Ракетный котел

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

У меня получается такой режим работы, считая с момента розжига:
2-5 минут сила тяги превышает скорость газации, в бункере есть открытое пламя,
затем скорость газации превышает силу тяги, так как повышается температура, а подача первичного воздуха ограничена. При этом, естественно, пламя исчезает, и температура в бункере начинает понижаться, газа производится меньше - система приходит в сбалансированное состояние.
Затем несколько часов в бункере при недостатке кислорода идет термическое разложение топлива, без пламени, а в трубе, куда подается вторичный воздух, пламя присутствует - горит образовавшийся в бункере газ.
Выработка газа стабилизируется в зависимости от подачи первичного воздуха: больше воздуха=активнее тление=больше газа и наоборот. Этой же самой подачей регулируется и скорость потока в трубе, так как бункер условно герметичен, и трубе неоткуда больше втягивать газ, как только через подачу первичного воздуха + продукты пиролиза.
Короче говоря, регулируем заслонкой первичного воздуха, а дальше все процессы сами по себе регулируются - и тяга, и газация. Приходят в какой-то баланс. Впрочем, ничего нового - так и должен работать любой котел вменяемой конструкции.

Был вариант делать бункер без теплоизоляции, а то и вообще, с водяной рубашкой. Тогда бы там все время красиво горел огонь, как на всех видео о ракетных печках. Можно было бы даже стекло в дверку вмонтировать, чтобы любоваться. Но у меня бы тогда возникли классические для "ракет" проблемы с крупными дровами, а я желал сжигать бревна максимально впихуемого размера, без колки. Лень возиться с щепками.
Вчера, кстати, проверял - нашел не поддающееся легкому раскалыванию узловатое бревнышко от какого-то плодового дерева, как раз такое, что впритык в дверку прошло. Сгорело за милую душу.

На стенках бункера образуется углеродный осадок, но потом он выгорает самостоятельно. Вот на фото видно - где лежали дрова, там очистилось:

Обычная закладка дров. За сутки делаю 3-3,5 таких закладки.


Достаточно, чтобы в помещениях общей площадью 90 квадратов было даже жарковато. Но сейчас мороз только в ночь и до обеда, а так около нуля. Помещения у меня в основном не соответствуют нормам по утеплению - стены в 2 силикатных кирпича на ребро с воздушной прослойкой. Тонкий потолок. Раньше это был сарай, потом мы с женой начали делать из него жилье... Теплоизоляцию не успели в этом году сделать, к сожалению.

 

@Perelesnik, спасибо за фотоотчет, хорошо проделанной работы!,
что отметил..., колосник правильный! с наклонным шамотным скатом!
но не серкет что в теплоизолированной шахте по сравнению с водяной, идеть больше газация и активное горение (тление) закладки.
на фото видно уровень этого процесса.
красным пометил высоту чистого кирпича, т. е. зона повышенной температуры-газации
а синим примерно изобразил уровень газации водоохлаждаемой шахты...
т. е. с одной стороны, плюс в том что шахта не страдает дегтярными отложениями, с другой минус все же повышенная газация слоя, а значит при прогретом доме будут потери этого газа.
рекомендация - топить периодически (не полную шахту) с хорошей теплогенерацией!

 

Благодарю на добром слове, коллеги!

Имею в личке вопросы по поводу продажи чертежей, и, видимо, не последние такие вопросы, поэтому отвечу здесь в теме, чтобы не заниматься этим персонально.

Чертежей котла, в классическом понимании, я не делал. Ограничился расчетами размеров важных узлов, таких как керамическая труба и теплообменник, а дальше исходил в основном из сображений экономичного раскроя материала. Например, из размеров огнеупорного кирпича.
Есть некоторые важные размеры и соотношения, касающиеся сечений каналов, по которым движутся печные газы, остальное не столь критично.

