Tlak v uzávěrech | Kamna na dřevo | Topný modul | Zásady stavby vany | Projektování lázní a zdravotních středisek

Konvekční systém pece (jako posloupnost dutin a kanálů) je spojen s vnějším prostorem alespoň ve dvou bodech. V tomto systému můžeme „nakreslit“ dva typy uzavřených křivek trajektorií pohybu plynu. První typ je prostřednictvím trajektorií, které procházejí vnitřkem pece, vystupují ven a poté znovu vstupují do pece. Jedná se o ventilační cesty, které se uzavírají mimo pec. Druhým typem jsou cirkulační trajektorie umístěné pouze uvnitř pece a uzavírající se uvnitř pecí. To jsou cirkulační cesty, které nevedou ven.

Trajektorie ventilace jsou určeny přítomností komínového tahu, takže jsou to trajektorie „nuceného pohybu plynu“ (a v přítomnosti mechanických ventilátorů trajektorie „nuceného pohybu plynu“). Cirkulační cesty jsou cesty „volného toku“ v tom smyslu, že nejsou určeny komínem. Obecná plynodynamická situace v peci se odhaduje součtem rychlostí pohybu podél všech možných trajektorií: průchozí a cirkulační.

Plyny se mohou pohybovat pouze po (jedné či druhé) uzavřené trajektorii a k ​​tomu je nutné, aby na těchto uzavřených trajektoriích existovaly statické tlakové rozdíly Δρ (tzv. tah), které jsou vynaloženy na hydrodynamický (turbulentní) a viskózní odpor. V přírodě lze realizovat ty uzavřené trajektorie, na kterých (při oběhu celého okruhu) je celkový pokles tlaku jiný než nula. Nejjednodušší a nejvizuálnější analýza se provádí rozdělením uzavřené trajektorie na dvě části a určením vah těchto částí. Pokud je hmotnost jednoho kolena větší než hmotnost druhého, vzniká uzavřený proud plynu (ventilace nebo cirkulační trajektorie). Hmotnost kolen lze odhadnout pomocí statických tlaků Δρ=ρgH: pokud se v jedné výškové hladině (horizontu) objeví v plynu tlakový rozdíl (tah), pak se může objevit i horizontální proudění plynů (vítr). Informace o rozložení tlaku v peci proto mohou mnohé napovědět.

Rýže. 137. Rozdělení statického tlaku v pecích: a – schéma zvonové pece, b – schéma kanálové pece, c – graf statického tlaku podle výšky, ve stacionárních plynech, d – totéž v pohybujících se spalinách. Body na diagramu a grafu jsou označeny velkými písmeny. Plná přerušovaná čára na grafu představuje rozložení tlaku v peci. Čárkovaná čára odpovídá tečkované čáře posunuté o hodnotu brzdného tlaku.

Uvažujme zjednodušeně pec jako komunikační systém s neustále klesající teplotou podél kouřového kanálu. Podívejme se na grafy statických tlaků podél dráhy pece (plná přerušovaná čára) a mimo pec (přerušovaná přímka) standardní metodou (obr. 101, 112), ale s přihlédnutím k tomu, že teplota v každém kanálu pece (přímá část) je stejná, ale co do velikosti je menší než teplota v předchozím (po proudu) kanálu (obr. 137c). To znamená, že sklon liniových segmentů spojujících body s identifikačními písmeny se zvyšuje, jak se pohybujete proti proudu, tj. segment BV je strmější než segment AB. Stejně jako dříve jsou grafy vyneseny shora z bodu A, kde se statický tlak v peci (konkrétně v hlavě pece) rovná statickému tlaku v atmosféře ve stejné nadmořské výšce. Nejprve zjistíme statický tlak v bodě B jako součet statického tlaku v bodě A plus hmotnosti plynového sloupce AB na základě hustoty spalin v něm (čím nižší teplota, tím vyšší hustota spalin). Pak zjistíme statický tlak v bodě B jako rozdíl statického tlaku v bodě B mínus hmotnost plynového sloupce BV atd. Výsledná lomená čára ABVGDE se při stejných teplotách (všude ve všech komunikacích pece) narovnává, slévá a přechází v jedinou přímku AE. Pokud se teplota mění nejen v bodech závitů (zvratů) toků číslovaných písmeny, ale také klesá v každém kanálu postupně podél cesty proudění spalin, pak se přímkové segmenty mezi písmeny (obr. 137, c) změní v křivky (beze změny kvalitativních vzorů).

