Сухой шов в печах что это такое

Строим русскую баню по уму

Кирпичные печи И.В.Кузнецова: базовые принципы построения. (Часть 2)

В настоящей статье коснемся особенностей конструкции печей И.В.Кузнецова

С целью улучшения условий сжигания топлива в колпаковых печах (достижения в топливнике высокой температуры, оптимального обеспечения реакции горения воздухом, предварительного нагрева подаваемого в топку воздуха и его перемешивания в зоне горения), а также уменьшения негативного воздействия балластных газов на процесс горения топлива, И.В.Кузнецов предложил свою конструкцию бесканальной печи.

Все печи И.В.Кузнецова строятся по формуле:

«Нижний ярус и топливник объединены в единое пространство и составляют нижний колпак».

Здесь речь идет о сжигании топлива в топливнике определенной конструкции, размещенном в колпаке и оптимальном использовании выделившейся при этом тепловой энергии.

Данная конструкция преследует решение следующей задачи:

«…Получить из топлива максимальное количество тепла при его сжигании; полученную теплоту использовать в максимальном объёме; конструкция теплогенератора (печи) должна отвечать функциональным требованиям и обеспечивать максимальную теплоотдачу…»

Решение этих задач стало возможным в печах, работающих на принципах «свободного движения газов». В этих печах топка устанавливается в колпак и объединяется с ним в единое пространство через так называемый «сухой шов» (СШ). СШ представляет собой вертикальную щель шириной в 2-3 см, размещенную в одной (или нескольких) из стен топливника и соединяющего его с колпаком.

На Рис.1 изображен разрез печи, выполненной по схеме «двухъярусный колпак», в которой топка — 1 объединена с нижним колпаком — 3 через «сухой шов» — 2 в единое пространство. Цифрами на данном рисунке обозначены: 4 – теплообменник, 5 – верхний колпак, 6 – канал отвода отработанных печных газов.

Рис.1. Печь «двухъярусный колпак»

Предложенная конструкция нижнего яруса колпаковой печи позволило решить отмеченные выше задачи. Простое сжигание топлива в колпаке этого сделать не позволяло.

Именно сжигание топлива в ограниченном объеме топливника, конструктивно выполненного определенным образом, позволило добиться и максимального извлечения тепла из топлива, и его максимального использования по назначению (нагрева массива печи – для отопительных печей, водяного теплообменника – в отопительных котлах и банных печах, каменной засыпки – в банных печах и т.д.). Это стало возможным за счет уменьшения влияния балластных газов и продуктов реакции горения на процесс сжигания топлива, а также использования преимуществ конвективной системы колпака.

И.В.Кузнецов разработал печи с топливниками такой конструкции, которая позволила обеспечить подачу в них оптимального количества необходимого для сжигания топлива «первичного» и «вторичного» воздуха.

Под «первичным» понимается воздух, поступающий в топку через зольник и колосниковую решетку и служащий для инициации процесса горения (нагрева древесины до температуры ее термического разложения, начала процесса выделения древесиной горючих газов и их окисления). Под «вторичным» понимается воздух, подаваемый в топку для обеспечения завершения процесса полного окисления выделенных древесиной горючих газов до СО₂ и Н₂О. «Вторичный воздух» в печах И.В.Кузнецова подается в верхнюю часть топливника по специально организованным для этого каналам в нижнем колпаке.

Помимо этого, топливники его конструкции позволяют достичь хорошего перемешивания воздуха с топливом, разделить потоки холодных и горячих газов. Топливники конструкции И.Кузнецова не предусматривают размещения в них холодного ядра. Теплообменники размещаются в колпаке вне пределов топочного пространства, там, где они не снижают температуру топочных газов. Топливники конструкции И.В.Кузнецова содержат так называемый «катализатор» – элемент топки, позволяющий обеспечить ускорение и способствующий полноте протекания реакции горения топочных газов.

Совокупность всех этих конструктивных особенностей позволило добиться высокотемпературного процесса горения, который обеспечил прогрев и газификацию топлива при температуре порядка 1060ºС и позволил достичь чистого горения.

Полученное высокотемпературное тепло позволяет не только осуществить полноту сгорания топлива, но может быть по максимуму направлено на теплообменник или использовано по другому целевому назначению.

При этом достигается выполнение двух задач:

1. Из топлива извлекается максимальное количество энергии;

2. Извлеченная энергия по максимуму может быть передана соответствующей теплоаккумулирующей конструкции (массиву печи, водяному теплообменнику, массиву каменной засыпки и пр.).

Локализация процесса сгорания в топливнике и достижения в нем высокотемпературного горения позволило строить печи с колпаками любой конструкции, любыми геометрическими размерами и любого функционального назначения (отопительные многоярусные печи, отопительно-варочные печи, водогрейные котлы, банные печи, газогенераторные котлы и т.д.).

Итак, кратко рассмотрев основные особенности, присущие печам И.В.Кузнецова, перейдем к более подробному рассмотрению их конструкции.

На Рис.2 изображен поперечный разрез печи двухъярусный колпак конструкции И.Кузнецова. Обозначения на схеме следующие: А — топливник, В — нижний колпак, С — верхний колпак. В нижний колпак могут быть вставлены теплообменники, например регистр системы горячего водоснабжения (ГВС). В случае банной печи таким теплообменником может выступать каменная засыпка (каменка).

Рис.2. Печь конструкции И.В.Кузнецова «Двухъярусный колпак»

Вообще то, следует отметить, что ширина СШ зависит от конструктивного исполнения топливника (его геометрических размеров) и для каждой печи определяется экспериментальным путем.

Как видно из рисунка топка ограничена со всех сторон стенками из шамотного кирпича, а сверху – «катализатором». На Рис.3 можно видеть один из вариантов построения «катализатора» в топливнике колпаковой печи.

Рис.3

Над «катализатором» находится камера дожигания летучих компонентов реакции горения 3 (Рис.2).

«Сухой шов» 7 объединяет топку с колпаком (Рис.2). На Рис.3. «сухой шов» можно видеть в левом нижнем углу фото. В стенках по периметру топливника организованы полости 8 (Рис.2) для подачи ВВ в верхнюю часть топки.

Организация системы подачи подогретого ВВ в верхнюю часть топливной камеры и в «сухой шов» служит для устранения дефицита количества воздуха, необходимого для полного завершения реакции горения летучих газового потока. Иными словами обеспечивается создание наиболее благоприятных условий для полного завершения реакций горения топлива.

Для протекания реакций преобразования окиси углерода СО (угарного газа) в углекислый газ СО₂ и водорода Н₂в воду Н₂О требуется температура не ниже 600ºC. С целью обеспечения этих условий большая часть ВВ подогревается, проходя через полости в стенках топки, и подается в верхнюю зону факела горения, т.е. под «катализатор».

Необходимый для горения воздух подается в топку не только через колосниковую решетку, расположенную над зольником, но и через щель шириной 1,5-2,0 см, находящуюся в поде топливника перед топочной дверцей. Подача воздуха в топливник через эту щель решает несколько задач: облегчает розжиг печи, подает в топку недостающий объем воздуха, защищает стекло топочной дверцы от перегрева.

В топливнике печи создаются «условия колпака», где каждая молекула (атом) составляющих газового потока имеет свою траекторию движения и место нахождения. Состояние каждой частицы определяется ее энергетическим состоянием. Более упрощенно можно сказать, что наиболее горячие частицы, обладающие большей кинетической энергией, будут находиться в верхней части топочного пространства. В то же время менее нагретые частицы, обладающие меньшей энергией, не могут подняться вверх и находятся в нижней части колпака.

«Вторичный воздух», поднявшись по полостям в стенках топливника вверх и предварительно подогревшись, выходит из отверстий в (либо под) катализатор. При этом он попадает в верхнюю зону горения и выталкивается как более тяжелый более горячими газовыми потоками пламени вниз, навстречу газовому потоку. Таким образом, происходит встречное движение горючих веществ, находящихся в пламени, и необходимого для их дожигания кислорода подогретого «вторичного» воздуха.

«Катализатор» создает турбулентность газового потока, тем самым, способствуя лучшему перемешиванию его с воздухом и завершению процессов горения газовых составляющих, а также повышает температуру в топке за счет отражения лучевого тепла на горящие дрова.

«Сухой шов» в печах И.В.Кузнецова призван выполнять ряд функций. На этапе розжига печи, пока дрова и внутреннее пространство печи не прогреты, СШ при весьма незначительной тяге в системе позволяет протянуть необходимый для горения топлива воздух по кратчайшему пути из поддувала через топливник в трубу, тем самым облегчая розжиг.

При работе печи в установившемся рабочем режиме СШ служит для отвода из топливника балластных газов, а также охлажденных и отдавших свое тепло стенкам печи топочных газов. В случае организации подачи в СШ «вторичного» воздуха происходит полное дожигание не успевших до конца прореагировать горючих газов (СО и Н₂).

На завершающем этапе топки печи СШ позволяет проникающий в топку из поддувала холодный наружный воздух пропустить низом топки прямиком в трубу, не позволяя ему охлаждать внутреннее нагретое пространство печи.

К сильным сторонам колпаковых печей И.В.Кузнецова также относятся их следующие особенности.

В верхней части нижнего колпака этих печей создаётся камера, в которой поддерживается высокая температура, необходимая для окончания реакции горения горючих газов, а также, происходит разделение потоков горячих газов с охлажденными и балластными газами.

Горячие газы аккумулируются в печи, «холодные» газы отводятся в трубу, не охлаждая печь.

Всем колпаковым печам И.В.Кузнецова присущ равномерный по высоте прогрев поверхности печи, начиная с первого ряда. Это становится возможным за счет того, что высота подвертки переточного канала (канала, по которому печные газы из нижнего колпака попадают либо в верхний колпак, либо в дымовую камеру, либо в трубу) располагается ниже основания «сухого шва» топливника.

Равномерный прогрев обеспечивает высокую стойкость печи к образованию трещин и позволяет ликвидировать «яму» холодного воздуха в помещении.

При незакрытой дымовой задвижке на трубе остывание печи незначительно.

В колпаковой печи горячий воздух, заполняющий колпак, не допускает во внутрь колпака тяжёлый холодный воздух. Попав в топливник холодный наружный воздух низом топливника, не остужая нижний колпак через «сухой шов», попадает в переточный канал, а затем в трубу и выводится наружу. В этом случае при несвоевременном закрытии главной задвижки на трубе, остывание печи происходит незначительно. Таким образом, колпаковая печь имеет, как бы, автоматическую газовую задвижку. Этим качеством не обладают печи с другими конвективными системами.

Несвоевременное закрытие задвижки на трубе в печах с принудительным движением газов, ведёт к значительной потере тепла. В печах И.В.Кузнецова потери тепла — незначительны.

Следует отметить ещё одно замечательное свойство печей «двухъярусный колпак».

Известно, что, при увеличении времени топки печи, повышается температура стенок дымоходов, и они воспринимают меньше тепла от дымовых газов, из-за уменьшения разности температур дымовых газов и стенок дымоходов.

В этом случае, повышается температура выходящих газов, то есть, понижается эффективность использования выделившегося из топлива тепла.

В печах «двухъярусный колпак», при увеличении времени топки, не происходит заметного снижения эффективности использования выделившегося тепла, так как воспринимать избыток тепла будет верхний колпак.

Характерной особенностью кирпичных печей И.В.Кузнецова является то, что топливник в них выкладывается из огнеупорного шамотного кирпича. Данная особенность обусловлена созданием внутри топки этих печей весьма высоких температур (возможно достижение 1060ºС), которые не выдерживает обычный полнотелый керамический кирпич (предел прочности на нагрев не превышает 700ºС).

Поскольку температурные коэффициенты линейного расширения керамического и шамотного кирпича различны, поэтому с целью не допущения повреждения расширяющейся в процессе горения внутренней шамотной кладкой топливника наружной кладки печи, между шамотным ядром по всему его контуру и внешними стенками печи оставляют воздушный зазор толщиной 5-10 мм. Воздушный зазор между шамотным перекрытием топливника и перекрытием колпака увеличивают до 2 см.

Итак, подводя черту под вышесказанным, сделаем краткие выводы относительно кирпичных печей И.В.Кузнецова.

1) Кирпичные печи И.В.Кузнецова, сконструированные на принципах свободного движения печных газов, обладают рядом положительных особенностей, выгодно отличающих их от печей с другими конвективными системами.

2) Кирпичные печи И.В.Кузнецова имеют ряд конструктивных особенностей, которые необходимо учитывать при кладке печи. Не знание этих особенностей, либо их игнорирование в процессе кладки, может нивелировать все преимущества, присущие данным печам.

Вот, пожалуй, пока и все на этот раз.

В дальнейшем мы обязательно коснемся особенностей конструктивного исполнения банных печей авторства И.В.Кузнецова, поскольку банные печи призваны выполнять задачи, в некотором роде отличные от задач, возлагаемых на отопительные печи.

Тем же, кого заинтересовала данная тема, предлагаю заполнить ФОРМУ, находящуюся СПРАВА от этой статьи в сайдбаре этого блога в рубрике «ЧИТАТЬ ОБЯЗАТЕЛЬНО!», и СКАЧАТЬ электронную КНИГУ в PDF формате, посвященную азам кладки банных печей И.В.Кузнецова.

Источник

Сухой шов в печах что это такое

Мой вариант расположения СШ основан на некоторых рекомендациях И. В. и на личных наблюдениях за построенными печами.

1. Попробуйте закрыть базальтовой ватой СШ который ближе к подвертке и запишите время выхода на рабочий режим (дым светлый прозрачный, на стенках топливника выгорела сажа).
2. Потом попробуйте с двумя закрытыми СШ-ми.
3. Ну и третий раз оба СШ-ва открыты.
Не забудте на ощупь проверять нагрев разных частей печи и степень нагревания плиты (поставить пол чайника воды на плиту не снимая колец до начала растопки и зафиксировать время когда закипит).
По быстоте закипания чайника можно определить при какой растопке выше температура плиты и соответственно в топке.

Вероятно, Вам не окажется лишним познакомиться с материалами ЗДЕСЬ:

И, более близко к Вашему случаю, далее и тамже ЗДЕСЬ:

Здесь рассматривается конкретная печь, со своими конструктивными особенностями. Был бы один нижний колпак и вопросов бы не было. Поэтому я хотел услышать мнение именно по этой печи, а не теоретические выкладки вообще.

или же:
5. Также имеет место подстройка площади прохода Сухой Дырки ( СД ).

Увеличить

Мда-а.
Александр, вашу бы настойчивость да в мирных б целях.
Для начала и в который раз вынужден Вас огорчить, простите, если сможете.

Но это, увы, не все огорчительные моменты:

Что же до приведенных Вами цитат, то если взять текст полностью, а не выдрано, все сразу же встает на свои места:

Бросается в глаза: каменка ( КАМ ) и катализатор ( КАТ ) имеют большую и, главное – ХОЛОДНУЮ массу, и, сл-но – большое сопротивление; в тоже время, сухой шов ( SSh ) и оба оставшихся канала имеют по тем же причинам (малая масса) сопротивление много меньше. Следовательно, львиная доза газов пойдет через сухой шов ( SSh ) и далее – через параллельные (открытая задвижка ( Z ) каналы ( Op ) и ( Up ) в трубу ( В )

Касаемо прочности и СШ, непонятно на сколько уменьшится прочность печи по сравнению с увеличением КПД. Будет ли это уменьшение критичным? Требуются цифры для анализа.

Вариант 1:
Пусть источником напряжения U является труба, которая создает постоянное разрежение у основания трубы (выхода печи)

Реально, труба всетаки источник напряжения. Где напряжение зависит от температуры газа в ней. Для поддержаня горения необходим ток.
Большое сопротивление каменки при розжиге не дает развить необходимый для активного горения ток.
Наличие шунта увеличивает температуру отходящих газов, а так же уменьшает сопротивление, давая тяге прокачать достаточное количество воздуха. Что помогает розжигу.

Сухой шов до некоторой степени реализует данную модель. Он раздельно отводит газы разной температуры из топливника. Осталось достичь того, чтобы в более холодных газах не было потенциально горючего материала.
Что спорно при подаче воздуха через колосник. Непрореагировавшие компоненты так-же холодны как и пар, азот и замечательно уходят из топливника.
При подаче воздуха сверху и горении достаточно высоко в топке. Газы будут разделяться. Не нагревшиеся нейтральные компоненты не имеют стимула подниматься вверх (кроме тяги ). Горячие пойдут вверх. Чем ниже, тем меньше непрореагировавших компонентов должно быть. Но нет гарантии, что кислород сверху достигнет углей на дне топливника. Так что оставим колосник, но маааленький, а все, что не догорело на колоснике, взлетит и догорит.

Сопротивление потоку каменки разогретой процентов на 60% должно быть заметно меньше сопротивления сухого шва. Как прикинуть сопротивления?

Площадь сухого шва должна быть примерно пропорциональна обьемной доле инертной части газов в топливнике при одинаковом давлении. Есть идеи как узнать эту долю?

Сегодня прошел третий эксперимент. Погода словно издевается. Первый раз 7 градусов, второй 15, сегодня 2. Ни какой повторяемости условий…

Следующая тема
Предыдущая тема
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете добавлять приложения в этом форуме
Вы можете скачивать файлы в этом форуме

Powered by phpBB © 2001, 2002 phpBB Group :: FI Theme :: Часовой пояс: GMT + 3
Проект форум печников «Альянс. Печных Дел Мастера» © 2006-2021

Источник

2. С.Ш. необходим для отвода в процессе горения из топливника балластных и условно холодных газов. Балластные газы – это те газы, которые не принимают участие в горении. Воздух, который попадает в топку печи, сгорает не весь, в горении участвует только кислород, а азот, который составляет 4/5 объёма воздуха, газ не горючий. Чтобы убрать азот и пары воды, которая осталась в древесине, как раз и нужен С.Ш.. Эта условно холодная смесь опускается вниз топливника и через С.Ш. по короткому пути (не проходя через всю печь) отводится в трубу. В топливнике создается разряжение, и новая порция воздуха поступает в топочное пространство. Скорость тока воздуха увеличивается. В итоге в единицу времени поступает больше кислорода, что вызывает более интенсивное горение. Чем больше кислорода поступает в топливник в единицу времени, тем выше температура горения, соответственно выше процент отъёма тепла из топлива.

4. Если у нас печь с двумя или несколькими топливниками, то возникает вопрос, как устранить неравномерный прогрев печи, дабы не провоцировать образования трещин в кладке тела печи. Вот здесь нам и помогает решить этот вопрос С.Ш. Смысл в том, чтобы каждый топливник был с С.Ш. и все С.Ш. выходили в единую газовую камеру. Получается, что все топливники объединены между собой. Если мы топим только один топливник, то газы, проходя через С.Ш. и газовую камеру, попадают в другой топливник и нагревает его. В результате вся печь прогревается равномерно и не возникает условий для образования трещин в кладке печи.

Источник

Печи и камины своими руками

Блог печника Александра Залуцкого

Печь И.В. Кузнецова ОВИК ЗК 19 часть 2

Начинаю стенки каминной топки.

На этот ряд поставлю колосник.

В топке на задней стенке камина третий ряд кирпича выдвинул вперед, по просьбе хозяина. Он хочет готовить шашлык в камине, и на этот приступочек будут ложиться шампура или решетка.

Топочная дверка перекрыта замковым кирпичом.

На этом фото виден сухой шов, служащий для отвода балластных газов (показан стрелкой).

Начал пилить клиновый кирпич для арки.

Здесь видно выбранную четверть в кирпиче для установки варочной плиты.

Кирпич для арки напилен.

Вырезаем из фанеры кружало и устанавливаем его на место.

Вот и готовая арка.

Кстати, многие читатели интересуются проектом этой печи с камином. Скачать проект можно здесь.

Комментарии:

16 комментариев на «“Печь И.В. Кузнецова ОВИК ЗК 19 часть 2”»

Добрый день.
С интересом читаю Ваши статьи, много раз встречал выражение «сухой шов», но так и не понял что это и с чем его едят.

Определение «сухой шов» ввел И.В. Кузнецов. Во всех его печах он присутствует. Назначение его Вы можете почитать на сайте автора http://www.stove.ru
«Сухой шов» представляет из себя зазор шириной 2-3 см между топкой и нижним колпаком.

Александр, а чем Вы напиливали кирпич для арки?

Пилю станком. Смотрите здесь

Александр, насколько я понимаю, в топке нет шамотного кирпича? если нет, то между кирпичом, которым футерована топка, и внешней стеной есть зазор?
спасибо, за то, что делитесь опытом

Да, зазор есть, ведь температура футеровки топки значительно выше температуры наружного кирпича, а следовательно он и расширяется больше.

и еще: а эта печь в какого размера помещении?

На этот вопрос уже отвечал здесь

Молодец. 10 лет и такие печи. Нет слов. Есть к чему стремиться. Побольше бы еще секретов выдавали. Спасибо.

Не понял про 10 лет.
А секреты если выдавать, то печники меня побьют. Поэтому секреты в видеоруководстве и в закрытом разделе на блоге, доступном только для клиентов

Здравствуйте, Алексадр. Сразу простите моё невежество, но мне на даче нужно будет переложить печь. Я бы с большим удовольствием пригласил Вас, но далековато. Мне очень понравился проект этой печи-камина, хотя сначала хотел сложить ОВИК БК2. У меня к Вам два вопроса: 1 — возможно ли закрыть сухой шов и в этих простенках сделать вертикальные обогревательные каналы а вместо нижней чистки сделать поддувало в камин с установкой там колосниковой решётки? 2 — поскольку старый фундамент под печь определённого размера, то допустимо-ли ложить печь на меньший фундамент с вылетом кладки на четверть кирпича? Буду очень признателен за ответ.

1. Возможно, только со стороны камина греться не будет при топке печи.
2.Вообще-то так не рекомендуется. Но как говорят: «Если нельзя, но очнеь хочется — то можно.» Если труба будет в противоположной от навеса стороны.

Александр, здравствуйте!
Хотелось бы посоветоваться с Вами! Как с Вами связаться?
Спасибо!

Источник