Стоит почитать
Теплотехнический расчет камина заключается в сочетании работы двух ключевых частей - топливника и вертикального дымохода. Топливником камина называется камера, в которой в одно и тоже время сжигается топливо и осуществляется лучистый теплообмен между зоной горения и ограждающими стенками топки. Горение топлива с одновременным лучистым теплообменом со стенками топки имеет место во многих тепловых приспособлениях.
Однако дополнительной процесс в топливнике (далее топка) камина имеет существенные отличия. Эти отличия: сжигание топлива производится в ограниченном топочном объеме и в соответствии с этим с малой толщиной излучающего слоя газов; в топке камина доля лучистой компонентой резко падает в связи с тем, что в зоне сгорания значительно снижена температура из-за солидного коэффициента избытка воздуха; камин с лицевой стороны открыт в отапливаемом помещении; следовательно, часть лучистого тепла передается именно во внешнюю среду. Эти обстоятельства очень важны при расчете и выборе конструкции камина. Фактически механизм камина выглядит так. На поду открытого топливника сжигается твердое топливо (дрова, торф, уголь).
Слой горящего твердого топлива имеет температуру 800 - 850°С и при всем при этом излучает тепло по всем направлениям. Часть излучения, попадающая в открытый проем непосредственно употребляется для обогрева жилища. Другая часть, предварительно попадающая на заднюю и боковые стенки, затем переизлучается ими в помещение. При переизлучении в помещение передается мелкий дополнительной поток по сравнению с прямой отдачей (приблизительно в два раза).
Задняя и боковые стенки выполняют при всем при этом роль вторичных косвенных излучателей. В конце концов, излучение, нацеленное вверх, попадает на наклонные стенки отводящего вертикального дымохода и, после постоянных переизлучений, теряется в находящейся вокруг среде. Существенной спецификой камина является то, что при работе в него засасывается фактически больше воздуха, чем теоретически нужно будет для горения.
Крупные избытки воздуха вредны в теплотехническом отношении, ибо, вроде как, снижают температуру излучающего слоя и полезную радиационную отдачу тепла. С обратной стороны, снижение температуры продуктов сгорания уменьшает располагаемый гидростатический напор, создаваемый дымовой трубой. Продукты сгорания слоя топлива перемешиваются с воздухом, подсасываемым из комнаты через открытый нерегулируемый проем, направляющегося в дымосборник и затем в дымовую трубу. При работе камина обязано соблюдаться равновесие меж аэродинамическим сопротивлением вертикального дымохода и располагаемым температурным напором, создаваемым всем дымовым трактом.
Когда камин имеет дымоход определенного профиля, то при малых величинах коэффициента избытка воздуха объем отходящих газов становится наименьшим и в соответствии с этим аэродинамическое противодействие уменьшается - возможна остановка тяги при недоступности подсоса воздуха извне. Если во время интенсивного горения (чрезмерная загрузка, направленный сквозняк) температура отходящих газов становится предельной, то располагаемый гидростатический напор при всем при этом резко увеличивается и становится предельным, следствием чего должен быть отклонение от хорошего режима работы камина.
В верхней зоне топки камина устанавливается большее разрежение, под воздействием которого в проем будет подсасываться вспомогательное количество воздуха. За счет увеличения объема продуктов сгорания возрастет противодействие дымохода, а с учетом снижения температуры газов станет меньше располагаемый напор. В следствии при некотором расходе газов возникнет равенство аэродинамического сопротивления и располагаемого температурного напора. В камине можно различить два потока воздуха: один, непосредственно применяемый для горения, и второй избыточный транзитный, который смешивается с продуктами сгорания перед их поступлением в вертикальный дымоход. Слой горящего топлива излучает тепло в помещение, За счет отдачи тепла продукты сгорания охлаждаются. Далее охлажденные в следствии излучения продукты сгорания перемешиваются со вторым потоком воздуха, подсасываемым из комнаты, в последствии чего следует в дымовую трубу.
Чем более поперечное сечение дымоходов, тем менее скорость газов и
в соответствии с этим аэродинамическое противодействие. За счет этого
в топку будет подсосано самое большое количество воздуха. В это же
время подсасываемый воздух снижает температуру продуктов сгорания в
дымовой трубе, что приводит к уменьшению полезной тяги, а при
уменьшении профиля дымохода сопротивление увеличивается, и подсос
вторичного воздуха уменьшается. Это повышает температуру газов в
дымоходе и соответственно возрастает тяга. Аэродинамический режим
каминного комплекса владеет свойством самовыравнивания, а урезанной
степени с учетом многих факторов... В открытый камин под воздействием
тяги трубы засасываются крупные массы воздуха. Средний камин (площадь
комнаты около 30 мг), засасывает 700 - 800 м3 воздуха в час. Это
приблизительно в 10 раз превышает количество, требуемое для
вентиляции комнаты. Весь этот воздух должен поступить в помещение за
счет разрежения, создаваемого дымовой трубой камина. При
неорганизованном поступлении воздух проникает в помещение через
неплотности дверей, оконных проемов, смежных помещений, щелей и т. п.
В таком случае создаются негативные условия для развития процесса
горения. В камине с санкционированной подачей воздуха располагаемый
напор, создаваемый дымовой трубой, должен одолевать сопротивление,
образующееся в газоходах и в подающем воздуховоде коль скоро он
есть...