Ракетный котел

Привет всем! Я с очередным отчетом о ходе работ, благо, что после полутора недель ежедневного напряженного труда есть что показать.
Так как существует ограничение по количеству картинок в одном сообщении, отчет придется разбить на три части, чтобы показать все, имеющее информативную ценность.

Итак, как уже неоднократно писалось в этой теме, и более чем многократно писалось лично мне через сообщения, скайпы и иже с ними, была вполне закономерная необходимость создания керамического "сердца" для котла, способного обогреть не только жалкие 80 квадратов жилья при сравнительно мягкой зиме, как у меня, но и справиться с более серьезной задачей обогрева жилья большей квадратуры при не столь мягких погодных условиях.

Да, дело в пределах производимой мощности. А если ближе к практике, то в проходных сечениях самой трубы. Напомню, что мощность такого котла зависит по большому счету от трех факторов: сечения ракетной трубы, объема зоны активного горения (объем бункера, через которую непосредственно проходит первичный воздух на пути в трубу) и площади поверхности теплообменника (для подобных условий можно грубо считать 1 квадратный метр площади на 10 кВт мощности).

Напомню, что в прошлом году, при постройке своего котла, я таки ошибся с объемом активного горения, и имел в результате проблемы весь отопительный сезон - не на всех видах топлива котел выдавал хорошую мощность, хотя и сечения трубы, и площадь теплообменника позволяли эту мощность обеспечивать. Благо, зима была не супер-холодной, и даже с такой конструктивной ошибкой мы перезимовали в полном тепловом комфорте.

Конечно, к предстоящей зиме я все-таки доведу зону активного горения до адекватных размеров, и войду в сезон со спокойной душой. Благо, что все остальные важные части котла показали себя с наилучшей стороны, и трогать их нет необходимости. Ну, еще для комфорта добавлю канал вентиляции бункера на период догрузки топлива (для загрузки он не нужен, а вот для догрузки, когда еще не все дрова перегорели в угли, вещь полезная).

Но вернемся к нашим трубам. По изначальным расчетам, мощность нового комплекта должна превышать предыдущую как минимум в два раза, что должно обеспечить обогрев полноценного дома средних размеров. Опуская то, что зависимость мощности от сечения трубы не совсем линейная, и при увеличении сечений в два раза мощность возрастает чуть больше, чем вдвое, решил просто удвоить сечения.

Предварительные расчеты, если мне не изменяет память, приводил чуть ранее в теме, когда считал коэффициент усадки изделий и рассчитывал формы. Сегодняшние замеры отлитых и подсушенных изделий показали, что с этими расчетами я все-таки не ошибся - они соответствуют реальному результату.

Итак, вот что получается:

Отлил на сегодня два полных комплекта, отличающихся толщиной стенок - сначала максимальной толщины, на фото они более светлые, так как практически высохли, и также отлил комплект с стенкой порядка 1 см толщины (на фото только нижняя делать от комплекта, а три верхушки еще в формах, полностью готовы к извлечению, но не хочу вынимать сегодня, ради воскресенья).

Теперь по фактически размерам сечений.
Начнем с входной щели:

19 х 4,5 см = 85,5 квадратных см. Напомню, что в предыдущем комплекте это сечение составляло порядка 40-43 квадратных см.

Вот для сравнения рядом комплекты обоих поколений:


Теперь основное проходное сечение труб:

По факту 13 см диаметром, или 133 квадратных см. В предыдущем было около 8,5 см диаметром и 57 квадратных см по площади.
Соотношение сечения входной щели к основному сечению труб примерно такое же - основное сечение примерно в 1,5 раза больше входного.
Но длина этой узкой входной части теперь стала меньше, раза в 3 меньше, и расширение горизонтального канала начинается почти сразу же после входа.

Чистая длина горизонтального участка (от входа до начала вертикального канала) осталась прежней, хотя общие габариты изделия существенно увеличились из-за большого диаметра самих труб. Длину эту оставил такой же, так как она позволяет и обеспечить достойный первичный дожиг, и смонтировать теплообменник достаточного размера, даже с дополнительными трубчатыми каналами, и быть свободным в выборе материала для футеровки стенок, но при этом не сильно увеличивать общих габаритов котла.

 

Также увеличил площадь опорной поверхности нижней детали, учитывая возросший вес всего набора:

Соединение частей набора происходит так же, как и в первоначальном варианте. Единственно, я увеличил свободный зазор между деталями, чтобы не возникало проблем с установкой изолирующих фетровых прокладок.

