материалы

Что касается материалов, выбор вполне возможен. Огнеупорный кирпич, огнеупорный литой бетон, глина - в сочетании друг с другом или с другими материалами.
(читать далее)

металл

Размышляя о дровяной печи, люди, как правило, представляют металлическую коробку любой формы. Но металл не является хорошим материалом для ракетной печи с топливником, по крайней мере, для активной зоны сгорания. Окружающая среда там достаточно агрессивна для быстрого разрушения.
(читать далее)

Размеры и масштабируемость

Наиболее часто тестируемая версия - это та, в которой диаметр вертикального дожигателя составляет 150 мм (6 дюймов). Однако возможен ряд других размеров.
(читать далее)

Определение размера ракетной печи с топливником

Как определить необходимый размер системы для данного пространства.
(читать далее)

Строим кирпичное ядро

Быть специалистом не требуется, чтобы построить этот основной блок. С некоторой технической проницательностью и материалами, которые относительно легко найти в большинстве мест, хороший результат вполне возможен.
(читать далее)

Формовка из литого бетона

Возможно изготовить печь из литого огнеупорного раствора , который состоит из высокоглиноземистого цемента и шамотного песка и гравия, как заполнителей. Надо изготовить формы , а компоненты должны быть смешаны с использованием как можно меньшего количества воды. Кроме того, требуется вибрирующий стол, чтобы уплотнить раствор с удалением воздуха.
(читать далее)

Теория Колокола или Колпака

Слова «колокол» или «колпак» будут упоминаться в главе «Приложения» довольно часто. В этой статье объясняется, что это такое, как он работает, и для чего он используется.
(читать далее)

Размер колпака

То, насколько колпак может большим относительно ядра сгорания, очень важно, так же как и увеличение или уменьшение его размеров.
(читать далее)

материалы

 Чтобы построить этот блок сгорания, возможно много комбинаций. Например, используя огнеупорные кирпичи, независимо от того, были ли они сложены на настоящем огнеупорном цементе или на шамотном мертеле. Более тонкие расщепленные огнеупорные кирпичи (лещадка) или плиты, скрепленные стальным каркасом, являются другой возможностью Литье в форме из огнеупорного литьевого бетона предлагает другие преимущества (а также другие проблемы, к сожалению).

Некоторые люди использовали смесь глины и песка с добавлением небольшого количества портландцемента, чтобы получить твердое ядро до того, как его начнут топить. Когда цемент в конечном итоге сдается из-за температуры, к тому времени глина должна быть достаточно прочной. Пара этих сердечников построена из глины с короткими натуральными волокнами, смешанными для прочности. И последнее, но не менее важное: изоляционные огнеупорные легковесные кирпичи, они идеальны с точки зрения горения. Очень небольшая масса для нагрева и очень малая теплопроводность, но есть уязвимость к истиранию как недостаток.

Неизолирующие конструкции (помните, масса не изолирует!) Должны быть теплоизолированы снаружи. Эта изоляция может быть чем угодно, лишь бы она была термостойкой. Вспученный перлит или вермикулит являются хорошими, особенно несколько грубого типа, смешанного с небольшим количеством глины и небольшим количеством воды, чтобы предотвратить усадку . Но и керамическое одеяло типа Superwool или войлок муллитокремнеземистый является отличным материалом для этой цели. Несколько менее известными, но, безусловно, подходящими для этой цели, являются керамзитные гранулы с обожженным слоем, которые обычно используются в таких культурах, как Лека.

Все эти структуры могут по частям привести к устройству, которое работает действительно хорошо и дает впечатляющие результаты. Конечно, существует множество вариантов и комбинаций, поэтому есть из чего выбирать.

Наверх

металл

Что касается металла в конструктивных деталях: это неизбежно приведет к разочарованию, не важно, сталь это или нержавеющая сталь. В окружающей среде с высокими температурами выше 760 ºC (1400 ºF) в сочетании с существенным избытком кислорода и углеродной экономичностью все обычные доступные виды стали будут корродировать в быстром темпе. После каждой протопки хлопья и ломтики будут падать, и обозримом промежутке времени в самой горячей точке появится отверстие. Этот процесс известен как отслоение, хлопья тускло-серые, легкие и почти немагнитные.

Один из способов избежать этого - поддерживать низкую температуру, оставляя изоляцию вокруг самых горячих точек, но это ставит под угрозу чистоту сгорания. Еще один способ выжить стали - защитить ее от воздуха, без кислорода нет коррозии. Но это требует дорогих огнестойких покрытий или очень небольшого притока воздуха, чтобы сталь не корродировала . Эту последнюю возможность трудно реализовать, поскольку при малом избытке воздуха качество горения ухудшается, что снова приводит к неполному сгоранию. Тем не менее, для некоторых частей использование стали возможно, я вернусь к этому, когда это будет уместно.

Наверх

Размеры и масштабируемость

 Большая часть разработки была сделана в 2012 году. Экспериментальная модель была одной с диаметром вертикального дожигателя 150 мм (6 дюймов) или эквивалентным. Уже тогда люди спрашивали меня об уменьшенных или увеличенных версиях этой печи. Джим из Блэксберга, штат Вирджиния, хотел построить меньшую печь, с вертикальным каналом дожига более 100 мм (4 ") диаметром. Измерения системы 150 мм были доступны, и это позволило Джим разработать метод масштабирования. Он выяснил общий модуль который служит своего рода основой, все остальные размеры являются кратными или частью этого модуля.

До середины 2016 года самая маленькая рабочая модель - Jim's, самая большая - построена Радеком Стастным из Чехии и Алексом Харпином из Канады, 220 мм (8,66 дюйма). По состоянию на октябрь 2016 года самая большая из известных мне систем - это 250 мм (10 ") печь, построенная Пабло Кульбабой (Pablo OresKu) и Рамиро Вальти во время семинара в Лас-Амалиас-Сан-Педро в Аргентине. Большие по размеру более стабильны по сравнению с младшими братьями, но результаты хороший для всех диаметров. Модуль, найденный Джимом, составляет 72,34% от диаметра вертикального канала дожига.

Канал дожига может иметь форму, которая не является «идеально круглой или восьмиугольной» в поперечном сечением, вопреки давнему убеждению. Например, он может быть квадратным. Квадратная форма намного дешевле и ее легче построить, поэтому это открытие принесет большую пользу и интерес всем строителям ракетных печей. Естественное действие пламен (особенно с восьмигранной формой вертикального дожигателя, куда газ поступает через хайло топливника, создающее начальное завихрение), заключается в том, чтобы принимать форму круглой колонны по мере подъема. При использовании квадратного канала он должен быть больше круглого с точки зрения площади поперечного сечения, и он должен быть достаточно большим, чтобы круг мог без проблем вписываться в квадрат. По существу, углы квадрата становятся «мертвым пространством», которое не способствует или не мешает образованию или поддержанию кругового завихрения пламен. Таким образом, при определении размера квадрата это означает, что
диаметр круга становится внутренним размером квадрата. Прямоугольник все еще не считается хорошей формой. Поскольку это не добавляет каких-либо преимуществ с точки зрения стоимости или простоты строительства над квадратом, его не следует применять.

• Нидерландах Ritsaert Snijder и в США от Doug Ptacek создали электронные таблицы, в которых нужно знать только диаметр системы, а остальные размеры подсчитывает таблица. Электронная таблица доступна здесь. Формулы также доступны, на стройке нет необходимости в компьютере, Достаточно расчетов на листе бумаги. Ниже таблица Дуга, как в дюймах, так и в миллиметрах.

Размеры ракетной печи с топливником также можно рассчитать вручную, потому что формула очень проста.

Существует общий модуль, с которым связаны все остальные размеры. Модуль получается из диаметра вертикального дожигателя, как описано выше.

Величина модуля составляет 72,34% от диаметра вертикального дожигателя.

