Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
Наука і життя // Ілюстрації
<
>
ПРИСТРІЙ самовар
Перш ніж розвести самовар, давайте спробуємо розібратися, що і як відбувається в цьому чудовому приладі. З точки зору інженера, самовар - це класичний твердопаливний водонагрівач. В одному агрегаті він об'єднує топку, теплообмінник і газохід. Теплообмінник являє собою, як правило, осесиметричних резервуар складної геометричної форми; його внутрішня поверхня утворена жарової трубою, яка є стінкою самоварної топки або камери згоряння.
Внизу жарової труби є решітка, що забезпечує доступ повітря, необхідно го для горіння палива. Жарова труба різко звужується вгорі, переходячи у вихідний патрубок. На нього надягають Г-подібну трубу, яка з'єднує самовар з димоходом домашнього вогнища, який забезпечує необхідну для ефективного горіння тягу.
Специфіка топкового ПРОЦЕСУ
Багато хто вважає, що самовар потрібно топити сосновими шишками або березовими лучиною. Однак краще паливо для самовара - деревне вугілля, основним пальним елементом якого є вуглець, його зміст перевищує 95%.
Кількість згорілого вуглецю, а отже, і виділився тепла пропорційно витраті кисню. Це дає можливість регулювати процес топки подачею повітря. У самовара її обмежують, головним чином, прохідні перетини прорізів в решітці і опір шару палива. Їх підбирають так, щоб горіння не було надто інтенсивним, інакше зростають тепловтрати.
У міру вигоряння палива товщина пласта зменшується, що призводить до зниження опору тракту руху газового потоку, і інтенсивність горіння зростає. Деревне вугілля горить коротким полум'ям червонуватого відтінку.
Після згоряння деревного вугілля утворюється порівняно небагато золи. Плавиться вона при температурі 1400оС, в топці самовара недостігающему, так що виходить легко видаляється порошок.
ЧИ МОЖНА САМОВАР палити дровами?
У деяких енциклопедіях з домоводства зазначено, що поряд з деревним вугіллям самовар можна топити деревними цурками. У цій рекомендації не вистачає тільки застереження: через брак вугілля.
У деревині горючими елементами є водень і вуглець.
Середній фракційний склад деревини приблизно такий: вміст летючих - 85%, твердих фракцій - всього 15%, і в порівнянні з деревним вугіллям - дрова швидше сухий газ, ніж тверде вуглецеве паливо.
Деревина (зрозуміло, мова йде про сухій деревині) згоряє в кілька етапів. Перша фаза - розпал. За допомогою палаючої берести або лучінок температуру деревини доводять до 350оС, коли на дровах утворюється стійко розвивається вогнище піролізу.
Друга фаза - піроліз деревини та згоряння виділилися летючих речовин. Тут яскраво проявляється головний недолік деревини як палива: Піролізне газовиділення - практично некерований процес, і, щоб гази не зникали з топки без користі для справи в димохід, їх необхідно допалювати. Для цього потрібен додатковий підведення повітря і простір для змішування газів з повітрям і подальшого їх згоряння. Але ні того, ні іншого в конструкції жарової труби самовара не передбачено, і при топці дровами повітря надходить з великим надлишком; гази догоряють уже в сполучній трубі, так що вона іноді розжарюється до червоного, і майже всі тепло просто втрачається. У другій фазі утворюються продукти згоряння - вуглекислий газ і вода.
Управління горінням деревини подачею первинного повітря можливо тільки на третій фазі горіння високовуглецевого твердого залишку, вміст якого становить всього 15%.
НАГРЕВ ВОДИ
Розподіл температур по висоті жарової труби при роботі самовара на деревному вугіллі таке: найвища температура в області вогнища горіння, тобто внизу; верхня частина жарової труби нагріта менше.
Для нагріву і кип'ятіння води такий розподіл температури по висоті оптимальне. Більш гаряча і тому легша вода піднімається вгору, в повній відповідності з законом Архімеда, а її місце займає холодна і важча, з верхніх шарів резервуара.
Таким чином, завдяки природній конвекції рідина інтенсивно циркулює, перемішується і рівномірно прогрівається по всьому об'єму. Коефіцієнт корисної дії самовара на вугіллі досить високий, не менше 70%.
