WarmFires.ru

Прежде всего напомним о несовместимости застойной зоны с экстремально высокой температурой и с высокими тепловыми нагрузками на поверхности. Теплообмен - есть обмен, а любой обмен происходит динамично. Горячий газ, надолго «застревая» в застойной зоне, хоть и долго охлаждается, но долго не даёт возможности проникнуть в застойную зону новым порциям «свежих» горячих газов. То есть для интенсивного нагрева какой-либо поверхности, её надо постоянно обдувать «свежим» горячим газом, но ни в коем случае не помещать её в неподвижный горячий газ. Проверить это очень легко с помощью газовой горелки кухонной плиты (рис. 141). Поставим на решётку газовой плиты кастрюлю с водой и замерим время, необходимое для закипания одного литра воды (рис. 142а). Затем поставим кастрюлю на цилиндрическую проставку 5 так, чтобы пламя 2 горелки 1 полностью проникало внутрь проставки (рис. 142в). Время закипания существенно увеличится. Причём, если проставку убрать вообще, а ту же кастрюлю подвесить без преград пламени на той же высоте, то время закипания может даже снизиться (рис. 142г). Всё это означает, что основную роль играет высота расположения тепловоспринимающей поверхности над пламенем, и повышение высоты не может быть скомпенсировано использованием колпака. Ещё более ярко это проявляется на этапе догорания углей, когда нагрев поверхности осуществляется в основном лучистым путём. Именно этим и объясняется низкая высота топливников кухонных плит, обеспечивающая хороший прогрев чугунной варочной плиты. При этом чугунную варочную плиту никогда не оснащают снизу колпаковыми элементами, а наоборот стараются сделать так, чтобы вся плита снизу свободно обтекалась (горизонтально) восходящим потоком горячих дымовых газов. Значит, вопреки расхожему мнению, неколпаковый (транзитный) свод печи нагревается сильней колпакового (тупикового).

Так, например, если проставку 5 сделать не 40 мм, а значительно более высокой, то влияние транзитного потока через тупиковую полость станет разительным (рис. 142з). При высоте проставки 250 мм и диаметре

Рис. 141. Распределение температур в пламени газовой горелки бытовой кухонной плиты.

160 мм тепловой поток на дно плотно прилегающей к проставке кастрюли составит 7,5 кВт/м2, а температура газов в полости будет равна 290°С. Если между кастрюлей и проставкой сделать щель, то тепловой поток на дно кастрюли увеличится до 9,5 кВт/м2 при ширине щели 1 мм, до 20 кВт/м2 при ширине щели 4 мм, до 23 кВт/м2 при ширине щели 10 мм (температура в полости увеличится до 520°С). Если кастрюлю снять с проставки, то температура газов в свободной трубе снизится до 160°С! Всё это относится к весьма значительной мощности пламени 1 кВт, способной обеспечить уровени тепловой нагрузки на дно кастрюли до 50 кВт/м2, как раз характерные для печей. Тепловые потоки на вертикальные стенки проставки оказываются всегда более низкими, чем на дно кастрюли (потолок колпака), составляя 3,0-3,5 кВт/м2 и снижаясь при появлении транзитного потока.

Это значит, что если в вершине свода курной печи сделать конфорку (отверстие) и поставить на неё чайник, то чайник закипит быстрее тогда, когда между чайником и конфоркой имеется щель (то есть при неплотном прилегании дна чайника к краям отверстия). Это (в общем-то не очевидное) заключение можно обобщить: например, если свод курной печи сделать дырчатым, то он будет нагреваться сильнее. А это уже очевидный вывод, поскольку именно так и нагревают фильтрующие каменки. Но при нагреве каменки её сопротивление растёт (из-за повышения вязкости газа), поэтому для улучшения её нагрева в каменке надо специально делать дополнительные широкие сквозные каналы. А это уже далеко не очевидно, но используется на практике, например, при погружении хайла вертикальной дымовой трубы в фильтрующую каменку (в том числе открытую). Кстати, открытую каменку можно продувать не дымовыми газами (загрязняя камни), а чистым воздухом снаружи внутрь, и нагревать каменку при этом исключительно лучистым теплом от углей и пламени. По аналогии можно заключить, что если в чёрной бане вывод дыма сделан у потолка, то потолок прогревается сильно. А если дым выпускать через низкую дверь, то потолок прогревается хуже, но зато объём воздуха в бане будет нагрет лучше (рис. 135г, д).