Ракетный котел - 3

На первом фото дымосос?

 

ну да своей конструкции можно поставить прямо на землю закрыть бочкой с отверстием и чтоб никто не догадался что это за девайс

 

Воду в теплообменнике тут нагревает двумя способами:
1. Излучением от раскаленного райзера внутри
2. Теплообменом горячий газ-контактирующая холодная поверхность.

Чтобы работало излучение... если на пальцах объяснять, то сравните инфракрасный домашний нагреватель типа УФО в режиме раскаленной докрасна спирали и когда спираль не раскалена (даже если некоторое время еще имеет собственную температуру порядка 200-300 градусов после выключения питания). Температура фактически есть, излучение фактически ничтожно.

Та же самая дверка бункера может нагреваться до 200-300 градусов, и тепловое излучение от нее можно ощутить кожей на некотором расстоянии, но вот существенно нагреть этим излучением чайник воды... Другое дело излучение от раскаленной спирали электроплитки - несколько минут, и закипело.

Графически это примерно так:


Смотрим на график по инфракрасному излучению и видим характерную кривую Геометрической прогрессии. В то же время, прямая теплопередача демонстрирует нам обычную пропорциональную зависимость.

Что такое геометрическая прогрессия? Это когда "на начале" эффект себя практически не проявляет, очень долго не проявляет, потом становится все более заметным, а затем буквально "взлетает в Космос", стремясь к вертикали.

Думаю понятно. А простыми словами - чтобы райзер реально грел лучами теплообменник, он должен "светиться". Если просто гнать через райзер горячий газ из бункера, этого эффекта не будет. Такой эффект наступит только если в самом райзере происходит процесс активного горения.

С другой стороны, естественно, есть и закономерности поглощения излучения, где уже нет такого простого графика, и для разных материалов все очень по-разному, и еще есть эффект отражения... но в нашем случае просто принимаем все как есть, так как и выбор материала ограничен, и "грязная", совсем не лабораторная среда со своими нюансами...

Так, по "лечистому" вкратце "пробежались".
Теперь по теплопереносу газ - твердое тело - жидкость.

А тут уже главный фактор - "дельта Т". Главный потому, что остальные факторы нам мало подвластны - состав газа, материал корпуса теплообменника... какие уж есть. Даже площадь поверхности мы не особо можем увеличить - все-таки твердотопливный котел, и как бы ни хотелось поставить идеально подходящий для наших целей теплообмена "газ-твердое тело" автомобильный мелкоячеистый радиатор...

Да, для протокола, есть один "народный" способ улучшить такой теплообмен - принудительное насыщение дымгаза водяным паром, но в нашем случае от этого практически одни проблемы.

Вообще, самый эффективный теплоперенос будет в случае конденсации перегретого пара на теплообменнике - через фазовый переход, но... снова же не при нашем конструктиве об этом говорить.

В нашем конструктиве все-таки разница температур "работает". И это очень наглядно - наибольший нагрев происходит именно в верхней части теплообменника (кстати ИК-излучение самое сильное не там, а гораздо ниже), а на выходе из райзера обычно около 900-1000 градусов по температуре газа. Вот именно там основная мощность и передается. Ниже - это уже "добираются остатки".

Чтобы использовать такой эффект максимально, я даже ввод воды делал "наоборот" - запускал обратку сверху, а не снизу, как в обычном котле. Кстати, вообще в доме сделал по водяному отоплению "наоборот", в отличие от "гравитационки", подачу даю на нижние трубы.

Я не могу с большой точностью судить о том, где и как именно происходит теплообмен по пути движения газа, но что определил с помощью "облапывания" руками отсека теплообменника и внешних замеров температур корпуса, газ, опустившись по внутренней стенке теплообменника, успевает отдать основную часть тепла. Дальше, при движении по наружной стенке, изменение температуры газа уже не сильно существенно. Предполагаю, что при движении вверх газ охлаждается градусов на 100 всего лишь. Конечно, точно сказать не могу, но если бы был большой градиент температур, это было бы заметно и по температуре соответствующих внешних участков котла.

Итак, сначала 1000 градусов, в самом конце, в дымоходе, градусов 60-80, и примерно определенный градиент по внешней поверхности теплообменника - около 100 градусов. Получается, что при нисходящем движении по внутренней поверхности теплообменника газ охлаждается на 1000 - 80 - 100 = 820 градусов. То есть, примерно в 8 раз более эффективно, чем на восходящем участке. При том, что площадь наружной поверхности теплообменника больше, скорость потока меньше, время контакта больше (а в формуле переменная времени присутствует).

Учитывая, что при движении газа вниз он дополнительно (и не слабо!) одновременно нагревается от контакта с раскаленным райзером...

Собственно, на том участе "работают" 2 потока - основной нисходящий по внутренней поверхности теплообменника и небольшой восходящий по наружной поверхности райзера. Это нам "плюс" к перемешиванию газа в процессе.

