Горелки

Горелки. Хотя название горелки применяется чаще по отношению к приборам, в которых происходит сжигание газа, а название лампы по отношению к тем, в которых происходит сжигание жидких минеральных и органических масел, тем не менее, в общежитии эти названия строго не разграничиваются.

Газовые горелки применяются для сжигания газа (светильного, карбурированного водяного, воздушного, природного, ацетилена, нефтяного) в целях получения света, и, конечно, в зависимости от того, какой газ в них сжигается, бывают различной конструкции. Так как хороший светильный газ обладает значительной световой силой (16—18 свечей при расходе 150 литров в час в разрезной горелке старого типа), то при вытекании его из узкого отверстия зажженный он горит пламенем с сильным светом. В зависимости от положения и формы отверстия меняется и форма пламени; от формы же пламени в значительной степени зависит сила света, развиваемая одним и тем же количеством газа. Ввиду того, что существует всегда наивыгоднейшее отношение между количеством воздуха, необходимого для горения, а регулировать приток воздуха весьма трудно, то обыкновенно, чтобы установить правильное горение, регулируют приток газа к горелке. Давно уже, кроме того, установлено, что один и тот же газ в горелках различного устройства дает различную силу света.

Рис.1.

Непрерывное улучшение и удешевление газового освещения находится в прямой зависимости от улучшения и усовершенствования конструкции горелок. Вместе с тем несомненно, что, хотя уже много сделано в этом отношении, тем не менее, остается сделать еще больше, так как крупным недостатком всех ныне существующих осветительных приборов является то обстоятельство, что при сжигании в них газа или жидкого осветительного масла, только незначительная часть содержащейся в указанных материалах потенциальной энергии превращается в свет: в наиболее совершенных, ауэровских, горелках, не более 10%, а 90% бесполезно тратится, превращаясь в теплоту. Идеальный же осветительный прибор должен был бы скорее удовлетворять обратному положению, т. е. давать 90% света и не более 10% тепла.

Простейшие, теперь уже почти вышедшие или выходящие из употребления, горелки делаются из металла или жировика (стеатита). Эти горелки (рис. 1) бывают с одним отверстием посередине, и тогда пламя, подобно обыкновенному свечному, с двумя отверстиями, расположенными под прямым углом, причем пламя имеет форму рыбьего хвоста, наконец, с узким щелевидным отверстием, обыкновенно не более 0,2 мм  шириной и 4—6 мм длиной, пламя которой имеет вид раскрытого веера или крыла летучей мыши. Эти простейшие горелки расходуют сравнительно много газа и дают мало света.

Рис.2.

Шаг вперед в конструкции горелок представила аргандова горелка (рис. 2), первоначальный тип которой был изобретен Аргандом для масляных ламп в конце XVIII столетия. Особенностью ее является то, что воздух в нее притекает и с внешней, и с внутренней стороны, вследствие чего горение в ней гораздо более совершенно. Основной принцип регенеративных горелок Сименса, дающих при том же расходе значительно больший световой эффект, состоит в том, что теплота, выделяющаяся при горении газа, используется на нагревание входящего в горелку воздуха. Венгэм усовершенствовал лампы Сименса в том смысле, что в его лампах (рис. 3) теплота, выделяющаяся при горении газа, утилизируется не только на подогревание воздуха, но также и для вентиляции помещения. Производительность этих ламп (Сименса, Венгэма и других, построенных на этом принципе) в смысле даваемого ими светового эффекта в три-четыре раза больше, чем обыкновенных горелок, но они стоят довольно дорого и, для правильного функционирования, требуют тщательного ухода.

Рис.3.

В настоящее время преимущественное, если не исключительное, значение приобрели горелки Ауэра фон Вельсбаха, которые дают при сравнительно незначительном расходе газа очень значительную силу света и, таким образом, удешевили стоимость газового освещения не менее как на 300—400%. Особенность этих горелок (рис. 4) та, что бесцветное пламя обыкновенной бунзеновской горелки накаливает остов ткани (чулочек) из огнестойких окислов, недавно еще бывших редкими, металлов, чаще всего окиси тория и церия, а иногда и других входящих в эту группу, например: лантана, иттрия, циркония и др. Чаще всего для приготовления чулочка употребляется смесь из 99% азотнокислого тория и 1% азотнокислого церия. Для получения такого огнестойкого каркаса чулочек, сплетенный из хлопчатобумажной пряжи или в  последнее время часто из искусственного шелка, пропитывается растворами означенных солей (флюидом), затем, по высушивании и обжигании, чтобы уничтожить органические вещества, еще раз раствором коллодиума, после чего высохший колпачок обладает достаточной стойкостью для пересылки. Минеральный остов и является источником света, накаливаясь до очень высокой температуры. По-видимому, причина значительного выделения света этой горелкой кроется в способности указанных окислов аккумулировать тепло, что всего лучше доказывается тем, что  при горении водорода в хлоре, в обыкновенных условиях происходящем без выделения света, но сопровождающемся выделением значительного количества тепла, в горелке с колпачком Ауэра тоже происходит значительное выделение света. Не безынтересно, что указанные выше отношения тория и церия являются наивыгоднейшими, как это многократно проверено практикой.

