Как построить печь с горизонтальными колодцами. Печные дымоходы (дымообороты). Как изменить печи с многооборотными вертикальными дымоходами

Печные дымоходы (дымообороты)представляют собой систему каналов внутри печи, соединяющие топку с дымовой трубой. Печные дымоходы предназначены для отвода дымовых газов из топки и обеспечивают нагрев стенок печи. Передача тепла стенкам дымовых каналов происходит за счёт скорости движения газов по каналам печи. Сечение дымоходов (дымооборотов) должно обеспечивать свободное прохождение газов. Рекомендуемые сечения дымоходов 130×130 мм (половина кирпича на половину), 260×130 мм (кирпич на половину кирпича), 260 ×260 мм (кирпич на кирпич). Все повороты в печных дымоходах необходимо закруглять, чтобы на них меньше оседало сажи. Швы кирпичной кладки должны быть полностью заполнены, чтобы не создавать дополнительных завихрений при прохождении газов. При большом сечении газы, проходя через дымоходы, будут достаточно сильно охлаждаться, что приведет к появлению кондесата на выходе. Внутренняя поверхность дымоходов должна быть максимально гладкой и ровной, чтобы уменьшить сопротивление движению дымовых газов.
Системы печных дымоходов (дымооборотов) бывают:

• канальные;
• бесканальные;
• смешанные.

В канальных системах дымоходов (дымооборотов) отвод дымовых газов осуществляется при помощи каналов. Канальные дымоходы делятся на:

• однооборотные;
• многооборотные.

К бесканальным печным дымоходам (дымооборотам) относится система камер, разделенных перегородками.

Каждая система дымоходов имеет свои достоинства и недостатки. Наибольшее количество недостатков имеет многооборотная система дымоходов. В многооборотной системе газы должны пройти каналы, совершая повороты, что приводит к сопротивлению их движению. Для преодоления сопротивления необходимо иметь хорошую тягу в дымовой трубе. Такую тягу можно создать, увеличивая высоту дымовой трубы, что не всегда выполнимо. Другим способом получения хорошей тяги является повышение температуры газов на выходе дымохода, что неизбежно приведет к потере тепла и увеличенному расходу топлива. Многооборотная система печных дымоходов (дымооборотов) имеет смысл только при их небольшой протяжённости. Другим недостатком многооборотных систем является неодинаковый прогрев печи на участках, первого и последнего канала, а это может привести к растрескиванию кладки. Поэтому применять многооборотную систему обычно не рекомендуется. Но даже такую систему можно усовершенствовать, о чем пойдет речь ниже.

Температура газов перед выходом в дымовую трубу не должна превышать 120 — 140°С. Высокая температура газов (250 — 300°С) перед выходом в дымовую трубу говорит о том, что протяженность печных дымоходов (дымооборотов) надо увеличить. Низкая температура отходящих газов (ниже 120°С) говорит о том, что протяженность дымоходов необходимо уменьшить. Высокая температура на выходе может привести к появлению конденсата, который, проникая через кладку, постепенно разрушает ее.

Канальные печные дымоходы (дымообороты) по расположению подразделяются на вертикальные, горизонтальные и смешанные. По направлению движения дымовых газов – на подъемные и опускные.

При выборе системы каналов дымоходов надо учитывать, что вертикальная система обеспечивает большую теплоотдачу дымовых газов, а горизонтальная система создает лучшую тягу, что немаловажно при не очень высокой трубе.

Печные дымоходы (дымообороты) однооборотные.

