Джерело: Л.А. Семенов, інж. Випробування трьох російських печей. «Опалення та вентиляція» №6, 1941 р
Всього було проведено 27 дослідів, з яких основних - три з кожної печі.
Досвід 1. Витрата дров - 8 кг. Під час топки печі готувалися такі страви: 1) суп м'ясний; 2) каша; 3) картопля в мундирі; 4) потім випікалося 4 кг білого і 2 кг житнього тесту.
Досвід 2. Витрата дров - 16 кг. Готувалися: суп, каша і картопля в тій же кількості. Хліб випікався житній в кількості 12 кг (по вазі тесту).
Досвід 3. Витрата дров - 24 кг. Готувалися: суп, каша і картопля в тій же кількості. Хліб випікався житній, вага тесту - 20 кг.
Для спостереження за випробуваннями Наркомзем СРСР виділив спеціальну комісію в складі інж. М.М. Калашникова (голова), інж. М.А. Антонова і техн. Ф.Ф. Кавикіна. У цю комісію увійшов також представник від Наркомхоза РРФСР інж. Е.Н. Юревич. При всіх випробуваннях були присутні також тт. Подгородніков і Волков.
Проводилися докладні хронометричні записи всіх робочих операцій.
У цій статті наводяться докладні дані тільки по звичайної російської печі, зображеної на рис. 1. За печей ж тт. Подгороднікова і Волкова даються лише результати основних випробувань (в зведеній таблиці).
В результаті проведених випробувань виявилося з повною переконливістю, що здавна існували в науці і в практиці уявлення про протікання топкового процесу в російській печі в корені помилкові і не відповідають дійсності. Вважалося, що горіння палива в російській печі протікає з величезним надлишком повітря, наприклад, на думку Строганова, цей надлишок дорівнює не менше 10 (Строганов «Пічне мистецтво», изд. 1899 г.). У книзі Протопопова ( «Пічне справу», изд. 1934 г.) на стор. 178 можна прочитати наступне: «При такому способі підведення повітря його притікає до палива у багато разів більше, ніж потрібно ;. звід і під топливника нагріваються головним чином променевої теплотою палаючого палива, і продукти горіння, омиваючи слабо розвинену внутрішню поверхню печі і лише трохи затримуючись верхнім порожком над гирлом, забирають з собою величезну кількість тепла. Звідси стає зрозумілим, що ККД такої російської печі не може бути високим; зазвичай він не перевищує 20% і часто знижується до 10% ».
Зведена таблиця результатів основних випробувань трьох печей
* Цифри над рисою - по гирлу, під рискою - по в'юшки.
** Після протолкі печі чекали 1 год 20 хв. щоб піч охолола перед посадкою хліба.
*** Після того як хліб з печі вийняли, поставили доварювати суп.
Насправді надлишок повітря в топку дуже невеликий, а саме: при спалюванні 8 кг дров a = 2,32; 16 кг - a = 1,66 і 24 кг - a = 1,32, що не виходить зі звичайних меж для сучасних печей.
В окремі моменти топки, наприклад, коли гирло печі заставлено горщиками, кількість притікає в топку повітря ще знижується і надлишок його падає навіть до 1,20-1,15.
Мабуть, кількість притікає в топку повітря до певної міри саморегулюється в залежності від інтенсивності горіння.
Звідси і ККД виявився зовсім іншим, ніж приводиться в навчальних посібниках і літературних даних.
Загальний ККД печі без урахування вигреба визначився:
Окремі зважування недогорілі дрібних вуглинок і прожарювання золи виявили, що втрати Q 4 (вигріб) знаходяться в межах 1-2%, тому в подальше не проводився точний облік вигреба.
При проведенні дослідів неможливо було точно врахувати втрати з незгорілих вуглеводнями, які, безумовно, мали місце, особливо на початку топкового процесу, коли топка ще холодна. Орієнтовно ці додаткові втрати Q 5 можна визначити в межах 3-8%.
Звідси дійсний ККД російської печі слід прийняти в середньому рівним h = 0,6 ¸ 0,7.
Зупинимося на деяких особливостях роботи топливника російської печі. З огляду на те, що надходження повітря для горіння палива і вихід газів відбуваються через один і той же отвір, нейтральна зона не може вийти за межі цього отвору і розміщується, приблизно, на 2/5 його висоти. Це істотно впливає на перебіг процесу горіння.
Димова труба, яка в звичайних печах створює «тягу», в російській печі по суті ніякого впливу на процес горіння не робить, і як би не змінювався висота її, положення нейтральної зони не може змінитися. Перетин димової труби і її висота можуть вплинути тільки на кількість повітря, підсмоктується з приміщення.
