Банная печь Игоря Васильева. Попытка синтеза. Часть 6

01 Фев

Просмотров: 751

Pirometr_2В  настоящей части нашего исследования мы рассмотрим вопросы, касающиеся  устанавливаемых в Печь измерительных приборов (термометров и термопар), и обозначим места в Печи, где эти приборы целесообразно устанавливать.

Хочу заметить, что установка в Печь каких-либо измерительных приборов не является обязательным требованием. Топить Печь можно и без приборов, а подбирать режимы топки экспериментальным путем.

Еще раз не удержусь от соблазна лишний раз процитировать Игоря Васильева:

"Правильный вариант топки не может занимать более 2-х часов, то и трагедии в таких кайфовых посиделках (возле Печи, наблюдая огонь, подбрасывая дровишки и дергая за разные рычажки) я не вижу".*

* Примечание. Как и ранее красным цветом выделены мои комментарии для однозначного толкования сказанного автором Печи.

Следует только помнить, что, в случае отказа использования измерительных приборов, на подбор режимов вытопа Печи (при которых будут минимальными затраты дров и времени) уйдет гораздо больше сил, времени и сожженных дров.

Но, тем не менее, Печь будет работоспособной.

И все же, замечу, что без отслеживания в реальном масштабе времени постоянно изменяющихся в Печи процессов (в частности, температуры дымовых газов в различных частях конвективного тракта Печи) невозможно осуществлять процесс сжигания дров с максимальной эффективностью.

В нашем случае под эффективностью процесса сжигания дров в Печи понимается получение максимального количества тепла из сжигаемого в Печи топлива, аккумулирование этого тепла в максимальном объеме в Каменке, нагрев ее до требуемой нам температуры и затратив на достижение этой цели минимальное время.

Управлять же процессом горения дров в Печи возможно лишь путем регулирования количеств, вступающих в реакцию между собой в конкретный момент времени горючих компонентов дров и воздуха при максимально возможном использовании последнего (т.е. воздуха).

Подача воздуха в печь осуществляется через специально организованные печи проемы в виде отверстий и щелей, перекрываемых отдельными заслонками и дверками.

Результаты подачи в Печь определенных объемов воздуха, вступающих в реакцию окисления с продуктами термического разложения находящейся в Топке порции дров, отслеживаются по показаниям термометров и термопар.

Именно по величине достигаемой температуры в той или иной точке конвективного тракта Печи в конкретный момент ее топки (после подачи в Печь очередной порции воздуха) судится об эффективности происходящего в Печи процесса сжигания дров.

Зададимся вопросом: «Каково, все же, должно быть минимально необходимое количество устанавливаемых в Печи термометров и термопар»?

Точка зрения автора Печи по этому вопросу следующая.

Для успешной эксплуатации любой кирпичной банной печи совершенно необходима установка МИНИМУМ 3-х термометров, один из которых измеряет температуру воздуха вне бани (наружный термометр), один термометр (или термопара) устанавливается в печной трубе (лучше на ее выходе) и еще один термометр-термопара (в зависимости от конструктивного исполнения банной печи) устанавливается в районе нагрузки (Каменки).

Как мы помним, основной целью банной печи является именно нагрев Каменки, и отслеживать и влиять на изменение ее температуры –  это главная наша цель и задача.

Этот минимальный набор измерительных средств по желанию пользователя Печи может быть расширен до устраивающего его оптимума.

Причем выбираемые для установки в Печь термометры (термопары) должны быть малоинерционным и реагировать на изменение температурных условий в Печи буквально за считанные секунды. Соблюдение данного требования обусловлено необходимостью обеспечения возможности оперативного вмешательства пользователя в управление процессом топки печи.

Разъясним данный момент.

Мы знаем, что основным способом регулирования процесса сжигания дров в печи является подача в печь в каждый конкретный момент времени требуемых объемов воздуха. Необходимый в данный момент времени в топке объем воздуха определяется количеством находящихся там в этот момент горючих компонентов топлива.

