Бенджамин Франклин – фигура поистине эпохальная. Этот человек оставил след в истории как ученый, чьи эксперименты с электричеством заложили основы электротехники. А также как изобретатель, подаривший миру громоотвод и бифокальные очки. Он был влиятельным государственным деятелем, один из отцов-основателей Соединенных Штатов Америки. Среди его многочисленных изобретений особое место занимает печь, впоследствии получившая его имя.
В XVIII веке, когда отопление домов осуществлялось преимущественно открытыми каминами, Франклин счел необходимым создать более безопасный и эффективный источник тепла. Он стремился к конструкции, которая бы минимизировала риск пожара, максимально использовала тепло от сгорания дров и уменьшала количество дыма, попадающего в помещение. Результатом его размышлений стала печь нового типа, которая отвечала этим требованиям и превосходила существовавшие аналоги по своей эффективности.
Что такое печь Франклина
Печь Франклина – это отопительный прибор закрытого типа. Ее конструкция обеспечивает более полное сгорание топлива и эффективный отвод тепла, а также у нее повышенная безопасность по сравнению с традиционными открытыми каминами.
История создания
Бенджамин Франклин представил разработку в 1742 году. Это был период научной и изобретательской деятельности ученого.
Несмотря на распространенность каминов, они были с недостатками. Большая часть тепла уходила в дымоход, эффективность отопления была низкой, а открытое пламя представляло пожарную опасность. Камины требовали много дров, что делало отопление дорогим и нерациональным.
Франклин, будучи человеком практичным и дальновидным, осознавал недостатки существовавших систем отопления. Его целью было создать прибор, который бы эффективно использовал топливо, обеспечивал равномерное распределение тепла и был бы безопаснее. Он стремился к решению, которое позволило бы обогревать дом с меньшим расходом дров и снизить риски пожара от случайных искр.
Основные особенности
Значимая особенность – закрытая конструкция, то есть топливо сгорало в закрытой камере. Это позволяло контролировать горение и использовать тепло эффективно.
Конструкция предусматривала систему воздушных каналов. Холодный воздух забирался снизу, нагревался, проходя через стенки печи, и затем поступал в помещение. Эта система конвекции равномерно распределяла тепло. Хотя термин «вторичный нагрев» в современном понимании мог и не использоваться Франклином, принцип полного использования тепла дымовых газов был заложен в конструкции печи. Длинный дымовой канал позволял отбирать больше тепла перед тем, как дым выходил наружу.
Для изготовления печки использовался чугун. Этот материал обладал высокой теплопроводностью и теплоемкостью, что позволяло печи быстро нагреваться и долго отдавать тепло, когда дрова прогорали. Массивные чугунные стенки также способствовали аккумуляции тепла.
За счет закрытой топки, печь Франклина могла работать без открытого пламени, что снижало риск пожара от случайно выскочивших искр или углей. Это делало ее безопаснее традиционных каминов, особенно в домах с деревянными полами и мебелью.
Как работает печь Франклина – принцип и схема
Принцип работы печи Франклина основан на эффективном сгорании топлива в закрытом пространстве и конвекционном нагреве воздуха. Она представляла собой чугунную конструкцию, состоящую из нескольких основных элементов.
- Закрытая камера, где сгорало топливо. Дверца топки позволяла контролировать подачу воздуха и загрузку дров или угля.
- Заслонки, которые предназначены для контроля тяги и интенсивности горения. Изменяя их положение, можно регулировать приток воздуха в топку и скорость выхода дымовых газов.
- Пространство между внутренней топкой и внешними стенками печи исполняло функцию воздушного канала. По нему двигался горячий воздух, который нагревал стенки.
- В конструкции Франклина дымоход имел извилистую форму, чтобы увеличить площадь теплообмена.
Хотя в оригинальной конструкции Франклина не было системы вторичного сжигания дымовых газов в современном понимании, удлиненный дымовой канал и нагреваемые стенки способствовали полному использованию тепла. Дымовые газы, проходя по длинному каналу, отдавали часть своего тепла стенкам печи. Они, в свою очередь, нагревали воздух, циркулирующий между внутренней и внешней частями конструкции.
Термин «печь Глаз Франклина» относится к более поздней модификации оригинальной печи Франклина, которая включала в себя дверцы со слюдяными окошками. Они позволяли наблюдать за процессом горения. Это не было изначальным названием, но стало распространенным обозначением усовершенствованной версии, которая пользовалась большей популярностью из-за удобства использования и эстетической привлекательности. Иногда этот термин может использоваться как синоним печи Франклина в целом, но корректнее относить его к варианту с прозрачными дверцами.
Схема печи Франклина
Это чугунный ящик, установленный перед каминным проемом или на собственном основании. Внутри находится топка, куда закладываются дрова. Воздух для горения поступает через регулируемые отверстия в дверце топки. Дым и горячие газы поднимаются вверх и проходят по каналам между топочной камерой и внешними стенками печи, прежде чем попасть в дымоход.
Холодный воздух из помещения поступает в эти каналы снизу, нагревается от горячих стенок и выходит обратно в помещение уже теплым через верхние отверстия или щели. Заслонки в дымоходе позволяют регулировать тягу и скорость выхода горячих газов, тем самым контролируя интенсивность нагрева. То есть принцип циркуляции воздуха в печи Франклина основан на естественной конвекции.
Основное отличие печи Франклина от каминов заключается в закрытой конструкции и наличии системы воздушных каналов. В камине большая часть тепла уходит непосредственно в дымоход, а обогрев происходит в за счет лучистой энергии от открытого огня. Печь Франклина, напротив, позволяет полно использовать тепло от сгорания топлива, нагревая воздух, который затем распространяется по помещению. Закрытая топка также обеспечивает большую безопасность и позволяет лучше контролировать процесс горения.
Недостатки и преимущества
Благодаря эффективному сгоранию топлива и лучшему использованию тепла, печь Франклина требовала меньше дров. Это самый большой плюс. И другие достоинства:
- закрытая топка снижала риск пожара от искр и углей;
- система воздушных каналов и конвекция обеспечивали равномерное и эффективное распределение тепла;
- изобретение Франклина заложило основу для дальнейшего развития печей и каминов закрытого типа.
Минусы:
- сложность конструкции;
- требуется правильная установка;
- оригинальная конструкция имела проблемы с тягой, что приводило к задымлению, позднее были внесены изменения для улучшения отвода дымовых газов.
Наследие и применение сегодня
Сегодня оригинальные печи Франклина являются предметами антиквариата и музейными экспонатами. Реплики и стилизованные под них печи могут использоваться в ретро-интерьерах и частных домах, оформленных в стиле XIX века, как дань истории и элемент декора.
Печка оказала влияние на развитие отопительных систем. Принципы закрытой топки, конвекционного нагрева и эффективного использования тепла, заложенные в конструкции, легли в основу многих последующих разработок. Она продемонстрировала преимущества контролируемого горения и стала шагом на пути к созданию безопасных отопительных приборов.
Технология Франклина продолжает вызывать интерес у историков науки и техники, а также у печных мастеров. Изучение ее конструкции и принципов работы позволяет лучше понять эволюцию отопительного оборудования и оценить вклад Бенджамина Франклина.
