ГОСТ3000-45 методика испытаний печей на твердом топливе.

Ссылки самого «великого Кузнецова» на испытания его личных,  им изобретенных печей.

ГОСТ3000-45 методика испытаний печей на твердом топливе.

ПЕЧИ ОТОПИТЕЛЬНЫЕ ТЕПЛОЕМКИЕ.

I. Назначение стандарта

1. Настоящий стандарт устанавливает нормы проектирования отопительных теплоемких печей периодического действия с огневой топкой.

Примечания:

1. К печам теплоемким относятся печи с активным объемом 0,2 м³ и более с внешними стенками толщиной:

а) в области топливника – не менее 6 см;б) в прочих местах – не менее 4 см.

2. Активным объемом печи Vак в м³ называется объем нагревающего массива печи без вычета пустот.

2. Классификация

1. Теплоемкие отопительные печи различаются:

А. По движению газов внутри печи:

а) с движением газов по каналам, соединенным последовательно:

однооборотные (черт. 1),

двухоборотные (черт. 2),

многооборотные с восходящим движением газов и с короткими вертикальными каналами (черт. 3);

черт. 1	черт. 2	черт. 3

б) с движением газов по каналам, соединенным параллельно:

однооборотные (черт. 4);

двухоборотные (черт. 5);

черт. 4	черт. 5

в) с движением газов без каналов, свободно внутри полостей печей:

колпаковые (черт. 6, 7);

черт. 6	черт. 7

г) с движением газов по комбинированной системе каналов – последовательных, параллельных, параллельных и

без каналов:

нижнего прогрева (черт. 8, 9, 10, 11, 12);

с воздухонагревательной камерой (черт. 13)

 

черт. 8	черт. 9	черт. 10
черт. 11	черт. 12	черт. 13

Б. По толщине стенок:

а)  толстостенные – с толщиной всех стенок 12 см и более;

б) тонкостенные – с толщиной стенок в топливнике до 12 см, прочих стенок до 7 см.

В. По форме в плане:

а) прямоугольные или квадратные;

б) круглые и многоугольные;

в) угловые (треугольные).

Г. По этажности:

а) одноэтажные;

б) многоэтажные, с расположением массива печи в нескольких этажах с одним топливником в первом или подвальном этаже;

в)  многоярусные, с расположением двух или нескольких печей одна на другой, каждая со своим топливником.

Д. По основному материалу печей:

а) состоящие из мелких элементов (кирпича, кафелей, изразцов, шамотных плит) в железном футляре, каркасе и без них;

б) сборно-блочные из керамики, жароупорного бетона и других материалов.

Е. По отводу дыма:

а) с насадной трубой;

б) с отводом дыма в коренную трубу или канал в стене.

III. Расчет печей

 

1. Проектирование и расчет печей производится для случая двух топок в сутки.

2. Температура открытой теплоотдающей поверхности печи и средние коэффициенты теплоотдачи принимаются по табл. 1.

Таблица 1

Типы печей	Температура поверхности печи оС		Средние коэффициенты теплоотдачи   ? ккал/м2 час
	средняя	В отдельных точках в момент максимального нагрева
Толстостенные, в штукатурке или металлическом футляре	55-65	85	400-560
Толстостенные изразцовые	65-70	90	500-600
Тонкостенные весом 1000 кг и более	65-70	120	500-600
Тонкостенные весом до 1000 кг	60-65	120	450-550

Примечание к табл. 1:

1.Средняя температура поверхности печи в момент максимального прогрева не должна превышать 90 ^оС. 2. На наружной вертикальной поверхности тонкостенных печей, не считая топочных дверей, плиты и духового шкафа, допускается температура поверхности: 100 – 110 ^оС на площади не более 15% от общей поверхности печи и свыше 110 до 120 оС на площади не более 5% от общей плверхности печи

3. Печи с температурой поверхности в отдельных ее точках более 90 оС должны иметь гладкую наружную поверхность

4. Средняя часовая теплоотдача печи Qчас в ккал/час определяется по формуле

Qчас = αIFI  + αIIFII    + αIIIFIII  + αIVFIV  + αVFV ,

где: 

FI - FV – теплоотдающие поверхности стенок, перекрыши, дна камер и отступок печи в м²;

αI - αI – соответствующие этим поверхностям средние коэффициенты теплоотдачи в ккал/м² час, принимаемые по п. п. 4 и 6 настоящего стандарта.

