Ракетный котел

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Когда я прогнозировал в недалёком будущем переход конструкций котлов на керамику, мне первым и основным фактором невозможности указали ценовой. Однако вспомним цены на керамические ножи из оксида циркония сейчас и во время начала их продаж. Уже весь Китай завален керамикой, они производят множество её видов. Не потому, что металла всё меньше, а потому, что за ней будущее.

 

Продолжу, может не в тему, но...
Получение и утилизация угарного газа процесс обратимый, причем повышенная температура смещает равновесие в сторону его образования, а вот его сжигание больше зависит от его концентрации, т. е. чем его больше в единице объема, тем проще и полнее его можно утилизировать. В промышленности рулят катализаторы, смещающие условия протекания реакции. В гопкалите металлический палладий вызывает окисление СО уже при комнатной температуре, или вот Оксид железа (в красном кирпиче) при наличии угарного газа CO+ Fe2O3 =2FeO+СО2, далее с кислородом FeO+O2=Fe2O3, но если температура высокая то наш катализатор (кирпич. желтеет, потом зеленеет и ... плавиться за счет соединения FeO и SiO2 в легкоплавкий фаялит) необратимо расходуется. Поэтому необходимо все продукты пиролиза пропустить через нагретый уголь (высокотемпературную зону), а в райзере обеспечить максимальный контакт с поверхностью керамики, где должны быть свободные оксиды (железа, алюминия) обеспечивающие окисление СО. Увеличение высоты трубы - Увеличение площади. Футеровка свода печи материалом с большим содержанием того же железа с одновременным снижением температуры, тоже будет способствовать увеличению площади окисления, но все равно 100% дожечь не получится. Опыт в эксплуатации "ракеты" у многих уже есть, но может это будет подсказкой для рассмотрения в изменениях конструкции.

 

Извиняюсь, оказывается в 2011 г., температуру связали с энергией через постоянную Больцмана, теперь Кельвин связан с Джоулем "законодательно", т е стал количественным показателем. Стареем-с.

 

Каменный век закончился не потому, что закончились или резко подорожали камни.
Он закончился потому, что подешевел металл.

Что же такое цена какой-либо вещи (материала)?
В природе все бесплатно: бесплатна рыба в море, звери в лесу, древесина в том же лесу, вместе с грибами и ягодами, вода, воздух, ветер, свет Солнца... Бесплатна любая руда, нефть, газ, уголь и глина. Бесплатны даже алмазы и золотые самородки. Цена любой вещи в природе равна нулю. Даже любая планета или целая галактика с ее несметными богатствами не стоят ровным счетом ничего в привычном денежном исчислении. Ноль рублей и ноль копеек.

Цена вещи возникает только тогда, когда человек затрачивает свое время на эту вещь. Именно время и именно человек, так как трудозатраты пчел на добычу меда мы полностью игнорируем.
Чем больше люди тратят времени на какое-то дело, тем это дело дороже. Ну, и наоборот. Поэтому деньги - это по сути инструмент обмена времени одних людей на время других людей.

В идеале, конечно, так как еще есть такое понятие, как монополия (например, проститутки имеют естественную монополию по факту обладания рядом вторичных половых признаков в сравнении с пользователем, поэтому пользователь платит несмотря на равные затраты времени и сил обеих сторон). Есть еще монополия по праву рождения... ну и другие социальные хитрости, нацеленные на обмен своего времени на время других людей по повышенному курсу.

А в основном, стоимость = время затраченное на выполнение работы. В это время включается как непосредственное время производства, так и время на подготовку (обучение работе, необходимые исследования, организация оснастки и инфраструктуры... и далее длинный список подобных временных затрат). При этом, если речь идет не о изготовлении совершенно уникальной вещи раз в истории человечества, время на подготовку оплачивается постепенно, его стоимость разделяется на каждый отдельный продукт.
Естественно, чем больше продукта, тем доля стоимости подготовительного времени будет меньше в каждой единице этого продукта.

Бородатая притча в тему:
Подошел как-то человек к уличному художнику и попросил нарисовать свой портрет. Художник справился с работой за 10 минут и выставил цену в 50 долларов. Клиент возмутился: "Ты работал только 10 минут, и требуешь 50 долларов?"
На что художник ответил: "Чтобы суметь нарисовать Ваш портрет за 10 минут, мне пришлось 10 лет учиться и ничего за это время не зарабатывать, живя в долг ".

