Ракетный котел

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Именно в этом. Важна не сама величина давления, а скорость его изменения. Представим себе такой эксперимент: Алмаз и две пластины из самой высокопрочной стали, такие, чтоб толщина алмаза была больше сложенных пластин. Помещаем алмаз междуу пластин у очень медленно увеличиваем давление. Через какое-то время алмаз пройдет сквозь пластины и выйдет с двух сторон на поверхность. а теперь положим его между пластин и не сильно, но резко ударим по ним. Между пластинами - алмазная пыль.

 

Недавно в теме была ссылка на производителей шамотных плит, там были вот такие штуки:

Это под штукатурку, но и для Вашей задачи вроде подходит. Если пару таких плит брать - то вроде и не сильно дорого.

хм... при всё моём огромном уважении к Вам - совершенно не понимаю ценности этой идеи.
Просто опыт использования людьми (в том числе на этом форуме) различных пиролизных и шахтных котлов показывает, что правильно работающий котёл не то что в керамическом - даже в теплообменнике из нержавейки не нуждается! Обычная черняга (и даже не "котловая" СТ3) служит десятилетиями без какого либо износа. Так, лёгкий пепел счищают пару раз за сезон и всё.
Естественно, чтобы добиться такого результата, нужен или ТА, или грамотная автоматика. Но и то и другое явно проще и дешевле, чем керамический теплообменник.

 

А можно к постам #1440 #1445 картиночку, а то каждый по своему может представить. Вы говорите о купольном теплообменнике, как у Руслана?(а у кого нет свода?)

 

Так понимаю под сводом имеется в виду место, где газы выходя из райзера ударяются, разворачиваются на 180 градусов и идут вниз.

 

А металлы из подвальчика являются катализаторами - уже давненько в дровяных печах применяются.

 

Сводом печники обычно обзывают потолок.
По постам картинку сам бы хотел получить, поскольку нахожусь в стадии проектирования, то уточняю у коллег имеющий гораздо больший практический опыт в ракетах, свои теоретические измышления. На форум попал прочитав логичный постулат Руслана, подтвержденный опытом, пытаюсь продолжить эту логическую цепочку уже используя свой опыт и знания. Радует, что в целом "мыслительный вектор" совпадает по направлению. По посту 1450: Цены на шамотный изделия кусачие, а с доставкой так и космические, а практика показывает, что срок службы их ...(ну найдите количество теплосмен в документации на изделия). Как у металла есть сплавы для разных целей, так и состав керамики должен соответствовать своим целям. Шамот - это та самая чернуха по аналогии с металлом.
Правильно работающий котел - это ТЭЦ или ГРЭС и "эквивалент правильности" обычно показан в счетах на энергию. Поскольку за правильность платить согласны не все, то и собираются на подобных форумах, чтоб на собственном опыте это проверить. ИМХО.

 

По поводу свода-перекрыши. Думаю можно для этих целей применить вермикулитовые плиты. Железо содержится, изоляция прекрасная, температуру на выходе из райзера держит. Лёгок в обработке и монтаже. Стоимость конечно большая, но одного листа хватит на многия поделки.

 

Да по параметрам плита подходит, вот только железо там в связанном виде, а надо в виде свободного оксида. Может его просто по поверхности кисточкой... Растереть, но не в пыль и как гуашью. Связку можно КМЦ например, в процессе выгорит, а часть железа на поверхности останется...

 

Были такие варианты в темах про катализаторы.

 

про диффузию слышал. но такое... это кто-то делал?

 

Пополню тему http://technologieforum.forumatic.com/viewtopic.php?f=19&t=267&start=15

 

@Sopani, Сейчас в Сирии например, когда в танк подкалиберный с сердечником из карбида вольфрама. Прежде чем рассыпаться в пыль, он все же успевает продиффундировать сквозь броню за счет кинетической энергии.

 

когда я учился -диффузия была медленным процессом - в металлах точно. в газах быстрее.

 

Это конечно не диффузия, это связано с твердостью материала, Нож входит в масло, для алмаза, все остальные материалы являются маслом. Пост по поводу пробития брони связан с ответом о замене металла керамикой. В двух этих постах налицо противоречие, что хрупкая керамика проходит через металл, но если немножко "размыслить": Трещина распространяется со скоростью звука в данной среде, а скорость снаряда превышает эту скорость... дальше уже поймете сами. По диффузии: железная труба для водорода при 700 градусах является абсолютно прозрачной...(с температурой могу ошибиться).

