Сжигание топлива в топливниках печей
Печь нагревается вследствие сжигания в ней топлива. Выделяемая при горении топлива теплота передается массиву печи излучением от пламени, от раскаленного слоя топлива (в топливнике) и при непосредственном соприкосновении движущихся дымовых газов со стенками каналов. Количество теплоты, поглощаемой печью, и быстрота разогрева ее массива находятся в прямой зависимости от рода и количества сжигаемого в единицу времени (1 ч) топлива. Выделение теплоты топливом и поглощение ее стенками печи при обычном способе топки происходит весьма интенсивно. Достаточно, например, топить отопительную печь средних размеров всего 1,5...2 ч для того, чтобы разогреть ее массив до требуемой температуры и чтобы потом в течение 12 ч и иногда даже целых суток она отдавала теплоту помещению.
в печах, предназначенных для приготовления пищи, выпечки хлеба, согревания воды, сушки одежды и продуктов, необходимо, кроме того, иметь в рабочих зонах печи определенную температуру для выполнения указанных операций.
Хорошо сконструировать печь — значит правильно определить размеры и объем топливника, составить рациональную схему дымовых каналов и определить их сечение. При этом должны быть взаимно увязаны все элементы печи: размеры и форма топливника, внутренняя поверхность теплопоглощения и наружная поверхность теплоотдачи. Толщина стенок в разных местах печи должна быть такова, чтобы массив печи прогревался достаточно равномерно.
Если объем топливника окажется мал по отношению к массиву печи, то в этом случае и теплоотдача печи будет ниже запроектированной. Объем топливника должен соответствовать общей теплоотдаче печи, величине ее внутренней поверхности теплопоглощения. За небольшой период топки стенки топливника и дымовых каналов должны поглотить определенное количество теплоты, передать ее массиву печи и ее наружным поверхностям.
Необходимые условия для успешного сжигания любого топлива — поддержание в топливнике высокой температуры и равномерный подвод воздуха в достаточном количестве.
Высокую температуру в топливнике можно поддерживать в том случае, если он имеет необходимые размеры н объем. В некоторых случаях для этой же цели в топливнике устраивают своды, отражающие лучистую теплоту на горящее топливо. Равномерный подвод воздуха в зону горения в печах, работающих на твердом топливе, достигается применением колосниковой решетки и устройством в топочной и поддувальной дверках приспособлений для регулирования подачи воздуха. Приток воздуха в топливник зависит в значительной степени от силы тяги в дымовой трубе. Тягу в дымовой трубе регулируют обычно задвижкой (шибером) и поддувальной дверкой.
Конструкция топливника печи зависит от применяемого топлива. Газообразное топливо сжигают, используя специальные устройства — газовые горелки и форсунки.
Процесс горения, происходящий в топке печи, заключается во взаимодействии горючей части топлива с кислородом воздуха. Чтобы вызвать горение и в дальнейшем поддерживать его, необходимо создать в топливнике достаточно высокую температуру. Например, для воспламенения дерева нужна температура более 300 °С, а для воспламенения угля — более 600 °С. В обоих случаях требуемую температуру получают, предварительно разжигая в топливнике легковоспламеняющиеся материалы — бумагу, стружки, солому.
Процесс горения в печах протекает при температуре 800... 900"С (для дров) и 1000...1200 °С и выше (для угля). Высокая температура поддерживается благодаря выделению теплоты в процессе горения, которое в свою очередь осуществляется за счет непрерывного поступления к топливу кислорода воздуха. Воздух в топливник поступает через зазоры в колосниковой решетке. При отсутствии колосниковой решетки воздух попадает в топливник только через топочную дверку (топливник с глухим подом), в этом случае воздух не может равномерно проходить сквозь толщу топлива и обеспечивать полное его сгорание. Таким образом, печи без колосниковой решетки работают хуже, чем печи с колосниковой решеткой.
в разные периоды топки в топливник,необходимо подавать различное количество воздуха. Количество подаваемого воздуха, а следовательно, и количество кислорода должно соответствовать количеству сжигаемого топлива. Если в топливник поступает слишком много воздуха, то снижается температура в зоне сгорания и процесс сжигания топлива ухудшается. При недостаточном притоке воздуха в топливник горение протекает неравномерно, так как появляются продукты неполного сгорания, что можно обнаружить по цвету пламени и дыма: дрова горят темно-красным пламенем, а из трубы идет густой черный дым.
в состав каждого вида топлива в основном входят водород и углерод. При полном сгорании водорода образуется водяной пар; при полном сгорании углерода — углекислый газ.
Водяные пары, образующиеся в результате взаимодействия водорода топлива с кислородом воздуха, уносятся вместе с дымом в атмосферу. Если по каким-либо причинам стенки дымовых каналов оказываются недостаточно прогретыми, то водяные пары, соприкасаясь с ними, охлаждаются и конденсируются, т. е. оседают на стенках каналов в виде капель воды. Если это явление повторяется часто, то стенки дымовых каналов пропитываются влагой, которая, пройдя на наружную поверхность, образует грязные пятна. Отсыревание стенок ведет к разрушению дымовых каналов.