Ракетный котел - 2

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Некомпетентный Гесс, это тот которого в тюрьме убили, опасаясь, что расскажет о сепаратных переговорах с англичанами? Или о том, который "расчетный" закон придумал?
Лучистая никуда улететь не в состоянии, а вот колосники нагреть, просушить и прогреть топливо или поддержать температуру в слое при эндотермических реакциях газификации, это она может...
Почему Тух = 60*С? Здесь 2 причины:
1) эффективный противоточный теплообменник колпакового типа; избыточный...
2) уходящие газы недостаточно горячие (в ГВТТ на выходе из камеры дожига - 1500*С)...

 

Но теплотворная способность прокаленного уголька выше, чему обычного древесного...

 

Т. е. КПД у вас 95% временно, потом будет 100%?

Посчитать можно что угодно, но не всегда, и даже как правило, расчеты не совпадают с реальными данными.

 

С точки зрения химии не имеет значения.

 

Один момент упускаем, рассуждая о температуре горения: у меня легко 1100 градусов (явно может быть и выше 1100 градусов, но пусть будет 1100, по скромному, так как это не приблизительная и не "на глаз" цифра, а строго и честно по прибору), на естественной тяге.
Никаких вентиляторов, дымососов и турбонаддувов - полная тишина, только тихие звуки естественного горения.

С некоторым принудительным поддувом, как уже писал в начале темы, плавим сталь в состояние лужицы (реальные 1500 градусов и выше, и не просто где-то в факеле, не в какой-то верхней точке, а на самом донышке трубы, что немаловажно). На обычных дровах, прошу заметить.
И обычные 1100 градусов на естественной тяге получаем с отнюдь не мелких поленьев и с не шибко активно горящих дров твердых пород. В прошлом сезоне брался за топор раз 5 всего, когда что-то ну совсем в дверку не пролазило.

Ну и я свой котел старался гонять на самом минимуме мощностей (мне больше не потребовалось), а вот один коллега им отапливал раза в 2 большую площадь, то и держал на форсаже... судя по визуальным признакам при вскрытии, явно за 1600 градусов температура переваливала в трубе (по самым скромным предположениям). И это тоже сугубо на естественной тяге.

Температура в зоне горения - это такой себе показатель... Могу ли я гонять трубу на 1500+ градусах? Легко) Воздуходуйку на входящие воздушные каналы - и только в путь! Или дымосос сверху (что еще лучше). А если задаться целью, то и без "принудиловки" можно (догадываюсь, как).
Но зачем? Плавить нержавейку? Кошмарить керамику? Повесить себе медаль на грудь и ходить по форуму гордо?
Котел - это не болид "Формулы-1", где ресурс двигателя ограничивается одной гонкой на победу. Мне не интересно каждый сезон менять в нем какой-нибудь шамот и металлические детали. Мне вообще не интересно в него лазить.
Я хочу иметь в трубе стабильные 800-1000 градусов. Даже так: 800-900 - идеально.
Тихо, спокойно, надежно, без форсажей и красивых рекордов.

Вот у меня на легковушке тахометр на 7000 оборотов в максимуме. Можно раскрутить движок "124-го" до 7000 об/мин? Можно) Но я стараюсь ездить так, чтобы стрелочка никогда не превышала отметку в 2500 об/мин. Почему? А потому, что с момента производства этого двигателя в 1989 году в него вообще никто не лазил, не разбирал... никаких "капиталок", только плановая замена масла и фильтров. И вот я хочу, чтобы так продолжалось и последующие годы. Да и по расходу бензина так выгоднее получается.
Но может ли сам двигатель? Может.

То же самое и с котлом. Такой же у меня взгляд и на него.

А что для меня показатель качества работы котла? Всё тот же, как писал выше в теме: чистый теплообменник, чистый дымоход... при низкой температуре выхлопа и при любом топливе.

Вот когда Так, то можно не считать джоули, калории, КПД, не писать химические формулы и даже не брать в руки газоанализатор (обычно, тот же СО сгорит гораздо быстрее, чем менее химически активная сажа - "чистый" С).

В топливе содержится конечное количество химических элементов, дающих выход энергии при реакции окисления. То есть, количество энергии в топливе является величиной конечной (не бесконечной). Это количество энергии не станет больше при любой комбинации и при любой последовательности химических превращений. И меньше тоже не станет.
Поэтому вопрос всего один: мы выбрасываем топливо (способные к экзотермической реакции химические элементы) или не выбрасываем?

