2. Процесс горения и теплоотдачи

Процесс горения, происходящий в топке печей, заключается в соединении горючей части топлива с кислородом воздуха. Чтобы вызвать горение и поддерживать его, необходимо создать достаточно высокую температуру в топливнике. Для разжигания дров в топке нужна температура 300-350°, а чтобы разжечь уголь, температура должна быть не менее 700°. В обоих случаях температура создается предварительной растопкой легко воспламеняющихся материалов - стружки, лучины, бумаги, березовой коры Или соломы. Процесс горения в печах должен протекать для дров при температуре 750-800°, а для угля - 1000-1200°. Высокая температура, необходимая для поддержания горения, обеспечивается благодаря выделению тепла в самом процессе горения, который, в свою очередь, обеспечивается за счет непрерывного поступления к топливу кислорода воздуха.

Воздух в топливник поступает через открытую поддувальную дверку и камеру, затем через прозоры колосников или колосниковую решетку - в толщу топлива, обеспечивая его горение, а затем вместе с образовавшимися при горении газами уходит в дымоходы. Самая высокая температура горения и наилучший прогрев печи получаются тогда, когда в топливник поступает воздуха несколько больше, чем нужно для полного сгорания топлива. О количестве воздуха, поступающего в топливник, можно судить по цвету пламени. Если пламя светло-желтого цвета, значит топливо горит нормально. Если же пламя темно-желтого цвета и из трубы идет черный густой дым, значит в топливник поступает мало воздуха.

Для увеличения поступающего воздуха надо полностью от крыть поддувальную дверку, а иногда и топочную дверку. Яркой белое пламя указывает на избыток воздуха. В этом случае надо прикрыть задвижку или вьюшку, чтобы ослабить тягу или при крыть поддувальную дверку.

В состав топлива, как уже указывалось, входят два основных горючих вещества: углерод и водород. При сгорании водорода образуется водяной пар. При сгорании углерода могут быть два случая: во-первых, может образоваться окись углерода и, во-вторых, углекислый газ. В первом случае происходит неполное сгорание, во втором - полное, причем тепла выделяется в два с половиной раза больше, чем в первом случае.

Образующиеся при горении водяные пары уносятся вместе дымом в трубу, но если температура уходящих газов в трубе снижается до пределов так называемой точки образования росы, водяные пары конденсируются, оседают на стенках дымохода виде капель воды. Если такое явление повторяется часто, то труба промокает насквозь и в конечном итоге разрушается.

Знакомясь с процессом горения, необходимо иметь в виду еще одно важное обстоятельство, а именно то, что цвет пламени зависит не только от тяги, но и от толщины слоя топлива в топливнике. ГОСТ 2147-47 рекомендует для отопительных печей определенную толщину слоя топлива (табл. 1).

Таблица 1. Зависимость толщины слоя топлива в топливнике от теплоотдачи печи

Придерживаясь толщины слоя топлива, рекомендуемого стандартом, можно достигнуть большего эффекта (топливо будет сгорать с наименьшим избытком воздуха), оно должно равномерными, слоем покрывать всю колосниковую решетку. Если увеличить слой топлива, то не будет хватать воздуха и пламя станет длинны? коптящим; при меньшей толщине слоя пламя станет белым, коротким.

Поддерживая рекомендуемую толщину слоя топлива, получи нормальное светло-желтое пламя. К концу топки потребность воздухе уменьшается. Чтобы привести в соответствие приток воздуха и интенсивность горения, следует прикрыть поддувальную дверку, задвижку или вьюшку. Для того, чтобы тепло использовалось лучше и не мокла труба, рекомендуется проверять температуру дымовых газов у вьюшки. Расчет должен быть такой, чтобы выходящие горячие газы из трубы были не более 110°, а во вьюшке- не более 200°. При такой температуре обеспечивается нормальная тяга и прогрев печи. Количество тепла, поглощаемое печью, достигает 75-80% тепла, заключенного в топливе. Если же температура будет выше, то уход тепла наружу увеличивается и, наоборот, с уменьшением указанных норм температуры неизбежно будет мокнуть труба, и сырость даже может доходить до вьюшки, что вызывает разрушение кирпича и порчу печи.

Остановимся несколько на вопросе о коэффициенте полезного действия (к. п. д.).

К. п. д. всякой тепловой установки называется отношение количества полезно использованного тепла ко всему количеству затраченного тепла. В применении к отопительным печам полезно использованное тепло - это тепло, отданное в помещение; затраченное- это тепло, полученное при сгорании топлива. Количество того и другого тепла подсчитать нетрудно.

Предположим, что печь за сутки отдала в помещение 35 000 ккал тепла, а тепло, которое содержалось в сожженном топливе, составляло 50 000 ккал. Тогда отношение полезно использованного тепла к затраченному теплу сожженного топлива будет равно отношению 35 000 : 50 000, т. е. к. п. д. равен 0,7. Отсюда можно определить, сколько каждого вида топлива нужно сжечь, чтобы получить 50 000 ккал. По табл. приложения 3 находим, что природного газа требуется 5 м³; нефти - 4,8 кг; мазута - 5,5 кг; Антрацита - 6 кг; дров - 12,5 кг.