5.7.3. Механизмы теплосъёма в печахКотлы / Дачные бани и печи. Принципы конструирования / 5. Климатический (отопительный) модуль / 5.7.3. Механизмы теплосъёма в печахСтраница 5
Вообще говоря, лучистый теплообмен играет большую роль (нежели кондуктивно-конвективный) при малой разнице температур дымовых газов и стенок теплосъёмных элементов, поскольку (Т4-Тт4) более чувствительно к температуре, нежели (Т-Тт). А чем выше Тт тем более эффективна печь для нагрева воздуха. Поэтому попытки анализа и конструкторских расчётов топливников и дымооборотов банных печей без учёта вклада лучистого теплопереноса могут приводить к существенной погрешности. Также и стремление придать топливникам какую-либо хитрую специальную форму с множеством изломов для увеличения площади контакта дымовых газов с корпусом часто не приводит к ожидаемому повышению теплоотдачи, поскольку лучистая теплоотдача вообще не зависит от формы топливника, а конвективная теплоотдача при горячих стенках (и кирпичных, и металлических) весьма мала. Фигурность топливника оправдана в случае строго холодных (менее 100°С) стенок водогрейных котлов и змеевиков, где добиваются теплосъёма конвекцией на уровне 0,5 от теплоты сгорания дров, а радиацией до 0,4 (общий коэффициент полезного действия достигает 0,9). В отопительных металлических печах теплосъём конвекцией не превышает 0,2, а радиацией до 0,4 (общий коэффициент полезного действия до 0,6); наибольший КПД достигается при минимально возможных скоростях подачи воздуха. Поэтому и режимы длительного горения в условиях тления дров при малых скоростях подачи воздуха также имеют весьма высокие коэффициенты полезного действия - в металлических печах не ниже 0,6.
В заключение вспомним принципы некогда общепринятого расчёта отопительных печей, который рассматривает процесс горения дров в печах крайне усреднённо (в предположении сгорания углей и летучих одновременно) и не углубляется в детали вышерассмотренных особенностей процесса горения (ГОСТ 2127-47 «Печи отопительные теплоёмкие. Нормы проектирования», отменённый с 01.01.76 без замены). Тепловой расчёт кирпичного топливника выполняется для «основного периода интенсивного горения топлива» без учёта излучения для разовой закладки дров исходя из неких «нормативных» показателей (закладываемых в расчёт догматически) в следующей последовательности:
- исходя из требуемой теплоотдачи печи по нормируемой продолжительности топки т=1-2 часа, срока остывания (времени теплоотдачи) печи, нормируемому коэффициенту полезного действия КПД=0,7 и нормируемой теплоте сгорания дров определяют необходимый расход дров (топлива) за время одной топки С;
- исходя из расчётного значения С рассчитывают площадь пода топливника 8Т по плотности дров р и нормируемой толщине слоя топлива Ьсл по формуле 8т=С/р Ьсл;
- исходя из расчётного значения С рассчитывают площадь колосниковой решётки по формуле 8р=С/тВр, где В - нормируемое значение допустимого удельного напряжения колосниковой решётки, установленное, видимо, опытным путём без учёта аэродинамического сопротивления закладки дров и слоя углей;
- рассчитывают высоту топливника по нормируемому значению удельного теплового напряжения объёма топливника 0,т/Ут (где Цт -мощность, идущая на стенки топливника, то есть мощность сгорания дров, умноженная на КПД, Ут - объём топливника);
- рассчитывают площадь поддувального отверстия исходя из нормируемого практически необходимого расхода воздуха и нормируемой скорости движения воздуха в живом (проходном) сечении поддувального отверстия, принимаемой равной (1-2) м/сек. Некогда нормирвавшиеся по ГОСТ 2127-47 параметры топливников приведены в таблице 19.
Таблица 19
Нормативные показатели для расчёта топливников отопительных печей (А.Н. Сканави, Отопление, М.:АСВ, 2002 г.)
Вид топлива Дрова влажностью 25%
Обращаем внимание, что объём воздуха, заложенный на сгорание дров, вдвое превышает стехиометрический уровень (см. раздел 5.7.2). Это значит, что кирпичные печи рассчитывают на коэффициент избытка воздуха на уровне а=2, и расчётная высота топливника должна соответствовать высоте пламени в этом режиме. Для режимов с меньшим а (с высокими пламенами) нормативную величину 0,т/Ут следует, видимо, существенно снижать. Тем не менее, описанный стандартный расчёт позволяет хотя бы приблизительно сориентироваться по конструкторским параметрам. Для сведения приведём также некогда нормировавшиеся параметры для расчёта газоходов (дымоходов) отопительных печей.