Размер хайла в кирпичной печи
Обновлено: 01.05.2024
Методика расчета кирпичной печи-каменки для русской паровой бани. Часть 4. Окончание
Продолжим, начатое ЗДЕСЬ.
Определим размеры поддувального отверстия (зольника) будущей банной печи по формуле [2]:
Fз = Вчас V0(1+(tв/273))/(3600*v), (1)
Fз – площадь входного отверстия зольника, м 2 ;
Вчас – часовой расход топлива (сжигаемых за 1 час дров), кг/час;
V0 – объем продуктов горения, образующийся в результате сжигания 1 кг топлива, м 3 /кг. Для дров V0 = 10 м 3 /кг [1];
tв – температура подаваемого в печь воздуха, 0 С;
3600 – количество секунд в 1 часе;
v – cкорость движения воздуха в поддувальном отверстии, м/с. По [1] скорость движения воздуха в поддувале не должна превышать v≤2 м/с.
Fз = 13,3*10*(1+(18/273))/(3 600*2)= 0,02 м 2 =200 см 2 .
Для реализации условий подачи в печь необходимого количества воздуха для сжигания в ней заданного количества топлива (13,3 кг/час) при установленной в печи колосниковой решетке требуемых размеров (0,06 м 2 ) и соблюдении условия скорости движения воздуха через поддувало (≤2 м/с) нам хватит установки в печь одной стандартной поддувальной дверки с размерами 130×270 мм (например, SVT 432).
Площадь сечения хайл Fх (а их в нашей печи будет 2, поскольку конвективная система содержит 2 опускных канала) также определим по формуле (1), исходя из соблюдения требования, что скорость печных газов в опускном первом дымовом канале не должна превышать значения v≤4 м/с [1], а вместо tв подставляем значение температуры газов в этом канале t опуск.канал. Температуру газов в опускных каналах (как в 1-м дымоходе) по [1] принимаем равной t опуск.канал =700 0 C.
Fх = 13,3*10*(1+(700/273))/(3 600*4)= 0,0329 м 2 =329 см 2 .
Тогда площадь одного хайла будет равна: 329/2=164,5 см 2 .
В предположении квадратной формы отверстия хайла получаем, что сторона 1-го хайла должна быть равна √164,5 = 13,0 см.
Поперечное сечение канала дымовой трубы для нашей печи с тепловой отдачей Qчас = 5 952 ккал принимаем равным 13×26 см (1 кирпич) [1].
Итак, с расчетом основных параметров топливника печи мы закончили.
Перейдем к определению вида конструктивного исполнения (архитектуры) конвективной системы банной печи и ее основных геометрических размеров.
Под конвективной системой будем понимать совокупность организуемых в печи полостей/ колпаков и дымовых каналов для утилизации (накопления тепла в массиве печи) выделенного в топливнике тепла горящими дровами, их количество и расположение друг относительно друга.
Чтобы определиться с архитектурой конвективной системы будущей банной печи нам надо знать какое количество тепла сжигаемых дров будет аккумулироваться тем или иным ее конструктивным элементом: топливником, каменкой, дымовыми каналами. Другими словами нам надо определить величины тепловосприятия внутренними поверхностями отдельных элементов банной печи.
Тепло, которое воспринимается внутренними поверхностями печи за 1 топку продолжительностью m часов, определяется из выражения [1]:
Qвосп – тепло, воспринимаемое внутренними поверхностями печи, ккал;
Qт – тепло, воспринимаемое внутренними поверхностями топливника печи, ккал;
Qкам – тепло, воспринимаемое внутренними поверхностями каменки печи, ккал;
Qоп.к – тепло, воспринимаемое внутренними поверхностями опускного канала печи, ккал;
Qпод.к – тепло, воспринимаемое внутренними поверхностями подъемного канала печи, ккал;
fт, fкам, fоп.к, fпод.к – площади внутренних тепловоспринимающих поверхностей топливника, каменки, опускного и подъемного дымовых каналов печи, м 2 ;
βт, βкам, βоп.к, βпод.к – соответствующие этим поверхностям коэффициенты тепловосприятия, ккал/м 2 *час.
m – продолжительность 1 топки, час.
Количество тепла, которое должна аккумулировать в себе печь с размерами сторон 5,5×5,5 кирпичей и высотой 30 рядов кирпичной кладки, чтобы теплоотдача ее поверхностей составляла бы 5 952 Вт*час (см. Таблицу 3 ЗДЕСЬ ) в течение 24 часов (1 суток), составляет:
Qвосп =24*Qчас =24*5 952*0,8605 = 122 920 ккал, (3)
5 952 – теплоотдача печи за 1 час, Вт;
0,8605 – переводной коэффициент Вт в ккал*час.
В нашей печи, как уже отмечалось ранее , каменка находится в полости, размещенной над топливником и, фактически, являющейся его продолжением. Эта полость, как и топливник, внутри банной печи выкладывается из шамотного кирпича для защиты внешней кладки печи от высоких температур топливника.
В двух боковых стенках каменки делаются проемы (хайла) для выпуска дымовых газов в каналы конвективной системы.
В нашем случае мы предположили, что будущая банная печь будет содержать два опускных и два подъемных дымовых канала. Эти каналы находятся по бокам топливника и каменки с двух сторон, они параллельны одной из своих длинных сторон длинным сторонам топливника и каменки и располагаются друг за другом.
В каменке в верхней части ее боковых стенок находятся 2 хайла, через которое дымовые газы попадают в опускные каналы печи.
Исходя из подобного видения архитектуры будущей банной печи, и была написана формула (2) для нашего случая.
