Дымообороты (дымоходы)

Дымоходами называются каналы внутри массива печи, которые соединяют топливник с дымовой трубой. Они служат для восприятия тепла от продуктов сгорания. Это тепло в дальнейшем передается всему массиву печи, который отдает его воздуху помещения. Дымоходы имеют длинный извилистый путь с одним или несколькими поворотами, поэтому их часто называют дымооборотами. Чтобы дымоходы лучше соответствовали своему назначению, необходимо при устройстве их соблюдать следующие условия: а) дымообороты должны иметь достаточные размеры для свободного пропуска всего объема дымовых газов. Излишние размеры сечения дымоходов нецелесообразны, так как они увеличивают наружный объем печи и уменьшают скорость прохода газов. Уменьшение скорости ухудшает восприятие тепла стенками.

Кроме того, при большом сечении дымооборотов движение газов по ним может происходить неравномерно. Следует иметь в виду, что более нагретые газы всегда стремятся подняться кверху, как более легкие. При излишних размерах канала нагретые газы потекут в верхней его части, а в нижней будет наблюдаться застой холодного воздуха. При продвижении газов мы наблюдаем явление, прямо противоположное характеру движения воды. Вода в силу своего объемного веса всегда занимает при движении нижнюю часть канала, как показано на рис. 60.

Рис. 60. Движение по каналу: а — воды; б — дымовых газов.

При встрече с препятствием—порогом—вода, постепенно подняв уровень, будет переливаться через него (рис. 61, а). Газовый же поток при пороге снизу не задерживается. Наиболее горячие струи могут пройти верхней частью канала. Задержатся только остывшие газы (рис. 61, в), образовав «мешок» перед порогом.

Рис. 61. Обход порога: а — водой; б и в — дымовыми газами.

Чтобы преградить движение горячего газового потока, порог следует устраивать сверху; тогда горячий поток будет задержан, уровень его понизится и только часть охлажденных газов будет переливаться снизу порога и продолжать течение, как показано на рис. 61, б; б) внутренняя поверхность стенок дымооборотов т.е. их длина и сечение, должна определяться из расчета восприятия от проходящих дымовых газов того количества тепла которое необходимо для обогрева помещения. В обычных отопительных печах время тепловосприятия соответствует времени топки и составляет всего 1 72—2 часа, а продолжительность теплоотдачи печи достигает в среднем от 12 до 24 час. Одним из пока зателей правильного использования сгорающего топлива в достаточно развитой поверхности восприятия тепла дымо-оборотами отопительной печи является температура отходящих газов при выходе в дымовую трубу.

Высокая температура порядка 250—300° служит показателем заниженной поверхности дымооборотов. Слишком низкая температура отходящих газов (ниже 100°) указывает на излишне развитую поверхность стенок дымооборотов. Следствием этого может быть выпадение водяных паров на стенках дымовой трубы и смолистых частиц, которые в виде бурых пятен будут проникать через кладку и постепенно разрушать ее.

Нормальной температурой отходящих газов перед выходом в трубу следует считать температуру в 120—140°;

в) направление дымооборотов и последовательность движения по ним дымовых газов должны способствовать равномерному прогреву всего объема печи и особенно ее нижней части. В основном это требование относится к печам больших размеров, где топливник не занимает всю нижнюю часть массива, как это имеет место в малых печах. Наоборот, перегрев верхней части печи весьма нежелателен, так как ведет к усиленному выделению тепла .в зону, не ощущаемую человеческим организмом;

г) существенную роль играет общая протяженность дымооборотов и особенно количество поворотов, так как все это усиливает сопротивление проходу дымовых газов. Предпочтительнее печи с малым газовым сопротивлением, не требующие значительной силы тяги в дымовой трубе.

Основные системы дымооборотов. Направление хода дыма внутри печи и расположение дымооборотов называют системой дымооборотов печи. Различают: канальные, бесканальные и смешанные системы. Канальные системы предусматривают отвод дымовых газов при помощи каналов. В зависимости от направления хода дыма они подразделяются на многооборотные и однооборотные.

В многооборотных системах дымовой канал, состоит из последовательно соединенных вертикальных и горизонтальных участков, по которым газы идут от топливника к трубе, преодолевая большое количество оборотов. Схемы канальных многооборотных печей показаны на рис. 62.

Рис. 62. Многооборотные схемы: а — с вертикальными каналами; 6 — с горизонтальными каналами.

Эти печи прогреваются весьма неравномерно, что может сопровождаться появлением трещин в кладке из-за неодинакового расширения ее. Большое сопротивление при проходе газов требует повышенной тяги. Обилие поворотов благоприятствует оседанию сажи, а очистка ее крайне затруднительна. Малооборотные системы имеют один подъемный канал и один или несколько опускных, соединенных параллельно, т. е. движение дыма по ним идет в одном направлении (рис. 63).

Рис. 63. Малооборотные схемы: а — с одним опускным стояком: б — с многими опускными стояками.

Хотя количество вертикальных каналов (стояков) может быть одинаково с многооборотной схемой, изображенной на рис. 62 а, но ход дымовых газов и газовое сопротивление будут для обеих схем различны. В многооборотной схеме газы, прежде чем достичь дымовой трубы 5, должны последовательно пройти четыре стояка и миновать девять поворотов. В однооборотной схеме газы, поднявшись первым стояком 1, расходятся под перекрышей печи ко всем параллельным стоякам 2, 3 и 4 и, опустившись, подходят к дымовой трубе 5, сделав один полный оборот. Каждая порция газов в данном случае проходит путь в два стояка и четыре оборота, поэтому сопротивление здесь гораздо меньше, чем в многооборотной системе. Нагрев печи происходит значительно равномернее, так как температура газов во всех параллельных опускных стояках одинакова.

Еще одним весьма ценным свойством системы с одним восходящим стояком и несколькими параллельными спусками является саморегулирование тяти в опускных каналах. Все опускные каналы обычно прогреваются равномерно. Ухудшение тяги в каком-либо канале ведет к уменьшению пропускаемого в нем объема газа, а следовательно к уменьшению температуры внутри спуска. Объемный вес газов здесь увеличится, а более тяжелые газы будут спускаться (падать) быстрее, т. е. возрастет скорость движения газов в менее нагретом канале и в него снова устремится большее количество газов. Прогревание канала увеличится и проход газов по всем спускам снова станет равномерным.

Необходимо отметить, что саморегулирования тяги при устройстве нескольких параллельных подъемных стояков и одного опускного не будет. Ухудшение тяги в одном из подъемных стояков поведет к его охлаждению. Находящиеся в нем газы станут тяжелее и начнут терять скорость подъема, пока совсем не остановятся. Стояк из общей работы печи будет выведен. Система с одним восходящим стояком и переменными опускными каналами применяется в современных печах.

Недостатком системы является перегрев верхней части печи, куда устремляются наиболее горячие дымовые газы. В нижнюю половину печи газы поступают уже охлажденными, поэтому нагрев ее происходит слабее. Бесканальная колпаковая система изображена на рис. 64.

Рис. 64. Бесканальная схема.

Дымовые каналы здесь отсутствуют, а над топливником выкладывается камера в виде колпака; камера имеет входное отверстие в перекрытие топливника и боковое — для отвода охлажденных газов. Продукты горения, попадая в колпак из топливника, поднимаются по оси до самой перекрыши печи. Здесь они расходятся к стенкам колпака и, остывая, начинают опускаться вдоль стен к низу колпаковой камеры, и через второе отверстие направляются в дымовую трубу.

Чтобы лучше использовать тепло дымовых газов, внутри колпака устраивают «насадку» (в виде кладки кирпича в клетку с прозорами) для свободного прохода дыма; можно сделать продольные перегородки по высоте колпака, не доводя их до перекрытия печи, в виде колодцев. Колпаковая схема проста в кладке и обладает наименьшим газовым сопротивлением. Недостатком ее является, как и в однооборотных печах, значительный перегрев верхней части печи. Чтобы предотвратить появление трещин (из-за перегрева) толщину перекрыши делают в три и более рядов кирпича. Система с преимущественным нижним прогревом (рис. 65).

Рис. 65. Схема с преимущественным нижним прогревом.

Она обеспечивает наибольший нагрев нижней части печи. Горячие газы из топливника сначала опускаются вниз, обогревая нижнюю половину печи, и затем уже, частично охлажденными, поднимаются вверх. Верхняя часть системы каналов делается или однооборотной или в виде колпака. Это уменьшает газовое сопротивление, которое требует постоянной хорошей тяги. Несмотря на то, что величина газового сопротивления в дымооборотах с нижним прогревом бывает больше, чем в колпаковых или однооборотных печах, они все же являются наиболее рациональными из всех существующих.

В зависимости от расположения направления хода дымовых газов различают дымообороты: вертикальные (стоячие) и горизонтальные (лежачие), подъемные и опускные. Переход по верху канала из одного стояка в другой называется перевалом, такой же переход внизу носит название подвертки. Поперечное сечение дымоходов выполняется в размерах кратных кирпичу и половине кирпича: полкирпича на полкирпича; полкирпича на кирпич и кирпич на кирпич. Применять другие размеры не рекомендуется; колка кирпича производится на глаз, а неточность размеров в практике ведет к утолщению промежутков между кирпичами, заполняемых глиняным раствором. Это весьма нежелательно, так как внутренняя поверхность дымоходов должна быть по возможности гладкой, а швы— тонкими для того, чтобы уменьшить сопротивление проходу дымовых газов.