_w — Cihaz atık gaz çıkış sıcaklığı ( °K)
t_mv — Ekleme parçasındaki atık gaz ortalama sıcaklığı ( °K )
t_e  — Bacaya girişteki atık gaz sıcaklığı ( °K)
t_m — Atık gaz ortalama sıcaklığı ( °K )
t_u — Bacanın geçtiği ortam sıcaklığı ( °K )
t_o  — Baca çıkış ağzındaki atık gaz sıcaklığı ( °K )
t_L — Dış hava sıcaklığı ( °K )
Hy —  h_V — Isı üreticisi baca çıkış ağzı ile atık gazın bacaya girdiği nokta arasındaki yükseklik farkı (m)
h_B— Etkin baca yüksekliği ( m )

Pratik Baca Çapı Hesabı

Baca çapı hesabı yapılırken kullanılan yakıt ve kazan tipinin önemi büyüktür. Her yakıtın yanması için gerekli hava miktarıyla, ortaya çıkan atık gaz miktarının farklı olması nedeniyle, baca çapı hesabı yakıt tipine önemli ölçüde bağlıdır. Yakıt cinsine bağlı olarak baca çapı hesabı için kullanılan bazı ampirik formüller aşağıda verilmiştir.

Qk= Kazan yükü (kcal/h)
Fb=Baca Kesit Alanı (cm²)
h= Bina Yüksekliği
Fb= katsayı x Qk / √ h olarak hesaplanır.

Doğalgaz yakıtlılarda kat sayı = 0,012
Katı yakıtlılarda kat sayı = 0,03
Sıvı yakıtlılarda kat sayı = 0,02

Baca hesabı yapılırken toplam binanın çatıya kadar olan bacanın uzunluğunun üzerine 1-2 metre fazla hesaplanarak ele alınır.

Örnek: Katı Yakıtlı Baca Çapı Hesabı

Qk= 400 000 kcal/h)
h= 19 m
Fb= 0,03 x Qk / √ h
Fb= 0,03 × 400 000 / √19 = 2752 cm²
Kesit Alanı = π * r²/4
π * r²/4 = 2752
r= √(2752 × 4 / 3,14) = 59,20 cm
r = 59,20 cm
Baca çapı: Ø 60 cm Duman Bacası

Örnek: Doğalgaz Yakıtlı Baca Çapı Hesabı

Qk= 300000 kcal/h)
h= 19 m
Fb = 0,012 x 300 000 / √ 19 = 828 cm²
Kesit Alanı = π * r²/4
π * r²/4 = 828
r= √(828 × 4 / 3,14) = 33 cm
r = 33 cm
Baca çapı: Ø 33 cm baca yapılacaktır.

Baca Çapı Hesabı için Kullanılan Programlar

Baca Çapı Hesabı Hesap Programları
Açıklama	İndirme Linki
1-Baca Hesabı  TS11389 EN133841 DiN4705	1-Baca-Hesabi-TS11389EN133841-DiN4705.xls
2-Baca Çapı Hesabı TS2165-DiN4705	2-Baca-Capi-Hesabi-TS2165-DiN4705.xls
3-Baca Çapı Hesabı TS2165	3-Baca-capi-Hesabi-TS2165.xls
4-GMP Baca Çapı Hesabı	4-GMP-Baca-Hesabi.xls
5-Baca Kesiti	5-Baca-Kesiti.xls
6-Baca Çapı Hesabı	6-Baca-hesabi.xls

Kaynak: MMO