|
Для получения действительно экономичной печи необходимо не только выделить из топлива как можно больше тепловой энергии, но и утилизировать ее, т.е. удержать в массиве печи не выпуская в атмосферу ни одной лишней калории.
При решении этой проблемы в основу своих рассуждений мы положили два фактора эффективной теплопередачи:
• теплопередача тем эффективнее, чем больше разница в температурах объектов, участвующих в этом процессе;
• теплопередача тем эффективнее, чем больше поверхность контакта между этими объектами.
Как видно на графике в начале топки температура в трубе 180 градусов. Через 1,5 часа эта температура достигает 250 градусов, а еще через 2,5 часа - 350 градусов. Понятно, что со временем нагрев внутреннего слоя кирпичной кладки увеличивается и условия теплосъема ухудшаются. Если топить печь непрерывно, то наступит момент, когда смысл этого действа практически потеряется, т.к. почти все выделяемое в топке тепло будет уноситься в атмосферу.
Печной кирпич является достаточно инерционным материалом в смысле теплопроводности, поэтому за время топки печи (1,5 часа) значительно прогревается только его внутренний слой, непосредственно соприкасающийся с горячими печными газами. Изменения температуры на наружной поверхности печи с толщиной стенок в кирпич начинает регистрироваться только к концу топки, а максимальной температуры наружные стенки достигают только через 4 часа после начала топки. Причем эта максимальная температура не 800 градусов, как на внутренних поверхностях в конце топки печи, а всего около 70. Зато остывает теплоемкая печь настолько долго, что достаточно производить ее топку всего один раз в сутки. Это и привлекает. Исходя из вышесказанного, тепловоспринимающая поверхность печи должна быть настолько развитой, чтобы за 1,5 часа топки «впитать» как можно больше тепла из печных газов.
Причем играет роль не только площадь этой поверхности, а и характер ее взаимодействия с потоком горячих газов. Например, делать большие кирпичные массивы на пути печных газов не целесообразно, т.к. за время топки прогреется только наружный достаточно тонкий слой кирпича и такой массив не сможет аккумулировать много тепла. Поэтому более целесообразно делать развитую тепловоспринимающую поверхность, которая вся омывается горячими газами в процессе топки. Здесь целесообразно снова обратиться к опыту строительства промышленных котлов. Вот пример организации современного эффективного теплообмена. Емкость с водой пронизана трубами по которым проходят горячие топочные газы. Обратите внимание, что эти каналы сделаны горизонтальными. При таком расположении каналов поток горячих газов естественным образом прижимается к верхней поверхности канала и скользит вдоль нее, отдавая тепло достаточно эффективно. Дополнительно в каждый канал вложены спирали, которые заставляют поток вращаться по мере продвижения по каналу.
В бытовых печах существует несколько конструктивных способов организации теплосъема. Это колпаки, горизонтальные дымообороты, вертикальные дымообороты, рассечки, комбинации подъемных и опускных каналов и т.д. На наш взгляд, в наименьшей степени условия организованного теплосъема созданы в колпаковых печах и в прямоточных печах с рассечками. В колпаковых печах под сводом создается подушка горячих газов, которая достаточно медленно замещается более горячими, проходящими в нижней части колпака (вспомните, скорость движения газовых потоков в печи составляет метры в секунду, а кирпич - это достаточно инерционный материал в смысле теплопроводности. Недостатком же рассечек, установленных в большой прямоточной полости является то, что не все они работают в одинаковых условиях. Как уже говорилось выше, в полостях образуются русла газовых потоков, которые, предположительно, охватят не весь массив рассечек, а только те, которые будут лежать в этом русле.
|
