Печи малой теплоемкости

Рассматривая действие этой печи, мы видим что здесь продукты горения, немедленно после образования, соприкасаются с тонкими железными стенками печи, вследствие чего здесь происходит быстрое охлаждение продуктов горения, сопровождающееся неполным горением; в то же время стенки печи сильно раскаливаются и быстро прогорают; наконец, вследствие раскалившейся поверхности нагрева, здесь происходит сильное и крайне неприятное выделение лучистой теплоты и значительная порча воздуха от пригорания носящейся в воздухе органической пыли.

Дальнейшие усовершенствования в металлических печах и были направлены к уничтожению вышеуказанных недостатков.

Для уменьшения раскала стенок топливника и порчи их от прогорания стенки эти обделываются внутри кирпичом (черт. 107); такая обделка способствует также улучшению горения, уменьшая охлаждение продуктов горения в топливнике. Для увеличения поверхности нагрева, выделяющей теплоту в помещение, увеличивается длина дымооборотов, причем последние входят в состав самой печи (черт. 108); далее для уменьшения раскала поверхности дымооборотов первый из них, где продукты горения имеют еще довольно высокую температуру, также может быть обделан кирпичом (черт. 109). Наконец для уменьшения неприятного выделения темных тепловых лучей от сильно согретой поверхности печи, последняя снабжается второй оболочкой (кожухом) (черт. 110), препятствующей непосредственному выделению темных тепловых лучей в помещение; между печью и кожухом получается таким образом воздушный прослоек А, сообщающийся с комнатным воздухом помощью отверстий а, а в нижней и в верхней части кожуха: воздух входит в прослоек через нижние отверстия, проходя около нагретых поверхностей печи, согревается и согретый таким образом выходит в помещение через отверстия в верхней части кожуха. 

рисунок 107,108,109,110

Применение кожуха дает также возможность пользоваться металлическими печами и для согревания наружного воздуха, вводимого в помещения для целей вентиляции; для этой цели кожух снабжается отверстиями только в верхней его части, нижняя же часть прослойка сообщается непосредственно с наружным воздухом помощью особого воздухоприводного канала.

Устройство кожухов имеет однако и свои неудобства, так как поверхности нагрева скрыты в этом случае от непосредственного надзора за их состоянием и, не будучи очищаемы от оседающей на них пыли, могут способствовать увеличению порчи воздуха от пригорания пыли; поэтому, применяя кожух, необходимо устраивать в нем соответственные отверстия с дверцами для периодической очистки поверхности нагрева от пыли.

Все описанные ранее металлические печи имеют однако один существеннейший недостаток, препятствующий применению их для отопления помещений, занимаемых людьми; недостаток этот состоит в том, что, вследствие высокой температуры поверхностей нагрева, на них всегда может происходить пригорание органической пыли, носящейся в комнатном воздухе; такое пригорание сопровождается крайне неприятным запахом в помещении, указывающим на присутствие в нем некоторых углеводородов, являющихся результатом пригорания органической пыли; анализ, произведенный над воздухом помещений, отапливаемых металлическими печами, указывает также на появление в этих случаях в комнатном воздухе окиси углерода, крайне вредной для здоровья даже при незначительном ее количестве; газ этот повидимому является также результатом неполного сгорания органической пыли, хотя некоторые опыты, как напр. опыты Дени, указывают также и на возможность другой причины появления окиси углерода, а именно на окисление углерода, содержащегося в чугуне; причина эта тем более вероятна, что появление окиси углерода в особенности заметно при нагревании чугунных стенок до темно-красного каления.

Устранение слишком сильного раскала поверхностей нагрева металлических печей впервые было достигнуто английским инженером Сильвестром, применившим вместо гладкой поверхности реберную. Печь Сильвестра показана на черт. 111; она состоит из чугунной коробки, снабженной снаружи чугунными же ребрами, отлитыми вместе с коробкой; внутри печь обделана огнеупорным кирпичом. Применение ребер, увеличивая поверхность, выделяющую теплоту, понижает в то же время и температуру ее; надо при этом однако иметь в виду, что понижается собственно температура поверхности ребер, температура же частей печи между ребрами понижается при этом весьма незначительно и здесь все таки возможно пригорание пыли при раскале печи; применение же ребер важно в том отношении, что вследствие увеличения поверхности соприкасания печи с воздухом, увеличивается количество передающейся печью теплоты, а следовательно для выделения одинакового количества теплоты является возможность, не увеличивая общих размеров печи, согревать ее менее сильно, нежели то потребовалось бы при гладкой поверхности нагрева, чем и уменьшается возможность пригорания пыли.

С применением реберных поверхностей, уменьшающих в известной мере антигигиенические свойства металлических печей, последние стали применяться и для отопления помещений, занимаемых людьми: в особенности они распространены в южной Германии и во Франции, где более мягкий климат дозволяет делать некоторые перерывы между топками металлических печей без особенно заметного колебания температуры помещений.