Graf na obrázku 137,c se týká případu zavřených dvířek topeniště (popelníku), otevřeného komína a nepřítomnosti (nebo slabého) toku spalin v topeništi. Tento graf platí současně pro obě schémata pece (obr. 137,a a 137,b). Je třeba upozornit na možnost výskytu vysokého statického tlaku v bodě B (v horní části horního krytu nebo na průchodu víceotáčkovou pecí), přesahující tečkovanou čáru a indikující možnost kouře z pece v těchto oblastech přes trhliny a štěrbiny ve zdivu nebo svařování, přes dveře nebo ventily. Zajímavý je také fakt, že tlak v bodě B převyšuje tlak v bodě I, což ukazuje na vznik cirkulačního proudu 1 (v diagramu 137,b je to nemožné). Podobně tlak v bodě G převyšuje tlak v bodě E, což indikuje výskyt cirkulace (reverzní proudění) ve spodní části (vrstvě) pece v přítomnosti dveří 2 (nebo otvoru nebo mezery – „suchý šev“). Je zřejmé, že „suchým svarem“ se kouř pohybuje cirkulujícím způsobem při nízkých rychlostech průtoku (vrací se do topeniště), čímž zabraňuje prostupu studených (balastních) plynů z topeniště do potrubí. A konečně otázka tlakového poměru v bodech B a D zůstává otevřená: faktem je, že normální proudění kouře přes letní klapku 3 zdvihu (podpalování) nahoru se může za určitých podmínek otočit dolů. Je třeba poznamenat, že analýzu prezentovaných závislostí statických tlaků ρ na výšce h lze provést pouze porovnáním tlaků ve stejné nadmořské výšce h. Ale i když zde porovnáváme body B a D, které se týkají různých úrovní pece, bereme v úvahu, že tyto body odpovídají stejné nadmořské výšce.

Skutečnost, že se objeví pohyb spalin v peci (rychlostí V), vede ke snížení tahové síly o hodnotu ρV²/2 (která je, přísně vzato, v různých zónách pece odlišná), to znamená, že se posouvá plná přerušovaná čára doprava nebo (jak je to provedeno pro grafickou jednoduchost na obrázku 137,c) posouvá se tečkovaná čára doleva (2) o tečkovanou čáru doleva V. Je zřejmé, že při zvýšení rychlosti proudění kouře dochází ke kouření z trhlin nejprve v celé horní vrstvě a poté v oblouku spodního uzávěru v bodě D.

Vezmeme-li navíc v úvahu přítomnost lokálních plynodynamických odporů pro pohyby plynu (pomocí metody na obr. 114), získáme graf na obr. 137, g. Obr. Je zřejmé, že v tomto dynamickém režimu je statický tlak v bodě B znatelně menší než statický tlak v bodě D, který zajišťuje činnost ventilu 3. Tlakové poměry v bodech B a I, stejně jako v E a G, ukazují, že výskyt pohybu spalin v systému pece za přítomnosti lokálních plynodynamických odporů zastavuje cirkulační pohyby plynů v uzávěrech obou pater. Uzávěry se v podstatě mění v průtokové dutiny se vstupními a výstupními kanály. To je významný výsledek: jestliže při velmi nízkých rychlostech průtoku plynu pecí převládají cirkulační procesy v dutinách (kloboucích), pak při zvýšených rychlostech proudění plynu pecí převládají v dutinách (kloboucích) procesy proudění s potlačením cirkulace.

Na obrázku 137, g, je každá dutina formálně popsána dvěma výškovými sekcemi, které tvoří tah dutiny, a vodorovnou sekcí, která tvoří plynodynamický odpor dutiny (čepice). Jak spotřeba plynu klesá, horizontální řezy grafu na obrázku 137,g se zmenšují a obrázek 137,g se transformuje na obrázek 137,c. Je zřejmé, že samotný fakt, že se z trhlin objevují kouř, může být do určité míry použit k posouzení plynodynamických vlastností pece.

Vytváření všemožných dutin v kamnech může být pro praktikující kamnáře velmi lákavé. Ve skutečnosti, spíše než přemýšlet o optimální možnosti pokládání kanálů, je snazší, bez přemýšlení, nasměrovat spaliny do nějakého druhu uzávěru, naivně se domnívat, že uzávěr sám ze své vnitřní povahy bude spaliny „automaticky“ ochlazovat a bez hydraulických ztrát (odpor). Plynodynamický odpor bohužel vždy existuje, dokonce i při vnitřním volném konvektivním proudění uvnitř izolovaných dutin (uzávěrů). Jakmile se objeví proudění plynu, okamžitě se objeví odpor proti proudění (jak podél průchozí ventilační cesty dutinou, tak podél vnitřní cirkulační cesty uvnitř dutiny). Protože třecí odpor je obvykle malý, lze velikost skutečného odporu vizuálně odhadnout podle intenzity turbulence proudění v peci: čím více vírů vidíte, tím větší je plynodynamický odpor. V tomto případě dochází k turbulenci minimálně ve třech případech: při vysokých rychlostech v kanále, za přítomnosti závitů a U-zákrutů v kanálech a také při turbulenci proudů při zužování a rozšiřování kanálů (při výtocích z kanálů do dutin).

