Тепловой режим комнатных печей

В, Пересвѣтъ-Солтанъ.

Тепловой режимъ комнатныхъ печей.

(Опытное изслѣдованіе).

Съ 26 черт, въ текстѣ и 7 приложеніями.

(Отдѣльный оттискъ изъ Инженернаго журнала 1910 г.).

С.-ПЕТЕРБУРГЪ. 1910.

Гншрсттш БИБЛИОТЕКА СССР ■и. I. И. Леші

2007067716

Тип. У сманова . Спб. Вознесенскій пр., 47.

я еде ніи ^горѣнія “ на первыхъ порахъ Обыкновенная комнатная печь, сложенная изъ кир ­ пича, является самымъ распространеннымъ нагрѣва ­ тельнымъ приборомъ не только у насъ въ Россіи, но и заграницей, напримѣръ, въ Германіи, гдѣ централь ­ ныя системы отопленія устраиваются особенно охот ­ но. Причинами этого слѣдуетъ признать, кромѣ про ­ стоты и дешевизны устройства обыкновенной печи, лег ­ кость ухода за ней, доступнаго, вообще говоря, пони ­ манію даже малоразвитого простолюдина, получающаго представленіе объ своей жизни. Когда была придумана первая печь, сказать очень трудно, но во всякомъ случаѣ это должно было быть однимъ изъ весьма раннихъ изобрѣтеній человѣка, явившимся, вѣроятно, тотчасъ послѣ знакомства съ добываніемъ огня. Первоначально, надо думать, стали устраивать камины, снабжая костры и очаги для при ­ готовленія пищи отверстіями въ стѣнахъ съ цѣлью удаленія дыма. Затѣмъ, можетъ быть случайно, было замѣчено прогрѣваніе стѣны у дымохода, что могло дать идею вынести часть стѣны съ этимъ каналомъ во внутренность помѣщенія * ). *) Даже въ настоящее время въ старыхъ зданіяхъ такихъ, напримѣръ, городовъ, какъ Тифлисъ, можно еще встрѣтить печи въ видѣ топки съ 2— 3 оборотами, устроенныя въ толщѣ самой стѣны. Проф. Лукашевичъ на основаніи свѣдѣній о раскопкахъ полагаетъ, что римлянамъ уже были извѣстны дымовыя трубы, Свіязевъ же считаетъ, что настоящая печь впервые была пред ­ ложена въ 1315 г. богемцемъ Кульманомъ. 1

— 2

Не смотря, однако, на давность примѣненія этого нагрѣвательнаго прибора, онъ не только не достигъ вполнѣ законченнаго устройства и совершенства, во до настоящаго времени но вполнѣ была еще извѣстна сущность тѣхъ тепловыхъ явленій, которыми сопро ­ вождается какъ нагрѣваніе, такъ и охлажденіе тепло ­ емкостей печи. Кромѣ того, помимо дефектовъ, связанныхъ, такъ сказать, органически съ конструктивными несовершен ­ ствами и дѣйствующихъ поэтому постоянно, на утили ­ зацію тепла этимъ приборомъ оказываетъ вліяніе отсутст ­ віе правильнаго и сознательнаго ухода. На послѣдній обык ­ новенно уже совсѣмъ не обращаютъ вниманія, и про ­ тапливаніе печей поручаютъ чаще всего прислугѣ на томъ основаніи, что этотъ нагрѣвательный приборъ рѣдко портится настолько, чтобы совсѣмъ не топиться, и но существу своему, если только дрова не вполнѣ сырыя, дѣйствуетъ почти „безъ отказа", т. ѳ. сжигая поло ­ женное количество топлива. всегда даетъ какой-нибудь видимый и ощущаемый эфектъ. Что же касается дѣйствительно использованнаго тепла или т. н. коэффиціента полезнаго дѣйствія, то величина его можетъ быть опредѣлена только спеці ­ альными приборами и потому проходитъ совершенно незамѣченной для неосвѣдомленнаго наблюдателя. Въ этомъ обстоятельствѣ и заключается причина того, что пользующіеся для отопленія своихъ помѣщеній печами не только упускаютъ многое весьма существенное для лучшаго прогрѣванія печи, но часто, вполнѣ довѣряясь кажущимся непреложными своимъ соображеніямъ, еще болѣе ухудшаютъ результаты тонки. Но этой же причинѣ, если и придумываются кое- какія усовершенствованія въ устройствѣ и способахъ топки печей, то въ большинствѣ случаевъ они разби ­ ваются о косность и неосвѣдомленность лицъ, поль ­ зующихся этими приборами, и въ концѣ концовъ мы настолько „сживаемся “ съ недостатками ихъ, что ни ­ чего уже не предпринимаемъ для устраненія послѣд ­ нихъ. Этимъ отчасти и объясняется то малое количе ­ ство работъ, которое посвящается изслѣдованію печей, между тѣмъ, какъ было уже упомянуто выше, въ этой области не все еще разработано въ достаточной мѣрѣ, и, всякое, даже незначительное улучшеніе дол-

— 3 —

жно отражаться крупными суммами въ общемъ ба ­ лансѣ народнаго благосостоянія * ). Литература по отопленію обыкновенными кирпич ­ ными печами не отличается богатствомъ даже и въ Гер ­ маніи, въ сѣверной части которой такъ же, какъ и въ Скандинавскихъ государствахъ, кирпичныя или, какъ ихъ называютъ, кафельныя печи весьма распростра ­ нены. Для этого достаточно указать на извѣстное нѣ ­ мецкое руководство по отопленію и вентиляціи про ­ фессора берлинскаго политехникума Ритчеля, кото ­ рый посвящаетъ печамъ всего нѣсколько страницъ, сообщая въ нихъ самыя поверхностныя и не всегда точныя свѣдѣнія ** ). Въ весьма капитальномъ Hand- bupli der Architektur также очень мало говорится отно ­ сительно обыкновенныхъ печей . и между прочимъ только въ одномъ мѣстѣ имѣется небольшое разсужденіе о присущей имъ теплоемкости съ указаніемъ, впрочемъ, на то, что до сихъ поръ еще не удалось получить за ­ кона охлажденія подобныхъ приборовъ *** ). У насъ имѣется значительно большее количество трудовъ по печному дѣлу. Самымъ раннимъ, нѳутра- тившимъ интереса вч> нѣкоторыхъ частяхъ и по настоя ­ щее время является сочиненіе архитектораСвіязева * " ** ), который весьма вдумчиво отнесся ко многимъ явле ­ ніямъ отапливанія печами и между прочимъ, повиди ­ мому, впервые обратилъ вниманіе на необходимость на ­ правленія дыма изъ подъемнаго дымооборота сразу въ нѣсколько опускныхъ, также на значеніе насадки н недостатки большихъ и широкихъ топливниковъ, ко- «) Д. Менделѣевъ въ своихъ „Основахъ фабрично-заводской промышленности", 1897 г. (стр. 66) указываетъ, что общая годо ­ вая потребность въ Россіи дровъ для домашняго потребленія, правда лишь гадательно, опредѣляется въ 12 милліард. пуд., что составляетъ около 240 мил. 9 воры. соси, съ слов, дровъ, стоя ­ щихъ приблизительно 800 — 900 мил. рублей. * ’ ) Rietschel, Н. Leitfaden ziim Borechnen und Bntwerfeil von I.iil ’ tungs-und Heizungs-Anlagen. Berlin, 1902. S. 191. На стр. 192 между прочимъ указывается ’ , что нижняя часть кафельныхъ пе ­ чей почти вовсе не принимаетъ участія въ отопленіи, а герме ­ тическія дверцы устраиваются для того, чтобы меньше тепла уходило въ трубу. * * **) Handbuch der Architektur. Heizung und Liiftung der Gebiiudc. Leipzig. 1908. S. 365. * ***) Теоретическія основанія печного искусства въ примѣненіи къ устройству разныхъ нагрѣвателей къ отопленію и вентиля ­ ціи зданій. СІШ., 1867.