Однооборотные печные дымоходы имеют один подъёмный канал и один или несколько опускных, соединённых параллельно. Дымовые газы из топки попадают в подъёмный канал, затем проходят во все опускные, и только после этого попадают в дымовую трубу. В основном нагрев стенок печи осуществляется в опускных каналах.
Положительным свойством однооборотных дымоходов является то, что нагрев их стенок происходит равномерно, так как температура газов во всех параллельных опускных каналах одинакова.
Еще одним ценным свойством однооборотных дымоходов является саморегулирование тяги в опускных каналах. Ухудшение тяги в одном из опускных каналов приведет к уменьшению пропускаемого в нем объема газа, и вследствие этого к уменьшению температуры внутри канала. Но объемный вес газов в этом канале увеличится, а более тяжелые газы будут двигаться вниз быстрее. Поэтому поступление газов в менее нагретый канал увеличится. Температура в канале возрастёт, проход газов по всем опускным каналам снова станет равномерным.
Самым простейшим вариантом однооборотной системы печных дымоходов является система с одним подъемным каналом и одним опускным. Но печи с такой системой дымоходов имеют низкий КПД, так как имеют малую тепловоспринимающую поверхность. Кроме того, температура газов в первом подъёмном канале очень высока, вследствие чего возникает неравномерность разогрева печи, что приводит к появлению трещин. Температура газов на входе дымовой трубы может достигнуть 200 – 220°С.

Система дымоходов (дымооборотов) с одним подъемным каналом и несколькими опускными не имеет недостатков многооборотной системы. Но при такой системе сильнее всего прогревается верхняя часть печи, низ печи имеет температуру значительно ниже. Система дымоходов с преимущественным нижним прогревом свободна от этого недостатка и обеспечивает прогрев низа печи. Горячие газы из топки сначала опускаются вниз, тем самым обеспечивая прогрев низа печи, затем поднимаются вверх. Верхняя часть дымоходов такой печи делается однооборотной или в виде колпака. Разумеется, конструкция, обеспечивающая прогрев нижней части печи, увеличивает величину газового сопротивления, но такая система дымоходов являются наиболее эффективной.

Печные дымоходы (дымообороты) многооборотные.

В многооборотных печных дымоходах дымовой канал состоит из последовательно соединённых вертикальных и горизонтальных участков. В таких печах дымовые газы при своём движении преодолевают большое количество оборотов, что приводит к оседанию сажи в каналах. В таких печах устройство чисток является обязательным условием.В такой системе газы сильно охлаждаются, тяга в печи ухудшается. В начальный период топки печь дымит. Охлаждение дымовых газов может привести к появлению конденсата.

В многооборотной системе газы должны пройти каналы, совершая повороты, что приводит к сопротивлению их движению. Для преодоления сопротивления необходимо иметь хорошую тягу в дымовой трубе. Такую тягу можно создать, увеличивая высоту дымовой трубы, что возможно в определенных пределах. Другим способом получения хорошей тяги является повышение температуры газов на выходе дымохода, что неизбежно приведет к потере тепла и увеличенному расходу топлива. Многооборотная система печных дымоходов имеет смысл только при их небольшой протяжённости. Другим недостатком многооборотных систем является неодинаковый прогрев печи на участках, первого и последнего канала, а это может привести к растрескиванию кладки. Но самым большим недостатком печи с многооборотными дымоходами является то, что для её обогрева требуется большое количество топлива, которое несоизмеримо с количеством выделяемой теплоты. Поэтому применять многооборотную систему без улучшений, описанных ниже, обычно не рекомендуется.

Как изменить печи с многооборотными горизонтальными дымоходами (дымооборотами), чтобы повысить их эффективность.

В каждом горизонтальном канале необходимо сделать подсосные (инжекционные) отверстия сечением 15 – 20 см 2 . Инжекционные отверстия делаются через каждые 70 см. Печь будет лучше растапливаться, уменьшится отложения сажи, на выходе дымоходов будет поддерживаться постоянная температура. Более подробно принципы работы дымоходов с инжекционными отверстиями описаны ниже в записи «Смешанная система с горизонтальными и вертикальными дымоходами и инжекционными отверстиями».

Как изменить печи с многооборотными вертикальными дымоходами

(дымооборотами), чтобы повысить их эффективность.

