Сопоставительный анализ эффективности некоторых типов отопительных печей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Институт Энергетики АНМ

Сопоставительный анализ эффективности некоторых типов отопительных печей

Каменщик Е.С.

Аннотация

В работе рассмотрены варианты конструктивного исполнения различных типов печей. Представлены основы расчета расхода топлива, размеров топливника, конвективной системы, аккумулирования, тепловосприятия и теплоотдачи печи.

Ключевые слова: печь, отопление, методика расчета.

Rezumat

ANALIZA COMPARATIVГ A EFICIENЮEI UNOR CUPTOARE DE ОNCГLZIRE

Camenєcic E.S.

Institutul de Energeticг al AЄM

Оn lucrare sunt analizate diverse construcюii a sobelor єi cuptoarelor de оncгlzire prin ardere. Sunt prezentate calculele debitului de combustibil, dimensiuni focarului, sistemelor convective, acumulгrii caldurii, receptivitгtii cгldurii єi transfer de cгldura a cuptorului.

Cuvinte-cheie: cuptor, incгlzire, metoda de calcul.

Abstract

COMPARATIVE ANALISYS OF THE EFFICIENCY OF SOME TYPES OF STOVES

Kamenschic E.S. Institute of Power Engineering of the ASM

The paper analyzes construction of various stoves and ovens. There are prezented calculations of fuel consumption, firebox dimensions, convective system, heat accumulation, heat exchange and heat transfer of stoves.

Keywords: stove, heating, method of calculation.

Введение

В Республике Молдова согласно предварительным данным Национального бюро статистики на 1 января 2011 года, проживает 3560,4 тысячи человек.

Согласно источнику, население городов и муниципиев республики составляет 1482,3 тысячи человек, сельское - 2078,1 тысячи. Если предположить, что 30 % сельского населения используют местное отопление (хотя эта цифра может быть и больше, и учитывая, что в городах тоже используют местное отопление), то можно оценить общее количество печей, используемых населением для отопления. Если в среднем семья состоит из 5 человек, то получается примерно 125 тысяч печей (шт.). Понятно, что при нынешней цене на энергоресурсы, энергетические показатели печи должны соответствовать нормам и удовлетворять потребностям семьи, что в свою речь благоприятно скажется как на экономической, так и на экологической обстановке в стране.

1. Общие ведения об отопительных печах

Печное отопление - вид местной системы отопления, так как генератор теплоты, теплопроводы и поверхности, отдающие теплоту, размещены в одном устройстве - в печи, расположенной в отапливаемом помещении. Печи благодаря периодической топке и колебаниям теплоотдачи обеспечивают нестационарный тепловой режим в помещении. Основными элементами любой печи являются топливник, газоходы и дымовая труба [1]. Топливник (топочное пространство печей) представляет собой камеру, в которой горит топливо, с устройством дверец для подвода топлива и воздуха, а также отвода нагретых продуктов сгорания в газоходы. Нижняя часть топливника называется подом, он может быть перекрыт колосниковой решеткой, и тогда под топливником устраивают поддувало (зольник при твердом топливе), через которое из помещения поступает воздух для горения топлива. В некоторых печах делают глухой под, и тогда в нижней части печи для съема теплоты устраивают сквозные каналы - шанцы.

Дымовые газы, образующиеся в результате сгорания топлива, из топливника отводятся через газоходы (дымообороты) в дымовую трубу.

Отопительные печи рассчитывают на различную периодичность топок в течение суток, которая зависит от теплоемкости печи. Под теплоемкостью понимают то количество теплоты, которое накапливается в массиве печи во время топки и передается в помещение печью до начала следующей топки. По теплоемкости печи могут быть теплоемкие и нетеплоемкие.

Нетеплоемкие печи - это печи, которые не аккумулируют теплоту и требуют непрерывной топки или топки с небольшими перерывами. Время от конца одной топки до начала следующей топки называется сроком остывания печи, у нетеплоемких печей срок остывания печей (t_ост) лежит в пределах от нескольких минут до одного-двух часов, т. е. t_ост < 2 ч. Нетеплоемкие печи имеют активный объем менее 0,2 м, а толщину стенок топливника -- менее 0,04 м. Коэффициент полезного действия таких печей невысок з= 0,4 - 0,5, что является следствием уноса теплоты с отходящими газами.

