Отвод продуктов горения из кузнечной нагревательной печи
Мы уже знаем, что в рабочее пространство печи поступают раскаленные
газы, которые образуются при горении топлива. Эти газы отдают свое тепло
металлу, нагревая его до установленной температуры. После отдачи тепла
металлу такие газы должны быть удалены из печи, а на их место из топок
или горелок поступают новые газы с высокой температурой.
Дымовые газы из печей удаляются: 1) через борова в дымовую трубу; 2)
через специальные каналы, выложенные в стенках печи, и рабочие окна под
зонт, откуда по трубопроводу выводятся за пределы помещения цеха.
Наиболее распространенным и гигиеничным способом отвода отходящих
продуктов горения из кузнечных печей является отвод их вниз, т. е. через
боров в дымовую трубу. Что же заставляет продукты горения идти в боров,
а затем в дымовую трубу, т. е. спускаться вниз, а затем подниматься
вверх?
Известно, что более легкие вещества всегда стремятся подняться вверх, т.
е. вытесняются телами более тяжелыми. Например, дерево при погружении в
воду всплывает на поверхность потому, что оно легче воды. Такое же
явление происходит и в печи. При нагревании газы, как и все тела,
расширяются. Возьмем 1 м3 газа при температуре 0°. Вес его будет 1,2 кг.
Если мы нагреем газ до температуры 820°, то объем его увеличится в 4
раза, т. е. вес 1 м3 газа будет не 1,2 кг, а 1,2:4 = 0,3 кг — в четыре
раза меньше, чем вес холодного газа. Работа дымовой трубы и основана на
разности весов горячего газа и холодного воздуха, окружающего печь.
На топку сверху давит столб воздуха, соответствующий высоте дымовой
трубы, а снизу — столб горячего газа, также соответствующий высоте
дымовой трубы. Ввиду того, что вес столба нагретого газа меньше веса
такого же столба холодного воздуха, верхний столб холодного воздуха
начнет вытеснять горячие газы из печи. Чем выше температура вверху
трубы, тем больше разница в весе столбов холодного воздуха и газа, тем
сильнее будет тяга. Кроме того, чем выше труба, тем больше разница
давлений столбов воздуха и газа и тем, следовательно, сильнее будет
тяга.
Становится понятным, почему тяга в холодной трубе плохая. Горячие газы,
соприкасаясь с холодными стенками дымовой трубы, быстро охлаждаются и
становятся тяжелее. Понятно также, почему летом тяга в дымовой трубе
хуже, чем зимой. Летом окружающий воздух имеет более высокую
температуру, чем зимой; его вес, а значит, и давление столба меньше.
Температура газов в трубе зимой и летом остается почти неизменной.
Следовательно, тяга летом должна уменьшиться.
При пуске вновь выстроенных печей или печей, длительное время стоявших
без работы, газы вместо дымовой трубы выбиваются через щели в цех. Для
того чтобы газы поступали в трубу, у основания последней разводится
костер, который, разогревая трубу и воздух в трубе, создает тягу
(разрежение). Газы в этом случае пойдут в трубу.
Надо иметь в виду, что тягой дымовой трубы следует пользоваться умело.
На дымоходе (борове) для каждой печи, как правило, устанавливается шибер
(заслонка), которым и регулируют тягу. Необходимо стремиться так
отрегулировать печь шибером, чтобы давление на поду печи было равно
давлению окружающего воздуха, тогда в печь не будет засасываться
холодный воздух, а горячие газы не будут выбиваться из печи. Но
практически осуществить это очень трудно. Поэтому для того, чтобы печь
правильно работала, необходимо в ней поддерживать давление немного выше
атмосферного, т. е. выше давления воздуха, окружающего печь. При этом
газы будут выбиваться через заслонки и щели лишь в небольшом количестве,
холодный воздух не будет засасываться в печь, и не будет больших потерь
тепла на нагревание излишнего холодного воздуха. Главное же — меньше
будет окисляться (угорать) нагреваемый металл.