— 4 — торые въ то время почти всегда сопутствовали устрой ­ ству весьма распространенныхъ и чуть-ли не единст ­ венныхъ голландскихъ печей. Серьезный упрекъ Свіязеву можно сдѣлать лишь въ томъ, что онъ нѣсколько увлекся для увеличенія теплоотдачи печей примѣненіемъ дымооборотовъ изъ одного желѣза. Въ дальнѣйшемъ много практическихъ указаній было приведено въ извѣстныхъ руководст ­ вахъ» по отопленію и вентиляціи профессорами Лука ­ шевичемъ и Ведѳняпинымъ. При этомъ первый про ­ извелъ даже нѣсколько опытныхъ изслѣдованій надъ топливниками, хотя къ сожалѣнію сообщилъ только нѣкоторые результаты изъ нихъ, лишивъ такимъ об ­ разомъ возможности детальнѣе познакомиться съ за ­ тронутымъ вопросомъ. Профессоръ же Вѳденяпинъ впервые ясно формулировалъ тѣ санитарныя требо ­ ванія, которыя слѣдуетъ предъявлять къ подобнымъ приборамъ * ), и сдѣлалъ попытку провѣрки и опредѣ ­ ленія теплоемкости кирпичныхъ печей. Затѣмъ комиссіей при Главномъ Инженерномъ Управленіи но опредѣленію нормы довольствія камен ­ нымъ углемъ взамѣнъ дровъ въ Варшавѣ и Петер ­ бургѣ въ 1894 — 95 г.г. были произведены весьма детальныеопыты надъпрогрѣваніемъ и охлажденіемъ въ первомъ случаѣ голландской печи и второмъ — типа Войницкаго ** ). Во время этихъ опытовъ приборомъ Орса производился анализъ дыма, опредѣлялась температура въ трубѣ и вч» послѣднихъ дымооборотахъ, а также количество выдѣланнаго иечыо при остываніи тепла. Къ сожалѣнію, не смотря на кажущуюся обстоятель ­ ность и научность этихъ опытовъ, были сдѣланы въ методахъ нѣкоторыя ошибочныя предположенія, и самый способъ опредѣленія тепла по температурѣ и количеству воздуха, прошедшаго черезъ отверстіе деревяннаго кожуха, который былъ поставленъ въ 8 верш, отъ печи, не могъ быть достаточно точенъ, и во всяком ’ !, случаѣ присутствіе кожуха должно было измѣнять тепловой режимъ печи. Кромѣ того закладка топлива производилась 4 раза за время топки, что мо-

*) Также въ статьѣ: отопленіе и вентиляція съ санитарной точки зрѣнія, А. Ведѳняпина. Инженерный журналъ 1886 г.Ж 2 — 3. **) Инженерный 1898 г. 2--8.

о ---

можетъ быть и правильно съ теоретической стороны, но не отвѣчаетъ обыденному способу топки печей. Вотъ почему лишь немногое можетъ быть принято изъ при ­ веденныхъ опытовъ. Наконецъ, въ послѣдніе годы въ Инженерномъ журналѣ былъ помѣщенъ рядъ статей съ предложе ­ ніемъ различныхъ конструктивныхъ усовершенствова ­ ній и измѣненій въ печахъ, однако, не всегда обос ­ нованныхъ и провѣренныхъ. Что ясе касается условій правильнаго сожиганія топ ­ лива, то вслѣдствіе необходимости приложенія ихъ къ топкѣ котловъ они въ настоящее время получили достаточно полную разработку во многихъ сочиненіяхъ. Мало того явленія такъ называемой диссоціаціи те ­ перь нашли выраженіе въ законѣ фазъ или равновѣ ­ сія при различныхъ условіяхъ превращеній, форму ­ лированномъ Лешатальѳ, математическое выраженіе коего закона, напримѣръ, для углекислоты оказалось вполнѣ совпадающимъ съ фактическими наблюденіями, сдѣланными до 1.500° С. * ) Въ частности данныя, получаемыя изъ объемнаго анализа продуктовъ горѣнія приборомъ Орса, были сведены проф. Зиборовымъ въ формулы, облегчаю ­ щія вычисленіе какъ количествъ впущеннаго въ топку воздуха, такъ и коэффиціентовъ полезнаго дѣйствія и потерь черезъ дымовую трубу ** ). Настоящее изслѣдованіе имѣло цѣлью съ одной сто- роныпровѣрку и опредѣленіе такихъ, напримѣръ, факто ­ ровъ въ смыслѣ утилизаціи теплоты, какъ температуры горѣнія, при условіяхъ, наиболѣе близкихъ къ рас ­ пространенному типу топливниковъ, затѣмъ значенія глухого пода при сожиганіи дровъ и вообще характера горѣнія въ тѣхъ же топливникахъ главнымъ образомъ для дровъ, каменнаго угля и антрацита, какъ болѣе типичныхъ и чаще примѣняемыхъ, а также значенія регулировки горѣнія трубными задвижками и дверцами при топливникѣ. Съ другой стороны представлялось *) JUptner, Н. Lehrbucb tier chemischen Technologie der Ener- gien. Leipzig, 1905. S. 128. Свѣдѣнія объ этихъ превращеніяхъ приведены также въ учебникѣ химіи, А. Горбова, СПБ. 1908. **) Успѣхи сожиганія нефти безъ посредства пульверизаціи въ приборахъ для комнатныхъ и иныхъ печей, М. Зиборова. Инженерный журналъ 1893 г.. 1— 3.

— 6 — весьма важнымъ опредѣлить характеръ самого прогрѣ- ванія и остыванія печи въ связи съ различной толщи ­ ной стѣнокъ и примѣненіемъ насадки, что разсматри ­ валось до сихъ поръ въ сочиненіяхъ по отопленію и вентиляціи большею частью умозрительно. Такимъ образомъ была поставлена, вообще говоря, задача опытнымъ путемъ, какъ единственно цѣннымъ для практики, прослѣдитъ вліяніе различнымъ факторовъ на тепловой режимъ обыкновенной комнатной печи. Ясно, что какъ санитарное значеніе этихъ приборовъ, такъ и многое другое могло и не попасть въ данное изслѣ ­ дованіе. Производство опытовъ Устройство печи, Для опытовъ пришлось восполь- зоватьсяоставшейсяпослѣ исп ытанія мультипликаторовъ Клобуковскаго изразчатой прямоугольной печью, при проектированіи которой на случай настоящихъ опытовъ восходящій дымоходъ былъ оставленъ въЗ X 12 = 36 кв. верш. т. е. настолько просторнымъ, чтобы потомъ въ немъ можно было устроить суженіе въ видѣ шейки и помѣстить насадку, что и было исполнено. Топлив ­ никъ же еще раньше былъ освобожденъ отъ чугун ­ ныхъ мультипликаторовъ и передѣланъ въ обыкно ­ венный съ рѣшеткой и поддуваломъ. Самая печь имѣла размѣры 970 X 970 миллим, (около 22 верш.) въ сѣченіи и 2.720 мил. (61 верш.) высотой и помѣщалась въ одномъ изъ сводчатыхъ по ­ мѣщеній подвальнаго этажа Инженернаго замка въ разстояніи 22 и 12 верш, отъ задней и поперечной стѣны. Топливникъ (фиг. 1 — 3) былъ вьтлсжѳнт, въ полкирпича огнеупорнымъ матеріаломъ и снабженъ цѣльной чугунной рѣшеткой 250 X 260 мил. (около 0,76 кв. фута площадью) съ шириной колосниковъ и прозоровъ въ 10 мил. Для ослабленія неблагопріятнаго вліянія оставшихся послѣ опытовъ съ мультипликато ­ рами по бокамъ рѣшетки заплечиковъ въ задней части топливника (пунктиръ К) были поставлены наклонно кирпичи. Печь была облицована, кромѣ верхней перекрышки и небольшой полосы снизу, обыкновенными бѣлыми

— 7 — изразцами 215 X 425 мил. и 50 мил. толщиной, какъ показано въ фасадѣ на фиг. 4, съ тщательной при ­ теской ихъ и заполненіемъ рюмокъ кирпичнымъ щебнемъ * ),

Фиг. 2 и 8.

Фиг. 1.

Фиг. 5 и 6.

Фиг- 4.

*) Кирпичъ кладки былъ на 15% больше нормальнаго. Его пористость по вѣсу поглощенной при кипяченіи воды была опредѣлена въ 21,4°/о, изразцовъ же 21,7%.

