Теплоотдача от фронтальной поверхности печной дверки

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Часть энергии пламени улетит вместе с газами, часть будет излучаться от раскаленной топки, поэтому 15% а не 33.33

 

Вы как-то неубедительно торгуетесь.
С чего бы 15, а не 5?

 

Мне кажется посчитать практически невозможно
А вот провести эксперимент можно
Поставить в сатиметре от стекла набор чугунных пластин суммарной толщиной сантиметров двадцать, теплоизолировать
Поставить после установившегося горения, минут на 10, или на 20, убрать, теплоизолировав тепловоспринимающую поверхность
После равномерного распределения температуры посмотреть какая достигнута температура, посчитать сколько тепла в единицу времени получал чугун
В этом случае теплопотери можно сделать несущественными, если теплоизолировать по периметру сантиметровый зазор между стеклом и чугуном

Я интуитивно ставлю на 5 процентов)

 

Для начала вспомним две вещи
1. По закону Стефана-Больцмана тепловое излучение пропорционально четвертой степени температуры излучающего тела. Т. е где горячее там и основное излучение.
2. Дрова, сами по себе не горят. Горит газ, который выделяется ими в результате термодеструкции древесины.

Далее. газ горит в виде диффузионного факела, что означает наличие фронта горения, где встречаются воздух и пиролизный газ. Источником тепловой энергии служат экзотермические реакции которые происходят в тонком слое фронта факела пламени. Температура в этой тонкой оболочке грубо 1500 градусов. Чем больше площадь поверхности факела, тем больше реакций происходит в единицу времени. И в то же время тем больше излучающая поверхность. Площадь факела при активном горении явно превышает площадь поверхности угля при угольной фазе топки.
Теперь про угольную фазу. Выход летучих к этому моменту исчерпан и нормальной факел уже отсутствует. Кроме того существенно потеряна масса топлива. Имеется плотный слой угля, который при недостатке кислорода образует CO в результате восстановительных реакций, который и пытается далее сгореть в микрофакелах синеватого цвета. Т. е в слое угля одновременно происходят и экзотермические и эндотермические реакции. В результате мы имеем поверхность излучения с меньшей температурой чем во фронте пламен факела. Таким образом основная энергия излучения исходит в месте прохождения реакций, т. е во фронте факела. Грубо говоря у костра можно согреться и чайник на огне вскипятить, а вот на углях от костра разве что руки согреете.
В условиях конструкции топки для распространения излучения есть существенные ограничения в виде поглощения и переизлучения ограждающих конструкций стенок топки. Даже стекло дверки топки не является полностью прозрачным для лучевой составляющей. Поэтому оценка мощности излучения реально выходящего наружу из топки сильно зависит от множества факторов, которые сложно просчитать математически. Но численные оценки, которые приводятся в TROL в табличке, которую приводил Минчанин, похожи на правду.

 

Более того - пока горит пламя (летучие) - угли под ним не могут нагреться до рабочей температуры.
Из них же, грубо говоря, эти летучие ВЫКИПАЮТ - охлаждая (угольную матрицу) дерева/дрова
А вот когда всё выкипело - тут они температуру и набирают...

Ну да - те же яйца, только в профиль.
Причём это не моё открытие - Это РэдСтоун опыты делал инструментальные. Как-то его тут не жаловали - ну конкурент он, понятно - но он как раз скорее не менагер - а созидатель, Третичное сознание, короче... - наш человек - как и печники.
И, кстати про недостаток кислорода на углях - у РедСтоуна вышло не так: когда кончается пламя, при сохранении подачи воздуха щиток начинает выхолаживаться, т. е. просится подачу, наоборот - убавить. Это экспериментальные данные, напоминаю. так что рассуждать про полное сгорание можно, и может быть это будет правда, но для щитка (конечной цели процесса топки) - лучше воздух - получается - убавить... Вот так.

 

В конечной угольной фазе, когда уже слой углей на колоснике дырявый, то действительно воздух прорываясь через него только охлаждает дымовые газы. Но в этом случае температура углей совсем будет падать и излучение от дырявого слоя так же сильно упадет. Так что ловить излучение все же лучше в пламенах.

 

Это бесспорно!
Но сколько от того излучения попадает на стекло? 1/4? 1/6?
А сколько его через стекло улетает из топки наружу, а сколько преломляясь возвращается назад?

@Autopro, в справочниках не встречали при горении какое количество тепла уходит на излучение, а какое на конвекцию?