А теперь по опыту: при запуске котла есть период, когда котел реально "не греет". В этот период я даже отключаю прогон воды - так конденсата меньше будет.
И вроде горит все, и и все процессы идут... а вода не греется...
А затем котел "входит в режим", показания датчика температуры в райзере стремительно "улетают" вверх, и надо срочно включать прогон воды - теплообменник закипает реально стремительно.

При том, что "не в режиме" котел может и часами работать, сжигая топливо, но мало как влияя на температуру воды внутри.

А что ж так? Эта "загадка столетия" разрешилась после установки термодатчиков. Что имеем "не в режиме":
- бункер выдает нам газ с температурой градусов 400-500
- райзер подтягивает в себя еще более холодный воздух (как со вторички, так и с первички, по стенке, мимо углей)
- суммарная температура газа (дыма) получается градусов 300
- райзер при такой температуре практически не излучает
- теплоперенос на теплообменник с такой разницей температур газа и воды ничтожен.

Почему котел не входит в режим? По опыту нескольких лет работы скажу: практически Единственная причина - переобогащенная топливо-воздушная смесь!

Или, иногда, как вариант - избыток водяного пара в смеси.

С другими причинами не сталкивался. Остальные так и остались в теории.

И теперь представьте, что делает обычный человек, когда котел работает, а вода не греется? Практически у всех инстинкты подсказывают одно и то же - нужно "поддать жару!". Ну и всё на этом... дальше уже мало что можно сделать, пока топливо не перегорит полностью.
Активная зона горения быстро распространяется в объеме бункера, бункер перегревается, идет активный пиролиз во всем объеме закладки топлива (и этот такой процесс, который остановить уже практически невозможно, разве что ведром воды), газ, поступающий в райзер, практически не оставляет места для воздуха, райзер "задыхается"... и на этом никакие телодвижения с котлом уже не могут исправить содеянного.

А мы еще утепляем бункер... тут уже вообще без вариантов - температура внутри "пережует" все топливо активно и довольно таки быстро. И никак это процесс уже не остановить!

В результате, чем больше "раскочегариваем" бункер, тем хуже греется вода.

 

Если бы у меня не получилось справиться с дымоходом, влепил бы в него дымосос. Для меня это проще, чем переделывать весь дымоход (да и дешевле).
Но не понадобилось.

Был у меня такой в жизни случай - делал на одном предприятии на скору руку сушилку для досок, в наличии была буржуйка и стальные тонкостенные трубы не сильно большого диаметра (около 120 мм) для дымохода (с горизонтальным участком в 6 метров вдоль всего помещения сушки).
Естественно, оно не работало, коптило-дымило, не горело, не грело. Слишком большое сопротивление труб.
Других труб не было (это было еще в самые постсоветские времена, выживали, как могли)... зато нашелся на складе армейский дымосос. Центробежный. Небольшой совсем. Гудел как сволочь - обороты там были довольно таки не малые. Но объект был чисто промышленный, так что гудеж никому не мешал.
Поставил прямо на верхний срез трубы - "надежно примотал проволокой". Вот там он и проработал все время, пока не прогорели стальные трубы дымохода (метра на 2 от буржуйки они светились приятным малиновым светом обычно).
Да, скажу, армейскую технику делали раньше неплохую - дымосос под дождем, снегом, прогонял через себя горячий дым с горящими же элементами топлива (ночью выглядело красиво - фонтан искр в небе), проработал несколько месяцев с редкими остановками стойко и надежно. Вынес всё. Не вынесли трубы дымохода.

 

Коэффициент теплопередачи от скорости зависит. Примерно пропорционально. Так что время (как у всех дилетантов) - мимо.

 

Скорость с обьемом на время влияют и наоборот. Не стоит умничать не по делу.

 

даже не поняли о чем

 

Да давно уже все претензии понятны!

 

Пляски вокруг котла продолжаются. эксперименты с увеличением тяги результатов не дали.

 

Дымосос?

 

в качестве эксперимента ставил на срез трубы вентилятор с белечьим колесом. результат -дым стал более прозрачным, запах остался, котел не загудел. (просто разбавил дым воздухом). давай те с тягой закончим. скажите как снизить (дымогенерацию) пиролизацию топлива?

 

@spavl63, Избыточная пиролизация только в одном случае - превышение температуры в топливнике.

 

Вы все правильно говорите. это прописные истины которые знают многие (и я в том числе) и общие слова. но что-то конкретное (и разумное) можете предложить. (снести котел и сделать новый прошу не предлагать)

 

@spavl63, Дрова не колотые использовать, а так, конечно температуру бы измерить. И Руслана отмечена борьба с инерционностью футеровки и как следствие- перегрев топливника...
От вас как то больше информации в деталях надо бы ...

 

общее описание давал выше (стр 23 пост №339), там достаточно подробно. добавить мало что можно. но на конкретный вопрос конечно отвечу.