— 8 —

Стѣнки получили толщину: наружная восходящаго канала въ полкирпича и изразецъ, опускныхъ — четверть кирпича съ изразцомъ, между ними 3 /< кирпича, въ боковой части топливника '/я огнеупорнаго, ’ /з простого и изразецъ, и в'ь задней то же самое только съ Ѵ 4 кир ­ пича простого. Неравенство стѣнокъ топливника полу ­ чилось еще на предыдущихъ опытахъ вслѣдствіе же ­ ланія при передѣлкѣ сохранить величину его такой же, что и при мультипликаторахъ. Печь была тща ­ тельно сложена съ весьма тонкими швами. Дымовая труба имѣла сѣченіе около 6X6 верш, при высотѣ 12,9 саж. отъ рѣшетки и была снабжена сверху обыкновенной вращающейся флюгаркой. На предшествовавшихъ опытахъ комиссіи съ муль ­ типликаторами три такихъ прибора, состоящіе изъ чугунныхъ коробокъ съ ребрами, какъ представлено въ нижнемъ углу фиг. 1, были задѣланы съ трехъ сторонъ въ толщѣ топливника. Круглая печь, одѣтая желѣзомъ и испытанная 31 дек., состояла (фиг. Биб) изъ б послѣдовательныхъ оборотовъ съ перекиднымъ патрубкомъ, наверху. Высота ея отъ пода была 45 верш. Всѣ температуры до 400° С. измѣрялись т. н. хи ­ мическими ртутными термометрами, свѣренными съ нормальнымъ (отъ 350 до 400 съ азотомъ надъ ртутью), при чемъ на всякій случай имѣлся особый ртутный термометръ до 550°С. Азотные термометры вставлялись въ патрубокъ (№ 1), въ восходящій каналъ послѣ окон ­ чанія топки (№ 37), въ опускные- -при нѣкоторыхъ опытахъ (а, Ь, с, d на фиг. 4) и въ перевалъ (№ 32). Для такихъ мѣстъ, какъ топка и начало восходя ­ щаго канала, гдѣ температура могла подниматься вы ­ ше 500 е 0, примѣнялись пирометры Лешателье съ общимъ милливольтметромъ, который при погруженіи сростковъ свободныхъ концовъ проволокъ пирометра и проводниковъ въ тающій ледъ прямо показывалъ Измѣрительные приборы и методы вычисленія данныхъ

— 9 —

температуру спая * ). Этотъ пирометръ, какъ показано на фиг. 1 (С), вставлялся въ центръ топлива. Приборъ ока ­ зался не только весьма существеннымъ для данныхъ опытовъ, такъ какъ давалъ возможность получить пол ­ ную картину измѣненій температуры отъ самаго мѣста горѣнія до выхода газовъ въ трубу, но и достаточно точ ­ нымъ и простымъ въ обращеніи. Въ самомъ началѣбыло произведенонѣсколько разъ сравненіе этого пирометра съ термометромъ въ 550° С. (въ восходящемъ дымоходѣ), устанавливая ихъ совершенно точно одинъ рядомъ съ другимъ, при чемъ часто получалось полное совпа ­ деніе, въ предѣлахъ, конечно, точности отчета пиро ­ метра, и только иногда разница доходила до 10 — 15° С, что могло происходить и отъ вліянія различныхъ струй

проходящихъ газовъ.

Что касается чув ­ ствительности этого прибора, то во время опытовъ она была испытана охлажде ­ ніемъ вынутаго изъ печи пирометра въ комнатномъ воздухѣ. Какъ видно изъ діа ­ граммы, изображен ­ ной на фиг. 7 (для трехъ наблюденій), начиная съ 700° С., въ 1 минуту остыва ­ ніе получалось около 55°, и при 400 —

*) Пирометръ Лѳшательѳ состоитъ изъ сиая платиновой про ­ волоки и проволоки изъ 90% платины и 10°/о родія, каковая ком ­ бинація помимо большой стойкости платины вообще, какъ пока ­ зали изслѣдованія Holborn ’ a и др. даетъ почти линейную зави ­ симость элѳктровозбудительной силы отъ температуры вплоть до 1600° С. При этомъ отъ 300 до 1600 ал. сила измѣняется при ­ близительно отъ 2 до 17 милливольтъ (Beckstein. О. Instrumen- te zur Messiiug der Temperatur. Hannover, 1905. S. 40 — 43). Одна изъ проволокъ вставляется въ тонкую фарфоровую, а все вмѣстѣ въ толстую трубку съ донышкомъ, которая въ настоящемъ слу ­ чаѣ была окружена еще футляромъ 1 дм. діаметромъ.

10 --

около 30°, что можно признать достаточнымъ для практическихъ цѣлей * ). Кромѣ этихъ, такъ сказать, обычныхъ измѣреній температуръ, для опредѣленія процесса прогрѣванія и охлажденія печи въ нѣсколькихъ наиболѣе интерес ­ ныхъ мѣстахъ, на различной глубинѣ были замурова ­ ны обыкновенные ртутные термометры. Прежде всего интересно было прослѣдить измѣненіе температуры кладки на пути развитія и движенія газовъ, для чего было назначено къ задѣлкѣ нѣсколько термометровъ приблизительно на разстояніи 9 см. (около 2 верш.) отъ внутренней поверхности печи. Какъ видно изъ фиг. 1— 4, № 28 былъ располо ­ женъ близь самой рѣшетки на разстояніи 90 миллим, отъ внутренней поверхности топки, №31 — въ верхней части ея на разстояніи 93 м/м., № 12 въ восходящемъ дымооборотѣ — на 94 м/м., № 8 въ перекрышкѣ на 102 м/м. и № 17 въ опускномъ на 78 м/м. Затѣмъ для выясненія, если можно такъ выразить ­ ся, движенія тепловыхъ массъ сквозь толщу каждой стѣнки въ наиболѣе характерныхъ мѣстахъ были по ­ ставлены термометры на разной глубинѣ. Такъ, у рѣ ­ шетки по квадрату въ 8 — 10 см. находились: № 0 на разстояніи 41 м/м. отъ внутренней поверхности, №28 — 90, № 34 — 183 и № 35 — 263. Въ верхней части топливника по прямой линіи съ промежутками въ 8 см. — № 30 на 56 м/м. .№31 — 93 и № 29 — 250. Въ средней части восходящаго дымохода — № 9 на 10 м/м., № 12 — 96, № 10 — 152 и № 33 — 29. Въ перекрышкѣ — № 5 на 62 и № 8 — 102. Въ опуск ­ ныхъ каналахъ № 23 — на 38 и № 17 — 78. Наконецъ, въ главной преградкѣ, между восходящимъ и опуск ­ ными каналами въ центрѣ печи и на равномъ разсто ­ яніи отъ поверхностей въ верхней части былъ задѣ ­ ланъ № 4 и въ нижней — № 3. Кромѣ того было встав ­ лено еще нѣсколько термометровъ, не имѣющихъ боль ­ шого значенія для выясненія прогрѣванія печи. *) Grahl (Zeitscfirift filr Danipt'kessol-und — Maschinen-Betrieb 1904. S. 47) также сравнивалъ этотъ пирометръ съ ртутнымъ и нашелъ, что при 400 — 500° С. показанія перваго запаздываютъ до 4 мин. хотя, за 2 часа среднія температуры отличались всего на 2°; при 700 — 800° это запаздываніе, опредѣлявшееся при откры ­ ваніи дверецъ котла, не превышало 1 мин.

— 11 Всѣ указанные термометры помѣщались въ вы ­ сверленныя въ кладкѣ цилиндрическія отверстія около 1 дм. діаметромъ и засыпались толченнымъ кирпичемъ съ небольшой прибавкой глины, чѣмъ предполагалось отчасти возстановить нарушенныя свойства прилегаю ­ щаго къ термометру матеріала. При этомъ, такъ какъ шкала у всѣхъ термометровъ располагалась снаружи кладки, являлся вопросъ, не дѣлало-ли это показанія температуръ слишкомъ неточными. Для выясненія этого болѣе длинные изъ нихъ были опущены въ кипящую воду (при извѣстномъ давленіи атмосферы) такимъ образомъ, чтобы въ водѣ находился одинъ только шарикъ. При этомъ оказывалось, что при удаленіи послѣдняго отъ черты 100° на 35 см. ошибка въ показаніи рѣдко превосходила 1°. И даже для № 3 и 4, у которыхъ 100° отстояло отъ шарика на 70 см., по ­ правка не выходила за 4°, что не имѣло также су ­ щественнаго практическаго значенія, такъ какъ для большинства выводовъ приходилось брать не абсолют ­ ныя величины температуръ, а приращенія или умень ­ шенія ихъ, если не считать того, что оба термометра № 3 и 4 на глубину около 50 см. находились въ до ­ статочно прогрѣтой кладкѣ. Нѣсколько труднѣе было получить температуру по ­ верхности печи. Обыкновенно для этого предлагается пользоваться термоэлектрическимъ спаемъ въ родѣ описанной уже пары Лешательѳ, примѣняя только вмѣсто дорогой платины и родія, обладающихъ кромѣ того при небольшой разницѣ температуръ относитель ­ но слабой элѳктровозбудительной силой, другіе метал ­ лы. Однако, помимо трудности подбора такой термо ­ электрической пары, которая давала бы близкое къ линейному наростаніе электровозбудительной силы и облегчала бы градуировку и пользованіе приборомъ, является весьма спорнымъ, насколько температура приложеннаго къ поверхности печи термоэлемента от ­ вѣчаетъ ея дѣйствительной температурѣ. Въ самомъ дѣлѣ, если это спай въ видѣ шарика, то, такъ какъ послѣдній не будетъ плотно прилегать къ поверхности, очень трудно сказать, насколько его температура будетъ отвѣчать температурѣ послѣдней. При плоской же формѣ спая, если онъ будетъ прижатъ къ предмету даже безъ промежутка, то