Примечание:

1. теплоотдающей поверхностью печи считается:

а) находящаяся в пределах активной высоты поверхность стенок печи, омываемая с одной стороны воздухом, а с другой – прогреваемая газами или соприкасающаяся с топливом;

б) перекрыша, при высоте печи не свыше 2,1 м;

в) поверхность стенок воздухонагревательных камер.

2. Расчетная (активная) высота печи считается;

а) при толщине перекрыши не более 14 см – расстояние по вертикали от колосниковой решетки или от дна дымооборота до верхней плоскости перекрыши;

б) при толщине перекрыши более 14 см – расстояние по вертикали от колосниковой решетки или от дна дымооборота до нижней плоскости перекрыши;

3. дно печи считается теплоотдащей поверхностью в том случае, если оно с одной стороны омывается протекающим воздухом, а с другой – горячим газом.

6. средние коэффициенты теплоотдачи закрытых поверхностей печи, обращенных в отступки, в воздушные камеры, а также поверхностей перекрыши печи принимаются по табл. 1 с введением поправочного коэффициента по табл. 2.

Таблица 2

Наименование поверхностей печи	Размер отступок, камер и перекрыши	Поправочный коэффициент
Отступки и воздушные камеры	Шириной 13 см и более, открытые с обеих сторон	1,00
	Шириной от 7 до 13 см, открытые с обеих сторон	0,75
	Закрытые с боков и с дна, с нижней решеткой и открытые вверху	0,75
	Закрытые с нижней и верхней решетками	0,50
	Закрытые, с боков, но открытые вверху и внизу	1,00
Перекрыша при высоте печи 2,1 м и менее	При толщине 14 см и менее	0,75
	При толщине свыше 14 см до 21 см включительно	0,50

6. Примечания:

1. живое сечение решетки должно быть не менее 0,015 м².

2. отступки шириной менее 7 см не допускаются.

7. расчетная теплоотдача печи за время между двумя смежными топками (Qрасч) в ккал определяется по формуле:

Qрасч = 12 Qчас

где  Qчас – средне-часовая теплоотдача печи, определяемая согласно указаниям п. 5 настоящего стандарта

8. коэффициент неравномерности теплоотдачи печи (М) во времени определяется по табл. 3.

Таблица 3

Активный объем печи м3	Коэффициент неравномерности М при толщине стенок:
	топливника и прочих 7 см и менее	топливника более 7 см и до 12 см, прочих 7 см и менее	топливника и прочих 12 см и более
0,20	1,00
0,25	0,90
0,30	0,85
0,40	0,80	0,65
0,60		0,60	0,50
0,80		0,50	0,40
1,00		0,45	0,30
1,20		0,40	0,25
1,40		0,36	0,21
1,60		0,34	0,18
1,80		0,32	0,16
2,00		0,31	0,14
2,20		0,30	0,13
2,60		0,28	0,12
3,00		0,26	0,11

Примечание.

При антраците коэффициент М уменьшается на 25%.

9. продолжительность одной топки (m) в часах принимается по табл. 4.

Таблица 4

Средняя часовая теплоотдача печи, ккал/час	Продолжительность топки, часов
До 1500	1,00
Св. 1500 до 3000	1,25
Св. 3000 до 5000	1,60
Св. 5000	2,00

Примечания:

1. Продолжительность топки дана для дров или торфа с влажностью 25-30%.

2. Для каменных углей вводится коэффициент 1,5; для антрацита – 2,0.

10.  Тепловосприятие внутренними поверхностями печи за одну топку в ккал Qвоспр определяется по формуле:

Qвоспр = (β1f1 + β1f1 + β1f1 + β1f1) m,

где:

m – продолжительность топки в часах;

f1 – f4 – внутренние тепловоспринимающие поверхности в м²;

β1 – β4 – внутренние тепловоспринимающие поверхности в ккал/м² час, принимаемые по табл. 5.

Индексы при β и f относятся:

1 – к топливнику,

2 – к первому дымоходу печи,

3 – к остальным дымоходам печи,

4 – к колпаку в бесканальных печах.

