Кладка и эксплуатация кирпичных банных печей Игоря Кузнецова БИК П1 и БИК П3. Продолжение 2

19 Дек

Продолжение публикации книги «Азбука кладки и эксплуатации кирпичных печей Игоря Кузнецова для русской бани».

Начало смотри ЗДЕСЬ и ЗДЕСЬ.

Глава 3. Камни для каменки.

В настоящей главе кратко рассмотрены некоторые виды камней горных пород и других материалов (в частности чугуна), нашедших широкое применение в русской бане для получения пара.

Каменка является одной из частей теплоаккумулирующего массива банной печи, основная задача которой – создание в парной требуемого температурно-влажностного режима. Регулировка влажности в парной осуществляется путем подбрасывания порций горячей воды на нагретую до температуры порядка 500-600ºС каменную и/или чугунную засыпку. При этом камни внизу засыпки могут иметь температуру от 700 до 800ºС, а верх каменки – температуру порядка 300-350ºС (на момент начала парения).

Такая температура характерна для камней, нагретых непосредственно пламенем, в банной печи периодического действия.

В банных печах постоянного действия камни размещаются в специальной духовке из нержавеющей стали. Поэтому средняя температура засыпки в результате косвенного нагрева редко превосходит 350ºС.

В банных печах периодического действия БИК П1 и БИК П3 И.В.Кузнецова каменка размещается внутри шамотного ядра печи в верхней его части и непосредственно над топливником.

Основным требованием к загружаемым в каменку материалам является их высокая теплоаккумулирующая способность и механическая стойкость к температурным колебаниям, а также устойчивость к трещинообразованию при подбрасывании на них воды.

Эти материалы должны быть достаточно плотными (иметь высокую удельную массу), обладать большой теплоаккумулирующей способностью (теплоемкостью) и теплопроводностью, быть однородными по объему и иметь равномерное и минимальное линейное расширение во все стороны в процессе своего нагрева.

Для засыпки в каменку печи используют камни горных пород как вулканического, так и не вулканического происхождения, а также чугун.

В табл. 2.2. и табл. 2.3. указаны некоторые теплотехнические характеристики материалов, наиболее часто используемых для закладки в каменку банной печи для получения пара.

Характери-стика	Габбро	Базальт	Малиновый кварцит

Удельный вес, кг/м³	2790—3300	2520—2970	2670
Температура плавления, ºС	1005—1250	1100—1250	1770
Удельная теплоемкость, Дж/(кг·К)	600-800	840
Тепло- проводность, Вт/(м·К)	1,7-2,9	1,9-2,2	1,38
Удельное тепловое расширение, %/К		5,6×10 (-5)	0,55×10 (-5)

Табл.2.2. Теплотехнические характеристики материалов, используемых для парообразования в банных печах.

Лучшими считаются базальты, обтесанные водой, имеющие шарообразную приплюснутую форму средним диаметром 15 см и весом 2 — 4 кг (Рис.2.11).

Характе-ристика	Белый кварц	Жадеит	Талько-хлорит	Чугун

Удельный вес, кг/м³	2650	3200—3500	2980	7250—7850
Температура плавления, ºС	1713—1728	1040—1060	1630—1640	1200
Удельная теплоемкость, Дж/(кг·К)	730	880	980	500
Тепло- проводность, Вт/(м·К)	6,97-12,21	2,67-4,18	6,23	56
Удельное тепловое расширение, %/К	(0,78-1,41) х10 (-5)	(0,35-0,46) х10 (-5)	0,0017	0,0024-0,0036

Табл.2.3. Теплотехнические характеристики материалов, используемых для парообразования в банных печах.

Рис.2.11. Оливиновый диабаз овалованный (речной голыш).

Такие камни попадаются в руслах рек, у озер. Хорошие камни отличаются твердостью, плотностью, имеют темный цвет, издают при постукивании друг о друга звенящий звук. Не допускается наличие в таких камнях сторонних вкраплений, например, кварца. Именно инородные в своей массе камни, ввиду отличия коэффициентов расширения отдельных их составляющих, при циклическом нагреве-остывании скорее распадаются. Глухой звук при постукивании таких камней говорит о наличии внутри них пустот и тех же трещин.

Наилучший размер камней в 10-17 см обусловлен тем, что именно камни с таким размером дольше всего держат тепло (оптимальный вес). Меньшие по массе камни хуже держат тепло, а большие — скорее всего, могут треснуть вследствие своей неоднородности и неравномерности прогрева.

Камни из осадочных пород (песчаник, известняк) для каменок не подходят. В результате нагрева такие камни выделяют различные газы вредные для человека.

Лучше использовать камни округлой формы. Такая форма камней способствует свободному проходу между ними печных газов и обеспечивает их равномерный нагрев. Камни с трещинами применять не следует, так как они легко разрушаются, забивают отверстия колосниковой решетки и затрудняют проход печным газам.

Перед закладкой в печь для закалки крупные камни базальта, перидотита лучше прокалить и резко остудить в воде. Брак сразу проявит себя, а остальные камни только станут крепче.

Укладка камней в каменке производится в следующем порядке.

В самом низу каменки на колосниковую решетку укладывают в шахматном порядке самые большие камни (со средним размером 15 см). Выше укладываются камни размером 9-10 см. В самом верху можно уложить камни размером 5-7 см. Подобная укладка камней, а также организация в каменках печей БИК П1 и БИК П3 специальных обводных каналов (каналов «холостого хода»), о которых будет сказано далее, позволяет обеспечить равномерный нагрев всей каменной засыпки и избежать отложений сажи на верхних камнях и стенках каменки.

В процессе периодического нагрева и остывания камни испытывают существенные тепловые нагрузки, в результате которых изменяют свои физико-механические характеристики и разрушаются. Так нижние камни в каменке периодического действия (к которым относятся БИК П1 и БИК П3) нагреваются до температуры 700-800ºС (светятся «малиновым светом») и увеличиваются в размерах. При остывании камней – размеры их уменьшаются. Таким образом, камни как бы «дышат». В результате таких периодических изменений своих размеров камни разрушаются. Удачно подобранные камни могут служить 1-1,5 года при принятии 1-2 бань в неделю.

В результате нагрева увеличившиеся в размере камни начинают с колоссальной силой давить на стенки каменки, что, как правило, приводит как к ее повреждению, так и повреждению камней. С целью не допущения этого камни в каменке перемежают вертикально установленными чугунными колосниками. Другим способом борьбы с расширяющимися камнями под них укладываются чугунные или стальные болванки (вагонные тормозные колодки, кирпичи из чугуна) с оставлением между ними и стенками каменки необходимых зазоров на температурное расширение. Соотношение каменной и чугунной засыпки может варьироваться от 30 до 50%.

Совместное применение камней и металла в каменке позволяет достичь более быстрому ее прогреву и облегчает отдачу тепла при подаче на нее воды. Это обусловлено тем, что чугун и сталь имеют большую объемную теплопроводность, чем горные породы.

Применение чугуна внизу каменки позволяет быстрее раскалить его до температур 800-1000ºС, чем однородную каменную засыпку. При этом сокращается время топки печи, и тем самым уменьшается вероятность перегрева парной.

Топка печи прекращается при нагреве чугуна до малинового свечения. Нет необходимости продолжать топку до момента свечения верхних камней. Камни будут продолжать нагреваться от нижележащего раскаленного чугуна.

В это же время баня будет «настаиваться» и набирать требуемые кондиции. Под кондициями в данном случае понимается прогрев конструктивных элементов парной и моечной (стен, полоков, лавок) до требуемых температур. Так температура в парной перед началом принятия банных процедур должна составлять 40-45 ºС. Дальнейшее поднятие температуры в парной осуществляется путем подбрасывания небольших порций по 50-80г горячей воды на раскаленные камни за счет отбора накопленного камнями тепла.

Рассмотрев основные породы камней, применяемых для парообразования в каменках банных печей, перейдем к рассмотрению конструктивных особенностей банных печей периодического действия БИК П1 и БИК П3 И.В.Кузнецова.

Но это уже — в следующий раз.