При топці самовара дровами розподіл температур по висоті жарової труби виходить іншим. Найбільш сильно жарова труба нагрівається в зоні звуження, тобто у верхній частині теплообмінника; в нижній же частині топки зовсім не жарко, так що нагрів води відбувається в основному у кришки самовара. Нагріта і легша вода так вгорі і залишається, а конвекція не виникає.
Коли самовар, перекладений на дрова, починає шипіти і бризкати з-під кришки гарячими краплями, це зовсім не означає, що вода скипіла і можна вигукувати: "Панове! Самовар готовий! Давайте пити чай!". Може виявитися, що рідина, що знаходиться в придонному області та наповнює чашки через кран, трохи тепла. Теплопровідність води невисока, і без конвекції вона прогрівається слабо.
Низькі температури в жаровій трубі призводять до того, що з деревини активно виділяються смоли і конденсат, що забруднюють топку самовара. Коефіцієнт корисної дії самовара на дровах не вище, ніж у паровоза, і в кращому випадку становить десь 15%.
ДЕРЕВНЕ ВУГІЛЛЯ
На Русі існувала така професія - углежогі, а деревне вугілля продавався в рогожаних кулях. Основним його споживачем була чорна металургія та інша промисловість, в тому числі харчова.
У містах деревне вугілля купували не тільки ковалі і шинкарі. Гріли самовари і рядові обивателі.
Углежогі настільки активно перекладали дерево на вугілля, що цар Олексій Михайлович змушений був заборонити цей промисел навколо Москви, щоб уникнути повного зведення лісів.
Деревне вугілля був відходом при топці російської печі. Перед закриттям пічної заслінки і в'юшки труби недогорілі вугілля з поду печі вимітали і поміщали в щільно закритий чавунець.
Деревне вугілля можна купити і зараз, його використовують для модного пристрою барбекю, для мангалів, а деякі любителі топлять їм навіть каміни. Варто вугілля недорого і, якщо ви їдете в гості до власника самовара або барбекю і не знаєте, що подарувати, сміливо купуйте "подарунковий" мішок деревного вугілля!
Деревне вугілля дуже гігроскопічний, до того ж при зберіганні в значних кількостях здатний самозайматися, тому його зберігають в герметичній металевій тарі.
ТЕХНІКА безпечної експлуатації самовар
Водою резервуар самовара наповнюють завжди повністю, інакше при місцевому перегріві з'єднання тонкостінних елементів, виконані олов'яно-свинцевим припоєм, можуть розпаяно.
Перед розпалюванням самовара грати закривають декількома великими шматками вугілля. На відміну від кам'яного вугілля для розпалювання деревного потрібна температура відносно невисока. Заготовляють пучок скіпки, краще березової, запалюють і опускають розгорівся факел в жаровую трубу.
Не гаючись засипають частина деревного вугілля і надягають сполучну трубу, насадку до димоходу печі. Зрозуміло, грубка повинна бути відкрита, інакше не буде тяги і самовар НЕ розгориться.
У старих кінофільмах можна бачити, як для розпалювання самовара використовують шкіряний чобіт з м'яким халявою, гофрованим, як хутро гармоні. Діючи чоботом як хутром, створюють інтенсивний рух повітря, домагаючись розгоряння вугілля. Але це скоріше кінематографічний антураж. На практиці за чобіт беруться у виняткових випадках.
Як тільки перша порція розгориться, додають решті вугілля. Після закипання води трубу знімають, і інтенсивне горіння припиняється. Самовар доставляють до обіднього столу, де ставлять на бляшаний, мідний або латунний піднос.
Час від часу топку самовара потрібно чистити. У більшості випадків в нижній її частині є невеликий лючок. Через нього видаляють залишки золи і дрібні вуглинки, а основну їх масу витрушують, просто перевернувши самовар вверх дном. Якщо самовар топлять вугіллям, на стінках топки практично не осідають смола і сажа, а якщо основним паливом служить дерево, то сажу слід регулярно зчищати жорстким йоржиком.
ЧИ МОЖНА САМОВАР палити дровами?