Основной узел котла - "ракетная" труба. Если она сделана правильно, то и все остальное будет работать, лишь бы после этой трубы не было сечений меньше сечения самой трубы. Легко посчитаете последующие сечения сами, но, чтобы не долго считать, то просто придерживайтесь такого правила: зазоры между последующими деталями должны быть не меньше 20мм. Начиная с зазора между верхом трубы и крышкой, между наружной теплоизоляцией трубы и внутренней поверхностью теплообменника и так далее.
Самое узкое место - вход в "ракетную" трубу, а дальше все сечения должны последовательно увеличиваться. Единственно, я значительно увеличил сечения, по которым горячий газ проходит вдоль стенок теплообменника, чтобы уменьшить скорость потока, иначе газ может не успеть полностью отдать свое тепло, и вылетит в трубу, унося с собой часть калорий)
Благодаря такому "замедлению" потока, я получаю значительную разницу температур на входе и выходе теплообменника: вчера при прогреве вечером термометр на входе показывал 30 градусов, а на выходе 85!

Конечно, смотрите по своим условиям, на сколько вы можете охлаждать газ перед входом в дымоход - если в качественно утепленном дымоходе образуется конденсат даже после полного прогрева котла, значит, стоит чуть пожертвовать теплом на нужды дымохода, увеличив скорость прохождения нагретого газа вдоль теплообменника.
Если у вас вообще нет дымохода (выходной патрубок просто проведен через стену на улицу, без вертикального участка, как на бездымоходном газовом котле), то можно не заморачиваться, и отбирать тепло по максимуму. Однако, такой способ хотя и возможен (тяга у нас создается в самом котле, а не в дымоходе), но при запуске котла, когда высокотемпературный пиролиз еще не заработал, дым будет пачкать стену и все окружающее выходной патрубок.

Наружный корпус котла можно делать из чего вам будет удобно, даже полностью сложить из кирпича. Можно сделать прямоугольным, как у меня, можно цилиндрическим... да хоть шести-восьмиугольным. Только учтите, что внутри теплообменного отсека создается повышенное давление, и нужно его делать герметичным, чтобы газы не просачивались в помещение.

По поводу топливного бункера. Совсем не обязательно повторять, как у меня. Можно делать даже открытого типа, как камин, если так нравится. Или с водяной рубашкой, или расположить его горизонтально... да хоть бочку-газогенератор на опилках поставьте.
Для меня эта часть котла представляла наименьший интерес - при наличии "читерской" ракетной трубы есть полная уверенность, что буду иметь всегда хорошую тягу и качественный дожиг всего, что в нее поступит извне.
Выбор бункера с теплоизоляцией и кирпичной футеровкой продиктован был одним: желанием гарантированно сжигать дрова крупных размеров, не колотые.
В общем, топливный бункер любой, лишь бы там могло что-то гореть, хоть как-то гореть)

Чем могу еще помочь?
Могу здесь делать подробные консультации по теме. Спрашивайте - всегда отвечу.
Еще, если это почта даст такую возможность, или кто может сам приехать забрать, то сделаю комплект "ракетной трубы" на своих, готовых формах и из уже проверенного материала. Все уже есть, технология отработана. Правда, не быстро, один комплект делается примерно пару недель.


За точные чертежи не спрашивайте - поймете принцип, и чертежи будут не нужны. А без понимания принципа и чертежи не помогут.

Надеюсь, на вопрос о чертежах ответил.
Давайте вопросы - продолжим работу!

 

Давно считал, но вот с ходу Гугл выдал сегодня:

Важные элементы для расчета и изготовления пиролизного котла:

1. Горелка из огнеупорного кирпича:

Для получения мощности 25 кВт делаем сечение горелки - 120×30.
Для получения мощности 32 кВт делаем сечение горелки - 140×30.
Для получения мощности 50 кВт делаем сечение горелки - 150×30.
Для получения мощности 80 кВт делаем сечение горелки - 200×30.
Для получения мощности 100 кВт делаем сечение горелки - 200×40.

Стартуем отсюда. Например, 120х30 = 36 см квадратных.
Это входная щель трубы.
Дальше труба должна иметь большее сечение. 8 см внутреннего диаметра дают нам площадь (Пи на R в квадрате) 50 квадратных сантиметра. По коэффициенту, нормально будет 1,3 -1,5 площади входного отверстия.
Какой внешний диаметр модели для отливки формы делать, чтобы внутри было 8 см диаметра.
Добавим толщину стенок по 1 см, получаем 10 см. Дальше учитываем 10-15% усадки при сушке керамического изделия. Получаем, 110-115 мм наружного диаметра модели.

