WarmFires.ru

Рис. 112. Эпюры (высотные распределения статических давлений в невозмущённой атмосфере (слева) и в гипотетической печи с дымовой трубой (справа) без потоков газа, но с плотностью горячих газов в печи рг меньшей, чем плотность холодного воздуха в атмосфере вне печи рх: а - при полностью открытой задвижке сверху и закрытой задвижке снизу, то есть при открытом устье трубы и при закрытой дверке печи и поддувала («печная эпюра»), б - при закрытой задвижке сверху и открытой задвижке снизу («каминная эпюра»), в - при закрытых задвижках сверху и снизу и открытой задвижке на гипотетическом срединном газоходе 5. Н -высота трубы.

Обозначения на циркуляционной схеме аэродинамического оборота: «О» - базисная точка, расположенная в невозмущённой атмосфере, 1 - дымовая труба, 2 - печь, 3 - гипотетические газоходы, имитирующие внешнюю воздушную атмосферу, 4 - гипотетический газоход, имитирующий воздействие (давление) вышележащих слоев атмосферы (аналог расширительного бака, напорной ёмкости, стояка), 5 - гипотетический срединный газоход. Стрелками показано направление движения газов при открытии задвижек.

Часто бытовые печники рассматривают печь упрощённо как комбинацию входного и выходного отверстий. Считается, что если сопротивление входного отверстия мало, а выходного велико, то воздух войти в печь может в достаточном количестве, а вот выйти в виде дымовых газов уже не в состоянии, поскольку труба его «не выпускает». В результате печь начинает дымить.

Конечно, такой интуитивный анализ хоть по результату верен, но не точен по сути, так как если газ не может выйти, то он и не входит. Кроме того, в популярной литературе обычно ограничиваются самым общим утверждением, что, мол, надо добиваться того, чтобы тяга превышала сумму сопротивлений. В противном случае, якобы, печь будет дымить. Но дело в том, что сумма сопротивлений всегда в точности равна тяге, поскольку скорость газов автоматически увеличивается сама собой до тех пор, пока сумма сопротивлений трения и газодинамических сопротивлений не сравняется с тягой. Тем не менее, печь может то дымить из всех щелей, то всасывать воздух во все щели.

Для наглядности представим схему взаимодействия печи с атмосферой в виде замкнутого контура, аналогичного контуру водяного отопления, но заполненного не водой, а воздухом и дымовыми газами (рис. 112). Правое колено представляет собой печь 2 с трубой 1, заполненной горячими дымовыми газами. Левое колено имитирует воздушную атмосферу вне печи и представлено в виде вертикальных и горизонтальных каналов 3 с низким газодинамическим сопротивлением.

Рассмотрим сначала статическую картину при отсутствии течения газов, то есть будем считать, что левое колено контура заполнено холодным неподвижным воздухом с плотностью рх, а правое колено (печь с трубой) заполнено неподвижным горячим дымовым газом с плотностью рг (индекс «х» означает холодный, а «г» - горячий).

Если оголовок дымовой трубы открыт (а дверка печи закрыта, чтобы не создавался поток газов в трубе), то статическое давление на высоте оголовка Н в трубе рвг и в атмосфере рвх равны между собой. Сами давления рвг=рвх создаются давлением вышележащих слоев воздуха, имитируемых каналом 4 (рис. 112а). А вот на уровне пода печи в этом случае давление в атмосфере рнх выше давления в печи рнг, поскольку дымовые газы легче атмосферного воздуха (индекс «н» означает нижний, «в» -верхний). Более того, давление в трубе везде ниже атмосферного на том же высотном уровне (см. эпюру Ар=рх-рг). Поэтому, приоткрывая дверку печи, мы обнаружим поток воздуха, всасываемый в печь (см. чёрную стрелку, направленную к закрытой нижней задвижке печи). Это значит, что если в печи в любом месте сделать отверстие (дырку, щель), то воздух будет всасываться в это отверстие, причём тем сильнее, чем ниже располагается отверстие.