Давление в колпаках

Конвективные системы печей

Конвективные печные системы представляют собой сеть полостей и каналов, которые как минимум в двух областях соединяются с атмосферой. В таких системах различают два основных типа замкнутых газовых траекторий. Первый вид — это сквозные траектории, которые проходят через внутреннюю часть печи, затем выходят наружу и возвращаются обратно. Эти пути называются вентиляционными и замыкаются за пределами печи. Второй вид — циркуляционные траектории, замыкающиеся исключительно внутри печи.

Описание траекторий

Вентиляционные траектории создаются под воздействием дымовой трубы, что делает их «вынужденным движением газов» (при наличии механических вентиляторов — «принудительным движением газов»). В противоположность этому, циркуляционные траектории обеспечивают «свободное движение газов», независимое от действия дымовой трубы. Газодинамическая ситуация внутри печи определяется суммированием скоростей по всем возможным траекториям, как вентиляционным, так и циркуляционным.

Перепады статического давления

Газ может перемещаться лишь по замкнутым путям, для чего требуется наличие перепадов статического давления Δρ, называемых тягой, которые расходуются на преодоление различных сопротивлений. Замкнутые траектории, где суммарный перепад давления не равен нулю, могут существовать в природе. Простой анализ таких путей можно провести, разбив их на сегменты и оценив их веса. Если вес одного сегмента превышает вес другого, возникает замкнутый газовый поток (вентиляционная или циркуляционная траектория).

Графика давления

Рис. 137. Распределение статического давления в печах: а — схема колпаковой печи, б — схема канальной печи, в — график статического давления по высоте в неподвижных газах, г — то же в подвижных дымовых газах. Точки на схеме и графике обозначены большими буквами. Сплошная линия на графике отображает распределение давления в печи. Штрих-пунктирная линия соответствует смещенному на величину давления торможения.

Температурные колебания в печах

Рассмотрим печь как систему с понижением температуры по дымовому каналу. Проанализируем графики статических давлений в различных точках печи, принимая во внимание, что температура в каждом канале меньше, чем в предыдущем. Это указывает на то, что угол наклона отрезков прямых, соединяющих идентификационные точки, увеличивается по мере подъема вверх по потоку.

Анализ давления в печной конструкции

График на рисунке относится к ситуации, когда дверца топливника закрыта, а труба открыта. Здесь наблюдается высокое статическое давление в определённых точках, что может привести к дымлению через трещины и щели в конструкции печи. Также возможны циркуляционные потоки в нижней части печи, что указывает на сложную динамику движения газа.

Роль скорости в движении газов

Движение дымовых газов приводит к снижению силы тяги и изменению графика давления. При увеличении скорости потока может возникнуть дымление в верхней части. Также следует уделить внимание местным газодинамическим сопротивлениям, способным влиять на движение газов.

Безопасность эксплуатации печей

Создание различных полостей в печах является привлекательной задачей, но может привести к непредсказуемым последствиям, включая накопление токсичных газов. Печи с большими полостями имеют риск обращаться как «бомбы», особенно если в них накапливаются горючие смеси.

Обеспечение безопасной работы печей на природном газе должно учитывать потенциальный риск накопления взрывоопасных газов. По этой причине соблюдение определенных предосторожностей необходимо, особенно в закрытых системах.

Источник: health.totalarch.com. Дачные бани и печи. Принципы конструирования. Хошев Ю.М. 2008