sib-akva@ya.ru
Официальный дилер
работаем с 2000 года
Ваша корзина
пуста
Перейти в корзину

Системы дымооборотов в печах

СИСТЕМЫ ДЫМООБОРОТОВ        

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Процесс телпоотдачи печей. Устройства

2. Допоолнительные устройства и приспособления для комнатных печей

Печные дымообороты (дымоходы, каналы) являются с одной стороны, как бы некоторым руслом, двигаясь по которому продукты горения переходят из топливника в дымовую трубу; с другой стороны они служат внутренней теплопогло­щающей поверхностью печи, которая должна воспринять воз­можно большее количество тепла от проходящих по дымооборотам газов, перенести это тепло за счет теплопроводности к внешней поверхности печи и затем путем лучеиспускания, а также конвекцией и кондукцией передать его воздуху по­мещения и окружающим предметам.

В связи с этим печные дымообороты должны:

1)    иметь достаточно развитую внутреннюю поверхность те- пловосприятия и соответствующую ей наружную поверхность теплоотдачи;

2)    обеспечивать равномерное распределение тепла по массиву печи желательно с преимущественной концентрацией его в ниж­ней зоне печи;

3)    представлять наименьшее газовое сопротивление для про­хода дымовых газов.

Рассмотрим подробно все существующие системы дымооборотовтой особо важной роли, какую они играют в конструкции печи.

Как отмечалось ранее, несмотря на все видимое разнообразие их, они могут быть сведены к следующим четырем основным типам:

1)    системе многооборотной с последовательным  проходом дымовых газов по каналам;

2)    системе однобортной с одним восходящим и многими опускными каналами;

3)    бесканальной системе;

4)    системе с преимущественным нижним прогревом.

Система многооборотных последовательных каналов в свою очередь состоит из вертикальных и горизонтальных каналов с последовательным возможно значительном протяжении и тем самым отнять от газов больше тепла.

Система многооборотных последовательных вертикально каналов (см. выше рис. 4) характеризуется тем, что образует в топочном пространстве дымовые газы поднимаются вверх одним подъемным каналом; дойдя до верхнего газа, опускаются вниз также по одному каналу; опершись до поверхности свода над топливником, газы снова поднимаются вверх по соседнему каналу и т. д., проделывая выхода в трубу ряд последовательных оборотов вверх и в число которых в практике колеблется от 3 до 8. Таково устройство общеизвестной „голландской" печи. Идея, руководившая изобретателем этой системы, состояла в том, чтобы застав» дымовые  газы соприкасаться со стенками дымоходов печи  на возможно значительном протяжении и тем самым отнять от газов больше тепла.

Основными недостатками этой системы являются следующие:

1)    Большая длина пути, проходимого дымовыми газами, представляет значительное сопротивление движению их, при нали­чии к тому же значительного числа поворотов. Чтобы преодолеть это сопротивление, необходимо иметь в дымовой трубе сильную тягу, которая, как известно, создается, с одной стороны, высотой дымовой трубы, с другой — разностью темпера­тур дымовых газов и наружного воздуха. Первое условие - высота трубы — в большинстве случаев обусловливается высотой здания и не подлежит изменению (5—6 м для одноэтажных и 8—9 м для двухэтажных зданий). Для выполнения второй условия необходимо иметь высокую температуру отходящих газов. Последнее обстоятельство является невыгодным, так ка ведет к увеличению тепловых потерь печи, заметно снижая к к. п. д.

2)    Температура дымовых газов по мере движения их по оборотам печи постепенно снижается. По первому жаровому каналу проходят наиболее сильно нагретые газы, по второму- менее нагретые, по третьему — еще более охлажденные и т.) Соответственно с этим в той же последовательности происходит прогревание наружной теплоотдающей поверхности печи. Ближайшие к топке части накаляются недопустимо в то время как наиболее отдаленные прогреваются слабовидно, что прогрев поверхностей печи происходит весьма неравномерно.