Каждый из нас может получить любую вещь совершенно бесплатно, ведь все исходные природные материалы ничего не стоят. Если все делать самому. Сегодня это даже легче осуществить, так как появилась превосходная возможность для самообразования в практически любой сфере деятельности с помощью Интернет.
Подобный опыт в литературной форме представлен, например, в романе Ж. Верна "Таинственный остров", где функцию всезнающего Интернет выполнял инженер и ученый Сайрес Смит. Самодельные плавильные печи, химическое производство... даже телеграф - все это практически с полного "нуля". И все совершенно бесплатно.

Каждый из нас может стать геологом, зубным врачом, химиком, мастером литейного дела... Но когда мы изучаем все эти профессии лишь для того, чтобы бесплатно изготовить и поставить коронку на любимый зуб любимой тещи, выгодность такого предприятия начинает вызывать некоторые сомнения.

Поэтому получается выгоднее покупать чей-то труд - мы не оплачиваем подготовительную часть сами и в полной мере, а делим эти затраты с другими покупателями. Так сказать, в складчину. Мы оплачиваем только непосредственные затраты времени других людей на изготовление вещи + небольшую часть времени подготовки. Но не все время подготовки.

Покупая время других людей, мы делаем вещь дешевле, так как даем возможность усовершенствовать этап подготовки (пусть и путем подорожания такой подготовки, когда идут затраты на лучшую оснастку, вплоть до полностью роботизированного производства), так как значительно сокращаются затраты времени людей на сам процесс производства.
Лепить горшки вручную = мало подготовки, много времени на лепку. Лить горшки на автоматизированной линии = дорогая подготовка, быстрое изготовление. Цена и качество горшков в разных случаях будет также разительно отличаться. Но не в том случае, когда для производства всего лишь 100 горшков в год кто-то сделает автоматизированную линию. Горшки получатся "золотыми".

Примерно то же самое с любым другим продуктом (не берем в расчет случай монополизации и всяких авторских прав, как в случае с Айфонами и алмазами от De Beers).

Я прекрасно знаю, как сделать ту же мою керамику раз в 5 дешевле (если не больше, кроме шуток). Имею неплохой опыт организации поточных производств и, следовательно, удешевления итоговой стоимости продукта. Но для этого нужно совсем пустяк - гарантированный сбыт где-то 100 комплектов в месяц. Тогда окупается и хорошая оснастка, и помещения для литья и сушки, и собственные экономичные печи для обжига, и обучение персонала, и оптовые цены на сырье...

А пока я могу себе позволить лишь пару комплектов форм, несколько ведер, миксер и все такое, по мелочи. Арендовать помещение, чтобы разместить еще несколько комплектов форм уже не могу - просто не окупится. Да и с этими формами еле сам справляюсь - очень много ручного труда. Хорошо, жена помогает.

Но это только начало, как в любом новом деле.

 

Согласен с вами, поэтому и совершенствуют технологии производства с целью повышения производительности труда, Вот только насколько его результаты будут востребованы. Я все таки попытаюсь сделать керамику для потребностей участников форума. СВС-технология значительно упрощает технологию даже не в плане ручного труда, а в скорости получения материала, да и свойства у материала зачастую уникальные. Времени немного не хватает. Оборудование в нашем регионе чудесным образом увеличивается в цене в разы вот и уходит на поиск вариантов. А спрос на керамику будет, если народ будет знать ее область применения. и видеть свою "экономику" от использования материала.

 

Да, несмотря на милые сердцу каталитические свойства железа в составе керамики, железо, действительно, нам не друг, когда керамика начинает работать при высоких температурах.
Тогда она действительно окрашивается во все цвета флага ЛГБТ и начинает себя вести соответственно, так сказать, изменившейся ориентации.

Знакомые керамисты, правда, с восторженной дрожью в голосе рассказывали, какой необыкновенно прочной становится керамика, если ее перегреть в печи до позеленения: "хрен молотком разобьешь!",
и я даже этому верю, так как черепок при этом проходит этап частичного остекленения, но это может быть условно полезным, когда черепок в дальнейшем используется без повторного нагрева до высокой температуры. А когда приходится постоянно греть эту стекловидную массу, добра уже не жди. Как минимум, изделие теряет способность выдерживать большие температурные деформации и просто идет трещинами. Как максимум - начинает "плыть", становясь мягким при большом нагреве.