По длинам. Американский "букварь" дает обоснованную по результатам практических испытаний длину вертикального участка трубы: 80-100 см. Считаю от верхнего края горизонтального канала - по кратчайшему пути движения газа.
Так как данные чисто эмпирические, формулы не дам. Возможно, она где-то и есть, но мне не известна. Достаточно того, что при такой длине все нормально работает.
У кого есть возможности и желание - экспериментируйте.

По длине горизонтального участка - он должен быть короче, чем половина длины вертикального. В данном случае, короче 50 см. Так как основой лимитирующий размер здесь был - расстояние от оси теплообменника до топливного бункера, то вписался в 30 см.
Если вертикальную трубу делать, например, из кирпича, или из толстостенной стальной трубы с перлитовой засыпкой, то все последующие размеры также увеличиваются (+ зазор до теплообменника + теплообменник + зазор между теплообменником и стенкой корпуса + толщина стенки), и длина горизонтального участка получится больше.

Однако, горизонтальный участок не стоит делать слишком уж коротким - газы в нем должны успеть набрать значительную температуру до попадания в "скоростной лифт" вертикального участка.

Особое внимание следует уделить и теплоизоляции горизонтального участка, иначе потери тепла в нем приведут к тому, что в трубе не будет условий для высокотемпературного дожига.

 

По итогам использования котла, что стоит изменить:
- Добавить подвод вторичного воздуха непосредственно во входную щель "ракетной" трубы - на некоторых переходных режимах работы может быть полезным. Это сделаю по-любому, чтобы не было "разрыва" в пламени от входа до вертикальной форсунки вторичного воздуха.
- Сделать дополнительный контур уплотнения в дверках, чтобы углерод не оседал в дверном проеме. Просто поставить рамки, в которые будут упираться защитные экраны дверок, и уплотнить фетром на высокотемпературном герметике. В принципе, влияет только на чистоту и эстетику, посмотрю, делать или оставить так.

Что можно изменить, если делать с самого начала:
- Чтобы не играться с плиткой из огнеупорного кирпича, можно использовать огнестойкие плиты.
- Клапан прямого хода для розжига оказался не нужным - исключить из конструкции.
- Регулировка подачи вторично воздуха тоже не нужна.
- Утепление стенок отсека теплообменника можно уменьшить.
- Вместо сетки, удерживающей утеплитель керамических труб, использовать листовую нержавейку толщиной 0,8-1 мм с полированными поверхностями (думал так сделать изначально, но под конец проекта финансы не позволили купить это металл).
- Увеличить зазоры между трубками вентилируемых колосников - сейчас зазоры, бывает, забиваются всякой ерундой с примесью гвоздей. Хотя... если использовать дрова с меньшим содержанием гвоздей, то и не нужно.

Конечно, добавлю автоматику, которая будет отвечать за переход от розжига к режиму пиролизного горения. Ну здесь просто - наберется температура, нужно всего лишь прикрыть подачу первичного воздуха и включить водяной насос. Пока это приходится контролировать вручную.

И еще, если укладывать дрова прямо горизонтально, то максимальная длина поленьев получается 43 см. Полуметровые только под углом ложатся. В принципе, не критично.

 

@Perelesnik, еще пару вопросов:
1. Как долго эксплуатируется ваш котёл?
2. Производился ли осмотр ракетной трубы и "колена" после хоть сколько нибудь длительного срока эксплуатации.

 

1. Запущен вечером 27 ноября сего года. То есть, на сегодня всего 10 дней.
2. Не производился.

 

Это конечно не большая наработка. Будем ждать. Мусор и резину пробовали сжигать?

 

@Perelesnik, а керамику где отжигали? Есть доступ в термичку?

 

Пока что любой горючий мусор и доски с многолетними слоями краски. Что нашлось...
Резиной топить не собираюсь ввиду отсутствия запасов резины.
Но как материал для розжига - спасибо за идею!
А время быстро летит. Ждите.
Да, еще по "прожорливости" котла. Исходное количество обрезков сосновых досок на момент запуска:

А что осталось после 10 дней "Ташкента" в доме:


Обжигал на керамическом производстве. Правда, долго искал, кто бы согласился взять на обжиг.

 

Perelesnik, или я невнимательно все прочёл,извините тогда. один только вопрос, какие размеры загрузочного бункера?

