Вы здесь

Процессы горения и теплоотдачи

Процессы горения и теплоотдачи
Всего голосов: 377
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 открыть поддувальную дверку, а иногда и топочную дверку. Ярко-белое пламя указывает на избыток воздуха. В этом случае надо прикрыть задвижку или вьюшку, чтобы ослабить тягу или прикрыть 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 с дымом в трубу, но если температура уходящих газов в трубе снижается до пределов так называемой точки образования росы, то водяные пары конденсируются, оседают на стенках дымохода в 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.
Так для дров рекомендуемая толщина слоя составляет 25-35 см, для кускового торфа – 20-30 см, для бурого угля – 9-15 см, для каменного угля – 10-16 см, для антрацита – 15-24 см.
Придерживаясь толщины слоя топлива, рекомендуемого стандартом, можно достигнуть большего эффекта (топливо будет сгорать с наименьшим избытком воздуха), оно должно равномерным слоем покрывать всю колосниковую решетку. Если увеличить слой топлива, то не будет хватать воздуха и пламя станет длинным, коптящим; при меньшей толщине слоя пламя станет белым, коротким.
Поддерживая рекомендуемую толщину слоя топлива, получив нормальное светло-желтое пламя. К концу топки потребность в 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. КПД 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 35000 : 50000, т. е. КПД равен 0,7. Можно определить, сколько каждого вида топлива нужно сжечь, чтобы получить 50 000 ккал. Для такого количества тепла природного газа требуется 5 кубических метров, нефти — 4,8 кг, мазута — 5,5 кг, антрацита — 6 кг, дров — 12,5 кг.