3)    Неравномерный прогрев массива печи обычно влечет за собой растрескивание кладки в наиболее слабых частях (очень часто по неизбежным конструктивным особенностям в много­оборотных печах оказываются рядом первый наиболее нагретый жаровой канал и последний дымоход, наиболее слабо прогре­ваемый). Через образовавшиеся трещины происходит выбрасы­вание дымовых газов и пламени, что влечет загрязнение воз­духа помещения и вызывает опасность пожара.

Система многооборотных последовательных горизонтальных каналов, как это было выше показано на рис. 5, состоит в том, что дымовые газы, поднявшись одним восходящим каналом до самого верха печи, опускаются затем вниз до перекрытия то­пливника несколькими горизонтальными каналами, соединенными между собой короткими вертикальными отрезками.

Эта система дымооборотов обладает всеми недостатками, присущими системе с вертикальными последовательными дымооборотами, и сверх того имеет свои собственные: горизонталь­ные участки дымоходов, замедляя скорость движения в них газов, способствуют расслоению газового потока и усиленному отложению в них сажи вплоть до полного их засорения. Необ­ходимо устройство прочистных дверок в каждом горизонталь­ном ходу.

Газовое сопротивление печей с многооборотной системой ка­налов сравнительно высоко и колеблется в зависимости от числа оборотов от 1,2 до 2,5 мм вод. ст.

б) Система однооборотная с одним восходящим и многими параллельными опускными каналами.

По сравнению с рассмотренными многооборотными системами каналов эта система (рис. 6) обладает рядом преимуществ:

- Все опускные каналы омываются газами примерно одной и той же температуры, что обусловливает равномерность про­грева по периметру внешней теплоотдающей поверхности печи.

- Благодаря наличию более просторного пути для газов (газы двигаются сразу по всем опускным каналам) сопротивле­ние дымооборотов ничтожно, и печь может работать с более низкой температурой отходящих газов. Тепловые потери при этом оказываются минимальными.

Если для правильной работы печи с последовательными ка­налами необходимо выпускать газы в дымовую трубу с темпе­ратурой 200—250°, то для нормальной работы печи с парал­лельными опускными каналами температура отходящих газов может быть снижена до 120—130°, т. е. почти вдвое. Отсюда и потери с отходящими газами становятся значительно меньшими.

Равномерность прогрева теплоотдающей поверхности печи в системе с параллельными опускными каналами обеспечивается тем, что в них газы проходят с одной и той же температурой. Перегрев одного из каналов в ущерб другим не может иметь места вследствие свойства саморегулирования, которым обла­дает эта система.

Оно заключается в следующем: отставание в прогреве одного из каналов может быть вызвано, очевидно, тем, что проходящие по этому каналу газы получают большее охлаждение; но в таком случае удельный вес их увеличивается вследствие  чего же падение их начинает протекать с большей скоростью, что в свою очередь вызовет в этом канале усиленный приток свежей порции горячих газов, которые и восстановят нарушенное тепловое равновесие.

То же происходит в каналах случайно более перегретых: вследствие уменьшения удельного веса дымовых газов приток новых автоматически уменьшается и прогрев их снижается.

Не то происходит в системе, состоящей из нескольких ходящих каналов; случайный перегрев одного из них вызывает усиленный приток сюда горячих газов, что еще более превышает температуру стенок канала и влечет дальнейшее усиление. притока горячих газов и следовательно нарастание температуры поверхности печи.

Газовое сопротивление печей с одним восходящим и vгимн параллельными опускными каналами сравнительно велико и колеблется в пределах от 1,0 до 1,2 мм вод. ст

в)      Бесканальная (безоборотная или колпаковая) система дымооборотов.

Сущность этой системы заключается в том, что газы по выходе из топливника через хайло, расположенное в перекрытия  топливника, поступают в верхнюю камеру-колпак, снабженную или контрфорсами или насадкой из кирпича. Достигнув перекрытия камеры, газы растекаются по сторонам, соприкасаются со стенками или насадкой, охлаждаются и, отяжелев, опускаются вниз, а затем уходят в дымовую трубу (рис. 7).

Движение газов происходит свободно, без принуждения: наи­более нагретые и легкие газы всплывают вверх, а остывшие как более тяжелые падают вниз и уходят через дымовую трубу в атмосферу; нет насильственного „протаскивания" газов через дымообороты, какое наблюдается в канальных системах.

