Ракетный котел

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

@Perelesnik, Можно еще и по топливу вычислять... но с топливом столько переменных получается, что точность таких вычислений по-любому оставит желать лучшего.[/QUOTE]
Собственно нет здесь никаких сложностей, вы сами писали, что тепловой эффект реакции не зависит от путей ее протекания, что совершенно верно. У Вас были дрова (целлюлоза) твердые стал газ +Джоули. Футеровка - теплоконденсатор, сколько поглотила, столько отдаст. При таком расчете нет температуры, только тепло - массообмен, формулы теплообмена не нужны. Начальный объем газа+дрова перешедшие в газ (золу в поправку, которая единственная будет)+теплоемкость газа до температуры ДГ. Получим, сколько джоулей улетело, все остальные остались работать на КПД. Может так "теплотехники" отстанут.

 

Собственно нет здесь никаких сложностей, вы сами писали, что тепловой эффект реакции не зависит от путей ее протекания, что совершенно верно. У Вас были дрова (целлюлоза) твердые стал газ +Джоули. Футеровка - теплоконденсатор, сколько поглотила, столько отдаст. При таком расчете нет температуры, только тепло - массообмен, формулы теплообмена не нужны. Начальный объем газа+дрова перешедшие в газ (золу в поправку, которая единственная будет)+теплоемкость газа до температуры ДГ. Получим, сколько джоулей улетело, все остальные остались работать на КПД. Может так "теплотехники" отстанут.[/QUOTE]
Теплообменник адекватно подсчитать в настоящее время академический институт не сможет.
Зачем мучать себя и народ человеку как я понимаю без специального образования. Ему бы с тягой разобраться, а то он похоже до сих пор считает, что она только райзером определяется, а не дымовой трубой. Знакомство с простыми формулами конечно полезно, прежде всего для собственного образования, но писать что подсчитал ТО и у тебя там чего на сколько то не совпало, несколько наивно. По крайней мере, я бы вот не взялся его считать, хотя вроде и образование позволяет и опыт расчетов сложных течений имеется.

 

Академический подход возобладал.
но это временно. до морозов.

 

@alarin, "теплотехники" не отстанут. Это противоречит дополнительному закону термодинамики, по которому теплотехники хаотически движутся в сторону любого упоминания хотя бы отдаленно знакомых для них терминов и физических величин.
Это как для рыбака упоминание о пойманной кем-то где-то рыбе. Этому невозможно сопротивляться.

По сути, рассчитать все с первого раза, чтобы расчеты соответствовали реальной ситуации, пока никому не удавалось. Особенно, в сложных системах. Знаю по теме авиации. От прототипа, сделанного по расчетам, до удобоваримо летающего аппарата часто проходят годы и 100500 доделок/переделок. Хотя работают институты, чрезвычайно опытные инженеры ночей не спят, есть программы для расчетов, есть база для экспериментальных проверок агрегатов, есть огромный предварительный опыт "почти таких же" аппаратов.

Извините за оффтоп, но вспомнился один реальный случай: прилетели ребята на своей самоделке на слёт (прилетели партизанским образом, так как самолет еще не был допущен к полетам, не прошел проверок комиссией, но везти его на прицепе было очень трудно, легче было прилететь). В общем, ночью прилетели, поставили на летном поле, утром пришла комиссия. Посмотрели, промерили, взвесили пустой самолет... дали авторитетное заключение: слишком большой вес, слишком малая энерговооруженность, к полетам не допускается, так как летать не может.
Ребята так смущенно признаются: мы-то прилетели...
Комиссия: что значит "мы прилетели"? Он что, двух человек поднимает?
Ребята: вообще-то мы втроем прилетели... И еще мешок картошки взяли. И котелок. И самогон. И палатку. И инструменты...
Короче, допустили к испытательным полетам.
Ребята, построившие тот самолет потом говорили: если бы мы знали, сколько он реально весит (просто не было возможности взвесить весь самолет в домашних условиях), мы бы не рискнули на нем подниматься в воздух. Разобрали бы и начали делать все заново.