Найдем последовательно объемы тепла, воспринимаемого отдельно топливником печи, каменкой и тепла, воспринимаемого конвективной системой печи. А уже потом, исходя из полученных результатов, определимся с геометрией конвективной системы печи, поскольку геометрия топливника нам уже известна.
В этом случае, количество тепла, воспринимаемого внутренними поверхностями топливника, будет равно:
Qвосп.топл = βт*fт*m, (4)
βт = 6000 — коэффициент тепловосприятия топливника, ккал/м 2 *час за 1 топку [1];
m = 4,0 – продолжительность 1 топки, час.
Qвосп.топл = 6000*((0,97+0,38)*2*0,77+0,97*0,38*2)*4,0 = 67 588 ккал (78 605 Вт).
Теплота, которую должна будет воспринять каменка (совместно с ограждающими ее теплопоглощающими поверхностями шамотных стен) и конвективная система печи, равна:
Q кам.+конв.сист = Qвосп — Qвосп.топл . (5)
Прежде чем определить количество тепла, аккумулированное конвективной системой печи, найдем количество тепла, пошедшего на нагрев закладки каменки.
Это количество тепла будет зависеть от вида и количества материалов, загруженных в качестве накопителей тепла, а также способа их укладки в каменке (наличия/отсутствия между ними проходов для пропуска печных газов, размеров этих проходов).
Различные материалы характеризуются индивидуальными теплофизическими параметрами (плотностью, теплоемкостью, теплопроводностью), непосредственно определяющими количество поглощаемого этими материалами подведенного к ним тепла за определенный промежуток времени.
В общем виде количество поглощенного/отданного телом тепла при его нагреве/охлаждении на ΔT градусов можно найти по формуле:
Q = С*M*ΔT, (6)
С – удельная теплоемкость вещества нагреваемого тела, Дж/кг* 0 С;
М – масса нагреваемого тела, кг;
ΔT – разность между температурами тела в нагретом/остывшем и исходном состоянии, 0 С.
Перед тем как определиться с количеством тепла, аккумулируемым каменкой во время протопки печи, определимся с видом и количеством теплонакопительных материалов каменки (чугун-камень), требуемых для получения требуемого количества сухого перегретого пара для наших нужд.
Как было показано ЗДЕСЬ , для получения 25 кг сухого перегретого пара нам понадобится 23,7 кВт тепла.
Допустим, что в качестве закладки в каменке будут использоваться чугун (с теплоемкостью Сч=540 Дж/кг* 0 С) и камни породы диабазов или базальтов (со средней теплоемкостью Скам=800 Дж/кг* 0 С) общей массой 300 кг.
Для расчетов примем, что чугуна и камня в каменке будет поровну (по Мч=Мкам=150 кг).
Закладку будем греть до T=700 0 C.
Заметим, что 1 кг подобной каменно-чугунной закладки, характеризуемой средней теплоемкостью (540*150+800*150)/(150+150)=670 Дж/кг* 0 С, при остывании с 700 0 С до 200 0 С (при поддачах на него порций воды для парообразования) способен отдать Qкам пар = 670*(700-200)= 335 000 Дж*0,2388*10 -3 = 80 ккал*1,163=93 Вт тепла.
Нижняя температура парообразования равная Т=200 0 С еще гарантировано позволяет получить с каменки сухой перегретый пар, не содержащий капельножидкой фракции воды, и из которого можно легко приготовить «легкий пар».
Таким образом, для получения 25 кг сухого перегретого пара нам хватит тепла, запасенного 23 700 Вт/93 Вт = 255 кг подобной каменно-чугунной закладки.
Теперь проверим, поместится ли подобная каменно-чугунная закладка общим весом 300 кг в проектируемой банной печи.
Объем пространства, отведенный под каменку в нашей печи, составляет:
Vкам = 0,38*0,97*0,77 = 0,284 м 3 .
Объем закладки, состоящей из чугуна и камней, равен:
Vзакладки = (Мч/ρч + Мж/ρж)/η =(150/7200+150/2800)/0,5 = 0,150 м 3 , (7)
ρч = 7200 кг/м 3 – плотность чугуна;
ρж = 2800 кг/м 3 – средняя плотность камней.
η = 0,5 — средний коэффициент пористости каменки (отношение объема пустот Vпустот в объеме, занимаемом каменно-чугунной закладкой Vзакладки, к объему Vзакладки).
Сопоставляя величины Vзакладки=0,150 м 3 и Vкам=0,284 м 3 видим, что выбранное нами количество чугуна и камней свободно поместится в печи: Vзакладки ‹ Vкам.
Примечание. Даже в случае использования в качестве теплоаккумулирующей закладки одних лишь камней в количестве 300 кг (при том же значении коэффициента пористости заполнения каменки η= 0,5) ее (закладки) объем составит Vзакладки =300/2800*0,5=0,214 м 3 и (гипотетически) может поместиться внутри каменки с объемом Vкам=0,284 м 3 .
А мы продолжаем.
Используя формулу (6), определим количество тепла, поглощенное закладкой каменки после протопки печи:
Qкам = (540*150+800*150)*700*0,2388*10 -3 = 33 600 ккал. (8)
Примечание. В наших расчетах принято следующее допущение: тепло, поглощенное шамотными стенками каменки, не рассчитывается.
Подобное допущение было принято из следующих соображений.
Поскольку каменно-чугунная закладка мешает дымовым газам свободно обтекать шамотные стенки каменки, поэтому точно определить количество переданного этим стенкам тепла не представляется возможным.
