Ракетный котел

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

поэтому короткие дрова быстрее "генерируются"..как и сухие.

 

Пожалуй переведу ваши высказывание на более понятный диалект. Газация - все таки процесс пиролиза топлива с образованием газообразных продуктов (в том числе и паров жидкостей: воды, метанола, фенолов и прочих дегтей). Теплонапряженность вообще термин неясной природы. Все несколько проще если рассмотреть горение дров по этапам:
1. Процесс поджигания оных опустим, он исключительно формальный.
2. При нагреве древесины происходит пиролиз (обугливание), газообразные продукты взаимодействуют с кислородом воздуха (пламя, большой поток разноцветных горячих газов и ионизированных паров (натрий светится желтым, медь зеленым и пр. см. Салют) или происходит горение твердых остатков (древесного угля) без воспламенения газообразных (тление), (большой поток паров и продуктов сгорания, в том числе не полного, см. Дым). Тление часто происходит от большого выделения газообразных продуктов (большая поверхность топлива и соответственно большой унос тепла от зоны горения) и недостатка кислорода (весь расходуется на сжигание твердого остатка, а образующийся СО2 горение не поддерживает, но тепло уносит). В качестве примера попробуйте сжечь стопку бумаги или утрамбованные опилки. Поднимающийся газ и пар нагревает следующий слой топлива, вызывая его пиролиз, но горения нет, кислород кончился. Попытка его добавить приведет лишь к большему выделению дыма, еще больше кислорода и пламя появится, но это уже его надо принудительно вдувать и ждать пожарную команду, вызванную задыхающимися соседями.
3. Если поверхность топлива небольшая и обеспечивает беспрепятственную циркуляцию воздуха, пламя есть, растет тепловая мощность, скорость пиролиза в зоне горения падает из-за образовавшегося на поверхности слоя угля, но компенсируется пиролизом "свежего" топлива, которое нагрелось до соответствующей температуры. Через какое-то время все топливо в бункере или шахте находится в режиме горения (номинальный режим). Теперь можно регулировать мощность объемом подводимого воздуха (естественно в разумных пределах. Если весь кислород перекроем уроним температуру и переведем процесс в тление или вообще погасим горение)
4. После завершения пиролиза гореть остается только твердому углю. Здесь только не уронить температуру ниже критической, а так регулируй мощность в любых пределах, а вы-то думали, для чего кокс делают? Вот теперь можно конструировать любой агрегат используя этот "природный алгоритм".
Запасти тепло для поддержания реакции можно футеровкой в рабочей зоне, вот и думайте нужен вам этот запас реактивности или нет.

 

1. Смотреть нужно еще и на конструктив, вот кстати "отопительный аппарат" профессора Кирша, а не упрощенное представление об его топке

 

Ну а я о чем? Те же яйца, только вид с боку.
Давайте опишу немного иначе:

Первый случай: берем топливо, помещаем его в реторту с газоотводом и начинаем греть эту реторту газовой горелкой. Когда часть топлива освободится от воды и прогреется выше 450 градусов (примерно), из газоотвода начнет выходить горючий газ, который можем поджечь (ну или использовать как топливо для работы двигателя внутреннего сгорания). Чем сильнее греем, тем газа получаем больше, и наоборот.
Позвольте упустить тот момент, что при повышении температуры разнообразие химических реакций в топливе (и в газах тоже) увеличивается и разнообразие выделяющихся газов тоже возрастает.

Замечу для протокола, что топливо в реторте при этом не выделяет тепло, а лишь поглощает внешнее тепло от горелки под ретортой. Если горелку выключить, реакция термического разложения прекратится за отсутствием внутреннего источника тепла.

+ Важное замечание: если охлаждать эту реторту одновременно с нагреванием, то мощность горелки следует увеличить ровно на столько, чтобы компенсировать такое охлаждение. Энергетической выгоды здесь никакой нет: точно так же можно греть отдельно реторту и охлаждающую ее среду разными горелками.

Это случай чистой газогенерации.

Второй случай: источник тепла находится в том же объеме, что и топливо. То есть, внизу (допустим, что внизу) есть некое количество топлива, к которому подводится окислитель. Происходит локальная реакция окисления, при которой выделяется тепло. Чем больше окислителя, тем зона горения больше, и наоборот. Соответственно, чем больше окислителя, тем больше выделившегося тепла (и наоборот). Если перекрыть подачу окислителя, реакция приостановится полностью.

По сути, это та же горелка под ретортой. Только топливо для нее поступает не извне, а берется изнутри реторты (древесный уголь, опускающийся сверху, из зоны газогенерации).
Но это все горение внизу бункера нам нужно только для того, что было нужно и в случае с ретортой на лабораторной горелке - получить горючий газ. Ничего более.

Так зачем нам еще искусственно охлаждать этот реактор?
Стремление к такому охлаждению мне напоминает детскую логику: летит самолет, так давайте приделаем к нему еще пару пропеллеров, чтобы их крутило набегающим потоком воздуха, а они вырабатывали дополнительное электричество. Самолет же летит, что же ему зря лететь.

Пожалуйста, запомните такое: камера сгорания ракетного котла находится не в бункере. В бункере происходит просто газогенерация, и окисление там идет в самых минимальных размерах, при минимуме подачи воздуха, только для поддержания температуры, при которой происходит термическое разложение топлива. Теоретически, я мог бы вообще не подавать воздух в бункер, а греть его отдельным источником тепла. Это просто такой реактор.

Горение происходит в керамической трубе. Это - камера сгорания. Классическая камера сгорания ракетной печки - горизонтальный участок ракетной трубы (в англоязычном источнике о ракетных печах именно так и указано "камера сгорания"). В этой камере горит газ. Типа как в газовом котле.
Точно так же на вход керамической трубы можно подвести пропан или метан из баллона. Или поставить бункер с дровами в другом помещении, а горючий газ подвести к входной щели по трубам.
Пусть вас не вводит в заблуждение тот факт, что бункер стоит рядом с трубой и теплообменным блоком. Это совсем разные вещи, и задачи у них тоже разные.

 

Газогенерация -уже хорошо.https://ru.wikipedia.org/wiki/Газогенератор_(сублимация)
Далее нужно понять каким образом получается нужное количество газов в единицу времени (горючих) (ни больше ни меньше) сообразно требуемой тепловой мощности отопительного аппарата.
О том где ему (им) сгорать, разговор отдельный.
И еще, воздух далеко не только кислород.

 

Здесь все просто и красиво. На практике красиво (даже не ожидал, насколько красиво).
Подачей воздуха (ПВ) в бункер заведует заслоночка, завязанная на котловый терморегулятор, который с цепочкой.
Если нужно греть воду, регулятор приоткрывает заслонку, в бункер поступает воздух, выделяется тепло, активизируется газогенерация, газ горит в трубе, вода греется... регулятор прикрывает заслонку и держит подачу воздуха ровно в тех пределах, чтобы выделяющегося газа хватило для поддержания требуемой температуры воды в ТО.
Это как в газовом котле - мы регулируем подачу газа в горелку в зависимости от температуры теплоносителя (другими словами, от требуемой мощности нагревания). Вторичный воздух, кстати, как и в газовом котле, я не регулирую вообще.

Вот так все и работает. Если газов больше, чем нужно, заслонка прикрывается, если меньше - открывается. И там вообще регулятор держит зазоры заслонки с точностью в пределах долей миллиметра - чуть больше газа потребовалось, то на несколько долей мм увеличит зазор, и отрегулирует требуемое. Если перегревает - то чуть-чуть "придушит". Вручную так нереально держать точное значение по мощности. А автоматика справляется.

Я сидел перед котлом, наблюдал - заслонка вообще еле-еле заметно "отрабатывает" свои зазоры, а мощность держит чрезвычайно точно.

 

Что же делал например профессор Кирш для соответствия количества (объемов) генерируемых газов (продуктов пиролиза) требуемой тепловой мощности в единицу времени? https://www.forumhouse.ru/posts/17348073/
Он строго лимитировал количество единовременно горящего топлива (теплонапряженность), объем и место подаваемого воздуха, а также определял месторасположение слоя с очагом, смещая их так чтобы они не влияли (грели) на большую часть вышележащего топлива.
Добивался он этого именно с помощью наклонного колосника и зональной подачей воздуха.
Не сложно убедиться, что продуктов пиролиза в единицу времени выделялось столько сколько нужно и они все полностью использовались для генерирования нужного количества теплоты.

 

Всё это хорошо что мы повторили, но какая же практическая польза от того что мы знаем?
Польза же такая- мы знаем, что нужно делать. Вот каким образом, каждый решает сам.

 

Давайте подитожим. шамотированый будкер годится только для ракетной топки-для шахтного котла не годится?

 

Я не могу сказать о ракетном котле, так как не изучил его. ИМХО в шахтном же котле, стандартной конструкции, нет смысла шамотировать всю шахту, иногда по замыслу конструктора, шамотируют топку.
Я же сторонник теплоизоляции только в камере сгорания, в которой происходит сгорание и при необходимости дожиг несгоревшего топлива.
Основная проблема шамотированной шахты при вертикальном расположении над топкой -это большая вероятность неконтролируемой газогенерации всей закладки, со всеми вытекающими из этого последствиями.

 

Так а для избежания дегтеобразования в шахте? если всетаки шамотировать шахту будет плохо или нет?

 

Пусть извинит меня Руслан...деготь появляется в том случае, если температура стенок шахты будет ниже точки конденсации дегтя, он тогда появится где угодно, и на шамоте тоже, если его температура будет ниже точки конденсации. Это же как роса ...на том же стекле.
Если хотите чтобы не было дегтя, нужно внутри отопительного аппарата не допускать наличия поверхностей с температурами ниже точки конденсации.

 

4 страницы а ответа нет. в теме шахтных котлов мне сказали что шамотировать нельзя шахту. я пришел сюда, так как здесь бункер шамотирован. все пишут пишут а ответа нет или он завуалирован.

 

Ну не знаю уже даже как объяснить.
Неважно какой материал стенок, железо или шамот. Главное чтобы температуры поверхностей шахты, которые соприкасаются с продуктами пиролиза, были не ниже точки конденсации, тогда деготь не будет "выпадать " на них.
Если же делать чисто из шамота, можно получить неконтролируемое возгорание закладки, в случае же водяной рубашки вокруг, процесс более пргонозируем.
Повторюсь, речь идет об конструктиве шахтного котла, где над топкой расположена шахта полная топлива.

 

Одна проблема с шамотированной шахтой точно будет. Проржавеет очень быстро. Так как застраховаться от образования конденсата не получится, то после того как он образуется для корродирования под шамотом получаться идеальные условия.