У нас здесь далеко не авиация, но тенденция та же. Предварительные расчеты (даже самые лучшие предварительные расчеты) дают лишь примерные ориентиры для создания реального аппарата. Дальше рулит практика.

Вообще, на чем базируются реальные расчеты? Они базируются на куче коэффициентов. А что такое коэффициенты? Это значения, полученные опытным путем. То есть, делаются измерения реальных процессов в неких реальных условиях. Поэтому такие коэффициенты будут истинны и для других таких же процессов в таких же условиях. Вот только такое идеальное совпадение условий случается очень редко в нашем реальном мире.

Это я только что процитировал не себя, а одного "широко известного в узких кругах" специалиста, занимающегося лет 30 проектированием и созданием реально летающих самолетов.
Теоретикам сложно понять. Практики согласятся.

Вот я сейчас наглядно вижу кучу косяков по конструкции моего котла (косяки все в теме уже перечислены).
Спрашиваю себя: если бы я не стал спешить с созданием реального котла, а вместо этого потратил еще несколько месяцев на более углубленные расчеты, удалось бы мне избежать всех ныне выявленных ошибок?
Отвечаю сам себе: однозначно, нет! Я бы еще одну лишнюю зиму просидел в свитере и курточке в прохладном доме над расчетами, и все равно сделал бы котел, который пришлось бы переделывать, как сейчас вот. Возможно, переделок было бы чуть меньше, но разбирать все равно пришлось бы. А если уж разбирать... то разница по общему объему работ невелика.

Многое все равно стало бы для меня сюрпризом. Например, я никак не ожидал, что в горизонтальном участке керамической трубы будет постоянный заброс температуры за 1200 градусов. Как я мог такое вывести на основе предварительных расчетов? Даже пусть не я, но кто-то может мне это посчитать? Чтобы получилась эта цифра, которая фактически подтвердится на рабочем аппарате?
Пожалуйста, посчитайте такое, и я сниму перед Вами шляпу, и посыплю голову пеплом из зольника.

Мне не нужны сложные расчеты, чтобы понять, насколько качественно сделан котел (как пилоту не нужны инженерные расчеты, чтобы понять, насколько хорошо или плох самолет - ему достаточно на нем подняться в воздух). А мне вот достаточно заглянуть в дымоход через несколько месяцев работы и подержать над этим дымоходом руку во время работы котла. Ну, еще неплохо бы взглянуть на теплообменник. Больше ничего не нужно.

ЗЫ: реально, как практик, осознаю, что один пост с реальными фотографиями (или видео, или тем же рабочим чертежом) гораздо ценнее ста страниц с чисто теоретическими выкладками и формулами мелким шрифтом.
Одно сообщение о реальном факте (что-то работает, не работает, как именно работает) ценнее кучи постов с предположениями.
Но это сытная пища именно для практиков. Для теоретиков она слишком постная и низкокаллорийная.

 

факел. до 1300градусов.(ЖТ факел)
(можно проинтуичить..типа горючий газ должен примерно так гореть...НЕТ?)

 

