Ракетный котел

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Кстати, наличие правильной обвязки котла (термостатический смесительный вентиль или хотя бы гидострелка) так же решает проблему температурного режима котла. В котле можно держать хоть 80, а на подачу в СО идёт такая температура, какая нужна.
Хотя это и увеличивает стоимость системы, да.

 

Пруфы в студию. Сколько перечитал про ракеты такого не видел. Даже в жарких местах, где на улице 30 не редкость. А уж в холодных и подавно 30 никто даже намеренно делать не будет. Это провокация!

 

Помнится, уже отвечал на этот вопрос, но не грех и обновить в памяти.

Если бы мне позволили написать еще немного "лишних букав", я бы добавил в предыдущем посте, что 35-40 градусов у меня при практически постоянной 100% относительной влажности ДГ с момента выхода из керамической трубы. Выше 100% относительная влажность (отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально возможной при данной температуре) бывает только в редких условиях, не применимых в случае печей или котлов, поэтому феномен перенасыщенного пара рассматривать не будем.

Откуда берется влага в ДГ мы уже неоднократно разбирали, даже считали, сколько ее образуется при сжигании килограмма идеально сухих дров (и сколько при сжигании не идеально сухих, реальных дров).

Итак, имеем в уравнении:
1) фактическое количество влаги, выделяющееся при горении топлива
2) научно обоснованное максимально возможное процентное содержание влаги в газе при определенном давлении и температуре.

Задача:
получить менее 100% относительной влажности в газе при, допустим, 30 градусах температуры газа и атмосферном давлении.

Решение:
уменьшить количество выделяемой влаги на 1 кг дров определенной влажности мы не можем (устройство аннигиляции материальных веществ пока не изобретено), физику поведения насыщенного пара изменить не можем, поэтому единственный выход - сделать пар не насыщенным методом разбавления его балластным (не участвующим в самом процессе горения) воздухом.

Расчет (для примера):
Сколько нужно добавить воздуха в ДГ, чтобы ДГ мог охладиться с 60 до 30 градусов без перехода границы насыщения (и образования конденсата)?
Используем старую и простую табличку:


Смотрим: при 60 градусах у нас может содержаться 130 грамм воды на кубометр, а при 30 - примерно 29 грамм (позвольте проигнорировать вес самого воздуха в этом кубе, так как далее речь пойдет о пропорциях). Следовательно, чтобы охладиться до 30 градусов, нам нужно разбавить газ примерно в 4,5 раза другим газом, имеющим влажность "ноль" %. Другими словами, к 1 кубу такого газа нужно добавить еще 3,5 куба абсолютно сухого газа.

Так как абсолютно сухой воздух у нас в природе не встречается, делаем поправку на собственную влажность воздуха, которым разбавляем. Допустим, нормальная влажность воздуха в доме 40% при 25 градусах. То есть, в каждом кубометре такого воздуха уже есть 9,2 грамма воды.

Пересчитываем, и получается, что разбавлять таким воздухом нужно уже в 6,5 раз, то есть добавлять 5,5 куба комнатного воздуха на каждый куб ДГ.

Делаем важное замечание: мы стартовали с температуры насыщенного ДГ всего в 60 градусов.
60 градусов не потому, что у меня другой таблички на большие температуры не было (она есть), а потому что большинство котлов проектируются по воздухоподаче так, чтобы именно при 60 градусов ДГ не переходил границу насыщенности по водяному пару (при температуре теплоносителя выше 60 градусов не должен появляться конденсат на теплообменнике).

Мой котел, например, имеет постоянное пониженное давление в бункере и работает при дефиците первичного воздуха, поэтому в нем немного другие цифры на первом этапе сжигания топлива (стенки бункера должны иметь гораздо более высокую температуру для избежания выпадения конденсата), однако, пока отставим это в сторону.

Вернемся к нашим баранам, как говорится.
Итак, мы путем несложных и всем доступных расчетов выяснили, что для того, чтобы на выходе из печки/котла получить 30 градусов температуры ДГ без образования конденсата, нам нужно к каждому кубу истинного ДГ (введем такой термин, чтобы обозначить смесь газов, непосредственно участвовавших в химическом процессе горения) добавить примерно 5,5 кубометров комнатного воздуха, который не участвует в процессе горения, а лишь выполняет функцию "разбавителя" и не несет другой полезной нагрузки, кроме того, что позволяет искусственно понизить относительную влажность ДГ.

С полезной нагрузкой разобрались. Теперь позвольте обозначить вредоносную:

1) Эти дополнительные кубы воздуха нужно откуда-то брать. Как правило, их берут из самого помещения (ибо если с морозной улицы, то будет вообще беда, но об этом чуть позже). Подсос такого количества воздуха из помещения приводит к двум последствиям:
а) Падение давления в помещении.
б) Подсос такого же количества холодного (морозного) воздуха в помещение из улицы. То есть, мы выбрасываем теплый воздух через дымоход, а взамен приобретаем такую же порцию очень холодного, который нужно опять греть... и опять выбрасывать. А самим греться где-то посредине этого круговорота.

