Плита Франклина - Franklin stove

Печь Франклина

Плита Франклина представляет собой металлическую подкладку камин имени Бенджамина Франклина , который изобрел его в 1742 году он был полая перегородка возле задние (для передачи большего количества тепла от огня проветривать комнаты) и полагался на «перевернутый сифоне» на Нарисуйте горячие пары огня вокруг перегородки. Он был предназначен для производства большего количества тепла и меньше дыма, чем обычный открытый камин, но он мало продавался, пока не был улучшен Дэвидом Риттенхаусом . Он также известен как «циркуляционная печь» или «пенсильванский камин».

История

Двумя отличительными чертами печи Франклина были полая перегородка (металлическая панель, которая направляла поток дымовых газов) и дымоход, который действовал как перевернутый сифон .

Печь Франклина. Прохладный воздух поступает в перегородку через канал под полом. Дым выходит через U-образный канал в полу.

Перегородки в каминах

Перегородки использовались для удлинения пути, по которому воздух комнаты или дым от огня должен проходить через воздуховоды, тем самым позволяя передавать больше тепла воздуху комнаты или дыму огня. В частности, можно было установить каналы внутри кирпичной кладки вокруг очага; Затем холодный воздух помещения поступает в нижний конец воздуховода, нагревается горячими стенками воздуховода, поднимается и, наконец, выходит из верхнего конца воздуховода и возвращается в комнату. Чем длиннее путь, по которому проходил воздух, тем больше тепла передавалось от огня воздуху. Точно так же, чем длиннее канал, по которому дым от огня должен проходить, прежде чем достигнет дымохода, тем больше тепла будет передаваться от дыма воздуху комнаты.

Использование перегородок для извлечения большего количества тепла от огня и его дыма не было новым. В 1618 году Франц Кесслер (ок. 1580–1650) из Франкфурта-на-Майне, Германия, опубликовал « Holzsparkunst» ( «Искусство беречь дерево» ), в котором была изображена печь, в которой дым от костра проходил через пять камер, одна из которых расположена выше. другой - перед входом в дымоход. Кесслер также задокументировал закрытую нагревательную плиту, которая, как и печь Франклина, имела перегородку непосредственно за огнем, тем самым удлиняя путь, по которому дым от огня должен был пройти, прежде чем достигнет дымохода.

В 1624 году французский врач Луи Саво (1579–1640) описал камин, построенный им в Лувре . Воздуховоды проходили под, позади и над огнем в очаге. Холодный воздух в комнате поступал в нижнее отверстие воздуховода, нагревался, поднимался и возвращался в комнату через верхнее отверстие воздуховода. В 1713 году француз Николя Gauger (ок. 1680-1730) опубликовал книгу La MECANIQUE дю Feu (Механика огня), в котором он представил новые проекты для каминов. Гогер окружил очаг пустотелыми пространствами. Внутри этих пространств были перегородки. Прохладный комнатный воздух поступал в помещения через нижние отверстия, нагревался, обтекая перегородки в помещениях, и возвращался в комнату через верхние отверстия.

В печи Франклина полая перегородка была расположена внутри и рядом с задней частью печи. Перегородка представляла собой широкую, но тонкую чугунную коробку, которая была открыта воздуху комнаты внизу и через два отверстия по бокам, ближе к вершине. Воздух поступал на дно ящика и нагревался как огнем, так и дымом, проходящим через переднюю и заднюю часть ящика. Затем нагретый воздух поднимался внутрь перегородки и выходил через отверстия в ее боковых сторонах. Таким образом, перегородка Франклина выполняла по крайней мере две функции: подобно отопительной плите Кесслера, она удлиняла путь, по которому дым от огня должен был пройти до дымохода, позволяя отводить больше тепла из дыма; и, как и камин Гогера, он помещал рядом с огнем воздуховод, который нагревал воздух в комнате за счет конвекции.

Перевернутые сифоны в каминах

Некоторые ранние экспериментаторы полагали, что если огонь в камине соединить с дымоходом U-образным воздуховодом, горячие газы, поднимающиеся по дымоходу, будут втягивать дым и пары огня сначала вниз через одну ногу U, а затем вверх через дымоход. другая нога и дымоход. Это было то, что Франклин называл «воздушным сифоном» или «обратным сифоном». Этот перевернутый сифон использовался для отвода горячих паров огня вверх и вниз по полой перегородке печи Франклина, чтобы извлечь как можно больше тепла из дыма.

Самым ранним известным примером такого перевернутого сифона был камин Франца Кесслера 1618 года. Огонь горел в керамическом ящике. Внутри ящика и за огнем была перегородка. Перегородка заставляла дым от огня спускаться за перегородку перед выходом в дымоход. Намерение состояло в том, чтобы извлечь как можно больше тепла из дыма, увеличив путь, по которому дым должен был пройти, прежде чем достигнет дымохода.

