Область применения и общая характеристика колпаковых печей

9.Применение эффективных схем движения теплоносителя в тепловых агрегатах (противоток, П- образные печи с зонами рекуперации, принудительная конвекция, пламенные и тепловые завесы, рециркуляция продуктов сгорания)

10.Применение рекуперативных, регенераторных устройств.

10. Принудительное охлаждение  части конструкции.

В  колпаковых  печах  садку, установленную на стенде и закрытую муфелем, подвергают  светлой  термической обработке, включающей периоды нагрева,  выдержки  и  охлаждения.  В  периоды нагрева  и  выдержки  на  стенд устанавливается нагревательный  колпак,  в котором имеются горелки. Под муфель подают  защитный  газ с принудительной циркуляцией для ускорения и повышения   равномерности   нагрева.   После окончания периодов  нагрева и выдержки  нагревательный  колпак  снимают  и переносят на следующий стенд, а садка под муфелем начинает охлаждаться.  Для ускорения охлаждения применяют различные  средства:  поливку  муфеля  водой, обдувку муфеля воздухом  под  колпаком  ускоренного  охлаждения,  охлаждение защитного газа в водяных холодильниках. При  нагреве  металла  в  колпаковой

печи тепло  к наружной поверхности садки  передается излучением  от  муфеля  и конвекцией от защитного газа, а к наружной поверхности муфеля  излучением  и конвекцией от продуктов сгорания  и  излучением  от  кладки  нагревательного колпака. При охлаждении, наоборот, тепло от садки передается  конвекцией   к защитному газу и излучением к муфелю, а от муфеля в окружающую среду.

3. Фундамент.

  Один кубический метр печи (без вычета пустот) весит в среднем 1600-1700 кг. Поэтому теплоемкие печи должны иметь прочные фундаменты или опоры, так как при недостаточной прочности их в печи 
       

а - круглая в футляре на кровельной стали (системы Грум-гржимайло); б - сборная печь длительного сгорания; /-топливная камера; 2 - камера сгорания; 3 - зольник; 4 - духовой шкаф; 5 -колпаковые каналы; в -сборочный канал появятся трещины, она начнет дымить, станет пожароопасной и выйдет из строя.

Фундамент под печи заглубляют в  грунт на 0,5-1,0 м и выполняют  из бутового камня или кирпича  на глиняном растворе (под легкие печи), на известковом или сложном (под  тяжелые) и на цементном (при наличии  грунтовых вод).

По фундаменту устраивают гидроизоляцию из двух слоев толя или слоя цементного раствора (толщиной 2 см) состава 1:2. Фундаменты под печи не связывают с фундаментами здания, так как у них разные осадки. 
           Кладка печей

Кладку печей ведут  из отборного сплошного красного кирпича на разжиженном глиняном растворе без комков и каменных включений, с перевязкой всех рядов. При жирной глине в раствор добавляют просеянный песок. Толщина шва печной кладки не должна превышать 5 мм. Кладку труб на чердаках и над крышей выполняют на известковом растворе с толщиной шва до 12 мм. Внутреннюю поверхность печей и каналов швабруют жидким глиняно-песчаным раствором. Все каналы должны быть ровными, прямыми и чистыми. Металлические печные приборы закрепляют печной проволокой, заделываемой в швы печной кладки.

9.Отверстия в стенах

Печи повышенной теплоемкости развивались  с определенной закономерностью, и  достаточно долгое время развитие шло  по пути наиболее полного использования  естественной тяги. Именно поэтому  создавались печи с прямым выводом продуктов сгорания из топливника сразу вертикально вверх, названные колпаковыми. Начало печам такой конструкции положила отопительная печь профессора В. Е. Грум-Гржимайло, с параллельным током продуктов сгорания по общему кольцевому каналу (от последовательных дымооборотов в колпаковых печах решено было отказаться). В системе дымоотвода с параллельным током газов из-за одинаковых условий их охлаждения может быть достигнута относительная равномернocть теплоотдачи по периметру печи.

Печь состоит из нижней и верхней частей - топливника и колпака. Раскаленные газы выходят через узкое окно в крышке топливника, ударяются в свод колпака и расходятся в радиальном направлении к боковым стенкам. Охлаждаясь, продукты сгорания оседают до основания печи и оттуда через дымовую трубу под действием тяги выводятся в атмосферу. Перемещения дыма в самой печи осуществляются за счет собственной силы тяжести, а не под действием тяги дымовой трубы. Кроме равномерного прогрева периметра печи она имеет еще одну хорошую особенность, которая заключается в том, что в случае неплотно закрытой дымовой заслонки, холодный воздух, попавший в топливник под действием разряжения, пройдя вместе с горячими газами через отверстие топливника, поступает не к своду колпака, а, как более тяжелый, сразу выводится в дымовую трубу. Это свойство печи колпаковой конструкции получило название "газовая вьюшка". В верхней части печи (в колпаке) сконструированы специальные ребра-контрфорсы. Вся печь заключена в футляр из стали, что позволило уменьшить толщину стен до 1/4 кирпича, облегчило выкладку и повысило теплоотдачу.

Но в ходе эксплуатации колпаковых печей, был выявлен существенный недостаток - неравномерный прогрев  по вертикали (верхняя часть прогрета сильнее нижней), что противоречит правилу гигиены, так как предпочтительней прогревать нижнюю более холодную зону помещения. Кроме того, эти отопительные печи достаточно хорошо работают на антраците, коксе и тощих каменных углях, пламя от которых не поднимается на большую высоту, но при сжигании дров и каменных углей, для которых свойственно длинное пламя, горение переносится в колпаковую зону, в рeзультате - на поверхности контрфорсов и перекрытии колпака откладывается сажа, очистка же колпаковой зоны очень трудоемка.

8. Горелки, применяемые в колпаковых печах.

В прежних конструкциях колпаковых печей применяли инжекционные или  инжекционно-атмосферные горелки, что  позволяло обойтись без системы  воздухопроводов и регулирования  количества воздуха. В одностопных  колпаковых печах горелки устанавливали  радиально в один ряд по высоте. Топочные объемы горелок, имеющие высокую температуру, экранировали карборундовыми  плитками, которые предотвращали прямое излучение и удар факела горелки в муфель. Здесь же в нижней части нагревательного колпака производится отбор продуктов сгорания с помощью эжекторов.

В современных конструкциях одностопных колпаковых печей горелки  устанавливают тангенсально к поверхности  муфеля в два ряда по высоте, а  отбор продуктов сгорания производят в верхней части нагревательного  колпака. При таком конструкционном решении системы отопления удается улучшить равномерность нагрева стопы по высоте в результате  снижения температуры в области горелочного пояса и повышения температуры в верхней части нагревательного колпака. С целью экономии применяют дутьевые горелки с двухступенчатым смешением и рекуперативный подогрев воздуха. Для этого на нагревательном колпаке устанавливается рекуперативно-эжекторное устройство со струйным рекуператором, обеспечивающим подогрев воздуха горения до 300-350 град.

6. Температурные швы

Температурные швы: конкретные места  расположения, толщина, частота расположения, особенности конструкции отдельно для пода, стен, свода.

Средняя величина температурных  швов на 1 м² кладки различного вида должна составлять, мм:

Примеры устройства температурных  швов в различных элементах кладки схематично представлены на рис.ХII-8.

11. Теплоиспользующие элементы. Назначение, тип и особенности конструкции.

При установке металлических рекуператоров  предусматривают автоматическую защиту его от перегрева путём сброса перегретого воздуха или разбавлением продуктов сгорания холодным воздухом.