Г.И. Будаков
Могучее стахановское движение, охватившее за последние годы все отрасли народного хозяйства, не могло пройти мимо и такого отсталого участка, как печное дело.
В марте истекшего 1937 года стахановская школа «Железнодорожник Кусбасса», руководимая профессором доктором технических наук Н.И. Карташовым, опубликовала «Лекцию печника Георгия Ивановича Будакова». Вот в таких словах кратко излагается в послесловии к этой лекции сущность дела, начатого т. Будаковым.
«Лекция печника Георгия Ивановича Будакова» рассказывает о чрезвычайно ценном и технически оригинальном почине, остроумно разрешающем задачу конструирования печей, экономически более выгодных, чем обычные, способных сохранять в течение суток сравнительно ровную температуру. Замечательное предложение т. Будакова, создавшего после настойчивых творческих поисков и огромной практической работы ряд печей своей конструкции, заслуживает высокой оценки.
На любом участке социалистического транспорта, как по всей стране, творческая мысль лучших людей – стахановцев, кривоносовцев, ударников – неутомимо работает над улучшением производства, изыскивает новые резервы, обеспечивающие еще более производительный подъем. Ряды смелых новаторов, талантливых изобретателей и рационализаторов пополнились еще одним стахановцем.
Ценность предложения товарища Будакова прежде всего в том, что оно улучшает бытовое обслуживание трудящихся; работая над своим изобретением, товарищ Будаков помнил , что дело идет о живом человеке, забота о котором является почетной задачей каждого работника нашей величественной социалистической стройки.
Следует всячески поддержать дальнейшую работу изобретателя т. Будакова, продолжающего разрабатывать новые конструкции печей. Следует оказать ему необходимую помощь, организовать, если нужно, техническую консультацию с привлечением специалистов. Нужно заботливо выращивать новые кадры стахановцев-рационализаторов, отдающих свою творческую мысль на службу социалистическому транспорту. Нет сомнения, что чрезвычайно ценное изобретение товарища Будакова, одобренное выдающимися социалистами, будет в достаточной мере использовано на нашей (Томской) дороге.
С чем уже столкнулся, и что уже узнал товарищ Будаков в результате своих настойчивых поисков и огромной практической работы?
Существовавшие до сего времени отопительные печи по характеру движения в них дымовых газов и по характеру прогрева их наружной теплоотдающей поверхности могут быть подразделены на следующие основные виды:
1) Печи канальные;
2) Печи бесканальные (иначе – камерные или колпаковые);
3) Печи с преимущественным верхним прогревом;
4) Печи с преимущественным нижним прогревом (рис. 1);
В печах канальных , как показывает само название, движение газов происходит по каналам – вертикальным или горизонтальным; каналы располагаются параллельно или последовательно, причем во всех случаях движение газов является движением вынужденным (газы приходится протаскивать через каналы) (рис. 1).
В печах бесканальных движение газов производится по принципу свободного движения, то есть более горячие, а следовательно, и более легкие газы поднимаются вверх, а более холодные и следовательно более тяжелые, падают книзу (рис.1).
В печах первого типа – канальных – необходимо создать значительную тягу, чтобы протащить газы по дымооборотам и выбросить их в трубу.
В печах бесканальных вследствие малого газового сопротивления дымоходов сила тяги может быть минимальна, чем они особенно и ценны.
Это последнее свойство бесканальных печей имеет особенное значение для одноэтажных зданий, так как в таких зданиях тяга из-за малой высоты трубы бывает мала и возможны случаи дымления печи.
Кроме того, самый характер движения газов в бесканальных печах дает большую возможность получения более равномерного нагрева наружных поверхностей печи. Печи с верхним нагревом называются такие, в которых происходит преимущественный прогрев верхней части печи, и печами с нижним прогревом – печи с преимущественным прогревом низа печи.
Преимущества последних печей понятны; такая печь отдает большую часть тепла в нижнюю зону помещения, в зону пребывания людей, в то время как в первых печах тепло это бесполезно идет на нагревание воздуха под потолком.
Товарищ Будаков Г.И уловил и усвоил отмеченные преимущества бесканальных печей с нижним прогревом и постарался применить эти преимущества в одной из существующих конструкций печей. В результате проделанной им большой работы он переконструировал печь Теплотехнического Института и получил новый тип печи, которая по принципу движения дымовых газов и характеру прогрева может быть отнесена к печам бесканально-камерным с преимущественно нижним прогревом.
Для того, чтобы сделать печь Теплотехнического Института более экономичной, то есть увеличить теплоотдачу и уменьшить расход топлива за счет лучшего использования тепла отходящих газов, я решил эту печь переконструировать.
Высокий топливник и дымовой канал в верхней части печи перекрыты наглухо, вследствие чего получились две жаровые камеры: передняя – большая, задняя – малая. Продукты горения направляются из топливника в отверстие на уровне 15-ого ряда кладки (рис.2), опускаются по заднему каналу вниз и идут по нижнему горизонтальному каналу и поднимаются вверх. Вверху над большой жаровой камерой боковые каналы сходятся в общий дымоход, из которого отводятся в дымовую трубу.
Горячие газы поднимаются вверх большой жаровой камеры, отдают нам часть тепла и опускаются вниз, вытесняемые беспрерывно поднимающимся вверх потоком образующихся горячих газов. При таких условиях в жаровой камере создается возможность дополнительного сгорания летучих и образования высоких температур.
