П. Смухнин
Ленинград, 1925
Принципы и приемы проектирования печей большой теплоемкости
1. Данные о строительных материалах, применяемых в печном деле
Объем печи, вес всех материалов, из которых печь построена, еще не характеризуют теплоемкости печи в целом: поглощение печью тепла и отдача его в окружающее пространство являются величинами переменными в каждом отдельном случае. Поэтому проверка печи на теплоемкость является еще более условной, чем приведенные ранее цифровые данные, характеризующие свойства печи.
Профессор Пересвет-Солтан допускал в среднем нагревание кирпичной кладки около 100 градусов Цельсия. При этом по его намерениям в круглых печах в железных футлярах со стенками топливника толщиною в ½ кирпича, а остальных частей – в 2 кирпича. Через одни сутки остается не выделенным около 60% аккумулированного тепла.
Если допустить, что вновь проектируемые печи большой теплоемкости будут иметь возможно сильно развитую поверхность нагрева (поверхность, отдающую тепло), ровно как и внутренние поверхности, воспринимающие тепло, то с некоторым вероятием приведенные цифровые данные могут быть применены и к ним, то есть, можно считать, что кладка печей в среднем прогревается до 100 градусов Цельсия и через сутки успевает остыть до 30 градусов Цельсия. При этих условиях можно составить для выражения теплоемкости печи следующие выражения:
1620 – вес одного кубометра сухой кладкой. Также представлены данные числа кубометров кладки печи, включая сюда изразцы или штукатурку, но за вычетом всех каналов. Средняя теплоемкость кладки, число часов топки, часовое охлаждение помещения в калориях.
Сравнительно незначительная высота печи (3 аршина, 2 вершка) и открытые камеры позволяют легко удалять скопляющуюся пыль со всех поверхностей нагрева печи.
Все стенки печи выложены из кирпича, положенного на ребро, причем топливник и первая часть дымооборотов сделана из огнеупорного кирпича. Ширина печи позволяет перекрыть топливник без свода. Топливник размерами – 9х5х14 вершков, снабжен решетками размерами 5х7 верш. и двойной топочной дверцей 5х5 вер. Зольник 3х5х9 верш. снабжен решеткой размерами 5х7 вершков и двойной топочной дверцей 5х5 вершков. Зольник 3х5х9 вершков снабжен поддувальной дверцей с регулирующими приспособлениями для притока воздуха.
Продукты горения, омывая огневой порог, опускаются из топливника под влиянием тяги вниз, прогревая сильнейшим образом низ печи, затем подымаются одним восходящим дымоходом (3х5 вершков) до перевала (4х5 верш) и там опускаются двумя каналами вниз сечением каждый 3х5 верш., собираются в выходной патрубок 3х4 ½ в. И удаляются в трубу.
Сечение дымообротов в действительности будет несколько меньше указанных величин на толщину швов, которые зависят от тщательности выполнения кладки.
Для возможности регулирования тяги в качестве запирающих трубу приборов применены две задвижки на расстоянии в ½ вершка друг от друга. Очистка дымовой трубы от сажи производится через особые вычистные дверцы; для прочистки горизонтальных дымоходов печи служат прочистные дверцы сечением 3х3 вершка. Для устранения возможности проникания дыма через вычистные дверцы при сильном ослаблении тяги посредством задвижек, эти вычистные дверцы могут быть замазаны глиной.
Сквозная камера под зольником устроена частью из соображений симметрии, частью для того, чтобы использовать тепло, остающееся в золе.
Печь предназначалась для верхнего этажа, поэтому принята система параллельных дымооборотов, характеризующихся малыми сопротивлениями.
Глиняные материалы: красный кирпич, гжельский, огнеупорный, изразцы, глина.
Железо: листовое, полосовое, проволока и в изделиях. Латунь в виде изделий (печные приборы). Основные тепловые свойства этих материалов сгруппированы в таблице 7.