Ширина топки в 2 раза больше модуля
Высота топки в 3 раза больше модуля.
Глубина топки составляет от 4 до 5,5 модулей
Высота хайла в 2,2 раза больше модуля.
Ширина хайла составляет 0,5 модуля.
Высота дожигателя, измеренная от пола топки, составляет 8-10 модулей.

Подъ топки состоит из узкой плоской поверхности шириной как хайло( 0,5 модуля) Слева и справа есть наклоны под 45 градусов, чтобы сосредоточить горящий древесный уголь Середине пода. Эти наклонные под 45 градусов скаты является частью размеров топки. Кроме того, в задней нижней части вертикального дожигателя, также имеются аналогичные скаты.

Общая площадь отверстий подачи воздуха составляет 25% площади поперечного сечения вертикального дожигателя. Площадь сечения P-канала( подачи вторичного воздуха в хайло) - это 5% площади сечения вертикального дожигателя.
Площадь сечения подачи воздуха снизу и дополнительно сверху , для обдува стекла составляет 20% от площади сечения вертикального дожигателя. Если топливник

предварительно не разогревается малой закладкой, а топливо загружается сразу всё (холодный пуск) , то Площадь отверстия подачи воздуха может быть больше и оно( отверстие) должно располагаться на уровне пода топки.

Канал подачи вторичного воздуха должен быть шириной с хайло или чуть больше, для расчета площади 5% вы должны принять ширину хайла, а не фактическую ширину воздуховода( металической трубы) Этот воздуховод свисает ниже верха хайла на величины толщины стенки хайла.

Задняя часть металической квадратной трубы , которая обращена в сторону вертикального дожигателя обрезана вровень с высотой хайла. Таким образом в проем хайла свисает п-образный кусок трубы высотой с толщину стенки хайла.

Наверх

Как определить размер ракетной печи с топливником

Ясин Гач, переводчик французской версии, предоставил электронную таблицу для расчета размера ракетной печи с топливником для заданного объёма жилого пространства. Это приблизительный, а не абсолютный расчёт, но он даст хорошее представление о необходимом размере. Следующая статья - Ясина, электронная таблица доступна здесь.

Первым этапом является вычисление мощности каждой ракетной печи как функции её внутреннего диаметра (то есть диаметра вертикального дожигателя). По умолчанию мощность печи определяется как средняя мощность, которую она поставляет в течение 24-часового периода с двум протопками в день. Эта мощность рассчитывается с учетом общей эффективности 80%. При таком кпд сжигание килограмма высушенной на воздухе древесины даст 3,7 кВт-ч энергии.

Чем больше внутренний диаметр, тем больше загрузка дров для каждой протопки.
Внутренний диаметр (мм) - загрузка дров (кг) - средняя мощность с учетом двух топок в день (кВт)

• 125 мм - 3,5 кг - 1,1 кВт
• 140 мм - 4,9 кг - 1,5 кВт
• 150 мм - 6,0 кг - 1,9 кВт
• 175 мм - 9,5 кг - 2,9 кВт
• 200 мм - 14,2 кг - 4,4 кВт
• 230 мм - 21,6 кг - 6,7 кВт
• 250 мм - 27,8 кг - 8,6 кВт

Вторым этапом является расчет тепловых потерь в доме (или комнате), подлежащем отоплению, который зависит от трех факторов: объема дома, теплоизоляции и требуемой разницы температур воздуха между улицей и помещением.

Таким образом, формула имеет вид Q = G * V * DT, где Q - тепловые потери (Вт), G - коэффициент изоляции, V - объем дома (м3), а DT - требуемая разница между температурами воздуха внутри и снаружи помещения(° С). G оценивается в сравнении с набором классических значений:

• 1,8 для старого , каменного на глиняном растворе дома (классические французские фермы)
• 1.6 для дома из кирпича, камней или поризованных блоков без утепления
• 1,4 для дома с 4 см полистирола
• 1,2 для дома, утепленного 10 см полистирола

• 0,8 для современного дома из изоляционных( поризованных) глиняных блоков толщиной 37 см

• 0,5 для каркасного дома с утеплением ржаными соломенными Блоками и оштукатуренных глинобитном .

Третий шаг - фактический расчет. Идея состоит в том, чтобы рассчитать тепловые потери в доме, а затем выбрать размер ракетной печи, мощность которой превосходит тепловые потери. Ниже приведен пример расчета для данного обстоятельства. Это только для того, чтобы показать, как электронная таблица работает, на практике загрузите электронную таблицу и заполните желтые поля в зависимости от ваших обстоятельств, электронная таблица сделает все остальное, используя следующий метод.

Например, возьмем 60 м2 каменный и глиняный строительный дом с высотой потолка 2,5 метра. Объем дома составляет 150 м3. Под крышей находится 20 см утеплителя из минеральной ваты. Стыки были сделаны недавно, и столярные изделия довольно герметичны. Тогда мы можем взять коэффициент G = 1,6. Зимой температура колеблется около 0 ° C и может иногда падать до -5 ° C в течение нескольких дней. Потери тепла, которые необходимо восполнить, чтобы поддерживать температуру в доме 20 ° C в эти холодные периоды, составляют Q = 1,6 * 60 * 2,5 * 25 = 6 кВт. Выбранный размер ракетной печи тогда составляет систему 230 мм, которая способна генерировать мощность 6,7 кВт.

Конечно, это очень простое приближение к потребностям в отоплении дома, но преимущество теплоёмких печей состоит в том, что их размер не проблема. С чугунными печами это становится гораздо большей проблемой, потому что, если вы увеличите размер своего обогревателя, вам придется разжигать медленный, грязный огонь, чтобы не перегревать ваш дом. В теплоёмких печах огонь всегда остается горячим и чистым, его просто нужно зажигать реже.

меня был успешный опыт с использованием этого метода на 5 теплоёмких печах, построенных в прошлом году (2016), которые сейчас работают ежедневно. Очень важным моментом является всегда превышать размеры теплоёмкой печи. Конечно, можно топить теплоёмкую печь , которая недостаточно мощная три или более раз в день, но это снизит общую эффективность, потому что массе требуется время для отдачи накопленного тепла.

Наверх

Строим кирпичное топку

Топливник из огнеупорного кирпича кажется очевидной, потому что в торговле строительными материалами этот продукт легко доступен. Недостаток в том, что огнеупорные кирпичи нужно обрабатывать мокрым резом или подходящим станком с отрезным кругом. Чтобы проиллюстрировать, на что похоже что-то вроде кирпичного ядра, вот картинка ниже.

Это ракетная печь с топливником в сборе, диаметр размер 150 мм (6" ), построенная из огнеупорного кирпича. Есть несколько способов перекрытия верхней части топки. На чертеже изображена огнеупорная шамотная плита, которую продаю в большинстве стран. Плита из литого жаропрочного бетона тоже подойдет, если у Вас есть вибростол. Традиционная кладка напуском или
аркой, наконец.

Чтобы опробовать эту конструкцию на открытом воздухе можно использовать красный керамический кирпич и тротуарную плиту в качестве перекрыши топки, не ожидайте, что она прослужит долго, но это даст представление о том, что на самом деле происходит внутри. Большое зеркало, установленное под 45 градусов над вертикальным дожигателем , позволит увидеть, что в нём происходит. Но будьт осторожны температура отходящих газов 700 градусов Ц.

Сухая укладка кирпичей не будет работать, слишком много воздуха втягивается через все маленькие
отверстия и щели. Полного сгорания не произойдет из-за этого. Чтобы запечатать его, можно использовать глину и песок или даже суглинок между кирпичами. Также подойдет тонкий набор для работы с плиткой из Home Depot или что-то подобное. Еще один материал, пригодный для опробования, - это газобетон, который продается под множеством имен по всему миру. Это легкий, изоляционный и дешевый материал, легко режется обычной ручной пилой и имеет ограниченную термостойкость.