Теплоемкие печи в зависимости от срока их остывания делят на печи большой теплоемкости (t_ост = 8-12 ч), требующие 1-2 топок в сутки, средней теплоемкости (t_ост = 3-8 ч), требующие до 3 топок в сутки, и малой теплоемкости (t_ост = 3-4 ч), требующие более 3 топок в сутки. Количество топок определяется допустимым колебанием температуры воздуха в помещении в течение суток (допустимое отклонение ±3°С). Все теплоемкие печи должны иметь объем нагреваемого массива, называемый активным объемом, не менее 0,2 м³, а стенки топливника печи -- толщину не менее 0,06 м.

Нетеплоемкие печи очень быстро нагревают помещение, но поддерживать необходимую температуру воздуха способны только во время топки.

Нетеплоемкие печи применяют, как правило, для отопления временных зданий и сооружений, а также зданий с кратковременным пребыванием людей. Теплоемкие печи используют для отопления помещений жилых и общественных зданий, тепловая аккумуляция таких печей должна компенсировать теплопотери помещений в интервале времени остывания печи. Считается, что новая топка печи должна быть начата в тот момент, когда средняя температура внешней поверхности печи будет на 10°С выше температуры воздуха в помещении.

По движению дымовых газов печи могут быть однооборотные, двух- и многооборотные с последовательным и параллельным движением газов в каналах, с бесканальным движением газов (колпаковые), с движением газов по комбинированной системе каналов, с устройством обтекания тепловоздушных камер, с усиленным прогревом нижней зоны печи.

2. Выбор отопительных печей и методика их расчета

Отопительные печи желательно выбирать из перечня типовых конструкций печей, основываясь на тепловой мощности печи, которая в пределах ±15% должна соответствовать рассчетным теплопотерям отапливаемых помещений [1]. При выборе типа печи определенной конструкции необходимо исходить из:

вида предполагаемого основного вид топлива и его расхода;

размеров основных элементов печи;

показателей тепловосприятие печи;

скорости движения газов в каналах печи;

показателя, характеризующего свойства аккумулирования тепла печью;

показателей теплоотдачи;

влияние неравномерности теплопередачи печи на изменение температуры воздуха отапливаемых помещений по амплитуде колебаний температуры воздуха (А_t), которая для печного отопления не должна превышать 3°С.

Если показатель A_t < 3 °С, то выбранная печь удовлетворяет данному помещению, если A_t > 3°С, то необходимо повторить процедуру оценки показателей для нового варианта конструктивного исполнения печи. Новую печь надо подбирать более массивной и с меньшим значением коэффициента неравномерности теплопередачи, который приводится в перечне рекомендуемых отопительных печей или в паспорте на печь. Затем вновь рассчитывают и проверяют выбранную печь в той же последовательности, что и при первом варианте.

3. Расчет расхода топлива на отопление

В отопительных печах используют твердое, жидкое и газообразное топлива. К твердому топливу относятся дрова, каменный уголь, антрацит, торфяные брикеты, сланцы и т. д., к жидкому топливу - мазуты, а к газообразному топливу - природный смешанный газ, содержащий предельные углеводороды.

Расход топлива G_T (кг) за время одной топки определяют по формуле (см. [1]):

(1)

где: т - продолжительность топки печи, часы;

n - продолжительность остывания печи, часы;

- расчетная тепловая мощность печи (расчетные теплопотери отапливаемых помещений), Вт;

- низшая удельная теплота сгорания топлива, ;

з - КПД печи.

Продолжительность топки печи определяется тепловой мощностью печи, видом и теплотой сгорания топлива. Для основных видов твердых топлив продолжительность топки теплоемких печей умеренного прогрева может быть определена по Таблице 1, (см. [1]).

Таблица 1. Средняя продолжительность топки теплоемких печей умеренного прогрева.

Топливо	Значение m при тепловой мощности печи ,Вт
	<1750	1750-3500	3500-6000	>6000
Дрова Каменный уголь Антрацит	1 1,5 2	1,25 1,9 2,5	1,6 2,4 3,2	2 3 4

Коэффициент полезного действия печи з представляет собой отношение полезной теплоты, которая пошла на нагрев кладки, ко всему располагаемому количеству теплоты (см. [1]):

,

Ф располагаемое количество теплоты определяют из уравнения теплового баланса печи, приведенного в [1]:

;

где потери теплоты с уходящими газами, ;

потери теплоты от химической неполноты сгорания топлива, ;

потери теплоты в окружающую среду, .