 

Немного проясним вопрос о теплообменнике.

Теплообменник необходим, чтобы происходила передача тепла от газа (горячего дымгаза) жидкости (теплоносителю).
При этом температура ДГ понижается, а температура жидкости повышается. Дополнительная функция процесса - обеспечение естественной тяги в нисходящем потоке ДГ и естественной циркуляции теплоносителя.

Передача тепла всегда идет опосредованно - через стенку теплообменника (как правило, металлическую) и, если вкратце, то прямо пропорциональна площади этой стенки, коэффициенту теплопроводности материала стенки и разнице температур теплоносителей (ДГ - тоже теплоноситель, по своей сути). В обратной пропорциональности, естественно, будет толщина стенки теплообменника.

Теоретически, чтобы максимально забирать тепло от нашего котла, нам необходим теплообменник с большой площадью своей поверхности, из тонкого металла, имеющего высокую теплопроводность (медь, к примеру), максимальная температура ДГ и минимальная температура жидкого теплоносителя. В зачет берется только тот слой ДГ и жидкости, которые непосредственно контактируют со стенкой теплообменника (толщина условно-зачетного слоя у нас зависит от теплопроводности самого ДГ и жидкости), поэтому приплюсуем еще и необходимость активной циркуляции теплоносящих сред к стенкам и от стенок.

Снова же, теоретически, создав такой теплообменник, мы можем получить на выходе из котла температуру дымгаза, лишь на несколько градусов превышающую температуру теплоносителя в "обратке", то есть, в ряде случаев, практически комнатную температуру. А если немного еще постараться и соорудить теплонасос, то таким дымгазом можно будет охлаждать продукты вместо холодильника. И ни одна драгоценная калория не покинет пределов нашего дома.

Опять же, теоретически, это будет "идеальный" котел с просто сумасшедшим КПД.
Естественно, "идеальный", когда и с процессом полного сжигания топлива все на высшем уровне, но об этом уже говорилось ранее.

Однако, если сделать все чисто по законам идеального теплообменника, наш ТТ-котел проработает совсем недолго. Почему? Потому что он твердотопливный, и имеет весьма богатый состав ДГ, в который входит ряд компонентов, способных переходить из газообразного в жидкое или даже твердое состояние при понижении температуры. Самую большую долю из таких компонентов составляет обыкновенная вода, как образующаяся в процессе горения, так и изначально содержащаяся в самом топливе.

Эта вода, в зависимости от процентного содержания в ДГ и давления, будет конденсироваться на любых поверхностях, имеющих температуру ниже "точки росы" для данной влажности ДГ. При сухом топливе это обычно 50-60 градусов, а при влажном - 80 и выше. Следом будет бодро образовываться налет из остальных компонентов, как просто захватываемых из ДГ капельками воды, так и самостоятельно осаждающихся без всякой надежды на последующее выгорание по причине недостатка температуры.

Не стану подробно описывать весь это физико-химический процесс (с кислотами и всякими взаимопревращениями), приведу лишь окончательный вывод - чтобы теплообменник оставался девственно чистым, он должен иметь как можно более высокую температуру (желательно, градусов 400-500, чтобы и у смол не было никаких шансов), и вообще, являться частью активной зоны горения.
То есть... чтобы на его поверхности это горение могло происходить так же, как в той же топке.

Налицо явное противоречие интересов: с одной стороны нам нужен максимально холодный теплообменник, а с другой - максимально горячий.

Первое - сам теплообменник должен располагаться уже в той части котла, где ДГ самый "чистый", то есть, после прохода всех возможных дожигов и передожигов. Ну, это и так понятно, меньше "мусора" - меньше и загрязнений.

Далее - вынос "точки росы" за пределы котла (соглашаемся с потерей тепла) либо... либо конструкция котла, допускающая образование конденсата.

