Процессы в конвективных системах печей

Газоход большинства печей представляет разветвленную систему кирпичных каналов, которые формируют единый газовый тракт. Он начинается в дымоотводящем проеме топливника (хайле) и завершается в месте присоединения массива печи к дымовой трубе. Дымообороты - соединенные между собой вертикальные и горизонтальные каналы, предназначенные для аккумуляции теплоты отходящих газов, называются конвективной системой. Часть печи, где расположена эта система,- конвективная зона. При конструировании ее стремятся к тому, чтобы тепловая энергия дымовых газов использовалась оптимально, т. е. дымообороты должны воздействовать на отходящие газы таким образом, чтобы при поступлении в атмосферу температура газов несколько превышала уровень, за пределами которого наступает их конденсация и происходит интенсивное выпадение сажи в каналах. Для максимального использования теплоты отходящих газов следует расширять площадь тепловоспринимающих поверхностей конвективной зоны печи путем увеличения числа каналов и протяженности пути дымовых газов.

Скорость газовой среды при ее постоянном объеме зависит от размеров сечений канала: чем меньше сечение, тем быстрее движется поток. При этом возрастает сопротивление газохода движению газов. На сопротивление также влияют протяженность конвективной системы и наличие участков на пути продуктов горения, преодолевая которые, газы меняют свое направление или переходят из канала большего сечения в меньший и наоборот.

Сопротивление движению газового потока, которое оказывают прямолинейные участки газохода, называют линейным, а препятствия, возмущающие поток, - местными.

Линейные сопротивления (рис. 3, а) зависят от качества кладки каналов, поэтому толщина швов между рядами кирпича не должна превышать 5 мм, а тепловоспринимающие поверхности следует тщательно выравнивать. Местные сопротивления в виде расширения (рис. 3, б), поворотов (рис. 3, е), сужения снизу (рис. 3, г) или сверху (рис. 3, д) должны иметь округлые очертания, так как внезапные изменения скорости потока приводят к выпадению сажи и увеличению сопротивления газового тракта.

Рис. 3. Сопротивление конвективной системы газовому потоку: а - линейные; б-д - местные; 1 - турбулентные завихрения; 2 - остывшие газы; 3 - горячие газы; 4 - выступ канала

Выявив характер газодинамического процесса системы, определяют соответствие размеров площадей поверхностей тепловосприятия и теплоотдачи режиму эксплуатации печи. Если площадь тепловосприятия недостаточна, теплопроизводительность печи не достигнет заданной величины, а стенки газохода будут интенсивно разрушаться от чрезмерного нагрева. Если площадь поверхности тепловосприятия (дымооборотов) чрезмерно развита, температура уходящих газов может понизиться настолько, что из продуктов горения начнет выпадать конденсат, в результате резко ухудшится тяга, в помещение будет поступать дым и от влаги снизится прочность кирпичной кладки. Площадь поверхности теплоотдачи печи должна быть равна поверхности тепловосприятия.