Таблица 5

Топливо	Коэффициенты тепловосприятия ккал/м2 час
	?1	?2	?3	?4
Дрова с влажностью 25%	6000	4500	2300	3000
Торф кусковой с влажностью 30%	5500	4000	2000	2800
Каменный уголь	5500	4000	2000	2800
Торф брикетный	6000	4200	2200	2800
Уголь подмосковный	5000	3500	2000	2500
Уголь бурый	5000	3500	2000	2500
Антрацит	4500	3200	2000	2500

11. Для обеспечения необходимой теплоаккумуляции печи вес потребного-активного массива (G) печи в кг должен быть не менее:

G = Qчас т / с ∆t ,

где:

Qчас – теплоотдача печи, определяемая по п. 5 настоящего стандарта, в ккал/час;

n – время между концом одной топки и началом следующей в часах;

c – удельная теплоемкость нагревающегося массива печи в ккал/кг ^оС;

∆t – перепад температуры массива печи в максимально разогретом состоянии и к началу следующей топки, принимаемый по табл. 6.

Таблица 6

Тип печей	оС
Толстостенные	80
Тонкостенные весом 1000 кг и более	120
Тонкостенные весом до 1000 кг	160

12. Количество топлива В в кг, сжигаемого за время одной топки, определяется по формуле:

В = Qрасч / Q^рн η ,

где:

Qрасч – принимается по п. 7 настоящего стандарта;

Q^рн  - коэффициент полезного действия печи, принимаемый:

а) для печей с колосниковой решеткой при антраците – 0,75 ,

б) для печей с колосниковой решеткой при прочем топливе – 0,70.

Часовой расход топлива:

Вчас = В / m кг/час

13. Размеры топливника определяются из условия одновременной загрузки в него всего количества топлива, потребного на одного топку, или менее 0,75 этого количества, при этом:

а) толщина слоя топлива hт в см и наименьшая высота топливника Hт в см определяются по табл. 7

Таблица 7

Род топлива	Толщина слоя топлива hт при теплоотдачи печи		Высота топливника Hт при теплоотдачи печи
	до 3000 ккал/час	свыше 3000 ккал/час	до 3000 ккал/час	свыше 3000 ккал/час
Дрова с влажностью 25%	25	35	56	77
Торф кусковой с влажностью 30%	20	30	56	77
Бурый уголь подмосковный	9	15	49	63
Каменный уголь	10	16	42	56
Антрацит	15	24	35	42

Примечания к табл. 7:

1. Величина hт принята для дров, укладываемых в топливнике горизонтально.

2. В печах с теплоотдачей до 1500 ккал/час в случае применения дров, торфа, бурых углей допускается уменьшение высоты топливника до 42 см.

б) Площадь пода топливника Fт в м² определяется по формулам:

V / hт – при загрузке всего количества топлива, потребного на одну топку;

0,75 V / hт – при загрузке 0,75 количества топлива, потребного на одну топку,

где:

V = B / γ – объем топлива, потребного на одну топку, в м³;

hт – толщина слоя топлива в м;

γ – объемный вес топлива в кг/м³.

в) ширина топливника bт с учетом швов принимается:

от 19 до 27 см – для отопительных печей с теплоотдачей до 3000 ккал/час,

от 27 см и более – для печей с теплоотдачей свыше 3000 ккал/час.

Примечание. В печах до 3000 ккал/час, предназначенных для сжигания низкосортных углей, ширину топливника допускается увеличивать до 50 см.

г) Длина топливника lт в см определяется по формуле:

lт = Fт / bт ,

Длина топливника кирпичных печей должна быть кратна размерам кирича.

д) Объем топливника Vт в м³ определяется по формуле:

Vт = lт  bт  Hт ,

где lт,  bт,  Hт  - длина, ширина и высота топливника в м.

14. Проверка расчетом объем топливника.

Получаемый расчетом объем топливника Vт проверяется по формуле:

Vт = Bчас Q^рн ηт / E ,

где:

Bчас – количество сжигаемого за 1 час топлива в кг/час;

Q^рн – низшая теплопроизводительность рабочего топлива в ккал/час, принимаемая по табл. 10 настоящего стандарта;

ηт – коэффициент полезного действия топливника с колосниковой решеткой, принимаемый 0,90;

E – тепловое напряжение топочного пространства ккал/м³ час, принимаемое по табл. 8.