Отсюда следует, что газовое сопротивление такой печи ни­чтожно, а равномерность прогрева стенок по периметру печи почти идеальная.

Наилучшей формой поперечного сечения бесканальной печи является круглая, как наиболее соответствующая естествен­ной форме газового потока. Однако и другие формы печи квад­ратная и прямоугольная также допускаются в этой системе.

Недостатком этой системы по заявлению ее автора проф. Грум-Гржимайло является более сильный прогрев верха печи.

Тепловой профиль печей с верхним прогревом (к которым относятся и бесканальные печи) представлен на рис. 30. Из него видно, что преимущественному прогреву подвергается верх печи. Это является недостатком как этой системы, так и системы однооборотной.

Сила тяги дымовой трубы, достаточная для успешной работы бесканальних печей составляет всего 0,80—1,0 мм вод. ст.

г)       Система с преимущественным нижним прогревом характеризуется тем, что низ печи прогревается заметно сильнее.

Это может быть достигнуто двумя способами:

I) В малых печах это является неизбежной конструктивной ценностью, так как стенки топливника, наиболее сильно прогреваемы, являются и то же время наружными стенками печи.

2) В больших печах это достигается путем пропуска наи­более сильно нагретых дымовых газов непосредственно из то­пливника по каналам, расположенным в нижней части печи. При этом выпуск газов из топливника делается или на одну или на дно стороны .

Еще больший эффект в смысле прогрева низа печи получается при пропуске раскаленных га­зов по каналам, проходящим под топливником и зольником.

Тепловой профиль печи с нижним прогревом представлен па рис. 32. Из него видно, на­сколько сильнее прогревается нижняя часть печи по сравне­нию с верхом.

Однако такое вынужденное притягивание раскаленных газов книзу в тот момент, когда они, обладая наибольшей инерцией, стремятся вверх, не проходит без затраты некоторой энергии; газовое сопротивление печей возрастает при этом до 1,8— 2,0 мм вод. ст. Отсюда следует сделать вывод, что печи с нижним прогревом могут быть рекомендованы к установке лишь в тех случаях, когда имеется полная уверенность в наличии постоян­ной хорошей тяги, например в нижних этажах двухэтажных и многоэтажных зданий или в одноэтажных в зданиях, но с высотой трубы не менее 6—7 м. При отсутствии необходимой тяги такиепечи при растопке нередко дымят, особенно, когда сравнительно высокая наружная температура не обеспечиваетнадлежащей тяги.  

ПРОЦЕСС ТЕПЛОВОСПРИЯТИЯ, ТЕПЛООТДАЧИ И ТЕПЛОАККУМУЛЯЦИИ В ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПЕЧАХ. ДВИЖЕНИЕ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ В КАНАЛАХ

а)      Те я левое приятие стенками печи.  Продолжительностьтопки печей большой и средней теплоемкости колеблется

обычно в пределах от 1 до 2—2,5 час. — при отоплении дровами, торфом, лузгой я от 2,5 —до 5—6 час. — при отоплении углем и антрацитом.

За этот короткий промежуток времени стенками топливника и дымооборотоваккумулируется все количество теплоты, котороеотдаетпечь воздуху помещения в последующие 24или 12-14 часов.

Для выполнения указанной задачи стенки топливника дымооборотов должны иметь достаточно развитую поверхность теплопоглощения. Однако в этой области мы ещене имеем вполне надежных и проверенных опытами данных.      

Очевидно лишь одно, что по степени теплопоглощения они не равноценны. Так, стенки топливника, омываемые газами болеевысокой температуры и подверженные посредством лучистой теплоты горящего топлива (так называемая прямаяотдача), поглощают тепло интенсивнее, чем стенки дымооборотов, вовсе лишенные воздействия лучистой теплоты иомываемые газами более низкой температуры..

Теиловосприятие внутренних поверхностей печи

Размеры сечения дымовых каналов принимаются обыкновенно кратными ½  кирпича или 1 кирпичу. Размеры менее ½ кирпичанежелательны из опасения засорения их сажей или уносом из топливника.