В разделительных стенках между вертикальными дымоходами необходимо сделать инжекционные отверстия сечением 15 – 20 см 2 , что обеспечит тягу в печи и постоянную температуру газов на выходе дымохода.

Как изменить печи с однооборотными дымоходами

(дымооборотами), чтобы повысить их эффективность.

Из топки и из опускного канала необходимо сделать подсосные (инжекционные) отверстия сечением 15 – 20 см 2 . Инжекционные отверстия будут способствовать хорошей растопке печи после длительного перерыва в любое время года. С помощью инжекционных отверстий обеспечивается равномерный прогрев стенок печи, при этом перегрев свода и восходящего канала уменьшается.

Печные дымоходы (дымооборотами) бесканальные, колпаковые.

В бесканальных печных дымоходах дымовые каналы отсутствуют. Газы из топки попадают в камеру – колпак, поднимаются до свода печи, расходятся по стенкам, нагревают их, и, остывая, опускаются вниз, а затем идут в дымовую трубу. Эта система достаточно проста в исполнении, тепловая энергия топлива используется наиболее полно.
Недостатки такой системы – сильный нагрев верхней части колпака, отложения сажи на стенках колпака, высокая температура отходящих газов.
Большей эффективностью обладает система с двумя колпаками. Дымовые газы из топки поступают в первый колпак, затем опускаются и попадают во второй колпак. В такой системе большая часть тепла отдаётся стенкам печи, температура отходящих газов не такая высокая, как в системе с одним колпаком. Но верх печи также перегревается и сажа откладывается на стенках печи.

Печные дымоходы (дымообороты), бесканальные, колпаковые с контрфорсами.

Контрфорсы служат дополнительными аккумуляторами тепла на внутренней поверхности дымоходов в колпаковой печи. Контрфорсы делают в виде вертикальных ребер, идущих вдоль стенок печи и дымоходов. Обычно контрфорсы делают в четверть кирпича. Дымовые газы поступают из топки в колпак, поднимаются вверх, отдавая при своем движении часть тепла стенкам печи, контрфорсам и своду печи.
Недостатком такой системы является то, что на внутренней поверхности печи и особенно на контрфорсах осаждается много сажи, которая может загореться, что приведет к разрушению печи.

Смешанные печные дымоходы (дымообороты) с вертикальными и горизонтальными каналами.

Дымовые газы из топки поступают в горизонтальные каналы, затем идут по вертикальным подъемным и опускным каналам и далее попадают в трубу. Теплоотдача горизонтальных печных дымоходов значительно превышает теплоотдачу вертикальных каналов. Самым большим достоинством печей со смешанным дымоходом является поддержание высокой температуры в течение длительного времени. Но таким печам присущи все недостатки многооборотных печей, а именно сильное переохлаждение дымовых газов, из-за которого ослабевает тяга в печи, на стенках скапливается большое количество сажи. Низкая температура газов на выходе приводит к появлению конденсата.

Смешанная система с горизонтальными и вертикальными печными дымоходами (дымооборотами) и инжекционными отверстиями.

Данная система печных дымоходов является по своей сути многооборотной и имеет несколько горизонтальных и вертикальных каналов. Без инжекционных отверстий эта система вообще бы не работала. Рассмотрим процессы, происходящие в этой системе дымоходов, без инжекционных отверстий. Во время горения топлива образуется тяга. Под воздействием тяги дымовые газы проходят по всем каналам, отдавая тепло массиву печи. Над горизонтальными каналами расположены колпаки, в которые поднимается часть дымовых газов. Газы во время движения охлаждаются, отдавая тепло вертикальным каналам и сводам колпаков, становятся тяжелее и уходят обратно в горизонтальные каналы. При этом дымовые газы отдают максимум теплоты стенкам печи. Этот процесс происходит в каждом колпаке. Но последствием этого является сильное переохлаждение дымовых газов, что приводит к уменьшению тяги. Для усиления тяги и служат инжекционные отверстия, обеспечивающие саморегуляцию тяги. Отверстия проделываются в своде топки и в горизонтальных каналах. Процесс саморегуляции происходит следующим образом. При уменьшении тяги и температуры газов в горизонтальных каналах создается разряжение, через инжекционные отверстия из топки и из нижележащих каналов засасываются горячие газы, увеличивая тем самым температуру газов, тяга при этом увеличивается. Дымовые газы перестают поступать в инжекционные отверстия при достижении нормальной температуры, давлении и скорости их движения. Инжекционные отверстия делаются сечением 15 – 20 см 2 , через каждые 70 см.

