Количество и размеры отверстий в мангале зависят от объема воздуха, необходимого для горения, скорости потока и конструкции. Для стандартного мангала рекомендуется 4–6 отверстий диаметром 1.5–2 см, расположенных на расстоянии 3–5 см от дна.
Расчёт количества и размеров отверстий в мангале — это задача, которая требует учёта физических процессов горения, гидродинамики и теплотехники. В основе расчёта лежат законы сохранения массы, энергии и газовой динамики. Рассмотрим научный подход к определению количества и размеров отверстий.
Основные принципы
Для обеспечения эффективного горения необходимо соблюдать следующие условия:
- Стехиометрическое соотношение воздуха и топлива :
- При сгорании 1 кг древесного угля требуется около 4–5 м³ воздуха .
- Для дров этот объем может достигать 6–8 м³ на 1 кг (в зависимости от влажности и плотности древесины).
- Создание тяги :
- Тяга возникает за счёт разницы давлений, вызванной разницей температур между входящим холодным воздухом и выходящими горячими продуктами сгорания.
- Минимизация потерь тепла :
- Избыток воздуха снижает температуру горения, так как холодный воздух охлаждает зону горения.
Расчет площади отверстий
Объем воздуха для горения
Объем воздуха (), необходимый для полного сгорания топлива, можно рассчитать по формуле:
где:
- — масса топлива (кг),
- — удельный объем воздуха, необходимый для сгорания 1 кг топлива (м³/кг).
Например:
- Для древесного угля: .
- Для дров: .
Скорость воздуха через отверстия
Скорость воздуха () через отверстия зависит от конструкции мангала и обычно составляет 0.5–1.5 м/с . Это значение можно регулировать экспериментально.
Площадь одного отверстия
Площадь одного отверстия () можно рассчитать по формуле:
где:
- — количество отверстий,
- — скорость воздуха через отверстие (м/с).
- Vвоздуха – объем воздуха.
Общая площадь отверстий
Общая площадь всех отверстий () должна быть достаточной для обеспечения необходимого объема воздуха:
Пример расчёта
Исходные данные :
- Масса топлива: (древесный уголь).
- Удельный объем воздуха: .
- Скорость воздуха: .
- Количество отверстий: .
Расчёт :
- Объем воздуха:
- Общая площадь отверстий:
- Площадь одного отверстия:
- Диаметр одного круглого отверстия:
Рекомендации по расположению отверстий
- Нижние отверстия :
- Размещаются на расстоянии 3–5 см от дна мангала.
- Их основная задача — подача первичного воздуха для поддержания горения.
- Верхние отверстия (при наличии) :
- Размещаются ближе к крышке или верхней части мангала.
- Их задача — удаление продуктов сгорания и поддержание тяги.
- Количество отверстий :
- Минимальное количество: 4–6 отверстий для равномерного распределения воздуха.
- Больше отверстий может потребоваться для крупных мангалов.
- Форма отверстий :
- Круглые отверстия обеспечивают равномерный поток воздуха.
- Щелевые отверстия могут использоваться для точной регулировки.
Практические замечания
- Экспериментальная проверка :
- Теоретические расчеты могут требовать корректировки в зависимости от реальных условий (влажность воздуха, форма мангала, тип топлива).
- Регулировка интенсивности горения :
- Отверстия должны быть оборудованы заслонками для управления потоком воздуха.
- Материал мангала :
- Теплопроводность материала влияет на распределение тепла и, соответственно, на требования к подаче воздуха.
Заключение
Количество и размеры отверстий в мангале рассчитываются на основе объёма воздуха, необходимого для горения, скорости воздушного потока и конструктивных особенностей мангала. Для типичного мангала с древесным углем рекомендуется использовать 4–6 круглых отверстий диаметром 1,5–2 см , расположенных на расстоянии 3–5 см от дна .
