Самовар как нагревательный агрегат

Самовар как нагревательный агрегат

Уголь будет устойчиво гореть, точнее, дого­рать, если есть тяга. Она появляется, когда по­ток воздуха на одном конце трубы нагревается, а на другом - охлаждается, что и происходит в самоваре. Тяге также способствует сужение выходного конца, попутно уменьшающее поте­ри тепла. Современная научная дисциплина -газовая динамика называет такие способы разгона воздушного потока эффектом теплово­го и геометрического сопел.

Лучшее топливо для самовара

Многие считают, что самовар нужно топить со­сновыми шишками или березовыми лучинка­ми. Однако лучшее топливо для самовара -древесный уголь, в котором содержание угле­рода превышает 95%.

Количество сгоревшего углерода, а следова­тельно, и выделившегося тепла, пропорцио­нально расходу кислорода, поэтому интенсивность горения можно регулиро­вать подачей воздуха. У самовара ее ограничивают прорези в решет­ке и сопротивление слоя топлива. трение не должно быть чересчур интенсивным, иначе возрастают теплопотери.

По мере выгорания топлива толщина пласта уменьшается, и интенсивность горения возрастает. Древесный уголь горит коротким пламенем красноватого оттенка.

После сгорания древесного угля образуется сравнительно немного золы, которая легко удаляется.

Можно ли самовар топить дровами ?

В некоторых энциклопедиях по до­моводству указано, что наряду с древесным углем самовар можно топить древесными чурками. В этой рекомендации не хватает только оговорки: за неимением угля.

В древесине горючими элемен­тами являются водород и углерод, при этом летучих фракций в древе­сине 85%, а твердых - всего 15%. По сравнению с древесным углем дрова - скорее сухой газ, чем твер­дое углеродистое топливо.

Древесина (разумеется, речь идет о сухой древесине) сгорает в несколько этапов.

Первая фаза - розжиг. При по­мощи горящей бересты или лучи­нок температуру древесины дово­дят до 350°С.

Вторая фаза - пиролиз, то есть термическое разложение органических соединений. При пиролизе древесины, который происходит при 450-500°С. помимо древесно­го угля, образуется ряд летучих веществ: метиловый спирт, уксус­ная кислота, ацетон, смолы и др. Чтобы газы не улетучивались из топки без пользы для дела в дымо­ход, их необходимо дожигать. Здесь как раз ярко проявляется главный недостаток древесины как топлива: пиролизное газовы­деление - практически неуправля­емый процесс. Для него нужен до­полнительный подвод воздуха, пространство для смешивания га­зов с воздухом и последующего их сгорания. Но ни того, ни другого в конструкции кувшина самовара не предусмотрено, и при топке дровами воздух поступает с большим избытком; газы дого­рают уже в соединительной трубе, так что она иногда рас­каляется докрасна, и почти все тепло просто теряется. Во второй фазе образуются продукты сгорания - углекислый газ и вода.

Управлять горением древесины за счет подачи первич­ного воздуха можно только на третьей фазе, при горении высокоуглеродного твердого остатка, содержание которого составляет всего 15%.

Нагрев воды

Распределение температур но высоте жаровой трубы при работе самовара на древесном угле таково: самая высокая температура в области очага горения, то есть внизу: верх­няя часть жаровой трубы нагрета меньше.

Для нагрева и кипячения воды такое распределение температуры по высоте оптимальное. Более горячая и по­этому более легкая вода поднимается вверх, в полном соот­ветствии с законом Архимеда, а ее место занимает холод­ная и более тяжелая, из верхних слоев резервуара.

Таким образом, благодаря естественной конвекции жид­кость интенсивно циркулирует, перемешивается и равно­мерно прогревается по всему объему. Коэффициент полез­ного действия самовара на угле не менее 70%.

При топке самовара дровами распределение температур по вы­соте жаровой трубы получается другим. Наиболее сильно жаро­вая труба нагревается в зоне су-женин, то есть в верхней части теплообменника: в нижней же ча­сти топки совсем не жарко, так что нагрев воды происходит в ос­новном у крышки самовара. На­гретая и более легкая вода так вверху и остается, а конвекция не возникает.

Когда самовар, переведенный на дрова, начинает шипеть и брызгать из-под крышки горячи­ми каплями, это совсем не озна­чает, что вода вскипела. Жид­кость, находящаяся в придонной области и наполняющая чашки через кран, может оказаться чуть теплой. Теплопроводность воды невысокая, и без конвекции она прогревается слабо.

Низкие температуры в жаровой трубе приводят к тому, что из дре­весины активно выделяются смолы и конденсат, загрязняю­щие топку самовара. Коэффициент полезного действия са­мовара на дровах близок к 15%.

Самовары России. Популярная энциклопедия.- М.: ООО «Хобби Пресс», 2009.-304 с., ил. Текст и иллюстрации: Л.В. Бритенкова, Н.В. Григорьева, С.П. Калиничев, 2009

Генеральный директор С. Б. Бажора

Руководитель проекта К. Б. Харченко

Составление и подготовка текста:

Л. В. Бритенкова, Н. В. Григорьева, С. П. Калиничев

Научный консультант С. П. Калиничев

Редактор В. И. Грушецкий

Фото: Л. В. Бритенкова, Н. В. Григорьева, С. П. Калиничев, М. В. Мичков и др.

Верстка, макет, дизайн Н. В. Григорьевой