Коэффициенты тепловосприятия βкам (ккал/м 2 *час) для стенок внутренних каменок кирпичных банных печей экспериментально никто и никогда не определял.
Подобные коэффициенты в свое время были определены и обозначены в ГОСТ только для отдельных функциональных узлов (топливника, дымовых каналов и колпаков) теплоемких кирпичных отопительных печей.
Общее количество тепла, аккумулируемое каменкой, можно с определенной степенью приближения определить по формулам (6) — (8).
При этом только следует иметь в виду, что под теплоаккумулирующим массивом каменки, принимающим участие в парообразовании, понимается общая масса каменно-чугунной закладки и ограждающих каменку шамотных стен.
Объем каменно-чугунной закладки, рассчитанный по формуле (7), должен быть уменьшен на такую величину теплонакопительного объема шамотных стен каменки, чтобы объем тепла, требуемый для получения нужного количества пара (25 кг) и нагрева всего массива каменки до требуемой температуры (700 0 С), остался неизменным.
Отметив данное допущение, далее рассчитаем количество тепла, которое должны будут поглотить внутренние стенки конвективной системы печи (2-х опускных и 2-х подъемных каналов):
Qконв.сист = 122 920 – 67 588 – 33 600 = 21 732 ккал. (9)
Суммарную площадь тепловоспринимающих поверхностей дымовых каналов конвективной системы нашей печи найдем из выражения:
Fконв.сист = Qконв.системы /m*βср, м 2 (10)
βср = (2βоп.к + 2βпод.к)/4 – средний коэффициент тепловосприятия опускного и подъемного дымового каналов, ккал/м 2 *час;
m=4 – продолжительность топки печи, час.
Для расчетов по [1] мы принимаем:
βоп.к = 4500 ккал/м 2 *час (как 1-й дымовой канал);
βпод.к = 2300 ккал/м 2 *час (как 2-й дымовой канал).
βср =(2*4500+2*2300)/4 = 3 400 ккал/м 2 *час. (11)
Fконв.системы = Qконв.системы /m*βср = 21 732/(4*3400) = 1,6 м 2 , (12)
Исходя из геометрических размеров нашей печи, примем высоту опускных дымовых каналов равной расстоянию от перекрыши печи до верха 1 ряда печи:
h конв.системы = h печи – h перекрыши = 2,1 (30 рядов) — 0,21 (3 ряда) =1,8 м, (13)
Тогда длина дымовых каналов конвективной системы будет равна:
lконв.сист = Fконв.сист/ h конв.сист = 1,6/1,8 = 0,90 м. (14)
Расчет сечений дымовых каналов конвективной системы печи произведем, отталкиваясь от значений объемов проходящих по ним печных газов, их температуры и максимально допустимой скорости этих газов для соответствующих каналов.
Объем печных газов при горении дров равен [2]:
V=V0*Bчас*(1+t в канале/273) =V0*Bчас*(1+t в канале/273), м 3 (15)
V0 – объем воздуха, необходимый для сжигания 1 кг топлива (объем дымовых газов, образующихся при сжигании 1 кг топлива), м 3 . Для дров по V0=10 м 3 ;
Bчас — часовой расход сжигаемых в топливнике дров, кг/час;
t в канале – температура дымовых газов в соответствующем дымовом канале конвективной системы печи.
Повторимся, что, согласно [2], температура газов во 1-м дымовом канале (в нашем случае опускном канале) принимается равной 700 0 С, а в последнем дымовом канале (в нашем случае подъемном канале) – 160 0 С.
При этом скорость печных газов в опускном дымовом канале не должна превышать vв опуск.кан. ≤ 4 м/с, а в последнем (подъемном) дымовом канале – vв под.кан. ≤ 2 м/с [2].
Отметив эти обстоятельства, приступим к расчету опускного дымового канала.
Объем проходящих через один из 2-х опускных каналов дымовых газов равен:
Примем размеры сечения каждого из опускных каналов равными:
F опуск.кан = 0,19×0,63 (0,75×2,5 кирпича) = 0,12 м 2 . (15)
Тогда скорость дымовых газов в нем будет равна:
v опуск.кан = Vв опуск.кан /(3600* F опуск.кан) = 237/(3600*0,12)= 0,55 м/с. (16)
Поскольку при выбранных размерах опускного канала скорость печных газов в нем не превышает скорости ≤ 4 м/с, следовательно, такие подобранные нами размеры сечения для данного канала допустимы.
Теперь произведем расчет геометрии подъемного дымового канала.
Объем проходящих через один опускной канал дымовых газов равен:
Vв опуск.кан = 10*13,3*(1+160/273)/2= 106 м 3 . (17)
При сечении каждого из опускных каналов равном
Fпод.кан = 0,19×0,25 (0,75×1,0 кирпич)=0,0475 м 2 (18)
скорость дымовых газов в нем будет
vпод.кан = Vв под.кан /(3600* Fпод.кан) = 106/(3600*0,0475) = 0,62 м/с. (19)
Полученная величина скорости печных газов через подъемный канал НЕ превышает допустимые для данного канала скорости течения газов, которые не должны превышать значения ≤ 2 м/с.
Следовательно, подобранные нами размеры каждого из подъемных каналов правильные.
Размер сечения дымооборотов. Почему дымят печи?
В предыдущей статье мы рассмотрели систему дымооборотов печей.
Перейдем к вопросу о том, почему дымят печи при первой растопке. Многолетняя личная практика показывает, что ни одна из отопительных видов печей после кладки при первой растопке не дымит. Шведки, как правило, после сооружения при первой растопке дымят от 5 до 20 мин.