Для расчетов часто используют экспериментально установленные значения КПД: для печей с колосниковой решеткой при сжигании антрацита - з=0,75, а при сжигании других видов топлива - з = 0,7; для печей с глухим подом - з = 0,35 (см. [2]).

4. Определение размеров топливника

Установив расход топлива, можно определить объем топливника печи. Объем топливника можно найти, установив площадь его пода F_под и высоту топливника h_тп. Площадь пода определяют по допустимой толщине слоя топлива b_сл и плотности топлива с_т, приведенным в [2], по формуле:

(2)

Используя допустимое значение удельного напряжения колосниковой решетки В_р, приведенное также в [2], и продолжительность топки т, определяют площадь колосниковой решетки по формуле:

(3)

Высоту топливника определяют по сумме допустимых толщин слоя топлива b_сл и наименьшей высоте под этим слоем h_сл, приведенных в [2], или по формуле (см. [2]): топливо печь теплоотдача

(4)

где з_тп - КПД топливника, учитывающий неполное сгорание и провал в зольник части топлива (при глухом поде з_тп = 0,7; с колосниковой решеткой з_тп ⁼ 0,9).

- фактическое удельное тепловое напряжение топливника;

Высоту топливника, размеры пода и колосниковой решетки устанавливают в зависимости от размеров и блоков топливника, т. е. полученные значения могут быть округлены в сторону увеличения, но так, чтобы фактическое удельное тепловое напряжение топливника Q_T/V_тп отличалось от принятого не более чем на 15 %. Площадь поддувального отверстия определяют по формуле, приведенной в [2]:

(5)

где , L₀ -- объем воздуха, необходимый для горения 1 кг топлива, ;

t_B -- температура воздуха в помещении, °С;

v -- скорость движения воздуха в живом сечении поддувального отверстия (v = 1 - 2 ).

Воздух через поддувало снизу довольно равномерно пронизывает весь слой горизонтально уложенных поленьев. При этом избыток воздуха уменьшается, повышается температура гoрeния, в результате увеличивается КПД топливника. Топливник делают сравнительно высоким для дожигания летучих веществ топлива.

Топливники старой конструкции для сжигания дров делали с глухим подом (Рис.1). Дрова, лежащие на поде, плохо омывались воздухом, поступавшим только через открытую дверцу, поэтому значительная часть воздуха не участвовала в процессе горения топлива и охлаждала топочное пространство. Избыток воздуха достигал большого значения и КПД топливника с глухим подом не превышал 35% (см. [2]).

Рис. 1. Топливники для сжигания дров с глухим подом. 1-топочная дверца; 2-под топки; 3-шанцы.

На рис. 2 представлен топливник для сжигания дров с колосниковой решеткой. Воздух через поддувало снизу довольно равномерно пронизывает весь слой горизонтально уложенных поленьев. Избыток воздуха уменьшается, повышается температура горения, в результате увеличивается КПД топливника. Топливник делают сравнительно высоким для дожигания летучих веществ топлива. На рисунке изображен топливник печи с нижним прогревом: продукты горения из топки сначала опускаются в подтопочный канал и только затем поднимаются в надтопочную часть печи.

Рис. 2. Топливник для сжигания дров с колосниковой решеткой. 4-поддувальная дверца; 5- проем для отвода продуктов сгорания топлива; 6-колосниковая решетка; 7-подтопочный канал для нижнего прогрева печи

Рис. 3. Топливник для сжигания каменного угля. 8-поддувало и зольник; 9-гидроизоляция