В общем, для наших целей лучше, когда железа поменьше в составе. Вообще без него не обойдешься, вернее, теоретически-то можно, но дороговато - нужны химически чистые компоненты, а вот выбирать сырье с минимальным содержанием железа - занятие просто неизбежное.

Небольшое содержание железа в изделии уже не особо влияет на его общие свойства. В крайнем случае, даст со временем легкий серовато-зеленый оттенок, но не станет причиной механического разрушения или деформации. Один процент или менее процента Fe2O3 способны разве что выступить в роли такого "красителя", но не больше. Что с ним будет в дальнейшем - нас не особо волнует, слишком незначительная концентрация. Поэтому и отношусь к нему как к такому себе красителю - вынужденной балластной добавке. Если и выполняет он каталитические функции, то только вначале, пока не перешел в другое стойкое химическое соединение.

Скажем так, в глине, которую я использую, содержание Fe2O3 составляет 0,8 % по массе. В шамоте чуть больше - 1,42 % (из сертификата на последнюю закупленную партию). По сертификату огнестойкость 1750 градусов, лаборатории верю, так как из этой же партии грузили вагоны в Польшу и Германию, а с европейцами по поводу любых неточностей шутки плохи.

В общем, по-любому огнестойкость, даже с моими добавками, не имеющими таких сертификатов, но незначительными по содержанию в составе (кроме чистого каолина, но там по температурам все заведомо отлично), огнестойкость по-любому будет не ниже 1500 градусов. А больше нам и не нужно - фетр спекается при гораздо более низкой температуре.

А все местные красные, желтые и прочие цветные глины совсем не подходят. Да, они прямо под ногами, считай, бесплатные, запекаются при более низких температурах (у меня полное спекание только с 1220 градусов, и то, каолин допекается уже после, в самом котле), но... Избыток железа. Поэтому, только чисто белая глина, с максимальным содержанием Al2O3. Оксид титана тоже не повредит.

А вот в топке можно использовать обычный шамотный кирпич, имеющий более высокое содержание железа. Желтый, розовый, кремовый... Сколько там той температуры. Ничего с ним там не сделается, и пусть железо себе катализирует годами, без расхода.

Но в зону высокотемпературного дожига, прошу не обвинять меня в махровом расизме, вход только для белых. Безупречно белая глина + шамот с низким содержанием Fe2O3
По крайней мере, если речь идет о традиционной обжиговой керамике.

 

Естественно в горячей зоне никакого железа, но суть в том, что мы пытаемся дожигать продукты неполного сгорания при максимальной температуре, а надо сжигать при высокой, а дожигать при более низкой, обеспечив контакт с поверхностью, на которой присутствуют оксиды металлов (обычно имеющих переменную валентность), обладающих каталитической активностью, например тот же корунд, или может быть медь, она вроде силикатов при высокой температуре не образует. Про катализаторы я конечно так, для примера, а вот температурные режимы важны. Сгорание топлива 1100-1200, при больших температурах в восстановительной атмосфере будет куча монооксидов, а при снижении температуры надо предоставить поверхность для адсорбции газов и проведения завершения горения. В широкой и короткой трубе, температура конечно будет, но сажа тоже. И еще я говорил о футеровки свода, газовый поток из трубы как раз в него попадает и температура уже пониже и воздух из вторички долетает. как раз условия, а если делаем водяную рубашку, тепло конечно снимем, а вот химию заморозим. Вообще в это место термопару и привод на заслонку подачи воздуха. В общем информация к размышлению, как она перекликается с вашим опытом?

 

Можно использовать температурное расширение свода для привода заслонки как обратная отрицательная связь (ООС в электронике) в регуляторе температуры по обратке в ТО. Не помешает для ограничения максимальной температуры в райзере. Конечно ещё стоит подумать об организации режима старт-стоп, как имеющего максимальный КПД как системы сжигания, так и системы в целом. Тогда главным вопросом будет поддержание бункера в рабочем состоянии в режиме стоп, при котором возможен быстрый старт. Это потребует лучшей герметизации бункера и заслонок.

 

Ну ни совсем так, я как раз делаю твердую печь в тандем к газовой и автоматику общую + на открытую СО с самотоком. Питание автоматики от солнца (план), пока от АКБ. Система отопление по существу автономная, управление с мобильного телефона в качестве терминала. Вопрос: сколько природных ресурсов не будет оценено, т е. останется на своем месте?