Все версии печи с подачей вторичного воздуха сверху(черная стальная труба, которая проходит над топкой и заканчивается прямо над хайлом), лучше всего разжигать следующим образом. Положите небольшое количество щепок перед хайлом в задней части топки и подожгите его. Когда огонь хорошо разгорится, можно загрузить остальное количество дров. Загружайте топливо только вдоль, спереди назад с небольшим промежутком между поленьями. Оставьте не менее 50 мм (2 ") свободного пространства между дровами и сводом топки. Позаботьтесь о том, чтобы в самом хайле не было топлива. В таком случае это гарантированно приведет к дымному горению.

Наверх

Топка из  литого бетона

Топку можно сделать из литого жаропрочного бетона на основе высокоглиноземистого цемента и шамотного песка и гравия в качестве наполнителя. При затворении раствора нужно использовать как
можно меньше воды, и вибрационный стол лучше всего вытеснит воздух. Это можно сделать и без него, но конечное качество не будет таким хорошим.

Формы могут быть изготовлены из листового материала, такого как фанера с покрытием, соединенные саморезами вместе. Внутренние формы и полости могут быть сформированы с использованием экструдированного пенополистирола или любого подходящего материала, который может быть сформован вами, МДФ, строительным раствором, деревом. Работать с этими материалами можно с помощью хорошего настольного станка. Детали легко обрабатываются с помощью грубой наждачной бумаги, особенно при использовании пены. Куски могут быть склеены внутри формы и друг на друга с помощью двухсторонней ленты, которая предназначена для приклеивания коврового покрытия к полу. Большую часть времени высвобождения отлитого элемента из формы означает, что формовочный материал необходимо вырезать / выточить из отливки.

Ниже приведен пример формы, которая сделана таким образом. Изображенная форма еще не была готова, это только для того, чтобы показать, как она выглядит.

Недостаток формы, подобной этой, означает, что это одноразовое дело, одноразовая форма. Использовать это пару раз или больше нелегко, если только форма не очень проста с большими углами выпуска. Для того, чтобы проводить производственные циклы, было бы лучше построить положительный материал, называемый «материнской формой» или «пробкой», из древесного материала и отлить отрицательную рабочую форму из полиуретановой резины. Это профессиональная возможность, подходящая для коммерческой деятельности, потому что процесс и материалы довольно дороги.

Применение антиадгезива в форме перед литьем необходимо для облегчения извлечения литых деталей, поскольку огнеупорный бетон очень сильно прилипает почти к любой поверхности, даже к стали. Многие материалы могут служить этим агентом, пчелиный воск хорош. Обычно я использую минеральное масло, такое как двухтактное масло или масло для коробки передач. Не забудьте стереть излишки масла тряпкой, достаточно очень тонкой пленки. Другим средством для этого может быть аэрозольный баллончик WD40, при условии, что он применяется экономно.

Используйте как можно меньше воды для перемешивания через бетон, для отверждения требуется гораздо меньше воды по сравнению с достаточной пластичностью, чтобы стать работоспособным материалом. Бетономешалка на самом деле не подходит, потому что для свободного падения на работу требуется гораздо больше воды. Слишком мало воды в бетономешалке приводит к образованию комков, внутри каждого шарика будет материал, который не увлажняется. Когда количество бетона не слишком велико, смешивание может быть сделано вручную, лично я сделал это не иначе, как с помощью шпателя и раствора. Лучшее решение - лопастной смеситель, но для одноразового использования это очень дорогое решение.

Для того, чтобы обеспечить достаточную конденсацию бетона, выпуская воздух, доступен целый ряд методов. Трясти, подталкивать, мини-покер вибратор, ударная дрель с болтом, вы можете предложить Ваш метод. Для хорошего качества огнеупора сделанного в форме вибрирующий стол на самом деле незаменим. Такой стол - непростая посуда, в отличие от лопастной мешалки. Лично, много лет назад я использовал древесину из отходов, чтобы собрать один, асинхронный двигатель для жира, оснащенный болтом и эксцентриковой полосой на оси, закрепленной под верхней пластиной, и двумя задними пружинами мопеда, разрезанными пополам между рамой и верхней пластиной.

Но ... это можно сделать гораздо проще. С автомобильной шиной, плитой из фанеры и старой электромотором . Вот видео, которое показывает, как это собрано.

этом видео используется настоящий вибрирующий двигатель, но также будет работать дрель, закрепленная под пластиной, оснащенная простым эксцентриком. Еще лучше: маленький ручной шлифовальный станок, установленный под верхней пластиной, работает отлично. По возможности используйте машину, которая способна к переменной скорости.
Когда на поверхности огнеупора появляется масло подобная жидкость, прекратите вибрировать. Это верный признак разделения компонентов, что приведет к некачественному продукту при появлении вибрации.

Как только все будет хорошо уплотнено, поместите форму на плоскую и ровную поверхность. Изделие неизбежно станет толще с одной стороны, когда форма не выровняется. Во время отверждения огнеупор нагревается, большая часть воды на поверхности испаряется, в результате чего литая сторона становится порошкообразной. Было бы лучше покрыть свежую отливку пластиковым листом, чтобы сохранить воду. Большинство огнеупорных отливок может быть выпущено через 8 часов при комнатной температуре. К этому времени достигается девяносто процентов максимальной силы, остальное последует примерно через неделю, иногда через две. На практике отливки хранятся в форме всю ночь. Конечно, нет никаких возражений против более длительного пребывания в пресс-форме.

Сохранить топливник ​​как монолит без трещин, когда он ​​нагревается, практически невозможно. Это вызвано расширением материала при нагревании. Во время топки температура распределяется неравномерно, что приводит к появлению трещин. Где появляются трещины, это не самые горячие точки, а самые холодные. Горячие части начинают расширяться, а более холодные части остаются позади и разрываются. Решение должно быть найдено в разделении всей вещи таким образом, чтобы разделить более горячую и более холодную части. Швы могут быть запечатаны с алюминиевыми силикатной бумагой и частями, удерживаемыми вместе с помощью стальной проволоки, большого хомута или стальных опорной рамы.

Очень разумно сохранять небольшую толщину стенок и, где это применимо, наклеивать заполненные кусочки в форму. Таким образом, стенки будут настолько тонкими, насколько это возможно, меньшая масса для прогрева будет означать, что вещь быстрее нагреется до рабочей температуры.

Наверх

Колокол или колпак , как это работает и почему

Важный термин, который нужно понимать, это «Колокол или колпак». Это стало частью языка строителей этих типов печей, и поэтому его использование и значение должны быть поняты. Вопреки тому, что можно было бы ожидать, это не имеет ничего общего с церковным колоколом или любым другим колоколом такого рода. Это не что иное, как большое закрытое пространство, означающее «четыре стены, верх и низ». Это может быть любая форма, которая лучше всего подходит для данной ситуации, она может быть изготовлена из любого материала, который лучше всего подходит для этой цели, включая сталь / металл, кирпич, огнеупор, камень, глину, выкопанную на заднем дворе, смешанную с соломой.

Вы можете построить для скорости, вы можете построить его для внешности,

      

ы можете создать его по дешевке, и у каждой цели есть ряд материалов, которые подходят для этой цели.

Когда мы соединили эти два элемента, описанные ранее ракетный попливник в сочетании с колпаком, мы создали колпаковую печь . Как вы увидите из некоторых эскизов, мы объединяем эти два элемента так, что очень горячий, очень чистый выхлоп из блока сгорания входит в колпак и «позволяет волшебству случиться». Топливник может быть внешним или внутренним по отношению к колпаку.

Итак, описав, что такое колпак, легко увидеть, как и почему он работает. Горячий дымовые газы из блока сгорания поступает в колпак, и, как мы все знаем, горячий воздух поднимается. Поскольку колпак намного больше , чем труба, питающая его горячими дымовыми газами, они не проходят через него, как можно было бы сначала предположить. По мере того, как они входят в гораздо большее пространство колпак, они значительно замедляются, позволяя реализовать принцип «подъёма горячего воздуха». Самая горячая часть газов поднимается к верхней части колпака и отдает тепло, которое она содержит, внутренней поверхности колпака и в процессе охлаждения, ниспадает к дну колпака.

Поскольку горячий газ постоянно поступает в колпак, необходимо предусмотреть выход (иными словами, «нормальный дымоход»). Этот выход обычно помещается в колпаке как можно ниже. Иначе говоря«горячий воздух поднимается», естественно, «холодный воздух падает». Тогда ясно, что газы, которые выходят из колпака и выводятся дымоходом в атмосферу, являются самыми холодными газами. Таким образом, мы можем легко и успешно «запасти тепло». Преимущества этого нетрудно представить, все, что нужно сделать, это вспомнить любую обычную дровяную металическую печь и вспомнить, насколько горячим становится дымоход. На самом деле, мы не погрешим против истины, если скажем, что из металической дровяной печи выделяются самые горячие газы, что явно не такое хорошее решение, как здесь.

Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать ! Что такое колпак и как он работает, хорошо видно ниже.

Видно, что вход горячей выхлопной трубы из металлической бочки (слева) входит в один кожух колпака примерно на полпути вверх. Присмотревшись ближе внизу справа, мы увидим, где датчик температуры входит в колпак и попадает в выхлопную трубу. Внутри колпак есть не что иное, как «пространство». Это позволяет горячим дымовым газам входить, сильно замедляться, подниматься до верха колпак и омывать его изнутри, охлаждаться, а затем опускаться почти до пола, прежде чем покинуть колпак через дымоход. (Использование металлических бочек будет объяснено в следующем разделе, а пока просто поймите концепцию колпака и то, как он работает.)

Поведение и последствия подъема горячих газов были впервые описаны в 1910 г. профессором металлургии Санкт-Петербургского университета В. Е. Грум-Гржимайло.

Конечно, простое описание чуть выше того, как колпак собирает тепло, не отражает истинную, более сложную реальность происходящего. Простое описание выше было довольно статичной картиной, реальность такова, что это действительно постоянно меняющаяся очень динамичная система. Внутренние стены колпак не только улавливают тепло, а внешние стены колпак излучают тепло. Время от времени внутренние стенки колпака могут нагреваться настолько, что они не смогут больше поглощать тепло, и зона поглощения тепла будет смещаться вниз по стенам. По мере того, как предел теплоемкости колпака будет достигнут, температура выходящих газов будет повышаться (поскольку они больше не будут давать тепло стенам). Таким образом, происходит постоянно меняющийся набор сил / действий, но даже в этом случае отработавший газ почти никогда не достигнет той же температуры, что и поступающий газ.

Если температура отходящих газов достаточно высока, и тепло, теряемое во внешний мир, является желательным, то мы можем расширить эту идею колпак, признав, что выхлоп одного колпака можно рассматривать как подвод тепла к другому колпаку. Этот второй колпак работает точно так же, как описано выше, конечный результат заключается в том, что его выхлоп ниже температуры газов, поступивших в него. Эта концепция второго колпак, естественно, более эффективна (обычно, в конечном счете, она зависит от того, какая температура дымохода ... если он достаточно низок для одного колпак, тогда второй не нужен, поскольку первый колпак выполнил свою работу). Добавление второго колпак может повысить эффективность сбора тепла, но также представляет большую сложность.

Существуют эмпирические правила, которые появятся позже, что позволяет нам узнать размер колпак, который относится к размеру блока сгорания. Всегда должно быть определенное значение температуры на выходе дымохода (примерно 80-100ºC /175-210ºF), чтобы обеспечить достаточный гравитационный напор( «тягу») . Другими словами, мы не можем иметь более холодную температуру дымовых газов, чем наружный воздух,

Дополнительным реальным преимуществом системы колпака является то, что она практически не создает или незначительно создает трение или сопротивление потоку газов через нее. То, что это достигается с помощью такой простой конструкции, является дополнительным бонусом. Для сравнения, немецкий / австрийский способ создания нагревателя массы / каменной кладки использует систему каналов для передачи тепла массе. Площадь поверхности этих «длинных» каналов в сочетании с (относительно) небольшим диаметром самих каналов создает гораздо большее трение / сопротивление потоку газов. Тогда для этого необходимо, чтобы это была действительно очень сильная тяговая система, чтобы преодолеть трение. В дополнение ко всему этому, мы можем видеть, что ВСЕ газы текут через всю систему вместе, самое горячее вместе с самым холодным, поскольку разделение горячего и холодного (как в колпаке) не произходит.

Простая» система колпаков, как показано на рисунке выше, очень эффективна, но имеет один недостаток: вся масса находится внутри однослойной кирпичной кладки. Это делает их «большими». Существуют методы, которые могут противодействовать этому. Размещение блока сгорания выше в конструкции, а не на уровне пола, приводит к накоплению тепла при более высокой температуре, поскольку газы должны погружаться ниже, чем там, где расположен блок сгорания. Кроме того, внутренние структуры (например, колонны) могут быть встроены в простую кирпичную оболочку, которая может поглощать, а затем выделять тепло. С такими мерами можно уменьшить размер колпака.

Почти все нагреватели, которые будут описаны ниже, так или иначе работают с колпаковыми системами. Последний комментарий к системе, изображенной выше. Это пример того, что можно назвать гибридом, на полпути между колпаком и системой металлических бочек. Он показывает комбинации, доступные для потребителей . В приведенном выше примере металлический колпак излучает тепло, пока кирпичный колпак запасает тепло.

Этот кирпичный колокол имеет четырехчасовое отставание, что означает, что внешняя поверхность колокола достигает своей самой горячей температуры через четыре часа после того, как огонь достиг своей самой горячей температуры. Он должен был быть поглощен и перемещен с внутренней поверхности кирпичей на внешнюю поверхность, прежде чем он сможет излучаться в помещение. Мгновенное нагревание от металлического бочки, накопленное тепло, которое выделяется медленно в течение ночи (или даже до следующего топки) кирпичным колпаком. Интересно отметить, что температура на выходе дымовых газов (измеренная в центре газового потока) находится в диапазоне от 50 до 80 градусов Цельсия (от 120 до 176 градусов по Фаренгейту). Без сомнения, некоторые чашки кофе горячее этого.

Наверх

Размер колпака

Размер колпак и его метод расчета требуют уточнения. Большинство людей считают, что способность колпак к отводу тепла зависит от объема, но это не так. Вообще говоря, определяющим фактором является площадь поверхности, а именно стены и потолок колпака, так что это то, что используется при определении размеров колпак. Форма почти не имеет значения, нужно только позаботиться о том, чтобы газы достаточно замедлялись и не создавалось чрезмерное трение. На практике площадь поперечного сечения колпак должно быть как минимум в 5 раз больше площади сечения канала дожига. между верхом вертикального канала дожига и перекрышей колпак должен составлять не менее 30 см (1 '). подавляющем большинстве случаев этого будет достаточно, хотя чем больше, тем лучше, чем больше газ замедляется, тем лучше разделение горячих и холодных газов.

Правильное определение размера колпак было трудно достичь экспериментально, и, как и во всех проектах с открытым исходным кодом, вклад вносили многие разные люди. Klemen Urbanija из Radomlje, Словения, после долгих экспериментов обнаружил, что система 15 см (6 ") с одним колпаком с площадью внутренней поверхности 6 м² (64,6 кв. Фута) без учета пола дает температуру выхлопа 60 ° C (140 º по Фаренгейту). Он построил свой эксперимент за пределами дома и несколько раз менял его, пока результаты не приносили удовлетворения, затем разобрал его и переместил в дом. Возник новый круг проблем из-за того, что дымовая труба была сделана из кирпичей , который извлекал тепло из отходящих газов, тем самым убивая «тягу». Это требовало больших переделок колпака, чтобы поднять температуру в дымоходе и восстановить «тягу». Конечным результатом была цифра 5,3 м² (57 кв футов) площадь поглощения тепла». Это важно понять, и, как только он будет осознан, можно увидеть, что площадь пола колпака не будет частью« зоны поглощения тепла », когда дымоход выходит над ним. Точно так же, если топка встроена в колпак, то площадь поверхности топки не включается в площадь теплоаккумуляции колпак.

Термин, который мы используем для общей площади, доступной для поглощения тепла внутри колпак, - это ISA, сокращенно – Площадь Внутренней Поверхности. Как уже отмечалось, это не включает площадь пола, так как этот пол не (непосредственно) поглощает тепло. Разница между стальным колпаком, который немедленно теряет тепло, и тем, который накапливает тепло в массе камня или кирпича, является незначительной с точки зрения ПВП. Мой обогреватель для мастерских (см. Статью «Ракета с тремя стволами») построен из трех нефтяных бочек, которые вместе очень близки к той же ПВП, что и каменный колпак и скамья Клемена. Обе системы имеют сравнимую температуру отходящих газов.

Увеличение этих чисел создало давнюю проблему, которая была окончательно решена в 2015 году. Оказалось, что можно использовать ту же пропорцию, которую используют
. для изменения величины топок в меньшую или большую сторону, площади поперечного сечения дожигателя,. Площадь Внутренней Поверхности колпака от базового результата, определенного Клеменом. 2015 год был годом, когда колпак с двумя тупиковыми скамьями был построен во время собрания MHA (см. Статью «Колпак с тупиковыми скамьями»). Максимальное значение ПВП для этой системы 20 см (8 ") и кирпичног колпак без обхода дымохода оказалось равным 9,4 м 2 (101 кв. Фут). Соотношение площади поперечного сечения теплообменника Клемена и площади поперечного сечения вертикального дожигателя MHA составляло 1: 1,77, а в обеих ПВП появилось одинаковое соотношение 1: 1,77. Мы его нашли!

Как следствие, мы можем использовать следующую «таблицу» и просто экстраполировать или интерполировать по мере необходимости. Насколько нам известно, этот метод работает в разумных пределах в обоих направлениях.

Диаметр дожигателя / площадь внутренней поверхности колпака

• 12,5 см (5 ") ПВП 3,7 м² (39,8 кв. Фута)
• 15,0 см (6 ") ПВП 5,3 м² (57 кв. Футов)
• 17,5 см (7 ") ПВП 7,2 м² (77,5 кв. Футов)
• 20,0 см (8 дюймов) ПВП 9,4 м² (101 кв. Футов)
• 22,5 см (9 дюймов) ПВП 11,4 м² (123 кв. Фута)
• 25,0 см (10 дюймов) ПВП 14,7 м² (158 кв. Футов)

Когда колпак снабжен обходом дымохода, он может быть больше, чем цифры, упомянутые здесь, но это усложнит конструкцию, не говоря уже о трудностях с розжигом.

Бенен Хантли (Benen Huntley) из Аделаиды, Южная Австралия, нашел простое эмпирическое правило для расчета максимального значения Внутренней площади колпак для любого размера системы. Рассчитайте площадь поперечного сечения вертикального дожигателя в квадратных метрах и умножьте ее на 300. Это даст вам рекомендуемый максимальный размер внутренней поверхности (ПВП) одного колпака.

Например: система 150 мм даст вам 0,0176715 кв. Если умножить на 300, получится 5,3014376 кв. М, а округленное до 5,3 кв. М - это как раз рекомендуемое максимальное значение для такой системы. Конечно, принимая во внимание то, что круглый вертикальный дожигатель диаметром 150 мм так же хорош, как квадратный стояк со сторонами 150 мм, говоря аэродинамически. Круглый стояк гладкий, без углов. Квадрат больше, но имеет углы и больший периметр, которые создают трение для газов. Таким образом, в случае квадратного дожигателя для этого следует использовать площадь поперечного сечения круглого дожигателя.

Другой пример: система 200 мм даст вам площадь поперечного сечения 0,031415927 м². Снова умноженное на 300, получается 9,424778 м², округленное до 9,4 м² в точности в соответствии с рекомендуемыми значениями.

Наверх

Этот веб-сайт предназначен быть центральным информационным ресурсом так называемого Batch Box Rocket (примерный перевод на русский ракетная пакетная коробка), иногда Rocket Batch Box или RBB. В американских англоязычных форумах иногда также упоминается как PvdB BBR. Это устройство для сжигания древесины с высокой эффективностью и минимальным загрязнением, так сказать ядро ​​современной дровяной печи.

На данный момент план состоит в том, чтобы подготовить четыре главы. 
Первая глава о том как это работает, вторая о том как это построить, третья - о нескольких конструкциях камеры сгорания, а четвертая - о том как это можно применять для обогрева дома или мастерской.

Развитие этой вещи само по себе является историей. Во время развития прогресс был опубликован на форуме Ракетные Печи и многие люди внесли вклады, большие или малые. Для развития на голландском языке см. Форум по экологии.

Даже оригинальная идея исходила от кого-то еще, Лассе Холмса из Гомера, Аляска. То, что я сделал, - это дальнейшее развитие концепции, ее разработка и оптимизация. Кстати, идея Лассе основана на работе, которую я делал раньше. Для справки смотрите ветку об этой разработке на форуме Ракетные Печи. Лассе Холмс пишет под псевдонимом «каньон».

В целом дизайн с открытым исходным кодом, любой, кто хочет, может построить его самостоятельно или коммерчески. Других прав на дизайн нет, кроме того, что атрибут дизайнера и вклад третьих сторон должны быть распределены по той же лицензии Creative Commons, что и оригинал.

Редактирование переведенного текста, исправлений и иногда полностью переписывание Терри Джонса из Сиднея, Австралия.

Получайте удовольствие от этого описания,

Питер ван ден Берг

Что такое горение древесины?

Во время сжигания древесины органические молекулы разлагаются на более мелкие кусочки. В конце концов они становятся газами и являются источником пламени когда горят. Результаты полного сгорания: тепло, углекислый газ (CO2) и вода. 
(читать дальше)

Смешивание

Древесный газ чрезвычайно горючий, даже взрывоопасный, если он достаточно горячий и тщательно перемешан со свежим воздухом. Это смешение не происходит спонтанно, оно достигается из-за сильно турбулентных условий в порту и райзере. 
(читать дальше)

Смешивание и турбулентность в Batch Box

В мире строителей ракетных нагревателей короткая изолированная внутренняя труба называется "heat riser" (по-русски тепловой стояк, удлинитель тепла, далее «райзер»). Высокое и узкое отверстие в нижней части называется «портом». Сочетание райзера и камеры сгорания называется «ядром». Способ вызова турбулентности отличается от обычной дровяной печи. 
(читать дальше)

Высокая температура

Еще один важный фактор окружающей среды: высокая температура. Его не следует воспринимать легкомысленно, во время работы температуры в райзере достигают 1200º Цельсия. 
(читать дальше)

Предостережения

Соответствующие размеры камеры сгорания, порта, райзера и воздухозаборников довольно точные. Относительно небольшое изменение может быть достаточно, чтобы нарушить правильное функционирование нагревателя. Кроме того, очень важна надлежащая дымовая труба. 
(читать дальше)

Testo 330-2

Измерения, которые в конечном итоге привели к финальной Batch Box Rocket, выполнены с помощью цифрового газоанализатора Testo 330-2. Это устройство измеряет во время каждого «испытания» температуру выхлопных газов, уровень кислорода (O2) и содержание окиси углерода (СО). 
(читать дальше)

Паветраныя патокі ў порце

З 2012 года вядома значна больш пра тое, як выглядае паветра ў варотах і якая іх функцыя.
(читать дальше)

Горение дров.

Треугольник огня показывает три вещи, необходимые для начала и продолжения огня.

Полное сжигание древесины (которая состоит из углеводородов) приводит к следующему: атомы водорода объединяются с кислородом для образования водяного пара (H2O), атомы углерода объединяются с кислородом для получения двуокиси углерода (CO2) и максимального количества энергии.

Эти же конечные продукты производятся в горелках природного газа. 

Уменьшите или удалите одну из сторон треугольника и горение не будет полным сгоранием, а скорее неполным сгоранием. Водяной пар и двуокись углерода всё ещё производятся, но также производятся два других продукта: монооксид углерода (СО), бесцветный токсичный газ и частицы углерода, которые появляются как сажа и дым. Кроме того, максимальное количество тепла НЕ производится.