 

Размеров я не указывал, однако, на фото видно, как уложена кирпичная футеровка и, зная размер кирпича 230х114, не сложно вычислить размеры. Только нужно учитывать размер уступов на боковых гранях плиток.
Посчитаю сам, чтобы вас не утруждать:
- длина 4 кирпича 113 х 4 - 20 = 432 мм
- ширина 3 кирпича 113 х 3 - 20 = 319 мм
- высота 3 кирпича 230 х 3 = 690 мм (минус некоторый объем, занимаемый наклонным полом)
Объем бункера получается 432х319х690 = 95 литров (минус наклонный пол, пусть 5 литров).

Еще, для любителей цифр. Сколько можно поместить в бункер дров при плотной укладке, если длина каждого полена будет около 400-430 мм?
90 х 0,8 = 72 литра, или 0,072 чистой кубатуры. Или 14 полных закладок из 1 куба дров.
По весу, учитывая вес куда сухого дуба 710 кг, в одной полной закладке получим 51 кг, сосны (450) получим 32 кг и так далее.
Но это при почти идеальных условиях. Реально будет меньше.

Считаем дальше. Для получения 1 кВт/час энергии расходуется примерно 0,4 кг/час дров. Сколько кВт в одной идеальной закладке дуба?
51 / 0,4 = 127,5 кВт.
При максимальной проектной мощности в 20 кВт, закладки хватит на чуть более 6 часов горения (127,5 / 20).
Считаем то же по сосне:
32 / 0,4 = 80 кВт или 4 часа горения на максимуме.

По опыту нескольких предыдущих теплых зим, мне достаточно 7-10 кВт для отопления до состояния "ощутимо тепло" моего жилища при постоянной реально морозной погоде. Это 1,5-2 полных закладки дуба в сутки, или 3 закладки сосны.
Или 3-4 куба дубовых дров в месяц. Теоретически. Как книжка пишет для любого дровяного отопления.

Да это не так сложно, как кажется со стороны. Особенно, когда тропинка уже протоптана и знаешь, что именно и как делать.

 

Вести с полей:

Сейчас у нас не очень холодно, легкие минуса, только ветер зверский. На ночь, примерно в 21.00 закладываю 1/3 бункера, получается около 5-7 кг сосновой доски. Активно греет до часа-двух ночи. Сначала где-то с час в системе 45-50 градусов, а все остальное время держится на 35. Первичный воздух почти на минимуме. В это же время тепло аккумулируется в бетонной стяжке теплого пола. В результате, сейчас половина десятого утра, и в доме комфортно. В бункере на это время есть еще горячие красные угольки.

Хочу добавить все-таки вторичного воздуха на вход "ракетной" трубы. Пока что туда подтягивается воздух из колосников (по кратчайшему пути, минуя дрова), и его хватает, когда подача воздуха на колосники щедрая, но при перекрытии заслонкой этого воздуха уже не достаточно. В общем, не правильно это. Нужно делать, как говорится, мухи отдельно, котлеты отдельно.
Изначальная ошибка в конструировании, возникшая потому, что я не предполагал работы котла в чисто режиме газогенерации, без открытого огня в бункере.
Хорошо то, что это легко исправляется - достаточно будет провести через стенку бункера нержавеющую трубку на 32 мм с несколькими воздушными форсуночками, а выходы этих форсунок поместить в зону разряжения, создаваемой трубой на входе.
И еще хорошо то, что, насколько я вижу по работе котла, список конструктивных ошибок этим пунктом и исчерпывается. Для первого опытного образца совсем не плохо.

Жаль, что вот прямо сейчас пойди делать эту трубку не могу - уже несколько дней хожу с температурой, вирус какой-то простудный, весьма жесткий. Даже голова плохо соображает.

Что еще...
Буду делать комплект "ракетной" трубы, как немного полегчает со здоровьем. Так что ожидается появление в мире еще одного ракетного котла примерно на 23 кВт.
Если кто еще отважится завести у себя такого "зверька", подключайтесь. Будем двигать прогресс совместными усилиями.
Хотелось бы увидеть и испытать котлы такой системы с классической топкой (с водяной рубашкой), с открытой топкой (типа каминной), с корпусом из кирпича и так далее.

