|
НАЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ РОССИИ
|
НАСТОЯЩИЕ РУССКИЕ ПЕЧИ. Сравнение испытаний русских печей с их подделками
Результаты исследований проф. Л.А.Семенова
После ознакомления с текстами проф. Л.А.Семенова рекомендуем прочитать:
Ложь, глупость и клевета в диссертации Подгородникова, вынужденного сменить первую фамилию Подгородник, когда вышли на свободу печники, после его доносов, и сложнее было бы сопоставить его тексты о печах 20-30-х годов и его диссертации-пасквиля 1950 г.
По заказу «Сельхозстройпроект» в печной лаборатории одной из организаций автором были испытаны: обыкновенная «русская печь» и одновременно с ней две усовершенствованные русские проектам инж. И. С. Подгородникова и т. И. Ф. Волкова Все три печи были сложены одинаковых наружных габаритов в зале лаборатории и испытывались параллельно по одной и той же программе.
Всего было проведено 27 опытов, из которых основных – три по каждой печи.
Опыт 1. Расход дров — 8 кг. Во время топки печи готовились следующие блюда: I) суп мясной; 2) каша; 3) картофель в мундире; 4) затем выпекалось 4 кг белого и 2 кг ржаного теста.
Опыт 2. Расход дров— 16 -кг. Готовились: суп, каша и картофель в том же количестве. Хлеб выпекался ржаной в количестве 12 кг (по весу теста).
Опыт 3. Расход дров — 24 кг. Готовились: суп, каша и картофель в том же количестве. Хлеб выпекался ржаной, вес теста — 20 кг.
Для наблюдения за испытаниями Наркомзем СССР выделял специальную комиссию в составе инж. М. М. Калашникова (председатель), инж. М. Л. Антонова и техн. Ф. Ф. Кавыкина. В эту комиссию вошел также представитель от Наркомхоза РСФСР инж. Н. ,Н. Юревич. При всех испытаниях присутствовали также тт. Подгородников и Волков.
Производились подробные хронометрические записи всех рабочих операций.
В настоящей статье приводятся подробные данные только по обыкновенной русской печи, изображенной на рис. 1. По печам же тт. Подгородникова и Волкова даются лишь результаты основных испытаний (в сводной таблице).
В результате проведенных испытаний выявилось с полной несомненностью, что издавна существовавшие в науке и в практике представления о протекании процесса в русской печи в корне ошибочны и не соответствуют действительности.
Считалось, что горение топлива в русской печи, например, по мнению Строгонова, этот избыток равен не менее 10 (Строгонов «печное искусство», изд. 1899 г.). В книге Протопопова («печное дело», 1934 г.) на стр. 178 можно прочитать (следующее: «При таком способе подвода воздуха его притекает к топливу во много раз больше, чем нужно, …свод и под топливника нагреваются главным образом лучистой теплотой горящего топлива, и продукты горения, омывая слабо развитую внутреннюю поверхность печи и лишь немного задерживаясь верхним порожком) над устьем, уносят с собой огромное количество тепла... Отсюда становится понятным, что к.п.д. такой русской печи не может быть высоким; обычно он не превышает 20% и часто снижается до 10%»
Сводная таблица результатов основных испытаний трех печей
.
|
|
На самом деле избыток воздуха в топке весьма невелик, а именно: при сжигании 8 кг дров α = 2,32; 16 кг — α = 1,65 и 24 кг — α = 1,32, что не выходит из обычных пределов для современных печей.
В отдельные моменты топки, например, когда устье печи заставлено горшками, количество притекающего в топку воздуха еще снижается и избыток его, падает даже до 1,20—1,15.
По-видимому, количество притекающего в топку воздуха до некоторой степени саморегулируется в зависимости от интенсивности горения.
Отсюда и к. н. д. оказался совсем другим, чем приводимый в учебных пособиях и литературных данных.
Общий к.п.д. печи без учета выгреба определился:
|
|
Отдельные взвешивания недогоревших мелких угольков и прокаливание золы выявили, что потери Q4 (выгреб) находятся в пределах 1—2%, поэтому в дальнейшем не производился точный учет выгреба.