Происходит это от того, что в дымоходах новой печи находится холодный воздух повышенной влажности, который не позволяет нагретым газам подниматься вверх.
Для того, чтобы при первой растопке шведки не дымили, под духовкой через окно чистки сжигают стружки, щепки, бумагу в течение 5—7 мин. При этом пламя и горячие газы поднимаются по восходящему каналу, вытесняют из дымооборотов холодный воздух. В результате в трубе создается тяга. После проталкивания окно чистки закладывают половинкой и растапливают печь; дым в комнату уже не выбивает.
Необходимо также иметь в виду, что в течение лета печь «шведка» не топится и с наступлением холодов при первой растопке в течение 3—5 мин., как правило, будет дымить.
Это объясняется тем, что в течение лета дымоходы сыреют, а воздух в них остывает. И в этом случае можно предотвратить задымление жилого помещения. Для этого надо через вьюшку сжечь немного стружки или бумаги, после чего печь дымит не будет.
Очень важно знать размеры сечений дымооборотов. Известно, что нормальный стандартный кирпич имеет длину 25 и ширину 12 см. Площадь кирпича, следовательно, составляет 25X12 = 300 см2
Таким образом, размер сечения дымооборотов для шведок должен быть в пределах 260—280 см2, то есть несколько меньше площади кирпича. Если взять сечение хайла всех печей, кроме русских, оно должно быть меньше на 1\3 сечения дымооборота.
Для голландских печей с параллельными каналами (правого и левого) сумма парных каналов должна быть в сечении равна 300 см2 то есть по 150 см2 каждый или 1\2 х 1\2 кирпича. Для лежанок и утермарковских печей (круглых в железном корпусе), а равно и голландских печей с последовательными оборотами — в пределах 250X300 см2. Дымовые трубы, как правило, должны иметь сечение 300 см2 или, как говорят в «пятерик», то есть 5 кирпичей в ряду.
Практическим опытом доказана целесообразность таких размеров. Но если площадь сечения дымооборотов больше 300 см2, то есть больше 1\2 Х1 кирпич, то внутренними поверхностями стенок воспринимается тепло от горячих газов меньше и увеличиваются его потери. Если же сечение дымовых каналов меньше 200 см2, то каналы быстро засоряются сажей, смолой или золой, такие печи часто дымят, их требуется чаще чистить.
Толщина стенок лежанок голландских и утермарковских печей до перекрытия сводов или до плиты выкладывается в полкирпича, выше сводов или плиты — в четверть кирпича. В учреждениях и других общественных местах стенки всех видов печей должны быть выложены полностью, в полкирпича (выкладка в 1\4 кирпича не допускается). Это вызывается тем, что в общественных зданиях печи обезличены, топлива в них сжигается много, зачастую без надлежащего контроля, что представляет опасность в пожарном отношении.
По следам банных печей Игоря Кузнецова БИК. «Мотивированная. Дубль-2». Окончание
Начало темы находится ЗДЕСЬ и ЗДЕСЬ.
Переходим к рассмотрению устройства топливника печи.
Как уже отмечалось в предыдущем посте, стенки топливника формируются из шамотного кирпича марки ШБ-5, уложенного на ребро. Таким образом, высота одного шамотного ряда стены топливника составляет (вместе со швом огнеупорной мастики) ~ 115 мм. Всего таких рядов 4 (не считая 1-го шамотного ряда, образующего под топливника) (рис.10, рис.11).
Рис.10
На 5-й шамотный ряд стен топливника (учитывая его под) укладывается 6-й ряд шамота ШБ-5 на плашку. Высота этого ряда 65 мм (рис.10).
6-й шамотный ряд служит основанием для шамотного «катализатора», который замыкает (условно) пространство топливника сверху.
«Катализатор» выполнен из 4-х шамотных брусков (секций), вырезанных из шамотного кирпича марки ШБ-5. Каждый из этих брусков имеет размеры 220×65х60мм.
Секции «катализатора» по своей длине делаются чуть меньше ширины топливника, которая (как мы помним) равна 230 мм.
Данные секции катализатора укладываются «на сухую» поверх и поперек 6-го шамотного ряда топливника с равными отступами друг от друга, равными ~ 67-68 мм (рис.10, рис.11).
Рис.11
Между секциями «катализатора» устанавливаются также «на сухую» в вертикальном положении 3 пары шамотных брусков, вырезанных из кирпича марки ШБ-5 и имеющих размеры 114×65х60 мм (рис.10, рис.11).
Данные шамотные бруски служат опорой нижнему колоснику каменки, на который сверху укладываются теплоаккумулирующие материалы каменки (чугунные бруски, камни).
В щели, образованные между шамотными брусками и секциями катализатора, вставляются прокладки из каолиновой ваты. Таким образом, получается весьма гибкая и «свободно дышащая» шамотная конструкция, легко перебираемая (в случае необходимости) при проведении регламентных работ печи.
Воздушное пространство, заключенное между верхней поверхностью секций «катализатора» и уложенным на шамотные бруски нижним колосником каменки, представляет собой своеобразную камеру, где происходит догорание летучих.
Реализация в печи подобной конструкции позволяет разнести в пространстве тепловую нагрузку, оказываемую горящими дровами на верх топливника (в качестве которого выступает шамотный «катализатор»), и весовую нагрузку, оказываемую весом каменно-чугунной закладки на нижний колосник каменки.
Таким образом, не происходит охлаждения непрогретой каменкой горящих дымовых газов, а наоборот, в верхней части топливника создаются оптимальные условия для протекания реакций горения газообразных компонентов пиролиза дров.
