Вся електронна бібліотека >>>

Зміст книги >>>

  

Будівництво та ремонт

Побутові печі, каміни і водонагрівачі


Ю. П. Соснін, Е. Н. Бухаркин

 

РОЗДІЛ II

РОБОТА ПОБУТОВИХ ПЕЧЕЙ НА ГАЗОПОДІБНОМУ І РІДКОМУ ПАЛИВІ

РОЗДІЛ 3

ПЕРЕКЛАД НА ГАЗ ОПАЛЮВАЛЬНИХ ПЕЧЕЙ

16. Вибір раціональної схеми димооборотов

  

 

Стаціонарний режим горіння, що має місце в газових печах періодичної дії, дає можливість зовсім по-іншому підійти до розрахунку прогрівання стінок димооборотов та визначення площі їх тепловоспрінімающіе поверхні.

При розрахунку прогрівання стінок печей періодичної дії, працюють на твердих видах палива, не було можливості розглянути в комплексі дійсно відбувається процес горіння твердого палива з процесом поширення теплоти в товщі стіни, так як досить важко було зв'язати нестаціонарний режим горіння, що залежить від безлічі факторів (виду палива і його вологості, величини тяги тощо), з також нестаціонарним процесом прогрівання стінок.

У газових опалювальних печах періодичної дії внаслідок нестаціонарного режиму горіння температура на внутрішній поверхні стінок безперервно збільшується за час роботи пальника і досягає максимального значення в кінці топлення печі. Таким чином, підвищення температури в товщі стінки буде відбуватися безперервно і за певною закономірності, що залежить головним чином від термічного опору стінки, теплової навантаження пальника і тривалості топки. В свою чергу температура зовнішньої поверхні стінки буде також в основному визначатися перерахованими параметрами.

При проектуванні нових опалювальних печей, а також при переведення існуючих на газоподібне паливо важливо встановити правильне співвідношення між цими параметрами. Це диктується тією обставиною, що в момент максимального прогрівання печі температура її зовнішньої поверхні не повинна перевищувати певну величину (для тонкостінних печей допускається нагрівання декількох точок на зовнішньої поверхні печі до 120 °С).

Враховуючи, що поставлене завдання не. піддається суворому аналітичному рішенню, були застосовані спрощені методи розрахунку.

У процесі горіння газу в масиві пічної кладки опалювальної печі створюється складне змінну температурне поле. Продукти згоряння, проходячи по всьому дымооборотам, поступово передають свою теплоту стінок, змінюють ентальпію (тепломісткість); і в довільному перерізі димового каналу їх температура буде залежати від теплового напруги топкового простору, коефіцієнта надлишку повітря <у топливнике, тривалості топки, площі тепловоспрінімающіе поверхні димових каналів і температуропровідності кладки.

В даний час є велика кількість різних систем димооборотов, що застосовуються на практиці. Проведемо аналіз найбільш поширених з них.

Для забезпечення безпечних умов спалювання газу система димоходів повинна забезпечувати розрідження в будь-якій частині печі. Крім того, важливо, щоб димоходи мали мінімальний гідравлічний опір.

Система димоходів повинна мати також найбільшою тепловоспрінімающіе здатністю на короткому шляху, прохідному продуктами згоряння. Це дозволить різко скоротити обсяг кладки в конвективній зоні печі і зменшити витрати будівельних матеріалів і використання робочої сили.

І, нарешті, необхідно, щоб система димових каналів рівномірно розподіляла теплоту по масиву печі, але з переважною концентрацією її в нижній зоні.

Відомо, що кладка опалювальних печей з часом руйнується, з'являються тріщини, випадає розчин і т. д. При наявності розрідження в димових каналах в тріщини буде потрапляти надлишковий повітря з приміщення і охолоджувати піч, а отже, знижувати її ККД. При надлишковому тиску (підпорі) всередині печі в опалювальне приміщення через тріщини будуть надходити димові гази. Це особливо небезпечно, якщо в них є продукти неповного згоряння (оксид вуглецю, альдегіди, кетони). Щоб запобігти забруднення атмосфери житлових приміщень токсичними продуктами неповного згорання, слід застосовувати тільки ті печі, димових каналах яких не виникає надлишкового тиску.

