WarmFires.ru

Проточные полости печей газопроводного типа являются замкнутыми (находящимися под давлением или под разрежением) ёмкостями (сосудами) с двумя (или несколькими) отверстиями. В отличие от беспроточных полостей проточные полости не могут иметь только одно отверстие (как идеальный колпак - перевёрнутый стакан).

Анализируя аэродинамическую обстановку в полостях, печники в первом приближении «рисуют» (скорее интуитивно) некие траектории транзитного (сквозного) протока газов через полость (на основе личного опыта наблюдений за водными потоками), руководствуясь тем, что газ стремится идти по кратчайшему пути (рис. 128). Затем «нарисованные» тем или иным образом простейшие «стрелочные» траектории уточняются печником с учетом инерции газовых потоков (струй), мысленно дополняются завихрениями, в том числе и при эжекции (подсосе) газов в затопленную струю (см. ниже) и при взаимодействии встречных течений, а также всплытиями в случае высокой температуры входящего газа и погружениями газов, охлаждающихся на холодных стенках. Большую методическую помощь при анализе схем могут оказать изыскания С.М.Миркиса «Указатель проектов печей и каминов, опубликованных в России за последние 100 лет», СПб., 2006г.

Часто при интуитивном конструировании проточных полостей печники стремятся в первую очередь мысленно заполнить всю полость горячими газами или увеличить длину траектории горячих газов. В действительности же, более целесообразно попытаться направлять сквозной поток горячего газа через полость так, чтобы он омывал все необходимые поверхности (даже в закоулках), набегал на все целевые теплосъёмные элементы (варочные плиты, духовки, каменки, баки с водой и т. д.). Так, даже в каминах необходимо омывать горячими газами именно заднюю стенку, чтоб она максимально разогревалась и максимально затем излучала (а не «отражала лучи огня», как часто утверждают в литературе, поскольку кирпич в ИК-спектре теплового излучения не обладает отражательными свойствами). Поэтому в каминах заднюю стенку делают нависающей, причем хорошо обтекаемой (гладкой без каких-либо углублений, способных стать плохонагревающимися застойными зонами) и ничем не загораживаемой.

Рис. 129. Возможные особенности газовых течений в полости типа «колпак Подгороднико-ва» (рис. 1186): 1 - медленный ввод горячего газа, 2 - быстрый ввод горячего газа, 3 - пространственное распределение (эпюра) скоростей дымовых газов, 4 - траектории (направления) дымовых потоков, 5 - горизонтальные рассечки, 6 - вертикальная рассечка, переводящая колпак в «режим противотока», 7 - вертикальные рассечки, 8 - дымовая труба, 9 - нисходящий канал.

В отопительных печах наиболее важен равномерный нагрев всех стенок печи. Этого добиваются, в частности, с помощью различного рода рассечек (рассекателей, столбиков, стенок), по-существу превращая полости в многооборотные дымоходы (см. правый столбец рис. 128), в которых скорости всплытия горячих газов уже пренебрежимо малы по сравнению со скоростями транзитного потока и не играют никакой роли. Отметим, что транзитные горячие газы, стремясь идти по кратчайшему пути, наиболее сильно нагревают края преград (огибаемые перевалы и подвертки), в том числе и входы в каналы. Действительно, если подвесить в порядке эксперимента кирпич плашмя над газовой горелкой кухонной плиты, то легко убедиться, что края (ребра) кирпича, обтекаемые с большой скоростью горячим газом, нагреваются сильней (докрасна), чем центр низа кирпича, расположенный непосредственно над пламенем, но в зоне низких скоростей обдува. Поэтому зоны перевалов, подверток и заужений во избежании локальных перегревов и термических растрескиваний следует футеровать с термокомпенсационными разрезами и повышенным теплоотводом в массив печи и, кроме того, при необходимости скруглять ребра для повышения теплоотвода с одновременным снижением газодинамического сопротивления.

Равномерность нагрева может достигаться и интенсивным перемешиванием газов в полости за счет большой величины линейной скорости входа газа в полость. Часто отмечают, что колпаковые полости (но не топливники) с энергичным вводом горячего газа разогреваются (вопреки гидравлической модели) на удивление однородно даже тогда, когда в отсутствии рассечек входное и выходное отверстия (патрубки) находятся вблизи друг от друга на одной стороне полости. При этом необходимо учитывать, что при температурах стенок свыше 200-300°С теплообмен внутри полости является преимущественно радиационным. Поэтому, если одна из стенок полости загорожена каким-либо экраном, например, стенкой газоотводящего (переливного) канала, то она может быть холоднее других, хотя может и находиться в потоке горячего газа. Вследствие этого каналы (ввода и выда газов) желательно не монтировать на тепловоспринимающих стенках полостей, а располагать в глубине в осевых зонах печи.