Поверхностно, поджигание древесины не кажется слишком сложным. Немного небольших сухих щепок с бумагой, подносим спичку и горение начинается. Когда у нас есть огонь, чтобы он горел чисто, требуется немного больше мысли и усилий. Нам нужны более высокие температуры, чем несколько сотен градусов небольшого огня и нам нужно «держать его под контролем», а не позволять ему расти чрезмерно. Изолируя сам огонь мы сохраняем тепло от него «внутри огня», которое способствует полному сгоранию и удерживает большую часть тепла от огня внутри камеры сгорания.

Результатом этих новых условий (очень высокая температура, «Златовласкина» подача воздуха - не слишком много, не слишком мало, в самый раз) будет бездымное горение. Хотя это были простые цели, требуется множество усилий, чтобы найти представленные здесь параметры, которые достигают этого бездымного горения. Для понимания почему нет дыма, нужно сознавать, что дым - это не что иное как несгоревшее топливо, не более. Фактически в этих горючих газах находится до 60% доступной энергии древесины. Так что дым не «просто неприятность», которая влияет на большую площадь окружающей среды, это фактически «деньги в трубу» в очень реальном смысле.

Буквально, кроме примерно одного процента золы, все содержимое древесины может быть преобразовано в тепло **, и потому дым является лишь показателем неполного преобразования топлива в тепло. Эти нагреватели, как описано выше, имеют очень высокие температуры горения, поэтому дым очень горячий. Мы комбинируем предварительно нагретый воздух с этим дымом, что приводит к самовозгоранию дыма. Даже монооксид углерода – угарный газ, смертельный яд - на самом деле просто несгоревшее топливо (напомним выше, что при полном сгорании СО не является продуктом сжигания древесины). CO не имеет собственного запаха, поэтому, когда городской газ, который содержал до 8% CO, был использован для отопления в двадцатом веке, меркаптан (имеющий неприятный запах) всегда добавлялся к газу, просто чтобы предупредить людей о любых утечках или если нет горения. 

** Хотя это строго верно, нужно понять несколько моментов, чтобы перевести это в реальный мир. Эти нагреватели не будут использоваться в лаборатории с чистым кислородом, они будут использоваться дома. Даже погодные условия будут меняться и влиять на горение. Самое главное, что вся высушенная на воздухе древесина будет содержать некоторую влагу. Это необходимо исключить до того, как может произойти сжигание древесины. Чтобы испарить воду, требуется огромное количество энергии.

На графике показано, как повышается температура воды по мере добавления энергии. (он начинается с точки ниже замерзания, которую мы будем игнорировать, если только дерево, которое вы используете, само по себе не ниже нуля). По мере добавления энергии (горизонтальная ось) температура поднимается вдоль прямой C, для каждого «бита» добавленной энергии есть соответствующее повышение температуры, поэтому это прямая линия.

Когда вода достигает точки кипения (100 ºC), она больше не нагревается (видно по линии D, она горизонтальна, даже если энергия все ещё вводится в систему). На этом этапе энергия, поглощаемая водой, не делает воду более горячей, а скорее превращает воду из «жидкости в газ», и это происходит без изменения температуры. Линия E будет начинаться ТОЛЬКО когда вся вода превратится в пар.

Если у нас нет конденсационного котла, энергия, необходимая для превращения воды в пар, теряется в системе и в атмосферу. Таким образом, в реальной мировой практике это некоторые из потерь, которые происходят и будут происходить.  «Очень» важный «пункт», который должен быть взят из этого, НИКОГДА не сжигайте ничего, кроме сухой древесины. Теперь вы знаете, почему.

Следующее видео - прекрасный пример воспламеняемости дыма.

Наверх

Смешивание и турбулентность

Как ни странно, сама древесина не горит. Она похожа на бензин, а сам бензин не горит. Если вы достаточно быстры, вы можете окунуть спичку в жидкий бензин. Не рекомендуется, чтобы вы попробовали это, так как, скорее всего, спичка зажжёт смесь бензиновых паров и кислорода чуть выше жидкого бензина. Как только это понятно, ясно, что это «пары» древесины смешанные с кислородом являются веществами, которые сгорают. Тепло приводит к тому, что химические компоненты в древесине разбиваются на более мелкие, легковоспламеняющиеся компоненты, которые затем объединяются с кислородом (в присутствии тепла), в свою очередь, высвобождая больше тепла, из-за чего цикл продолжается. Чистое древесное пламя должно быть синим, его трудно увидеть при солнечном свете. Потому что есть также пылающая углеродная пыль, переносимая пламенем, цвет красный, оранжевый или желтый, чем выше температура, тем светлее цвет. Когда в пламени много газа и небольшая часть углерода, оно может казаться желто-фиолетовым.

Как только понятно, что это вещества, выделяемые из древесины теплом, которые сочетаются с кислородом, мы видим, что полное и тщательное смешивание этих веществ с кислородом необходимо для полного сгорания. На практике это самая важная цель для достижения и самая сложная задача. Столб дыма, поднимающийся от огня, скорее всего, будет гореть на его «внешней поверхности», границе между дымом (топливом) и воздухом, богатым кислородом. Внутри колонны дыма очень мало кислорода, поэтому никакого горения. Он окончательно выходит как дым (несгоревшее топливо), потому, что даже если в конце концов встречает достаточно кислорода охлаждается на столько, что горения не происходит. Напомним, что для горения необходимы три условия, топливо, кислород и тепло.

Обычный метод, используемый в нагревателях для горения, чтобы вызвать это смешивание кислорода и топлива, заключается в том, чтобы вводить свежий воздух (обычно не предварительно нагретый) в огонь в несколько мест. Для этой системы требуется много воздуха, что является серьезным недостатком, поскольку оно снижает температуру огня, что является одним из трех условий, необходимых для полного сгорания. В металлических печах это охлаждение огня не считается недостатком, а скорее преимуществом, так как температуры, которые могут быть достигнуты при горении дров, достаточно велики, чтобы сталь, даже нержавеющая сталь, была уничтожена в удивительно короткие сроки. Сочетание богатой кислородом и бедной углеродом окружающей среды в паре с высокими температурами очень быстро разъедает сталь. В результате во время каждого горения в самых жарких местах будет происходить сильный скол.

Нагреватели, описанные здесь, предназначены для поддержания самых жарких температур горения, которые могут превосходить металлические нагреватели, и обеспечить надлежащее смешивание топливного газа и кислорода способами, описанными в следующем разделе.

Наверх

Смешивание и турбулентность в Batch Box

Смешивание древесного газа и кислорода в нагревателе Batch Box обеспечивает тщательная геометрия сердечника горения и правильное позиционирование как первичного, так и вторичного воздухозаборников. Эти критические измерения будут даны позже. Расположение этих компонентов конструкции довольно просто. Камера сгорания, которая более длинная, чем широкая, вентиляционное отверстие сзади, где размещается вертикальная изолированная «дымовая труба». Это упомянутый выше райзер. Функция камеры сгорания, естественно, предназначена для сжигания древесины, функция изолированного райзера должна обеспечивать окончательное (и полное) сжигание любого древесного газа, полученного из горения дров. Из предыдущих разделов мы теперь понимаем, что необходимо для того, чтобы полностью сгорало топливо (древесный газ).

Обратите внимание, в частности, на связь между этими двумя элементами, камерой сгорания и райзером, высокое и узкое отверстие между ними. Это называется «порт». Фактически это 70% поперечного сечения райзера (площадь поперечного сечения райзера является одним из «стандартных размеров» в этих нагревателях, а именно: размер, из которого можно масштабировать другие размеры). Это внезапное сужение на пути газового потока имеет очень важную функцию, поскольку «то же» количество газа протекает через систему во всё время. Когда он приходит через (или проходит через) более узкое отверстие, поток должен затем ускориться в этой точке (помните, то же количество газа проходит во всё время и во всех местах). Результат этого ускорения заключается в том, что давление в этой точке понижается.

Теперь, обращаемся к диаграмме. Полая трубка (показанная черным в верхней части камеры сгорания) соединяет внешний воздух непосредственно с точкой наименьшего давления потока в системе, при входе в порт. Затем это приводит к поступлению воздуха (или, более того, кислорода) в газовый поток, когда он входит в порт. Как можно представить, теперь мы имеем три условия необходимые для сжигания, топливо, тепло и кислород. Древесный газ уже очень жаркий, в этом месте очень много тепла, все, что нам нужно сейчас - это окончательное полное смешивание кислорода и древесного газа. Последний пункт, который следует отметить, поскольку вторичный воздух, вводимый в порт, проходит через стальную трубу, расположенную поверх огня. Она была предварительно нагрета на пути к порту.

Тщательное и полное смешивание древесного газа и кислорода происходит, когда смесь проходит через узкий порт и в райзер позади. Поскольку поток газа ускоряется через ограничение порта и затем резко замедляется, когда он достигает «большего» пространства за портом, массивная куча происходит в потоке газа, когда всё ещё быстро движущиеся молекулы, проходящие через порт, врезаются во внезапно замедлившиеся молекулы перед ними. Это создаёт значительную турбулентность и является непрерывным до тех пор, пока скорость газа в порту выше, чем в райзере, большую часть времени горения. Эти условия приводят к тому, что легковоспламеняющиеся газы смешиваются в закрученный двойной вихрь вначале горизонтальной плоскости, а затем восходящий двойной штопор, который поднимается в райзере при выходе из системы.

Восходящий двойной штопор заставляет газы проходить более длинный путь (и, следовательно, занимать больше времени), чем если бы они шли прямо вверх. То, что это более длительное перемещение происходит в хорошо изолированной, чрезвычайно горячей среде, позволяет легко сжигать смешанное топливо и кислород.

Ускорение газов, когда они проходят через ограничение, известно как «эффект Вентури», закон физики, впервые описанный «Даниэлем Бернулли в 18 веке». Высокие хаотические условия, создаваемые этой компоновкой, можно увидеть в этом коротком видео, снятом в вертикальном положении, и прямо на выходе из порта, где происходит массивная куча, и образуется двойной вихрь-восходящий штопор.

Достаточно уникальный способ, которым эти нагреватели создают турбулентные условия, необходимые для полного смешивания кислорода и топлива, имеет другие благоприятные результаты для эффективности сгорания. «Тупой подход кувалды» в металлических нагревателях означает, что было введено много воздуха. Это продлевает срок службы этих нагревателей, но, как отмечено, снижает эффективность. Поскольку подогретый вторичный воздух в Batch Box введен в точное место для полного смешивания, нам не нужно везде такого же количества введенного воздуха как в металлических нагревателях. Таким образом, общая площадь поперечного сечения комбинированных воздухозаборников меньше, чем можно было бы ожидать в обычной печи. Эти меньшие, чем ожидалось, воздухозаборники, возможно, еще более удивительны, когда видно, как быстро топливо потребляется в этих нагревателях.

Последнее объяснение того, почему «избыточное количество холодного воздуха» противоречит хорошей эффективности. Существенным компонентом воздуха для сжигания является кислород. Любой другой компонент в воздухе - только пассажир, он ничем не способствует сгоранию, а служит только для охлаждения огня (они известны как балластные газы, как и на судне, балласт - это только лишний вес, а не груз). Как видите в этих нагревателях, тщательно используя геометрию и используя естественные законы, вводится нужное количество кислорода в точное место, необходимое для полного смешивания и сжигания.

Может быть, мы можем расширить эту идею «златовласкиного» воздуха. Мало того, что это не слишком много или слишком мало воздуха, справедливо, это ещё в правильном месте.

Эти нагреватели создают типичный шум, низкий урчащий (но, странно комфортный) звук. На самом деле, именно этот характерный звук встречается во всех этих вариантах нагревателей, которые дали название "Ракетные печи". Ниже приведенное короткое видео указывает на этот характерный звук. Этот конкретный пример находится в металлическом корпусе, поэтому он имеет больше «круг» для него. Строя его используя камень или кирпич, тембр меняется на менее шумный, более низкий звук, совсем не оскорбительный.

Наверх

Много тепла

Как топка, так и райзер сильно изолированы, с особым упором на изоляцию райзера (где температуры могут быть самыми большими). Это позволяет более быстро достичь оптимальной рабочей температуры и улучшает сгорание смеси дровяной газ/кислород, которая, конечно же, является основой эффективности нагревателя.

Наверх

Важный пункт

Важно понимать, что форма и размеры устройства сжигания являются весьма критическими, их вариации эффективно не тестированы (ваш вариант может поразить победителя, но без испытаний никто никогда не узнает). «Точность» этих размеров и коэффициентов вполне логична, они несут ответственность за то, что там происходит.

Для достижения целей этого нагревателя (бездымного высокоэффективного сгорания, которое может быть выполнено и построено другими), важно, чтобы разработанные и проверенные размеры соблюдались достаточно близко.

Требуется надлежащая дымовая труба. Дымоход - это «двигатель» любого дровяного нагревателя, и это движущая сила, которая создает достаточную тягу для чистого сгорания. Как обсуждалось выше, воздухозаборники меньше, чем «ожидаемые», и, возможно, на них легче влияют вариации от конструкции, приведенной здесь. «Соотношения дизайна» можно найти в разделе «Как построить». Когда температура дымохода повышается (и возникает «тяга»), можно уменьшить расход воздуха или использовать более крупные куски древесины. Большее количество «коротких» кусков дерева имеет меньшую площадь поверхности, чем аналогичного веса «тонко разделанная» древесина.

Эти нагреватели сжигают закладку топлива без ограничений в подаче воздуха или любой другой мерой, используемой для «замедления сжигания для долговечности». К настоящему времени должно быть ясно, что для максимальной эффективности и чистоты горения такие меры только вредят этой цели. Таким образом, чтобы использовать или выгодно использовать созданное тепло, нам нужна большая излучающая поверхность или достаточно большая масса для поглощения и медленного высвобождения накопленного тепла. Эти различные подходы будут рассмотрены позже.

Курьёзный феномен этих нагревателей время, затрачиваемое на сжигание закладки. Оказывается (напротив, интуитивно), что полная загрузка древесины сгорает примерно за то же время, что и половинная загрузка древесины (или другого отношения), от розжига до фазы светящегося угля. Таким образом, можно видеть, что полная загрузка древесины обеспечивает удивительно большое количество энергии за данный момент времени. Следовательно, нам нужны способы сбора этого тепла, которые будут обсуждаться на следующих страницах.

Наверх

Результаты

За последние четыре года (с 2012 по 2016 год) я выполнил сотни прогонов на ядре, представленном здесь, и я удовлетворён стабильным надежным нагревателем этого дизайна. Testo 330-2 - это газоанализатор, который измеряет выход дымохода и из этих данных рассчитывает эффективность горения. Может быть подключён к компьютеру, как я сделал для создания собственной линейной диаграммы и электронных таблиц.

Испытание, показанное на приведённой выше диаграмме, было проведено в тёплом нагревателе, что можно определить исходя из начальной температуры (измеренной в выходном отверстии дымохода в градусах Цельсия, представленном синей линией). Как упоминалось ранее, «горячий» (уже до рабочей температуры) дымоход будет иметь соответственно сильную «тягу», и поэтому в этом прогоне огонь развивался быстро. Во время прогона уровень кислорода (зелёная линия) опустился ниже того, что я считаю границей между оптимальным и не оптимальным (6% O2). Ниже этой цифры появляется вероятность выхода более высокой (фиолетовой линии) CO (при наличии недостаточного кислорода). Это не произошло в этом случае, как видно, поэтому, пока этот риск присутствует, ясно, что отличные сжигания все ещё могут быть получены. Из всех предыдущих обсуждений, данных по горению, можно видеть/понимать, что уровни кислорода и температура дымовых газов напрямую связаны с эффективностью горения. Эффективность показана красной линией.

Когда содержание кислорода не опускается ниже 10% при соответственно низкой температуре дымохода 80 °С, эффективность будет выше, чем показано на приведённом выше графике. Однако более низкие температуры выхлопных газов означают меньшую «тягу» и могут иметь последствия для сжигания из-за более низкой скорости потока через систему.

Эти графики, которые показывают взаимосвязь между различными параметрами горения, представляют собой графический способ понять «важный пункт», сделанный выше, что сомнительно, что отклонение от приведенных здесь описаний приведет к более оптимальному нагревателю. Конечно, это возможно, но маловероятно. Взаимодействия внутри нагревателя очень сложны, и любое изменение должно быть оценено путём фактического измерения, путём тестирования аналогичному показанному здесь.

Вышеприведённая графика, конечно, очень хорошая и по этой причине не очень репрезентативная. Несколько более нормальная диаграмма, которая генерируется во время разработки в 2012 году, может быть такой:

Сравнивая графики, мы можем узнать несколько вещей (например, почему Testo абсолютно необходим для того, чтобы точно знать, что происходит во время горения), и посмотрите, как этот пробег более репрезентативен, чем просто «звездный пример», который был показан выше. Как вы можете видеть, чрезвычайно низкие уровни СО (розовая линия), которые указывают на полное сгорание, происходят не так скоро, как раньше, и это не так долго. Также обратите внимание на то, что уровень кислорода (зеленая линия) не идет низко, но все еще находится на очень хорошем уровне. Измерение кислорода известно как «избыток O2».

Выше приведенно графическое изображение очень свирепого горения. Рёв, беглое и ухабистое, а иногда и дымление. Недавние разработки подошли к концу с гораздо лучшими результатами, это будет обсуждаться в главе «Проекты».

Наверх

Действие воздушных потоков

Август 2020 г.
С момента начала разработки в 2012 году принцип действия ракетной печи с топливником стал намного яснее. То, что РПсТ обладает хорошей масштабируемостью (легко увеличивается или уменьшается в размере), предполагает наличие основных фундаментальных принципов.

Восемь лет спустя предстоит сделать некоторые выводы, в некоторых отношениях поддерживаемые людьми, которые лучше разбираются в аэродинамике, чем простые смертные. Эти выводы основаны на наблюдениях, сделанных несколькими строителями и разработчиками на разных континентах. Следующие выводы ни в коем случае не являются научно обоснованными, они лишь правдоподобны.

1 # Текущее объяснение того, почему может возникать такое горячее и сильное пламя, связано с разницей давления между передней и задней частью топки. Хайло действует как трубка Вентури, о чем говорилось ранее в этой главе. В этой трубке Вентури скорость потока больше и давление, соответственно, ниже, чем в передней части, куда входит воздух. Этот перепад давления всегда больше, чем тяга в дымоходе, хайло действует как усилитель. Чем больше разница, тем ярче огонь, похожий, возможно, на реактивную струю. Вот почему время, которое проходит от растопки до фазы горения углей для половиной закладки при тех же условиях, почти такое же, как и для полной закладки. Эта полная закалках вызывает более сильное горение, более сильное разрежение в хайле и, следовательно, более быстрое сгорание. При сжигании четверти загрузки этот эффект не наблюдается, видимо предел есть. Очень горячий и яркий огонь обеспечивает наиболее полное сгорание.

2 # Если смотреть на вертикальный дожигатель сверху, становится ясно, что пламя, проходящее через хайло кажется уже, чем само хайло. Скорость этого потока также больше, чем можно ожидать, исходя из того, что видно в топке. Это связано с квадратными краями хайла. Этот момент подробно обсуждался с доктором Ларри Виньярски * во время семинара в Варшаве в июле 2015 года. Некоторые строители уже несколько раз срезали или скругляли края хайла, пытаясь сделать его более привлекательным. Если эта фаска была достаточно большой, около одной трети или более глубины хайла, этого было достаточно, чтобы разрушить полное сгорание почти во всех случаях. Конечный результат - черный дым из трубы только из-за слишком плавных изгибов боковых стенок хайла.

Возможное объяснение этого явления: острые прямоугольные кромки вызывают множество небольших турбулентностей вдоль вертикальны стенок хайла. Эта турбулентность стен также замедляет поток вдоль них. В середине хайла скорость остается высокой, поэтому пламя кажется более узким. Из-за задержки слева и справа поток легко разделяется, и два потока закручиваются, создавая двойной вихрь. Таким образом увеличивается время пребывания пламен в вертикальном дожигателе, что позволяет более полно сжигать пиролизный газ.

Таким образом, хайло всегда должно иметь два прямых угла и располагаться в центре вертикального дожигатель.

Например, есть соблазн построить боковую стенку таким образом, чтобы задняя стенка топки была на одном уровне со стенкой хайла . Эта ситуация не соответствует условиям, изложенным выше, и в результате характеристики печи могут ухудшиться. Если хайло расположено не в центре дожигателя, а в углу его, то создается одиночный вихрь. При этом время пребывания пламен в горячей среде стояка становится короче, что, в свою очередь, влияет на качество сгорания.

3 # Хорошо функционирующая ракетная печь с топливником создаёт горизонтальные пламена, особенно в начале горения, когда начинается дожигание. И эти пламена появляются в нижней половине хайла, в то время как в верхней половине их совершенно не видно.

Особенно на ранних стадиях разработки, некоторые печи были построены так, что хайло было в полную высоту задней стенки топки. Несмотря на то, что ширина хайла была уменьшена для сохранения площади сечения, результат всегда был плохим или худшим, в отличие от обычно примеряемого в настоящее время заниженного хайла.

Кроме того, в открытых топках (см. Применение) возникает такое явление, что горение без двери и без подачи вторичного воздуха все еще очень хорошее. Эффективность ниже, но не более чем на 4–5%. Также в этом варианте пламя имеет тенденцию загораться очень низко в вертикальном дожигателе.

Объяснение всех трех из вышеперечисленных явлений, вероятно, заключается в потоке воздуха, проходящего над огнем в сторону хайла. Поскольку воздух над огнем становится очень горячим, он беспрепятственно течет вдоль свода. У задней стенки ток сгибается и ускоряется действием Вентури, как только он входит в хайло . Чем больше скорость струи в этот момент, тем труднее меняется направление её . Пока поток не встретит какое-либо препятствие, которое заставит его пойти другим путем, Газы между кусками топлива в топке вместе формируют такое препятствие. Пламя в топке отводится назад, а поток воздуха сверху выталкивает его вниз. В топке с дверью г-образный металлический канал верхний или расположенный на поду обеспечивает дополнительный воздух именно в этом месте.

Открытая топка использует этот эффект, позволяя достаточному количеству свежего и горячего воздуха поступать в хайло и дожигатель в агрессивно турбулентную среду. Таким образом, очевидно, что хайло во всю высоту топки не работает должным образом, горячий воздух вдоль свода просто проходит прямо в дожигатель, не создавая турбулентности, вызывающей нисходящий поток. И, наконец, это также может объяснить, почему такой предмет, как кусок дерева, вставленный в хайло, может разрушить желаемое полное сгорание. Токи прерываются, и аэродинамика всего этого полностью меняется. Если вытащить этот кусок дерева, вся система вернется к нормальному функционированию в течение минуты.

Помните, что внутри дома не рекомендуется использовать печь без двери. Из-за того, что по сути это открытый камин, из него может распространяться дым внутрь гостиной. Кроме того, отсутствие двери означает, что печь нельзя закрыть, что может быть опасно, когда люди спят. Если огонь не погас полностью, смертельный угарный газ может попасть в помещение из печи, например, из-за погодных изменений.

* Ларри Виньярски широко известен как создатель оригинальной ракетной печи, созданной, как более эффективная альтернатива традиционным открытым кострам во многих развивающихся странах и лагерях беженцев, где приготовление пищи осуществляется на дровах.

Наверх