Топливник для сжигания каменного угля (рис.3) оборудуют колосниковой решеткой с увеличенной площадью живого сечения (для горения требуется большее количество воздуха, чем для дров). Толщина слоя угля доходит до 200 мм, поэтому колосниковую решетку несколько опускают по отношению к низу загрузочной дверцы. Выход летучих веществ при горении угля небольшой, и высоту топливника делают несколько меньшей, чем при сжигании дров. При сжигании бурого угля, топлива, имеющего высокую зольность (12 % и более), необходимо увеличивать размеры зольника. Топливник для сжигания антрацита (Рис. 4) устраивают с неглубокой шахтой, в основании которой помещают колосниковую решетку с увеличенной площадью. Это способствует образованию слоя топлива, в котором развивается высокая температура. Антрацит горит с малым выходом летучих веществ, поэтому объем топливника значительно сокращается в сравнении с используемым объемом при сжигании дров. Для сжигания кизяка (рис.5) применяют полушахтный топливник, имеющий наклонную и горизонтальную колосниковые решетки. В передней стенке топливника помещают третью дверцу шуровочную. На наклонной решетке кизяк подсушивается. Выделяющийся в процессе сушки водяной пар отводится через паровыпускную щель в верхней части топки. Сгорание высушенного сползающего кизяка происходит на горизонтальной решетке.

Топливник для сжигания соломы, опилок, подсолнечной лузги (рис. 6) дополняется наружным бункером для топлива. Под бункером помещается стальной конус с отверстиями диаметром 6 мм для подвода воздуха к топливу, поступающему в топку. Частички топлива подхватываются струями воздуха и сгорают налету. Дополнительный воздух может подаваться через щели в поде с регулированием при помощи поддувальной дверцы.



Рис. 4. Топливник для сжигания бурого угля. 1-топочная дверца; 4-поддувальная дверца; 5-проем для отвода продуктов сгорания; 7-подтопочный канал для нижнего прогрева печи; 9-гидроизоляция

Рис. 5. Топливник для сжигания кизяка. 1-топочная дверца; 4-поддувальная дверца; 10-шуровочная дверца; 11-футеровка

Рис.6. Топливник с бункером для сжигания местных горючих веществ. 4-поддувальная дверца; 5-проем для отвода продуктов сгорания; 7-подтопочный канал для нижнего прогрева печи

5. Типы газоходов теплоемких печей

Горячие дымовые газы поступают под действием естественной тяги из топливника в газоходы печи. Газоходы, как видно из классификации печей, представляют собой разветвленную систему дымооборотов, внутренние поверхности которых, непосредственно омываемые дымовыми газами, являются тепловоспринимающими. Газоходы конструируют таким образом, чтобы за счет теплообмена на тепловоспринимающих поверхностях температура дымовых газов понижалась до 110... 130°С, т.е. до уровня, ниже которого возможны недопустимые явления: конденсация водяного пара и интенсивное выпадение сажи (cм. [2,3]). В помещение теплота передается при теплообмене на наружных теплоотдающих поверхностях печи. Теплоотдающими называют наружные поверхности газоходов, омываемые с внутренней стороны дымовыми газами, а с наружной воздухом помещения. Наружную поверхность перекрыши считают теплоотдающей, если ее толщина меньше 210 мм, а высота печи не превышает 2100 мм.

Теплоотдающие поверхности печи могут быть открытыми, обращенными в отступку (полость между стеной помещения и поверхностью печи) или в тепловоздушную камеру. Teплоотдача в открытую с двух сторон широкую (шириной 130 мм и более) отступку отличается незначительно от теплоотдачи с открытой поверхности печи. При закрытой по бокам отступке теплоотдача с поверхности выходящей. В отступке, стенки печи заметно уменьшается (на 25...50 %). При конструировании теплоемких печей придерживаются следующих общих правил [2, 3]:

· площадь теплоотдающих поверхностей должна соответствовать площади тепловоспринимающих;

· скорость движения дымовых газов должна быть, с одной стороны, возможно большей для увеличения плотности теплового потока на тепловоспринимающей поверхности, с другой стороны, ограничена для тoгo, чтобы потери давления при движении газов соответствовали возникающему естественному циркуляционному давлению (тяге);

· объем массива должен быть достаточен для поддержания заданного теплового режима помещений.

При конструировании печей с последовательными дымооборотами (рис.7) число оборотов ограничивают. В старых многооборотных печах наблюдался неравномерный прогрев газоходов, вызывавший появление трещин в кладке. Вследствие повышения потерь давления в печах приходилось увеличивать высоту дымовых труб. Также увеличенным было число мест, где скапливалась сажа.

