УСТРОЙСТВО ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ 1. РАЗМЕЩЕНИЕ ПЕЧЕЙ В ПОМЕЩЕНИЯХ Санитарными нормами установлена определенная температура, которую следует поддерживать в помещениях различного назначения в холодное время года. Для жилых помещений, например, эта норма равна 18 °С, для детских садов и яслей 20 °С, для производственных помещений 15 °С. Отопительные печи служат для создания и поддержания одинаковой температуры в течение длительного времени. В результате сгорания топлива печь разогревается до температуры, в несколько раз превышающей температуру воздуха в помещении. Вокруг горячих наружных стенок печи происходит теплообмен, вызывающий циркуляцию воздуха, в результате которой происходит постепенное выравнивание температуры в помещении. У стен здания температура всегда несколько ниже средней. В пе- чах с более сильным нижним прогревом эта разница менее заметна, чем в печах с преимущественно верхним прогревом. Циркуляция воздуха прекращается, когда выравнивается температура печи и комнатного воздуха. 2 Зак. 1639 Наилучшее место установки печи — возле наружной стены, однако, учитывая конкретные местные условия, печи приходится размещать по-разному. В однокомнатных квартирах (комната и кухня) ставят главным образом отопительно-варочные печи. Располагают их так, чтобы печь жарочной плитой выходила в кухню, а тепло-отдающая поверхность — в жилую комнату. В каменных зданиях дымоходы чаще всего располагают во внутренних капитальных стенах, поэтому печи размещают у этих стен. В многокомнатных квартиуглерода СО, или, как ее обычно называют, угарный газ. Угарный газ ядовит, и вдыхание его человеком приводит к отравлению организма, а порой и к смерти. При неполном сгорании мельчайшие частицы углерода уносятся вместе с газами в атмосферу, образуя дым, и частично оседают на внутренних поверхностях дымоходов в виде сажи. Естественно, что при неполном сгорании топлива теплоты выделяется меньше, чем при полном.

Чтобы в топлив,нике происходило сгорание топлива, близкое к полному, необходимо обеспечить достаточный приток воздуха в топливник и своевременное удаление из него газообразных продуктов горения. Первое условие удовлетворяется за счет установки колосниковой решетки соответствующих размеров, второе — за счет устройства дымовой трубы достаточной высоты.

При сгорании одного и того же количества топлива разных видов выделяется различное количество теплоты. Чтобы можно было сравнивать это качество топлива, принято понятие о теплоте сгорания.

Теплотой сгорания топлива называют количество теплоты, выраженное в кДж (килоджоулях), выделяемое при полном сгорании 1 кг данного вида топлива. Обычно имеют в виду так называемую низшую рабочую теплоту сгорания топлива, определяемую путем калориметрирования без учета теплоты конденсации водяных паров, содержащихся в дымовых газах. Низшая рабочая теплота сгорания относится к топливу, взятому в естественном состоянии, т. е. не подвергнутому сушке или обогащению.

Теплота сгорания некоторых видов твердого и жидкого топлива характеризуется следующими величинами, кДж/кг:

Дрова сухие ... 14 000

влажные . .11 000

Антрацит.....21 000

Бурый уголь .... 10500

Торф....... 13 000—16 000

Дизельное топливо . . 42 000 Мазут...... 38 000

Теплоту сгорания газообразного топлива относят к единице объема, т. е. выражают в кДж/м*. Так, теплота сгорания природного газа составляет 36000 кДж/м3, а сжиженного газа (пропан-бутана) 75000 кДж/кг.

Влажность и зольность топлива, являющиеся его естественным негорючим балластом, понижают температуру сгорания топлива. Поэтому для рационального использования топлива большое значение имеют его подготовка (подсушка) и правильное хранение.

Теплота, полученная при сгорании топлива, идет на разогрев массива печи, а часть уходит в атмосферу с отходящими газами. Накопленную теплоту печь отдает в помещение. Свойство печи запасать теплоту во время топки и постепенно отдавать ее в течение длительного времени называется аккумулирующей способностью печи.

Теплота, поступающая от стенок печи в помещение за единицу времени, называется теплоотдачей печи. Она зависит от количества сожженного за то же время топлива, от размеров внутренней тепло-воспринимающей поверхности, толщины стенок печи и других факторов.

Теплоотдачу измеряют в единицах мощности, т. е. в Вт или кВт (1 Вт= 1 Дж/с). Выделение теплоты может идти быстрее или медленнее в зависимости от теплопроводности материалов, из которых сооружена печь. Теплопроводностью называется способность материала передавать через свою толщу теплоту. Показателем теплопроводности является коэффициент, которым определяется количество теплоты, проходящей через стену из данного материала площадью в 1 м2 и толщиной в 1 м за 1 ч при разности температур на двух сравниваемых поверхностях стены, равной 1°.

Размерность коэффициента теплопроводности — Вт/ /(м- °С). Коэффициент теплопроводности материалов характеризует их свойства в отношении передачи теплоты. Некоторые материалы, например металлы, могут быть хорошими проводниками теплоты, а другие — кирпич, асбест, войлок и т. п.— хорошими теплоизоляторами.

Так, сталь и чугун имеют близкие коэффициенты теплопроводности: 50—58 Вт/ /(м- °С). Бетон на кирпичном щебне имеет коэффициент теплопроводности 1,05 Вт/(м • °С), сухой песок — 0,6 Вт/(м- °С), войлок — 0,006 Вт/(м • °С).



Высокий КПД достигается путем правильного расчета тепловоспринимающей поверхности дымооборотов, высококачественной кладкой, соблюдением правил эксплуатации.

Под высококачественной кладкой подразумевается кладка строго по чертежу с соблюдением технических условий. Следует помнить, что даже небольшая оплошность при кладке приводит порой к серьезным последствиям. Для иллюстрации можно привести такой пример: к печнику обращаются с жалобой на то, что печь даже после продолжительной топки прогревается плохо. При осмотре выясняется, что печь сложена недавно, каналы не засорены, тяга хорошая, но на дне одного вертикального канала в результате небрежности, допущенной при кладке, образовалась сквозная щель, через которую из подполья в печь поступает холодный воздух. Наружный воздух, попадая в печь помимо поддувала1, резко снижает температуру печи.

Для горячих газов естественным является движение вверх. Поэтому, двигаясь по горизонтальным каналам, более горячие газы удерживаются под перекрытием канала, прижимаются к нему. Если на их пути встретится преграда в виде порога, расположенного внизу, то это существенно не повлияет на характер движения. Если порог расположен вверху, то горячие газы станут накапливаться перед ним, уровень их в канале понизится до уровня нижней грани порога. Эту особенность движения теплового потока используют в некоторых конструкциях печей для создания тепловых карманов.На аккумулирующую способность печи в значительной мере влияет теплоемкость материалов, т. е. свойство материала поглощать теплоту при нагревании и отдавать ее при охлаждении. Показателем теплоемкости служит удельная теплоемкость — количество теплоты в кДж, необходимое для нагревания 1 кг материала на 1° — кДж/(кг- °С). Ниже приводится удельная теплоемкость материалов, которые используются при сооружении печей, кДж/(кг- град):

Кирпичная кладка . . . 0,88

Сталь строительная . . 0,47

Бетон на кирпичном щебне    ..... 0,84

Чугунные детали . . . 0,47

Войлок......1,88

Сухой песок .... 0,84

Показателем, определяющим экономичность печей, является коэффициент полезного действия (КПД). КПД печи определяют отношением количества теплоты, отданной печью в помещение, к количеству теплоты, полученной при сгорании топлива.

Пример. За сутки в печи сожжено 20 кг сухих дров, а теплоотдача печи составила примерно 130 000 кДж. Теплота сгорания сухих дров—14 000 кДж/кг. Значит, от сжигания 20 кг топлива получено 280 000 кДж. КПД равен отношению 130 000:280 000= = 0,47, или приблизительно 50%. У современных печей при правильной их