12 — наружный его видъ уже будетъ вліять на теплоот ­ дачу, а слѣдовательно и температуру всей поверхно ­ сти. Можетъ быть, подобная ошибка и не имѣетъ пра ­ ктическаго значенія, но доказать это весьма затрудни ­ тельно. Правда, въ настоящее время, на ряду съ опти ­ ческимъ пирометромъ Wanner'a, показывающаго тем ­ пературу раскаленнаго тѣла не ниже 900° С. * ), есть еще болѣе удобный термоэлектрическій пирометръ Fery, дающій возможность опредѣлять температуру и темной поверхности ** ), однако и онъ долженъ быть градуиро ­ ванъ опытнымъ путемъ, что, какъ видно было выше, представляетъ большія затрудненія. Къ тому же во время опытовъ этого прибора достать было нельзя и только въ послѣдствіи, о чемъ будетъ сказано далѣе, удалось произвести съ нимъ сравнительныя измѣренія въ топ ­ кѣ камина. Въ виду вышеизложеннаго была сдѣлана попытка выработки такого пріема опредѣленія температуры поверхности, при которомъ можно было бы обойтись ртут ­ нымъ термометромъ, какъ самымъ простымъ въ обраще ­ ніи, и получить достаточно сравнимые и точные для прак ­ тики результаты. Для этого былъ заказанъ чувстви ­ тельный термометръ съ очень плоскимъ шарикомъ, 5/20 миллиметр, площадью и 2 миллиметр, толщи- *) Jilptner, Н. (S. 78|. •*) Этотъ пирометръ принадлежитъ къ остроумнѣйшимъ изо ­ брѣтеніямъ послѣдняго времени и отличается замѣчательной про ­ стотой въ обращенія. Онъ представляетъ изъ себя трубку, въ глубинѣ которой находится сферическое зеркало, отражающее входящій въ трубку пукъ лучей на термоэлектрическій элементъ. По существу конструкціи прибора разстояніе намѣренія темпе ­ ратуры но оказываетъ вліянія, не считая, конечно, поглощенія теплоты по пути, нужно только наблюдать, чтобы термоэлектри ­ ческій элементъ всегда былъ въ фокусѣ зеркала и покрывался тѣмъ мѣстомъ предмета, температуру котораго ^среднюю) жела ­ ютъ опредѣлить и которое при удаленіи предмета около 2,5 арш. выходитъ кружкомъ около І ’ /і верш, діаметромъ, Стрѣлка соеди ­ неннаго съ приборомъ вольтметра показываетъ температуру че ­ резъ нѣсколько секундъ послѣ наведенія на предметъ. Помимо большой чувствительности и простоты манипуляцій приборъ Fery имѣетъ то преимущество, напримѣръ, передъ пи ­ рометромъ Wanner'a, что показываетъ температуру темныхъ, не- свѣтяіцихся поверхностой Впрочемъ, въ такихъ производствахъ, какъ стекольное, приборы Wanner ’ a нашли уже примѣненіе и вытѣснили обыкновенные термоэлектрическіе пирометры, трубки которыхъ, даже приготовленныя изъ шамотты, при температурѣ выше 1200" часто трескаются.

13 —

ной съ весьма тонкими стѣнками. Этотъ термометръ былъ привѣшанъ къ серединѣ стекла зимняго комнат ­ наго переплета, а плоскій шарикъ его снизу и съ боковъ былъ прикрѣпленъ къ стеклу узкой полоской весьма тонкой бумаги (фиг. 8). Промежутокъ между стекломъ и шарикомъ былъ наполненъ ртутью. Такимъ обра ­ зомъ при небольшой толщинѣ шарика и его стѣнокъ термометръ какъ бы представлялъ незначительное, мало выступающее, поэтому и мало нарушающее теплоот ­ дачу утолщеніе оконнаго стекла.

Оставалось, измѣняя величину, тол ­ щину и способъ наклейки бумажки, ко ­ торая должна, была служить обоймой для шарика другого термометра, такъ подо­ брать ихъ, чтобы показанія обоихъ термо ­ метровъ, расположенныхъ рядомъ, были по возможности одинаковы. И дѣйстви ­ тельно эту разницу удалось довести до 0,1 — 0,2° С. Для сокращенія же времени опредѣленія температуры поверхности во многихъ точкахъ ея способомъ, ана ­

Фиг. 8.

логичнымъ предыдущему, но съ прикладываніемъ тер ­ мометра къ поверхности, употреблялся особый болѣе чувствительный видъ его съ чрезвычайно тонкимъ шарикомъ около 15 милл. длиной и 1 ‘ д милл. толщиной. Давленіе въ дымовой трубѣ измѣрялось спиртовымъ манометромъ, предложеннымъ проф. Зиборовымъ. Оба колѣна трубки имѣли наклонъ въ '/іо, такъ что при величинѣ дѣленій на трубкѣ въ 1 м/м отсчетъ легко производился СЪ ТОЧНОСТЬЮ ДО 0/1 м/м. спиртового столба, при умноженіи котораго на 0,8 получалось дав ­ леніе въ частяхъ водяного столба. Во избѣжаніе, оши­ бокъ вслѣдствіе испаренія спирта всегда бралась раз ­ ность отсчетовъ на обоихъ колѣнахъ трубки. Анализъ дымовыхъ газовъ производился приборомъ Орса, при чемъ, какч> всегда, бралась общая проба съ засасываніем ъ ихъ въ большую бутыль за все время топки (черезъ щель О въ соединительномъ патрубкѣ), а въ особыхъ случаяхъ дѣлалось и возможно частое опредѣленіе на одну углекислоту (СО а ), когда нужно было получить характеръ измѣненія ея за время топки. Опредѣленіе содержанія въ газахъ углѳ-

14 — водоровъ не дѣлалось главнымъ образомъ за отсут ­ ствіемъ въ приборѣ приспособленія для сожиганія ихъ. что не имѣло большого значенія, такъ какъ въ дан ­ номъ случаѣ рѣшающимъ было количество притекав ­ шаго воздуха, коеффиціентъ же несовершенства горѣ ­ нія могъ быть выведенъ и изъ содержанія окиси угле ­ рода (СО). При засасываніи общей средней пробы бутыль на ­ полнялась водой, слегка подкисленной сѣрной кислотой, съ небольшимъ слоемъ керосина наверху. Однако не смотря на ати предосторожности, какъ показалъ опытъ, оставленіе газовъ въ бутыли на болѣе или менѣе продол ­ жительное время сопровождалось поглощеніемъ ихъ * ). По этому анализъ общей пробы по возможности про ­ изводился тотчасъ послѣ опыта. При частныхъ опре ­ дѣленіяхъ СОз, газы по пути пропускались черезъ длинную стеклянную трубку, что оказывалось доста ­ точнымъ для того, чтобы привести ихъ къ комнатной температурѣ ** ). Для вычисленія характеризующихъ горѣніе коеффи- ціентовъ примѣнялись слѣдующія формулы, состав ­ ленныя проф. Зиборовымъ *** ). 1) Объемъ сухихъ продуктовъ при сжиганіи 1 фунта топлива въ куб. фут. при О°С и 760 м/м. атмосфернаго давленія (• _ 0 Ѵ| = 100 0,0372 (u + k + 111 4-2 е) +100 С, = 100 А ’ гдѣ С — относительное количество но вѣсу углерода въ топливѣ, С, — углерода, оставшагося въ золѣ, С, — сажи въ куб. футѣ сухихъ продуктовъ, и въД по объ ­ ему въ продуктахъ горѣнія и — С0 2 , к — СО, пі — СП, и е — С, Ы 4 . 2) Объемъ сухого воздуха, впущеннаго для сжиганія фунта топлива, не принимая во вниманіе образую ­ щихся при горѣніи паровъ воды, *) Одинъ разъ за время сутокъ поглощеніе было около 5% СО-' при небольшомъ даже увеличеніи кислорода. Другой разъ въ теченіе 2 сутокъ уменьшеніе С0 2 дошло 12"/,- **) Объемное содержаніе кислорода въ воздухъ по Менделѣеву 20,9%. Пробный анализъ И и 20 февраля далъ 20,7 и 20,7%, недо ­ стающіе же 0,2% отвѣчали весьма близко 60% влажности засасы ­ ваемаго воздуха. ***) Инженерный журналъ 1889 № 5 стр. 788.

— la —

V — V, к + m + e + h), или V = 80 (Н, — ‘ /,0)4-A (100 — ’ / a к — m — e — h), гдѣ въ£: h — количество водорода въ продуктахъ горѣнія, Н, — водорода, дѣйствительно сгорѣвшаго въ воду, т. ѳ. Н, = Н — А (0,0062 h-PA 0,053 ш + 7т 0,087ѳ) = Н — А (0,0062h + 0,0132 tn + 0,0124 ѳ), при чемъ числа, стоя ­ щія передъ h, ш, ѳ, выражаютъ вѣсъ куб. фута этихъ газовъ. 3) Полный объемъ продуктовъ горѣнія при t° V t = [V, 4~ 20 (8Н, + ’ /» а<1)] (1 -f-®t), или фиктивно при О° Ѵ„ = V, + 20 (8Н, + 7, aq), гдѣ V, — объемъ сухихъ продуктовъ и aq — относитель ­ ное количество по вѣсу въ топливѣ гигроскопической воды. Очевидно, при желаніи ввести сюда поправку за счетъ влажности входящаго въ топку воздуха надо н будетъ V t увеличить въ гдѣ Н — атмосфер ­ ное давленіе (760 м/м), fa --упругость водяныхъ па ­ ровъ при данной относительной влажности въ про ­ центахъ- — р, т. е. h = h nl 0,01 р и Н —h упругость сухого воздуха. 4) Теоретически необходимый для сжиганія фунта топлива объемъ сухого воздуха Ѵ ш = 129 (С + 3 (Н, — 7,0). 5) Относительный впускъ воздуха V 11 — V. 6) Потеря тепла отъ несовершенства горѣнія W H = А (206,7 к+653 ш + 1031,6 е + 213,6 h + + 808000 0,) + 8080 С. 7) Коеффиціентъ совершенства горѣнія W — W„ W а =. 80 (II, — 7 j 0) A ( * /,

— 16 —

гдѣ W — нагрѣвательная способность топлива. 8) Потеря тепла чрезъ дымовую трубу

W t = А [0,216.0,137 U + 0,218.0,099 о + 0,247. 0.86 к + 0,244 • 0,087 П + 0,593.0,05 m + 0,404.0,087 е + 4- 3,41.0,0062 h 4-100.0,2 С,] (Т — t) 4- [606,5+0,305.1004- + 0,48 (Т — 100) — Ѳ] (9Н, 4- aq), гдѣ Т — температура уходящихъ въ трубу газовъ, t — воздуха, питавшаго горѣніе, 0 — топлива, первые мно ­ жители въ начальныхъ частяхъ — теплоемкости, вторые же вѣсъ куб. фута соотвѣтственныхъ газовъ 9) коэффиціентъ утилизаціи тепла „ _ _ W — (W h +W t ) w Обращаясь къ примѣненію приведенныхъ формулъ, слѣдуетъ замѣтиъ, что при болѣе точныхъ вычисле ­ ніяхъ теоретически необходимый объемъ воздуха Ѵ т слѣдовало бы также увеличивать за счетъ влажности подобно тому, какъ это сдѣлано для Ѵ о . Впрочемъ, ошибка нѣсколько уменьшается, если беремъ оба объ ­ ема сухими, такъ какъ поправка, хотя и неодинаковая, входитъ въ числитель и въ знаменатель. Затѣмъ, только такое топлива какъ дрова почти не содержитъ сѣры, каменный же уголь, торфъ и антрацитъ всегда заклю ­ чаютъ и нѣкоторое количество таковой, доходящее иногда даже для англійскихъ углей до 2°/„, по отно ­ шенію же къ количеству углерода и до 2:0,80 = 2,5+. Если бы сѣрнистый газъ (SOJ, въ который сгораетъ S, опредѣлялся отдѣльно отъ углекислоты, нетрудно было бы примѣнить и вышеуказанныя формулы, составивъ выраженіе: S = , / а .0,0894.2,215 . Ѵ.г. Ѵ 100 =0,099 г. Ѵюо гдѣ S — относительное содержаніе въ топливѣ сѣры, 2,215 — плотность SO, относительно воздуха и г- объем ­ ное количество того же газа въ/, ,'. Сложивъ его съ анологичнымъ уравненіемъ для углерода и сдѣлавъ небольшія преобразованія * ), получили бы и полное выраженіе А С'ь добавочными членами для сѣры *j Инженерный журналъ 1889 Л8 5, стр. 780.

17 —

л = ____ _ C-C. + S

0,0372 (u -(- к + пі - f- 2е) -|- 100 С, 0,099г Въ дѣйствительности при пользованіи приборомъ Орса поглощеніе SO, происходитъ одновременно съ СО,, вслѣдствіе чего опредѣленіе углекислоты выходитъ преувеличеннымъ, а потому если въ числителѣ А остав ­ ляется одинъ углеродъ, то такое же увеличеніе проис ­ ходитъ, напримѣръ, и съ коеффиціентомъ полезнаго дѣйствія. Если бы при данныхъ объемнаго анализа, который не можетъ дать опредѣленія S0,, потребовалось болѣе точное выраженіе названныхъ величинъ, то можно было бы поступить слѣдующимъ образомъ,. Съ большею долей вѣроятности есть основаніе пред ­ полагать, что при сгораніи топлива съ содержаніемъ S относительное количество окислившихся С и S будетъ одинаково, и потому содержаніе СО, по анализу газовъ будетъ не и, а Г 11 С / ИС 28 у [3.0,0894.1,529 ' \3.0, 0894.1,529 + 0,0894.2,21 б ) и и ИЛИ 1 + 0?372 ’ s /с И Г ~ 1 + 2,69 c/s ’ такъ какъ С даетъ и / 3 С углекислаго газа, а S даетъ 2S сѣрнистаго (по вѣсу). Теоретически необходимое количество воздуха вы ­ разится съ прибавкой S Ѵ ш = 129 ( С — f- 3 (Н - x /,0j] S. 0,1413.343 или Ѵ„, = 129 [0 + 3 (Н- ’ /.О)] + 48 S, гдѣ 0,1413 — куб. саж. воздуха на фунтъ кислорода въ немъ, а слѣдовательно и на количество S. Наконецъ, количество тепла, теряемаго чрезъ ды ­ мовую трубу должно быть не только увеличено за счетъ содержанія S, т. ѳ. введеніемъ исправленнаго и и г, но и совершенно измѣнено, такъ какъ въ на ­ стоящее время теплоемкости составляющихъ дымъ га ­ зовъ принимаются зависящими отъ температуры. Менделѣевъ на основаніи работъ Лѳшательѳ и Мал- лѳра, принимая во вниманіе и диссоціацію СО,, даетъ

— 18 слѣдующее выраженіе теплоемкости при постоянномъ давленіи для

углекислаго газа (до 2000°) водяного пара (до 2000°) . . азота и окиси углерода. . . кислорода .............................. сѣрнистаго газа (приблизи ­ тельно) ..............................

С — 0,180 Д- 0,000095 t * **) ) С — 0,410 -J- 0,000206 t С = 0,239 4- 0,000050 t С — 0,209 -4 0,000044 t С = 0,15 *«)

*) И. Jiiptner. (Chemisi'h-caloi ’ ische Uutersuchiingen Uber generatoren ilnd MartiniH't'en. Leipzig, 1900. S. 18) на основаніи собственныхъ наблюденій даетьС — 0, 188+0,000273 t — 0,0000000537 t a . **) Стр. 9а. Эти цифры приняты при исчисленіи 21 гр. таблицы. Топливо. Дрова употреблялись березовыя 9 вершк. съ 27,5% влажности. Для опредѣленія послѣдней изъ раз ­ ныхъ мѣстъ штабеля выбирали нѣсколько полѣньевъ и откалывали отъ наружныхъ и внутреннихъ частей ихъ небольшія и нетолстыя щепки, стараясь такимъ Къ потерямъ чрезъ трубу слѣдовало бы относить также и количество тепла, заключающагося въ не ­ сгорѣвшемъ топливѣ (С,) и обыкновенно вводимаго, какъ указано было выше, въ коѳффиціентъ совершен ­ ства горѣнія. Ясно, что послѣднее можетъ протекать самымъ безупречнымъ образомъ, количество же оста ­ ющагося С, будетъ зависитъ главнымъ образомъ отъ времени закрытія трубы и только отчасти отъ полноты воспламененія всего топлива и во вся комъ случаѣ можетъ быгьсожженововремя слѣдующей топки. При исчислен іи же температуры горѣнія кромѣ того слѣдуетъ исклю ­ чать и тепло, аккумулированное золой, теплоемкость которой можетъ быть принята въ 0,2. Съ указанными поправками представлялось воз ­ можнымъ достаточно вѣрно опредѣлить необходимыя величины, однако въ виду того, что. какъ было уже упомянуто, сжиганія и опредѣленія углеводородовъ въ настоящихъ опытахъ не дѣлалось, сѣры содержалось въ углѣ и антрацитѣ незначительное количество, и по ха ­ рактеру опредѣляемыхъ данныхъ особенной точности не требовалось, то исчисленія были сдѣланы по сокра ­ щеннымъ формуламъ, принимая во вниманіе лишь содержаніе СО 2 и СО. Результаты сведены въ общую таблицу № 1, помѣщенную въ приложеніи I.

19 — образомъ подойти поближе къ средней пробѣ. При со ­ ставѣ древесины березы по Дюма въ 50% С; 6,2% Н: 41,67» О; 1 ,2°/ 0 N и 1% золы въ данныхъ дровахъ за ­ ключалось 0,365 С; 0,045 Н; 0,301 О; 0,007 N; 0,275 воды и 0,007 золы * **) ). Каменный уголь былъ доставленъ шотландскій съ небольшою примѣсью ныокѳстльскаго . составъ котора ­ го по полученнымъ свѣдѣніямъ былъ близокъ къ 0,73 С; 0,05 Н; 0,009 8, 0,08 О; 0,1 воды и 0,031 золы. Антрацитъ употреблялся также англійскій съ со ­ ставомъ около 0,89 0 ; 0,03 Н: 0,01 S; 0,019 (N-j-O); 0,02 воды и 0,031 золы. Нагрѣвательная способность вычислялась слѣ ­ дующимъ образомъ. Теплотворная способность чистой сухой клѣтчатки, составляющей основу всякаго дерева, даетъ калориметрическимъ путемъ около 4180 ед. тепла, поэтому для данныхъ дровъ она была 0,725. 4180 — 637 (9 X 0,045 % 0,275) — 3030 — 430 = 2600 * ) въ опытѣ же 31 дек. березовыя дрова имѣли около 15% влажности, слѣдовательно 3200. Для каменнаго угля нагрѣвательная способность была опредѣлена сжиганіемъ въ бомбѣ Вертело, измѣ ­ ненной Соколовымъ, съ воздушной влажностью (около 8,5%) в ' ь 7.200; при 10% влажности она выходила около 7.100, въ дѣйствительности же 7100 — -637 (9 X 0,05 % 0.10) — 7100 — 350 — 6750 ** ). *) Здѣсь 9 X 0,045 + 0,27 есть 911 + aq. **) Слѣдуетъ обратить здѣсь вниманіе на то, что влажность сама по себѣ при этом'ь способѣ не играетъ роли, такъ какъ об ­ разующіеся какъ при испареніи гигроскопической воды, такъ и отъ сгоранія водорода пары конденсируются и выдѣляютъ ту теплоту, которая была затрачена на ихъ образованіе и нагрѣваніе. Однако, содержаніе воды въ топливѣ непосредственно вліяетъ на содержаніе горючаго матеріала въ вѣсовой единицѣ, почему каждое опредѣленіе нагрѣвательной способности по этому спо ­ собу должно сопровождаться указаніемъ на ту влажность, при которой велось, или же нужно условиться дѣлать это он редѣленіѳ для абсолютно сухого вещества, но тогда послѣднее не будетъ имѣть практическаго значенія. Въ лабораторіи Рус ­ скаго Техническаго общества, гдѣ эти опредѣленія производи ­ лись, обыкновенно полученное топливо измельчаютъ въ порошокъ и выдерживаютъ около 7 дней въ комнатномъ воздухѣ, дѣлая его воздушно сухимъ, но это не устраняетъ указанной неопре ­ дѣленности.

— 20 — Для антрацита калориметрически было получено 8060, а въ дѣйствительности находилось 8050 — 637 (9X0,03 + 0,02) = 8050 — 185 = 7865. Естественно, что при тѣхъ формулахъ, которыя приведены были выше и въ которыя введено коли ­ чество тепла, необходимое для испаренія воды, долж ­ ны быть приняты и основныя величины нагрѣватель ­ ныхъ способностей въ 3030, 7100 и 8050 ед. безъ вы ­ чета указаннаго тепла. Эти нагрѣвательныя способности могли бы быть опредѣлены и изъ элементарнаго состава топлива, однако не по формулѣ Дюлонга, которою такъ охотно пользуются въ руководствахъ по отопленію, несмотря на ее неправильность, а по формулѣ, напримѣръ, Менделѣева * ) § = 81 С + 300 Н — 26 (0 — S), гдѣ С, Н, О и S количества углерода, водорода, кислоро ­ да и S прямо въ %. Эта формула была составлена не только на основаніи многихъ (около 79) опытныхъ оп ­ редѣленій, но также и на основаніи тѣхъ теоретиче ­ скихъ соображеній, что водородъ выдѣляетъ около 34.000 единицъ тепла, при сгораніи въ газообразномъ состояніи, въ топливѣ же онъ не можетъ не быть въ связанномъ видѣ. Кромѣ того, количество тепла, вы ­ дѣляемое при сжиганіи углерода, вопреки установив ­ шейся у насъ величинѣ въ 8060 — 8080 ед. правильнѣе принимать вмѣстѣ съ Менделѣевымъ въ 8100, такъ какъ опредѣленія различныхъ изслѣдователей (Фавромъ и Зильберманомъ, Вертело, Штаманомъ) колеблются между 8060 и 8140. Примѣняя формулу Менделѣева, напримѣръ, къ антрациту, получаемъ 8100 вмѣсто 8050 найденныхъ калориметрически, т. ѳ. съ ошибкой всего около 0,6% ** ). *) Стр. 90. Какъ здѣсь, такъ и въ дальнѣйшемъ, если не указывается сочиненіе, значитъ, оно цитируется раньше. **) ІІроф. Деппъ въ своемъ руководствѣ по паровымъ котламъ СПБ. 1909 г.,на стр. 117сообщаетъ подобную же формулу К=8100 С+29000 (Н — % )+2500 8 — 600 A.q, принятую союзомъ среднеевро ­ пейскихъ обществъ для наблюденія за паровыми котлами. Слѣдуетъ замѣтить, что здѣсь принята во вниманіе почти исключительно скрытая теплота испаренія.

— 21 — Порядокъ производства опытовъ. Предварительно, топка очищалась отъ золы и угля, который дожигал ­ ся на особой рѣшеткѣ, и одновременно закладывалась вся порція топлива, вмѣстѣ съ каковымъ при поль ­ зованіи каменнымъ угломъ и антрацитомъ добав ­ лялось * / а — 3 /, фунт. сухихъ березовыхъ дровъ для рас ­ топки. Затѣмъ, давъ топливу нѣсколько разгорѣться, прикрывали одну изъ задвижекъ съ тѣмъ, чтобы по ­ лучить давленіе въ трубѣ около 0,3 — 0,5 м/м. столба спиртоваго манометра (0,2 — 0.4 водяного), или обратно задвижка ставилась на опредѣленную величину и на ­ блюдались показанія манометра. Послѣ этого вста ­ влялся чрезъ отверстіе въ топочной дверцѣ пирометръ Лепіатѳлье, и начиналось записываніе температуръ каждыя 2 — 5 мин., смотря по характеру измѣненія ихъ. Эта система записей, въ противоположность обыч ­ ной производимой чрезъ равные промежутки времени для удобства исчисленія среднихъ температуръ, была принята для того, чтобы, занося наиболѣе характерныя точки кривыхъ, получить болѣе полную и вѣрную кар ­ тину измѣненія послѣднихъ. Аспирація начиналась и заканчивалась обыкновенно съ незначительными отступленіями въ 3 — 5 мин., такъ какъ особенно вначалѣ не всегда можно было сразу опредѣлить, нормально ли пойдетъ топка. Перемѣшиваніе топлива большею частью произво ­ дилось послѣ окончанія періода сухой перегонки, что выражено на графикѣ соотвѣтствующими ординатами, и только въ исключительныхъ случаяхъ еще нѣсколько разъ. Топка прекращалась, когда оставалось незначитель ­ ное количество обуглившагося топлива, послѣ чего вынимался изъ топливника пирометръ, закрывались задвижки и дверцы и начиналось регулярное записы ­ ваніе показаній всѣхъ термометровъ сначала черезъ ‘ / 2 и даже У, часа, а потомъ и рѣже, ночью же обыкновен ­ но около 2 час. и утромъ около 6 — 7 час. Всѣ полученныя наблюденія, вычисленія и различ ­ ныя данныя сведены въ помѣщенную ниже таблицу № 1. Въ этой таблицѣ въ 3 графѣ указанъ ходъ опытовъ, откуда видно, что до 5 марта топка производилась въ обыкновенной изразчатой печи, изображенной на фиг.

— 22 — 1— 4, по 13 апрѣля съ той же печью, но съ шейкой въ устьѣ восходящаго канала. Послѣдняя состояла изъ двухъ вставленныхъ туда плашмя полукирпичей съ такимъ разсчетомъ, чтобы получить отверстіе около 3 ХЗ = 9 кв. вершковъ вмѣсто прежнихъ 36, т. е. съ суженіемъ въ * / ( . Наконецъ, съ 22 апрѣля шейка изъ восходящаго канала была вынута и замѣнена кирпичной насадкой изъ 16 кирпичей (въ 147 фунт, вѣсомъ), опущенныхъ на ребро, какъ обозначено пунк ­ тиромъ на фиг. I., черезъ разобранный верхъ печи. Послѣдовательная передѣлка указанныхъ частей со­ ставляетъ особенность настоящихъ опытовъ. Въ4графѣ приводится количество закладывавшагося топлива въ фунтахъ, причемъ д означаетъ дрова, к — каменный уголь и а — антрацитъ. Въ 6 графѣ дается количество золы вмѣстѣ съ несгорѣвшимъ углемъ вынимавшихся при каждой послѣдующей топкѣ. Исклю ­ ченіе было сдѣлано только для топки 25 февраля, когда остатокъ отъ горѣнія не былъ вынуть, а сожженъ вмѣстѣ съ закладкой 30 фунт, угля 27 февраля. Ука ­ занные остатки дожигались на особой рѣшеткѣ съ добавленіемъ незначительнаго количества растопки, при чемъ получаемая потеря въ вѣсѣ переводилась въ соотвѣтственное топливо и вычиталась изъ него, при- ним'ая нагрѣвательную способность этой потери, какъ чистаго сухого углерода, около 8,000 ед, . каменнаго угля 7.100, дровъ 3.030 и антрацита 8.050, что въ общемъ итогѣ приводится въ о графѣ. Ясно, что сумма ве ­ личинъ 5 и 6 графы вообще болѣе цифръ 4 графы для каменнаго угля и часто меньше для дровъ. Величина открытой части задвижки дается (въ 7 графѣ) средняя для всего времени топки, такъ какъ она измѣнялась вообще незначительно, отдѣльныя же данныя нанесены въ нижепомѣщенныхъ графикахъ. Время топки показано въ 8 графѣ, цифры же въ скобкахъ выражаютъ величину того періода, для ко ­ тораго получены были полныя наблюденія темпера ­ туры въ топливникѣ, восходящемъ дымоходѣ и трубѣ, служившей для опредѣленія температурнаго коэффи ­ ціента (графа 22). Окончаніе этого періода совпадало часто съ концемъ всей топки. Въ 9 графѣ указаны температуры наружнаго воздуха для начала и окончанія каждой опытной

— 23 — топки, извлеченныя изъ ежедневныхъ записей Главной физичѳскойобсѳрваторіи * ). Въ 10 — 1 б графахъ приводятся соотвѣтствѳнн ыя те м не рагу ры топ к и (се редин ы топлива ). начала восходя щаго канала и соединительнаго патрубка для того періода наблюденій, величина котораго въ скоб ­ кахъ указана въ 8 графѣ, цыфры же, заключенныя въ скобки въ этихъ графахъ, относятся къ полному періоду горѣнія. Данныя 16 — 18 графы получены изъ общей пробы при помощи прибора Орса, при чемъ послѣдняя графа, дающая сумму поглощенныхъ газовъ СО, СО, и О мажетъ отчасти служить показателемъ содержанія въ продуктахъ горѣнія нѳсгорѣвшихъ углеводородовъ и паровъ воды, такъ какъ при полномъ отсутствіи та ­ ковыхъ сумма соединеній съ кислородомъ была бы близка къ объему послѣдняго, т. е. къ 20,9%- Къ слѣдующемъ столбцѣ для того же полнаго періода горѣнія исчислены среднія величины на основаніи гра ­ фиковъ періодическаго опредѣленія одной углекислоты тѣмъ же приборомъ Орса (19). Какъ среднія содержанія углекислоты, такъ и вышеприведенныя среднія темпе ­ ратуры получены измѣреніемъ соотвѣтственныхъ пло ­ щадей на графикахъ при помощи планиметра Амслера. Затѣмъ, въ 20 и 21 графѣ приводится опредѣленный на основаніи указанныхъ раньше формулъ относитель ­ ный впускъ воздуха и коэффиціентъ полной утилиза ­ ціи тепла по даннымъ объемнаго анализа (16 — 48 или 19 графа, если не имѣется первыхъ) для всего періода горѣнія.. Температура трубы для этого промежутка также опредѣлялась особо и указана въ скобкахъ въ 15 графѣ. Графа 22 даетъ утилизацію тепла по тем ­ пературамъ въ топкѣ и въ трубѣ для соотвѣтственнаго періода наблюденія. Въ 23 графѣ исчислено количество дѣйствительно аккумулированнаго пѳчьютѳпла, полученное пе.рѳмножѳ ніемъ коэффиціента утилизаціи тепла (21) на соот­ вѣтствующую топлопроизводитѳльную способность топ ­ лива (8.080,7.100 и 3.030 ед.) и на количество его (5). Помѣщенное въ примѣчаніяхъ (24) ,,на глухомч> поду “ означаетъ, что поддувальная дверца (гермети-

*) Данныя обсерваторіи сравнительно съ нѣсколькими наблю ­ деніями, произведенными на мѣстѣ опытовъ, были ниже на 1 — 2°.

— 24 — ческая) была закрыта, такъ что прохожденіе воздуха сквозь рѣшетку было устранено. Изъ таблицы видно, что болѣе цоздніеопытьг не отличаются значительной полнотой вслѣдствіе того, что производились съ спеціальными цѣлями. Помѣщенныя же въ концѣ ея данныя для печей съ мультипликато ­ рами обработаны по результатамъ опытовъ, исполнен ­ ныхъ комиссіей 1908 — 9 г.г. е.ъ участіемъ автора. Кромѣ указанной таблицы наблюденія сведены въ различные графики, приведенные въ приложеніи П — J V, при чѳмънормально сохранены отдѣльныя наблюденія въ видѣ небольшихъ поперечныхъ черточекъ, и только въ исключительныхъ случаяхъ послѣднія были опу щены при округленіи линій. Изслѣдованіе полученныхъ данныхъ. Процессъ сжиганія топлива. Не смотря на то, что топливо было довольно сырымъ, цри чемъ дрова со ­ держали, какъ было уже указано, около 27% влажности (обыкновенно для годовалыхъ принимается 20%) и каменный уголь около 10% (нормально до 5%), однако воспламененіе ихъ удавалось всегда производить сразу . Вмѣстѣ сътѣмъ для каменнаго угля въ большинствѣ случаевъ оказывалась достаточной растопка въ % фунт, изъ расщепленныхъ и немного полежавшихъ въ комнатѣ дровъ, что при 20 фунт, угля составляетъ всего 3,8Л , въ нѣкоторыхъ же случаяхъ удавалось разжечь его и при '/а фунт. т - ѳ - 2 ’ /,% растопки. Отсюда обычную прибавку на растопку въ 5% слѣдуетъ считать нѣсколько преувеличенной тѣмъ болѣе, что уголь въ настоящихъ опытахъ былъ скорѣе тоіцій, чѣмъ жирный. Съ антрацитомъ выходило нѣсколько иначе, и во всякомъ случаѣ обнаружилось, что существовавшія до сихъ, по крайней мѣрѣ у насъ въ литературѣ, воззрѣнія далеко не отвѣчаютъ дѣйствительности. Что антрацитъ плотнѣе обыкновеннаго каменнаго угля, содержитъ больше углерода и меньше летучихъ ве ­ ществъ съ водородомъ, и слѣдовательно долженъ труд ­ нѣе загораться, это не подлежало сомнѣнію и вполнѣ

