Что происходит в топке / SP 00

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Уважаемый Юрий Михайлович, здравствуйте)
Вот, у меня с наличием воображения видимо туго, поэтому решил вас спросить напрямую. Поскольку после прочтения вашей книги (пока не всей конечно - большая), а так же небольших экспериментов, и так же "от нечего делать", а ещё точнее из горячего желания побороть/избавится от этого самого дыма (любого, кроме "белоснежного") пришел к выводу, что дело здесь не только в недостатке кислорода, но и наличия видимо огромного количества инертных газов. Газы эти видимо образуются при прохождении воздуха после колосника, через горящие дрова, которые в свою очередь разбавляют появившиеся летучие и не дают им окислиться с попадающимся разогретым до 500* воздухом, который я загонял в топку эл. феном.
Неужели просто у меня фен маловат был?
Или такое явление имеет место быть?

 

Ну как... Та самая, по которой печи строят по определённой отопительной системе.
Другой диссертации не знаю. Там, в той системе, газы делят. Возможно разделили, уже. Щас, вот, избыточный воздух всему вредит. Как бедному Ванюшке...

 

Значит, все это относится только к конвективным системам? А не к топкам?

 

Я разделяю Вашу точку зрения.
Но разбавляют горючие смеси не только инертные газы. Но и сам воздух.
Поэтому, если у Вас над дровами и так черезчур разбавленные горючие смеси /бедные/, то избыточный воздух, пусть и горячий, ничего не даст.
=
Печники любят говорить, что высокие "температуры горения" и высокие избытки воздуха способствуют полноте сгорания. Говорят также о необходимости каких-то смешиваний. Что под этим подразумевается, понять трудно. Ведь пламя, например, горит практически одинаково и в горячем воздухе, и в холодном. Потому, что в пламенах в печке температуры в оболочке составляют 1200-1600град. Именно при таких температурах горят газы в печи. А те "температуры горения" 600-1000град, о которых говорят печники, это температуры не горения, а температуры, полученные после смешения продуктов сгорания в пламенах с избыточным воздухом. И эти температуры никакого отношения к горению не имеют.

Иными словами, надо разбираться в деталях физики горения дров, а не оперировать общими абстрактными понятиями о горении. А физика процесса проста. Газообразные продукты пиролиза древесины могут окисляться с заметной скоростью /за доли секунды/ только при высоких температурах 1000град и выше. А при "топочных температурах" они не окисляются. Поэтому, газы необходмио "поджечь", то есть разогреть их до температуры горения либо за счет внешнего подогрева /воспламенить/, либо за счет собственного разогрева при медленном окислении /самовоспламенить/.
=
Горючие газы в печи бывают смешанными с воздухом и не смешанными. Соответственно, бывает горение предварительно перемешанных газов, а бывает предварительно не перемешанных газов.

В перемешанных газах пламя распространяется фронтом по горючей смеси /всполохами пламени/ со скоростями 0,1-10м/сек /"взрывом"/, который может перейти в "настоящий взрыв" /детонационный/, если продукты сгорания не будут успевать улетать из зоны горения и образовывать повышенные давления /ударную волну/. Возникнуть /от поджига от источника с высокой температурой выше 1000град/ и распространяться пламя может только при концентрациях горючего выше НКПР /нижнего концентрационного предела распространения/, но ниже ВКПР /верхнего концентрационного предела распространения/. Зависимость температуры самовоспламенения таких смесей от концентрации имеет параболический вид /см. вложение/, минимальные значения температур самовоспламенения составляют от 200град /см. во вложении ГОСТы/. Поэтому, если у Оратая концентрация недожженых летучих мала, то подавать дополнительный воздух /пусть и горячий/ не имеет смысла.

В неперемешанных газах горючий газ и воздух разделены /виртуальной перегородкой/ - например, струя газа в воздухе. На границе струи из-за диффузионного или турбулентного смешения возникают зоны со всевозможными концентрациями горючего газа. При поджиге сначала воспламеняется область со стехиометрической концентрацией, имеющая наименьшую температуру самовоспламенения. При этом вокруг струи /"в оболочке"/ вспыхивает пламя, разделяющее горючий газ и воздух. В дальнейшем в эту оболочку /в светящийся факел пламени/ диффундируют через инертные компоненты молекулы кислород из воздуха и горючие соединения из горючего газа. Вплоть до самого верхнего кончика пламени должен сохраняться диффузионный поток кислорода, то есть кислород вне струи не должен вырабатываться до конца. Если кислорода начинает не хватать, то пламя тухнет с дымлением горячих углеводородов.

