Воздухогрейная печь: назначение, конструкция и принцип работы

Перемещая боковые края верхней секции, можно регулировать (температуру) нагретого воздуха без вмешательства в процесс горения

Конструкция данного устройства запатентована и в представленном материале носит ознакомительный характер.

Воздухогрейная печь состоит из следующих компонентов:

• камера сгорания - топка, состоящая по крайней мере из двух отсеков, совмещенная с теплообменником, выполненном в виде перекрестно-разведенных чередующихся и идентичных по строению дугообразных каналов, расположенных на внешней поверхности камеры;
• системы подачи первичного и вторичного потоков воздуха, которые отличаются тем, что расположены в кожухе, выполненном в виде четырех раздельных секций, две из которых расположены у противоположных боковых стенок топки и повторяют профиль дугообразных каналов, а две другие расположены над верхней и под нижней ее стенками и представляют собой вогнутые поверхности, причем у верхней секции кожуха боковые края могут перемещаться.

Расстояние d от любой секции кожуха до поверхности дугообразной части теплообменных каналов имеет соотношение d≅2δ, где δ - толщина свободного конвективного пограничного слоя.

В качестве топлива в печи используются березовые и осиновые дрова, уголь, древесные отходы, торф.

Такая конструкция кожуха, во-первых, формирует дополнительные каналы с увеличенной площадью проходного сечения, чтобы в них возникали потоки нагретого воздуха, во-вторых, повышает интенсивность конвекции в теплообменных дугообразных каналах, в-третьих, экранирует тепловое излучение. Конвективный экран увеличивает площадь эффективного теплосъема и снижает температуру наружной поверхности печи, что приводит к повышению ее КПД и производительности.

Четыре разделенные секции кожуха необходимы для того, чтобы подсос воздуха в кожух снизу происходил наиболее эффективным способом, а все сформированные кожухом линии тока выходили сверху печи с ускорением. Этим достигается максимальный КПД и производительность теплоагрегата при наименьшем сопротивлении движению воздушных потоков и максимальной теплоотдаче.

Дугообразные каналы необходимы, чтобы в них усиливалась конвекция воздуха межу теплообменными поверхностями. При этом холодный воздух снизу в пространстве между дугообразными каналами и боковыми секциями кожуха двигался с ускорением (эффект конвективного экрана).

Верхние и нижние секции кожуха, вогнутые в сторону топки, необходимы, чтобы сформировать каналы, по которым нагретый воздух проходил с наименьшим сопротивлением и ускорялся. Вогнутость верхней секции кожуха характеризуется переменным радиусом кривизны. Соотношение максимального и минимального радиусов для верхней секции кожуха определяется, с одной стороны, радиусом кривизны боковой секции, а с другой - расходом, либо энтальпией воздушного потока на выходе.

Радиус кривизны нижнего кожуха близок к максимальному радиусу кривизны его боковой секции, а его конкретное значение определяется конструкцией печной подставки. Верхняя и нижняя секции кожуха должны касаться соответственно верхних и нижних концов дугообразных каналов так, чтобы направление касательной к секции совпадало с направлением линий воздушных потоков.

Чтобы проявился эффект конвективного экрана, достаточно двух боковых поверхностей профиля. Нижняя поверхность улучшает подсос воздуха у пола, а верхняя секция кожуха, с одной стороны, снижает тепловые потери, когда вблизи верхней части топки возникают отрывные воздушные течения, а с другой - ускоряет выброс нагретого воздуха в помещение.

Перемещая боковые края верхней секции, можно регулировать (температуру) нагретого воздуха без вмешательства в процесс горения. Это связано с тем, что максимумы расхода воздуха и потока энтальпии в зависимости от положения боковых краев, в общем случае, не совпадают.