Печи с такой системой д ымоходов равномерно нагреваются от низа до верха. Нет резких перепадов температуры в помещении. Понижение температуры внутри помещения составляет 2 – 4 ˚С за 12 часов, а за 24 часа 4 – 6 ˚ С. При наружной температуре минус 10 ˚С в хорошо утеплённом доме печь можно топить через 36- 48 часов. Но зимой печи с такой системой дымоходов необходимо топить регулярно.

Сравнительная таблица различных систем печных дымоходов (дымооборотов).

Дымоход в частном доме может иметь различную конструкцию. Одним из вариантов является расположение каналов в горизонтальной плоскости.

Варианты устройства дымоотводящих каналов

Современные дымоходы могут быть не только вертикальными, но и горизонтальными.

Основных вариантов конструкции всего два:

• Вывод продуктов горения через стену – это, как правило, стальные дымоходы, которые устанавливаются для газовых колонок и парапетных газовых котлов, Такой дымоход еще называют коаксиальным;
• Вывод продуктов горения через перекрытия и кровлю – это, как правило, кирпичные дымоходы, которые устанавливаются для твердотопливных печей. Такой дымоход называют «змейкой».

Стальной дымоход установить не просто, а очень просто. Необходимо лишь сделать отверстие заданного диаметра в стене и соединить с отопительным или водонагревательным оборудованием при помощи патрубка в соответствии с инструкцией производителя, затем заделать щели и все.

А вот с печным дымоходом, в котором горизонтальный участок сочетается с вертикальным участком несколько раз, дело намного сложнее. Остановимся на этой технологии более подробно.

«Змейка» и эффективность обогрева

Итак, речь у нас пойдет о так называемых горизонтальных многооборотных конструкциях, в которых горизонтальные каналы соединяются между собой вертикальными. Основное отличие от вертикальных дымоходов в более эффективном использовании тепловой энергии, образующейся при сжигании топлива. Горячие газы всегда направлены вверх. Поэтому каждый горизонтальный участок прогревается наиболее эффективно проходящими по нему дымовыми газами (смотрите схему).

Основные правила

Кирпичный дымоход должен:

Соответственно высота составит 65+65 = 130 миллиметров, добавьте сюда еще 5 миллиметров на слой раствора и получите 140 миллиметров. В итоге горизонтальный дымоход будет иметь сечение 125×125×140 миллиметров;

• Острых углов должно быть как можно меньше. Большое количество острых углов может привести к возникновению завихрений, которые значительно ухудшают тягу и препятствую нормальному движению продуктов горения. Поэтому необходимо сгладить острые углы на перекрытии дымового канала. Просто сколите острые углы последнего кирпича, но только осторожно и аккуратно, можно болгаркой;
• Канал должен иметь гладкие стенки.

Технология монтажа

Для того чтобы выложить дымоход, нам необходимо на горизонтальный участок выложить два ряда кирпича. Кладка осуществляется обычным способом на раствор. Следите только за толщиной швов, чтобы не изменить сечение дымоотводящего канала.

• Сделать это можно при помощи обычного уровня и рулетки;
• Если необходимо, кирпич можно подбивать молоточком с деревянной подложкой или резиновым наконечником;
• Излишки раствора удаляйте. Внутренние швы дымохода должны быть полностью заполнены раствором.