Дальнейшие усовершенствования в металлических печах клонились к улучшению горения топлива в них и к упрощению ухода за ними. Для топки металлических печей употребляются преимущественно такие сорта топлива, которые содержат в себе немного летучих веществ и, занимая немного места, горят сравнительно медленно; преимущественно для этой цели применяется кокс, антрацит и не спекающийся каменный уголь; жирный каменный уголь, как сильно спекающийся, усложняет уход за печью, требуя частой очистки топочной решетки. Все эти сорта топлива сгорают достаточно полно лишь при не особенно толстом слое горящего топлива: при толстом же слое углекислота, являющаяся продуктами горения нижних слоев, проходя через следующие слои, раскисляется в окись углерода и таким образом окончательными продуктами горения являются продукты неполного горения; с другой стороны для упрощения ухода за печью, топливник её следует устраивать таким образом, чтобы он мог вмещать в себе большое количество топлива, достаточное для горения в течение нескольких часов и чтобы, таким образом, не приходилось часто подкладывать топливо.

Соблюдение обоих этих условий достигается применением наполнительных конусов, дающих возможность закладывать в печь сразу довольно значительное количество топлива, пропуская в то же время продукты горения через сравнительно не толстый слой топлива.

На черт. 112 показана подобная печь с наполнительным конусом, изготовляемая Петроградским Металлическим заводом. Здесь А-поддувальное отверстие, закрывающееся дверцами с отверстиями, уменьшая или увеличивая площадь каковых, возможно регулировать количество притекающего для горения воздуха; Б-топливник, обделанный внутри тиглем из огнеупорной глины; в верхнюю часть печи вставляется наполнительный конус Г, представляющий собою усеченный конус, обращенный широкой стороной вниз и закрывающийся сверху крышкой Д, через которую забрасывается топливо. Горение происходит только в топливнике, часть же топлива, заключенная в наполнительном конусе, не участвует в горении и является запасом топлива, опускаясь вниз по мере сгорания топлива на решетке; продукты горения из топливника поступают в кольцевое пространство между стенками печи и конуса, проходя таким образом через не толстый слой топлива, и затем удаляются в дымовую трубу через патрубок Е. Снаружи печь снабжена приливными ребрами и, кроме того, такие же ребра устроены внутри печи сверх топливника; последние ребра устраиваются с целью отнять возможно большее количество тепла от продуктов горения, но с точки зрения гигиены подобное приспособление не может считаться удачным, ибо с увеличением количества воспринимаемой, а следовательно и передаваемой, теплоты, температура наружной поверхности печи очевидно должна повыситься, что, как было уже указано ранее, может сопровождаться пригоранием органической пыли; впрочем недостаток этот с течением времени несколько уменьшается вследствие заполнения промежутков между внутренними ребрами сажей, причем конечно пропадает и значение этих ребер.

Применение наполнительных конусов особенно важно в тех случаях, когда для топки употребляются легко растрескивающиеся сорта топлива, как напр. антрацит; куски последнего, попадая в топливник, согреваются и расширяются неравномерно во всех своих частях вследствие малой теплопроводности антрацита, отчего растрескиваются на мелкие кусочки, засоряющие топочную решетку; медленное и равномерное согревание антрацита предупреждает подобное растрескивание, что и достигается в наполнительном конусе, где антрацит постепенно согревается до поступления его в топливник. Здесь же следует указать, что наполнительные конуса неудобоприменимы для сортов топлива, заключающих в себе много летучих частей: последние, выделяясь в большом количестве при сравнительно низкой температуре, каковая имеется в наполнительном конусе, могут выбиваться из под крышки конуса и попадать в помещение.

При высоких печах, где устройство внутреннего наполнительного конуса неудобно, последний устраивается сбоку печи (черт. 113); в этом случае топка печи может производиться, как указано на чертеже, извне отапливаемого помещения, чем достигается сохранение большей чистоты в последнем.

Далее, для достижения возможной полноты горения, печи эти снабжаются приспособлениями для регулирования количества притекающего к топливу воздуха и для равномерного распределения этого воздуха по всему слою горящего топлива, приспособлениями для облегчения очистки топочной решетки от шлаков и проч. Не останавливаясь более на описании этих деталей, а также на описании других, весьма разнообразных по конструкции, металлических печей, следует указать, что здесь были описаны лишь наиболее характерные типы и особенности таких печей, имея в виду, что печи эти сравнительно мало применяются в России; особенное развитие эти печи получили преимущественно в Западной Европе, где мягкий климат дозволяет применять печи малой теплоемкости даже и для жилых помещений, в России же , при её суровом климате, применение металлических печей весьма ограничено.