«Катализатор» выполняет 2 важные функции:
1) перемешивает горючие газы с воздухом, поступающим через колосник топки и отверстия в шамотных стенках топливника, что способствует лучшему контакту горючих летучих с кислородом воздуха;
2) повышает температуру в верхней части топливника за счет переизлучения тепловой энергии в сторону горящих дров, что опять же способствует полноте протекания реакций окисления горючих летучих кислородом воздуха (повышается полнота извлечения запасенной в дровах тепловой энергии).
В 5-м ряду шамотной кладки топливника (в нижней его части) равномерно по всему периметру топливника формируют 10 прямоугольных отверстий (по 3 отверстия на длинных сторонах топливника и по 2 отверстия на его коротких сторонах) для подачи в верхнюю часть топливника «вторичного» воздуха (рис.10, рис.11).
Воздух в топливник подается уже подогретым. Нагрев воздуха происходит от раскаленных шамотных стен топливника, вдоль которых этот воздух проходит, поднимаясь из зольного пространства печи.
Формирование отверстий для прохода в топливник «вторичного» воздуха именно снизу 5-го шамотного ряда делает оптимальным расстояние от этих отверстий до решетки «катализатора». На этом промежутке горючие газы успевают не только перемешаться с подогретой порцией воздуха, но и максимально окислиться до образования конечных продуктов горения древесины Н2О и СО2.
Размер отверстий немного колеблется по величине. Отверстия, расположенные дальше от «сухой» щели, делаются большими по размеру (60×60 мм). Отверстия, расположенные ближе к «сухой» щели, делаются меньшими по размеру (40×60 мм).
Теперь о «сухой» щели (название условно).
В данной печи «сухой шов» (в печах И.В.Кузнецова непрерывная щель, начинающаяся в одной или двух стенках топливника чуть выше его пода и заканчивающаяся(щиеся) в хайле печи) заменен «сухой» щелью конечных размеров (рис.11), которая формируется в дальнем углу топливника, прилегающего к опускному дымовому каналу конвективной системы печи (рис.12).
О назначении данного элемента конструкции печи и с вопросом ограничения его размеров по высоте можно ознакомиться ЗДЕСЬ.
Для защиты внутренней стенки печи, сложенной из полнотелого глиняного кирпича, от высоких температур горящих газов, проходящих по «сухой» щели из топливника в опускной дымовой канал печи, топливнику придана форма, указанная на рис.12.
Рис.12
«Сухая» щель располагается в 3-5 рядах шамотной кладки стенки топливника и имеет размеры 10×345 мм.
С «сухой» щелью закончили.
Переходим к рассмотрению устройства каменки.
Каменка размещается в пространстве, заключенном между 7-м и 14-м рядами шамотной кладки внутреннего шамотного ядра печи. Поэтому нумерацию этих шамотных рядов будем соотносить (условно) с каменкой.
7-й – 11-й шамотные ряды стен каменки выкладываются шамотом ШБ-5 на ребро. Высота каждого из рядов – 115 мм.
12-й шамотный ряд стен каменки выкладывается из прямоугольных брусков с размерами 230×65х65 мм, вырезанными из шамота ШБ-5. Высота 12-го шамотного ряда каменки – 65 мм.
13-й и 14-й шамотные ряды внутреннего шамотного ядра печи являются перекрышей каменки. Они выкладываются полноразмерными кирпичами ШБ-5 (230×114х65 мм) на плашку, а также прямоугольными брусками (230×65х65 мм), вырезанными из этой же марки шамотного кирпича. Высота каждого из этих рядов составляет по 65 мм (рис.11).
По углам каменки вдоль ее короткой стороны на 7-й – 9-й ряды шамотной кладки наклеиваются на огнеупорную мастику прямоугольные бруски-направляющие (рис.10) с размерами сторон 50×30х115 мм. К брускам приставляются 2 разреженных чугунных колосника, ограничивающих каменку с этих сторон по длине.
В качестве колосников в каменке могут, например, устанавливаться (укладываться) чугунные колосники SVT 109 (или аналоги) с размерами сторон 220×325 мм.
Между колосниковыми решетками и шамотными стенками каменки образуются 2 воздушных канала (каналы «холостого хода») (рис.11, рис.13) шириной по 30 мм каждый, призванных облегчить проход печным газам на этапе «РОЗЖИГА» печи, когда каменка еще не прогрета и оказывает проходу газам большое газодинамическое сопротивление.
Рис.13
По этим же каналам через отверстия колосниковых решеток печные газы имеют возможность проникать в каменно-чугунную закладку с боков каменки по всей ее высоте, что обеспечивает более быстрый и равномерный прогрев всей каменки по ее объему.
Каналы «холостого хода» дают возможность более-менее работать банной печи даже в критических режимах (в случаях забивки отверстий нижнего чугунного колосника разрушенными высокими температурами камнями каменки и отсутствия возможности печным газам проходить сквозь каменную закладку).
Вдоль длинных шамотных стен каменки также устанавливаются чугунные колосники (рис.11, рис.13).
Назначение этих колосников – предохранение шамотных стенок каменки от точечных распорных усилий, оказываемых нагревающимися камнями на эти стенки.
В верхней части каменки на стенке, прилегающей к опускному каналу, формируется хайло — отверстие для выпуска печных газов из топливника в конвективную систему печи (рис.13).
Хайло формируется в 10-м и 11-м рядах шамотной кладки по боковой длинной стенке каменки.