Рис. 7. Печи с последовательными дымооборотами

Последовательные дымообороты делают преимущественно вертикальными, а не горизонтальными, избегая явления подогрева нижних стенок горизонтальных каналов, что приводит к понижению КПД печей. Печи с параллельными дымооборотами (Рис.8) введены в практику русским архитектором И. И. Свиязевым. При их конструировании подъемный канал предусматривают одиночным, опускных каналов устраивают несколько. Кроме тoгo, каналы прокладывают в направлении попутного движения дымовых газов, в результате чего обеспечиваются paвномерность распределения газов по спускным каналам (и их прогревания), а также сaморегулирование этого распределения. Напротив, равномерность прогревания нарушается, если параллельные каналы сделать подъемными или с тупиковым движением газов в них.

Рис. 8. Печи с параллельными дымооборотами

Преимуществами печей с параллельными дымооборотами являются уменьшение потерь давления в газоходах, увеличение теплоаккумулирующеrо массива. Для устранения недостатка таких печей перегревания их верхней зоны предусматривают направление наиболее горячих газов из топливника в подтопочный канал, т.е. печи устраивают с нижним прогревом.

Бесканальные (колпаковые) печи, описанные в [3], разработаны русским инженером В.Е. Гpум-Гржимайло (Рис.9). В надтопочной части такой печи газоходы отсутствуют. Горячие газы из топливника поднимаются в виде активной центральной струи. Дойдя до перекрыши печи и далее, соприкасаясь с тепловоспринимающей поверхностью стенок, газы охлаждаются и, утяжеляясь, опускаются вниз. При этом газы частично подмешиваются к восходящей струе, частично внизу удаляются из печи в дымовой канал. Для увеличения массива внутрь печи вводят контрфорсы устраивают колодцевую кладку. Основными достоинствами бесканальных печей являются простота конструкции, высокая теплоотдача вследствие повышения КПД (КПД конвективных систем 93,7%), незначительные потери давления. К их недостаткам (помимо общих) относится перегрев верхней части, а следовательно, верхней зоны помещений. Для уменьшения перегрева устраивают комбинированные газоходы перед колпаками и газы пропускают через подтопочный канал.

Рис. 9. Бесканальные (колпаковые) печи

Существуют также печи, описанные в [4,5], конструкция которых представлена на рис.10.

Рис. 10. Схема печи типа Rocket stove 1- топливо подается вертикально; 2- вертикальная камера сгорания. Топливо сгорает снизу, и под собственной силой тяжести опускается в камеру; 3 - камера догорания, в которой газы поднимаются и способствуют тяге воздуха через 1; 4 - изолированная труба; 5 - место для приготовления пищи; 6-изоляция для поддержания высокой температуры в камере догорания, что способствует полному догоранию топлива; 7-материал для аккумулирования тепла (обычно глина); 8- отверстие для удаления сажи; 9-горизонтальные дымообороты;

Такие печи могут иметь различную конструкцию, в зависимости от пожеланий хозяина. В качестве иллюстрации на рис.11 приведится вид такой печи.

Рис. 11. Конструктивное исполнение печи типа Rocket stove

Положительной стороной данной печи является то, что есть возможность задавать аккумулирующей части печи различные формы, исходя из архитектуры помещения. И так как этот тип печей конструируется в основном у пола помещения, то нет эффекта холодных потоков воздуха внизу помещения. Кроме того КПД данной печи достаточно высок.

6. Расчет тепловосприятия печи

За период времени от начала одной топки до начала другой, то есть с учетом срока остывания, от печи в помещение должно быть передано общее количество теплоты, равное теплопотерям помещения за этот промежуток времени, [3]:

(6)

где - теплопотери помещения, Вт.

Тепло должно быть воспринято внутренними поверхностями топливника и газоходов за период времени от начала и до конца одной топки печи (за m часов), [3]:

(7)

где - действительное восприятие стенками топливника и газоходов печи, .

(8)

где ,,- плотность воспринимаемого теплового потока, . Значение плотности восприятия теплового потока определяется по таблице 2, (см. [3]).

- площадь поверхности конвективной системы пучка.

Таблица 2. Показатели для расчета газоходов отопительных печей

	Плотность теплового потока , температура газов tг, єС, скорость газов, , м/с, движения газов.
Вид топлива	топливник	колпак	первый газоход	промежуточные газоходы,	последний газоход,	Дымовая труба,
				t1		tпр		tпосл	tдт
Дрова влажностью 25%	7000	3500	5200	700	2670	500	2670	160	130
Торф: кусковой брикетный	6400 7000	3250 3250	4650 4850	550 600	2300 2550	350 400	2300 2550	150 160	130 130
Уголь:
подмосковный	5800	2900	4050	500	2300	320	2300	140	120
бурый	5800	2900	4050	550	2300	360	2300	140	120
каменный	6400	3250	4650	480	2300	300	2300	120	110
антрацит	5200	2900	3700	500	2300	320	2300	120	110

Площадь поверхности конвективной системы можно определить по формуле:

(9)

Среднюю плотность воспринимаемого теплового потока можно найти как среднюю величину:

(10)

где n- количество каналов.