Толщина кирпичных перегородок между отдельным каналами принимается обычно в 1/2 кирпича. Устройство внутрен­них перегородок в 1/4 кирпича не рекомендуется вследствие их непрочности, быстрого прогрева при топке печи и неспособно­сти аккумулировать необходимое количество тепла по причине их малой массивности.

 

Наиболее часто встречающиеся размеры дымооборотов: 13х13см (1/2 х ½ кирпича); 13х19 см  (1/2Х3/4 кирпича); 13х 25 см (1/2 х 1 кирпич). Лишь в крупных печах или в качестве жаровых каналов обычных печей встречаются каналы размером 25х25 см(1х1 кирпич) и 25х38 см(1 х 1 ½  кирпича).

 

Скорость движения дымовых газов в каналах в зависимости от назначения последних обычно принимается следующая:

1-ый (жаровой канал)  5—7 м/сек

2-ой дымовой канал и последующие за ним опускные

вертикальные каналы  от 0,2 до 2,0 м/сек

Горизонтальные каналы 1,0 - 2,3

б)      Характер движения дымовых газов в кана­лах. В горизонтальных каналах скорость движения газов ниже указанной нормы допускать не рекомен­дуется, потому, что при малых скоро­стях происходит в большой степени от­ложение сажи на дне канала. Кроме того при значительной высоте ка­нала и недостаточ­ном количестве про­текающих газов может произойти рас­слаивание газового более горячие струи ней части канала,притока, т. е. явление, при котором наиболее горячие газы поднимаются и держатся в вверху в то время как внизу может застаи­ваться холодный воздух; температура стенок такого канала по высоте будет не одинакова.

Для полного уяснения картины движения газов по каналам печи приводим несколько сравнений. Так, например, при пере­ливании воды из одного стакана в другой второй стакан под­ставляют под первый; когда же переливают газ легче воздуха, второй стакан, наполняемый газом, держат над первым стаканом кверху дном.

Когда вода течет по каналу, то она в первую очередь за­полняет и держится в его нижней части до определенного уровня (рис. 35); закрывать канал сверху крышкой совершенно излишне. То же, только в обратном порядке, наблюдается и при течении дымовых газов по горизонтальному каналу. Если газа немного, то он заполняет лишь верхнюю его часть; уровень газового потока располагается снизу, под газом.

 Дополнительные устройства и приспособления, применяемые в комнатных печах

23.jpg Шпуры (окна) в стенках топливника (рис. 53). Шпурами называются небольшие окна размером 3х7 или 7х7, устраиваемые в задней или боковой стенках топливников печей и сообщающие топочное пространство с боковыми дымоходами. Они являются дополнительными ходами газов наряду с основным ходом через хайло или жаровые окна. Шпуры применяются только в печах, имеющих внутренний топливник, окруженный системой опускных колодцев или бесканальной камеры — колпаком.

Ихназначение заключается в отводе во время топки печи части газов сгорания непосредственно в боковые дымоходы и в повышении тем самым температуры основной массы дымовых газов, уже достаточно охлажденных от соприкосновения со стенками печи. Этим увеличивается нагрев наружных стенок печи, приходящихся против шпуров, как бы снижается зона максимального прогрева печи и последняя приближается по своимсвойствам к печам с нижним прогревом. При этом особенно хорошо прогреваются места на стенках дымоходов, приходя­щихся против самых шпуров (рис. 53,а). Отклонение частей газового потока от основного направления в шпуры было про­верено и доказано работами ВТИ, а самая идея применения их была предложена инж. Подгородником, ближайшим сотрудни­ком проф. Грум-Гржимайло.

В бесканальных печах, разработанных инж. Подгородником, шпуры одновременно повышают в нужной степени темпера­туру чрезмерно охлажденных дымовых газов при выходе их в трубу и тем содействуют усилению тяги (см. Альбом ком­натных печей, составленный инж. Подгорником, изд. Сельхозпроекта).

После закрытия дымовой трубы шпуры выполняют иное на­значение: в период остывания печи через шпуры происходит циркуляция оставшихся в печи газов и воздуха (рис. 53,(5), при этом тепло, аккумулированное в топливнике и в камере дого­рания, передается наружным стенкам печи. При неплотном закрытии задвижки засосанный в топливнике воздух переливается через шпуры и уходит в дымовую трубу, не охлаждая ни самого топливника, ни вышележащих его частей.