Неа. Во-первых, "до 1300 градусов" - ни о чем. До 1300 - это и 1200, и 1000, и даже 800 градусов. А между 1200 и 1300 находится огромная пропасть, если говорить о стойкости огнеупорных материалов.
Во-вторых, факел - это интересно, но практически важна температура керамических деталей. И температура изоляции. Если факел 1300, то сколько будет у керамики? Я вот не знаю, какая температура факела, да и не столь важно. Мне важно, что фетр спекся. Как все это охлаждается снаружи (а наружа у нас уже в теплообменном блоке находится, а там какая-то температура и влажность присутствует).
Вон, в газовой плите тоже газ горит. Тоже факел. И что? Пусть он и 1300 градусов (нет там такой температуры вообще-то - большое рассеивание тепла).
Третье: а температура воздуха для поддува в этот факел вообще не при делах? А скорость потока? А плотность газа? А влажность газа? А исходная температура газа, поступающего в камеру горения? А состав газа (там и водород, и угарный газ, и... в разных пропорциях в зависимости от температуры бункера и вида топлива)? А состав смеси по доле кислорода? А каталитические свойства керамических стенок? А экранирующие свойства этих стенок? Никаким боком?
Я ничего не забыл? Уверен, что забыл. Так как если мы учтем ВСЁ, что я перечислил выше, точного значения все равно не выведем. Окажется, что снова что-то не учли. Как всегда.
Поэтому делаем реальную установку и плавим в ней гвозди. Или фетр плавим...

 

Я понимаю, что уже позняк метаться (всё и так на натуре померяно)
мы же говорим про -проинтуичить.+/- как пример кузня.
умеренный наддув. малый теплоотбор, отсутствие водоохлаждаемых поверхностей...
ведь рядом же.
кстати интересна деградация приемной трубы. может сразу запчасть делать в посылку.
(я из добрых побуждений...меньше потом бегать по почтам всем.)

 

Именно на этом временном отрезке Ваших изысканий, хочу спросить у мыслящего человека с опытом (это не лесть а оценка): - для чего нужен горизонтальный участок?

 

как мне каацаразмеры корпуса "кочегарки"-обьем топки-вес дров-длительность горения и выданая мощность если что поправят
Да верно.

 

Зная свои теплопотери. При прочих равных (вес дров). У вас кВт. на три в час экономичнее.

 

Для чего нужен горизонтальный участок?

То же интересен этот вопрос.

 

Отцы-основатели ракетного движения говорят "камера сгорания". Видимо, так это и следует понимать, дословно. Топка для газа.
Это как бы отдельная газовая печка внутри твердотопливной печки - со своей личной топкой и своим личным дымоходом. Печка может и без топки, в принципе, работать - примеров тому множество, те же открытые очаги с верхней вытяжкой, модные ныне для всяких рекреационных зон.

Частично и камин можно назвать печкой без полноценной топки. Но с топкой печка работает все-таки стабильнее.

Топка - это запас температуры для работы по всему диапазону возможных мощностей. Защищенное место, где газ горит, так сказать, в тепличных условиях. Где на него мало влияют факторы, существующие в бункере с дровами. Загородочка вокруг костра. Мангал по сравнению с открытым костром.
Место, где у газа есть больше шансов набрать нужную для полного сгорания температуру, прежде чем улететь по дымоходу. Вертикальная часть по тяге работать будет по-любому. Даже если на входе не столь и высокая температура. Даже при 200 градусах будет тянуть. Как обычный дымоход.
Проведите простой эксперимент: сделайте Очень утепленную трубу и разложите у ее основания костер. Зажигаете, наблюдаете. Затем обложите костер кирпичом со всех сторон. Тот же костер с той же хорошо утепленной трубой. Зажигаете, наблюдаете, сравниваете.
Можете возразить, что наш "костер" из газа горит не на открытом воздухе, а внутри котла/печки. Но...
Для нашего "газового костра" условия в дровяном бункере сравнимы с условиями для обычного костра на открытом воздухе (да еще при морозной погоде). Для нашего костра температура в дровяном бункере - это тот же лютый мороз для уличного костра.

ЗЫ: я особо не задумывался над вопросом исключения горизонтального участка из системы по той причине, что все равно нужен какой-то трубопровод, чтобы газ шел из бункера в центр теплообменного отсека. Хоть как ни компонуй, но от стенки бункера до оси вертикальной трубы внутри теплообменника будет какое-то весьма заметное расстояние по горизонтали. Поэтому горизонтальный участок там как раз к месту.

Вот сейчас перекомпоновал немного и срезал сопло, укоротив горизонтальный участок сантиметра на 4. Не хотел резать, но пришлось...
Посмотрим, как оно будет в эксплуатации.

 

Два вопроса, Как по Вашему мнению:
Если увеличивать горизонтальный участок то насколько не критично?
До каких размеров не критично увеличивать бункер при условии его хорошего утепления?

 

Считается, что до половины длины вертикально части можно. То есть, если высота вертикального участка - 1 метр, то можно до 50 см горизонтального участка.
Но так как этот совет касался печки с открытой топкой, может и не актуально в нашем случае.
Вопрос очень неоднозначный. Нужно только пробовать. Возможно, нужно будет что-то делать с сечениями в случае длинного горизонтального участка. Но это лишь предположения.
Мой совет - ищите в Сети примеры печек с длинными горизонтальными участками и изучайте чужой опыт.
У меня пока что есть опыт с вот такой трубой. Чем богаты, как говорится.

Увеличивать бункер... если сильно увеличивать, возможно, придется верхнюю часть бункера не утеплять, а охлаждать (или просто не утеплять). Нужно посмотреть, как с этой задачей справляются конструкторы пиролизников. Возможно даже, и не нужно ничего охлаждать, и все оставить утепленным. На моем маленьком бункере этого не понять. Излишней газогенерации не было (дефицит кислорода дает себя знать). Поможет ли дефицит кислорода при большом бункере - вроде должен помочь. Но полной уверенности нет.
Да, и увеличивать нужно так, чтобы при опускании топлива это топливо по любому было у входа в ракетную трубу. Чтобы там не выгорала пустота.

 

@Perelesnik, У меня было как раз наоборот, в НИИ делалось много практических безсистемных опытов и только термодинамические расчеты дали понимание алгоритма, далее который математически описал уже учитывая и другие факторы влияющие на конечный результат. Другое дело, что некоторые моменты были выявлены, но не определены как "ключевые", особенно влияющие на процесс, вот это и есть практический опыт. Ваш подход, тоже верный, поскольку вы подошли системно, сформулировав ТЗ и ТР и поэтапно его выполнили, Далее как, говорится метод "последовательного приближения. Мне тоже приходилось проделывать этот путь, чтобы убедится, что созданный расчетный материал и есть наиболее оптимальный в выбранной системе. По своему опыту, сложив наши методы может получится определенный прогресс в реализации задуманного. Поэтому я и "зашел" в форум, чувство понимаете ли возникло, что здесь будет "профит".
Насчет горизонтального участка... Для прохождения химии нужна определенная концентрация реагентов, поскольку все газовые системы равновесны. Щель перед горизонтальным участком, как раз и концентрирует все продукты пиролиза и горения, а также кислорода не принявшего участия в реакции, который может быть из ПВ или ВВ в зависимости от конструкции агрегата. Далее горизонтальный участок отвечает за прохождение хим. реакции горения газовой фазы. Поскольку для этого нужно некоторое время, то он соответственно должен иметь некоторую длину с учетом скорости газов (по аналогии: обычно реакция горения газовоздушной смеси при нулевой скорости потока происходит мгновенно, если концентрация компонентов достаточна для поддержания цепной реакции, по моему для водорода это 4%, метана 12%, (дальше уцелевших, как правило расселяют по гостиницам)
Поворот в трубе - дополнительный смеситель, поскольку есть эмпирическое правило, что в реакции участвует столько процентов компонентов, сколько их было в исходной газовой смеси (в ней есть ведь и азот и СО2, которые в химии не участвуют), т. е, дальше в трубе мы уже занимаемся доокислением остатков, а сама труба является авторегулятором скорости потока (очевидный вывод из данной концепции). Отсюда получается, что длины горизонтального, вертикального участка и сечения, должны быть связаны вполне определенной зависимостью. Теперь если затормозить поток или изменить его направление (на своде), произойдет фазовая сепарация продуктов (С и СО2 полетят разными путями или траекториями). Вот я и сконструировал ракету.