Разогреть металл газовой горелкой

Обновлено: 20.05.2024

Ацетилено-кислородное пламя. Процессы горения газов всесторонне исследованы учеными советской школы акад. Н. Н. Семенова. Нормальное ацетилено-кислородное пламя состоит из внутреннего ядра / ,средней зоны (зоны воспламенения) 2 и наружного факела (зона догорания) (фиг. 68). Внутреннее ядро и средняя зона пламени соответствуют двум последовательным стадиям процесса пирогенного разложения ацетилена в равновесии с кислородом. Во внутреннем ядре горючая смесь находится в стадии тепловой и химической

подготовки к воспламенению, время пребывания в которой часто называют периодом индукции. Внутреннее ядро пламени 1 окружено тонким раскаленным слоем свободного углерода в виде мельчайших частиц (диаметром около 0,3 р), выделяющихся в процессе пирогенного разложения.

В средней зоне пламени 2 начинается активное воздействие кислорода на продукты а пирогенного разложе

ния. Окислительный процесс ускоряет разложение и приводит к образованию конечных продуктов в виде смеси СО и Н2. Это ускорение процесса пирогенного разложения соответствует моменту воспламенения смеси. Уравнение неполного сгорания ацетилена

описывает разность между начальным и конечным состояниями процесса пирогенного разложения ацетилена в равновесии с кислородом. Ацетилен разлагается с образованием водорода, а углерод сгорает в окись.

В факеле горючие газы, образующиеся в результате частичного сгорания по реакции (20.1), догорают, соединяясь с кислородом воздуха; водород образует водяной пар, а окись углерода — углекислый газ. Уравнение полного сгорания ацетилена

С2Н2 + 2,5 02 = 2С02 + Н20 + 11 470 кал/л (20.2)

описывает разность между начальным и конечным состояниями всего процесса горения в целом. Здесь 11 470 кал/л — низшая теплотворная способность ацетилена; из этого количества тепла около 5050 кал/л, т. е. около 44% выделяется в средней зоне, а остальные 56% — в факеле.

Максимальная температура пламени достигается в средней зоне на оси пламени вблизи края ядра и составляет около 3100° (Н. Н. Клебанов). По мере удаления от ядра и от оси пламени температура падает и примерно в середине факела свободного пламени составляет 2400—2600°. Другие горючие газы выделяют меньшее количество тепла в средней зоне и обладают меньшей температурой пламени и поэтому значительно реже применяются для сварки и обработки металлов.

Теоретическое соотношение кислорода и ацетилена в смеси, определяемое по реакции (20.1), равно 1, но практически в горелку подают смесь при соотношении (для нормального пламени) 02/С2Н2= = 1,15 1,20.

Размеры пламени возрастают с увеличением расхода горючей смеси (см. ниже фиг. 70). При одном и том же расходе газов, оцениваемом при нормальном составе смеси расходом ацетилена, размеры пламени зависят от скорости истечения смеси из сопла. Для стандартного наконечника № 3 при расходе ацетилена Усана—400 л/час и давлении кислорода Ро2=3 аты длина ядра L с увеличением диаметра d выходного отверстия от 1,3 до 2,2 мм уменьшается почти вдвое (см. ниже фиг. 72). При оценке тепловых свойств пламени необходимо учитывать, что при эксплоатации горелок диаметры сопел могут увеличиваться по мере их разработки, следовательно, при постоянном расходе горючего может изменяться скорость истечения, а с ней и длина ядра.

Газовое пламя является весьма гибким и разнообразно применяемым источником тепла для сварки и термической обработки металла. Применяя сложные (многопламенные) горелки, тепло газового пламени можно распределять по заданным участкам поверхности изделия. Средства же воздействия на характер распределения тепла сварочной дуги мало разработаны.

Теплообмен между пламенем и нагреваемой поверхностью. Металл обычно нагревают средней восстановительной зоной пламени. Расстояние от сопла до поверхности изделия выбирают равным от 1,2 L до 1,5 L, гдеГ — длина ядра пламени, с тем, чтобы наиболее нагретая зона пламени соприкасалась с нагреваемой поверхностью. Характер обтекания нагреваемой поверхности потоком горячих газов и обусловленное им тепловое воздействие пламени зависит от геометрической формы поверхности изделия (фиг. 68,6). Вследствие растека — 8 К. К. Рыкалин

ни я газового потока пламя нагревает значительную по размерам область поверхности изделия.

Дуга прямого действия выделяет значительную Долю тепла непосредственно на поверхности металла— в активном пятне, анодном или катодном (§ 9). Газовое пламя нагревает поверхность металла посредством вынужденного конвективного и лучистого теплообмена (§ 2). Вынужденный конвективный теплообмен обусловлен неизотермическим потоком газа, вытекающего из сопла под давлением и перемещающегося со скоростью, измеряемой десятками и сотнями метров в секунду. Интенсивность теплового потока вынужденного конвективного теплообмена чрезвычайно высока, но для ее расчета мы не располагаем надежными данными.

Нагрев металла газовым пламенем обусловлен теплообменом между горячими газами пламени и омываемым ими участком поверхности нагреваемого тела. Поэтому пламя является местным поверхностным теплообменным источником тепла.

Изменение теплосодержания тела при нагреве пламенем. Пусть определенный участок поверхности металлического изделия нагревается неподвижным газовым пламенем произвольной формы, Для упрощения рассуждений положим, что вне участка, нагреваемого пламенем, поверхность тела не пропускает тепла. Теплосодержание Q(t) изделия в процессе нагрева неподвижным пламенем, измеряемое в калориметре, с увеличением времени нагрева повышается, но неравномерно (фиг. Є9,а). В начале процесса, когда нагреваемый участок поверхности металла еще холоден, теплосодержание изделия нарастает наиболее быстро. По мере повышения температуры нагреваемой поверхности нарастание теплосодержания изделия замедляется. Процесс теплообмена между пламенем и нагреваемой поверхностью тела стремится к предельному состоянию равновесия, когда температура в любой точке тела остается постоянной. При нагреве тонких стальных листов ацетилено-кислородным пламенем предельное состояние нагрева практически не достигается.