б)      Воздушные (духовые) камеры и отступки. Вкрупных печах, имеющих значительные размеры в плане,внутренний их массив, обогреваемый проходящими там оборотами, не соприкасается с наружным воздухом, а потому и аккумулированное им тепло не имеет прямого выхода помещение. Б целях извлечения этого тепла массив печи прорезывается воздушными каналами и камерами, сообщающимися с наружным воздухом и воздухом помещения.

На рис. 54 представлена печь, имеющая две сквозные воздушные камеры в ее верхней части и два сквозных— продуха (канала) внизу.

Согласно приведенным ранее нормативным данным теплоотдача стенок воздушных камер уменьшается против теплоотдачи открытых поверхностей печи на 25—50% в зависимости от кон­струкции.

Камеры, как показано на рис. 54, открытые с обеих сторон, вполне доступны для осмотра и очистки от пыли. Это находится в полном соответствии с существующими санитарно - гигиени­ческими требованиями, на основа­нии которых устройство закрытых и недоступных для осмотра камер воспрещается. При желании эти воздушные камеры могут быть оборудованы от­крывающимися дверцами таким обра­зом, чтобы возможность доступа к ним не была нарушена. То же самое от­носится к двум небольшим проду хам.

Вредное влияние органической пыли состоит в том, что, осе­дая на сильно накаляемые кирпичные поверхности дымоходов, эта пыль пригорает, выделяя в воздух газообразные продукты сухой перегонки, раздражающие слизистые оболочки век, ноз­дрей и полости рта.

Для возможности очистки закрытых воздушных каналов и камер в наружных стенах печи оставляют вверху и внизу этих камер или против каналов, прочистные отверстия, снабжае­мые дверцами.

21.jpg

22.jpgСовершенно недопустимым является также устройство „жаровых“ душников, т. е. таких, которые заделываются в дымо­вые каналы. Подобное устройство очень опасно в смысле угара. При раннем закрытии трубы, когда угли в глубине топливника еще не перегорели окончательно, при закрытой топочной дверце образуется и застаивается в верхней части  дымооборотов окись углерода (СО). При открытии душника, помещенного в верхней части дымооборотов печи, газ этот поступает в помещение и отравляет организм человека, что нередко приводит к смертельному исходу.

Согласно принятому обычая печи почти всегда устанавливается возле внутренней или наружной стены помещения, при этом оказывается, что одна, а иногда и две стенки печи оказываются обращенными к стенкам здания. В целях использования теплоотдачи  этих стенок строят печи не вплотную к стене, а с некоторым отступом, почему и самое пространство между стенкой печи и стеной помещения носит название «отступки».

Отступка в свою очередь закрывается с обеих сторон стенками толщиной в четверть или пол- кирпича, причем в ниж­ней и в верхней частях заделки оставляют отвер­гла, закрываемые от­крывающимися решет­ками. Через эти отвер­стия и происходит цир­куляция комнатного воз­духа, при этом воздух помещения, как более холодный, поступает че­рез нижнюю решетку, а согревшийся в отступке выходит через верхнюю решетку.

Так как отступки яв­ляются теми же воздушными камерами греющей стенкой, то для них остается в силе требование  о доступности осмотра и очистки от пыли, как и для камер.

в) Оголовки дымовых труб и флюгарки. Ветер при известных условиях может оказывать большое влияние на тягу в дымовых трубах печей, в некоторых случаях способствуя ее усилению, а в других вызывая ослабление и даже опрокиды­вание тяги.

Внимательное изучение характера действия ветра на тягу в трубах привело к изобретению приспособлений, благодаря ко­торым вредное воздействие ветра может быть преобразовано и использовано для усиления тяги.

Рассмотрим три возможных случая воздействия ветра на дымовую трубу, заканчивающуюся наверху горизонтальной плоскостью.