Камин принца Руперта (1619–1682) 1678 г. также имел перевернутый сифон. Руперт поместил подвесную железную дверь между колосниковой решеткой и дымоходом. Чтобы выйти через дымоход, дым и дым от костра сначала должны были спуститься ниже края двери, а затем подняться в дымоход.

Еще одним ранним примером перевернутого сифона была печь, которая была выставлена ​​в 1686 году на ежегодной выставке Foire Saint-Germain в Париже . Ее изобретатель Андре Далесме (1643–1727) назвал ее бездымной печью ( Furnus acapnos ). Печь представляла собой железную чашу, в которой сжигалось топливо. От дна чаши выходила труба, а затем вверх в дымоход. Вскоре после разжигания огня в чаше горячий воздух начал подниматься по трубе, а затем вверх по дымоходу; это создавало нисходящий поток через чашу, который втягивал огонь и его пары в чашу. Как только проект был инициирован, он был самоподдерживающимся, пока горел огонь. Печь Далесме могла сжигать дрова, благовония и даже «уголь, пропитанный кошачьей мочой», но при этом выделяла очень мало дыма и запаха. Эти результаты показали, что огонь можно использовать внутри комнаты, не заполнив дом дымом.

В печи Франклина была перегородка прямо за огнем, которая заставляла дым от огня стекать вниз, прежде чем они достигли дымохода. Для этого требовался U-образный канал в полу за печью, чтобы дым мог стекать из печи в дымоход. Таким образом, плита Франклина включала перевернутый сифон.

Исследования и разработки Франклина

Книга Гогера о его новаторских конструкциях каминов была переведена на английский язык « Импровизированные пожары: новый метод строительства дымоходов для предотвращения их дымообразования» (1715 г.) - французским иммигрантом в Англию Жаном Теофилем Дезагулье (1683–1744 гг.) . В приписке к книге Дезагюлье « Курс экспериментальной философии» (1744 г.) Дезагюлье снова кратко описал камины Гоге и упомянул свою собственную работу по этому вопросу. Франклин прочитал обе книги Дезагулье и разработал свой собственный дизайн печи, которая могла обеспечивать больше тепла при меньшем количестве дыма.

В 1742 году Франклин завершил свой первый проект, в котором реализованы новые научные концепции тепла, разработанные голландским врачом Германом Бурхаве (1668–1738), сторонником идей Исаака Ньютона. Франклин хотел, чтобы его печи были доступны каждому, он наслаждался всеобщим признанием его работы и избегал патентов . Эта комбинация событий привела к тому, что первые печи Франклина были произведены компанией Warwick cabins , принадлежавшей местной семье Ван Лир . Два года спустя Франклин написал брошюру с описанием своего дизайна и того, как он работает, чтобы продавать свой продукт. Примерно в это же время заместитель губернатора Пенсильвании Джордж Томас сделал Франклину предложение запатентовать его дизайн, но Франклин так и не запатентовал ни один из своих проектов и изобретений. Он считал, что «поскольку мы получаем огромные преимущества от изобретений других, мы должны радоваться возможности служить другим с помощью любого нашего изобретения, и мы должны делать это свободно и щедро». В результате многие другие смогли использовать дизайн Франклина и улучшить его. Хотя его печь предназначалась для двойной цели приготовления пищи и обогрева комнаты, по мере того, как время шло и появлялись новые конструкции печей, основным применением печи Франклина стало обогревание комнаты. Многие другие улучшили конструкцию печи Франклина, но по сей день большинство американских каминов имеют коробчатую форму, похожую на печь Франклина. Исключение составляет камин Рамфорд , разработанный Бенджамином Томпсоном.

Конструкция печи

Печь была около 30 дюймов (76 см) в высоту и имела форму коробки. Передняя часть была открытой, за исключением декоративной панели в верхней части коробки. Задняя часть ящика должна была быть размещена на расстоянии нескольких дюймов от дымохода. На нижней панели было несколько отверстий для выхода дыма; они были подключены к дымоходу. Панели были скреплены железными винтами через сборные ушки. Внутри была небольшая тонкая прямоугольная призма, которая выталкивала дым в отверстия. Пластины все были железные.

Плита Франклина продавалась плохо. Проблема заключалась в перевернутом сифоне: дым должен был пройти через холодный дымоход (который был проложен в полу), прежде чем дым мог попасть в дымоход; следовательно, дым слишком остыл, и у печи не было хорошей тяги. Перевёрнутый сифон будет работать должным образом только в том случае, если огонь горел постоянно, так что температура в дымоходе была достаточно высокой, чтобы создать сквозняк.

Более поздняя версия, разработанная Дэвидом Риттенхаусом , решила многие проблемы оригинальной печи Франклина и стала популярной. Однако слава Франклина перевешивала славу Риттенхауса, поэтому история помнит печь Франклина, а не печь Риттенхаус. Печь Latrobe меньшего размера , которую часто называют нагревателем Baltimore, была запатентована в 1846 году и стала популярной.

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение

внешние ссылки