Zaměříme se zejména na možnost akumulace toxických a výbušných plynů (produkty pyrolýzy dřeva) v uzávěrech. Například, pokud je otvor přívodu vzduchu uzavřen ve fázi intenzivního spalování dřeva, rozžhavené topeniště dále ohřívá dřevo a produkty pyrolýzy uvolňované během tohoto procesu zaplňují celý objem kamen (bez ohledu na to, zda mají kamna dutiny, uzávěry nebo pouze kanály) a při nízkých teplotách dodatečně impregnují zdivo.

Žlaby se snadno suší a větrají, vznícení hořlavých směsí v kanálech je obtížné kvůli zvýšenému odvodu tepla ve stěnách, kanály jsou mechanicky pevnější než dutiny díky svým malým příčným rozměrům. Ale dutina, zejména slepá, naplněná směsí hořlavého plynu a vzduchu a se stěnami o velké ploše, může hrát roli jakési „bomby“. Při spalování stechiometrických směsí může teplota spalin teoreticky dosáhnout 2000°C (při zvýšení tlaku v uzavřené nádobě na 8 atm). Pro objemy např. 400 litrů může součin objemu a tlaku v zásadě dosáhnout 3200. Přestože se požadavky „Pravidel pro konstrukci a bezpečný provoz nádob provozovaných pod tlakem“ (PB 03-576-03) nevztahují na pece, je přesto vhodné zajistit určitá opatření z horní části, nezakrývat otvory na horní klapce, nezakrývat uzávěry horní klapky v snadno vysunuté těsnění atd.). Tak či onak, při práci s jakýmikoli kamny (zejména s utěsněnými dvířky) jsou známy případy tupých třesků uvnitř s emisemi kouře a plamene z topeniště.

V tomto ohledu připomínáme, že možnost hromadění výbušných plynů ve velkých dutinách pecí vzbuzuje pochybnosti o zákonnosti přeměny zvonových pecí na hořáky se zemním plynem metanem, protože metan je lehčí než vzduch a propan v lahvích je těžší než vzduch (viz Yu.P. Sosnin, E.N. Bukharizkin, individuelní zásobování vodou, S1991, S.247 1991). Zvonové pece jsou však schváleny pro přeměnu na plynné palivo. Podle „Pravidel pro provádění prací, opravy pecí a kouřových kanálů“ (VDPO, dohodnuté s Ministerstvem vnitra RSFSR, XNUMX) by měly být povoleny „vytápěcí a ohřívací kamna na vaření s pohybem spalin kanálky zapojenými do série a s ne více než pěti cirkulacemi kouře pro vytápění kamen a ne více než třemi pro vytápění a vařením pro přeměnu na plynová kamna. s pohybem produktů spalování bez kanálů volně uvnitř dutin; s pohybem produktů spalování paralelně zapojenými kanály; s pohybem spalin po kombinovaném kanálovém schématu – paralelní, sekvenční a bez kanálů Pece s horizontálním uspořádáním kanálů není dovoleno převádět na plyn.“ Poslední bod se zdá překvapivý: vždyť pece s horizontální cirkulací kouře jsou v podstatě přímočaré a nejsou schopny akumulovat žádné výbušné plyny kvůli „tahu“. To znamená, že pro jejich zákaz existovaly některé pádnější důvody (než riziko výbuchu). Zřejmě byla zohledněna skutečnost, že horizontální kouřovody jsou v podstatě stropní, mají nejvyšší schopnost odvodu tepla, a proto se velmi silně (a nerovnoměrně) zahřívají a při rozpínání kamna zevnitř praskají (“trhají”). A průnik plynu do prostor je vždy nejnebezpečnější. Přítomnost horkého „jádra“ v peci a nerovnoměrné zahřívání pláště jsou vždy spojeny s křehkým odtlakováním. V uvedených pravidlech je tedy topeniště obloženo (chráněno před zničením) pouze při periodickém (a tedy intenzivním) spalování plynu a při nepřetržitém spalování (tj. dodávání plynu postupně nepřetržitě) není obložení vyžadováno.

Zdroj: Venkovské koupele a kamna. Principy designu. Khoshev Yu.M. 2008