WarmFires.ru

К сожалению, серьёзных экспериментальных исследований газодинамики печных колпаков до сих пор нет. Отчасти это объясняется отсутствием практического интереса к «свободным» беспроточным колпакам: ведь даже самые рьяные поклонники систем «свободного движения газов» почему-то стараются (порой неосознанно, интуитивно) «загнать» дым в колпак (верхний) отнюдь не «свободно» («самотёком»под действием сил гравитационного всплывания), а именно за счёт высокой скорости дымовых газов - в фонтане за заужением (рис.118а). То есть, во-первых, принудительно за счёт напора в печной системе (за счёт разряжения в печной трубе), а во-вторых, именно вертикально снизу вверх (по ходу дыма в вертикальном переточном дымоходе), а не горизонтально (когда «вольные» движения всплытия проявились бы на фоне «принудительных» движений вдоль тракта печи). Принудительный ввод горячего газа в колпак (тем более секционированный) полностью перечёркивает при этом заявляемую возможность сепарации в колпаке горячих и холодных струй. При этом сами «колпаковые» системы теряют образ истинных колпаков (перевёрнутых стаканов с одним отверстием) и приобретают вид замкнутых сосудов с двумя (в том числе несимметричными) отверстиями: входным и выходным (рис. 126г, д, е).

Как мы уже отмечали, любая трубная печная система (даже «бесканальная» колпаковая по ГОСТ 2127-47) представляет собой последовательность каналов и расширений каналов (полостей). Через эту последовательность каналов и полостей течёт сквозной (транзитный) поток газов под действием тяги (разряжения) дымовой трубы. Как и любой газовый поток, сквозной поток является замкнутым (циркуляционным), но замыкается он вне печи в объёме атмосферы: он входит в поддувало, проходит каким-то образом через печь, выходит из дымовой трубы в атмосферу, там перемешивается с воздухом атмосферы (как в очень большой полости) и затем вновь входит в поддувало. Анализ этой замкнутой траектории бывает очень полезным при выявлении особенностей тяги дымовых труб, дымлений печи, опрокидывания тяги в сырую или жаркую погоду и т. д.

Рис. 128. Перечень схем напорных полостей - замкнутых проточных сосудов с двумя отверстиями (входным и выходным).

Каналы печей представляют собой наиболее узкие коммуникации печей. Поток в них считается однонаправленным и по-существу совпадающим по смыслу с понятием сквозного потока. Каналы могут разветвляться на некие параллельные каналы (или комбинации параллельно-последовательных каналов), в которых течения считаются также однонаправленными. Каналы могут и расширяться, образуя проточные полости. Если в проточной полости нарушается однонаправленность потока (например, за счёт циркуляции), то такие расширения будем считать полостями с застойными зонами (в том числе, вихревыми).

Нарушение однонаправленности означает появление взаимно контактирующих встречных течений. Поэтому чем горячей газы, тем выше их вязкость, и тем сложнее возникают встречные течения. Аналогично, чем более энергичны течения в объёме, тем более вероятны встречные течения, поскольку кинетические энергии (скорости) встречных газовых потоков могут преодолевать «слипающие» воздействия вязкости. Поэтому появление встречных течений следует в первую очередь ожидать в крупных полостях при значительных скоростях вдува (или при наличии высоких скоростей свободноконвективных потоков из-за больших перепадов температур).

Сквозные потоки выступают как принудительные по отношению к самой проточной полости, поскольку обусловлены внешним воздействием тяги дымовой трубы. Внутренние же встречные (циркуляционные) потоки, замыкающиеся в круговое движение в пределах самой полости, являются как бы «свободными» в том смысле, что они существуют независимо от сквозного (принудительного) потока. Эти «свободные» движения газов обычно отождествляют в печах со свободноконвективными потоками, возникающими от нагрева газов горячими поверхностями (стенками топливника, углями), пламенами, тепловыми излучениями, но они могут возникать и по иным причинам (например, из-за наличия в полостях механических вентиляторов). Естественно, сквозные («принудительные») и внутренние циркуляционные («свободные») потоки могут механически взаимодействовать, формируя некоторое добавочное газодинамическое сопротивление сквозному потоку. Ясно, например, что если сквозной поток, входя в колпак, взвихривается (переводя свою кинетическую энергию поступательного движения в кинетическую энергию вихрей), то это воспринимается как торможение потока, как некое местное газодинамическое сопротивление.