Такое же отверстие хайла, футерованное со всех сторон шамотными пластинами, вырезанными из шамота ШБ-5, формируется во внутренней стенке печи, выложенной из глиняного кирпича (20-й – 22-й ряды кирпичной кладки) и отделяющей пространство топливника и каменки от конвективной системы печи (рис.13, рис.14).
Хайло формируется ближе к стенке, отделяющей подъемный дымовой канал от опускного дымового канала в (рис.13).
Геометрические размеры хайла – 180 х 180 мм.
Напротив хайла в опускном дымовом канале в 24-м ряду кирпичной кладки печи формируется квадратное отверстие (120×120 мм), над которым устанавливается задвижка «летнего хода» с выпуском управляющей ручки на боковую стенку печи (рис.14).
Рис.14
Перекрышу всей печи образуют 3 ряда кирпичной кладки (с 25-го по 27-й).
В 27-м ряду кирпичной кладки над подъемным дымовым каналом формируется отверстие 120×190 мм для выпуска дыма в трубу. Сверху этого 27-го ряда устанавливается главная задвижка трубы с выводом управляющей ручки на фронтальную стенку печи (рис.11).
Над 27-м рядом может, по желанию, быть выложен высотой в 4 ряда кирпичной кладки небольшой вентиляционный короб. В этом случае в заднюю стенку этого короба со стороны парной монтируется вентиляционный лючок с размерами 130×130 мм.
Данный люк позволяет через трубу в промежутки времени между сеансами парения быстро проветривать парную и менять в ней климатическую обстановку (рис.14).
И еще несколько слов об устанавливаемой в печь печной фурнитуре.
В качестве зольной дверки и дверки для подачи в печь «вторичного» воздуха могут применяться дверки с посадочными размерами ВхШ=130×270 мм (например, типа SVT 432).
В качестве дверки топливника я рекомендовал бы к установке небольшую печную дверку со стеклом (например, SVT 451 (посадочные размеры ВхШ=250×300 мм) или аналоги).
В качестве дверки каменки я бы установил дверку SVT 470 (посадочные размеры ВхШ=180×220 мм), в которой стекло заменил бы на чугунную плиту. Эта дверка хороша тем, что в нижней ее части есть заслонка с регулируемыми по величине воздушными отверстиями. Данная приспособа может оказаться весьма кстати для сжигания сажи с верхней поверхности каменной закладки на этапе «ЗАКРЫТИЕ», когда топка печи завершена и происходит догорание углей в печи.
Вот, пожалуй, кратко и все, что я хотел сказать о банной печи, которую условно назвал «Мотивированная. Дубль-2».
Всем, кого заинтересовала данная тема, сообщаю следующее.
Мною подготовлен комплект информационных материалов, дающий полное представление об устройстве данной печи и всех нюансах ее конструкции.
Знакомство с этой информацией позволяет каждому самостоятельно и со знанием дела сложить в своей бане добротную печь, в которой нашли воплощение многие технические новинки, наработанные практикой кладки кирпичных банных печей за последние годы.
В комплект материалов вошли:
1) 3-D порядовки банной печи и две 3-D модели печи, отражающие все нюансы ее конструкции.
Одна из моделей прорисована для случая расположения дверки каменки на боковой стенке печи, а другая 3-D модель печи – для случая, когда дверка каменки находится на задней ее стенке.
Если кому-то понадобиться для своих условий «отзеркалить» модель печи, в этом случае он легко справится с этой задачей, внимательно прочитав ЭТУ СТАТЬЮ.
Тем же, кто не чувствует своей уверенности в том, что сможет грамотно работать с моделью печи, созданной в программе объектного проектирования SketchUp, рекомендую заглянуть СЮДА. Уверен, воспользовавшись описанным там инструментом, вы совершенно спокойно и профессионально сможете оперировать с любыми моделями печей, созданными в этой программе.
2) Помимо этого в комплект материалов вошло краткое, но более подробное описание нюансов устройства печи, которые не были освещены в постах, посвященных данной банной печи.
Получить доступ к комплекту материалов можно ЗДЕСЬ.
Пока все.
Всем удачи и до новой встречи на страницах этого блога! 🙂
Конструкции дымооборотов и движение дымовых газов.
Не будем подробно останавливаться на теории движения дымовых газов в печах, а лишь вкратце опишем некоторые полезные сведения, о которых нужно знать начинающему печнику. Ведь мы не собираемся выкладывать собственную конструкцию печи. Это чревато многими ошибками, которые могут сделать вашу печь неработоспособной. Но при использовании уже готовых и испытанных временем чертежей печей эти сведения вам могут пригодиться.
Итак, топливник. Что важно знать о нем? В топливнике происходит сгорание топлива и его стенки принимают большую часть тепловой нагрузки. Все тепло, которое выделяется при сгорании распределяется следующим образом: часть тепла уходит на образование тяги, другая часть аккумулируется в стенках самого топливника и часть тепла от сгоревшего топлива накапливается в стенках каналов, по которым проходят дымовые газы. Чем больше таких каналов, тем больше остается тепла в массиве печи, но, собственно, тем меньше тепла остается на образование самой тяги.
В дымовую трубу будут уходить недостаточно горячие газы, что неизбежно может привести к снижению самой тяги и образованию конденсата на стенках дымоходов.
Приведем несколько схематических примеров существующих дымооборотов. На рисунке а) и б) показана многооборотная система с горизонтальным и вертикальным размещением каналов. В современной практике такие печи стараются уже не использовать, так как они имеют множество недостатков.
Один из них описан выше, из-за увеличения числа каналов нарушается тяга, возможно попадание угарных газов в жилое помещение.
На рисунке в) показана система дымооборота, лишенная вышеописанных недостатков, тяга будет создаваться хорошо. Но за счет того, что каналов минимальное количество, прогрев массива печи будет осуществляться дольше, то есть вырастет расход топлива.
Но если печь используется постоянно, то очень хорошо зарекомендовали себя печи с параллельными нисходящими каналами (рисунок г)), то есть имеется один восходящий канал от топливника, который переходит в один (в) или несколько нисходящих. Такая печь будет прогреваться быстрее и равномернее. За счет простоты расположения каналов будет создаваться наименьшее сопротивление для обеспечения тяги. Единственным недостатком такой печи, это возможное обратное опрокидывание газов в дымовой трубе при длительном перерыве в топке.
Можно задать вопрос, зачем же тогда использовать различные варианты каналов, если они приводят к различным недостаткам? Есть такие конструкции печей, в которых каналы вообще не используют (рисунки д) и е)). После топливника раскаленные дымовые газы поступают через хайло непосредственно в другую большую камеру, которая называется подтопочной. Газы поднимаются вверх до перекрыши и нагревают в первую очередь её, потом, остывая, они опускаются вниз, прогревая стенки печи, и уходят в дымовую трубу. Такое устройство печи будет иметь довольно высокий к.п.д. и низкое сопротивление, но и тут существуют свои недостатки.
Первый, это низкое расположение выхода для дымовых газов. Из-за этого, при такой конструкции дымооборота, выход газов нужно делать или через дымовой канал в капитальной кирпичной стене, или через коренную дымовую трубу, то есть насадные дымовые трубы использовать нельзя.
Вторым недостатком является перегрев верхней части печи за счет прямого поступления раскаленных газов. Чтобы этого не происходило, немного усложняют конструкцию, пропуская дымовые газы через насадки (рисунок е)) из кирпича, уложенного на ребро. Каждый ряд такой насадки повернут относительно предыдущего на девяносто градусов. Такие печи называются бесканальными, колпаковыми.
Итак, мы рассмотрели различные системы используемых систем дымооборотов печей с их положительными качествами и недостатками. Давайте теперь на примере простой отопительной печи определимся в назначении каждой ее отдельной части.
Самое основное, что должна иметь отопительная печь это зольная камера, топливник, дымообороты и дымовая труба.
Зольная камера Б находится под топливником, имеет дверку, называемую поддувальной и ограничена сверху колосниковой решеткой, через которую в зольную камеру проваливаются продукты сгоревшего топлива – зола и шлак, а топливник получает свежий воздух для поддержания горения.
Выше зольной камеры находится более крупная камера для сгорания топлива – топливник, имеющий топочную дверку, через которую загружается топливо и производится чистка от остатков горения – сажи и золы. Низ топливной камеры (под) делается под уклон путем стесывания кирпичей для того, чтобы несгоревшее топливо скатывалось на колосниковую решетку, где постоянно присутствует подпор свежего воздуха для горения. Выход из топливной камеры, через который выходят горячие дымовые газы называется хайло. Через хайло дымовые газы поступают в дымообороты, где отдают свое тепло массиву печи, после чего, через дымовую трубу выводятся наружу.
Дымовая труба и дымообороты очень чувствительны к качеству кладки, так как любое сужение или поворот создают лишнее сопротивление движению газов, что может отрицательно сказаться на образовании тяги и тепловоспринимающей способности печи. Стенки дымооборотов должны быть гладкими и ровными, но затирать их глиняным кладочным раствором категорически нельзя, потому что глина плохо проводит тепло, что приведет к нарушению теплообмена и не позволит раскаленным дымовым газам полностью отдать свое тепло.
И напоследок, некоторые важные тонкости: площадь сечения перевала как минимум в два раза должна быть больше сечения канала, который будет следующим по ходу движения газов. То же относится и к сечению подвертки, с той лишь разницей, что не в два раза, а около 1,4 – 1,8. Это нужно для того, чтобы дымовые газы, проходящие через подвертку доставали до дна канала и прогревали его. Так же нужно уделить особое внимание качеству кладки перекрыши и верха дымовых каналов.
Мы рассмотрели принцип работы и отдельные части отопительной печи. Напоминаем вам, что при кладке печей желательно пользоваться чертежами и порядовками, где определено место для каждого кирпича с учетом перевязки рядов.
Размеры печей и законы, рекомендуемые к исполнению при кладке бытовых печей 11.08.2015 13:45
Технологические рекомендации:
Правильный первый тепловой подъем в топке печи.
Ширина топки печи. Не менее 25 см и не более 40 см для бытовых печей средней мощности. Ширина топки печи должна быть равной ширине топочной дверцы (25 см) или (для удобства) чуть более того. Если она будет более 40 см, то скорость теплопотока снизится, что отрицательно скажется на процессе сгорания топлива. В чрезмерно широком топливнике оно всегда будет сгорать медленно и не полностью.
Минимальная высота топки печи. В литературе о печном деле рекомендуется высота 80-100 см. Если по какой-то причине ее достичь невозможно, нужно дополнить недостающий объем топливника так называемой «камерой догорания».
Для того чтобы процесс сгорания топлива всегда (на всех режимах работы печи) был полным, горючим газам нужен значительный объем. Если высота топки печи будет менее 80-100 см и «камеры догорания» тоже не будет, то во время фазы интенсивного горения горючим газам просто негде будет сгорать. Поэтому недогоревшие вещества будут уходить в дымовые каналы и осаждаться там в виде смолистых веществ и сажи. Понятно, что и расход топлива в топливнике с недостаточным объемом обязательно повысится.