Температура дымовых газов в топке определяется соотношением находящихся в топке объемов горючих компонентов топлива (дров) и необходимого для их окисления воздуха. Это отношение характеризуется величиной коэффициента избытка/дефицита воздуха в топке (стехиометрическим коэффициентом α).

Наибольшая температура дымовых газов достигается при α=1 (Т~20000C) (подробнее посмотреть об этом можно ЗДЕСЬ и ЗДЕСЬ).

Отклонение от этого показателя как в ту, так и в другую сторону влечет за собой понижение температуры дымовых газов в топке печи, а, следовательно, и выделяемой в топливнике в единицу времени тепловой энергии (мощности).

Другими словами, эффективность извлечения энергии из топлива снижается. Хотя, следует отметить, что недостаток в печи воздуха приводит к менее плачевным результатам, чем его избыток (при α<1 снижение топкою выделяемой мощности происходит в меньшей степени, чем это имеет место при α>1).

Попытка работать по недостатку в Топливнике воздуха (α<1) приводит к неполному сжиганию дров и наличию в отходящих дымовых газах большого количества сажи, паров креозота и других загрязняющих печь и атмосферу продуктов реакций горения. Что не есть хорошо… 😆

Обеспечить подачу в топку объем воздуха, в точности соответствующий необходимому для полного окисления продуктов реакции горения дров (α=1), технически не представляется возможным.

Остается вариант работать с некоторым избытком по воздуху (α=2-3), при котором температура Т дымовых газов еще не опускается ниже значения 8000С.

Так же хорошо известно, что требуемое для горения дров количество воздуха в печи постоянно изменяется. Так при закладке в печь новой порции дров многократно увеличивается выход летучих и требуется адекватное увеличение для их дожига объемов свежего воздуха. Но по мере прогорания закладки выход летучих уменьшается. Соответственно уменьшается потребность в воздухе, который (в случае подачи его в прежних объемах) кроме вреда уже ничего путного (для поддержания на высоком уровне эффективности процесса горения дров) не дает.

Следовательно, у пользователя печи должна быть возможность оперативного реагирования (при помощи заслонок и дверок подачи в печь воздуха) на происходящие в печи изменения.

А оперативность воздействия на процессы горения дров у пользователя появляется только в случае, когда в печи установлены свои «глаза и уши» за всем в ней происходящим, а также соответствующие механизмы воздействия на изменяющиеся в печи процессы.

Другими словами, крайне желательно в банной печи (и не только «Печи В Кубе») иметь установленными малоинерционные термометры (или термопары), а также аналоговые заслонки и дверки для подачи в печь дополнительных объемов воздуха.

И вот, наконец-то, покончив с этим небольшим теоретическим отступлением, необходимым для лучшего понимания далее излагаемого материала, вернемся к нашим термометрам и термопарам.

C выбором уличного термометра проблем нет. Подойдет любой. Единственное важное замечание: градусник должен быть установлен снаружи бани, хотя бы в 10 см от его окна. У самого банного окна температура «забортного» воздуха, как правило, оказывается выше температуры остального воздуха. Поэтому снятые по нему показания температуры наружного воздуха в «критические» дни (при смене погодных условий в межсезонье, когда температура внутри бани может оказаться выше температуры наружного воздуха), могут привести к ошибочным действиям по управлению заслонками ВВ и ТВ в процессе вытопа Печи.

В качестве трубного термометра подойдет любой термометр, приспособленный для измерения температур Т порядка 4000С и имеющий измерительный щуп длиной 30 см.

В качестве главного термометра, располагающегося в районе Каменки, должен быть выбран термометр, предназначенный для измерения температур Т до 13000С со щупом длиной 30 см. Данный термометр может быть заменен предназначенной для замера аналогичных температур термопарой с выводом сигнала данной термопары на соответствующий электрический измерительный прибор со шкалой, отградуированной в градусах.

Автор Печи рекомендует пополнить этот перечень измерительной техники еще 2-мя термометрами (либо эквивалентными данным термометрам термопарами) и одним пирометром.

Один из дополнительных термометров с длинным щупом и диапазоном измеряемых температур Т до 9000С он рекомендует установить в районе верха каменки (поближе к месту поддачи на камни воды) для измерения температуры Т камней.

Другой термометр, но уже с более коротким щупом, разместить рядом с первым термометром. Его назначение – измерение температуры кладки Печи в районе ее максимального нагрева (в районе Каменки). Термометр должен быть способным выдерживать температуры Т до 4000С (т.е. он должен оставаться работоспособным). Это не значит, что кладка (особенно внешняя) Печи в процессе топки нагревается до подобных температур. Требование к верхнему пределу измеряемых термометром температур обусловлено тем, что температура нагрева кирпича по толщине не одинакова, и на кончик измерительного щупа термометра, расположенного вблизи каменки, могут воздействовать высокие температуры подобного порядка. В то же время, если измерительный щуп термометра заканчивается во внутренней шамотной кладке Каменки, то стоит ожидать прогрев такой кладки до подобных температур однозначно.*

* Примечание. Однозначно сказать, как футеровано (если вообще футеровано) шамотом пространство Каменки внутри Печи (на основании имеющейся у меня информации) я не могу. По попадавшимся в Сети снимкам внутреннего объема Каменки Печи не представляется возможным сделать по этому вопросу однозначного заключения. Могу однозначно утверждать только одно: часть боковой стенки Каменки, расположенной напротив хайла Печи по выводу дымовых газов в печную трубу, частично футерована шамотом.

Пирометр (переносной инфракрасный (ИК) термометр) каждый волен подбирать для себя сам с таким верхним пределом измеряемых температур, которые хочет знать и контролировать в процессе топки Печи и пользования баней. В любом случае пирометр должен позволять измерять температуры до 6000С. 

На рис.1 показаны образцы термометров, о которых речь шла выше.

normal_GRAD (1)

Рис.1

В своей Печи при топке Игорь Васильев использует показания 2-х термометров и 4-х термопар, установленных в следующих местах:

1-я точка (термопара): середина Топки под перекрытием купола с отступом в 100 мм от перекрытия;

2-я точка (термопара): выход Реактора (под опорным колосником Каменки);

3-я точка (термометр): средина каменной засыпки (по высоте);

4-я точка (термометр): на уровне 3-й точки, кладка Печи ВНУТРИ Каменки;

5-я точка (термопара): самый низ каменки;

6-я точка (термопара):  устанавливается либо у нижнего входа в печную трубу (перед главной трубной заслонкой), либо у оголовка трубы (100 мм от верхнего среза внутри оголовка).*

Автор печи также пользуется пирометром, способным измерять температуры до 6000С.

*Примечание. Сам автор Печи по поводу установки 6-й точки для измерения температуры печных газов пишет:

«В отличие от остальных, расположение этого (термометра, термопары) не критично на всем протяжении от входа в трубу до выхода из нее же. Мне представляется более удобным установить (термометр, термопару) именно на устье – имеем в чистом виде разность по Т (температуре) между улицей и трубой».

СТРАТЕГИЯ ВЫТОПА ЛЮБОЙ кирпичной БАННОЙ печи заключается в том, чтобы вытопить печь (нагреть каменку и саму печь до ТРЕБУЕМЫХ температур) за МИНИМАЛЬНОЕ ВРЕМЯ, изведя при этом МИНИМУМ ДРОВ.

А вот как этого достичь (т.е. какова будет ТАКТИКА достижения этой ЦЕЛИ) в банных печах разных конструкций МОЖЕТ БЫТЬ РАЗНОЙ.