 

Вот режим максимального КПД и надо поддерживать, а свод лучше сделать из материала с максимальной поверхностью, типа шамота ультралегковеса, Регулировку лучше доверить электронике, ну например старый СД использовать (он "подстаканник" неплохо таскает, чем не заслонка).

 

Я планирую сделать следующую дополнительную модификацию своего котла к предстоящему сезону:
сделать тонкую футеровку внутренней части теплообменника в его самой верхней части на высоту около 30 см. Материал футеровки - фетр МКРФ-100, вклеенный на термостойком герметике (достаточно 200 - 300 градусов термостойкости, так как герметик в контакте с заведомо холодной поверхностью).
Тогда газ, покидая трубу, будет не сразу встречаться с охлаждающей поверхностью, быстро теряя температуру, а будет еще меть возможность догорать в увеличенном объеме, при значительно пониженной скорости потока, с плавным падением температуры.
Фетр, сам по себе являясь волокнистым материалом, имеет довольно большую площадь активной поверхности и подходящий состав с 50-55% AI2O3
Толщина слоя фетра планируется от 10 до 5 мм, чтобы обеспечить и отвод тепла, а то фетр просто сплавится со временем.
Ранее этот дожиг происходил на наружной фетровой изоляции трубы, которая была без защитного кожуха, но теперь я хочу все-таки сделать кожух из тонкой нержавейки, поэтому зону такой реакции придется переносить в другое место.
Верх теплообменника, имхо, лучшее решение, да еще и сгладит резкий скачок температуры, бывший при выходе с трубы.

Сначала хотел проверить сам, а затем уже советовать такое решение.
Вынудили рассказать раньше, чем планировалось.

 

Т. е. Лучше все таки теплообменник сделать пониже, а на его верх, также установить футеровку, тогда не придется теплоизолировать боковую поверхность, а входящий газ из трубы размазать по своду. Кстати если для себя, то сможете сделать отливку пластин на свод с оребрением. Я боюсь, что свой вариант я к отопительному сезону не сделаю а вы бы могли уже результат получить на своем своде, В принципе я планировал установить керамику в верхней части трубы непосредственно в канал. Саму трубу склеить из колец керамики, поэтому вклеить перемычки будет не сложно.

 

Мне гораздо легче использовать фетр для этих целей, а также не хочется терять теплообменную площадь, а также заниматься радикальной переделкой теплообменника. С фетром забот всего на пару часов, а результат, скорее всего, будет тот же. Сохраняю ресурсы)

А не будет результата - отдеру тот фетр и вернусь к старой и проверенной рабочей системе. Тоже занятие быстрое.

Однако, есть очень серьезный вопрос в плане применения Вашей технологии. Давно хотел спросить. Вопрос гораздо серьезнее и злободневнее, чем весь наш ракетный проект: можно ли изготовить по этой технологии плоский керамический теплообменник, способный удерживать воду при давлениях под 3 атмосферы?

Объяснять ценность данной идеи для широчайших сфер применения?
Ведь это будет реальная заявка на революцию в котлостроении, как минимум.

 

Я Вас разочарую, но керамика, и в принципе любое хрупкое тело не может работать в "гидравлике" Гидроудар, на фронте волны избыточного давления, при превышении модуля упругости формируется трещина, распространяющаяся вдоль дефектов поликристаллической решетки материала со скоростью звука. Исключением может быть стекло, но это скорее переохлажденная жидкость, чем твердое тело. Кстати корабли из нержавейки не делают ибо был печальный опыт в Англии, Линкор Разломился и ушел на дно со всем экипажем прям в доке при спуске на воду. И Ресурс Двигателя внутреннего сгорания на керамики из оксидов иттрия- циркония всего несколько часов, хотя характеристики материала были лучше металла. Поэтому у каждого материала своя ниша. Кстати если в качестве жидкости использовать например расплавленную медь или золото, то при этой температуре и шамот не будет хрупким.

 

Хорошо, тогда вопрос. Керамика на сжатие работает лучше, чем на растяжение. Что если трубой делать газопровод, а воду пускать вокруг него, как во многих существующих котлах, да ещё с турбулизаторами. Будет эффект дамбы, которая все нгагрузки воспринимает на сжатие. Или тут дело только в распространении волны при гидроударе?