Обыкновенный красный кирпич должен быть полномерным, хорошо обожженным, размерами 6 х 3 х 1 ½ верш и весом около 4 килограммов. При многократных действиях высоких температур 900-1200 градусов Цельсия – разрушается. Теска кирпича ослабляет его во всех отношениях. По своему составу кирпич должен быть однородным, так как неравномерное расширение кирпича вследствие различных коэффициентов расширения посторонних включений, влечет за собою разрушение кирпича.
Более прочными и огнеупорными являются кирпичи, приготовленные из белой глины – песчанки, так называемые «гжельские». По своему составу эта глина весьма однородна, содержит мелкозернистый кварцевый песок и не содержит вовсе щелочей. Внешний вид гжельского кирпича: ровный, белый цвет и высокий тон звука при ударе. Размеры гжельского кирпича приведены в таблице 8. Он имеет большое распространение в Московском округе.
Огнеупорный кирпич, применяемый в печном деле, выдерживает температуру 1500-1800 градусов Цельсия. Для котлов и специальных печей имеются сорта еще более огнеупорные. Размеры первых по сортаменту Боровичского Завода приведены в таблице 9.
Глина: а) обыкновенная глина представляет собою смесь водного кремнекислого алюминия с песком, известью, окислами железа и другими примесями. При высоких температурах она легко сплавляется. Весьма распространена в природе и потому дешева. Из нее готовится обыкновенный красный кирпич; б) белая гжельская глина представляет собой смесь чистой глины с кварцевым песком. Раствор ее применяется для кладки гжельского, а иногда и огнеупорного кирпича; в) огнеупорная глина представляет собою чистую глину. При проникновении этой массы кладут огнеупорные кирпичи, известковый песок, чтобы улучшить присоединение кирпича.
Песок, применяемый в качестве соединяющего вещества, должен быть мелкозернистый, кварцевый – твердый и чистый.
Изразцы изготавливаются из огнеупорной белой глины с песком с нанесением после обжига на лицевую поверхность слоев глазури.
Облицовку печей можно производить глазурированными плитками – изразцами. А также можно применять для этой цели железо-бетонные плитки, которые могут изготавливаться на месте постройки без особенного труда и стоимость их весьма незначительна.
При отделке печи слой штукатурки стараются не делать более одного сантиметра. Известковый раствор для этой цели годится, так как при высоких температурах изразцы трескаются и окисляются, выделяя в то же время вредную окись углерода. Печи оштукатуриваются алебастром, если штукатурка поверхностей печи не превосходит 100 градусов Цельсия, то при высоких температурах гипс, переходя в ангид окисляется в объект и штукатурка растрескивается.
Профессор Лукашевич предложил следующую подготовку почвы поверхностей для оштукатурки: на поверхность кирпичной печи наносится слой дурно проводящего теплоту из равных по объему частей глины и асбестов, разведения до надлежащей густоты насыщенным раствором поваренной соли. Раствор приготавливается следующим образом: разводится с водой, разбалтывается глина и оставляется на такое время, пока не осядут на дно крупинки частицы.
После этого вливают верхнюю треть полученной глиняной массы в кладку и добавляют поваренной соли, считая около килограмма на 1 ведро массы. Когда соль распустится, добавляется асбест до тех пор, пока не получится вещество, годное для оштукатурки по кирпичу. Без добавления смеси асбест плохо смешивается с глиной, образуются комья.
Поверх первого слоя наносится второй – такой же толщины, добавленный из смеси глины с бумажной папкой, разведенный на кислом молоке. После просушки описанной подготовленной обмазки, печь оштукатуривается уже алебастром при наивысшей температуре поверхностей печи.
Листовое железо, идущее для облицовки печей, должно быть совершенно чистым, без ржавых пятен, весом 12-14 килограммов в листе (2 аршина х 1 аршин). Во избежание ржавления применяют часто оцинкованное железо.
При устройстве печей пользуются также полосовым, угловым и круглым железом и отожженною печною проволокою. Ввиду различных коэффициентов расширения железа , в сравнение с основной кладкой, применение железных частей при кладке печей допускается только, как неизбежное зло.
1. Чертеж 1-ый
2. Чертеж 2-ой
3. Чертеж 3-ий
4. Чертеж 4-ый
1834 г.
