Что происходит в топке / SP 00

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Юрий Михайлович, рад вас слышать вновь..здравствуйте
по первому фото - печь именно по конструкции Кузнецова, с задней подверткой, СШ и подачей ВВ
вас наверно смутило отсутсвие катализатора ?
второе и третье фото - топливник котла КИК
Учитывайте формулу построения печи:
"Нижний ярус и топливник объединены в единое пространство и составляют нижний колпак".
по экспериментам на Лопез-лабс ничего сказать не могу
что они пытаются установить, эффект газовой вьюшки ?
при чем здесь тогда печь противотока
решения болжны быть в комплексе, а не просто проковырять дырочку

по испытаниям ОИК ХК могу предварительно сказать, что печь с открытой задвижкой и приоткрытым поддувалом (щели в дверце) после 12 часов потеряли в температуре в сравнение с закрытыми:
- по наружной кладке 2 гр.С
- по температуре топливника - 100 гр.С
- по хлебной камере - 10 гр.С
сейчас только обрабатываю данные 4 дней испытаний в рождественские морозы
полный доклад будет на семинаре, потом опубликую на сайте партнерства

 

Да, представляете, по этой проковыренной дырочке в печи противотока они сделают окончательный вывод о наличии или отсутствию эффекта газовой вьюшки. Я так понял, что /по мнению и Чернова, и Ассоциации/ печь противотока с каналом из топки в опускной канал / в виде прогара по патенту или в виде сухого шва по сайту / являются печами "в системе СДГ". Все это требует прояснения.

Спасибо за информацию по Вашим экспериментам. Но по моему мнению, надо сравнивать данные с открытым и закрытым швом, а не с открытой и закрытой задвижкой.

 

Юрий Михайлович, с открытм/закрытым СШ проводил испытания осенью
результат: потеря по пятому ряду почти 10 гр.С (температура поднялась к высоте перекрытия колпака)
а вот с открытой задвижкой с СШ интересный результат:
при том что топка выхолаживается быстрее, соотв. быстрее идет нагрев низа печи за счет движения горячего воздуха из топки (после протопки)

 

Результат действительно интересный... Но нужна высокая теплоемкость топки и всю ее сделать дырчатой на манер каменки. А какая связь всего этого с "Системой СДГ"? Мне кажется, это совсем иная идея. Причем требует иной схемы печи для сохранения полноты сгорания.
Кстати, чем Вы замеряли влажность дров и потолка в бане?

 

И попутно вопрос:
Есть ли будущее у подовой печи в бане?

 

Время течет, Константин Вячеславович. И Ваш давний вопрос о перспективности подовых печей в бане наконец-то вышел на этап серьезных аппаратурных и потребительских исследований серийных образцов печей у конкретных потребителей .

 

В теме «Огонь-батарея или Студент» https://www.forumhouse.ru/threads/82161/ был обсужден метод численного компьютерного моделирования металлических печей, предложенный Термофором и изложенный в статье "Как мы проектировали Огонь-Батарею http://www.termofor.ru/files/gallery/presentation/Kak_mi_proektirovali_ogon-batareiu.pdf.

Результаты компьютерных расчетов легли в основу паспортизации серийного аппарата заводского исполнения. Поэтому среди специалистов разгорелась дискуссия о правомерности такого подхода с учетом возможной упрощенности теоретической модели:
https://www.forumhouse.ru/threads/82161/page-4#post-2490689 Богаченков
https://www.forumhouse.ru/threads/82161/page-4#post-2493292 Джексон
https://www.forumhouse.ru/threads/82161/page-5#post-2495628 Богаченков
https://www.forumhouse.ru/threads/82161/page-5#post-2501492 Джексон
https://www.forumhouse.ru/threads/82161/page-5#post-2505346 Хошев
https://www.forumhouse.ru/threads/82161/page-5#post-2505359 Хошев
https://www.forumhouse.ru/threads/82161/page-6#post-2510684 Богаченков
https://www.forumhouse.ru/threads/82161/page-6#post-2511958 Богаченков
https://www.forumhouse.ru/threads/82161/page-7#post-2516619 Богаченков
https://www.forumhouse.ru/threads/82161/page-7#post-2558489 Джексон
https://www.forumhouse.ru/threads/82161/page-7#post-2560733 Джексон
https://www.forumhouse.ru/threads/82161/page-7#post-2561606 Богаченков
https://www.forumhouse.ru/threads/82161/page-10#post-2618747 Хошев
https://www.forumhouse.ru/threads/82161/page-10#post-2620546 Богаченков

Поскольку дискуссия приобрела теоретический характер, предлагаю перенести ее в эту профильную тему. Здесь мы никому не помешаем. И можем не спеша обсудить все наши "заумности".

Андрей Генрихович, я очень рад, что Вы отделили, наконец, теорию от программы расчетов и от конкретной конструкции печи. Это позволит нам двинуться дальше: сначала в теории, затем в расчетных программах, а затем и в печах.