После того как канал будет выложен, необходимо сделать перекрытие из второго ряда кирпичей. Для этого прикладываем кирпич без раствора к каналу и определяем, где будет находиться внутренняя часть. Берем болгарку и срезаем на кирпиче острые углы.

Раствор наносится непосредственно на тот кирпич, который укладывается. Кирпичи с кладкой соприкасаются ложковой и тычковой частью полностью, а также половинкой пастели. Вот на них и наносится раствор, для этого кирпич нужно перевернуть. После того как раствор нанесен, кирпич переворачивается обратно и прижимается ложкой и тычковой частью к кладке.

Точность размеров конструкции проверяем уровнем и рулеткой. Вертикальные каналы должны по сечению соответствовать горизонтальным.

Для того чтобы чистить такие дымоходы от сажи, необходимо в каждом горизонтальном канале предусмотреть металлические дверки для чистки или выбивные кирпичи-заслонки (это более эффективное решение, так как металлические дверки значительно снижают тягу и общую эффективность системы отопления).

Результатом такой кропотливой работы станет конструкция дымохода, расположенная в горизонтальной плоскости, что значительно повышает теплоэффективность используемого отопительного оборудования.

Если приходится сталкиваться со словосочетанием «дымоход горизонтальный» следует правильно его понимать. Вся конструкция, начиная от топки в печи до выходного отверстия в трубе на крыше, является дымоходом-дымопроводом. А поскольку разница в высоте между топкой и трубой на крыше составляет несколько метров, очевидно, что «дымоход горизонтальный» это название части конструкции, расположенной где-то между топкой и на крыше.

Горизонтальный участок появляется в таких случаях:

• Когда необходимо соединить печь с вертикальной трубой, расположенной поодаль. Типичный случай – печь или камин находятся в доме, а труба – снаружи. Горизонтальная труба от печи или камина проходит сквозь стену и соединяется с вертикальной снаружи, образуя горизонтальную часть дымопровода.
• Когда поставлена цель увеличения теплоотдачи печи за счёт использования тепла печных газов. В таком случае продукты горения не просто вылетают, а проходят извилистый путь в дымопроводе специальной конструкции. Поскольку поверхность, сопутствующая такому пути, намного больше, чем в вертикальном дымоотводе, соединяющем топку и трубу на крыше, существенно больше и теплоотдача печки.

Как правильно сделать «змейку»

Польза от увеличения тепла оборачивается существенным усложнением конструкции и трудоёмкостью изготовления горизонтального дымопровода, который по своему виду идентичен трубе «змеевику», присутствующей почти в каждой ванной комнате в многоквартирных домах. Каждое изменение направления в такой змейке называется «оборотом», а сам дымопровод, если таких изменений направления несколько – многооборотным.

Поскольку горизонтальный отрезок приводит к ухудшению тяги, не рекомендуется делать этот участок длиной более одного метра. Также есть и другие дополнительные требования:

• По всей длине площадь поперечного сечения многооборотного дымоотвода должна быть одинаковой.
• Переходы от горизонтальных участков к вертикальным участкам должны быть закруглены.
• Внутренняя поверхность должна быть максимально гладкой и ровной.

Перечисленные требования направлены на получение максимальной тяги в многооборотном дымоходе.

В таком дымопроводе можно, повысив температуру печных газов в нём. В результате улучшатся характеристики печи в целом, особенно продолжительность горения дров. В таком случае дымоотвод будет использоваться как камера для дожигания печных газов. Для этого в самой нижней горизонтальной части ближе к топке следует установить отдельную перекрываемую трубку, другой конец которой должен располагаться чуть ниже дверцы поддувала печи. Через трубку будет поступать воздух, и печной газ будет эффективно догорать в дымоходе.

Читайте также: Установка дымохода на крыше

Как эффективно удалить засоры

Но кроме проблем с ухудшением тяги, добавляется ещё одна самая неприятная проблема. Такие извилистые дымоотводы сложно очищать от накопившейся золы . Поэтому в печке нельзя использовать дрова хвойных пород, которые приводят к быстрому засорению дымохода. Для того, чтобы получить доступ для прочистки, в местах поворота устанавливаются:

• специальные металлические дверцы;
• удаляемые кирпичи.