2) Избыток балластного воздуха, проходящего через зону горения, так сказать, транзитом, значительно понижает температуру зоны горения (от этого происходит "щепочная болезнь" классических ракетных печей, когда поленья больших размеров просто не горят или горят очень плохо).
Балластный воздух все равно приходится греть в зоне горения, так как он никак не отделен от полезного (участвующего в самом процессе горения) воздуха.
Поэтому забор воздуха с улицы при этой системе приведет к тому, что топить придется вообще уж тонкими щепками, так как охлаждение просто превысит мощность нагрева (пересчитывается на активную поверхность топлива).

Да, классическая ракетная печка работает при просто диком избытке воздуха. И здесь, учитывая вышеизложенное, вспоминается старая шутка о рекламе мобильного оператора: "Теперь вы будете платить в 2 раза меньше! Но в 2 раза чаще..."

Несложно заметить, что прямые потери тепла в случае разбавления воздуха будут одинаковыми как при 60 градусах на выходе, так и при 30 градусах. Просто при 30 градусах это тепло будет содержаться в большем количестве выбрасываемого воздуха, а при 60 - в меньшем.

Если заметили, то я коренным образом сломал систему классической ракетной печки, заменив открытый бункер герметичным. Это привело к возможности окончательно победить "щепочную болезнь" и сжигать бревнышки практически любого формата, к исключению теплопотерь помещения по причине подсоса большого количества холодного воздуха с улицы (а это совсем не малые теплопотери, учитывая расход кубов воздуха в час при работе классической "ракеты"), к возможности тонкой регулировки производимой мощности...
Мы не разбавляем полезный воздух балластным, мы тепло бережем, и не греем лишнего. Да, и за это приходится тоже платить - мы имеем насыщенный пар в дымоходе. Однако, это, во первых, не смертельно (как показала практика), во вторых, того стоит с точки зрения общей экономии энергоресурсов.
Так сказать, ничего лишнего, и воздуха в том числе.

Кстати, у кого есть свободное время, можете пересчитать расходы воздуха на 1 кг дров, скажем, 25% влажности при использовании только "полезного" воздуха и при постановке задачи получения не насыщенного пара с температурой 30 градусов.
Далее можно перевести это (введя значение мощности и КПД по горению) в расход кубов воздуха на час работы котла/печки и высчитать (зная объем помещения), сколько раз воздух в помещении полностью обновляется на воздух из улицы. Далее, учитывая температуру наружного воздуха, высчитать, сколько энергии (или кг дров) нужно затратить, чтобы прогреть этот воздух в процессе такого обмена за сутки.

В общем, говоря о температуре ДГ на выходе из дымохода, не стоит скромно умалчивать о количестве этого ДГ. А то получается, как с тем мобильным оператором.

 

Тем не менее разбавлять ДГ воздухом на начальном этапе горения стоит для уменьшения парциального давления паров воды. Табличку Руслан привел верную, но без учета образования газов при горении древесины (С6Н10О5) x n -целлюлоза). Достаточно увязать температуру дымохода с оборотами вентилятора, а трубу на участке лучше сделать кирпичную, чтоб работала как адсорбент. Объем газа для разбавления на начальном этапе понадобится больше чем 1:5,5, но быстро начнет снижаться при обугливании древесины. В какой-то момент (поддающийся расчету, если кому интересно), разбавление можно прекращать совсем. Положительные стороны процесса: Конденсат выпадет в любом случае, пока процесс не стационарный, поэтому потратим часть "холодного" воздуха, провентилировав трубу и помещение, опять же если ракета дымит при розжиге, то и дым туда же. Понизим влажность в помещении. Но все это надо предусматривать до строительства котла, (как мне, пока склеил трубу предусмотрев установку вентилятора (не дымососа, а от обычного БП РС). Также стоит постараться снизить градиент температур между теплообменником и ДГ, вплоть до поддува "третичного" воздуха в камеру теплообменника на розжиге. (Я думаю справится вентилятор в трубе). При докладке топлива возможно будет достаточно контроля изменения температуры отходящих ДГ, и температуры теплообменника чтоб держаться выше точки росы.

 

Может при розжиге потратить энергию на прогрев трубы? Старт будет легче. И с конденсацией меньше проблем. И конденсационной пробки не будет. Уже писал за такой эффект.

 

В случае металлической трубы, возможно это единственный вариант, но в качестве топлива придется использовать древесный уголь, который придется получать в процессе работы котла. Нужны изменения или дополнения к конструкции печи. Предложения в студию...

 

Модернизировали одну банную печь. Не прямоточную. Запуск страдает. Труба кирпичная. Газовой горелкой или строительным феном грел человек коренную трубу через прочистку. Предложения были разные, от замены на сэндвич до установки проволочного нагревателя в трубу. У Руслана в конструкции имеется клапан прямого хода переводящий котёл в прямоточный режим, но и без его открытия с запуском проблем нет. Однако конденсационная пробка в трубе решается только наличием энергии в ней, температуры. Стоит заложить в конструкцию потери на трубу или не закладывать, но в критический момент эту энергию потратить извне. Также для этого применяют дымососы, кому религия позволяет. Всё зависит от зависимости конструкции от внешних источников питания. Я сторонник энергонезависимых конструкций, а потому согласен на неизбежные потери. Следует пересчитывать затраты на установку дополнительных примочек в затраты на потерю топлива растянутые во времени.