Проаналізуємо найбільш поширені системи димоходів газових опалювальних печей. Насамперед розглянемо систему багатооборотних послідовних каналів, яка найчастіше застосовується в голландських опалювальних печах. На 49 дана схема пятиоборотной голландської печі з вертикальними послідовними каналами. Дослідження показують, що© верхніх перевалах багатооборотних печей може створюватися тиск вище атмосферного, так як рух продуктів згоряння в низхідних гілках прямо протилежно дії підйомних сил. При цьому зі збільшенням теплового навантаження пальника, надлишку повітря в топливнике, температури продуктів . згоряння, а також довжини низхідних каналів підпір у верхніх перевалах печі зростає. Принципові схеми руху димових газів в опалювальних печах наведено на 50.

Інший недолік багатооборотної системи димових каналів - це значний гідравлічний опір, що створюється головним чином спадними гілками (III і IV на 50, а). Розрахунки показують, що на його подолання може витрачатися 65-70% всього корисного напору Третій.. недолік - нерівномірне нагрівання стінок печі по периметру.

При русі продуктів згоряння по димових каналах температура їх поступово знижується. По першому висхідного каналу проходять сильно нагріті гази, по другому - менш нагріті і т. д.

У тій же послідовності відбувається прогрів зовнішньої теплоотдающей поверхні печі. Найближчі до перших димових каналах частини кладки прогріваються неприпустимо сильно, із-за чого у них часто з'являються глибокі тріщини, а віддалені - слабо, тобто відбувається нерівномірний прогрів зовнішніх поверхонь. Тепловоспрінімающіе здатність у цих печей, як показали дослідження, виявляється значною тільки в тому випадку, якщо дл.ина димоходів, а отже, і обсяг конвективної частини печі досить великі. І, нарешті, внаслідок того, що продукти згоряння з найбільш високою температурою потрапляють відразу у верхню зону, розподіл температур по висоті виявляється незадовільним. Верхня зона прогрівається сильніше, ніж нижня, що призводить до нерівномірного розподілу температур по висоті приміщення.

В теплотехнічному відношенні більш досконалими є безканальні або ковпакові печі ( 50, б). Гідравлічний опір їх невелика, так фактично вони мають лише одну низхідну гілку, а крім того, вони мають достатній поперечний переріз димоходу. Ця система заснована на димоходів принципі саморегулювання, що виключає нерівномірний прогрів тепловіддаючих поверхонь печі, але верхня частина таких печей прогрівається сильніше, ніж нижня. Це відбувається тому, що розжарені гази, виходячи з топливника, відразу надходять у верхню камеру-ковпак і більшу частину теплоти віддають верхній зоні

Це один з недоліків такої системи димоходів, але більш серйозним є можливість утворення під ковпаком надлишкового тиску, яке збільшується з ростом температури димових газів, що виходять з топливника.

При випробуванні печі колпакового типу надлишковий тиск під ковпаком у середині топки становило 15 Па. Кам'&ра-колп&до такої печі має значний обсяг, і у разі порушення правил топки може статися вибух газоповітряної суміші, що знаходиться під камерою-ковпаком, і зруйнувати піч. Це являє чималу небезпеку, тому при топці треба дотримуватися всі правила безпеки.

Принципово відрізняється від розглянутих систем система з послідовними горизонтальними каналами ( 50). Незважаючи на простоту конструкції, ця система має деякі недоліки. По-перше, вона не створює рівномірного прогріву кладки по периметру печі у зв'язку із змінною температурою продуктів згоряння в горизонтальних поділах, по-друге, володіє недостатньою теплоакумулюючої здатністю при малій довжині горизонтальних каналів.

Найбільш повно відповідає всім вимогам, що пред'являються до газових опалювальних печей, система димових каналів печей прямоточного типу з поступальним рухом продуктів згоряння, що виходять через верх топливника

Гідравлічний опір цієї системи виявляється незначним з-за відсутності опускних каналів і різких поворотів газового потоку (під кутом 90 і 180°), і внаслідок того, що природний газ має меншу щільність, ніж повітря, продукти згоряння природного газу, не зустрічаючи значних гідравлічних опорів, створюють велику тягу.

При мінімальному розрідженні під заслінкою під час топлення прямоточною печі димові канали будуть також знаходитися під розрідженням, так як рух продуктів згоряння збігається з дією підйомних сил.

Помічено, що в прямоточних печах з непродуманою конструкцією димоходів продукти згоряння найбільш інтенсивно піднімаються і обігрівають тільки один з центральних каналів, а стінки інших периферійних каналів, не дотичні з димовими газами, майже не нагріваються. Для вирівнювання витрат газу по всіх каналах центральний потік продуктів згорання повинен рухатися по кількох каналах малого перерізу, мають більший гідравлічний опір, ніж периферійні канали. Тоді навіть при невеликому збільшенні швидкості руху газу по центральним каналам зросте їх гідравлічне опір і витрати димових газів в центральних і периферійних каналах вирівняються.

Дослідження показали, що правильно розраховані прямоточні печі рівномірно нагріваються по периметру і в них відсутні зони з місцевими перегревами, внаслідок того що рухаються вгору продукти згоряння рівномірно розподіляються по всьому поперечному перерізу печі. Інтенсивний нагрів нижньої зони прямоточною печі можна легко забезпечити, розмістивши у верхній частині топливника насадку з шамотних цеглин.

У цих печах шлях руху продуктів згоряння від топливника до засувки значно коротше, ніж в багатооборотних, і, отже, теплосприйняття в конвективній зоні у них менше. Тому необхідно було знайти способи інтенсифікації теплопередачі від продуктів згоряння до стінок печі у цій зоні.

Теоретичний аналіз і проведені експериментальні дослідження показали, що збільшити тепловіддачу від продуктів згоряння до стінок печі в зоні димоходу можливо за рахунок здійснення переривчастого руху потоку димових газів за схемою: збірний колектор - система вузьких димових каналів - збірний колектор, а також за рахунок створення розвинутої тепловоспрінімающіе поверхні за умови, що збільшення її не викличе зменшення швидкості руху продуктів згоряння.

На 51 показано вплив схеми системи димооборотов на площа тепловоспрінімающіе поверхні печі.

Для здійснення уривчастості руху продуктів згоряння доцільно в конвективній частині печі встановлювати цегляні насадки, розташовані в центрі рухається потоку димових газів. Гідність цих насадок полягає ще й у тому, що вони створюють розвинену площа тепловоспрінімающіе поверхні при порівняно малому обсязі. Якщо в багато-оборотної опалювальної печі, що має в плані розмір 51X Х77 см, площа загальною тепловоспрінімающіе поверхні зони димоходів висотою 1 м становить 2,25 м2 ( 51, а), то, розмістивши у цій зоні цегляну насадку, площа тепловоспрінімающіе поверхні може бути доведена до 3,75 м2

Прямоточні печі з цегляними насадками відрізняються від інших типів печей простотою кладки.

Крім здійснення переривчастого руху димових газів і створення розвинутої площі тепловоспрінімающіе поверхні інтенсифікувати тепловіддачу від продуктів згоряння до кладці можна за рахунок організації руху потоку нагрітих газів безпосередньо до зовнішніх стінок печі, створивши в центрі цегляної насадки додатковий гідравлічний опір (насадка колодязного типу) або встановивши в центрі коридорній спеціальні насадки розсікачі ( 51). Останній спосіб за результатами досліджень різних систем димових каналів визнаний найбільш прийнятним.

Інші системи (багатооборотна, з горизонтальними каналами тощо) також можна застосовувати при викладенні або капітальному ремонті газових опалювальних печей, але при цьому слід враховувати їх недоліки, зазначені вище.

    

 «Побутові печі, каміни та водонагрівачі» Наступна сторінка >>>

 

Інші книги розділу: Кладіть печі самі Будівництво будинку Червона цегла Будівельні розчини