Неравномерность изменения теплосодержания в основном обусловлена теплообменной природой нагрева металла газовым пламенем. Интенсивность процессов вынужденной конвекции и лучистого теплообмена зависит не только от температуры пламени, но и от температуры нагреваемой поверхности. Чем больше разность этих температур, тем выше мгновенная эффективная мощность пламени д (t), т. е. количество тепла, вводимое пламенем в металл за единицу времени. Поэтому по мере повышения температуры нагреваемой по-

Начальной эффективной мощностью пламени qQ кал/сек назовем начальное значение мгновенной эффективной мощности в момент t—0, когда нагреваемый участок поверхности изделия еще холоден, т. е. когда его температура не отличается от температуры всей массы металла изделия, находящегося в тепловом равновесии с окружающими телами. Этот измеритель процесса нагрева металла неподвижным пламенем, характеризующий эффективность пламени, как источника тепла, не зависит от изменяющейся в процессе нагрева температуры нагреваемого участка.

Теперь предположим, что поверхность тела нагревается подвижным пламенем, перемещающимся равномерно и прямолинейно по нагреваемой поверхности. В этом случае теплосодержание повышается не так неравномерно, как при нагреве неподвижным пламенем (фиг. 69, 6), В теплообмен с перемещающимся пламенем все время вступают сравнительно холодные участки поверхности металла, в то время как нагретая область остается позади пламени и выключается из теплообмена с пламенем. В предельном состоянии нагрева подвижное температурное поле перемещается по нагреваемой поверхности металла вместе с пламенем, и интенсивность теплообмена в каждой точке подвижного нагреваемого участка со временем больше не изменяется. Поэтому эффективная мощность пламени в предельном состоянии нагрева остается постоянной, ^=const, а теплосодержание тела возрастает линейно (фиг. 69,6). Чем выше скорость перемещения пламени, тем раньше наступает предельное состояние нагрева и тем меньше разница между предельным и начальным значениями эффективной мощности пламени.

Для расчета процессов нагрева подвижным пламенем основной характеристикой является предельное значение эффективной мощности qnp кал/сек, которое в этом случае будем называть эффективной мощностью и обозначать буквой q без индекса.

Эффективная мощность ацетилено-кислородного пламени. Основным параметром, влияющим на эффективную мощность пламени является расход горючей смеси, обычно оцениваемой при постоянном ее составе расходом ацетилена Ус2н2 л/час (фиг. 70). С увеличением расхода ацетилена (т. е. номера наконечника горелки) эффективная мощность пламени возрастает, но не пропорционально расходу горючего. С увеличением расхода ацетилена от 150 до 2600 л/час (наконечники СУ № 1—№ 7) эффективная мощность возрастает с 350 до 2200 кал/сек (фиг. 70,а).

Эффективный к. п. д. процесса нагрева металла газовым пламенем представляет отношение эффективной мощности пламени q к

полноты его сгорания в сечении пламени, расположенном на данном расстоянии от вершины ядра. Продукты неполного сгорания ацетилена догорают при этом в более отдаленных областях факела, что, естественно, рассредоточивает тепловой поток. Рассеивание тепловой энергии пламени увеличивается также и за счет потерь с отходящими газами.

Влияние различных параметров на эффективную мощность пламени:

а) Соотношение кислорода и ацетилена в смеси, т. е. характер пламени (фиг. 71). Наибольшая эффективная мощность достигается при соотношениях 02/С2Н2== 2,0-г — 2,4 и превышает на 20—25% эффективную мощность нормального пламени при соотношениях 02/С2Н2=1,15-ь1,2.

б) Скорость истечения смеси. С увеличением диаметра d выходного отверстия наконечника с 1,5 до 2,2 мм, т. е. с уменьшением скорости истечения смеси в 2 раза эффективная мощность пламени при постоянном расходе 400 л/час уменьшается на 25% (фиг. 72).

в) Расстояние конца наконечника от поверхности металла. С увеличением расстояния h, отнесенного к длине ядра пламени L, от 0,7—0,9 до 2 эффективная мощность пламени наконечников №/—7 уменьшается на 10—20% (фиг.73).

г) Угол наклона горелки. При постоянном расстоянии h от наконечника горелки до нагреваемой поверхности наибольшая эффективная мощность соответствует углу наклона ср=60° (фиг. 74). С увеличением угла ср эффективная мощность падает значительно быстрее, чем при уменьшении этого угла. При движении горелки углом вперед эффективная мощность пламени выше§ так как

наиболее эффективная средняя зона пламени перемещается по менее нагретому металлу,

д) Скорость перемещения пламени. Эффективная мощность пламени при нагреве стальных листов толщиной 6 мм

возрастает на 10—15% с увеличением скорости перемещения го- редки от 0 до 500 мм/мин (фиг. 75). Чем быстрее движется горелка, тем более холодный металл нагревается пламенем; поэтому эффективность нагрева возрастает. Чем тоньше металл, тем резче

сказывается влияние скорости перемещения на эффективной мощности пламени.

е) Толщина нагреваемого металла. Эффективная мощность пламени возрастает (фиг. 76) с увеличением толщины металла, причем наиболее резко — в пределах толщин стальных листов от 1 до 16 мм. Так, при толщине листа 16 мм эффективная мощность пламени на 30—40% выше мощности при толщине листа 1 мм. При дальнейшем увеличении толщины листа от 16 доЗОлш эффективная мощность пламени возрастает весьма незначительно (на 2—3%). Возрастание эффективной мощности пламени с увеличением толщины металла объясняется уменьшением поверхностной температуры образца вследствие увеличения оттока тепла от нагреваемой поверхности в массу металла Чем тоньше металл, тем быстрее он нагревается и тем ниже поэтому эффективная мощность пламени при установившемся состоянии нагрева.

ж) Теплофизические свойства металла. Эффективная мощность пламени при нагреве образцов из стали, латуни, меди и алюминия несколько возрастает с увеличением коэфициента температуропроводности металла (фиг 77).

Так, при нагреве образцов из малоуглеродистой стали (а=0,09 см2/сек) эффективная мощность пламени наконечника № 3 составляет 610 калIсек, а при нагреве образцов из алюминия (а= 1,1 см2/сек.)—685 кал/сек, т. е. при увеличении коэфициента температуропроводности в 12 раз эффективная мощность пламени возрастает всего лишь на 12%. Возрастание эффективной мощности пламени с увеличением коэфициента температуропроводности металла объясняется уменьшением температуры нагреваемой поверхности за счет более интенсивного отвода тепла металлом образца.

Эффективная мощность пламени при данном расходе смеси и при обычных условиях нагрева остается более или менее постоянной, но может значительно отклоняться при изменении условий режима. Эффективная мощность зависит в основном от расхода горючего* Поэтому при опытах нужно особенно тщательно учитывать расход ацетилена и кислорода

Температура газовой горелки: параметры и тонкости выбора

Газовая горелка – инструмент для разных работ, удобный своей независимостью от электроснабжения. Прибор актуален во многих бытовых ситуациях, но не все знают, что температура газовой горелки является основным параметром, от которого зависит область ее применения. Разбираемся, какой бывает температура, как ее отрегулировать, какие способы подключения к баллону существуют.

Температура нагрева: какая бывает и от чего зависит

Температура пламени газовой горелки на баллончике – величина довольно непостоянная. В разных приборах она имеет разные значения, и на рынке предлагается продукция с температурой пламени от 500 до 2500 °C и выше; при этом температура нагрева (это разные понятия) колеблется от 220 до 2500 °C.

Величины 500-700 °C достаточно для мелких бытовых целей: разжечь костер, приготовить пищу на портативном туристическом приборе, обработать древесину. Приборы с нагревом до 1500 °C используют, например, для розжига угля, разогрева деталей, ремонтных работ, технического творчества. Устройства с нагревом до 2500 °C в быту используют в строительных целях или, например, для резки металлолома.

Причиной разной степени нагрева служат следующие факторы:

Конструктивные особенности и назначение прибора. Уровень нагрева пламени зависит от того, будет ли это прибор для домашнего применения, или профессиональный девайс (например, ацетиленовый резак).

Вид используемой газовой смеси. Рабочим горючим может быть газ (бутан, изобутан, пропан, пропилен, ацетилен) или газовая смесь (например, пропан-бутан).
Пропорции газовых смесей отличаются для разных видов устройств, что также меняет характеристики пламени.
Особенности. Если прибор оснащен функцией предварительного нагрева газа или принудительным обдувом, температуру можно повысить еще на 600-700 °C.

О температуре в разных частях пламени

Пламя, образующееся вовремя работы устройства, неоднородно по температуре. Можно выделить три зоны, в которых температура горения газа в газовой горелке распределяется следующим образом:

Внутренняя зона. В основании факела газовая смесь только начинает разогреваться; зона разогрева занимает минимальный объем. Пламя окрашено в бледно-голубой цвет, оно нагревается меньше остальных частей, в пределах 300-520 °C.

Средняя зона. Область с самыми высокими температурами, достигающими 1560 °C. В этой зоне больше доступ к кислороду, огонь становится светлее, газ сгорает практически полностью, образуются продукты сгорания. Область является рабочей зоной инструмента.
Внешняя зона. В окаймляющей части температура немного, до 1540 °C, снижается, так как энергия утекает в воздух. Благодаря избытку кислорода происходит окончательное сгорание газа. Если в газовой смеси есть примеси, оттенок внешнего пламени может измениться.

Температурный режим и совместимость горелки и баллона

Когда газ заканчивается, баллон меняют на новый, подходящий для данного прибора. Совместимость горелки и баллона определяют по разъемам, и тут возможно несколько вариантов соединения и температурных режимов.

Резьбовые

Сравнивая разные виды газовых горелок на баллончик, какая лучше покажет себя в работе, многие останавливаются на резьбовых моделях. Популярный способ соединения, когда горелка навинчивается на резьбовой баллон; соединение может осуществляться непосредственно или через соединительный шланг.

Резьбовой способ распространен, так как удобен: он позволяет регулировать подачу и не использовать всю газовую смесь за раз, обеспечивает ровное направленное горение, защищен от утечки газа. Если горелка совместима только с резьбовыми баллонами, то, при переходе на цанговый баллон необходимо приобрести переходник.

Максимальная рабочая температура резьбовых приборов составляет 1800 °C, при этом они формируют направленное пламя факельного типа. Некоторые модели позволяют регулировать подачу газовой смеси, а, значит, температуру и мощность факела для разных типов работ.

Цанговые

Цанговое соединение – распространенный вариант, например, на туристических горелках; соответственно, им нужен цанговый (штуцерный) баллон. Такая конструкция не предусматривает резьбу, поэтому используется соединяющий шланг, который плотно прилегает к разъему баллона.

Горелка с цанговым зажимом обеспечивает температуру пламени до 1500 °C, в пути такую систему можно использовать неоднократно. Баллон для такой горелки зачастую узкий, основное преимущество – дешевизна.

Горелки на цанговые баллоны нередко оснащаются такими полезными вещами, как пьезоподжиг и регулятор уровня пламени. Лучшие газовые горелки на баллончик с пьезоподжигом имеют дополнительные функции, например, защиту пламени от задувания ветром. Агрегат находит применение не только на отдыхе, но и в разных видах работ: для нагрева, пайки, сварки.

Многие модели продаются в комплекте с несколькими насадками, благодаря чему можно использовать инструмент более гибко. Одни насадки превращают горелку в газовый нож, с помощью которого несложно удалить старый лакокрасочный слой с металлической поверхности. Насадка горячего воздуха делает возможной безопасную плавку пластика.

Тонкости выбора

Пламя, которое создает газовая горелка – главная рабочая деталь устройства, поэтому к его параметрам необходимо присмотреться в первую очередь. При выборе газовой горелки обращают внимание на особенности пламени, в первую очередь, на температуру нагрева. Она показывает, как сильно можно нагреть какую-либо поверхность. Для периодического использования достаточно приобрести бытовую модель на 700-1000 °C, для постоянного – на 1200-1600 °C. Для сравнения: в конфорке газовой плиты пламя разогревается до 700 °C. В профессиональной работе потребуется разогрев до 1900-2000 °C.

Не менее важен тип пламени, так как для разных работ необходимо пламя разной формы и с разными рабочими характеристиками. Распространены следующие варианты:

Мощное пламя. Тип «джамбо» (Jambo) напоминает утолщенное карандашное острие и применяется в наиболее грубых и теплоемких работах (пайка, сварка, плавка).
Вихревое. Создает среду с температурой, достаточной для большинства видов работ. Тепловой поток можно использовать для обработки больших поверхностей.
Карандашное. Генерирует острый, тонкий, «карандашный» факел. Подходит для тех работ, где необходима точность и аккуратность, так как концентрирует энергию на маленьком участке.
Многоцелевое. Создает факел меньшей интенсивности, используется там, где не нужна высокая теплоемкость.

Тягу и температуру пламени меняют с помощью регулятора уровня пламени. Он значительно облегчает жизнь, когда выполняются работы разного вида или с различными материалами (например, когда вы хотите удалить старое покрытие).

Видео описание

О регулировке температуры горелки-насадки в следующем видео:

Коротко о главном

Температура газовой горелки – основная характеристика, на которую нужно обращать внимание при выборе прибора. Она зависит от нескольких причин, включая особенности конструкции и вид используемой газовой смеси. По температурному режиму различают резьбовые и цанговые устройства; многие модели дополнительно оснащаются пьезоподжигом и насадками. При выборе стоит обращать внимание на форму факела, от него зависит способ использования инструмента. Главное преимущество большинства моделей – компактность и небольшой вес, из-за чего их удобно применять в дороге, на высоте или на весу.

Газовая горелка для бани, печей и котлов отопления – что это такое, как работает, виды, расчет мощности

Природный газ – один из самых распространённых, доступных и недорогих видов топлива. Поэтому его часто применяют как для отопления частных домов, так и для производства горячей бытовой воды в самых различных целях, в том числе для бани, бассейна и сауны. Разберем, что собой представляет газовая горелка для бани, а также отопительного оборудования, по какому принципу она функционирует, по каким признакам классифицируется и на какие виды подразделяется, а также как правильно рассчитать ее мощность для конкретных условий применения.

Печная газовая горелка – что это такое, принцип действия, особенности

Газовая горелка представляет собой специальное приспособление для сжигания природного газа и передачи образуемой тепловой энергии на отопительный контур, емкость с водой или металлический теплоприемник для нагрева помещения. Таким образом происходит преобразование потенциальной энергии вещества газа в тепло, которое в свою очередь используется в бытовых условиях для отопления или нагрева воды. Поэтому установки такого типа применяются в печах для бань или домов, а также в отопительных котлах.

Независимо от набора технических характеристик и назначения газовые горелки состоят из следующих основных узлов:

Форсунка – элемент, непосредственно подающий газ в камеру сгорания.
Устройство для розжига – образует искру для воспламенения топлива.
Сенсор пламени – следит за наличием и стабильностью пламени.
Блок автоматики – контролирует уровень нагрева и прочие заданные характеристики, влияющие на работу оборудования.

В классическом варианте такая горелка непосредственно нагревает корпус печки – то есть когда для производства огня применяют не дрова, а газ. Однако нередко возникает необходимость нагреть воду или эффективно отопить соседние помещения. Тогда устройство совмещается с баком или тепловым контуром.

Принцип действия

На примере отопительного агрегата, принцип работы газовой горелки сводится к следующему алгоритму:

Как только температура теплоносителя в радиаторах опускается ниже установленного значения, термодатчик фиксирует ситуацию и подает сигнал в специальный блок управления.
Открывается клапан подачи газа.
Одновременно с поступлением топлива на форсунку срабатывает система розжига.
В камере сгорания образуется пламя, подогревающее тепловой контур.
По мере достижения теплоносителем заданного уровня нагрева срабатывает термодатчик на обратную команду – перекрывания подачи газа и гашения горелки.

В течение всего периода, пока в камере есть пламя, работает датчик слежения. Если вдруг огонь погаснет, он незамедлительно информирует о событии блок автоматики, который в свою очередь посылает команду на прекращение подачи топлива.

Требования

Помимо соответствия нормам безопасности установка оборудования рассматриваемого типа в бытовых условиях должна отвечать следующим общим требованиям:

Бесшумность. Данный параметр не только влияет на уровень комфорта применения оборудования, но также является индикатором эффективности и исправности его работы. Например, газовая горелка работает с избыточным шумом при несовершенной конструкции камеры сгорания, что будет свидетельствовать о ее низком КПД. Кроме того, возникновение хлопков при запуске говорит о неправильном функционировании системы розжига.
Долговечность. Чем надежнее и качественнее сделано приспособление, тем дольше и стабильнее будет работать оборудование. Такой набор свойств может гарантировать только известный производитель. Напротив, у моделей дешевых и неизвестных фирм горелки часто выходят из строя, и их периодически приходится менять, что только увеличивает итоговые расходы.

Высокий КПД. На эту характеристику влияют не только основные, но и дополнительные элементы, например, система вытяжки. А сам параметр задает и эффективность, и производительно, и полноту сгорания топлива, и степень чистоты выхлопных газов, от которой будет зависеть экологическая обстановка дома и участка.

На заметку! Существуют универсальные модели газовых печей. Помимо работы от основной горелки они могут производить тепло при сжигании твердого или жидкого топлива, а также при необходимости использовать электроэнергию.

Особенности установки в бане

Для того чтобы газовая горелка эффективно и безопасно работала в печи для бани, ее установке должен сопутствовать следующий набор требований:

Достаточно сильный приток и отток воздуха в помещении.
Возможность регулировки тяги.
Объем помещения не менее 12 м³.
Соблюдение противопожарных мер.
Качественная термоизоляция печной трубы.

Для запуска в эксплуатацию оборудования обязательно потребуется допуск от Ростехнадзора. При этом если оно будет питаться сжиженным газом, для хранения емкостей потребует обустраивать специальное хранилище. Баллон с газом не допускается ставить рядом – в самой бане или предбаннике.

Использование такой горелки для бани оправдано следующими преимуществами:

Быстрый нагрев воды и корпуса печки. Парилка готовка к эксплуатации уже через 1 час после запуска.
Компактность оборудования. Занимает намного меньше места, чем классическая дровяная печь.
Точный контроль уровня нагрева, задаваемый датчиками.
Высокая безопасность системы при использовании автоматики.
Экономный расход энергоресурсов. На треть выгоднее, чем при использовании дров, и вдвое – чем для электрических аналогов.
Экологическая безопасность. Печка не засоряется золой, сажей, ее не нужно чистить. Кроме того, не образуется угарный газ.

Однако эксплуатация газового оборудования всегда сопряжена с опасностью взрыва и необходимостью строгого соблюдения норм и требований, чем, пожалуй, и ограничиваются главные его недостатки.

Разновидности газовых горелок

Современные виды газовых горелок классифицируются по следующим признакам:

По возможности управления мощностью они подразделяются на:

Одноступенчатые.
Двухступенчатые.
Плавно регулируемые.

По способу подачи воздуха в камеру сгорания приборы делятся на:

Атмосферные.
Наддувные.
Диффузионно-кинетические.

По модификации системы розжига оборудование подразделяется на:

Электронные.
Запальные – поджигаемые вручную или пьезо-элементом.

При наличии одинаковых технических характеристик устройства могут различаться по конструкции и области использования.

В зависимости от предназначения, места применения и установки в конкретный тип оборудования, горелки подразделяются на 3 основные разновидности:

Для банных печей.
Для отопительных котлов.
Универсальные.

Разберем особенности каждой разновидности более детально.

Управление мощностью

Прежде всего устройства рассматриваемого типа различается по возможности управления тепловой мощностью на 3 основных подвида:

Одноступенчатые. Характеристики газового потока не изменяются. Включается и отключается только подача по команде реостата.
Двухступенчатые. По мере необходимости, когда требуется не рабочий нагрев, а только поддержка уже достигнутого уровня, оборудование автоматически переключается в эконом-режим.
Плавная регулировка. Изменение мощность горелки осуществляется в диапазоне значений от 10 до 100%.

Справка! Показатель мощности горелки – важнейший фактор выбора. Величина характеризуется, как определенное количество топлива, сжигаемое за конкретную единицу времени.

Способ воздухоподачи

Газовые горелки для котлов отопления с автоматикой классифицируются также по механизму воздухоподачи на 3 основные модификации:

Отличается простотой устройства. Воздух поступает естественным образом – силой тяги. По сути представляет собой отрезок трубы с отверстиями, через которые подается газ.

Несложная конструкция.
Низкая цена.
Минимальный рабочий шум, так как отсутствуют приборы вентиляции.
Надежность и долговечность, ввиду простоты устройства и малого количества узлов.
Независимость работы от источника электроэнергии.
Возможность переоборудования под жидкое топливо.

КПД менее 90%.
Необходимость устройства дымохода.
Наличие хорошей вентиляции в помещении.
Возможность неполного сгорания топлива.

Применяются такие горелки в открытых камерах сгорания, а также печках. При этом в ходе их эксплуатации должны строго соблюдаться правила безопасности.

Оборудование имеет более сложное устройство по сравнению с выше представленным вариантом. Воздух для поддержки пламени подается специальным вентилятором или турбиной. Применяется в агрегатах с закрытой камерой сгорания.

Более высокий КПД, не менее 95%.
Работает даже при минимальном давлении газа.
Нет необходимости обустройства полноценного дымохода с выводом на крышу.
Лучшая безопасность за счет закрытой камеры сгорания.
Установка допускается не в специальном помещении.
Полное сжигание топлива, обеспечивающее экологическую чистоту окружающей среде.

Недостатки наддувных газовых горелок для котлов отопления проявляются прежде всего в их зависимости от источника электропитания и высоком уровне шума из-за постоянно работающего вентилятора. Кроме того, они дороже стоят и тяжелее ремонтируются в случае поломки, так как обладают сложным устройством.

Модели данной категории отличаются от выше представленных технологией сжигания газа. Воздушная подача в них разделяется на два потока. Один поступает в камеру сгорания, второй – непосредственно к пламени.

Вариант розжига

В современных моделях для поджига могут применяться 2-е разновидности систем:

Представляет собой постоянно горящий фитиль. При срабатывании автоматики поступающий или просто открытии вентиля газ воспламеняется от запальника, который в свою очередь поджигается вручную, например, спичкой, либо пьезо-элементом.

Главный недостаток такого способа – ненадежность и низкая безопасность. Запальник может просто погаснуть. Основная сфера его применения – энергонезависимое оборудование, не оснащенное электроникой.

Более совершенный способ поджигания газа. Воспламенение топлива осуществляется электрической дугой, генерируемой специальным преобразователем высокого напряжения. Вариант отличается большей надежностью и безопасностью.

Однако подходит только для энергозависимого оборудования. Современные модели помимо автоматики также оснащаются сенсорами контроля пламени по степени ионизации.

