WarmFires.ru

Ещё при жизни Грум-Гржимайло было доказано, что в реальных печах «свободного движения газов» практически никогда не бывает. Это объясняеся тем, что печи состоят не только из полостей (колпаков), но и из дымовых каналов весьма ограниченного проходного сечения. Такие каналы, как правило, «захлёбываются», и движения газов в печах начинают целиком определяться влиянием дымовой трубы.

Рис. 123. Примеры свободно конвективных систем: а - чёрная (курная) баня, б - русская печь, в - костёр в чуме, г - подвальная древнеримских термов (гипокауст). 1 - костёр, 2 - вентиляционный поток, 3 - циркуляционный поток, 4 - дымление при переполнении дымовой трубы, 5 - дымовые газы, заполняющие колпак (полую платформу для потения), 6 - помещение хаммама.

Чтобы популярно пояснить суть реальных явлений и устранить многие недосказанности, «расширим» простейшую гидравлическую модель печей до некой «супергидравлической модели». Как и ранее, для наглядности будем проводить известные аналогии между течениями воды и течениями газов. А именно, будем использовать тот очевидный факт, что легкий горячий газ всплывает в тяжелом холодном газе в принципе точно также (аналогично), как тяжелая вода падает в легком воздухе. Подобная аналогия, конечно же, крайне условна - ясно, например, что вода падает с утоньшением струи (и не увлекая окружающий воздух), а горячий дым от костра поднимается с утолщением струи ( увлекая за собой громадные количества окружающего воздуха). Тем не менее, такая аналогия позволяет прогнозировать принципы движения легких (именно легких!) дымовых газов методом «переворачивания вверх ногами» знакомых всем с детства водных течений.

Вспомним, что существуют разные виды передвижения (способы перемещения-транспортирования) воды (жидкостей): ёмкостный, водо-водный, водопроводный с естественным (собственным) напором и водопроводный с механическим (принудительным) напором.

Емкостные системы

являются беспроточными и реализуются с помощью вёдер, бочек, стаканов, цистерн (рис. 120а). Такие водные системы имеют газовый аналог - колпак (рис. 121а), который представляет собой перевёрнутый стакан. Идеальный колпак - это непроточный сосуд, имеющий только одно отверстие, причём внизу, постоянно открытое в атмосферу так, чтобы давление газа на нижнем срезе никогда бы не отличалось от атмосферного. Если идеальный колпак заполнен горячими (относительно окружающей среды) газами, то во всём колпаке возникает избыточное давление: в любом месте можно просверлить отверстие и убедиться, что газ выходит наружу точно также, как из отверстия в дне стакана всегда вытекает вода. Максимальное значение избыточного давления достигается в верхней части колпака, и в этом плане колпак ничем не отличается от тёплого помещения, открытого снизу (рис. 426, 122). Колпак принципиально невозможно переполнить горячими газами -излишки газа тотчас выйдут «из-под колпака» точно так же как и излишек воды всегда и немедленно перельётся через края стакана.

Рис. 124. Схемы водных систем: а - водо-водная схема свободно стекающих вниз водных потоков, б - герметичная водопроводная система сообщающихся сосудов (имитирующая во-доводный стакан с переливом, но не пропускающая воздух, а, значит, являющаяся водопроводной), в - герметичная водопроводная система с нижним заужением, открыто сообщающаяся с водопроводной системой типа сообщающихся сосудов. 1 - подача воды любого типа, 2 - секция с горизонтальными рассечками, 3 - рассекатели струй (площадки), 4 -секция типа стакана со свободным переливом в переливной канал (патрубок), 5 - секция с горизонтальными площадками - перетоками (оборотами), 6 - манжеты, герметизирующие стыки между секциями (при переходе от водоводной к водопроводной системе), 7 - сообщающиеся сосуды (водопроводный тип системы) - стакан с «плавающим островом», 8 - переливное отверстие, 9 - отверстие, служащее для подтверждения того, что вода не может подняться выше уровня воды в основном колене, 10 - воронка, 11 - выходное отверстие водопроводной системы верхнее, 12 - выходное отверстие водопроводной системы нижнее, 13 - стакан (ёмкость накопительная), 14 - срез (уровень) воды.