Если выбрасываем (к примеру, имеем сажу, как хороший маркер плохой организации горения), то где-то мы что-то сделали не так.

Я в видео о принципах горения говорил, что есть 3 фактора:
- температура
- время
- дозировка окислителя и восстановителя.
Да, вот так просто и грубо, без формул, без глубоких теорий... Но оно работает. При соблюдении этих 3-х факторов сгорает ВСЁ, что может сгореть, и, следовательно, выделяется ВСЯ энергия, которая может выделиться (химическим путем, о ХЯС мы говорить здесь не станем).
Температура и время - факторы взаимовлияющие. Мы можем уменьшить время за счет увеличения температуры или наоборот, использовать меньшую температуру при увеличении времени реакции.

Если что, вкратце, то высокая горячая труба как раз дает нам время. Время на завершение всех цепочек эндо- и экзотермических реакций. До того прекрасного момента, когда уже просто неоткуда брать энергию, когда остаются только "инертные" химические элементы и соединения (о горении азота не будем здесь упоминать, пожалуйста).
А если подробнее - то пересмотрите моё видео.

Какие там происходят последовательности химических реакций? Да мне, извините, глубоко индифферентно (культурно сказал). Там при сжигании сухой сосны куча одних реакций, при сжигании сырого дуба - куча других, при сжигании пакета с неведомой комбинацией всякого мусора и всякого пластика - куча третьих... а при топке старыми кирзовыми сапогами - четвертых.

Если что не так - просто добавим времени (например, вклеим фетра на верхнюю часть внутренней поверхности теплообменника), или температуры, или горячего воздуха в трубу добавим... Сгорит.

Вот потому мне и понравилась эта "ракетная" система. Простая она по сути, но пережигает всё жестко.

А в бункере никогда ничего лишнего, способного еще хоть как-то гореть, не остается.

 

Руслан. Про третий главный фактор из три Т не упомянулось. Это Турбулизация. Без неё другим Т Температуре и Т-времени будет потяжелее... Про три Т пару десятков лет назад озвучил (и даже он не был первым) бывший котельщик ставший строить дровяные печи Дарс Хелбро из Дании. За ним активно вёл разъяснительную работу не раз встречавшийся с ним друг и конкурент по Вашингтонскому печному декатлону (второе и первое место соответственно) ракетчик Питер Берг. Смешивание и турбулизация наверно самый важный фактор при горении твёрдого топлива. На это и были потрачены наибольшее время и усилия при разработках начиная с J-ракет (Красный дракон) и заканчивая модификацией L.

 

@Сергей247, смешивание и турбулизация - это Время. Само "Время" можно расписывать по способу реализации, но оно остается тем, чем было изначально - временем. Если так удобнее, можете Время называть смешиванием. Ошибки в том большой не будет. Суть остается прежней - все молекулы окислителя и восстановителя должны гарантированно повстречаться для взаимодействия.
Наверное, мой термин "время" не совсем точен, так как сами химические реакции происходят относительно быстро, а время нужно в основном на то, чтобы все реагенты физически "повстречались" для такого химического взаимодействия.
Более высокая температура "работает" в обе стороны: во-первых, ускоряет сами химические реакции, во-вторых, заставляет молекулы веществ двигаться быстрее, увеличивая шанс их "встречи" в единицу времени.
Соглашусь, что этот пункт будет верным разделить на 2 пункта:
1) относящийся к сугубо времени химической реакции
2) относящийся к физическому смешиванию реагентов.
Просто в условиях ракетной трубы, на дожиге, оно как-бы всё едино - если компоненты покинут высокотемпературную зону ранее, чем успеют смешаться и химически прореагировать, то на этом всё...
Для бункера там немного другая картина и по химии, и по физике. Благо, что какие бы вещества из бункера не попадали в трубу, при наличии достаточной температуры в трубе и наличии достаточного количества окислителя они по любому там сгорят... хоть простые химические элементы, хоть сложные.
Кстати, меня всегда восхищало естественное вихреобразование в вертикальном участке трубы, даже без каких-либо физических турбулизаторов... и вообще, вихри - это красиво, захватывающе... и мощно.
В одном не уверен: возникающая при активном вихревом движении сепарация - это наш друг, или не совсем друг?

