24. Конструкции газовых отопительно-варочных печей

Общая часть. Статистика показывает, что ежегодно выходит из строя 5 - 8% общего числа ранее построенных печей. В настоящее время при перекладке отопительно-варочных печей обычно возводят печи прежней конструкции, несмотря на то, что они мало приспособлены для газообразного топлива. Особенно они неэкономичны и неудобны для эксплуатации в летний период (КПД печей не превышает 10 - 15%).

Естественно, возникает вопрос, нельзя ли при перекладке существующих отопительно-варочных печей в газифицированных домах заменить их новыми?

Опыт показал, что рациональной конструкцией отопительно-варочной лечи в теплотехническом отношении и удобной в эксплуатации можно считать такую, которая включает в себя следующие составные части: топливник с чугунной плитой, имеющей съемные конфорочные кольца; варочную камеру; духовой шкаф; отопительный щиток с развитой теплоотдающей поверхностью; летний и зимний дымоходы и вентиляционный какал.

На практике встречаются всевозможные конструкции бытовых печей, различающиеся между собой по взаимному расположению составных частей, системе дымоходов, габаритам и т. д.

Однако при рассмотрении этих конструкций было замечено, что если печь включает в себя все необходимые (перечисленные выше) составные части, то она, как правило, имеет большие габариты в плане (102×89 см и более). На ее выкладку требуется 500 - 600 шт. кирпича.

Малогабаритные печи (габариты в плане 64×77 см) не имеют всех перечисленных выше составных частей и поэтому менее удобны в эксплуатации.

При создании новых конструкций бытовых печей специально предназначенных для работы на газообразном топливе, предполагалось ликвидировать это противоречие, присущее всем существующим конструкциям.

Отопительно-варочная газовая печь АКХ-ОВГ-1 (разработка Ю. П. Соснина), Печь предназначена для установки в одной или двух жилых комнатах общей площадью до 30 м². В нижней зоне печи устанавливают духовой шкаф (с габаритами 45×30×30 см), справа или слева от которого в передней стенке топливника монтируют горелку периодического действия (рис. 80). Верхняя часть топливника и горизонтальный дымоход, проходящий над духовым шкафом, перекрывают двумя рядами кирпича, уложенными плашмя. Чтобы уменьшить тепловой поток, проходящий через перекрытие топливника, между этими рядами укладывают несколько слоев асбеста общей толщиной 10 мм. На дне варочной камеры установлен двухконфорочный газовый таган заводского изготовления. Расход газа через каждую горелку тагана составляет 250 л/ч. Горелки тагана имеют повышенную эжекционную способность и обеспечивают полное сжигание газа. Продукты сгорания и чад от двухконфорочного тагана, образующиеся при приготовлении пищи, поступают в обособленный от дымоходов вентиляционный канал, расположенный в самой верхней плоскости варочной камеры. Передняя часть печи (кухонный очаг, стенки варочной камеры) сооружают из кирпичей, уложенных плашмя, чем обеспечивают прочность всей конструкции. Заднюю часть печи, представляющую собой трехоборотный отопительный щиток, снизу до самого верха выкладывают из кирпичей, установленных на ребро.

Рис. 80. Отопительно-варочная газовая печь АКХ-ОВГ-1: 1 - духовой шкаф; 2 - заслонка для регулирования вторичного воздуха; 3 - горелка ГДП-1,5; 4 - газовый двухконфорочный таган; 5 - вентиляционная заслонка; 6 - заслонка зимнего дымохода; 7 - заслонка летнего дымохода; 8 - сигнализатор тяги ЭБА

Связка кирпичных массивов из кирпичей, уложенных плашмя и установленных на ребро осуществляется через пять рядов. Поэтому конструкция печи в целом оказывается прочной. Для улучшения внешнего вида печи наружную ее поверхность рекомендуется покрывать глазурованными санитарно-техническими плитками размером 150×150×4 мм. Плитки укрепляются на наружной поверхности при помощи специального раствора.

Рецептура раствора по объему: огнеупорная глина - 20%; портландцемент марки 300, 400 или 500 - 10%; мелкозернистый песок - 70%.

Укреплять плитки следует на нагретой поверхности печи.