 

Ценность Ваших расчетов для понимания процессов в печах /но не для паспортизации изделия/ я подтверждаю. Суть модели я понял. Излучение безусловно надо учитывать. Наш фанат ИК-излучения С.И.Несов при проектировании своих печей мысленно греет лучистым теплом и поленья, и стенки топки, и камни каменки, и даже дымовую трубу за хайлом.

Но и конвективный нагрев надо учитывать. В ряде случаев он является определяющим. Например, в кирпичных противоточных печах нижняя подвертка, на которую не попадает лучистый поток, тем не менее обычно нагревается чуть ли не докрасна, а все из-за высокой линейной скорости горячих дымовых газов.

Более того, пламя /поток не просто горячих, а именно горящих газов/ порой залезает в дымовые каналы и даже выползает наружу над крышей /см. вложения - фото А.П.Ферингера http://forum.rusbani.ru/viewtopic.php?t=6193&postdays=0&postorder=asc&start=255/. Ясно, что в этих условиях пламя определяет "многое". Тем более, что оболочки пламен имеют температуру до 1400град. И печь надо проектировать так, чтобы горячие газы /и пламя/ не шли "по пустоте" /по В.В.Жирнову/, а именно лизали те поверхности, которые надо нагреть. В калильных печах /в том числе и банных каменках/ только одновременный учет лучистого тепла от углей и конвективный нагрев от пламени дает хороший результат. Хотя пламена совсем прозрачные - в этом легко убедиться с помощью фонарика или лазерной указки на просвет.

А у Вас пламени в расчете фактически нет - над дровами как-бы расположена каталитическая решетка, выпускающая дымовые газы и испускающая тепловое излучение. Да и температуры дымовых газов низковаты почему-то. А представьте себе Ваш реальный случай, когда у Вас весь топливник забит дровами под завязку. Как там будет распространяться излучение. И как пламя будет пробиваться через поленья /как через камни каменки/. Вопрос этот очень серьезен. Именно этот факт не позволит, мне кажется, снизить на колосниковой Огонь=Батарее уровни дымления, до нормируемых в США значений.

Но давайте начнем по порядку. Смогли бы Вы ввести в Вашу программу процессы горения /пламена/, временно выкинув для упрощения тепловое излучение.

 

Здравствуйте, Юрий Михайлович!

С большим удовольствием я принимаю Ваше предложение обсудить процессы горения дров в топке. За последние полтора года эта тема меня очень заинтересовала, стала «родной».

Буквально пару слов о себе. Вся моя предыдущая работа никак не была связана с проектированием теплотехнического оборудования, мы с konstruktor- ом - механики-гидравлики, моя специализация – математическое моделирование и расчеты сложных пневмо-гидро-механических систем. Разумеется, там также встречаются тепловые расчеты, но относительно несложные (или мне так казалось).

Так что печник я никакой, но этого и не потребовалось, в Термофоре есть квалифицированные специалисты, обладающие практическим опытом проектирования и доводки изделий, так что моя задача заключается в основном в анализе тепловых и гидравлических процессов, происходящих в печах, и выработке предложений по их оптимизации.

Поскольку с термодинамикой и теплопередачей я «дружу», основной пробел, который нужно было преодолеть – теория горения. Пришлось обложиться учебниками и монографиями (не сочтите за пустой реверанс – очень помогли Ваши книги, но я узнал что – Вы автор, только после встречи на форуме, со ссылками в Интернете проблема).

Теперь я буду последовательно описывать наши «мучения» в попытках корректно смоделировать пламя в печи.

Цитирую Вас - «Смогли бы Вы ввести в Вашу программу процессы горения /пламена/, временно выкинув для упрощения тепловое излучение» .

Приняв в качестве первой модели печь «Бутаков» - мы с этого начали! Наши условные «дрова» источали газ с температурой 900 0С и перемешивались с засасываемым конвективно воздухом (количественные соотношения были соблюдены исходя из коэффициента избытка воздуха 2,0). Излучение никак не моделировалось. Полученная картина распределения температур на наружной поверхности печи не имела ничего общего с измеренной, она была совершенно иной и качественно, и количественно. Температура газов на входе в трубу была нереально высокой, теплопередача во внешнюю среду нереально низкой.

Стало очевидно, что излучение является весьма значимым фактором теплопередачи. К тому же, конкретно для этой печи, была подсказка – статистика прогорания труб, причем именно со стороны пламени.

Юрий Михайлович, не спешите, пожалуйста, комментировать написанное. Я бы хотел рассмотреть Ваши последние интересные замечания по поводу пламени, сделаю это чуть позже – извините, вынужден закругляться.