Теперь можно найти площадь, которую должна иметь конвективная система:

(11)

Объем топочных газов в газоходах определяют исходя из объема воздуха, расходуемого на 1 кг сжигаемого воздуха, и теплового расширения его при температуре в канале:

(12)

где - объем продуктов горения при 0єС, ;

G_Т- расход топлива, ;

-температура газов в канале, єС.

Имея объем газов, можно определить сечение соответствующего канала:

, (13)

а принимая скорость в пределах, указанных в Таблице 2 для соответствующего канала, находим площадь поперечного сечения f.

При расчете конвективной системы печи следует добиваться того, чтобы длина и сечения каналов обеспечивали восприятие полного количества теплоты, необходимого для отопления помещения. Температура отходящих газов на выходе в дымовую трубу - один из показателей экономичного процесса горения и достаточности площади поверхности тепловосприятия дымооборотов. Высокая температура отходящих газов (250-300єС) свидетельствует о заниженных размерах конвективной системы; слишком низкая температура (до 100єС) указывает на излишне большую площадь поверхности тепловосприятия. Следствием этого может быть неблагоприятный тепловой режим дымовой трубы: выпадение конденсата и смолистых веществ, которые поступают через кладку и разрушают оголовок трубы. Поэтому оптимальная температура отходящих газов на выходе в дымовую трубы 120-140єС([3]).

7. Расчет теплоаккумуляции отопительных печей

За время топки отопительной печи (т) количество теплоты, которое была воспринято внутренними поверхностями печи, должно быть аккумулировано активной массой печи и за период между топками (n) передано в помещение для восполнения теплопотерь данного помещения. Активной массой печи М_ак (кг) называется масса активного объема печи (объема печи, аккумулирующего тепловую энергию)[1]:

(14)

Где, -- коэффициент, учитывающий наличие пустот и полостей в активном объеме, для толстостенных круглых печей = 0,75, для толстостенных прямоугольных

= 0,7, для тонкостенных бескаркасных печей = 0,65, для тонкостенных каркасных = 0,62;

-- плотность кирпичной кладки,

-- активный объем печи, м³.

Количество теплоты (kJ), аккумулированной активной массой печи, определяют по формуле [1]:

(15)

Где, с -- теплоемкость материала активного объема, т. е. кладки печи, для глиняного кирпича с = 0,88 ;

-- среднее изменение температуры активного объема печи в промежутке времени от начала топки до наивысшего разогрева печи, для толстостенных печей = 80 °С, для тонкостенных > 1000 кг = 120 °С, для тонкостенных печей с М_ак < 1000 кг = 160 °С.

8. Расчет теплоотдачи печи

Считается, что теплоемкая печь рассчитана и сконструирована правильно, когда тепловосприятие печи (7), ее аккумуляция (14) и теплопотери помещения за время топки и остывания печи равны между собой, т. е.:

(16)

Теплоотдача печи складывается из произведений средних теплоотдач с поверхностей открыто расположенных стенок , стенок, обращенных в отступки , а также поверхностей воздушных камер (внутреннего прогретого воздушного пространства печи, не сообщающегося с дымовыми газами) , на площади соответствующих поверхностей F₁, F₂, F₃, то есть:

(17)

Таблица 3. Средние значения теплоотдачи открытых поверхностей печей

Тип печи	при топке в сутки
	два раза	один раз
Отштукатуренные, в металлическом футляре, массой 1000 кг Изразцовые и другие массой 1000 кг	580 640	410 465

Средние значения теплоотдачи открыто расположенных поверхностей теплоемких печей приведены в Таблице 3; значения и определяют приближенным расчетом к значениям , используя поправочный коэффициент k (Таблица 4).

При определении площади поверхности оребренных печей площади ребер не учитывают.