Такой же процесс протекает и во второй (малой) жаровой камере, обогревающей верхнюю часть задней стенки. Заполнение малой жаровой камеры горячими газами происходит как непосредственно из топливника, так и из большой жаровой камеры, из которой газы вытесняются потоком газов, непрерывно поступающих из топливника.
Стенки печи необходимо было сделать так, чтобы обеспечить наиболее равномерный прогрев. Для этого в местах более сильного прогрева стенки нужно было сделать более толстые, а в местах слабого прогрева – тонкими (рис. 2).
Передняя стенка делается толщиной в один кирпич, так как она получает тепло непосредственно от раскаленных стен топливника и большой жаровой камеры.
Задняя стенка имеет не везде одинаковую толщину. Верхняя часть задней стенки, ограничивающая малую жаровую камеру, делается толщиной в полкирпича, так как в малую камеру поступает значительно меньшая часть газов, к тому же и более охлажденных. Нижняя же часть задней стенки сделана в три четверти кирпича, потому что проходящие горячие газы в этом месте особенно сильно ее прогревают. Этим утолщением достигается равномерность прогрева всей задней стенки.
Нижние ряды печи прогреваются газами, проходящими по нижнему горизонтальному каналу на уровне подзольника.
Боковые стенки сделаны толщиной в полкирпича, так как обогрев их происходит газами менее горячими, уже отдавшими некоторую часть своего тепла. Объединение боковых каналов над потолком жаровой камеры происходит в имеющейся там верхней камере, отчего отчасти подогреваются отходящие дымовые газы, а это улучшает тягу печи.
Таким образом, отличие этой конструкции печи от существующих заключается в том, что наряду с газовыми камерами в ней имеется нижний горизонтальный канал.
Жаровые камеры в сочетании с этим каналом обеспечивают, как показала практика, сильный сравнительно обогрев всей поверхности печи преимущественно нижней ее части.
Наиболее типичными и получившими большее распространение печами моей конструкции является печь №10 и печь №11, поэтому в дальнейшем и будет говориться об этих печах.
Печь №10 с теплоотдачей 3900 ккал имеет в плане размеры 104х104 см, высоту – 272 см. Печь №11 (рис. 3) с теплоотдачей 2850 ккал/час имеет размеры в плане 90х78 см, высота та же, что и печи №10. В ней отсутствует один из боковых дымоходов, поэтому одна из стенок топки является в то же время наружной стенкой. Принцип работы печи остается без изменений.
Испытание печи №10 , установленной в железнодорожном клубе на станции Инская Томской ж.д.
12-14 января 1937 года были произведены первые неполные испытания печи №10 моей конструкции.
Печь была сложена в августе 1936 года.
Характеристики печи таковы:
1) Боковая поверхность печи равна 1,02 х 1,76 х 4 = 7,16 м2;
2) Объем печи по наружному обмеру – 2,63 м2;
3) Площадь колосниковой решетки 0,25 х 0,20 = 0,05 м2;
4) Высота топки – 1,73 м;
5) Средняя наружная температура воздуха во время наблюдения была – 25 градусов.
Температура комнатного воздуха перед началом испытания печи посередине комнаты на уровне 1 м от пола была +27 градусов.
Температура стенок печи до испытания tотходящих газов = +34 градуса.
Накануне испытания была произведена подготовительная топка с загрузкой такого же количества топлива, так и при испытании.
Указанная высокая температура на стенках печи через сутки после этой подготовительной топки объясняется тем, что остывание печи производилось недостаточно интенсивно , так как помещение, в котором она была установлена, не соответствовало по размерам теплоотдаче печи.
Средняя температура за сутки на поверхности печи была около +100 градусов. Максимальная температура на поверхности печи за время опыта составила 100 градусов.
При испытании в печь было заложено топлива: дров – 0,009 м2 и угля (прокопьевского) 11,48 кг. Горение при открытой дверце происходило в течение 1 часа 20 минут, затем топочная и поддувальная дверцы были герметически закрыты. После испытания в топке и в зольнике оказалось шлака и золы 5 кг.
Испытание происходило непрерывно в течение 36 часов. Для наблюдения над изменениями температур на поверхности печи она была разделена по высоте на три пояса – нижний, средний и верхний, и в каждом поясе было установлено по одному термометру на каждой стенке.
Нижний пояс находился на высоте 36 сантиметров от пола, а верхний – на расстоянии 44 сантиметра от карниза печи; средний пояс находился посередине между верхними и нижними поясами.
Результаты замера температур приведены ниже, в таблице 1. На основании приведенного испытания можно прийти к следующим выводам.
1. После начала топки печь нагревается довольно быстро. Через 4 часа средняя температура поверхности печи была 64-65 градусов.
2. Конструкция печи обеспечивает сильный нагрев ее нижнего пояса (74-94 градуса) и тем самым способствует хорошему прогреву комнатного воздуха у пола.
3. Теплоотдача 1 м2 боковой поверхности нагрева печи – 300-350 ккал/час.
4. Теплопоглощение внутренней поверхности нагрева за время топки печи, продолжавшейся 2 часа – 63000 ккал.
5. Количество тепла, аккумулированное печью за время топки, - 60000 ккал/час.
На данных предварительного наблюдения за работой печи №10 видно, что печь имеет: прекрасную теплоусвояемость внутренних поверхностей, хорошую теплоемкость и должна иметь высокий коэффициент полезного действия, а, следовательно, дает и значительную экономию топлива.