 

Энергия при экзотермических реакциях возникает при энергетических переходах на атомном уровне. Переход сопровождается испусканием кванта электромагнитной волны. И летит этот квант пока не упрется в то что может его поглотить. Реакторной зоной у нас является фронт диффузионного пламени. Рядом с этой зоной крутятся молекулы газов продуктов горения. Часть из этих газов слабо поглощает кванты. Например кислород, водород, азот практически прозрачны для излучения. Но трехатомные молекулы уже более восприимчивы. Например CO2 и H2O, которые являются продуктами горения поглощают кванты и увеличивают свою скорость движения и являются носителями температуры. Они в свою очередь сталкиваются c двухатомными молекулами, и образуют горячий газ на периферии реакторной зоны. Но до конвекции мы еще толком не добрались. Мы лишь выяснили что часть лучевой энергии в виде квантов утилизируются рядом с местом их образования. Другая честь квантов энергии добирается до стенок топки и в зависимости от материалов стенок так же частично передают им энергию, а частично переизлучаются обратно. И вот только после того как газы начнут контактировать с поверхностями топки начинается реальный конвективный перенос энергии газовым теплоносителем. Т. е источника нагрева теплоносителя два. Это прямой нагрев молекул при поглощении излучения и конвективный нагрев при контакте со стенками топки. В итоге говорить о процентном соотношении излучения и конвекции видимо неправильно. Это существенно разные процессы, но связанные между собой. Изначально первичное излучение в итоге разгоняет молекулы газов. А вот сколько общей энергии уйдет из топки излучением, а сколько в виде горячего газа. это зависит от конструкции топки и режима горения. Понятно что камин лучами отдаст больше, чем закрытая топка отопительной печи. Однако у камина большие проблемы с конвекцией.

 

Топка у него подовая была
Я поэтому всегда говорю одно и то же - спорить можно бесконечно на теоретические всякие-некие.
Плохо что экспериментов мало...
А когда делаешь опыт - почти всегда получаешь удивительный результат, несоответствующий никакой теории.
Вот это, поверьте, совсем даже не только в печестроении
Так что - рассуждать надо - не очень упорно. Не насмерть... Напрасные жертвы. Лучше опыты делать.

 

Как определить реальное количество тепла исходящее от дверки камина?
Давайте посчитаем количество тепла от сгорания дров, вычтем от туда тепло уходящее через стенки камина в короб и с конвекцией попадающие в воздух помещения, а так же тепло улетающее с дымовыми газами.
Оставшееся тепло и есть тепло с излучением попадающее в помещение.

 

А меня достало. Копишь силы, выдаешь лонгрид (для меня 10 строчек лонгрид), а его тут же безжалостно и настолько же безосновательно стирают. Фсё. Теперь только фоточки в своих темах.

 

@Autopro, для определения количества тепловой энергии выходящего через фронтальную поверхность дверки, можете помочь в решении задачи:

Комнатный воздух температурой +20 градусов поступает в конвекционный короб разогретого камина (тут это не особо важно, но пусть будет температура поверхности каминной топки 200 градусов), на выходе из конвекционного отверстия площадью 500 см2, воздух имеет скорость 0,5 м/с,и температуру 90 градусов.
Теплоемкость воздуха принимаем как 1,005 Дж/кг
Плотность воздуха 0,95 кг/м3
Какое количество тепла было передано воздуху за 1 час и поступило от камина в помещение?

Примерно такой же расчет производим для дымовых газов.
Для расчета берем следующие значения:
Сечение дымохода имеет диаметр 200 мм = 0,0314 м2
Скорость потока = 2,0 м/с
Средняя температура ДГ = 200 градусов.
Теплоемкость берем так же 1,005 Дж/кг
Плотность воздуха 0,9 кг/м3

 

,Если вспомнить, что пламена огня не вполне прозрачны и они то же отбрасываю тень и если пламя свечки загородить пламенем другой такой же то светлее в два раза не станет, а поставить свечки рядом будет светлей в два раза,, и волновая теория света приводят пример с интерференцией для случая, когда встречаются две волны в противофазе то их энергия уменьшается (не суммируется), это означает, что в начальной фазе горения, имеет значение каким образом лежат и горят дрова в топке. в смысле не загораживают ли они друг друга.

 

Ну вообще все замеры делаются в пике горения, и тогда никто ничего не загораживает. Всем шибко сомневающимся следует просто загрузить в топку 10 кг дров и встать перед дверкой со стеклом. Все сразу поймете.