Видео о том, как выбрать газовую горелку для банной печки:

Обратите внимание! В зависимости от назначения горелки могут оснащаться дополнительными приспособлениями. Так, в моделях для отопительных и банных печей имеются специальные рассекатели. Они более равномерно распределяют пламя по поверхности, что обеспечивает более качественный и быстрый нагрев.

Назначение

Современные газовые горелки могут одинаково эффективно применяться как для печей отопления, так и для их банных аналогов, так и для полноценных котлов. Имеются следующие особенности их использования:

Банная печка данной модификации представляет собой компактный корпус с вмонтированной горелкой и подведенным газопроводом. Нагрев емкости с водой и каменки осуществляет за счет энергии сжигания газа.

Обязательным условием ее эксплуатации является установка терморегулятора и устройства безопасности, в случае необходимости перекрывающего газоподачу. Заводские модели печей могут быть как с готовыми емкостями, так и без них. Выбор того или иного варианта определяется местом установки – в доме, бане или другом помещении.

Видео-демонстрация, как работает печная газовая горелка:

Промышленно изготовленные отопительные агрегаты комплектуются горелками заданной мощности, и потому потребителю не приходится выполнять какие-либо настройки. Другое дело, когда котел приходится собирать из отдельно приобретаемых компонентов.

В таком случае необходимо учитывать тип камеры сгорания агрегата – закрытой или открытой. От этого показателя будет зависеть разновидность газовой горелки, подходящей под соответствующие условия работы. Также берется во внимание мощность, обслуживаемая площадь, необходимость автоматизации и прочие важные факторы.

Горелки съемного типа, предназначенные для установки в любое подходящее оборудование. Например, ими могут оснащаться котлы и печи, функционирующие на твердом или жидком топливе. При этом для максимальной эффективности и производительности такие установки оснащаются мощной системой подачи воздуха, фильтрами, редуктором и автоматикой.

Видео-обзор применения газовой печки в бане:

Правила расчета мощности

При выборе бытовой газовой горелки для печи или котла отопления для дома необходимо учитывать необходимую мощность – достаточную для того, чтобы оборудование справлялось со своей задачей. Стандартно на каждый 1 м³ помещения парилки требуется 1 кВт прибора. Например, если объем бани 5 куб. м, то для качественного обогрева потребуется модель на 5 кВт.

В расчете должны учитываться поправки на теплопотери, особенности архитектуры сооружения и недостатки теплоизоляции. Так, для компенсации потерь тепла через окно площадью 1 м² нужно прибавить 3 кВт. Также если баня выполнена из бруса или бревна, но не имеет специального утепления, расчетное значение необходимо увеличить в 1,5 раза. Аналогичные, но более сложные правила применяются для определения оптимальной мощности котла или печи обогрева для дома.

Важно! В настоящее время широкое распространение получило газовое оборудование самодельного или кустарного производства. Согласно нормативным требованиям, установка и эксплуатация таких изделий в доме или бане запрещена. Кроме того, они могут оказаться небезопасными и малоэффективными.

Видео о том, как работает газовая печка в бане:

Газовая горелка представляет собой специальное приспособление для сжигания природного газа с целью выработки тепла и использования его для нагрева воды или помещения. Применяется в домовых и банных печах и отопительных котлах. В конструкцию входят такие основные элементы, как форсунка, система розжига, датчик контроля пламени и автоматика. Принцип действия основан на подаче газа в форсунку и его поджиге в ответ на команду блока управления – в зависимости от температуры нагреваемой области.

Образуемое пламя подогревает поверхность корпуса печи или теплообменный контур с теплоносителем. Современная газовая горелка должна обладать высоким КПД, бесшумностью и долговечностью. Главные преимущества использования ее для печки в бане – меньшие размеры, более быстрый прогрев, экономичность и возможность точного контроля температуры. Недостатки проявляются в необходимости строгого соблюдения специальных требований и правил безопасности.

Существующие виды газовых горелок, устанавливаемых в печку бани или дома, а также в отопительные агрегаты, классифицируются по следующим параметрам:

Возможности настройки мощности.
Механизму подачи воздуха.
Типу розжига.
Сфере применения.

Каждая разновидность обладает своим рядом преимуществ и недостатков. При выборе оборудования для конкретных условий применения важно грамотно рассчитать мощность.

Все о температуре газовых горелок

Несмотря на большую популярность электроплит и других подобных электрических нагревательных устройств, применение простых газовых горелок всё ещё остаётся актуальным как в быту, так и на производстве.

В ходе использования горелок мало кто всерьез задумывается о температуре пламени. Однако именно она является фактором, который и определяет область применения горелки. Все о том, от чего зависит температура газовой горелки и как ее регулировать, а также множество других интересных фактов – читайте ниже.

От чего зависит?

Рассмотрим несколько основных факторов, влияющих на уровень нагрева газовой горелки.

Температура пламени газовой горелки в первую очередь зависит от конструкции и назначения устройства. Бытовые приборы (например, горелки на газовом баллончике) создают пламя с самым низким уровнем нагревания, в то время как профессиональные устройства (паяльные лампы), предназначенные для использования на производстве, обеспечивают высокие температуры горения.
Мощность горелки. Устройства мощностью от 500 до 700 Вт способны плавить лишь мелкие металлические детали (медные провода и так далее). Горелки мощностью от 1200 до 1500 Вт плавят металлы толщиной до 3 мм. Устройства мощностью от 2 до 3 кВт плавят металлы толщиной до 14 мм.
Ещё один важный фактор влияния – состав горючего топлива. В состав каждого топлива входит кислород, так как без него невозможно горение. Среди других составляющих газа – пропан, бутан, ацетилен, этилен, пропилен, метан и другие. Все составляющие смешиваются в разных пропорциях для каждого из видов подобных устройств. Пропорциональное отношение одних веществ к другим также влияет на температуру получаемого в результате пламени.
Наличие или отсутствие обдува. Устройства с обдувом способны увеличить температуру пламени в среднем на 700 градусов.

