Иван Неумывакин - Скатерть-самобранка - что, сколько, зачем и как мы едим

— Ходил как-то вокруг медного самовара с вмятинами и размышлял: «Ну почему вода-то из него так сладка, а чай так «укусен»?» Пока не наткнулся на одну публикацию кандидата технических наук А. Низовцева, который рассмотрел самовар с точки зрения теплотехники. И многое прояснилось.

— Я тоже исследовал этот вопрос и вполне согласен с А. Низовцевым. Каково же устройство самовара? Как и что происходит в этом замечательном приборе? С точки зрения инженера, самовар — это классический твердотопливный водонагреватель. В одном агрегате он объединяет топку, теплообменник и газоход. Теплообменник представляет собой, как правило, осесимметричный резервуар сложной геометрической формы; его внутренняя поверхность образована жаровой трубой, являющейся стенкой самоварной топки или камеры сгорания.

В низу жаровой трубы имеется колосниковая решетка, обеспечивающая доступ воздуха, необходимого для горения топлива. Жаровая труба резко сужается вверху, переходя в выходной патрубок. На него надевают Г-образную трубу, соединяющую самовар с дымоходом домашнего очага, который обеспечивает необходимую для эффективного горения тягу.

— Считается, что самовар нужно топить либо сосновыми шишками, либо березовыми лучинками. Но у нас на северах топили только древесным углем. Даже полянки в лесу имели для выжига углей. Разница есть?

— Еще какая! На угле-то чаёк живой, как, скажем, кипяток, вспененный на костре. Бойцы в войну, испивши такого кипяточка и согревши продрогшее нутро, с новой силой рвались в бой. Лучшее топливо для самовара, считает А. Низовцев, — древесный уголь, основным горючим элементом которого является углерод, его содержание превышает 95 %.

Количество сгоревшего углерода, а следовательно, и выделившегося тепла пропорционально расходу кислорода. Это дает возможность регулировать процесс топки подачей воздуха. У самовара ее ограничивают, главным образом, проходные сечения прорезей в решетке и сопротивление слоя топлива. Их подбирают так, чтобы горение не было чересчур интенсивным, иначе возрастают теплопотери.

По мере выгорания топлива толщина пласта уменьшается, что приводит к снижению сопротивления тракта движению газового потока, и интенсивность горения возрастает. Древесный уголь горит коротким пламенем красноватого оттенка.

После сгорания древесного угля образуется сравнительно немного золы. Плавится она при температуре 1400 °C, в недостигаемой топке самовара, так что получается легкоудаляемый порошок.

— В каких-то деревнях Вологодчины видел, что топили самовар и древесными чурками. Большой беды в этом, наверное, нет?

— В некоторых энциклопедиях по домоводству указано, что наряду с древесным углем самовар можно топить древесными чурками. В этой рекомендации не хватает только оговорки: за неимением угля.

В древесине горючими элементами являются водород и углерод.

Средний фракционный состав древесины примерно таков: содержание летучих фракций — 85 %, твердых — всего 15 %, и в сравнении с древесным углем дрова — скорее сухой газ, чем твердое углеродистое топливо.

Древесина (разумеется, речь идет о сухой древесине) сгорает в несколько этапов. Первая фаза — розжиг. При помощи горящей бересты или лучинок температуру древесины доводят до 350 °C, когда на дровах образуется устойчиво развивающийся очаг пиролиза.

Вторая фаза, по мнению А. Низовцева, — пиролиз древесины и сгорание выделившихся летучих веществ. Здесь ярко проявляется главный недостаток древесины как топлива: пиролизное газовыделение — практически неуправляемый процесс, и, чтобы газы не улетучивались из топки без пользы для дела в дымоход, их необходимо дожигать. Для этого нужен дополнительный подвод воздуха и пространство для смешивания газов с воздухом и последующего их сгорания. Но ни того, ни другого в конструкции жаровой трубы самовара не предусмотрено, и при топке дровами воздух поступает с большим избытком; газы догорают уже в соединительной трубе, так что она иногда раскаляется докрасна, и почти все тепло просто теряется. Во второй фазе образуются продукты сгорания — углекислый газ и вода.

Управление горением древесины подачей первичного воздуха осуществимо только на третьей фазе горения высокоуглеродного твердого остатка, содержание которого составляет всего 15 %.

— Интересно, как происходит нагрев воды? Есть ли особенность циркуляции ее при топке древесным углем и сухими древесными чушками?