При проведении опытов невозможно было точно учесть потери с несгоревшими углеводородами, которые, безусловно, имели место, особенно в начале топочного процесса, когда топка еще холодная. Ориентировочно эти дополнительные потери Q5 можно определить в пределах 3—8%.
Отсюда действительный к.п.д. русской печи следует принять в среднем равным 0,6-0,7.
Остановимся на некоторых особенностях работы топливника русской печи. Ввиду того что поступление воздуха для горения топлива и выход газов происходят через одно и то же отверстие, нейтральная зона не может выйти за пределы этого отверстия и размещается, примерно, на 2/5 его высоты. Это оказывает решающее влияние на протекание процесса горения.
Дымовая труба, которая в обычных печах создает «тягу», в русской печи по существу никакого влияния на процесс горения не оказывает, и как бы не изменялась высота ее, положение нейтральной зоны не может измениться. Сечение дымовой трубы и ее высота могут оказать влияние только на количество воздуха, подсасываемого из помещения.
По-видимому, в русской печи топливо может с успехом гореть и при отсутствии дымовой трубы, только тогда дымовые газы будут выходить непосредственно в помещение. Отсутствие тяги способствует медленному и спокойному горению топлива. В отдельные моменты особенно интенсивного горения языки пламени высовываются из устья печи и поднимаются по трубе вверх на 30—40 см. Чтобы этого избежать, не следует загружать сразу больше 10—12 кг дров.
В результате того, что горение происходит спокойно, газы не содержат летучей золы, благодаря чему во время горения топлива можно готовить пищу в открытой посуде (кипятить молоко, печь блины, поджаривать картофель и т. п.).
Ввиду того что труба не оказывает влияния на горение топлива, и нейтральная зона не меняет своего положения, напор, под влиянием которого происходит поступление воздуха в топку, зависит от разности температур между горячими газами в верхней части устья и воздухом помещения. Чем больше топлива в камере, тем больше выделяется тепла, выше поднимается температура газов в устье и вследствие этого больше свежего воздуха поступает в топку.
Эта саморегулировка наиболее, полно происходит в начале и в середине топочного процесса. Под конец, когда стенки камеры сильно прогреются, и при прогоревшем топливе воздух будет поступать в камеру довольно интенсивно, так как он сможет нагреваться за счет тепла, аккумулированного стенками камеры. Последнее заставляет не мешкать с закрыванием печи после того, как по состоянию углей это можно сделать без опасения, что выделится угарный газ.
Следует отметить, что в конце процесса горения, когда догорают только угли, а воздух продолжает поступать через полностью открытое устье, избыток последнего все же оказывается не очень большим и содержание СО2 в отходящих газах в устье не падает ниже 7—8%. По-видимому это объясняется прежде всего тем, что поступление воздуха несколько уменьшается вследствие указанной выше саморегулировки. Но дело не только в этом. В русской печи вследствие отсутствия колосников угли догорают сравнительно медленно и к концу топки их накопляется большое количество. В тот момент, когда дрова сгорели и догорают только оставшиеся головешки, угли в большом количестве раскидываются по поду. И вот за счет горения углей и поддерживается довольно высокое содержание СО2. Как правило, углям догореть не дают, и как только закончится выделение «синего огонька», всю их массу отгребают в стороны и устье печи закрывают заслонкой.
|
|
Рис. 1. Обыкновенная русская печь
После этого камера оказывается совершенно изолированной. Просос воздуха возможен только через щели у заслонки, причем нейтральная зона не выходит за пределы заслонки и поэтому располагаемый напор ничтожен по величине. Вследствие этого камера русской печи при всех прочих равных условиях обладает лучшими термосными свойствами по сравнению с топливниками обычного (проточного) типа.
В печах с проточными топливниками камеры сильнее страдают от прососа холодного воздуха через неплотности в топочных и поддувальных дверках и задвижках. Если предположить даже, что задвижка и вьюшка будут идеально плотны, то все же просос воздуха через камеру (Останется, если она имеет отдельный топливник, который располагается ниже камеры, как это имеет место в русских печах тт. Волкова и Подгородникова.
Поддержанию температуры в камере обыкновенной русской печи способствует еще то обстоятельство, что после топки в ней всегда остается много углей, которые догорают затем в «загнетке» печи.
Одним из основных недостатков русской печи является невозможность сжигания в ней таких топлив, как каменный уголь (из-за отсутствия в топливнике колосниковой решетки).
Приготовление пищи в русской печи весьма удобно по следующим причинам:
1. Легко наблюдать и манипулировать с горшками благодаря тому, что камера хорошо освещена и устье ее постоянно открыто.
2. Топливо горит спокойно. В камере имеются зоны с высокой температурой — у самого огня, и зоны с более низкими температурами — спереди, в устье и с боков, что дает возможность регулировать степень кипения кушаний. Отсутствие заслонки, в устье камеры представляет огромное удобство для хозяйки — в любой момент она может вынуть любой горшок, осмотреть его, перемешать.
3. Наличие углей на поду камеры и отсутствие заслонки позволяют поджаривать на сковороде всевозможные блюда и приправы (мясо, лук, картофель, сало и пр.) и печь блины, пирожки и т. п.
4. Так как топливо сжигается непосредственно в камере, причем горение его происходит с достаточно высоким к.п.д., и все тепло поглощается стенками и сводом камеры, то даже при относительно малом количестве его удается приготовить обед и выпечь хлеб. Под камеры также достаточно хорошо нагревается от догорающих на нем углей.
Благодаря этим особенностям обыкновенной русской печи в ней оказалось возможным сварить обед и испечь пшеничный хлеб при расходе всего 5 кг дров (чего не удалось сделать в других печах).
Обыкновенная русская печь дала хорошие результаты и при выпечке хлеба. На выпечку в ней 1 кг хлеба потребовалось только 0,3 кг топлива, в то время как для печи т. Подгородникова потребовалось 0,53 кг, а для печи т. Волкова даже 70 кг.
Отопление помещения. При оценке печей в качестве отопительных приборов исходили из трех условий: 1) коэффициента полезного действия, печи;
2)коэффициента неравномерности теплоотдачи и 4) характера прогрева печи по ее высоте («температурный профиль»).
Современные отопительные печи в условиях лабораторных (парадных) испытаний дают к.п.д. 0,75—0,85. Но следует учесть, что эти же печи в условиях практической работы значительно снижают к.п.д. за счет ряда факторов, а именно:
1. Неправильного ведения топки. Опытами установлено, что если, например, топить печь при открытой топочной дверке, то к.п.д. падает примерно на 20%
2. Прососа холодного воздуха через печь вследствие неплотно закрытой трубы. Эти потери имеются всегда и обычно их принято оценивать в 5%, хотя действительную величину их на практике никто не знает.
3. Выкрашивания швов в кладке разделок между дымоходами и утечки горячих газов во время топки печи по короткому пути в дымоход.
4. Постепенного накопления сажи на внутренних поверхностях печи, вследствие чего уменьшается коэффициент тепловосприятия и повышается температура отходящих газов, следовательно, и потери в трубу.
Вследствие наличия перечисленных явлений к.п.д. печей на практике для самых лучших печей в среднем едва ли больше 0,5—0,6.
В обыкновенной русской печи перечисленные выше факторы почти полностью отсутствуют, и поэтому особо значительного понижения к.п.д. в практической работе (по сравнению с данными лабораторных испытаний) ожидать нельзя. Нам думается, что к.п.д. правильно сложенной русской печи должен быть в эксплуатационных условиях также 0,5—0,6.
Коэффициент неравномерности теплоотдачи (m), определяемый по формуле
m = (Wmax-Wmin)/2*Wcp
оказался в пределах 0,30—0,35, что соответствует массивным печам большой теплоемкости.
Распределение температур по поверхности печи по ее высоте оказывает существенное влияние на распределение температур по высоте отапливаемого помещения.