ЗЫ (не в тему): для пропитки уплотнительного шнура дверки попробую что-то придумать на основе рицинового масла, имеет температуру кипения 313 градусов, сугубо природный продукт)

 

Время это время, а турбулизация есть турбулизация. Смешивание отдельный фактор. Химия не проходит мгновенно. Нужно время на инициацию процесса и сам процесс. Наиболее "долгоиграющая" ароматика. Почему и не хватает геометрических размеров, читай времени, чтобы догорела химия, отличная от содержащейся в дровах, если она не прошла изменения пропускаясь через слой углей и расщепляясь от температуры на более простые компоненты. Свои выводы конечно хорошо, но человеку иногда свойственно заблуждаться. На своём сайте http://batchrocket.eu/ru/ (который я начал переводить, да пока нет возможности продолжить) Питер Берг довольно подробно описывает процессы горения. Описывает зачем и почему составляющие его топки устроены именно так. И его выводы основаны не только на глубоком изучении вопроса, но и массе практических экспериментов не вслепую, а с помощью газоанализатора.
ПыСы Сепарация возможна при одном вихре (сила Кориолиса) размызывающем газы по окружности, где велико поверхностное трение тормозящее газы. "Бараньи рога" же это два взаимодействующих вихря обеспечивающие не только турбулизацию и смешивание, но и в принципе по сути больший путь газов, нежели чем один по окружности, используя активно ещё и центр, где сопротивление движению меньше и такие переходы быстрее-медленнее также способствуют турбулизации. Вот почему давно уже отказались от тангенциального ввода газов. И чисто логически и подтвердя несколькими сравнительными экспериментами. Просто ламинарный поворот газов лишь создаёт небольшое относительно сопротивление без турбулизации, а далее вращение земли закручивает газы...

 

Немцы достигли в подобной системе КПД более 92% и чистоту сгорания 99%, есть к чему стремиться. Правда при результаты в непрерывном цикле, а мне нужна циклическая работа и не на дровах...

 

Скорее друг. При такой сепарации более тяжелые частицы несгоревшего топлива (таже сажа) отбрасывает к раскалённым стенкам из шамота, который является хорошим катализатором дожига

 

Кстати, когда я в прошлом году снимал крышку с теплообменника, то на ней были следы вихревого движения. Вот только не помню, в какую сторону, по часовой стрелке или против. Пыль на крышке была ориентирована типа дугами от центра к периферии.
Мне вообще почему изначально понравилась идея ракетной печки: у неё очень длинный горячий участок для сжигания газов. То есть, если в подавляющем большинстве других конструкций приходится как-то ухищряться все сжигать на коротком горячем участке: с помощью катализаторов, например, или с завихрителями, или упрощая химический состав, как выше упоминалось товарищами, то у РП все реализовано гораздо проще (более прямолинейно и, так сказать, с помощью победы грубой силы над изяществом природы).
Просто даем высокую температуру на большом участке пути газа. Метр и более. Без отбора тепла. И пусть оно само разбирается там, как ему гореть.

 

через "зубы дракона" из шамотатоже хорошо

 

Все правильно и в отношении принципов, и в отношении высокой температуры, и в итоге (для чего все это)...
Но... Есть и четвертое Т - Термохимия, точнее газификация топлива...
Термолиз (пиролиз) в ракете используется, правда не на все 100%, если вспомнить о флеш-пиролизе... Газификация углерода кислородом тоже, но это есть у всех, даже при обычном горении...
Попытку газификации парами влажности из топлива сделал Малко, который с натяжкой, но можно отнести к ракетным и сделал шаг к использованию балласта (при обычном горении) в качестве топливного элемента, который газифицируя углерод выдает "на гора" водяной газ... При этом, да простят меня Гесс и его ревнители, выдает дополнительную энергию (эндотермия не поглощает дополнительное тепло, а осуществляется за счет созданных температурных условий)...
В ГВТТ Коныш Валерий Иванович заставил работать и второй балласт, а именно углекислый газ (газификация углекислотой углерода), что в итоге позволило пользователям горелки тратить топлива и меньше, и использовать в качестве топлива такие его виды, которые при обычном сжигании без геморроя то и не горят...

В ГВТТ турбулизация путем втягивания горючих газов в поток воздуха (по Бернулли) решающий элемент конструкции...

Принцип времени как нигде используется именно в камере сгорания ГВТТ, где СО2, после сгорания СО не вылетает в трубу, как у всех, а продолжает использоваться для газификации углерода...
Что в купе с использованием паров влажности из воздуха и топлива, более высокими возможностями благодаря флеш-пиролизу дает в итоге ощутимую экономию топлива...
Как говорят ревнители КПД: получается сверхединичный КПД, чего нет и быть не может...
И тем не менее...
Извините, что высказываю все это в ракетной теме, но уж раз зашел разговор о принципах...
Не смог удержаться...Извиняюсь еще раз...

 

@Кольчугин, да ничего, познавательно. А то тема стала совсем скучной)
По самим нашим котлам уже всё практически разобрано и описано, так что "свежая кровь" - в пользу... хотя и не по теме. Вот уже пару страничек добавилось, люди что-то пишут... "Ап" для темы. Ну не анекдоты же здесь рассказывать)
Лично я сразу отбросил все конструкции. которые требуют наличие "воздуходуек" - просто у меня такие условия: котел стоит в жилом помещении, поэтому должна быть максимальная тишина в работе. В идеале, внешние звуковые (ну и прочие, ароматические... кроме тепловых) эффекты от котла должны быть такими же, как внешние эффекты любой другой мебели, типа шкафа или тумбочки. Вот в прошлом сезоне было слышно только как сервоприводы управления время от времени тихонечко "жу-жу" делают. Даже звук потока на входе в ракетную трубу стал не слышен: работало на минимуме мощности постоянно, да еще и внешняя теплоизоляция на бункере появилась (она же и звукоизоляция).
Ну еще вода чуток журчит на входах-выходах теплообменника. Самого водяного насоса не слышно в работе.
У нас тут дома идет постоянная жесткая борьба с звуковым загрязнением) Все тишину любят, а когда что-то где-то шумит, нервничать начинают и меня, как конструктора и исполнителя, ругать.
Далее: если шамотный кирпич стал расходником, то нужно это дело как-то иначе продумать (вот лично такое мое мнение, происходящее от общего моего подхода ко всем работающим устройствам). То есть, заменить на нечто с запасом более термостойкое (думаю, Аларин смог бы помочь, тем более, что там геометрия элементов - сугубо правильные примитивы, как раз под технологию коллеги) или уменьшить температуру, если это возможно.
Это просто мое мнение, так как я совершенно не любитель что-то ремонтировать, менять расходники и так далее. Потому, например, использую нержавейку везде в котле - поставил и забыл на годы. Можно и черную сталь ставить, но вот не по мне такое. Лучше чуток дороже сделать, если это реально увеличит ресурс. Дел всегда много, не хочется еще и обслуживание котла вносить в плановый (а хуже - во внеплановый) список занятий. Это же просто котел, в конце концов)
У меня в течение лет жизни Все домашние устройства, которые (как оказалось) требовали обслуживания, заменены на устройства, которые Не требуют обслуживания (и не важно, сколько это будет стоить). Максимум - помыть, вытереть пыль, залить (загрузить) топливо, пополнить что-то. Но когда мне приходится вынимать одну изношенную деталь и менять ее на такую же новую, то я начинаю думать о замене всего этого устройства. Время - самый драгоценный и невосполнимый ресурс человеческой жизни.
Можете считать это таким индивидуальным моим "заскоком" - просто этот "заскок" появился у меня потому, что много лет делал разные устройства, от качества которых зависела как минимум безопасность и спокойствие, а как максимум, здоровье и жизнь пользователя. Привык к грузу постоянной ответственности)

 

Ну да воздуходуйки (особенно на ГВТТ) тишиной работы похвастать не могут...
Шамот, который расходник, используется как катализатор на выходе пламени из камеры дожига стоит примерно 3 месяца, у кого то может и сезон выдержать... Просто на него действуют высокие истирающие нагрузки, так как зола из горелки выносится в расплавленном состоянии... Ну а износ шамотных пласин катализатора, это плата за "беззольность"...
Так что Вы, Руслан, абсолютно правы в своем выборе...
Мне тоже нравится "ракетная" концепция, потому слежу за ракетами с момента появления Вашей темы... Спасибо Вам огромное...
Ну а ГВТТ привлекает прежде всего своей экономичностью и огромными мощностными диапазонами... Живу в Сибири...