— 25 — правильно указывалось въ руководствахъ * ), Можно было заранѣе также утверждать, что для его воспла ­ мененія должно требоваться большее количество ра ­ стопки и даже нѣсколько большая толщина слоя для уменьшенія потерь теплоты какъ теплопроводностью, такъ и лучеиспусканіемъ, но для разгорѣвшагося антрацита послѣ образованія необходимаго гнѣзда го ­ рѣнія всѣ эти факторы должны были вліять въ болѣе слабой степени. Какъ возникъ взглядъ на этотъ предметъ у насъ въ литературѣ, сказать трудно, но Лукашевичъ, напри ­ мѣръ, въ своемъ руководствѣ лишь глухо говоритъ, чтоантрацитъ „зажигаетсяочень трудно и горитъ только въ большой массѣ' 1 ** ). Бунге также приводитъ только, „что антрацитъ трудно загорается 11 *** ), а Деппъ, кромѣэтого указываетъ, что „при слишкомъ малой высотѣ антрацита горѣніе быстро прекращается" *) *** .Въ дру ­ гихъ руководствахъ авторы идутъ уже дальше и утвер ­ ждаютъ, что коксъ и антрацитъ обыкновенно занимают!, высоту отъ 12 до 20 дм. (30 — 50 см.) и болѣе. Въ результатѣ при проектированіи топливниковъ для антрацита приходилось искусственно создавать требуемую толщину топлива, увеличивая число часовъ горѣнія его до трехъ-четырехъ и тѣмъ самымъ умень ­ шая величину колосниковой рѣшетки. Послѣдняя сплошь и рядомъ при среднихъ размѣрахъ печи выхо ­ дила около 4 верш, величиной, что въ связи съ про ­ должительностью топки сильно затрудняло уходъ за ней. Кромѣ того самый пріемъ доведенія слоя ан ­ трацита только до требуемой толщины при обычной единовременной закладкѣ всего топлива показываетъ, что тѣмъ самымъ допускалась возможность горѣнія его и при гораздо меньшей толщинѣ слоя. Наконецъ въ литературѣ можной найти указанія и отличныя отъ вышеприведенныхъ. Такъ Wustand даже при сильной топкѣ даетъ высоту топлива въ сантим, для *) Въ каменномъ углѣ въ среднемъ можно принять около 5% водорода, въ антрацитѣ уже рѣдко болѣе З*',, (англійскомъ) и 2 °/о (Грушевскомъ донецкомъ). **) Стр. 92. ***) Бунге, И. Топливо и отоплвніе. Кіевъ 1888. Стр. 196. **** Стр, 131 и 178.

— 26 —

Каменнаго угля ......................................... 8 Антрацита ................................................... ». Дровъ . . . . ' ..................................... 16 Торфа и бураго угля ....................... 22 Кокса ...................................................... 31 *)

*) Wiistand, Е. Jeeps Feueriingsanlagen. Leipzig, 1905. S. 44. **) Стр. 180. Сначала заложено было 10 фунт, антрацита при слоѣ около 4 дм. (9 см.) съ- 2 ‘ / j фунт., т. е. 25Х рас ­ топки изъ березовыхъ колотыхъ дровъ. Топливо разгорѣ ­ лось, но какъ казалось вслѣдствіе недостаточности Въ Handbuch der Architektur приводится такая толщина топлива тоже въ стм. для Каменнаго угля ............................. 10 Антрацита ........................................ 10 — 15 Кокса ............................ , . . . 15 — 25 Торфа. ................................................ 18 Дровъ ......................................................... 20 I Гроф. Деппъ даетъ слѣдующія величины въ стм. для Каменнаго угля ................................. 8 — 15 Антрацита,, кокса, торфа и дровъ . 20— 30 ** ). Изъ указанныхъ цифръ, не говоря уже о нѣмец ­ кихъ, данныя Деппа замѣтно ниже 30 — 50 см., при ­ нятыхъ въ нашихъ руководствахъ по отопленію и вентиляціи. Настоящіе опыты, правда при двухътолько топкахъ англійскимъ антрацитомъ, также показали, что 20 фунт, послѣдняго вполнѣ возможно растопить % фунта сухихъ березовыхъ дровъ, увеличивъ сгребаніемъ въ кучку толщину этого топлива съ 9 такъ до 12 сантим. Въ виду же малочисленности этихъ опытовъ, а также желанія выяснить условіягорѣніѳ нашего донецкаго антрацита, были произведены дополнительныя топки при различныхъ обстоятельствахъ въ угловой изразчатой печи, рѣшетка которой вслѣдствіе большой ея вели ­ чины ограничена была тремя на ребро поставленными кирпичами.

— 27 гнѣзда горѣнія черезъ 1 часъ потухло, что при пов ­ тореніи опыта дало тѣ же результаты. 15 фунт, при той же рѣшеткѣ (около 10X10 дм.) и 3 фунт, растоп ­ ки дважды не разгорѣлось вовсе. 20 фунт, (при тол ­ щинѣ слоя около 7 дюйм, и І'/а фунт, раскаленныхъ антрацитовыхъ же углей, взятыхъ изъ камина, также не разгорѣлись. Когда же растопка была увеличена до 4 фунт., воспламенялись и горѣли одинаково хо ­ рошо 10, 15 и 20 фунт, на той же рѣшеткѣ. При растопкѣ изъ колотыхъ и распиленныхъ дровъ (1X8 верш.) удавалось разжечь 7 фунт, антрацита въ 5 дм. слоѣ при I 1 /, фунт. ея. Что касается самаго горѣнія антрацита, то разъ, устанавившись, оно продолжалось при самомъ не ­ значительномъ слоѣ топлива, доходившемъ даже до 2 — 2 1 / 2 дюйм., однако горѣніе прекращалось, когда оставались отдѣльные куски, почему полнаго дожи ­ ганія антрацита не удавалось получить никогда. Упо ­ мянутое догораніе даже въ небольшихъ слояхъ про ­ исходило и въ обыкновенномъ открытомъ каминѣ, въ которомъ охлажденіе горящаго топлива могло быть весьма значительнымъ. Поэтому представляется возможнымъ принять, что для воспламененія антрацита нужна не столько большая толщина его, которая не должна бытъ по возможности менѣе 12 сант. (о дм.), сколько образованіе надлежащимъ ко ­ личествомъ растопки достаточнаго гнѣзда горѣнія, хотя всетаки лучше антрацитъ горитъ въ болѣе компакт ­ ной массѣ. При этомъ нѣтъ никакой надобности, какъ иногда полагаютъ, въ раскаленіи до температуры горѣнія почти всего объема антрацита, слѣдуетъ только дать лучше разгорѣться растопкѣ, чтобы под ­ брасываніемъ топлива не заглушить горѣнія. Съ той же цѣлью уменьшенія охлажденія горя ­ щаго топлива, топливникъ для антрацита повидимому, выгоднѣе дѣлать возможно ниже. Количество недогорѣвшаго топлива зависѣло, ко ­ нечно, главнымъ образомъ отъ времени закрыванія трубы, и для дровъ въ среднемъ изъ 5-ти топокъ (№№ 1, 4, 14, 16, !7) давало около 2,1 фунт., что со ­ ставляетъ 6% отъ полной закладки, при чемъ при глухомъ подѣ эта величина лгало отличалась (1,85 фн.) отъ предыд ущеіі ; для камеи наго угля въ среднемъ изъ 9 то-