(У обыкновенной русской печи имеется ниже пода еще 12 рядов кладки. При ежедневной топке прогревается несколько рядов и ниже пода, но очень слабо, а 5—6 рядов уже совсем не прогреваются (рис. 2).
|
|
Рис. 2. Температурный профиль русской печи (средний за сутки. Сожжено 24 кг)
Тепло, отдаваемое русской печью, распределяется примерно (с грубым приближением) следующим образом: 1) боковые стенки дают 55%; 2) перекрытие печи — 25%; 3) перетрубье — 20%.
Из этих цифр, мы видим, что почти 50% тепла выделяется за пределами человеческого роста, причем лучистая теплота от перекрытия по существу греет потолок.
Таким образом русская печь не отвечает современным требованиям, предъявляемым к отопительным приборам.
|
|
Рис. 3. Изменение температуры в варочной камере при расходе топлива (дрова):
I — 24 кг; II — 16 кг; III — 8 кг
Термосные свойства. При одном и том же расходе топлива первые 12—20 час. температура 8 камере обыкновенной русской печи держится выше, чем в камере печи т. Волкова, и только под конец она несколько отстает (на 5—15°). Еcли летом печь топится в 3 часа утра, а ужинает семья в 9 час. вечера, то промежуток времени составляет 18 час. До этого срока при расходе топлива в количестве 8 и 16 кг температура в русской печи еще выше, чем в других печах. При сжигании 24 кг дров она ниже, чем в печи т. Волкова на 10°, но абсолютная величина ее более чем достаточна (90°).
Наибольший интерес представляет способность печей сохранять тепло при малых расходах топлива. На рис. 3 изображены кривые температур в варочных камерах для: всех трех печей. Волнистый, неровный характер кривой обыкновенной русской печи объясняется, по-видимому, наличием небольшого количества горячих углей в камере.
Вентиляционные свойства. Ввиду того что горение топлива продолжается довольно долго, варка обеда почти полностью заканчивается еще при топке печи, и поэтому все газы и пары, выделяющиеся при готовке, улетают в трубу вместе с продуктами горения.
Следует отметить прекрасные вентиляционные свойства русской печи. При горении топлива в чело подсасывается большое количество комнатного воздуха. На каждый килограмм сожженных дров приходится до 22—26 м3 воздуха, удалившегося из помещения. Печь топят всегда рано утром, и эта регулярная ежедневная вентиляция создает чистую и сухую атмосферу в избе. Только в зимние холода вытяжка через трубу уменьшается ввиду того, что окна и двери плотно закрыты и подсос наружного воздуха в помещение осуществляется с большим сопротивлением.
Пожарная безопасность. В этой части русская печь имеет один существенный недостаток — это возможность вылета искр из трубы при перемешивании дров. Последнее особенно опасно при прямой трубе, без подвертки.
В лаборатории была сложена печь с подверткой, играющей роль искроотделителя, но и это не дало 100% эффекта.
К достоинствам русской печи следует отнести глубокое расположение топливника, перед которым имеется площадка («шесток») шириной около 57 см. Наличие последней предотвращает возможность выпадения углей из топки при горении.
Следует отметить простоту и удобство заливания головешек — оно производится прямо на шестке, в то время как в других печах их приходится вытаскивать из топливника наружу.
Сложность устройства и потребность в дефицитных материалах. Ввиду отсутствия каких-либо каналов, скрытых в теле кладки, конструкция русской печи весьма проста. Следует все же отметить, что для получения должного эффекта печь должна быть сложена правильно — в отношении высоты и прочих размеров камеры. Складывается она из обыкновенного кирпича на глиняном растворе. Вследствие малого напряжения топочного пространства и малой температуры топливника обыкновенный глиняный кирпич может служить долгие поды без всякого ремонта.
Потребность в гарнитуре — минимальная: 1) заслонка для камеры из кровельного железа и 2) задвижка.
После ознакомления с текстами проф. Л.А.Семенова рекомендуем прочитать:
Ложь, глупость и клевета в диссертации Подгородникова, вынужденного сменить первую фамилию Подгородник, когда вышли на свободу печники, после его доносов, и сложнее было бы сопоставить его тексты о печах 20-30-х годов и его диссертации-пасквиля 1950 г.
|
|
|
|