 

Первый случай: ветер имеет горизонтальное направление. В этом случае горизонтальные струи воздуха у вершины трубы в точке А встречаются с нормальными к ним, отклоненными стенками трубы и направленными вверх другими струями воздуха. Дальнейшее движение воздуха выше плоскости трубы происходит по равнодействующей Rобоих названных направлений. При этом происходит подсасывание дымовых газов из трубы, и тяга следовательно увеличивается.

Второй случай: Ветер дует под углом к горизонту снизу вверх.

В этом случае, как видно из чертежа, направление равнодействующей Rсоставляет с горизонтом еще больший угол, чем в предыдущем случае, и подсасывающее действие ветра еще более увеличивается.

Третий случай. Ветер идет под углом к горизонту сверху вниз. Разлагая направление ветра на горизонтальное и направленное вниз вертикальное, видим, что горизонтальная сла­гающая давления ветра Lдолжна оказывать то же влияние, что и в первом случае.

Вертикальная же сла­гающая К, действующая в направлении, обратном течению дымовых газов, стре­мится ослабить, прекратить или (в зависимости от силы и скорости ветра) опрокинуть ее.

Величина воздействия ветра на тягу в трубе может быть определена следующим образом:

Дано: h— высота трубы в м; f—сечение трубы в м;  t°— температура отходящих дымовых газов; t— температура наруж­ного воздуха.

Требуется определить, при какой скорости ветра х, дующего под углом в к  горизонту, ветер сможет остановить тягу в трубе.

Такой ветер составляет у нас нередкое явление и потому становится очевидным, что в практике топки печи особенно в одноэтажных зданиях, где высота трубы не превышает 8,0 м, явление затрудненной тяги и даже опрокидывание последней может происходить довольно часто.

Все приборы для усиления тяги, устанавливаемые над тру­бами, должны предохранять последние от попадания в них атмосферных осадков и подразделены на две группы: 1) приборы неподвижные и 2) приборы с вращающимися частями.

К первой группе относятся колпаки, зонты и дефлекторы разных конструкций. Ко второй — флюгарки, поворачивающиеся на вертикальной оси под действием ветра.    

На рис. 61 приведен простейший пирамидальный зонт – колпак, являющийся достаточно надежным прибором для усиления тяги.

На рис. изображен дефлектор Вольперта, а на рис. Григоровича, являющийся улучшением дефлектора Вольперта. Верхний патрубок дефлектора Григоровича имеет форму усеченного конуса, а зонт представляет два конуса, соединенных основанием.

25.jpgНа рис. 64 приведена флюгарка. Конический или цилиндрический патрубок А, неподвижно укрепляемый надверхним сечением кирпичной

трубы, заканчивается наде­тым на него вторым цилиндрическим патрубком, снабженным раструбом С. Верхний патрубок может свободно вращаться на 360°, будучи неподвижно укреплен на подвижной вертикальной оси D, поднятие которой m и направляющая п скрыты внутри прибора.

Для установки раструба в желательном направлении служит соединенный с ним наглухо парус-флюгер F,который всегда устанавливается по ветру и одновременно раструб устанавли­вает под разрежение.

Несмотря на кажущуюся рациональность такой конструкции, применение

флюгарок не рекомендуется, так как в процессе эксплуатации железные части флюгарки ржавеют и последняя станет вращаться. В этом случае раструб С  может при некоторыхнеблагоприятных условиях встать против ветра, в результате чего будет создаваться опрокидывание тяги.

ОГЛАВЛЕНИЕ

  1.  Классификация печей

  2.  Определение теплопотерь отапливаемого помещения при отоплении кирпичными печами

  3.  Топливники разных печей

  4.  Системы дымооборотов в печах

РАЗНОВИДНОСТИ ПЕЧЕЙ

  1.  Отопительно-вентиляционные печи

  2.  Многоэтажные печи

  3.  Сборные печи

  4.  Хозяйственно-бытовые печи и очаги

  5.  Кухонные плиты и плиты для общественных столовых из кирпича

  6.  Русские печи

  7.  Банные каменки

Материалы для кладки печей

Устройство фундаментов и оснований под печи

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Количество просмотров: 5870
Отзывов пока никто не оставил. Вы будете первым.
 
 

Похожие статьи: