Строительство и ремонт

Бытовые печи, камины и водонагреватели

Ю. П. Соснин, Е. Н. Бухаркин

Правильно сконструированная отопительная печь независимо от вида сжигаемого в ней топлива должна в первую очередь отвечать следующим требованиям: поддерживать в помещении постоянный температурный режим в течение суток; равномерно нагревать помещение по высоте и в плане.

Поддержание постоянного температурного режима в отапливаемом помещении при работе печи периодического действия на твердом топливе возможно за счет увеличения теплоаккумулирующего массива кладки или за счет увеличения числа топок в сутки. Из-за удобства обслуживания печей обычно идут по первому пути, т. е. увеличивают их габариты.

При замене твердого топлива газообразным легко осуществлять две топки в сутки или вообще перевести печи на длительный режим горения, в результате чего отпадет необходимость в увеличении габаритов печей, хотя теплопроизводительность их не снизится.

Для равномерного прогрева помещения по высоте, как уже указывалось ранее, необходимо, чтобы нижние зоны печи прогревались наиболее интенсивно по сравнению с верхними. Обеспечение равномерной температуры помещения (в плане) возможно лишь при одинаковом нагреве печи по периметру.

Кроме обеспечения заданных тепловых режимов в помещениях печь должна иметь высокий КПД (газовая — не менее 85—90%), кладка ее должна быть простой и удобной, она должна занимать как можно меньше жилой площади. Кроме того, внутренние ряды кладки по возможности не должны быть связаны с наружными. В этом случае достигается их независимое расширение друг от друга, а следовательно, увеличивается прочность к долговечность конструкции в целом. При планировке печей в жилых помещениях следят за тем, чтобы не было резкого отличия по теплоотдаче у их боковых и торцовых поверхностей.

Применение газообразного топлива в отопительных печах вследствие ряда его особенностей (возможности отравления, взрыва и т. д.) предъявляет дополнительные требования к вновь создаваемым конструкциям:

печь должна исключать возможность проникания горючего газа и продуктов сгорания в отапливаемое помещение даже при плохом состоянии кладки;

при любых климатических условиях в печи должна создаваться нормальная тяга, которая может гарантировать надежное проветривание дымоходов при случайном попадании в них горючего газа.

Значение пирометрического коэффициента  в зависимости  от  коэффициента избытка воздуха в топливнике и теплового напряжения топочного пространства

Таким образом, при конструировании новых газовых печей необходимо обращать внимание не только на их теплотехнические характеристики и тепловой режим, создаваемый ими. в отапливаемом помещении, но и на безопасность их эксплуатации.

Расчет отопительных печей, эксплуатирующихся на твердом и газообразном топливе, отличаются друг от друга. Для газовых отопительных печей экспериментальные нормы расчета печей на твердом топливе неприемлемы, так как в них не учитывается коэффициент избытка воздуха в период топки, от которого существенно зависит КПД газовой печи.

Учитывая, что в газовых отопительных печах режим горения является стационарным, обеспечивающим в период топки почти постоянные избыток воздуха и температуру в топливнике,. авторы предложили для расчета газовых отопительных печей метод, по которому прежде всего определяется теоретическая температура сгорания газа treop в зависимости от коэффициента избытка воздуха в топливнике. Затем определяется фактическая температура продуктов сгорания иа выходе из топливника (^Факт). Она всегда бывает ниже теоретической вследствие постоянно происходящего теплообмена в зоне горения. Разница между температурами тем больше, чем меньше коэффициент избытка в топливнике (ат) и ниже тепловое напряжение топочного пространства Q/V.

Переход от теоретической температуры горения к фактической в топочных камерах промышленных печей может производиться с помощью пирометрического коэффициента

Величины этого коэффициента, найденные опытным путем для многооборотных голландских отопительных печей, переведенных на газ, приведены на графике  46. Зная теоретическую температуру сгорания газа и пирометрический коэффициент, можно определить среднюю температуру продуктов сгорания на выходе из топливника. Далее определяют среднюю температуру продуктов сгорания на выходе из печи (под заслонкой) и ее КПД.

Если для сжигания газа в отопительных печах используются эжекционные трубчатые горелки с организованной подачей вторичного воздуха в зону горения, коэффициент Цт может быть принят равным единице. При сжигании газа в горелках ГДП-1,5 с сосредоточенной подачей газовоздушной смеси в топливник коэффициент т)т может быть принят равным 0,980—0,985.

Пример. На газовое топливо переведена отопительная печь с трехоборотным отопительным щитком размером 770X510X2100 мм  ( 72,а).

Подача природного газа с удельной теплотой сгорания 35600 кДж/м3 составляет 1,8 м3/ч. Состав горючего газа: СН4=98%, С2Н6=0,4%, С3Н8=0,2%, СО2=0,1%, #2=1,3%. Длительность топки т = 2 ч. Коэффициент избытка воздуха в топливнике <хт = 2,5. Газовая горелка — типа ГДП-1,5. Температура помещения 'пом =20 "С.

Требуется определить КПД печи (ц).

Прежде всего находим теоретически необходимые для сгорания газа объемы: воздуха, азота, водяных паров, а также действительные объемы: трехатомных газов, водяных паров и полное количество продуктов сгорания, приходящееся на 1  м3 горючего газа.

Затем находим площадь внутренней тепловоспринимающей поверхности дымооборотов по  76. При расчете надо учитывать площадь тепловоспринимающей поверхности только тех стенок дымооборотов, которые имеют значительный теплоаккумулирующий массив (в данном случае перекрытие печи) или непосредственно участвуют в теплообмене с отапливаемым помещением (боковые и торцовые стенки). Площадь тепловоспринимающей поверхности внутренних перегородок дымоходов во внимание не принимается. Площадь тепловоспринимающей поверхности жарового канала определяется умножением его периметра (АБВГ) на высоту, площадь внутренней поверхности II опускного канала находится умножением периметров участков ГД и A3 на их высоту.