Топочные процессы, происходящие в печи

Полнота сжигания, следовательно, эффективность топлива (теплоотдача) непосредственно связаны с его свойствами и составом. В состав топлива входят углерод, водород, кислород и минеральные добавки. Кроме того, содержится вода в свободном состоянии. Даже сухие дрова содержат 8-10% воды (по массе). При горении углерод и водород соединяются с кислородом воздуха. Реакция происходит с выделением тепла. В результате горения образуются газообразные и твердые продукты. Газообразные - углекислый газ и водяной пар вместе с азотом воздуха (который не принимает участия в горении), пройдя по внутреннему устройству печи, уходят в атмосферу. Твердые продукты, главным образом угли и зола, выпадают в зольник через колосниковую решетку. Мельчайшие частицы золы, так называемые уносные частицы, проникают во внутренние каналы печи и постепенно засоряют их.

В бытовых печах нельзя достичь полного сгорания топлива. Попутно с углекислым газом СО₂ образуется окись углерода СО - угарный газ, который очень ядовит, вдыхание его приводит к отравлению организма и даже к смерти. При неполном сгорании углерод уносится вместе с газами в атмосферу, образуя дым, и частично оседает на внутренних поверхностях дымоходов в виде сажи. При неполном сгорании топлива тепла выделяется меньше.

Для того, чтобы в топливнике происходило более полное сгорание топлива, 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 - устройства дымовой трубы достаточной высоты.

При сгорании одного и того же количества топлива разных видов выделяется различное количество тепла. Чтобы сравнить качество топлива, принято понятие о теплоте сгорания: это количество теплоты, выделившееся при полном сгорании 1 кг твердого, жидкого или 1 нм³ газообразного топлива. Теплотворная способность различных видов топлива неодинаковая (табл. 2).

Таблица 2. Теплотворная способность различных видов топлива

Дрова - наиболее распространенный вид топлива для печей и кухонных очагов. Теплотворная способность дров зависит от их влажности, а также от породы дерева. Известно, что дубовые, березовые или буковые дрова дают больше тепла, чем сосновые осиновые, ольховые. Сухие дрова легко загораются и дают мало золы, при горении они развивают более высокую температуру, дают больше тепла и поэтому более экономичны.

Торф - остатки перегнивших растительных веществ, залегающих в почве. По способу добычи различают торф резной, кусковой, прессованный (в форме брикетов) и фрезерный (в виде торфяной крошки). Влажность кускового торфа колеблется от 25 до 40%. По химическому составу и теплотворной способности он приближается к дровам, но имеет большую зольность.

Каменный уголь - соединение углерода, водорода и кислорода. Ценность каменного угля в его высокой калорийности (теплотворной способности).

Для каждого вида угля топливник имеет свои особенности, однако во всех случаях он должен быть оборудован колосниковой решеткой.

Тепло, полученное при сгорании топлива, идет на разогрев массы печи, а часть уходит в атмосферу с газами. Накопленное тепло печь отдает в помещение. Свойство печи запасать тепло во время топки и постепенно отдавать его в течение длительного времени - важнейшее ее качество, которое называется аккумулирующей способностью. Тепло, поступающее от стенок печи в помещение за единицу времени, называется ее теплоотдачей. Она зависит от количества сожженного за то же время топлива, размеров внутренней тепло-воспринимающей поверхности, толщины стенок печи и других факторов.

Высокий коэффициент полезного действия печи достигается путем правильного расчета тепловоспринимающей поверхности дымооборотов, высококачественной кладкой, соблюдением правил эксплуатации. Высококачественная кладка производится строго по чертежу с соблюдением технических условий. Даже небольшая оплошность при кладке может привести к серьезным последствиям. Для горячих газов естественным является движение вверх. Двигаясь по горизонтальным каналам, более горячие газы удерживаются под перекрытием канала, прижимаются к нему. Преграда в виде порога, расположенного внизу, существенно не влияет на характер движения. Если порог расположен вверху, то горячие газы станут накапливаться перед ним, уровень их в канале понизится до уровня нижней грани порога.