В старых книгах дается такая рекомендация: высота топки должна быть не менее ее двойной ширины, но не более тройной. Впрочем, при наличии «камеры догорания» последнее условие будет необязательным.
Глубина топки печи. Минимальный размер около 70 см, максимальный - не регламентируется.
Правильные пропорции поддувальной камеры.
Установка верхнего кирпича над дверцей печи. Желательно сложить его «в замок».
При отсутствии кирпичей хорошего качества можно укладывать на две металлические полоски.
Когда верхний кирпич кладут на одну металлическую полоску, то передняя стенка печи (не всегда, но как правило) начинает «дышать»: коэффициент теплового расширения металла в 6 раз выше коэффициента расширения кирпичной кладки. Старые печники учили меня: «Металл под дымоходы никогда не закладывай, он тебе потом всю печь разворотит».
При крайней необходимости металл в печь закладывать все-таки можно, но при одном условии: чтобы один конец металлической полоски был обязательно свободным. Однако в зоны с наиболее жесткими температурными нагрузками металл нельзя вкладывать ни в коем случае.
7. Установка рамки топочной дверки. На рамку топочной дверки наклепываются четыре металлические полоски.
При неправельном закреплении топочной дерки проволочные растяжки держат её не «внатяг», а на «излом». Печной раствор под проволкой быстро выкрашевается, и топочная дверка вываяливается из своего посадочного места в течение считанных недель.
При закреплении рамки топочной дверцы также необходимо учитывать вертикальный наклон её установки. Он должен быть таким, чтобы печная дверка в свободном (незафиксированном состоянии) сама, под воздействием силиы земного притяжения стремилась закрыться или (при установке рамки топочной дверки строго по вертикали) хотя бы не открывалась.
Установка прочистных дверок. Прочистные дверки можно крепить на проволоку, соблюдая рекомендации, данные в пояснении к предыдущему пункту.
Установка колосниковой решетки. Обязательным условием кладки колосников должно быть соблюдение тепловых зазоров 0,5 см со всех сторон колосника, где он может упираться в кладку печи. В оставленные зазоры засыпается песок или зола.
Установка колосников «впритирку» приведет к тому, что нижняя часть кладки окажется разломанной при первом же значительном прогреве печи.
Толщина пода шанцевой кладки должна быть ровно в два слоя кирпичей на плашку. Если под печью находится деревянная поверхность, то в целях пожарной безопасности необходимо положить один дополнительный слой кирпичей на плашку непосредственно на деревянную поверхность. Один слой шанцевой кладки недопустим по правилам пожарной безопасности (он быстро прогорит), а три слоя не обеспечат интенсивного теплоотбора. Значит, остается только два.
Поперечные сечения дымовых колодцев до выхода из помещения (первого этажа) должны быть в любом случае не менее 300 см2 (один кирпич на плашку).
Сужение поперечного сечения дымового канала (более рекомендуемого) заметно снизит тягу печи. Сырые дрова в такой печи будут гореть слабо. Трудно будет добиться и равномерности теплоотдачи.
12. Длина кратчайшего пути по дымовым каналам до выхода их из помещения первого этажа не должна превышать 5-6 м (при наличии сдвоенных и строенных колодцев учитывается не сумма их путей, а только лишь длина кратчайшего пути по дымовым каналам).
Нарушение этого ограничения максимальной длины дымовых каналов значительно ослабит общую тягу печи и, что гораздо хуже, может привести к образованию конденсата внутри дымовых колодцев и выходной трубы печи.
13. Диаметр выходной трубы должен быть не менее 16 см и не более 30 см.
Установка выходной трубы за пределами рекомендуемых диаметров обязательно приведет к заметному ослаблению тяги в печи.
14. Вертикальные внутренние перегородки дымовых каналов с общей кладкой печных стенок не перевязываются.
15. Внутренние перегородки дымовых каналов должны выкладываться в четверть кирпича. Это необходимо для равномерной площади теплоотдачи внешних стен печи.
Установка внутренних перегородок в полкирпича или более будет создавать соответствующие зоны плохой теплоотдачи на общей теплоотдающей поверхности печи.
16. Внутренние перегородки горизонтальных колодцев исполняются в обязательной перевязке с общей кладкой стенок печи.
17. Огнеупорный и красный кирпич лишь в исключительных случаях перевязывается вместе в одну кладку т.к. у них разный коэффициент теплового расширения.
18. В некоторых источниках о печном деле рекомендуется высота трубы не менее 5 м от поверхности колосниковой решетки.
В печи, которая сложена с соблюдением вышеуказанных рекомендаций, тяга будет хорошей и при высоте трубы 3-4 м, но 5 м - все-таки лучше.
19. Футеровочный кирпич должен выкладываться с таким учетом, чтобы быть в устойчивом положении и без раствора.
Температурный и технический режим работы футеровочного кирпича таков, что связующий раствор в этой зоне топки печи вынужден скорее играть роль жесткого герметика, чем скреплять кирпичи между собой. Большие температурные перепады отрывают раствор от кирпичей при первом же значительном нагреве печи. Если футеровочный кирпич будет держаться только на сцепляющих свойствах раствора, а не сам по себе, очень скоро он «выползет» из общего ряда кладки.
Футеровочный кирпич нельзя увязывать с общей кладкой печи.
20. Правильная установка вертикальных и горизонтальных перекрытий внутри дымоходов.
Зимняя акция!
Только до 29 февраля 2020 дарим СКИДКУ 5% при заказе через сайт.
Читайте также: