Топка печі
Печі без фундаменту з цегли малогабаритні.
Вплив матеріалу топки на характеристики печі. Реальна температура в топці.
Вважатимемо, що в «умовній камері згоряння» (Структурна схема печі.) відбуваються однакові процеси горіння при однакових коефіцієнтах надлишку повітря, і з однаковими температурами Тгор (теоретична температура горіння), яка в основному визначається коефіцієнтом надлишку повітря. На рис1. Наведено графік температури горіння дров при різних значеннях коефіцієнта надлишку повітря. (Л1)
Рис1. З графіка видно, що температура продуктів згоряння дров сильно залежить від коефіцієнта надлишку повітря і мало залежить від вологості дров. При цьому треба розуміти, що кількість тепла, отримана від згоряння дров, буде практично постійною і не залежить від кількості повітря, що надходить у топку. А температура продуктів згоряння різна, т.к. ця однакова кількість тепла з дров нагріває різну кількість повітря, що надходить у топку. При цьому температура самого полум'я дорівнює 1100-1200 ГрС. І чим більше цього повітря надходить у топку, тим нижча температура продуктів згоряння дров. Але зменшення кількості вхідного повітря нижчеа=2 погіршує процес горіння. А зайва кількість повітря збільшує втрати з газами, що йдуть, і знижує ККД печі. Тому і задаються значенням коефіцієнта надлишку повітря в межах 2,0-2,5. Реальна температура в топці буде ще нижчою через передачу частини тепла в приміщення через матеріал топки. Передача тепла в приміщення через матеріал топки буде різною, яка залежить від властивостей матеріалу топки від її конструкції і, отже, реальна температура в топці буде також різною і температура гарячих газів, що виходять з топки, також буде різною. Розглянемо три варіанти використання матеріалу для топки. 1. Метал (чавун). 2. Цегла шамотна (стандартна ША, ШБ). 3. Цегла шамотна (легка) ШЛ 1,3.
При виконанні топки з чавуну (піч «буржуйка»), що володіє високою теплопровідністю, (питома теплопровідність чавуну – 50 Вт/(м*К)) більша частина тепла, отриманого при згорянні дров, буде передаватися через стінки топки в приміщення. Причому тепло в приміщення через стіни передаватиметься як випромінюванням так і конвекцією. При температурі поверхні чавуну вище 200гС, передача тепла буде відбуватися переважно випромінюванням. Температура стін чавунної топки може становити 350-500 грС. Це призводить до зниження температури гарячих газів на виході топки до 350-450грС. Зазвичай із цією температурою гарячі гази і вирушають у трубу. Тобто. теплообмінник відсутній. Це знижує ККД печі. Застосування додаткового теплообмінника, як у цегляних печах, стає не ефективним, через недостатню вихідну температуру гарячих газів з топки. Іноді застосовують додатковий невеликий теплообмінник. Це дозволяє підвищити ККД печі. При виконанні топки зі стандартної шамотної цегли, що має значно меншу теплопровідність (шамотний стандартний – 0,88-1,0 Вт/(м*К), температура зовнішніх стінок топки зазвичай не перевищує 70-90грС. При цьому передача тепла стінками печі в приміщення відбувається за рахунок випромінювання.Конвективна складова мала.І при цьому тільки частина тепла передається в приміщення самої топкою, а частина тепла, іноді велика (все залежить від конструкції самої печі) йде в теплообмінник і звідти в приміщення. газів на виході з топки може бути близько 700 гр С. Це дозволяє застосувати в печі повноціннийтеплообмінник із достатньою масою та накопичити в ньому необхідну кількість тепла. При виконанні топки їх легкого шамоту ШЛ 1,3 з ще меншою теплопровідністю 0,5 - 0,6 Вт/(м * К), передача тепла в приміщення топкою буде ще нижче, а температура на виході топки буде ще вищою. Точні цифри не відомі, але те, що вихідна температура гарячих газів з топки буде вищою, це ясно. Можливо 800-900грС.Застосування легкого шамоту дуже доцільне для виготовлення банних печей. Це дозволить підвищити температуру каменів, що нагріваються.Таким чином матеріал топки дуже сильно впливає не тільки на теплові процеси як у самій топці так і в печі але і призводить до різних структурних схем печі.Застосування різних матеріалів у топці дозволяє перерозподіляти тепло від дров, що згоріли, від самої топки до теплообмінника.