 

Я тоже не печник. Но чувствую, что лучше бы расчетная температура в трубе оказалась бы нереально высокой. Ведь ОБ практически прямоточная печь: если заложить 5-10кг дров, то в начале трубы через полчаса 500-600 град гарантировано... Как мне кажется.

 

Сначала, Юрий Михайлович, я прокомментирую Ваше последнее сообщение. Пусть труба 500 0С, тогда внутренние стенки – не меньше.

Считаем температуру пламени 900 0С и оценим плотность теплового потока конвекцией и излучением. Чтобы не дискуссировать по поводу степени черноты (какое пламя – светящееся, полусветящееся, несветящееся, сколько там воды и сажистых), для определения степени черноты пламени воспользуемся ГОСТом 12.1.004-91 «Пожарная безопасность».

Согласно данному документу, степень черноты факела при горении древесины следует принимать 0,7, воспользуемся также формулой, приводимой здесь же (хотя она несколько упрощена):

Q=5,7*Eпр*(T1/100-T2/100)*Fi, Eпр=1/(1/Eф+1/Eст-1), Eпр=1/(1/0,7+1/0,9-1)=0,65,
(степень черноты окисленного железа не меньше 0,9), коэффициент облученности Fi примем за единицу, тогда

Q=5,7*0,65*(900+273)/100)^4-((500+273)/100)^4)=56569 Вт/м^2

Теперь по теплоотдаче. При естественной конвекции, предельные значения коэффициента теплоотдачи для газов, обнаруженные в справочнике – 25 Вт/(град.м^2). Пусть так (на самом деле раза в 2 меньше), тогда

Q=25*(900-500)=10000 Вт/м^2 – в пять с половиной раз меньше!

Подобные рассуждения были нами проделаны на ранних этапах попыток моделирования печей, и численные исследования (методологическую основу которых я как мог, описал в своих сообщениях) подтвердили – доля конвекции в теплообмене пламя – стенка составляет не более 15-20%.

По поводу «низковатых» температур на входе в трубу. Я признаю, что основная некорректность наших моделей связана с упрощением структуры пламени, я уже об этом писал. Факелы горящих летучих, пиролизного газа, струй воздуха представляют собой весьма неоднородную по температуре среду. Мы же не учитываем эту неоднородность (пока не знаем как), и поэтому средняя по объему температура пламени и кажется «низковатой», это же относится к дымовым газам. Мы работаем…

Меня очень заинтересовали Ваши рассуждения по поводу горячих и (или) горящих (пламени) газов. Безусловно, излучающая способность пламени выше, чем дымовых газов, дело, главным образом, в температуре, а также концентрации трехатомных молекул. Но является ли в приведенных Вами примерах нагрев от пламени или дымовых газов следствием конвекции?

Я приведу свой пример. Одна из печей, на которых мы проверяли свою модель – «Тунгуска», одна из банных печей Термофора. Схема ее работы, правда с некоторыми неточностями, есть на сайте. Там имеется канал подачи вторичного воздуха, расположенный в задней стенке топки на уровне каменки.

Мы испытывали ее в разных режимах, от «не очень» до «очень» интенсивного, и, начиная с определенного режима (в сторону увеличения мощности) обнаружили существенное качественное отклонение по нагреву стенок, по сравнению с математической моделью.

Конкретно, стенки топки в зоне газоходных каналов между каменкой и стенкой, нагревались докрасна, что не ловила наша модель, причем этот эффект возникал ступенчато, скачкообразно, начиная с некоторого режима. Возникло понимание – так называемый дожиг проявился, начиная с определенной температуры, достаточной для воспламенения. Эффекты дожига мы визуально наблюдали и в «Огонь-батарее», заменив конфорку стеклом. То что в этом случае мы получаем дополнительны лучащий факел – у меня нет сомнений.

Ваши замечания по режимам горения (в основном –тления) в «Огонь-батарее» резонны, у меня есть свое мнение, обсудим это позже.

 

Вот! Туда каменку и надо...

 

Поясните, пожалуйста, про скачкообразное "появление дожига" в канале /фактически зазоре?/. Тунгуска - это аналог Сибири? С кольцевым промежутком между "стаканом" каменки и стенкой печи? Какая там конструкция?

Кстати, подсоединившийся к нам Владимир Викторович Жирнов - разработчик прямоточных печей /только кирпичных/ и, в частности, изучал нагрев стенок в "зазорных" каналах кирпичных печей.

 

Да, это аналог Сибири, вернее - Сибирь аналог Тунгуски

 

Фактически, Вы заменили горящие поленья чугунными чушками с температурой 900град и степенью черноты 0.7?

Эти "поленья" обозначены красными кружочками? http://www.termofor.ru/files/gallery/presentation/Kak_mi_proektirovali_ogon-batareiu.pdf

Воздух поступает через решетку, омывает эти "поленья" и нагревается? Так?

А как Вы ввели понятие "альфы" - коэффициента избытка воздуха?