WarmFires.ru

Простейшим обогревающим устройством является костёр, представляющий собой совокупность двух или более поленьев, греющих друг друга. Костёр является величайшим изобретением человечества. Чёрные (курные) бани - это фактически сочетание костра и воды.

Пустоты между поленьями костра практически представляют собой множество микротопок с горящими деревянными «стенками». Скорость горения «стенок» может целенаправленно изменяться подбором размера и порядком укладки поленьев, их шуровкой, увлажнением, продувкой воздуха и т. п. В этом отличие костров от лесных и бытовых пожаров, которые «управляемы» весьма условно (в части тушения). Но, конечно, теория локальных костров лежит в основе теории распространяющихся пожаров.

Первичными отличиями костра от полена являются: во-первых, возможность подогрева поленьев (для сушки, воспламенения и горения) другими уже горящими поленьями и во-вторых, возможно затруднённый доступ кислорода к месту горения. Если воздух подавать во все промежутки между поленьями в достаточном количестве, то пламя костра низкое (сосредоточено в закладке дров). Но если воздуха в закладке дров не хватает, то летучие продукты пиролиза вырываются из межпо-ленных промежутков и догорают над костром в виде «столба огня».

Рис. 97. Костры с повышенной лучистой теплоотдачей: а -рыхлая укладка поленьев, б -подкладка поленьев на горящие угли, в - костёр с подкладкой дров с металлическим навесом-гасителем высоты пламени и отражателем теплового излучения. 1 - основание (грунт, огнестойкая площадка), 2 - горящие угли, 3 - постоянно подкладыва-емые поленья, 4 - дым (копоть, сажа), 5 - геометрия тепловой конвективной струи (столба пламени и дымовых газов), 6 - металлический навес-грибок.

Костёр согревает людей за счёт лучистого тепла от горящих углей и от раскалённых сажистых частиц (пламени). Горячие дымовые газы (продукты сгорания) поднимаются вверх и не оказывают влияния на человека, если только не нагревают, скажем, потолок или радиационную панель (жаровню). Ясно, что если огонь разводится в нижней зоне толстого слоя дров, то пламя фактически «завалено» поленьями, которые вначале долго дымят «белым дымом», поглощая всё тепло источника горения. Если же огонь разводится поверх дров, то пламя и угли с самого начала эффективно прогревают стены помещения лучистым потоком и к тому же подавляют дымление за счет сгорания сажи в пламени. Это означает,что костры в помещениях целесообразно поддерживать постоянным подбрасыванием мелких поленьев на кучу раскалённых углей. Чтобы горящие поленья грели друг друга и в то же время выпускали из костра побольше лучистого тепла, применяют рыхлые укладки поленьев (рис. 97а), но это затрудняет распространение пламени.

Языки пламени - это контуры потоков горючих продуктов пиролиза, визуально очерченные поверхностными оболочками зон горения. Эти языки пламени устремляются вверх (порой отрываясь), объединяются в единую ускоряющуюся струю огня, переходящую в столб дыма, выполняющий роль дымовой трубы для создания тяги.

Столб дымовых газов постепенно взвихривается и приобретает обычную форму расширяющейся затопленной струи (рис. 52). При этом на больших высотах столб дымовых газов ведёт себя точно так же, как струя над любым тепловым источником той же мощности. Под мощностью при этом имеется в виду мощность конвективной струи, в случае костра равная общей мощности горения минус теплопотери на излучение. То есть, чем больше будут лучистые потери (от углей и пламени), нагревающие людей, чем больше тепла мы отберём от костра или пламени, тем холодней будут дымовые газы, тем меньше будет тяга, но тем более безопасным станет костёр как источник столба горячих газов, к тому имеющих внутри себя «искры» - крупные горящие частицы древесины и сажи. При этом охлаждение именно дымовых газов ( то есть смеси продуктов сгорания с избыточными количествами воздуха) вовсе не означает непременное снижение температуры горения горючих газов пиролиза (оболочек - контуров пламени) с появлением чёрного дыма. Зоны горения всегда горячей дымовых газов и охладить их можно лишь нехваткой воздуха для горения (см. ниже). Поэтому размещая в зоне пламени теплоёмкие элементы, мы снижаем температуру дымовых газов точно так же, как кастрюля на газовой плите снижает нагрев кухонного помещения от горячих потоков сгоревшего газа. Точно такой же эффект охлаждения дымовых газов будут оказывать и малотеплоёмкие сильно-разогревающиеся в пламени элементы (в частности, сажистые частицы), но уже за счёт собственного излучения.Так, например, металлический зонтик-грибок, защищающий костёр от дождя, нагреваясь, может выполнять роль жаровни, отводящей тепло из зоны пламени за счёт своего инфракрасного излучения (рис. 97в).