Печь АКХ-ОВГ-I эксплуатируется следующим образом.

Для приготовления пищи в течение круглого года можно использовать двухконфорочный газовый таган. Кулинарные изделия выпекают в духовом шкафу. При этом в летнее время открывается правая заслонка и продукты сгорания, не нагревая всего отопительного щитка, выходят через летний дымоход непосредственно в дымовую трубу.

В зимний период при выпечке изделий, а также при отоплении помещения открывают левую заслонку.

Поступление вторичного воздуха на горелку ГДП-1,5 регулируют специальной заслонкой. Чтобы в печь не попадало слишком много избыточного воздуха, не участвующего в процессе горения, входное сечение заслонки ограничено до 70×10 мм.

Проверка работы печей АКХ-ОВГ-I в жилых домах Ростова-на-Дону показала, что печи удобны в обслуживании, конфорочные и основные горелки действуют безотказно, отрывов пламени и проскоков его к соплу горелки не наблюдается. Приготовление пищи на этих печах одинаково удобно для населения и в летнее и в зимнее время. Отопительный щиток печей достаточно прогревается в течение 1 ч топки. Местных перегревов на наружной теплоотдающей поверхности не было. Все элементы печей находятся в хорошем состоянии. Эксплуатационный КПД печей в зимний период находился в пределах 82 - 92%, в летнее время - 52 - 55%. Температура уходящих газов равнялась 130 - 135°С.

Проведенные технологические испытания позволили установить, что духовой шкаф нагревается равномерно во всем объеме и температура внутри его легко регулируется уменьшением или увеличением расхода газа перед основной горелкой.

Средняя месячная стоимость отопления жилых помещений с помощью такой печи составила от 7,3 до 9 коп. на 1 м² жилой площади.

Газовые отопительно-варочные печи АКХ-ОВГ-Т могут найти широкое применение в газифицированных городах для установки в квартирах, не имеющих обособленных кухонь или с кухнями, площадь которых менее 8 м², а также в многонаселенных квартирах, где в одной кухне несколько хозяек не могут одновременно готовить пищу.

Газовая отопительно-варочная печь АКХ-ОВГ-II. Обследование газовых хозяйств ряда городов показало, что массовая выкладка газовых отопительно-варочных печей АКХ-ОВГ-1 сопряжена с рядом трудностей. В частности, нередко отсутствуют двухконфорочные газовые таганы, а серийное производство их еще не налажено. Таганы можно заменить двумя горелками с расходом по 250 л/ч каждая, устанавливаемыми под ребристыми конфорочными кольцами чугунной плиты, однако приобрести их тоже трудно.

Поэтому по просьбе эксплуатирующих организаций Ю. П. Сосниным была разработана конструкция упрощенной малогабаритной отопительно-варочной печи АКХ-ОВГ-П (рис. 81), в которой, как и в существующих печах, монтируется лишь одна горелка периодического действия.

Рис. 81. Газовая отопительно-варочная печь: а - устройство: 1 - регулятор вторичного воздуха; 2 - горелка ГДП-1,5; 3 - чугунная плита с конфорочными кольцами; 4 - духовой шкаф; 5 - заслонка; 6 - полугерметичная дверка; б - порядковая кладка

Отличительными особенностями этой печи являются небольшие габариты (77×64×210) и прямоточное движение продуктов сгорания вверх по дымоходам. Последнее обстоятельство особенно важно для газовых печей, так как отопительные щитки с прямоточными каналами обладают наименьшим гидравлическим сопротивлением по сравнению с другими системами. Отсутствие опускных каналов и общее небольшое гидравлическое сопротивление дымоходов способствуют быстрой вентиляции прямоточных печей перед началом топки, а также стабильной работе даже в летнее время, когда в помещении наблюдается более низкая температура, чем снаружи (одно из условий обратной тяги).

Это происходит вследствие того, что продукты сгорания, имея температуру выше, чем температура воздуха в летнее время, свободно, не встречая значительных гидравлических сопротивлений, попадают в дымовую трубу, а затем выбрасываются в атмосферу.