Тонкость вопроса в том, что теплообменник рассчитывается на некоторую определенную мощность, при которой его температура будет чуть выше "точки росы". Если мощность будет выше - этот теплообменник не будет способен поглотить все тепло, и избыток его будет выброшен в атмосферу, если мощность будет ниже - получим конденсат и быстрое загрязнение теплообменника (особенно, когда теплообменник является частью топки, где еще очень далеко до полного сгорания компонентов ДГ).

Как заставить котел работать при разной потребности в мощности?
Если отойти от старого способа, как в КСТ (и далее по списку), когда пофиг на экономию, и ДГ выбрасывается при очень высоких температурах, то теплообменник рассчитывается на максимально возможную мощность котла и устанавливается ограничение на расход температуры теплоносителя с помощью ТА или автоматики, пропускающей теплоноситель через котел в импульсном режиме (пока вода в котле не нагрелась до 70-80 градусов, прогон воды через котел перекрыт, далее он открывается, и снова перекрывается, когда теплообменник опять охладится до 60 градусов).

В этом случае искусственно поддерживается температура теплообменника выше "точки росы" независимо от потребляемой и производимой мощности.
Такая система не работает только в нескольких случаях:
- при розжиге, растопке (чем больше объем теплообменника, тем этот неблагоприятный период продолжительнее),
- при догорании топлива,
- при перебоях с электричеством, если система на энергозависимой автоматике.
Минусы:
- нужен ТА (он стоит денег и требует места) или автоматика (требует только денег и, как правило, электричества),
- с ТА очень длительный период запуска системы (хотя и прекрасная инерция после остановки котла),
- с импульсным режимом на малой мощности все равно имеем проблему с переохлаждением части теплообменника холодной водой "обратки".

В прошлом году я сделал довольно смелый эксперимент: теплообменник с заведомо завышенной мощностью и работа котла на низких мощностях, при чем температура воды на выходе из теплообменника сутками и неделями составляла всего 35-40 градусов (на выходе, Карл!)



Естественно, общая температура теплообменника была гораздо ниже. Гораздо ниже минимально допустимой для нормальной работы нормального котла.

Я рискнул обойтись без ТА, без автоматики на прогон воды по температуре... и без традиционных потерь тепла через дымоход.

Что спасло ситуацию? Спасло то, что котел получился все-таки с хорошим дожигом, и не бросает грязь лопатами на теплообменник, и то, что я изначально рассчитывал систему на возможность работы с температурами гораздо ниже "точки росы" - речь идет о тотальном использовании нержавейки вместо черного металла. Результат все имели возможность видеть на моем видео о "вскрытии" котла после этого сезона работы. Кое-кто даже имел возможность приехать ко мне и посмотреть/пощупать все лично, заглянуть в дымоход и так далее.

В общем, эксперимент показал, что котел может работать очень продолжительное время и на таких режимах, когда мы отбираем все тепло, предназначенное как для ухода от "точки росы", так и на работу дымохода, и выбрасываем в атмосферу сущий мизер.

Теперь главное, если кто еще не понял:

Я применил нержавейку для теплообменника потому, что изначально планировал работу котла в режиме максимального отбора тепла и игнорирования вопроса образования конденсата.
Вопрос общей коррозионной стойкости, пониженной теплопроводности по сравнению с обычной сталью - это лишь сопутствующие моменты данного выбора.

Поэтому, если вы не планируете работу котла в таком же режиме, как у меня, на низких температурах теплообменника, если будете использовать котел в традиционном температурном режиме (с ТА, автоматикой по воде, с превышением мощности теплообразования над мощностью теплообменника или при работе котла только на близкой к расчетной мощности), когда температура теплообменника будет практически всегда выше 60 градусов (или чуть больше, если топливо сырое), то делать теплообменник из нержавейки не обязательно! И даже не имеет никакого практического смысла. По работе и даже по долговечности такие теплообменники будут очень мало различаться. Разве что обнаруженная способность нержавейки к самоочищению (но если не повторять мою ошибку с бункером, где зависало топливо, то и очищаться будет особо не от чего).

Прошу внимательно прочитать последний абзац и проникнуться сутью изложенного. Нержавейка - не неизбежная особенность данного котла, а лишь следствие выбора режима работы. При классическом режиме она не нужна. А сам котел, естественно, прекрасно работает в классическом режиме (который мне просто был не интересен).