Рис.4.

По данным Фогеля в ауэровской горелке 4 кубических фута каменноугольного газа дают ту же силу света, что и 15 куб. футов в обыкновенной горелке («рыбий хвост»), т. е. расход газа в ней на единицу света в 4 раза меньше. Весьма важным обстоятельством  является также и гигиеническая сторона дела; если расход газа меньше в 4 раза, то соответственно в 4 раза меньше получается и продуктов сгорания газа, т. е. воздух освещаемого помещения остается в 4 раза лучшим.

Рис.5.

Ауэровские горелки делаются в настоящее время трех различных типов:

1. Первый (рис. 5), наиболее распространенный, с цилиндрическим пламенем, обращенным вверх, имеющий много конструктивных модификаций.

2. Горелки  с пламенем, обращенным вниз (инвертированные горелки, рис. 6).

3. Горелки, в которых воздух или газ входит под увеличенным давлением.

Рис.6.

В горелках первого и второго типа газ горит под давлением ½—2 дюйма водяного столба; в горелках третьего типа давление доходит до 15 и даже 50 дюймов. Горелки  последнего типа сложнее в конструкции; но зато сила света на 1 куб. фут расходуемого газа доходит до 40 свечей, тогда как в горелках первых двух типов не превышает 18—20 свечей.

Газ употребляется не только для освещения, но также и для нагревания, и понятно, что горелки, предназначенные для этой цели, имеют уже совершенно другую конструкцию. Простейшая и вместе с тем наиболее совершенная горелка изобретена знаменитым химиком Бунзеном; она представляет наиболее употребительный обогревательный газовый прибор в лабораториях. Эти горелки делаются из металла, стекла или фарфора; металлические снабжаются приспособлением для регулирования интенсивности пламени.

Газ, как топливо в отдельных хозяйствах, школах, отелях и т. п., получил за границей огромное распространение. Нагревание и отопление газом представляет то большое преимущество, что, пользуясь газом (для этой цели наряду с каменноугольным употребляется также нефтяной газ и ацетилен, а также более дешевые генераторный и водяной газы), можно быстро поднять t° до желаемой высоты и легко регулировать ее, что в обыкновенных топках с твердым и даже жидким топливом представляется очень затруднительным. Кроме того, при сгорании газ  не дает золы, не требует растопки и не обусловливает никакого загрязнения в жилых помещениях. Отопление заводских печей газом тоже получило теперь очень большое практическое значение. Несомненно, что ключ к решению важной в санитарном отношении задачи — улучшения воздуха в больших городах и промышленных центрах — лежит в возможно широком применении газового отопления, так как бездымное горение топлива всего легче достигается с газовыми топками. Преимущества газового отопления настолько очевидны, что в Америке, где очень много для отопления расходуется, кроме генераторного и водяного газа, также и природного, добываемого из недр земли, газа, единица веса углерода в газообразном состоянии, в виде горючих газов, расценивается в 4 раза дороже единицы веса твердого углерода в каменных углях.

При сжигании в топках твердого топлива необходимый и достаточный для полного сжигания горючего материала избыток воздуха колеблется обычно в пределах около 50—85%; при сжигании газообразного топлива не более 10—20%. Это обстоятельство имеет большое значение потому, что таким путем, при газовом отоплении, уменьшается непроизводительная трата теплоты на нагревание этого лишнего по существу и вместе с тем необходимого в обыкновенных топках воздуха, а в связи с этим температуру при горении можно получить значительно более высокую, что в особенности имеет большое значение при различных металлургических процессах. Газовые кухонные очаги, камины, комнатные печи, ванны, газовые приборы для жарения кофе, обогревания утюгов, парикмахерских принадлежностей и т. п. делаются самых разнообразных конструкций. В больших городах Англии существуют уличные автоматы — гейзеры, обогреваемые газом, из которых в любое время дня и ночи можно иметь, опустив в них определенную монету, определенное количество кипятка. Насколько значителен расход газа в больших отелях, клубах и т. п. общественных учреждениях Лондона, можно судить по тому, что плата за газ (который днем, так называемый «денной», для указанной цели продается дешевле вечернего) доходит в некоторых клубах Лондона до нескольких тысяч фунтов стерлингов в год. Существует также много фабрик и заводов, в которых отопление всех котлов, заводских печей и аппаратов производится газом. Как на примере фабричного предприятия, ведущего все процессы, требующие нагревания, на газе, в литературе указывается на шоколадную фабрику Ван-Гутен, в Голландии. Газовый завод ее, состоящий из 8 газогенераторов, работающих на антраците, дает 128 000 куб. футов генераторного газа в час; этот газ с завода направляется на фабрику по трубопроводу в два фута диаметром. В смеси с кислородом, в специально приспособленных горелках достигается при сжигании газа очень высокая температура, и этот прием применяется при газовом паянии и резании металлов.

Л. Лидов.