Дымообороты печей

Дымообороты печей представляют собой вертикальные или горизонтальные стенки, между которыми движутся то­почные газы. Они предназначены для того, чтобы по ним про­ходили горячие газы, выходящие из топливника, и чтобы там накапливалась тепловая энергия.

Дымообороты соединяют дымовую трубу с топливником. Они также служат для нагре­вания массива печи в процессе сжигания топлива.

Печи могут значительно отличаться одна от другой по схе­ме движения дымовых газов. Они бывают с вертикальными (рис. 57) и горизонтальными каналами, однооборотные и мно­гооборотные.

Стенки-перегородки называют рассечками-, горизонталь­ные участки, соединяющие каналы между рассечками, в за­висимости от того, как изменяет направление поток газов, носят название перевалов и подверток. Если газы поднимают­ся снизу вверх, затем поворачивают в сторону и опускаются вниз, то такой элемент системы называют перевалом. Поворот газов на 180° сверху вниз осуществляется в элементе, называе­мом подверткой.

Совокупность дымооборо- тов, состоящая из соединенных между собой вертикальных и горизонтальных каналов, ко­торые предназначены для акку­муляции теплоты отходящих газов, называют конвективной системой. Та часть печи, где рас­положена эта система, называ­ется конвективной зоной.

Системы дымооборотов в пе­чах неизменно совершенству­ются. Они изменились от менее эффективных однооборотных и многооборотных до современ­ных многокамерных систем.

Конвективные системы пе­чей (рис. 58) в зависимости от схемы их газового тракта бы­вают:

♦ последовательными;

♦ параллельными;

♦ бесканальными;

♦ комбинированными;

♦ с воздухонагревательной камерой.

Системы с последовательно соединенными каналами под­разделяются на:

♦ однооборотные;

♦ двухоборотные;

♦ многооборотные с восходящим движением топочных га­зов по горизонтальным каналам и коротким вертикальным участкам.

Системы с параллельными каналами делятся на однообо­ротные и двухоборотные.

В бесканалъных системах, называемых также колпако- выми, каналы отсутствуют, их заменяют камеры (колпаки), в которых газы, вышедшие из топливника, движутся внача-


ле вверх в виде струи, и затем растекаются вдоль стен, опус­каясь к устью дымовой трубы.

В комбинированных системах часть каналов занимает вертикальное положение, а часть — горизонтальное.

В некоторых случаях применяют печи с дымооборотами, омывающими воздухонагревательные камеры.

В малооборотных системах предусматриваются один подъ­емный канал и один или несколько опускных, соединенных параллельно. Газы в таких печах идут в одном направлении, опускаясь и поднимаясь.

В конвективных последовательных системах печей (рис. 59) дымовые газы проходят протяженный путь к трубе, преодо­левая большое количество местных сопротивлений в верхних (перевалах) и нижних (подвертках) точках, а также значи­тельные линейные сопротивления. Большинство печников



старой школы стремились класть такие печи, у которых пос­ледовательная конвективная система имела много оборотов — от 7 до 13. При этом нередко применялась двухплоскостная система с несколькими подъемными и опускными каналами.

Основные недостатки многооборотных печей:

♦ неравномерный прогрев конвективной зоны, что вызы­вает многочисленные трещины в кладке печи из-за неравно­мерного температурного расширения каналов;

♦ значительное сопротивление газового тракта, что обус­ловливает необходимость возведения высоких дымовых труб;

♦ большое количество мест, где скапливается сажа.

Газы в таких печах при своем движении к трубе проходят

большое количество оборотов, постоянно меняя направление движения. В печи с многооборотной системой бывает трудно добиться хорошей тяги, поэтому такие печи даже при незна­чительных ошибках их построения начинают дымить.

К последовательным относятся системы с подъемными и опускными горизонтальными и смешанными (вертикальны­ми и горизонтальными) дымооборотами. По эксплуатацион­ным и технологическим качествам такие системы несовер­шенны. Это объясняется тем, что горячий поток топочных газов, перемещаясь по горизонтальным каналам, наслаива­ется на их верхние стенки, что ведет к снижению теплопере­дачи от газового потока к нижним стенкам каналов. КПД кон­вективных систем с горизонтальными каналами всегда ниже КПД систем с вертикальными каналами. Кроме того, горизон­тальные каналы, у нижней поверхности которых скорость газов мала, подвержены интенсивным заносам сажей и золой. В свою очередь, это ведет к ухудшению работы печи. При клад­ке печей с горизонтальными каналами последние часто прихо­дится оформлять в виде сводов, что технологически сложно. Печи с горизонтальными последовательными конвективными системами были распространены лишь в XIX в. в помещени­ях небольшой высоты, в которых вертикальные системы раз­местить не удавалось.

Печи с движением газов по каналам, соединенным парал­лельно (рис. 60), бывают однооборотные и двухоборотные.


Конструктивная особенность параллельных конвектив­ных систем печей состоит в том, что продукты горения подво­дятся к конвективной зоне по одиночному подъемному кана­лу и распределяются общим верхним каналом по нескольким параллельно функционирующим опускным каналам газохо­да печи. В каналах топочные газы движутся сверху вниз, дос­тигая коллектора, из которого отводятся в топочную трубу че­рез последний подъемный канал.

В многоплоскостных параллельных системах подъемный канал, из которого продукты горения подводятся к конвек­тивной зоне, как правило, занимает центральное положение. Каналы с нисходящим потоком газов объединяются сборным горизонтальным каналом, из которого газы по каналу попа­дают в дымовую трубу.

Преимущества параллельных конвективных систем по срав­нению с последовательными следующие:

♦ при равновеликих площадях поверхностей тепловоспри- ятия сопротивление газового тракта значительно меньше;

♦ в одном и том же объеме конвективной зоны размещает­ся большая теплоаккумулирующая масса;

♦ значительно меньше количество сопротивлений на пути газового тракта;

♦ обеспечение равномерного прогрева всей конвективной части печи;

♦ простота очистки каналов от сажи.

Преимущества систем с одним подъемным и несколькими опускными параллельными каналами — самопроизвольное регулирование тяги в конвективной части печи.

Выравнивание объемов циркулирующей среды выполня­ется лишь при двух условиях, когда продукты сгорания по­ступают в параллельно расположенные опускные каналы из одиночного подъемного участка газохода, а не наоборот: когда нижний коллектор обладает достаточной высотой. Коллектор должен быть сконструирован так, чтобы перегородки парал­лельных опускных каналов (рассечки) не сужали его живое сечение. Несоблюдение этого условия является частой ошиб­кой, допускаемой при кладке печей и ведущей к неравномер­ному прогреву массива печи.

Параллельная конвективная система, характеризующая­ся перечисленными преимуществами, нашла техническое воплощение в ряде конструкций отопительных печей.

Несмотря на значительные преимущества, параллельные конвективные системы печей имеют и недостаток: трудноус­транимый перегрев верхней зоны, куда направляются наибо­лее горячие газы из топливника. Поэтому нижняя часть печи прогревается недостаточно интенсивно, что отрицательно ска­зывается на тепловом режиме помещения.

На этой схеме (рис. 61) все циркуляционные контуры аэро­динамически сбалансированы, т. е. печь будет работать устой­чиво и равномерно прогреваться.

Печи со свободным движением газов — бесканальные. Принцип работы бесканальных конвективных систем печей следующий. Горячие газы из топливника поступают в надто- почную часть вертикальной струей значительной скорости.

Соприкасаясь с холодными по­верхностями печи, газы осты­вают и опускаются вниз. На­встречу охлажденным струям поднимаются горячие газы, по­ток которых расширяется по мере подъема к перекрытию колпака. Вовлекая постепенно в сферу своего движения при­стенные струи, восходящие га­зы частично охлаждаются, опускаются между контрфорсами печи, представляющими собой вертикальные стенки, которые аккумулируют теплоту горячих газов. Температура отработав­ших в колпаке дымовых газов, которые направляются в тру­бу, небольшая (около 120 °С), что обусловливает высокие теп­лотехнические качества колпаковых конструкций (рис. 62). КПД бесканальных конвективных систем печей — 93,7 % .

Однако, несмотря на простоту конструкции и высокую теп­лоотдачу, такие печи в современном строительстве применя­ют редко. Вызвано это тем, что колпаковые печи в верхней части перегреваются, а в нижней остаются относительно хо­лодными; это создает большой перепад температур по высоте




отапливаемого помещения. Чрезмерно нагретый комнатный воздух застаивается под потолком, увеличивая теплопотери здания, что в итоге приводит к неоправданному перерасходу топлива.

Основное преимущество бесканальных конвективных систем печей — незначительное внутреннее сопротивление потоку га­зовой среды. Поэтому колпак печей может быть сконструиро­ван в виде одной большой камеры, нескольких объединенных между собой камер или одной камеры с перегородками, уве­личивающими теплоаккумулирующую способность конвек­тивных поверхностей. Однако во всех случаях вход газов в колпак и выход их в дымовую трубу осуществляются снизу конвективной части печи. Это дает возможность выпустить в дымовую трубу более холодные газы, не опасаясь уменьше­ния тяги.

Бывают печи с комбинированной системой последователь­ных каналов с нижним прогревом (с подтопочным дымообо- ротом), параллельных каналов и с бесканальной надтопочной частью. В этом случае горячие газы, выйдя из топливника, сначала опускаются вниз, обогревая стенки печи, расположен­ные на уровне топливника, затем поднимаются вверх и посту­пают в параллельно расположенные каналы, размещенные в верхней части печи. Такие конвективные системы печей на­зывают также системами преимущественно нижнего обогре­ва. Некоторые конструкции печи предусматривают движение газов по каналам, соединенным последовательно вокруг двух и более тепловоздушных камер.

В комбинированных конвективных системах нижнего обо­грева с одним подъемным и несколькими опускными канала­ми различной высоты имеется верхний распределительный канал, представляющий собой коллектор переменного сече­ния. Дымовые газы поступают из подъемного канала в кол­лектор, сечение которого в начале наибольшее, а в конце — наименьшее. Благодаря этому газовоздушная смесь равномер­но распределяется по всем опускным каналам, что способству­ет равномерному прогреву печи. Если сечение коллектора постоянное, то большее количество горячих газов, обладаю­щих значительной кинетической энергией, поступает в пос-

леднии по ходу канал, что вызовет неравномерный прогрев массива печи.

Многоколлекторные комбинированные конвективные си­стемы, применяемые в печах-лежанках, состоят из параллель­ных каналов, сгруппированных по 2-3. Каждая группа объе­диняется своим распределительным и сборным коллектором.

В некоторых комбинированных системах используют так­же последовательную схему, при которой дымовые газы сна­чала омывают нижнюю область печи, а затем поступают в пос­ледовательно объединенные каналы.

Эти печи относятся к более современным конструкциям. Как правило, они состоят из двух камер отопления — верх­ней и нижней. Теплоотдача нижней камеры значительно пре­вышает теплоотдачу верхней. Самым большим достоинством таких печей является поддержание высокой температуры на протяжении длительного отрезка времени при полном сгора­нии топлива. Достаточно одной топки такой печи, чтобы при температуре наружного воздуха -20 °С поддерживать в ком­нате комфортные условия. При более низких наружных тем­пературах печь приходится топить дважды.

Приведенные конструкции печей строятся с одной целью: максимально использовать тепло, получаемое при сгорании топлива. Каналы аккумулируют тепло проходящих газов и отдают его массиву печи. Сечение каналов должно обеспе­чивать свободное прохождение по ним газов, получаемых в результате сжигания топлива. Это сечение нельзя делать слишком большим, так как это влечет за собой уменьшение скорости проходящих газов, что снижает эффективность на­грева печи и увеличивает ее габариты. Рекомендуемые сече­ния дымовых каналов, применяемых при сооружении печей: 130 х 130, 260 х 130 и 260 х 260 мм. Стенки дымооборотов должны иметь ровную, без шероховатостей, поверхность, швы кирпичной кладки должны быть полностью заполнены, что­бы не создавать дополнительных завихрений при прохожде­нии горячих газов. Все повороты и расширения в дымооборо- тах желательно закруглять, чтобы на них меньше оседало сажи. При большом сечении дымооборотов газы будут силь­но охлаждаться и на выходе иметь низкую температуру, что влечет за собой появление конденсата. Большую роль играет при этом длина дымооборотов, оказывая влияние на количе­ство тепла, отбираемого стенками от проходящих газов.

Каждая конструкция печи должна рассчитываться на оп­тимальные режимы работы, прогрев и остывание ее должны быть равномерными. Принцип действия печи основан на ес­тественной конвекции, когда циркуляция воздуха осуществ­ляется вследствие способности горячих газов расширяться и подниматься вверх, а более холодных газов опускаться вниз. В печи имеется противоположное направление движения на­гретых в процессе горения газов и холодного окружающего воздуха.

Одним из основных недостатков всех отопительных печей периодического действия является то, что в момент догора­ния топлива для обогрева дымооборотов поступает очень мало тепла. Воздух, поступающий в топливник через поддуваль­ную дверку, проходит через систему дымооборотов и начина­ет охлаждать их стенки. В этот период большое количество тепла, предназначенное для обогрева помещения, теряется, уходя в атмосферу. В то же время прекратить процесс прохож­дения воздуха через печь путем перекрытия задвижек невоз­можно. Если это сделать, то угарный газ, образовавшийся при догорании топлива, может проникнуть в помещение, что час­то приводит к отравлению находящихся в нем людей. Это об­стоятельство сильно снижает эффективность печей, приводит к быстрому их остыванию и большим колебаниям температу­ры воздуха в помещении. В значительной степени бороться с этим явлением позволяет устройство дополнительного ды­мохода. Такие дымоходы часто устраивают в отопительных печах, совмещенных с печью для приготовления пищи. Для использования печи в целях приготовления пищи в летнее время, когда не требуется нагревать массив печи, устанавли­вают дополнительные, так называемые летние дымоходы. При соответствующей манипуляции с задвижками горячие газы, получаемые в процессе сгорания топлива, отводятся в дымовую трубу, минуя дымовые каналы. При этом массив печи остается холодным, и помещение не нагревается. При применении такой системы отвода газов, независимо от того,

совмещается печь с варочной или нет, получается очень хоро­ший результат.

<< | >>
Источник: Мирошниченко С. А.. Стильные камины и теплые печи своими руками. 2012

Еще по теме Дымообороты печей:

  1. Строительство печей
  2. Разновидности печей
  3. ТОПОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА ПЕЧЕЙ
  4. Особенности строительства печей
  5. Перевод печей на газообразное топливо
  6. Особенности печей-каминов
  7. Размещение печей
  8. Облицовка печей и каминов
  9. Эксплуатация печей
  10. РЕМОНТ ПЕЧЕЙ
  11. ПОДБОР ПЕЧЕЙИ ФОРМИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ
  12. Виды печей
  13. Типы стационарных печей
  14. Материал печей
  15. КЛАССИФИКАЦИЯ ПЕЧЕЙ И ИХ КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ
  16. ПОДЗЕМНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ ПЕЧЕЙ
  17. § 7. НАДЗЕМНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ ПЕЧЕЙ
  18. ДРУГИЕ ТИПЫ ПЕЧЕЙ Печи-времянки
  19. УПРОШЕННЫЙ МЕТОД ПОДБОРА ПЕЧЕЙ
  20. ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ТИПОВЫХ ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