Таблица 4. Поправочный коэффициент к значениям

Поверхность печи	Размеры и конструкция отступок, камер и перекрытий	k
Обращенная в отступки, в воздушные каме-ры То же покрытия, перекрыша, своды	Ширина 130 mm и более; открытые с обеих сторон, а также закрытые с боков и открытые снизу и сверху	1,0
	Шириной от 70 до 130 mm, открытые с обеих сторон	0,75
	Закрытые (вверху и внизу) решетки:	0,5
	При толщине 140 mm и менее	0,75
	от 140 до 210 mm	0,5

9. Проверка теплоотдачи печи

Проверяется соответствие действительной теплоотдачи печи необходимой средней (заранее установленной) теплоотдаче. Для проверки определяют плотность теплового потока на теплоотдающей поверхности сконструированной печи или печи выбранной типовой конструкции (с учетом изменений, внесенных в нее при уточнении высоты топливника). Плотность теплового потока на теплоотдающей поверхности печи , вычисляют по формуле [2]:

(18)

где, - тепловая мощность печи, Вт;

- суммарная расчетная площадь теплоотдающей поверхности печи, m²; при расчете учитывают не только площадь открытой поверхности печи, но и боковой поверхности, обращенной в отступку (с коэффициентом 0,75 при узкой - шириной 0,07...0,13 м - или закрытой с боков отступке, с коэффициентом 0,5 при полностью закрытой отступке с решетками), а также перекрыши (с коэффициентом 0,75 при ее толщине 0,14 м). Полученное значение плотности теплового потока сопоставляют со средними значениями плотности, указанными в специальной литературе. К примеру, плотность теплового потока толстостенной печи при двукратной в сутки топке дровами должна находиться в пределах 460...640 , для тонкостенной печи эти значения увеличиваются на 20 %, [2]. Одновременно удовлетворить трем уравнениям (7), (14) и (16), выражающим требования по тепловосприятию, теплоаккумуляции и теплоотдаче печи, затруднительно. Поэтому при тепловых расчетах по указанным уравнениям допускаются отклонения до15 % [2].

10. Технические решения

Для увеличения поверхности теплоаккумулирования, можно в колпаке печи (колпаковые печи) или ее газоходах устроить конвективную часть, которая, например, будет подключена к системе теплых полов помещении. Полы можно соорудить из бетонной стяжки толщиной 10-15 см (см.[6]), которая будет аккумулировать тепло. Выгода от этого технического решения двойная - кроме того что увеличивается площадь аккумуляции, решается такой недостаток при печном отоплении, как холодные потоки воздуха в нижней части помещения. Кроме этого, конвективную часть можно подключить к баку аккумулятору, который будет аккумулировать горячую воду для хозяйственных нужд.

Выводы

1. При сравнении разных типов печей самой эффективной печью является колпаковая, обладающая наивысшим КПД.

2. Перегрев верхней части колпаковой печи является ее недостатком, поскольку перегреваются верхние зоны помещений. Данный недостаток приводит к нежелательной циркуляции потоков воздуха у пола.

3. При конструировании любой печи большое внимание необходимо уделить топке печи, так как неправильно сконструированная топка способствует неполному догоранию топлива, а, следовательно, уносу горючих веществ в трубу.

Литература

1. Свистунов В.М., Пушняков Н.К., Отопление вентиляция кондиционирование объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства: учебник для вузов.-2-е изд. - СПБ.: Политехника, 2007. - 423 с.

2. Школьник А.Е. Печное отопление малоэтажных зданий: Практ. пособие.-2-е изд., перераб.-М.: Высш. шк., 1991.-- 160 с.

3. В.М Свистунов, Н.К. Пушняков, Отопление вентиляция кондиционирование объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства: учебник для вузов.-2-е изд. - СПБ.: Политехника, 2007. - 423 с.

4. http://123-realty.ru/articles.php?id=2426, последнее посещение 23.03.2011

5. Ianto Evans, Leslie Jackson, Rocket Mass Heaters.: A Cob Cottage Company Publication,2006,2007.

6. http://www.rocketstoves.com/, последнее посещение 11.05.2011

Сведения об авторе:

Каменщик Евгений. В 2011 закончил Энергетический факультет Технического Университета Молдовы. Специальность: инженер теплотехник. Область научных интересов: разработка теплотехнических устройств.

Размещено на Allbest.ru

...