Вентиляция непрогретой печи перед ее розжигом также не встречает затруднений в любое время года, так как природный газ, в основном состоящий из метана, имеющего меньшую плотность, чем воздух, будет при попадании внутрь печи выбрасываться через дымовую трубу в атмосферу. При минимальном разрежении в зоне под заслонкой во время топки все дымоходы прямоточной печи будут также находиться под разрежением, так как движение продуктов сгорания в данном случае совпадает с действием подъемных сил. Таким образом, если в кладке дымоходов образуется трещина, то продукты сгорания не смогут попасть в отапливаемое помещение, а наоборот - внутрь печи из него будет всасываться воздух.

Исследования показали, что правильно рассчитанные прямоточные отопительные щитки одинаково нагреваются по периметру и главное в них отсутствуют зоны с местными перегревами. Это объясняется тем, что движущиеся вертикально вверх продукты сгорания равномерно распределяются по всему поперечному сечению печи и нагревают с постоянной скоростью любую часть ее кладки в одном горизонтальном сечении.

Однако в прямоточных щитках путь движения продуктов сгорания от топливника до заслонки значительно короче, чем в многооборотных. Поэтому, чтобы обеспечить тепловосприятие в них не меньше, чем в многооборотных, имеющих большую длину дымовых каналов, необходимо было изыскать ряд способов, интенсифицирующих теплопередачу от продуктов сгорания к кладке. Одним из способов интенсификации теплообмена в конвективной зоне бытовых печей является направление потока продуктов сгорания непосредственно к наружным теплопередающим стенкам. Этот принцип был применен при конструировании данной отопительно-варочной печи. Из рис. 81 видно, что потоки нагретых продуктов сгорания, омывая со всех сторон духовой шкаф, собираются над верхней его крышкой и через отверстие сечением ¹/₂×¹/₂ кирпича попадают в зону дымохода, где по извилистому пути, направляются двумя горизонтальными рассекателями в виде кирпичей, уложенных плашмя непосредственно к боковым стенкам.

Топливник данной печи проектировался на основе газогорелочного устройства ГДП-1,5, имеющего защитную автоматику. Факел горелки полностью перекрывает проем, через который в топливник поступает вторичный воздух. Таким образом, потоки вторичного воздуха не могут пройти в дымоходы печи, минуя факел горелки.

Против насадок горелки установлены на ребро шамотные кирпичи, которые во время работы печи нагреваются до красного каления и способствуют обеспечению устойчивости процесса сжигания газа. Кроме того, шамотный кирпич, излучая на чугунную плиту часть теплоты, а также направляя поток продуктов сгорания непосредственно под конфорку, способствует интенсификации теплообмена в топочном пространстве.

Нагретые газы выходят из топливника в дымоходы через три проема. Верхний проем, расположенный непосредственно под плитой, имеет сечение 65×65 см и два нижних - 12×6,5 см. Такое конструктивное оформление выхода продуктов сгорания из топочной камеры диктовалось следующими соображениями.

При закрытом верхнем проеме сечением 6,5×6,5 см продукты сгорания из топливника будут устремляться к нижним, в результате чего основная масса нагретых газов не пойдет вдоль горизонтальной поверхности плиты иона в целом будет нагреваться недостаточно интенсивно.

Если оставить открытым только верхний проем, но большего сечения (например, 12×6,5 см), то чугунная плита будет нагреваться в достаточной степени, но нижняя зона печи при этом окажется более холодной. Если же открыты все три проема, то продукты сгорания будут одновременно нагревать и чугунную плиту и нижнюю зону печи.

Ряд показателей печи, не описанных выше, дается в технической характеристике.

При исследовании работы чугункой плиты и духового шкафа выяснилось, что эти элементы печи нагреваются интенсивно через 15 - 20 мин после включения в работу горелки.

Температура в духовом шкафу в зависимости от изменения тепловой нагрузки колебалась от 180 до 230°С, а температура на поверхности чугунной плиты - от 300 до 500°С Указанные температуры на плите и в духовом шкафу обеспечивали нормальное проведение процессов жарки, варки и выпечки кулинарных изделий.

Малый расход кирпича на выкладку печи АКХ-ОВГ-2; высокий КПД в зимний период, удобство обслуживания и т. д. позволяют рекомендовать ее для внедрения в жилищное хозяйство городов.