Топливо	Теплонапряженность топочного пространства E ккал/м3 час
Дрова влажностью 25%, торф кусковой влажностью 30%, подмосковный уголь, бурые угли	350 000
Торф брикетный	380 000
Каменный уголь	450 000
Антрацит	480 000

Примечание к табл. 8.

превышение табличных значений допускается не свыше 20%.

Если объем топливника, определенный по настоящему пункту, окажется более объема, определенного по п. 13 д, то необходимо увеличить высоту топливника.

15. колосниковая решетка.

Площадь колосниковой решетки Fк в м² определяется по формуле:

Fк = Bчас / R ,

где R – напряжение колосниковой решетки в кг/м² час, принимаемое по табл. 9.

Живое сечение колосниковой решетки: ω = μ Fк ,

где μ – коэффициент, принимаемый по табл. 9.

Таблица 9

Род топлива	Коэффициент живого сечения решетки ?	Напряженность колосниковой решетки R, кг/м2 час
Дрова с влажностью 25%	0,25	250
Торф кусковой воздушной сушки влажностью 30%	0,20	180
Торф брикетный	0,25	200
Уголь подмосковный	0,35	70
Уголь бурый	0,30	85
Уголь каменный	0,30	70
Антрацит	0,40	60

Примечание к табл. 9.

напряжения колосниковой решетки даны при высоте дымовой трубы не менее 5 м.

15. Объем дымовых газов V в м3/час при температуре t определяется по формуле:

V = Vо Bчас (1+ αt) ,

где:

Vо – объем продуктов горения при 0^о  и 760 мм давления в м³/кг;

t – температура газов в соответствующем канале в ^оС;

α = ¹/273 – коэффициент расширения газов.

Значения Vо и t принимаются по табл. 10.

Таблица 10

Топливо			Объем продуктов горения при 0о  и 760 мм давления м3/кг Vо	Температура газов в дымоходах оС
Род топлива	Qрн ккал/кг	? кг/м3		1-й t1	Промежуточный T2	Последний Tпд	Выход в трубу tух
Дрова с влажностью 25%	3300	420	10	700	500	160	130
Торф кусковой воздушной сушки влажностью 30%	3000	400	10	550	350	150	130
Торф брикетный	4000	250	11	600	400	160	130
Уголь подмосковный	3000	700	12	500	320	140	120
Уголь бурый	4700	750	12	550	350	140	120
Уголь каменный	6500	900	17	480	300	120	110
Антрацит	7000	1000	17	500	320	120	110

Примечание к табл. 10:

1. В таблице даны средние значения величин.

2.  Для печей с теплоотдачей до 1500 ккал/час значения t2 и tпд для промежуточных и последних дымоходов принимаются с коэффициентом 1,2.

 

 

 

ПЕЧИ ОТОПИТЕЛЬНЫЕ ТЕПЛОЕМКИЕ.  Метод испытания. ГОСТ 3000-45*

I. НАЗНАЧЕНИЕ СТАНДАРТА

l. Настоящий стандарт устанавливает основные требования к теплотехническим испытаниям отопительных теплоемких печей.

Примечание. Стандарт не распространяется на испытание металлических печей.

II. ЦЕЛЬ ИСПЫТАНИЯ

2. Целью испытания является исследование работы печи как генератора тепла и как нагревательного аппарата при одной и при двух топках в сутки, для чего определяются:

а) распределение температур по поверхности печи,

б) температура уходящих в трубу газов,

в) химический состав дымовых газов,

г) средняя часовая теплоотдача печи,

д) распределение теплоотдачи по стенкам печи,

е) коэффициент неравномерности теплоотдачи по времени,

ж) расход топлива,

з) тепловой баланс печи,

и) коэффициент полезного действия печи.

III. ПРИБОРЫ, РЕАКТИВЫ, ТОПЛИВО

В. Топливо

16. Топливо заготавливается на весь период испытания печи и должно (быть однородным по виду, сорту и влажности; дрова должны быть без гнили. Влажность дров от 25 до 35%.

Топливо должно храниться в условиях, обеспечивающих его от изменений и засорения.