Отдельно стоит отметить и следующее – температура факела, который создает горелка, не является однородной. Более того, температуры каждой из частей пламени могут довольно существенно отличаться друг от друга.

В целом пламя можно разделить на 3 основные части, которые описаны ниже.

Внутренняя часть. Она находится у самого основания факела. Имеет самую низкую температуру и синеватый цвет. Температура этой части пламени колеблется от 300 (у самого основания факела) до 520 (чуть повыше основания) градусов.
Средняя часть. Находится сразу после основания и имеет самую высокую температуру. Однако именно в этой части начитается недостаток кислорода и появляются продукты распада. Средняя температура пламени в этой части – 1560 градусов.
Окаймляющая часть, которую ещё называют окислительным пламенем. В этой части пламя обладает самым высоким КПД. Температура здесь такая же, как и в средней части, но к кончику пламени она падает на пару десятков градусов и составляет около 1540°С.

Какую температуру дают разные виды?

Горелки в большинстве своем сейчас используются вместе с газовым баллончиками. К баллончикам они крепятся в качестве насадок. Рассмотрим основные виды таких устройств подробнее.

Самые дешёвые бытовые модели обеспечивают температуру от 700 до 1000 градусов. Типичным представителем таких устройств можно назвать туристические горелки. Они удобны и могут использоваться для устранения множества проблем. Обычно топливной смесью в этом случае служат пропан и бутан.

Модели подороже могут нагреваться до 1200 градусов. Баллончик, наполненный жидким природным газом, с эжекторной горелкой может поднимать температуру до 1600 градусов. В основном подобным устройствами пользуются мастера, занимающиеся обработкой металлов. Также устройства подобного типа обладают высокой точностью настраиваемой температуры и способны паять четким контуром. Основное количество таких устройств также наполняется смесью пропана и бутана. Сюда можно отнести и так называемые цанговые газовые баллончики с горелками. Они могут нагреваться вплоть до 1500 градусов. Свое название они получили из-за метода крепления горелки к баллончику.

Самая высокая температура пламени, которую может дать газовый баллончик, – 2400 градусов. Горелка не может поднять уровень нагрева до такого значения, поэтому это может быть достигнуто только благодаря особому наполнению баллончика – газу метилацетилен пропадиену. Такие горелки используются для пайки высокоуглеродистых сталей и других подобных металлов. Самая высокая температура, которую можно получить путем сжигания газа на горелке, – 3000 градусов. Достигается она благодаря сжиганию ацетилена. Однако подобная смесь редко используется. Для обработки большинства изделий такая высокая температура не нужна. Говоря конкретнее, можно отметить, что высокая или низкая температура пламени при горении смеси определяется ее теплотворными свойствами.

Разумеется, существуют и другие виды горелок. В целом можно отметить, что примитивные изделия подобного рода имеют схожую между собой конструкцию и температуру пламени. Модели подороже являются более оснащёнными и имеют пламя более высокой температуры. Устройством, предназначенным для обработки металлов, является паяльная лампа. Температура ее пламени, так же как и у ручных газовых баллончиков, может доходить до 2000 градусов.

Интересный факт. Температура пламени в обычной домашней конфорке доходит всего лишь до 700 градусов. Такая температура достигается за счёт того, что топливом служит газ, состоящий на 97% из метана.

Как отрегулировать?

Регулировка пламени горелки заключается в том, чтобы установить нормальное пламя. Нормальным пламенем называется симметричное ядро пламени и само пламя нужной мощности. При этом цвет пламени тоже должен быть однородным и симметричным, он не должен отличаться яркостью. Для этого сначала поджигают горелку, открывают клапан с кислородом и уменьшают поступление ацетилена. Через некоторое время уже можно будет увидеть изменения формы пламени. После того как пламя станет нужного размера, клапан с кислородом необходимо закрыть. Данный метод не подходит для газовых баллончиков с паяльником. В них подача топлива равномерна и не требует регулировки. Как правило, пламя таких изделий можно контролировать клапаном, расположенным снаружи устройства.

При приобретении газовой горелки необходимо обратить внимание на наличие поворотной трубки и устройство клапана. Клапан должен быть чувствительным. А поворотная трубка облегчит использование устройства – появится возможность направлять пламя в нужную сторону. В случае, если мундштук горелки сдвинут, то пользоваться таким устройством нельзя – это может привести к некачественной обработке изделий (особенно если вы делаете разрезы).

На точность управления мощностью пламени также может повлиять засоренный канал устройства.

В следующем видео вас ждет краткий обзор газовой горелки.

Газовоздушные горелки: характеристика и выбор

Большую роль в повседневной строительной и ремонтной практике имеют газовоздушные горелки. Знание их характеристик и основных правил выбора очень важно. Не менее актуально представлять особенности различных видов и нюансы применения такой техники.

Характеристика

Современная газовоздушная горелка подходит для выполнения:

пайки;
подогрева материалов;
плавления;
сварочных работ;
иных термических процессов, которые могут быть произведены с помощью подогрева газом.

Следует учитывать, что не во всех устройствах газообразное вещество подается напрямую из баллона. В некоторых моделях жидкость переводится в газообразное состояние непосредственно в сопле. Главными опциями таких аппаратов являются:

поступление газа и воздуха к самому фронту сжигания;
выработка подходящей по составу смеси;
поддержание стабильного возгорания;
поддержание оптимальной интенсивности сжигания газа.

Принцип работы

Прежде всего, необходимо заполнить емкость топливом. Специальный газ поступает в предусмотренный для этого канал. Вентиль и наконечник используются для передвижения топлива в зону, где ее смешивают с воздухом в специальном соотношении. Пропорция определяется всякий раз индивидуально. Если вентиль дополнен рычажным клапаном, можно задавать еще и ждущий режим опционально.

