Несколько слов о топливе
Количество тепла, отдаваемого топливом при сгорании, и полнота сгорания топлива напрямую зависят от его свойств и химического состава. Обычно в составе любого топлива содержатся водород, углерод, кислород, минеральные добавки и вода в свободном состоянии. По поводу содержания воды в том или ином продукте горения стоит отдельно сказать несколько слов.
Многие уверены, что сухое топливо — это материал, не имеющий в своем составе жидкости в принципе. Смеем вас заверить, что эта уверенность заведомо ложная: даже самая сухая древесина содержит 8–10 % (по массе) воды, не говоря уже о торфе или углях.
В процессе горения углерод соединяется с водородом, реакция протекает с выделением большого количества тепла. Как и в любой химической реакции, в процессе горения получаются конечные продукты, по большому счету их два.
Газообразные — углекислый газ, который при утечке может представлять серьезную опасность для здоровья (именно отсюда берет свои корни термин «угореть»), и пары воды с азотом воздуха, которые не принимают участия в горении. Газообразные продукты горения проходят по внутренним каналам печи и улетучиваются через дымовую трубу, при этом они захватывают с собой некоторые твердые частицы, например сажу. В совокупности их называют дымом .
Твердые — главным образом угли, сажа и зола, проходя через колосниковую решетку, попадают в зольник, т. к. уже не принимают участия в горении и, оставаясь в топке, даже могут совсем его прекратить.
Некоторые твердые мельчайшие частицы не улетучиваются и не попадают в зольник. Они проникают в материалы, из которых создана печь, или оседают на стенах дымовых каналов, засоряя их. Именно поэтому трубы и дымовые каналы время от времени нуждаются в чистке.
Количество тепла, выделенного в процессе горения, зависит еще и от степени сгорания топлива: чем полнее сгорание, тем больше будет тепла. Но в бытовой печи не может полностью сгореть ни одно топливо. Однако степень сгорания можно максимально увеличить, для этого нужно обеспечить своевременное извлечение из топки продуктов реакции горения и создать хороший приток воздуха, т. к. без содержащегося в нем кислорода горение прекратится.
Первое условие выполняется за счет наличия колосниковой решетки, через которую, как было сказано выше, твердые продукты реакции горения уходят из топки в зольник. Что касается притока воздуха, то нужно лишь правильно расположить поддувальную дверку и выложить дымовую трубу нужной высоты, тогда эффект тяги даст достаточно воздуха для полноценного сгорания топлива.
Но правильная конструкция печи — это еще не все. Количество тепла напрямую зависит от типа и качества используемого топлива. Разное топливо при сгорании одинаковой массы будет выделять разное количество тепла. Способность топлива выделять тепло при сгорании называется теплотворной способностью.
Теплотворные способности некоторых видов топлива показаны в таблице 2 .
Таблица 2. Теплотворные способности некоторых видов топлива
Конечно, самым распространенным топливом для домашних печей и кухонных очагов считаются дрова, т. е. древесина. Теплотворная способность дров зависит от степени их высыхания и породы древесины, из которой они заготавливались. Так, дубовые, березовые, буковые или кленовые дрова дают тепла гораздо больше, чем, к примеру, сосновые, осиновые или ольховые. Правильно высушенные дрова легко разгораются, почти не дымят (исключение — смолосодержащие породы — такие, как сосна, ель) и дают мало золы. Как вы, наверное, уже поняли, продуктов горения у таких дров получается меньше, поэтому они выделяют большее количество тепла.
Иногда бывает проще добывать и использовать для отопления торф. Торф — это перегнившие остатки сухих растений, залегающие в почве пластами. По способу добычи и использования торф классифицируется на:
— резной;
— кусковой;
— прессованный (в виде брикетов);
— фрезерный (в виде крошки).
Самый ценный и удобный в использовании — прессованный торф. Брикеты имеют очень высокую плотность, поэтому при малых объемах топлива, что удобно при хранении, можно получить большое количество тепла.
Влажность торфа колеблется от 20 до 40 % в зависимости от степени усушки и способа обработки после его добычи. По теплотворным способностям торф приближается к древесине, но имеет более высокую зольность.
Каменный уголь — это соединение углерода, кислорода и водорода в твердом состоянии. Он значительно дороже и сложнее в плане добычи и обработки, чем древесина или торф, но имеет высокую теплотворную способность.
Уголь бывает нескольких видов, и под каждый из них существуют соответствующие печи, но в любом случае необходима колосниковая решетка.
Сгорая, топливо отдает часть тепловой энергии печи, нагревая ее элементы, часть же уходит вместе с дымом в атмосферу. Но для качественного обогрева помещения, помимо использования хорошего топлива, нужно проследить, чтобы печь имела высокую аккумулирующую способность.
Аккумулирующая способность печи — это способность ее рабочих поверхностей накапливать и долгое время держать тепло, постепенно отдавая его в окружающее пространство (комнату). При плохой аккумулирующей способности печи придется постоянно ее топить, что повлечет за собой неудобство во временном графике хозяина, сокращение срока эксплуатации печи и сильный перерасход топлива.
Следующий важный параметр печи — это теплоотдача — количество тепла, отдаваемого печью в окружающее пространство за единицу времени. Этот параметр важен прежде всего при планировании непосредственно перед постройкой. Теплоотдача печи зависит от ее размеров, толщины стенок, материалов, из которых выполнена печь, и т. д.
В основном при планировании конструкции печи стоит учитывать, что горячие газы будут двигаться вверх, прижимаясь к верхним стенкам дымовых каналов. Порог, поставленный внизу, на движение горячего дыма существенно не повлияет, порог же, расположенный на верхней стенке дымоотводного канала, будет удерживать газы и накапливать их до нужного предела. В свою очередь, горячие газы, задерживаясь в каналах, будут отдавать последним большее количество тепла.