17. Минимальное количество порций топлива для испытаний одной печи должно быть:

при одной топке в сутки 5 порций (натоп)	+2 порции (испытание)
при двух толкай в сутки 6 порций (натоп)	+2 порции (испытание)
при форсированной топке	1,5 порции (испытание)
топке с уменьшенным количеством топлива	0,5 порции

 

18. Каждая порция топлива должна быть весом:

B = Qрасч /Qрн η  кг,

где:Qрасч=24 Qчас—при одной топке в сутки,

Qpacч=12 Qчас—при двух топках в сутки.

Примечание. Обозначения величин, приведенных в данном и последующих пунктах, даны в приложении 1 к настоящему стандарту.

19. Определение элементарного состава и общий анализ топлива делаются один раз для всей расходуемой партии.

Состав древесного топлива, за исключением влажности, допускается принимать по существующим справочникам.

20. Проба топлива на влажность берется непосредственно перед топкой, тщательно упаковывается в герметическую банку и не позже следующего дня передается на анализ.

21. При топке дровами они должны быть напилены по длине топливника и наколоты на поленья толщиной 9—12 см—при влажности до 20% и 6—9 см—при более высокой влажности.

IV.ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЙ

24. Точность измерений принимается:

при определении влажности топлива	0,5% от веса пробы
при определении зольности	0,5% от веса пробы
при определении теплотворной способности	±1% от Qрн
при определении состава газов	0,5% от общего объема газов
при определении температуры поверхности печи	±1оC
при определении температуры газов	±3°С
при определении температуры воздуха внутри и снаружи помещения	±1°С
при определении разрежения в дымоходе	±0,1 мм вод. ст.
при определении веса топлива	±50 г
при определении веса золы	±25

 

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

25. Испытания печей должны производиться в специально приспособленных помещениях лабораторий или в обычных отапливаемых помещениях.

26. Температура в помещении для испытания печей должна быть tв = +18°C с допускаемыми колебаниями в течение периода между топками ±3°С.

В летнее время допускается производить испытание печей при температуре помещения до tв =+28°C, применяя режим топки, указанный в п. 54 настоящего стандарта.

В помещении для испытания печей не допускается сильных токов воздуха (сквозняков).

27. Испытываемая печь должна быть защищена от влияния других печей и прочих; источников тепла, в том числе от непосредственного действия солнечных лучей, путем установки деревянных, асбофанерных переборок, ширм, щитов и т. п.

28. Для предотвращения усиленной теплоотдачи испытываемую печь необходимо устанавливать на достаточном (не менее 2 м) удалении от мест поступления холодного воздуха (наружные двери, большие оконные проемы и пр.) или защищать деревянными или иными переборками, ширмами или щитами.

29. В дымовой трубе, сооружаемой для испытания печи, поперечное сечение канала следует принимать при одной топке в сутки:

при печах с теплоотдачей до 1600 ккал/ч	1/2 х 1/2 кирпича
при печах с теплоотдачей св. 1600 до 4000 ккал/ч	1/2 х 1 кирпича
при печах с теплоотдачей св. 4000 ккал/ч	3/4 х 1 кирпича или 1 х 1 кирпича

 

Высота трубы должна быть 5—10 м от уровня колосниковой решетки до устья.

Если речь имеет насадную трубу, то испытание должно производиться при сечении, предусмотренном конструкцией испытуемой печи.

VI. ПОДГОТОВКА ПЕЧИ К ИСПЫТАНИЯМ

А. Постройка и просушка печи

30. Испытаниям могут подвергаться печи, специально выстроенные для этой цели, и печи, находящиеся в эксплуатации.

Постройка печи производится по утвержденным чертежам с указанием расположения испытательной аппаратуры. Все вносимые во время постройки печи изменения отмечаются на чертежах.

Проектная техническая характеристика печи и сведения о ее постройке заносятся в журналы.

31. Через один день по окончании постройки кирпичную печь следует начать просушивать медленной топкой, сжигая небольшое количество сухих, тонко колотых дров. По мере высыхания печи количество дров постепенно увеличивается и в последние два дня просушки, когда прекратится выделение паров воды и исчезнут серые пятна на поверхности печи, количество топлива должно быть доведено до нормальной (расчетной) порции.