 

Вряд ли найдется много последователей- слишком высока трудоемкость.
@Perelesnik, во сколько оцениваете себестоимость котла? Если кроме материалов учесть
затраченные трудодни? А вообще без таких людей, как Вы, прогресс бы не двигался

 

Это смотря как делать.
Вот, к примеру, берем "ракетную" трубу, обматываем ее фетром, ставим на пару кирпичей вертикально. Варим-заказываем теплообменник (хоть прямоугольный, хоть цилиндрический, что проще будет), делаем на теплообменнике глухую крышку и одеваем на "ракетную" трубу, тоже установив на несколько кирпичей. Дальше просто складываем из кирпича коробочку вокруг всего этого дела, вверху завершаем или сводом, или просто плитой с выходом под дымоход. Внизу закладываем трубку для подвода вторичного воздуха и вводим эту трубку через нижнее отверстие нижней керамической детали трубы.
Все, теплообменный блок полностью готов.
А соорудить что-либо, в чем могут гореть дрова на входе в "ракетную" трубу - это, извините, любому начинающему печнику под силу. Да хоть какую-то "недобуржуйку" из обрезка трубы диаметром с полметра поставить - все равно работать будет. Лишь бы горело там что-то как-то.
Сколько будет стоить такой котел? Самая дорогая часть - теплообменник из нержавейки. Если найти нержавейку на "вторсырье", то материал потянет примерно 50 долларов, и сварить аргоном где-то так же, как договоритесь. Можете делать из "черняги", если уж так жаль денег, но, мне кажется, оно того не стоит, такая экономия.
Дальше - "ракетная" труба. Трудоемко, но увлекательно. Я оцениваю это изделие в 50 долларов (по работе и материалам + обжиг). Думаю, и у вас примерно такая стоимость получится по факту.
Остальное - пару-тройку сотен кирпича, мертель, какие-то чугунные дверки для закладки, колосники, кусочки трубки для поддува. И работа по укладке кирпича. Ну еще пару метров огнеупорного фетра.
Вот и все.
И работать будет совершенно так же, как и мой котел пугающей сложности.
Остальное - дымоход, подводка воды, насос - стандартное для любого котла. Разве что дымоход можно делать попроще и подешевле, чем для обычных котлов.

Вот такой котел, как у меня, по трудодням и затратам, оцениваю в полторы тысячи "вечнозеленых". Затраты чисто на материал вписались в 500 долларов, как писал выше. Остальное - ручной труд мой и безвозмездная помощь соседа в плане аргоновой сварки, токарных работ и такого подобного.
И это, видимо, верхний предел по цене, так как больше дорогих деталей, чем я поместил, туда вряд ли поместится, а конструкцию можно только упрощать, и вряд ли наоборот. Делал я его по принципу "там где нужно забить один гвоздь, забей три, чтобы не мало".
Я не знал, что от него ожидать изначально, поэтому конструктивно перестраховывался везде, где только можно.

Удручает нежелание творческих людей творчески мыслить... Я же показал вам рабочий (и теперь уже проверенный) принцип создания котла на основе ракетной печки. Я не считаю себя самым умным и продвинутым в деле теплотехники, и все мои решения в плане реализации принципа не считаю окончательно и единственно верными.
Извините за чрезмерно аллегоричное сравнение, но если бы все до сих пор просто копировали радиопередатчик Попова, то мы бы сейчас общались исключительно с помощью азбуки Морзе и не мечтали бы даже о мобильной связи.

Да, я уже вижу, что тема перспективная, удачная. Но мой скромный семейный бюджет позволил сделать один такой рабочий образец. За три месяца. Экономили на всем, вплоть до хлеба, но все равно сейчас с долгами - приходилось одалживать на покупку материалов. Повезло - эксперимент оказался более чем успешным. А ведь могло быть и совсем наоборот. Могло же.

Теперь вопрос: когда и как я смогу продолжить работы по развитию проекта и приступить к изготовлению очередного ракетного котла на основе полученных экспериментальных данных? В данный момент не имею никаких финансовых возможностей. Вопрос с отоплением уже полностью решен и закрыт для моего дома. Все работает, все всех устраивает. Остается потихоньку возвращать долги и заниматься очередными важными делами.
Пока вот как-то так...
Сам я дальше уже не потяну.