Но перечисленные традиционные решения для прочистки дымоотвода очень трудоёмки и вызывают загрязнение помещения. Сегодня можно решить задачу прочистки иначе. На крыше, на трубе следует установить дымосос и применить в топке печки химическое средство для удаления сажи. Если регулярно таким способом производить прочистку , в доме всегда будет и тепло и чисто.

Вертикальный дымоход - это прекрасно, однако далеко не всегда возможно. В последнее время дачники стараются превратить свои сезонные домики в крепкие дома для круглогодичного проживания. Для этого они объединяются и тянут к поселку магистральный газ. Когда труба оказывается уже у периметра участка, встает вопрос: а как к ней подключиться? Нужно делать топочную (соблюдая нормы СНиП), а для необходим дымоход.

Бывает и так, что котел уже стоит, но он электрический, то есть без . Обогрев с помощью электроэнергии дорог, а тут как раз с газом ситуация решилась, и можно поменять электрокотел на газовый.

Делать дымоход внутри дома, продираясь сквозь этажи? Об этом не может быть и речи. Вот тогда и стоит задуматься о дымоходе горизонтальном , для обустройства которого не нужно долбить перекрытия.

Какой котел подходит для горизонтального дымохода?

Для горизонтального дымохода подойдет не всякий котел. К примеру, котлы с атмосферной горелкой не подходят. Вам нужен турбированный агрегат с горелкой наддувной. В турбированных предусмотрен вентилятор, который обеспечивает принудительное удаление дымовых газов.

Максимальная длина их дымохода зависит от модели и регламентируется производителем. Она может варьироваться от 4 до 40 м для традиционных котлов и до 60 м для конденсационных котлов (последние становятся все популярнее, потому что экономичны и «работают» с теплыми полами).

Коаксиальный дымоход

Он очень удобен, потому что может быть выведен наружу как вертикально, так и горизонтально. Состоит такой дымоход из двух труб: одна, с меньшим сечением, расположена внутри более широкой, и между ними есть просвет. Такой дымоход выполняет две функции: наружный контур забирает воздух с улицы и поставляет его в агрегат - так поддерживается процесс горения. А дымовые газы выводятся по внутреннему контуру. Таким образом горячие дымовые газы, движущиеся по внутреннему контуру, подогревают воздух, поступающий в котел на горение. Коаксиальный дымоход не нуждается в теплоизоляции - он сам себя греет.

Правила монтажа горизонтального дымохода

Они достаточно простые, потому что подразумевают всего несколько элементов: трубу, которая присоединяется к патрубку в котле и проходит горизонтально к внешней стене, переходник, поворачивающий трубу на 90°, и внешний вертикальный отрезок. Компонентов может быть и гораздо больше, если этого потребует конструкция дымохода. Скреплять элементы внутри наружной стены запрещается.

Начинается монтаж от присоединения трубы дымохода к котлу (величина сечения зависит от конкретного агрегата - она не должна быть меньше диаметра дымоотводящего котельного патрубка).

Минусы и плюсы коаксиального горизонтального дымохода:

Возможность довольно легко смонтировать дымоход в уже построенном доме;
+ не нужно ломать перекрытия;
- страдает эстетика дома;
- наличие горизонтального участка (коаксиальный дымоход может быть смонтирован и вертикально).

Благодарим компанию «Аристон Термо Русь» за помощь в подготовке материала

СИСТЕМЫ ДЫМООБОРОТОВ

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 кирпича нежелательны 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: 13х13 см (1/2 х ½ кирпича); 13х19 см ( 1 / 2 Х 3 / 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

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 до ступны 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.

Совершенно 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 R составляет 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 L должна 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.

На 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.

Понравилась статья? Поделись с друзьями:

Отзывов пока никто не оставил. Вы будете первым.