Используя вентиль, формируют дежурный факел из подаваемых газов. Темп их поступления определяет силу сгорающего факела. В подавляющем большинстве случаев применяют пропан и бутан.

Упрощение системы запала часто достигается использованием стабилизаторов. Оно характерно для моделей, дополненных кольцевыми ресиверами.

Основная масса представленных на рынке моделей имеет инжекторное исполнение. Конкретная техническая основа прямо влияет на стоимость горелки. Существуют также модели с принудительной подачей воздуха. Его подкачка производится за счет использования вентиляторов. Давление газа и воздуха обычно невелико, однако существуют версии со средним уровнем давления.

Разновидности

Диффузионный тип горелок встречается очень часто. Он подразумевает поступление воздуха только за счет диффузии, без дополнительных режимов и оборудования. Примесей воздуха в подающемся газе нет. Смешивание происходит строго за границами горелки. Потому появился даже термин «горелка внешнего смешения».

Самый простой подтип газовоздушных диффузионных горелок — элементарная труба, в которой просверлены отверстия. Дистанция между этими отверстиями должна соответствовать темпам перемещения пламени на промежуточных участках. В промышленности используется подовая щелевая схема.

Это труба сечением не более 0,05 м. Ее в две линии сверлят, делая отверстия шириной до 0,4 см.

Коллекторный узел ставят выше колосниковой решетки, размещаемой в канале из кирпичей. Сам канал — это щель, проделанная в поде котла. Потому и появилось официальное название. Из горелки газообразное топливо проходит в топку, куда уже через колосники направляется воздушный поток. Газовые струи движутся под определенным углом к воздушной массе, этот угол определяется равномерным распределением по сечению.

Непосредственное перемешивание газообразных веществ происходит в особой щели. Ее изготавливают из огнестойкого кирпича. Подобное устройство гарантирует усиленное смешивание и предотвращает нестабильность при зажигании. Но существует и большое количество других моделей. Для выполнения кровельных работ часто используют пропановые горелки.

Это решение отлично подойдет при работе по наплавлению кровельных материалов. Мало того, ближайший «конкурент» – дизельные системы – встречается намного реже.

Он опережает газовое оборудование по эффективности только в очень узком коридоре температур, а при любых других условиях проигрывает ему.

Ручная инжекторная горелка может быть применена также для следующих манипуляций:

сушки литейной формы;
удаления прежней краски;
ряда других задач.

Разница между конкретными моделями также часто связана с такими факторами:

числом рабочих сопел;
наличием или отсутствием редукторов;
вариацией розжига (преимущественно используется пьезоподжиг);
длиной и геометрией подающей проволоки.

Правила выбора

Нетрудно убедиться, что существует громадное разнообразие вариантов горелок. Выпускаются они массой различных фирм. Но именно поэтому надо внимательно учитывать особенности конкретной задачи. Среди производителей стоит обратить внимание на марки Rems, -. Ориентироваться на стоимость особого смысла не имеет. Все равно главную роль играют именно практические свойства.

Часть газовоздушных горелок используется не только в процессе пайки. Они могут применяться также для нарезки металла, для его разморозки. Наконец, возможна еще и целевая обработка поверхностей сильным нагревом. Следующее значимое обстоятельство — вид обрабатываемого материала.

Медные и алюминиевые конструкции плохо переносят сильный нагрев. Но есть металлы и сплавы, которые нуждаются в длительной высокотемпературной обработке. Далеко не все модели горелок эффективно отвечают на этот вызов. Важно: если устройство призвано плавить и паять металл, для резки оно подойдет лишь условно.

Когда решение по этому параметру принято, можно выбирать тип газа.

Чаще всего применяют пропан либо ацетилен. Горелки на других газах встречаются заметно реже. В любом случае модификации, оптимизированные под одну разновидность горючего, предпочтительны. Для промышленных работ широко применяют пропановые варианты горелок. И еще один нюанс: чем выше мощность, тем обычно выше и КПД, особенно при работе с толстыми трубами.

Применение

Для пайки медных труб обязательно надо использовать защитные перчатки. Поверхность может раскалиться очень сильно. Важно: использовать газовоздушные горелки, в том числе для нагрева металла и для сварки, нужно только в хорошо вентилируемых местах. Только там либо на открытом воздухе гарантируется достаточная защита от токсичных продуктов сгорания. При использовании ацетилена требуется всячески избегать его утечек.

Везде, где используется такое оборудование, должны находиться огнетушители и другие средства огневой защиты. Перед началом работы все шланги и их соединения тщательно проверяют. Засоренные шланги или рабочие стаканы надо обязательно прочищать. Делать это при помощи проволоки и других острых предметов категорически запрещается!

Обязательно проверяют и степень герметичности уплотнительных прокладок. В процессе запуска открывают первоначально кран подачи воздуха, после этого — газовый вентиль. Лишь в последнюю очередь воспламеняют газовоздушную смесь. Сделать это можно при помощи зажигалок, спичек либо специальных пьезоэлектрических контуров.

Движение рассекателя помогает влиять на длину факела, а мундштуком настраивают ширину полосы горения.

Если планируется создавать новую кровлю либо чинить прежний кровельный материал, поверхность должна быть полностью очищена. Крайне желательно выровнять проблемное место. В некоторых случаях даже заливают бетонную стяжку. Нежелательно использовать газовые горелки при температурах менее — 15 градусов. Опытные операторы рекомендуют постоянно следить за исправностью шланга, за отсутствием надломов, трещин.

Обязательным требованием безопасности оказывается использование жаростойкой одежды и обуви. При работах на высоте применяют стандартные меры предосторожности. Важно: на каждом рабочем участке должно находиться не более одной горелки и не более одного баллона с газом. Спутывание шлангов, их размещение на острых и режущих кромках, на путях перемещения людей и около находящихся под напряжением коммуникаций недопустимо. На пропановых горелках вентили открывают максимум на 50%.

О газовоздушных горелках ТМ «Сварог» смотрите далее.

Читайте также: