WarmFires.ru

Нельзя рассматривать горящие дрова как единое однородное целое. Дрова состоят из отдельных поленьев, и каждое полено даже в коллективе горит по-своему (хоть и в зависимости от других и влияя на другие), в зависимости от своих размеров, формы и сухости, в зависимости от температуры окружающих поленьев и газов (воздуха), от состава дымовых газов, скорости их движения, от потоков лучистого тепла и т. п. Иными словами, полено в костре горит по-иному, нежели полено вне костра (из-за взаимного лучистого обогрева), а полено в печи горит по-иному, нежели в костре, поскольку воздух к каждому горящему полену в печи подаётся не просто дозированно (ограниченно), но и специально организованно. Наиболее разумно сжигать дрова, подавая свежий воздух к каждому полену индивидуально по отдельным трубочкам (шлангам). Попробуйте дунуть через трубочку (ртом или феном) в основании пламени у дров, и высота пламени тотчас уменьшится. Останется лишь быстро управлять трубочками как брандспойтами на пожаре. Простейшие устройства для ориентировки струи свежего воздуха можно изготовить самостоятельно (см. например, рис. 106г), но постоянно использовать такие устройства (даже хотя бы на этапе растопки) в бане никто не будет из-за крайней хлопотливости процедуры. Проще просто заложить дрова в топливник и поджечь, не утруждая себя затем дополнительными действиями ради экономии двух-трёх поленьев или ради устранений дымлений. Но в будущем когда-нибудь, может быть, перед печью порой кое-где будут «сажать» специального робота для непрерывного управления процессом горения дров в печи.

При всей своей кажущейся экстравагантности вопрос «роботизации» печей вовсе не столь уж надуман, поскольку дрова ещё долго никуда не денутся, а микроэлектроника движется семимильными шагами. В первую очередь имеется в виду простейшая регулировка расхода воздуха для горения дров, но не столько в плане КПД (который не столь уж важен), сколько для быстрого розжига, пониженного дымления из трубы, равномерности теплоотдачи во времени, для регулировки мощности и т. п. Дело в том, что во многих городах до сих пор используется печное отопление, выбросы из дымовых труб серьёзно загрязняют атмосферный воздух и ухудшают экологическую обстановку региона проживания. Например, в городе Аделаида (Австралия), расположенном на холмах, дым при растопке печей загазовывает вышележащие дома и является предметом частых претензий соседей. Поэтому администрацией принята практика специального обучения населения приёмам бездымного розжига печей малыми закладками ( раздел 5.7.11).

Кирпичные печи с теплоёмким топливником относятся к трудно управляемым устройствам в том смысле, что изменяя расход воздуха через печь, невозможно быстро изменить скорость пиролиза дров. Точно так же как массивные конфорки бытовой кухонной электроплиты продолжают «варить пищу» после отключения электроэнергии, массивный раскалённый топливник после прекращения подачи воздуха (после закрытия поддувала) продолжает нагревать дрова, заставляя их выделять летучие (горючие газы пиролиза). Летучие заполняют топливник, дымообороты, дымовую трубу, частично абсорбируясь на активной саже в дымоходах (делая их более пожароопасными), но преимущественно удаляются через оголовок трубы в виде сизого или чёрного дымового следа. Поэтому во всех печах, а в кирпичных особенно, опасны резкие закрытия поддувала, а также последующие резкие открытия поддувала и дверок, способные создать взрывоопасные смеси в топливнике и дымоходах с последующими возможными хлопками и выбросами пламени или дыма в помещение.

Продолжим анализ аэродинамических явлений при горении дров в топливнике металлической малодымящей и быстро разгорающейся печи с горизонтально-наклонным дымооборотом (рис. 117). В отличие от колосниковых печей, воздух в этой подовой печи подаётся не куда попало (то есть не через весь массив дров в целом), а через струйное отверстие 7 строго (или, по крайней мере, преимущественно) в точку горения 6 по поду 4. Циркуляционные задымленные потоки 13 при этом не могут попасть в зону дверки топливника 10, поскольку устремляются вверх либо в зону над горизонтальным дымооборотом 14 (нагревая верхние плоскости печи и дымоход для быстрого создания тяги) или под горизонтальным дымооборотом 14 для нагрева стального листа дымооборота. Дрова очень быстро разгораются (также как наветренная сторона костра), воздуха начинает не хватать, пламя удлиняется, устремляясь в дымоход 12, тем самым быстро усиливая прогрев дымохода и повышая тягу. Дымо-оборот 14 и под 4 раскаляются, начинают испускать лучистое тепло 15, теплопотери горящих дров сокращаются до минимума. При этом пространство под листом 14 превращается, по существу, в газогенератор, выпускающий из-под среза листа горячий поток летучих, догорающих уже над дымооборотом. Поток летучих может стать настолько мощным, что способен создать высокое местное газодинамическое сопротивление в месте разворота у среза листа дымооборота. Это вызывает повышение давления в топливнике и прекращение поступления воздуха 7 в топливник. Топливник заполняется дымовыми газами, горение летучих приостанавливается. Температура дымовых газов понижается, давление в топливнике падает, и воздух вновь приобретает возможность поступать в топливник. При этом перед дровами происходит смешение летучих с потоками начинающего входить в топку воздуха, образуется взрывоопасная смесь, которая при своём распространении до горячих углей воспламеняется с хлопком и выбросом дыма через отверстие 7. Топливник вновь заполняется дымовыми газами, всякие процессы горения вновь прекращаются, давление падает, и воздух вновь начинает проникать в топку, создавая взрывоопасную газовую смесь и т. д. Особенности этих нестационарных процессов сложны и порой трудно объяснимы, но нам важен сам общеизвестный факт: печь может входить в режим пульсирующего горения. Такое явление лучше известно в случае камер сгорания (в том числе ракетных и реактивных) на жидких и газообразных топливах: существуют даже специальные водогрейные газовые котлы с пульсирующим горением, например, ПВ-100 и ПВ-400 производства ФГУП «Крэмз».