§ 4. Теплоотдающие и тепловоспринимающие поверхности

Важными функциональными элементами являются конструкции печных устройств, участвующие в процессах тепловосприятия и теплоотдачи, т. е. в процессах теплопереноса.

Тепловоспринимающие поверхности непосредственно омываются продуктами сгорания топлива или находятся в зоне досягаемости тепловых лучей горящей массы (стенки и свод топливника, каналы газохода).

Теплоотдающими называют наружные поверхности стенок печей, омываемые с внутренней стороны дымовыми газами, а с наружной - комнатным воздухом. Наружная поверхность перекрыши печи считается теплоотдающей лишь в том случае, если она расположена над полом помещения не выше чем на 2100 мм и если ее толщина не превышает 210 мм.

Различают три вида теплоотдающих поверхностей (зеркал): открытые, обращенные в отступку и камерные.

Открытыми считают те поверхности, которые отстоят от стен и перегородок помещения более чем на 130 мм; поток комнатного воздуха омывает их непосредственно.

Обращенными в отступку принято называть поверхности печи, отстоящие от ограждающих конструкций менее чем на 130 мм. Полость, образованная стеной или перегородкой и теплоотдающей поверхностью печи, называется отступкой. Если отступка имеет боковые вертикальные стенки, ее считают закрытой, если стенок нет - открытой.

К камерным относятся поверхности, заключенные в тепловоздушных камерах 17 печей (см. рис. 4).

При определении фактической площади теплоотдающих поверхностей в расчет принимают не всю геометрическую высоту печи, а только ее активную часть.

Под активной высотой печи понимают расстояние по вертикали от колосниковой решетки или от низа подтопочного дымооборота до верхней (при толщине перекрыши до 140 мм) или нижней (при толщине более 140 мм) плоскости перекрыши. Ориентировочно активная высота печи равна расстоянию от пола до перекрыши за вычетом 300 мм.

Теплоотдача поверхностей печи зависит от толщины ее стенок, материала, которым они отделаны, размера и конструкции отступки (табл.2).

Таблица 2. Ориентировочная теплоотдача поверхностей теплоемких печей

(* Теплоотдача поверхностей приведена в виде дроби, в числителе которой дана теплоотдача при двукратной топке печи, в знаменателе - при однократной топке в сутки. Топливом служат дрова.)

В тех случаях, когда теплоотдающая поверхность обращена в отступку, значения теплоотдачи, приведенные в табл. 2, умножают на поправочный коэффициент (табл. 3).

Пользуясь данными табл. 2 и 3, можно найти фактическую теплоотдачу поверхностей в зависимости от их расположения, что позволяет сделать ориентировочные расчеты печного отопления, если нет более достоверных данных, характеризующих теплотехнические показатели печи (например, в случае реконструкции и ремонта печей).

Зная количество теплоты, которое может отдать 1 м² поверхности печи, можно рассчитать суммарную теплоотдающую поверхность, необходимую для обогрева помещения, по следующей формуле:

F_п= Q/q,

где F_n - расчетная теплоотдающая поверхность печи, м²; Q - часовая потребность помещения в теплоте, Вт; q - теплоотдача 1 м² печи, Вт.

Теплоотдающую поверхность печи определяют методом развертки ее граней по отношению к фасадной плоскости (рис. 5).

Рис. 5. Развертка прямоугольной печи

Общую площадь печи высотой В, шириной А и глубиной Б вычисляют по формуле

F=2АВ + 2БВ + 2АБ

или F = 2 (А + Б) В + 2АБ.

При подсчете теплоотдачи открытой поверхности, когда к ней примыкает стена, кроме коэффициентов, указанных в табл. 3, вводят понижающее число, которое учитывает уменьшение зеркала печи. При этом руководствуются следующими правилами (рис. 6):

если отношение ширины зеркала А и Б к толщине В примыкающей стены или разделки, занимающей среднее положение, больше 0,18, то понижающее число равно

1-В/А или 1-В/Б,

если В/А ≤ 0,16, то теплоотдающую поверхность учитывают полностью;

если примыкающая стена или разделка закрывает, лишь угол печи, уменьшение теплоотдачи зеркала печи не учитывают.

Рис. 6. Варианты примыкания разделок к зеркалу печи

Пример. В результате реконструкции здания расширилось отапливаемое помещение (рис. 7, а). Требуется определить, какова теплоотдача ранее сложенной печи, и ориентировочно подсчитать, какая нужна дополнительная теплоотдающая поверхность, чтобы покрыть теплопотери, возникшие в результате увеличения площади помещения. Дополнительные теплопотери составляют 400 Вт; высота печи В== 2000; ширина А = 770; глубина Б = 640 мм. Печь теплоемкая толстостенная изразцовая массой свыше 1 т. Толщина перекрыши печи 210 мм. Задняя стенка печи выходит в отступку шириной 100 мм. Под зольником дымооборотов нет.

Рис. 7. К примеру расчета теплоотдачи печи: а - схема установки nечи, б - развертка печи; 1…6 - стенки печи

Решение. Строим развертку печи (рис. 7,6).

Находим площади поверхностей печи (м²), принимая высоту активного объема от колосниковой решетки: 2,0-0,3=1,7 м.

Передняя стенка 1: 0,77⋅1,7=1,31 м².

Боковая левая стенка 2: 0,64⋅1,7=1,09 м².

Боковая правая стенка 4: 0,64⋅1,7=1,09 м².

Задняя стенка 3: 0,77⋅1,7=1,31 м².

Перекрыша 5: 0,55⋅0,64 = 0,49 м².

Из табл. 2 находим, что при работе на дровах теплоотдача 1 м² печи составляет 380 Вт при одной топке в сутки.

Следовательно, передняя стенка 1 отдает 1,31 ⋅ 380 ≈494 Вт; боковая левая 2-1,09⋅380 = 414 Вт.

Задняя стенка 3 выходит в отступку шириной менее 130 мм и имеет решетку снизу и сверху. По табл. 3 (номер 5) принимаем коэффициент 0,5. Таким образом, теплоотдача задней стенки 3 составит

0,5.(1,31⋅380) = 249 Вт.

Боковая правая стенка 4 примыкает к разделке шириной Д=120 мм. Отношение Д/Б = 120/640 = 0,19.

Поскольку 0,19 > 0,16, вводим понижающий коэффициент, равный

1-Д/Б=1-0,19 = 0,81.

Следовательно, теплоотдача боковой правой стенки 4 равна

(1,09 ⋅ 380)0,81 = 335 Вт.

Толщина перекрыши 5 печи 210 мм, поэтому вводим коэффициент 0,5:

(0,49⋅380)0,5 = 93 Вт.

Следовательно, общая теплоотдача печи составит

494 + 414 + 249 + 335 + 93 = 1589 Вт.

Проверим, удовлетворяет ли эта же печь новым условиям при дополнительных теплопотерях 400 Вт и переводе ее на уголь, увеличивающий теплопроизводительность на 20 %.

Находим, что теплоотдача 1 м² печи будет составлять 380⋅1,2 = 460 Вт. Следовательно, теплоотдача поверхностей печи составит:

1) 1,31⋅460 = 603 Вт.

2) 1,09⋅460 = 501 Вт.

3) 1,31⋅460⋅0,5 = 301 Вт.

4) 1,09⋅460=501 Вт.

5) 0,49⋅460⋅0,5=113 Вт.

Всего: 2019 Вт.

Потребность в теплоте составляет 1585 + 400 = 1985 Вт. Таким образом, не требуется устанавливать другую печь,

https://profecoskill.ru/