Все современные печи (даже колпаковые) являются канальными и состоят из двух обязательных элементов: каналов (вертикальных и горизонтальных) и полостей. Подобное разделение условно: полости (сосуды) являются просто более широкими каналами и могут быть отождествлены лишь как места расширений каналов (отверстий) в более широкие каналы (полости). Во всяком случае ясно, что у печи всегда есть топливник (полость) и дымовая труба (канал).

Полости бывают беспроточными (тупиковыми) и проточными (транзитными), могут располагаться вверх, вниз и вбок от каналов. Разделение полостей на проточные и беспроточные тоже весьма условно, поскольку увеличение скорости ввода газа (дыма) может превратить беспроточную полость в проточную и наоборот. Кроме того, проточные полости могут иметь беспроточные участки (узлы, секции). Ведь наличие сквозняка в комнате вовсе не означает, что в комнате не могут существовать беспроточные застойные зоны, на которые не распространяются влияния сквозняка. Поэтому понятие беспроточной полости является очень важным для печей.

Так, со времён Грум-Гржимайло не прекращаются попытки оснащения дымовых каналов 1 некими произвольными «закутками» (очень удобными при кладке «фигуристых» печей) вверх 4, в которые по идее должны были бы «свободно» и как бы «сами собой» устремляться горячие газы 5 (рис. 126а). «Свободно покрутившись» в «закутке» 4 и охладившись там, дымовые газы «должны» возвратиться 7 в канал 1 (поскольку деваться им больше некуда). Считается, что такие «закутки» являются, якобы, эффективными теплосъёмными элементами, поскольку в таких застойных зонах горячие дымовые газы могут долго пребывать, чтобы долго отдавать своё тепло в стенки печи.

Несмотря на кажущуюся вескость, вышеприведённые соображения оказываются глубоко ошибочными. Прежде всего не факт, что в колпак «свободно» и «сами по себе» входят и выходят значительные количества горячих газов. Ведь с повышением температуры колпака подъёмная сила резко снижается, и движущиеся горячие газы из-за инерции попросту «не успевают» входить в колпак (и проходят мимо него по горизонтальному каналу). Значит, придётся «вдувать» горячий газ не горизонтально, а снизу вверх, причём со значительной скоростью, способной «пробить» колпак до потолка (за время прохождения газа в колпаке). Поэтому колпак неминуемо окажет влияние на газодинамику всей печи. С другой стороны, предполагая, что горячие газы 5, поднимаясь вверх в колпак 4, долго находятся там 6, отдавая своё тепло, мы молчаливо признаём, что на протяжении всего этого длительного периода времени новые порции горячего газа 2 не могут войти в колпак и будут вынуждены проходить мимо колпака по каналу 1 прямо в дымовую трубу (рис. 126а). Чем меньше горячих газов 5 входит в тупиковый колпак 4 и чем дольше они там «крутятся», тем меньше теплосъём в печи. Все эти факты давно известны. Пещера древнего человека спасала от порывов холодного ветра, и чем длиннее была пещера, тем «теплее» она была (например, при наличии в ней костра). И точно также, глубокая расщелина способна защитить от «потока огня», поскольку «огонь» (горячая струя) «не идёт» в щель.

Ну и наконец, оказывается, что движущийся горячий (или холодный) газ значительно лучше передаёт своё тепло (холод) обдуваемой поверхности, чем неподвижный горячий (или холодный) газ, например, в застойной зоне. Если бы это было не так, то люди в банях парились вовсе не вениками (а помещали бы себя в некие колпаки), а дамы на балах не обмахивались бы веерами. Математически это отражается формулой для теплового потока q (Вт/м2) от воздуха к поверхности q=(10+6V)AT, где V - скорость движения газа в м/сек, а АТ - разность температур в градусах Цельсия. Именно поэтому в кухонных плитах делают так, чтобы дымовые газы обтекали варочную поверхность с большой скоростью. Все это в свое время подорвало не только газодинамические, но и теплофизические устои гидравлической модели.

Предложенная взамен гидравлической модели так называемая «общая теория печей» отвергла мнение о том, что чем больше время контакта горячего газа с поверхностью (чем больше время пребывания дыма в печи), тем больше теплоотдача. Наоборот, именно высокие скорости обтекания (а значит, и малые времена контакта) обеспечивают максимальные тепловые нагрузки (H.H. Доброхотов, Критика гидравлической теории печей, журнал «Уральский техник», № 11/12, 3-21, 1927 г.; М.А. Глинков, Основы общей теории тепловой работы печей, М.: Металлургиздат, 1959 г.; М.А. Глинков, Г.М. Глинков, Общая теория печей, М.: Металлургия, 1978 г.). Общая теория рекомендует направлять дымовые газы не туда, куда они «хотят» идти, а так, чтобы они передавали побольше тепла единице поверхности теплосъемного элемента. Общую теорию интересует не то, по каким объемам (полостям и каналам) текут дымовые газы, а то, как эти дымовые газы обтекают и нагревают теплосъемные поверхности в этих полостях и каналах (см. далее раздел 5.7.11).

Страницы: 1 2 3 4