 

А чем трубу клеили? Состав клея можно?

 

Ну, даже не знаю, какую проблему здесь пытаемся решить прогревом трубы.
Единственная проблема при запуске - изначально холодный теплообменник (потому-то я и делал минимальный литраж этого теплообменника, чтобы сократить время первоначального прогрева), но и это не влияет на наличие тяги. Керамическая труба прогревается очень быстро - она тонкостенная, там нет большой массы для длительного нагрева. Разве что сам бункер, если девственно холодный, то все-таки нужно ждать, пока он наберет температуру, но здесь просто 2 режима:
Первый, при холодном бункере, - топливо в нем горит как в обычной печке, сильное пламя.
Второй, при горячем, - топливо термически разлагается при недостатке кислорода, пламя не сильное.

С тягой проблем нет вообще, ну разве что несколько первых секунд... и то, не требует никаких дополнительных телодвижений - за несколько секунд керамика уже успевает немного нагреться, и дальше процесс пошел разгоняться очень стремительно.

В дымоходе никаких "тормозов" тоже ни разу не заметил. Во-первых, он короткий, а во-вторых, при розжиге заслонка воздуха открывается автоматом на максимум, и идет хороший прогон воздуха, быстро прогревающий стенки дымохода. Дальше воздух перекрывается, но дымоход уже успел нагреться.

Вообще, в случае такой "ракеты", если уж не сильно жестко накосячить с сечениями, то забудьте насовсем о вопросе тяги. Она просто есть, наряду с земной гравитацией.

Возможно, если установить очень высокий дымоход, да еще и плохо его утеплить... тогда, возможно, и будут проблемы с "тормозами" в таком дымоходе. Писали "ракетчики", что такое может быть при очень высоких дымоходах. Но я сам такое не пробовал, врать не буду.

Чтобы немного украсить пост, вставлю картинку. Вчера понадобилось сделать эскизик с габаритными размерами при разных вариантах компоновки модулей котла (пытаемся как-то конструктивно впихнуть котел под лестницу в помещении), то поделюсь и здесь, а то что зря добру пропадать:

 

Вентилятор создает вертикальный поток воздуха в трубе, установлен в ее нижней части, питается от 12В (использование старой АКБ решает вопрос энергонезависимости). Движущийся поток всегда имеет пониженное давление при одинаковых температурах. По мере увеличения температуры ДГ разница давления будет расти и поддув трубы можно прекратить. Состав клея уже приводил, но повторюсь. Основной компонент - порошок алюмосиликата с содержанием AL2O3 не менее 28% .(чем больше, тем лучше) с добавлением глины огнеупорной для липкости порядка 15%. Подходит мертель, причем глина в составе уже есть. Добавляем к нему гамма оксид алюминия (глинозем марки Г-00) или гидроксид алюминия (ГД-00) в количестве 10% от массы. Не допускаем или стараемся не допускать в составе присутствие в составе Кальция (т.е всяких цементов, извести и пр.). Жидкая часть: Ортофосфорная кислота (не менее 70% вой). В ней можно растворить AL- лом (осторожно, может саморазогнаться до кипения), разбавляется насыщенным раствором эпсомита (MgSO4x7H2O) в соотношении 1:1. Полученной вязковатой жижей замешиваем сухую часть. Должна получится клейкая масса, не стекающая самостоятельно со шпателя (типа густой сметаны или солидола) Далее технология склейки: Наносим тонким слоем на обе поверхности, прижимаем и притираем, чтоб избыток клея вышел наружу. Толщину шва делаем минимальной. Отверждение происходит постепенно при обычной температуре, При 150 градусах состав твердеет быстро и необратимо, при 450 градусах клееное изделие станет монолитом, можно таскать перевозить, если оно таскаемое. Клеит все.
Состав патентован, поэтому только для собственного использования. (Меня "соавторы" уже таскали в суды, поэтому предупреждаю.)

 

Вопрос стоял не относительно тяги дымохода, а относительно оседания всякой бяки где попало. Сейчас обсуждаем возможные пути избавления от конденсата, дальше возможно будем от образования кислот, смол, а по саже мы вкратце прошлись.

 

Конденсат и на тягу влияет. Может не стоит сваливаться в экстремальные режимы?

 

Экстремальный режим - это когда дом горит 10 минут, а пожарникам ехать 20. На самом деле при пуске эл. двигателя ток потребления в 7 раз превышает номинальный и это его рабочий режим. Мы ищем путь вывода печи в номинальный режим горения и его сохранения на разных мощностях. Не так ли?

 

Я за старт-стоп. Только как поддерживать жизнь в одном отдельно взятом бункере? Придушенный режим полубому будет, вопрос в каком месте ему быть.