печь Франклина
Печь Франклина с металлической облицовкой, — это камин названный в честь Бенджамина Франклина , который изобрел его в 1742 году. [1] Он имел полую перегородку сзади (для передачи большего количества тепла от огня воздуху комнаты) и использовал «перевернутый сифон», чтобы направлять горячие пары огня вокруг перегородки. [2] Он был предназначен для производства большего количества тепла и меньшего количества дыма, чем обычный открытый камин, но его продажи были незначительными, пока его не усовершенствовал Дэвид Риттенхаус . Он также известен как «циркуляционная печь» или «пенсильванский камин».
История [ править ]
Двумя отличительными чертами печи Франклина были полая перегородка (металлическая панель, направляющая поток дыма от огня) и дымоход, действовавший как перевернутый сифон .
Перегородки в каминах [ править ]
Перегородки использовались для удлинения пути, по которому воздух в помещении или дым от пожара должен был проходить через воздуховоды, тем самым позволяя передавать больше тепла температуре воздуха в помещении или от дыма от пожара. В частности, воздуховоды можно было установить в кирпичной кладке вокруг очага; прохладный комнатный воздух затем попадет в нижний конец воздуховода, нагреется горячими стенками воздуховода, поднимется и, наконец, выйдет из верхнего конца воздуховода и вернется в комнату. Чем длиннее путь, по которому течет воздух, тем больше тепла будет передаваться от огня воздуху. Точно так же, чем длиннее канал, по которому дымы пожара должны были пройти, прежде чем достичь дымохода, тем больше тепла будет передаваться от дыма воздуху помещения.
Использование перегородок для извлечения большего количества тепла от огня и его дыма не было чем-то новым. В 1618 году Франц Кесслер (ок. 1580–1650) из Франкфурта-на-Майне, Германия, опубликовал Holzsparkunst (« Искусство экономии дров »), в котором изображена печь, в которой дым от огня заставлялся змеиться через пять камер, одну над другой, перед входом в дымоход. [3] Кесслер также задокументировал закрытую отопительную печь, которая, как и печь Франклина, имела перегородку непосредственно за огнем, тем самым удлиняя путь, по которому дымы огня должны были пройти, прежде чем достичь дымохода. [4]
В 1624 году французский врач Луи Саво (1579–1640) описал камин, который он построил в Лувре . Воздуховоды проходили под, позади и над огнем в очаге. Холодный воздух в помещении поступал в нижнее отверстие воздуховода, нагревался, поднимался и возвращался в помещение через верхнее отверстие воздуховода. [5] В 1713 году француз Николя Гоже (ок. 1680–1730) опубликовал книгу « La Mécanique du Feu» («Механика огня»), в которой представил новые конструкции каминов. Гогер окружил очаг полыми пространствами. Внутри этих помещений находились перегородки. Прохладный комнатный воздух поступал в помещения через нижние отверстия, согревался, змеясь вокруг перегородок в помещениях, и возвращался в помещение через верхние отверстия. [6]
В печи Франклина полая перегородка располагалась внутри и рядом с задней частью печи. Перегородка представляла собой широкий, но тонкий чугунный ящик, открытый воздуху комнаты внизу и с двумя отверстиями по бокам, ближе к верху. Воздух поступал в нижнюю часть ящика и нагревался как от огня, так и от дыма, обтекающего переднюю и заднюю часть ящика. Затем нагретый воздух поднимался внутрь перегородки и выходил через отверстия по бокам перегородки. [7] Таким образом, перегородка Франклина выполняла как минимум две функции: как и отопительная печь Кесслера, она удлиняла путь, по которому должны были пройти дымы огня, прежде чем достичь дымохода, позволяя извлечь из дыма больше тепла; и, как и камин Гогера, рядом с огнем располагался воздуховод, который нагревал воздух в комнате за счет конвекции.
Перевернутые сифоны в каминах [ править ]
Некоторые ранние экспериментаторы полагали, что если огонь в камине будет соединен U-образным каналом с дымоходом, горячие газы, поднимающиеся через дымоход, будут вытягивать дым и дым от огня сначала вниз через одну часть U, а затем вверх через трубу. другая нога и дымоход. Это было то, что Франклин называл «воздушным сифоном» или «перевернутым сифоном». [8] Этот перевернутый сифон использовался для втягивания горячих дымов огня вверх и вниз по полой перегородке печи Франклина, чтобы извлечь из дыма как можно больше тепла.
Самым ранним известным примером такого перевернутого сифона был камин Франца Кесслера 1618 года. [9] Огонь горел в керамическом ящике. Внутри ящика и за огнем находилась перегородка. Перегородка заставляла пары огня опускаться за перегородку, прежде чем выйти в дымоход. Намерение состояло в том, чтобы извлечь как можно больше тепла из дыма, расширив путь, по которому дымы должны были пройти, прежде чем они достигнут дымохода.
Камин принца Руперта (1619–1682) 1678 года также имел перевернутый сифон. Руперт поместил подвесную железную дверь между каминной решеткой и дымоходом. Чтобы выйти через дымоход, дым и дым от огня сначала должны были опуститься ниже края двери, а затем подняться через дымоход. [10]
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 Далесм (1643–1727) назвал ее бездымной печью ( furnus acapnos ). Печь представляла собой железную чашу, в которой сжигалось топливо. От дна чаши шла труба, а затем вверх, в дымоход. Вскоре после разжигания огня в чаше горячий воздух начинал подниматься по трубе, а затем вверх по дымоходу; это создавало нисходящую тягу через чашу, в результате чего огонь и его дым опускались в чашу. Как только призыв был начат, он поддерживался сам по себе, пока горел огонь. [11] Печь Дейлсма могла сжигать дрова, благовония и даже «уголь, погруженный в кошачью мочу», но при этом производить очень мало дыма и запаха. [12] [13] Эти результаты показали, что огонь можно использовать внутри помещения, не заполняя дом дымом.
В печи Франклина прямо за огнем была перегородка, из-за которой дымы огня стекали вниз, прежде чем они достигли дымохода. Для этого потребовался U-образный канал в полу за печью, чтобы дым мог стечь из печи в дымоход. Таким образом, печь Франклина имела перевернутый сифон.
Франклина разработки и Исследования
Книга Гогера о его новаторских конструкциях каминов была переведена на английский язык - « Улучшенные пожары: новый метод строительства дымоходов, чтобы предотвратить их дымление» (1715 г.) - французским иммигрантом в Англии Жаном Теофилем Дезагулье (1683–1744). . В постскриптуме к книге Дезагулье « Курс экспериментальной философии» (1744 г.) Дезагулье снова кратко описал камины Гогера и упомянул свои собственные работы по этой теме. [14] Франклин прочитал обе книги Дезагулье. [15] и разработал собственную конструкцию печи, которая могла бы давать больше тепла и меньше дыма.
В 1742 году Франклин завершил свой первый проект, реализовавший новые научные концепции тепла, разработанные голландским врачом Германом Бургаве (1668–1738), сторонником идей Исаака Ньютона. [16] Он поставлял свое оборудование от местного пионера железа Уильяма Брэнсона из Ридинга, штат Пенсильвания. [17] Франклин хотел, чтобы его печи были доступны каждому, наслаждаясь общественным признанием его работы и избегая патентов . [ нужна ссылка ] Такое сочетание событий привело к тому, что первые печи Франклина были изготовлены компанией Reading печи , которая принадлежала местной семье Ван Леер . [18] [19] [20] Два года спустя Франклин написал брошюру, описывающую свою конструкцию и то, как она работает, чтобы продать свой продукт. [21] Примерно в это же время заместитель губернатора Пенсильвании Джордж Томас сделал Франклину предложение запатентовать его конструкцию, но Франклин так и не запатентовал ни один из своих проектов и изобретений. Он считал, что «поскольку мы наслаждаемся большими преимуществами от изобретений других, мы должны радоваться возможности служить другим любым нашим изобретением, и это мы должны делать свободно и щедро». [22] В результате многие другие смогли использовать конструкцию Франклина и улучшить ее. Хотя его печь предназначалась для двойной цели: приготовления пищи и обогрева комнаты, с течением времени и появлением новых конструкций печей основным назначением печи Франклина стало отопление комнаты. Многие другие усовершенствовали конструкцию печи Франклина, но по сей день большинство американских каминов имеют коробчатую форму, похожую на печь Франклина. Исключением является камин «Рамфорд» , разработанный Бенджамином Томпсоном.
Конструкция печи [ править ]
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. Заднюю часть коробки нужно было разместить на расстоянии нескольких дюймов от дымохода (дымохода). На нижней панели имелось несколько отверстий для выхода дыма; они были подключены к дымоходу. Панели скреплялись железными шурупами через готовые проушины. [23] Внутри находилась небольшая тонкая прямоугольная призма, которая пропускала дым в отверстия. Все пластины были сделаны из железа. [ нужна ссылка ]
Печь Франклина продавалась плохо. [24] Проблема заключалась в перевернутом сифоне: дым должен был пройти через холодный дымоход (который был установлен в полу), прежде чем дым мог попасть в дымоход; вследствие этого дым слишком охлаждался и печь не имела хорошей тяги. [25] Перевернутый сифон будет работать правильно только в том случае, если огонь будет гореть постоянно и температура в дымоходе будет достаточно высокой, чтобы создавать тягу.
Более поздняя версия, разработанная Дэвидом Риттенхаусом , решила многие проблемы оригинальной печи Франклина и стала популярной. Однако слава Франклина перевесила славу Риттенхауса, поэтому история помнит печь Франклина, а не печь Риттенхаус. [26] Меньшая печь Latrobe , часто называемая Baltimore Heater, была запатентована в 1846 году и стала популярной.
См. также [ править ]
- Герметичная печь
- я не
- Бухари (каменка) , традиционная индийская дровяная печь.
- Камин
- Очаг
- Каменный обогреватель
- Буржуйка
- Нагреватель ракетной массы
- Камин Рамфорд
- Обогреватель
- Дровяная печь
- Сэмюэл Ван Леер
Ссылки [ править ]
- ^ Л. В. Лабари, В. Белл, В. Б. Уиллкокс и др., ред., « Документы Бенджамина Франклина» (Нью-Хейвен, Коннектикут: издательство Йельского университета, 1959–1986), том. 2, стр. 419.
- ^ Сэмюэл Ю. Эдгертон-младший, «Дополнение: Печь Франклина» в книге И. Бернарда Коэна, « Наука Бенджамина Франклина» (Кембридж, Массачусетс: Harvard University Press, 1990), страницы 204–206.
- ^ Франц Кесслер, Holzsparkunst [Искусство сохранения древесины] (Франкфурт-на-Майне, (Германия): Антони Хуммен, 1618), страницы 72 и 80 .
Перепечатано на французском языке как: Франсуа Кеслар, Экономия древесины, то есть новой, ранее не распространенной и не обнаруженной, изобретение определенных и различных искусственных печей и т. д . до сих пор ни обычное, ни широко известное изобретение некоторых и различных каминов и т. д.] (Оппенгейм, Германия: Жан-Теодор де Бри, 1619). - ^ Кесслер, 1618; стр. 69, рисунок 25.
- ^ Луи Саво, L'Architecture Françoise des Bastimen Details [Французская архитектура частных домов] (изд. 1642 г.) (Париж, Франция: Себастьен Крамуази, 1624 г.), глава 25 (страницы 147–151) . Цитируется по: Томлинсон (1864), страницы 82–83.
- ^ Николя Гоже, La Mécanique du Feu ... (Париж, Франция: 1713). Цитируется по: Томлинсон (1864), стр. 88–94; особенно см. стр. 92.
- ^ Эдгертон (1990), стр. 206.
- ^ Эдгертон (1990), стр. 204.
- ^ Франц Кесслер, Holzsparkunst [Искусство экономии дерева] (Франкфурт-на-Майне, (Германия): Антони Хуммен, 1618), страница 69, рисунок 25 ; нагреватель описан на странице 59. Иллюстрация Кесслера с перевернутым сифоном воспроизведена в: Рисунок CLIV на странице 177 книги Уолтера Бернана « Об истории и искусстве обогрева и вентиляции помещений и зданий …» (Лондон, Англия: Джордж Белл, 1845), том 2.
- ^ Чарльз Томлинсон, Элементарный трактат о потеплении и вентиляции ..., 3-е изд. (Лондон, Англия: Virtue Brothers & Co., 1864), страницы 85–86 .
- ^ См.:
- Томлинсон (1864 г.), страницы 86–87.
- Джон Пикеринг Патнэм, Открытый камин во все времена (Бостон, Массачусетс: Джеймс Р. Осгуд и компания, 1881), страницы 38–39 .
- «Мистер Джастелл» ( Анри Жюстель ) (10 марта 1686 г.) «Отчет о двигателе, поглощающем дым, показанный недавно на ярмарке святых немцев в Париже», Philosophical Transactions of the Royal Society of London , vol. 16, стр. 78 .
- Анон. (1686) «Машина, поглощающая дым, по изобретению г-на Далесма», Journal des Savants , vol. 14, страницы 116–119 .
- Герман Бурхааве, Elementa chemiae (Элементы химии), 2-е изд. (Париж, Франция: Гийом Кавелье, 1733), том. 1, страницы 163–164 и иллюстрации на предыдущей табличке (на латыни).
- Франклин (1786 г.), стр. 57.
- ^ Жюстель (1686), стр. 78.
- ↑ Немец Иоганн Георг Лойтманн утверждал, что изобрел печь Далесме раньше; однако конструкция Лейтмана оказалась неработоспособной. Видеть:
- Патнэм (1881), стр. 39.
- Иоганн Георг Лейтманн, Vulcanus Famulans или специальное использование огня на носилках ... (Вюртемберг, Германия: Циммерманн, 1720). В (4-м) издании книги Лейтмана 1755 года см. стр. 62 (О переносном обогревателе, гоняющем [дым] вниз)) и иллюстрацию на стр. 169, рис. 2 .
- Франклин (1786 г.), страницы 58–60.
- Печь Франклина: «Классическое изобретение» , The Science News-Letter . Том. 20, № 548 (10 октября 1931 г.). п. 230.
- ^ JT Desaguliers, Курс экспериментальной философии , том. 2 (Лондон, Англия: 1744 г.), страницы 556–561 .
- ^ Эдгертон (1990), стр. 203.
- ^ Эдгертон (1990), стр. 201.
- ^ Джордан, Дж. А. Лемей (1962). Жизнь Бенджамина Франклина, Том 2: Печатник и издатель, 1730–1747 гг . Издательство Пенсильванского университета. стр. 468–470. ISBN 9780806352398 .
- ^ Джордан, Дж. А. Лемей (1962). Жизнь Бенджамина Франклина, Том 2: Печатник и издатель, 1730–1747 гг . Издательство Пенсильванского университета. стр. 468–470. ISBN 9780806352398 .
- ^ Снайдер, Майкл Т. (3 марта 2003 г.). «Хроники Ковентри. Местный автор/историк смотрит на север, восток и юг» . Новости Меркурия . Архивировано из оригинала 4 февраля 2021 года . Проверено 31 января 2021 г.
- ^ Джордан, Джон Вульф (1962). «Мама инженер» . Историческое общество Пенсильвании . стр. 1322–1325. ISBN 9780806352398 .
- ^ Франклин, Бенджамин, Отчет о новых изобретенных пенсильванских каминах. Филадельфия, Франклин, 1744 г., стр. 1–42 https://founders.archives.gov/documents/Franklin/01-02-02-0114.
- ^ Сигер, Рэймонд Джон и Бенджамин Франклин. Бенджамин Франклин, физик Нового Света , Оксфорд: Пергамон, 1973. ISBN 0-08-017648-8 с. 159
- ^ Коэн, И. Бернард и Сэмюэл Ю. Эдгертон-младший. Наука Бенджамина Франклина . Кембридж, Массачусетс: Гарвардский университет, 1996. ISBN 0-674-06659-6 стр. 205–206.
- ^ Эдгертон (1990), страницы 207-208.
- ^ Эдгертон (1990), стр. 209.
- ^ «Разоблачитель: Бенджамин Франклин изобрел печь Франклина?» . 15 июля 2014 г.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Франклин, Бенджамин, Описание новой печи для сжигания каменного угля и поглощения всего его дыма . Труды Американского философского общества. Том. 2, (1786), стр. 57–74. Американское философское общество.
- Роджерс-младший и др. Франклин Стоув. Патент США 3213846 . 26 октября 1965 г.
- Франклин, Бенджамин. «Автобиография Бенджамина Франклина». Архивирование ранней Америки: первичный исходный материал из Америки 18 века. Веб. 14 ноября 2010 г.
Внешние ссылки [ править ]
- Печь Франклина в программе Лемельсона-MIT
- Печь Франклина в The Great Idea Finder
- Изображение печи Франклина . Университет Хьюстона .
- Уорикская печь, округ Честер, Пенсильвания, первый производитель печи Франклина – маркер HMdb