Мабуть, в російській печі паливо може з успіхом горіти і при відсутності димової труби, тільки тоді димові гази виходитимуть безпосередньо в приміщення. Відсутність тяги сприяє повільному і спокійному горіння палива. В окремі моменти особливо інтенсивного горіння язики полум'я висовуються з гирла печі і піднімаються по трубі вгору на 30-40 см. Щоб цього уникнути, не слід завантажувати відразу більше 10-12 кг дров.
В результаті того, що горіння відбувається спокійно, гази не містять летючого попелу, завдяки чому під час горіння палива можна готувати їжу у відкритому посуді (кип'ятити молоко, пекти млинці, підсмажувати картопля і т.п.).
З огляду на те що труба не впливає на горіння палива і нейтральна зона не змінює свого положення, натиск, під впливом якого відбувається надходження повітря в топку, залежить від різниці температур між гарячими газами в верхній частині гирла і повітрям приміщення. Чим більше палива в камері, тим більше виділяється тепла, вище піднімається температура газів в гирлі і внаслідок цього більше свіжого повітря надходить в топку.
Ця саморегулировка найбільш повно відбувається на початку і в середині топкового процесу. Під кінець, коли стінки камери сильно прогріються, і при прогорілий паливі повітря буде надходити в камеру досить інтенсивно, так як він зможе нагріватися за рахунок тепла, акумульованого стінками камери. Останнє змушує Не баріться з закриванням печі після того, як за станом вугілля це можна зробити без побоювання, що виділиться чадний газ.
Мал. 1. Звичайна російська піч
Після цього камера виявляється абсолютно ізольованою. Просос повітря можливий тільки через щілини у заслінки, причому нейтральна зона не виходить за межі заслінки і тому наявний напір нікчемний за величиною. Внаслідок цього камера російської печі при всіх інших рівних умовах володіє кращими термосного властивостями в порівнянні з топливниками звичайного (проточного) типу.
У печах з проточними топливниками камери сильніше страждають від прососа холодного повітря через нещільності в топкових і поддувальную дверцятах і засувках. Якщо припустити навіть, що засувка і в'юшки будуть ідеально щільні, то все ж просос повітря через камеру залишиться, якщо вона має окремий топливник, який розташовується нижче камери, як це має місце в російських печах тт. Волкова і Подгороднікова.
Підтримці температури в камері звичайної російської печі сприяє ще та обставина, що після топки в ній завжди залишається багато вугілля, які догоряють потім в «загнетке» печі.
Одним з основних недоліків російської печі є неможливість спалювання в ній таких палив, як кам'яне вугілля (через відсутність в топливнике колосникових грат).
Приготування їжі в російській печі вельми зручно з наступних причин:
1. Легко спостерігати і маніпулювати з горщиками завдяки тому, що камера добре освітлена і гирлі її постійно відкрито.
2. Паливо горить спокійно. У камері є зони з високою температурою - у самого вогню, і зони з більш низькими температурами - спереду, в гирлі і з боків, що дає можливість регулювати ступінь кипіння страв. Відсутність заслінки в гирлі камери являє величезна зручність для господині - в будь-який момент вона може вийняти будь-горщик, оглянути його, перешкодити.
3. Наявність вугілля на поду камери і відсутність заслінки дозволяють підсмажувати на сковороді всілякі страви і приправи (м'ясо, цибулю, картоплю, сало та ін.) І пекти млинці, пиріжки тощо
4. Так як паливо спалюється безпосередньо в камері, причому горіння його відбувається з досить високим ККД, і все тепло поглинається стінками і зведенням камери, то навіть при відносно малій кількості його вдається зготувати обід і випекти хліб. Під камери також досить добре нагрівається від догоряють на ньому вугілля.
Завдяки цим особливостям звичайної російської печі в ній виявилося можливим зварити обід і спекти пшеничний хліб при витраті всього 5 кг дров (чого не вдалося зробити в інших печах).
Звичайна російська піч дала хороші результати і при випічці хліба. На випічку в ній 1 кг хліба потрібно тільки 0,3 кг палива, в той час як для печі т. Подгороднікова знадобилося 0,53 кг, а для печі т. Бажова навіть 0,70 кг.
Опалення приміщення. При оцінці печей в якості опалювальних приладів виходили з трьох умов: 1) коефіцієнта корисної дії печі; 2) коефіцієнта нерівномірності тепловіддачі і 3) характеру прогріву печі по її висоті ( «температурний профіль»).
Сучасні опалювальні печі в умовах лабораторних (парадних) випробувань дають ККД 0,75-0,85. Але слід врахувати, що ці ж печі в умовах практичної роботи значно знижують ККД за рахунок ряду факторів, а саме:
1. Неправильного ведення топки. Дослідами встановлено, що якщо, наприклад, топити піч при відкритої топкової дверцятах, то ККД падає приблизно на 20%.