Разные виды горения /всполохи и факелы-языки/ хорошо видны здесь http://www.youtube.com/watch?v=8HbUNjWOBqc&feature=player_embedded

 

Пардон, увлёкся...

 

Вышеизложенные известные факты позволяют понять, как избавиться от дыма.

Вспомним, что дрова горят не в топке, а в отдельных микротопках между поленьями. Может гореть одна единственная микротопка, а могут гореть десятки микротопок одновременно. Именно там в микротопках между раскаленными газифицирующимися стенками выделяются горючие газы. Но так как воздуха в микротопках мало /не достаточно/, горючие, не догорая, вылетают вверх и образуют языки /факелы/ пламени /горящие струи горючих газов/. Фактически, микротопки - это газогенераторы. Если в эту микротопку подавать воздуху побольше /например, по трубке как в горне/. то все успеет сгореть в микротопке, и языков пламени над дровами не будет. Но способов подать воздух только в горящие микротопки /а тем более, внутрь только горящих поленьев/ нет.

Черный дым.

Факелы пламени прекрасно догорят и в холодной топке. Но если натолкнутся на препятствие /например, горизонтальный дымооборот/, то поступление кислорода в оболочку пламени прекратится, и может образоваться не горящая "дырка" в пламени с выходом горючих газов вместе с черным дымом /сажи/ наружу факела в воздух топки. Дожечь сажу при температурах ниже 1000град уже практически невозможно, она не догорает и в ракетных двигателях. Поэтому, просто надо не допускать образования черного дыма - сделать топку повыше, и не надо делать преград. И везде над дровами должно быть много воздуха /альфа больше 2/, можно турбулизованного или обтекающего пламя.

Белый дым.

Дрова материал пористый и протяженный. Тепло из микротопки идет вглубь древесины, производит пиролиз /терморазложение древесины/, пары смол, масел и воды идут по порам /трахеидам древесины/, там конденсируются в туман и выходят из поленьев в удаленные от пламени холодные зоны топки в виде белого дыма, который все видят при растопке печи. Чем более плотная древесина, тем меньше она дымит. А высокопористая трава /сено, табак/ дымит очень сильно. Выход дыма в случае дров обычно не превышает 50г/кг дров даже в режиме тления, то есть теплопотери с дымом не превышают нескольких процентов. Но существуют экологические ограничения. Напомню, что норма дыма в США - не более 7,5г сажи и дегтя в час.

Чтобы устранить этот белый дым, надо прежде всего его перевести из жидкого состояния в газообразное /испарить/. Значит, нагреть воздух вне факелов до температур хотя бы 300-400град. Тогда белый дым в воздухе испарится, образуется горючая смесь, которая может воспламенится, но только при не слишком маленькой концентрации. Если концентрация полученных горючих газов в воздухе слишком мала, то смесь надо нагреть посильнее, и НКПВ снизится, и смесь может воспламениться. Этот нагрев мыслим как нагрев пламенем, причем в двух вариантах - в нагретых колпаках или в прямоточных заужениях. В любом случае, подача воздуха при малых концетрациях горючих газов бессмысленна. Горючие не загорятся, при температурах ниже 1000град не окислятся и затем в трубе сконденсируются в сизый дым /чад/.

Поэтому лучше вообще не допускать образования белого дыма. Для этого надо нагреть стенки топки до температуры выше 440град. Стенки будут излучать 14кВт/м2, а при этих тепловых потоках скорость выхода летучих становится настолько большой, что летучие воспламеняются факелами пламени. То есть промежутки между поленьями и стенками тоже станут микротопками. Все дрова будут закрыты "зонтиком пламени".
=
То есть стенки топки надо сделать теплоизолированными и быстропрогреваемыми. При этом вся топка превращается в газогенератор, из которого вырываются горючие газы, сгорающие факелом во вторичном воздухе. Так происходит в видео http://www.youtube.com/watch?v=8HbUNjWOBqc&feature=player_embedded. Но можно сделать грамотнее /выход в одно сопло/, чтобы догорало все в воздухе за соплом.

Такая "полупиролизная" топка реализуется и в обычных кирпичных топках. И тем более в топках Арчибасова? из Твери. Но только после длительной протопки, поскольку шамот или кирпич материалы теплоемкие. И раскаленная печь перестает управляться скоростью подачи воздуха - скорость газификации зависит лишь от температуры теплоемких неостывающих стенок и не зависит от скорости подачи воздуха. И при закрытии зольника или при подбрасывании новых дров появляется сильное черное дымление от нехватки воздуха. Но белого дымления нет.

Можно и в топку, конечно, наверное, как-то загнать достаточно /побольше/ воздуха, тогда все догорит в топке и из нее выйдут сгоревшие дымовые газы.

 

Или 10 литров объема топки при расходе дров 1 кг/час.

В современных европейских правилах проектирования печей TR OL 2006 нормируют почему-то не объем топки, а ее внутренню поверхность 0,126 м2 на 1 кг/час дров.

 

Когда в этот топливник накидать под завязку, то врядли там чего-то догорит. Топливник становится газогенератором, догорать будет в трубе, может быть. Зато чуток накидал и можно на объёмное пламя любоваться, пока стекло чистое. Пример маломощного топливника. Это я про то видио с котлом

 

Так то оно так. Лучше класть чуток.
Только ГОСТ предписывает, все сразу класть. Или хотя бы 75%. Чтоб решетка не забилась углями от частых подбрасываний, наверно...

Вот и получается... Кириллов из КАМИ сначала на решетку тонкие дрова по оси закладывает, а крупные сверху и по бокам до верху. Зажигает снизу, чтобы над решеткой тонкие дрова прогорели тоннелем, воздухом продуваемым.

А Ферингер, наоборот, крупные вовнутрь, а снаружи по бокам тонкие до верху. И поджигает сверху. Вся закладка начинает гореть снаружи вовнутрь...

И мне кажется, белого дыма у Ферингера будет меньше. Но гореть будет дольше. Места же для пламен будет все же не так много.

 

Юрий Михайлович, почему же меньше? Ведь при нижнем розжиге, пламена вынуждены достаточно долгое время пробираться сквозь вышележащие дрова (со всеми вытекающими, т. е с появлением чёрного дыма), а при верхнем розжиге, пламя сразу же свободно (к тому же не так интенсивно, т. к нет раздувания угля), и воздуха здесь хватает (при организованной верхней подаче), и сама эта подача сразу и востребована и своевременна, в то время как, при нижнем розжиге, подача в верхнюю зону (над дровами) бесполезна в начале протопки, т. е. пока температура топочного пространства не достигнет определённой величины...

 

У Кириллова и Ферингера разные задачи при сжигании дров. Соответственно и разные подходы., как мне кажется, им глубоко не интересно какой из трубы дым идет, в прочем как и большенству дачников, им более интересно затратить для достижения ожидаемого результата- меньшее кол-во дров.

 

Почему это разные?

 

Если честно, то я не понимаю таких манипуляций...
Одной закладкой всёравно не обойтись. Обычно, первая закладка уходит на прогрев топки и дымоходов.
Если только для этого и манипуляции, эти.
Уголь на колоснике тоже сгорает, почти весь, если первичного воздуха достаточно и скосов нет к колоснику на зажим.

 

А есть разница, быстро или медленно сгарают дрова (верхний и нижний розжиг)? Ведь кол-во тепла закладка при горении выделяет одинаковое или нет?

 

Снова повторюсь. Все у нас все сталкивают в кучу. Что лучше трактор или машина? Можно спорить до посинения, есл не задать самим себе вопрос- а для чего? Берем теплоемкую печь с развитой системой дымооборотов, колпаков, рассечек и т. д. и ставим в нее подовую топку. Что имеем? Да ни чего хорошего. Так как требуется за короткое время сжечь дрова создав максимальную мощность. Теперь возьмем не теплоемкую кирпичную печь, так любимую в европе. Если там топить "по русски" то мы просто обогреем улицу, которая там итак достаточно теплая. Там надо затянуть процесс горения, что б он как можно дольше компенсировал теплозатраты печи на обогрев помещения. Вот от этого и увлечение подовыми печами и топка углем. Ну нет там такого большого теплонакопителя как у наших печей.
Так что одно и тоже количество тепла, от сгоревших дров, надо использовать с умом, что б получить максимальную отдачу.
Вот отсюда разные подходы в протопке у Кирилова, занимающегося кирпичными печами, и у Ферингера, занимающегося не теплоемкими банными печами.
Так что лучше- трактор или машина? А для чего?