32. В первый период просушки дверки печи и труба все время должны быть открытыми. К концу просушки, когда прекратится выделение паров воды и количество топлива будет доведено до нормального (последние два дня), дверки и труба закрываются (см. п. 51 настоящего стандарта).

33. Концом просушки следует считать исчезновение сырых пятен с поверхности печи и отсутствие их при остывании печи.

34. Длительность просушивающих топок, начатых не позже чем через один день по окончании постройки печи, зависит от ее размера и степени влажности и принимается в пределах от 3 до 12 дней.

Б. Установка термометров

35. Для установки измерительной аппаратуры изготовляются чертежи развертки поверхности печи, на которые производится разметка, расстановки термометров и устанавливается нумерация точек замера в соответствии с указаниями настоящего стандарта.

36. При исследованиях принимается во внимание лишь активная высота печи, получаемая путем вычитания из строительной высоты печи:

а) высоты верхней перекрышки печи и

б) высоты кладки цоколя печи, считая .от уровня пола до колосниковой решетки при наружном топливнике, стенки которого являются наружными стенками печи, или от уровня пола до дна дымооборотов — при внутреннем топливнике со стенками, скрытыми за дымооборотами.

Примечание. Архитектурные украшения и прочие утолщения стенок печи, выступающие на 7 см и более над плоскостью стенок, исключаются из активной поверхности печи.

37. Нумерация стенок печи, в зависимости от конфигурации печи в плане, устанавливается:

а) Для прямоугольной печи (черт. 1):

I — передняя стенка с топочной дверкой,

II — левая боковая стенка,

III — задняя стенка,

IV — правая боковая стенка.

 

б) Для угловой печи (черт. 2):

I — угловая скошенная стенка,

II — левая разлопатка,

III — левая стенка,

IV — правая стенка,

V — правая разлопатка.

в) Для круглой печи (черт. З):

I — передняя стенка с топочной дверкой,

II — задняя стеика/

Примечание. Разделение на две стенки проходит по диаметру АВ, перпендикулярному к оси топливника.

38. Поверхность печи по активной высоте делителя на равные горизонтальные полосы — «пояса», в зависимости от высоты печи (черт. 4), причем:

а) печи высотой до 2 м делятся на 2 пояса,

б) печи высотой свыше 2 м делятся на 3 пояса.

39. Площадь каждого пояса на каждой стенке делится на равные прямоугольники (черт. 4), для чего проводятся средние горизонтальные линии аb поясов и вертикальные линии cd, равноотстоящие друг от друга. При этом:

а) при длине стенки l ≤ 51 см проводится одна линия cd,

б) при длине стенки l = 52—-102 см проводятся две линии cd,

в) при длине стенки l > 102 см проводятся три линии cd,

г) в круглой печи на каждой стенке проводятся две линии cd,

д) в угловой печи-на I, III и IV стенке линий cd проводятся;

согласно подпунктам а, б и в настоящего .пункта, а на разлопатках II и V вертикальная линия cd должна совпадать с ребром тупого угла.

В центрах прямоугольников, образованных линиями аb и cd, ставится по одному термометру (черт. 4).

40. На плане печей расстановка термометров изображена на черт. 2, 3 и 5, в зависимости от конфигурации печи в плане и от длины стенки печи.

42. Если печь по своей конструкции симметрична продольной оси топливника, то на одной из симметричных стенок ставятся все требующиеся для нее по п. 41 настоящего стандарта термометры, а на противоположной ее стенке ставятся только 2 — 3 контрольных термометра.

При наличии у печи металлических частей (плит, дверок и т.п.) термометры (или термопары) ставятся также и на эти детали,, в количестве не менее одного на каждую металлическую деталь.

43. При установке термометра шкала его направляется вверх вертикально или с небольшим наклоном. Верхний конец привязывается к гвоздю, вбитому в шов кладки.

Резервуар термометра должен быть плотно прижат к поверхности печи и подмазан гипсом или глиной так, чтобы внешняя поверхность прикрепляющего слоя ;была касательной к резервуару термометра.                                      

VII. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЙ

А. Режим топки

44. Каждая печь испытывается при следующем режиме:

а) одна топка в сутки не менее двух раз подряд,

б) две топки в сутки не менее двух раз подряд,

в) не менее одной форсированной<