Для себя наилучшей ТАКТИКОЙ вытопа Печи Игорь Васильев считает такую последовательность действий, которая  отвечает следующей МАКСИМЕ:

Цитата (пост от 16.01.2013г.):

«Всякое действо, ведущее к подъему показателей Главного термометра Тгл (термометра на выходе Реактора)благо, и наоборот. 
Иными словами, наш рулевой – Т
гл: приветствуется все, ведущее к повышению его показателей; и — всякое действо, снижающее оное (например — подача ВВ (в т.ч. и «третичного» воздуха (ТВ)) с какого-то момента), порицается! Критерий успешности – время на выход нужной Т (температуры) в каменке и Т (температуры) отхода (труба)».  

При этом однозначно понимается, что на этапе «Розжига» и на этапе «Закрытия» («Догорания углей») никакой «вторичный»  (ВВ) и «третичный» (ТВ) воздух в Печь НЕ ПОДАЕТСЯ!!!

ВВ может начинать подаваться в Топку ближе к концу этапа «Розжиг» при условии создания на этот момент внутри Топливника определенных условий. О том, какие это должны быть условия, мы поговорим в следующей статье при рассмотрении алгоритма вытопа Печи.

Одновременно он отмечает, что для банных печей, оборудованных камерой дожига, может представлять интерес вытоп печи по отслеживанию ДОСТИЖЕНИЯ РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР, фиксируемых термометрами (термопарами), установленными под куполом Топки и на выходе Реактора, МАКСИМАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ.

Об этом подходе мы еще поговорим, когда будем рассматривать алгоритм топки «Печи В Кубе».

Но прежде чем мы перейдем к рассмотрению алгоритма, которого следует придерживаться при топке Печи, следует ответить на вопрос: «А почему в качестве контрольных точек измерения температуры в Печи выбрана точка на выходе Реактора Тгл, точка средины Каменки и точка на входе в печную трубу»?

Привожу пояснения по этому поводу самого автора Печи.

Цитата (пост от 16.01.2013г.):

«— почему контроль Тгл (температура на выходе Реактора) и труба (температура отходящих газов в печной трубе)? — а все прочие точки слишком инерционны, вследствие чего совершенно не пригодны для оперативного реагирования. Чуть задержимся: крайне желательно иметь отзыв на действия по регулировки задвижек хотя бы в течение СЕКУНД и, представьте на мгновение, спустя (пусть пару минут) приходит понимание, что как раз вот эту заслонку было бы много лучше не трогать – и кому оно такое надо?? 

– почему критерий Т (температуры) в каменке и трубе? разумеется, топим ради нагрева КАМНЕЙ, этот пункт вопросов не вызывает, а вот труба – другое дело. Выхлоп печи формируется от РАЗНОСТИ температур каменки и топочных газов. Понятно – чем выше Т (температура) камней (тем меньше они могут вобрать в себя тепла), тем больше остается на отход газов, т.о. это дополнительная контрольная точка готовности бани».

И там же Игорь Васильев еще раз акцентирует внимание на следующем моменте:

«Постоянно помним: подача ВВ (в т.ч. и ТВ), не ведущая к повышению Тгл (температура на выходе Реактора и низа Каменки), вредна и должна пресекаться! – если Тгл падает, а прикрытие ВВ не ведет к повышению Т (температуры камней) – закрываем ее полностью. Также не забываем – открытая, без мотивированной нужды ЗПХ (Задвижка Прямого Хода – задвижка на куполе Топки) – это дрова на ветер, причем – буквально».

Ну вот, с измерительными приборами и местами их установки в Печи мы определились.

А закончим наше описание «Печи В Кубе» уже в следующей статье, где рассмотрим некоторые алгоритмы ее вытопа.

На этом прервемся.

До встречи!

 

Другие статьи на эту тему:

Комментариев нет

Размещен в разделе Банные печи

 

Теги: , ,

Добавить комментарий

 
 
 

«Банная печь Игоря Кузнецова БИК 41» 
(3-D модель и 3-D порядовки печи в SketchUp)

 Конфиденциальность гарантирована