Для ориентировки сопоставим время пребывания дыма в колпаке с временем остывания дыма в колпаке. За основу возьмём проектные данные Подгородникова: размер колпака 0,75x0,75x0,70 м (итого объём 400 литров) при паспортной теплоотдаче печи 4000 ккал/час (4,5 кВт) при двух топках в сутки. Это соответствует средней мощности пламени в топке порядка 30-40 кВт при среднем расходе воздуха порядка 100 м3/час (в расчёте на нормальные условия воздуха 20°С и 1 атм). В реальности это значит, что расход воздуха в ходе топки (и растопки) может «плавать» в пределах условно от нуля до 200 м3/час, что соответствует временам пребывания дыма в колпаке при 400°С порядка 6 сек.

Если переточный канал 1 выполнить сечением 0, 25 м2 (то есть в половину поперечного сечения колпака, что было бы вполне разумно в рамках гидравлической модели), то средняя линейная скорость (сквозная) газов в колпаке составляла бы 0,1-0,2 м/сек и обеспечила бы (в среднем) удовлетворительную теплоотдачу в холодные стенки колпака. Однако в самих же колпаках на этапе растопки (при холодном ещё колпаке) скорости свободного всплывания горячих газов (дыма) могут достигать 0,5 м/сек, что вызывает неоднородность поля скоростей во входящей струе 1. Кроме того, на этапе интенсивного горения линейные сквозные скорости газов могут достигнуть тех же 0,5 м/сек, что сделает теплосъём колпака малоэффективным.

Если же переточный канал 1 выполнить с зауженным поперечным сечением 0,03 м2 (0,12x0,25 м), то это увеличит сопротивление печного газового тракта, но зато увеличит линейную скорость ввода газов в колпак до 2-4 м/сек. А каковы линейные скорости ввода газа, таковы и скорости циркуляции газа (крутки) в аппаратах (хотя времена пребывания газа в колпаке не изменяются, поскольку определяются не линейными скоростями ввода газа, а объёмным расходом газа). Столь значительные скорости газа заметно изменяют значение коэффициента теплопередачи а=(10+6У). Необходимые для эффективного теплосъёма времена пребывания снижаются с 10 сек до 3 сек (примерно), и колпак уже становится работоспособным на этапе интенсивного горения. Для типичных дачных печей с теплоотдачей порядка 2 кВт оптимальный размер колпаков составляет 0,25x0,50x0,75 м с вводом газов вдоль длинной оси через отверстие 0,25x0,13 м.

Рассечки в полостях могут играть роль газонаправляющих (распределяющих) элементов, в том числе и рассекающих направленные газовые потоки, а также выполнять теплосъёмные функции (если способны аккумулировать тепло или передавать тепло, в том числе в лучистом виде, в целевые зоны энергопотребления). Все разработчики колпаковых печей охотно заполняют верхние колпаки столбиками, углублениями-закутками, превращая их по сути в проточные секционированные теплообменники, видимо, сомневаясь (интуитивно) в выдающихся теплосъёмных свойствах самого «колпака Подгородникова». Реже всего используются горизонтальные рассечки, хотя именно они обеспечивают наибольшую «колпаковость» колпака (за счёт подавления крутки) и обладают наилучшими теплосъёмными свойствами (рис. 129в, г). Во многом это обусловлено и чисто конструктивными причинами, поскольку только вертикальные столбики способны держать перекрытие колпака.

Вообще говоря, применяя колпак, печники чаще всего в глубине души признают его достоинства прежде всего в его перекрытии (своде). Именно к перекрытиям (сводам) всегда прижимаются горячие газы и в колпаках (рис. 129в), и в горизонтальных каналах. Именно перекрытия нагреваются зачастую лучше и быстрее всего, но нагреваются подчас неоднородно и местами чрезмерно, что приводит порой к опасному растрескиванию печей. Горизонтальные же рассечки можно делать «плавающими», скользящими по кронштейнам в стенах (в том числе и на металлических уголках-«полозьях»), не воздействующими при тепловом расширении механически на несущие стены печи. Другой недостаток горизонтальных каналов состоит в быстром засорении их дна сажей и пеплом (в том числе и через скапливание конденсата). Особенно плохую репутацию приобрели горизонтальные каналы в металлических дымоходах, эксплуатируемых зимой вне отапливаемого здания. Вместе с тем, с точки зрения экологии любой фильтр-улавливатель печного аэрозоля (сажи, пепла) является полезным.

Так или иначе, горизонтальные рассечки являются защитой свода колпака от горячих восходящих струй дыма (рис. 129г). Как при малых (рис. 129в), так и при больших (129г) расходах горячих газов, поведение колпака является неоднозначным, как в зависимости от режимных параметров, так и от особенностей конструкции. Если колпак является холодным (на этапе растопки печи), то газы идут в колпаке верхом (рис. 129в). Но если колпак уже горячий (на этапе догорания углей), то газы идут в колпаке преимущественно низом (прямотоком). На этапе интенсивного горения дров при максимальном расходе дымовых газов, газы в колпаке с горизонтальными рассечками идут значительно ниже, чем в отсутствие рассечек: во-первых, потому, что направленные потоки при этом отражаются вниз, а во-вторых, горячим вязким газам идти с большой скоростью по более длинному верхнему пути в «узилище» между горизонтальными рассечками просто газодинамически не выгодно.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8