2. прососов холодного повітря через піч внаслідок нещільно закритою труби. Ці втрати є завжди і зазвичай їх прийнято оцінювати в 5%, хоча дійсну величину їх на практиці ніхто не знає.
3. Викришування швів в кладці разделок між димоходами і витоку гарячих газів під час топки печі по короткому шляху в димохід.
4. Поступового накопичення сажі на внутрішніх поверхнях печі, внаслідок чого зменшується коефіцієнт теплосприй і підвищується температура газів, що відходять, а отже, і втрати в трубу.
Внаслідок наявності перелічених явищ ККД печей на практиці для найкращих печей в середньому чи більше 0,5-0,6.
У звичайної російської печі перераховані вище фактори майже повністю відсутні, і тому особливо значного зниження ККД в практичній роботі (в порівнянні з даними лабораторних випробувань) очікувати не можна. Нам думається, що ККД правильно складеної російської печі повинен бути в експлуатаційних умовах також 0,5-0,6.
Коефіцієнт нерівномірності тепловіддачі (m), що визначається за формулою
виявився в межах 0,30-0,35, що відповідає масивним печам великий теплоємності.
Розподіл температур по поверхні печі по її висоті істотно впливає на розподіл температур по висоті опалювального приміщення.
У звичайної російської печі є нижче пода ще 12 рядів кладки. При щоденній топці прогрівається кілька рядів і нижче пода, але дуже слабо, а 5-6 рядів уже зовсім не прогріваються.
Тепло, що віддається російською піччю, розподіляється приблизно (з грубим наближенням) наступним чином: 1) бічні стінки дають 55%; 2) перекриття печі - 25%; 3) перетрубье - 20%.
З цих цифр ми бачимо, що майже 50% тепла виділяється за межами людського зросту, причому промениста теплота від перекриття по суті гріє стелю.
Таким чином російська піч не відповідає сучасним вимогам, що пред'являються до опалювальних приладів.
Термосні властивості. При одному і тому ж витраті палива перші 12-20 год. температура в камері звичайної російської печі тримається вище, ніж в камері печі т. Волкова, і тільки під кінець вона дещо відстає (на 5-15 °). Якщо влітку піч топиться о 3 годині ранку, а вечеряє сім'я о 9 год. вечора, то проміжок часу становить 18 год. До цього терміну при витраті палива в кількості 8 і 16 кг температура в російській печі ще вище, ніж в інших печах. При спалюванні 24 кг дров вона нижче ніж в печі т. Волкова на 10 °, але абсолютна величина її більш ніж достатня (90 °).
Найбільший інтерес представляє здатність печей зберігати тепло при мінімальних витратах палива. Нерівний характер кривої температури для звичайної російської печі пояснюється, по-видимому, наявністю невеликої кількості гарячих вугілля в камері.
Вентиляційні властивості. З огляду на те що горіння палива триває досить довго, варіння обіду майже повністю закінчується ще при топці печі, і тому все гази і пари, що виділяються при готуванні, відлітають в трубу разом з продуктами горіння.
Слід зазначити прекрасні вентиляційні властивості російської печі. При горінні палива в чоло підсмоктується велика кількість кімнатного повітря. На кожен кілограм спалених дров припадає до 22-26 м 3 повітря, що віддалився з приміщення. Піч топлять завжди рано вранці, і ця регулярна щоденна вентиляція створює чисту і суху атмосферу в хаті. Тільки в зимові холоди витяжка через трубу зменшується з огляду на те, що вікна і двері щільно закриті і підсмоктування зовнішнього повітря в приміщення здійснюється з великим опором.
Пожежна безпека. У цій частині російська піч має один істотний недолік - це можливість вильоту іскор з труби при перемішуванні дров. Останнє особливо небезпечно при прямій трубі, без подвертки.
В лабораторії була складена піч з подверткой, що грає роль іскроотделітеля, але і це не дало 100% ефекту.
До переваг російської печі слід віднести глибоке розташування топливника, перед яким є майданчик ( «шісток») шириною близько 57 см. Наявність останньої запобігає можливість випадання вугілля з топки при горінні.
Слід зазначити простоту і зручність заливання головешок - воно проводиться прямо на припічку, в той час як в інших печах їх доводиться витягувати з топливника назовні.
Складність пристрою і потреба в дефіцитних матеріалах. Зважаючи на відсутність будь-яких каналів, прихованих в тілі кладки, конструкція російської печі досить проста. Слід все ж зазначити, що для отримання належного ефекту піч повинна бути складена правильно - щодо висоти і інших розмірів камери. Складається вона із звичайної цегли на глиняному розчині. Внаслідок малої напруги топкового простору і малої температури топливника звичайний глиняна цегла може служити, довгі роки без жодного ремонту.
Потреба в гарнітурі - мінімальна: 1) заслінка для камери з покрівельного заліза і 2) засувка.