Вот общий габаритный размер широких частей деталей набора:

Все три вертикальных трубы, естественно, взаимозаменяемы.
Рабочая высота каждой из этих труб, как и планировалось, около 33 см:

То есть, в сумме получаем тот же 1 метр общей высоты.
Только раньше это было 2 трубы, а теперь 3. Возросшие вес и габариты не позволяют сделать только из двух частей, да и транспортировать такое было бы весьма рискованно.
Высота нижней детали до ее верхнего среза:

По итогу, эти высоты будут немного меньше, так как предполагается еще некоторая усадка при обжиге и последующая обработка торцов алмазным кругом - я выравниваю их кругом уже после обжига, так и красивее, и состыковка точнее.
Выглядит это примерно так (извините, но нет фотоаппарата, позволяющего снимать с очень близкого расстояния):

На срезе все смотрится точно как на срезе плотного шамотного кирпича. Те же шамотные зерна, только без воздушных пузырьков и промежутков между ними.

 

Вот так выглядят трубы из наборов разной мощности в сравнении:

А здесь общая длина нижней детали:

Лил уже из новой белой глины, о которой писал выше. Материал немного другой в работе, приходится приспосабливаться. Но что намного легче - абсолютно чистый материал, без всяких включений и неоднородностей. В обработке, правда, сложнее, очень быстро теряет пластичность при подсыхании - приходится точно ловить момент, когда еще можно что-то подровнять. Ну и еще, есть нюансы... Сложно отливать нижнюю часть, так как там большой и массивный горизонтальный участок глины, стремящийся опускаться под собственным весом прямо в форме. Приходится постоянно переворачивать эту тяжеленную форму, чтобы ничто нигде не просело и не порвало. В общем, наборчик заставляет водить вокруг себя хороводы и не терять бдительности.
Однако, керамисты говорят, что лучшей глины нет по свойствам, и по обжигу - будем верить старым керамистам.
На следующей неделе, если все успеет идеально высохнуть, едем на обжиг. Любопытно узнать, какой вес набора получится в итоге.

Вот и все новости пока. Работаем дальше!

 

В связи с тем, что вы разбили вертикальную трубу на 3 части вместо 2, думаю лучше сделать ее чуть длиннее - 1,33 метра (из 4 частей - 1,3 метра). Это немного увеличит высоту котла (что для меня, например, не критично), зато гарантированно даст высоту дожига газов и на обратном ходу позволит немного увеличить плоскость и емкость теплообменника.

 

В самом начале темы автор описал матчасть. Было сказано, что более 1 м делать вертикальную часть нет смысла, якобы ракетостроители уже неоднократно пробовали.

 

Да, я читал и видел... Только мой технический опыт говорит о том, что "запас карман не тянет": зачастую лучше на этапе "фундамента" заложить некоторый запас (в данном случае по длине трубы, тем более, что до сих пор идут споры, хватает или нет высоты - с учетом закрутки потока вроде хватает, а если не закрутится, то маловато...), который улучшит технические параметры, увеличит свободное место для теплообменника, увеличит его емкость (25 литров для 12 КВт вроде нормально, а 35 для 30 Квт уже маловато - уменьшается время реакции/управления)...

 

Это правило в теплотехнике не работает...
а даже наоборот,
например поверхности нагрева у автора темы и так с большим запасом, о чем говорит конденсат с утепленной дымовой трубы, если еще увеличить, конденсат попрет в теплообменнике и вся летучая зола начнет быстро налипать на конвективку и засорять...
удлиняя камеру дожига Вы уменьшите тепловое напряжение, а оно потянет за собой снижение температуры, что первичней, чем длина пути по закону Арениуса..

 

Сомнительно что в этой трубе есть какое-то пламя, если с трубы конденсат капает. Эти две вещи как-то не очень совмещаются.

 

спасибо... век живи - век учись...

 

Чтобы уменьшить тепловое напряжение, кроме удлинения надо еще факел соответсвующим образом
Организовать. Интересно, какие для этого есть инструменты? Или он автоматически занимает всю длину?

 

Да без проблем, это дело уже хозяйское - можно набирать вертикальный участок хоть из двух, хоть из четырех частей, в зависимости от частных задач и условий. Метр высоты я брал сначала из соображений рационального раскроя материала для теплообменника - стандартный лист 1х2 метра удачно кроится именно на теплообменник метровой высоты. А по длине трубы для дожига - здесь, полагаю, достаточно, чтобы она гарантированно превышала длину пламени.
Цитирую из интернетовских закромов: "Средняя длина пламени сосновых дров составляет 100 см, еловых – 70 см, березовых – 75 см, а ольха или осина дает пламя высотой 50 см." Сам с линейкой не измерял, но склонен верить.
Общая длина пути пламени в трубе составляет у меня 1250мм, естественно, учитывая и минимальную длину хода пламени в горизонтальном участке.
Возможно, для сосны это впритык, но для дуба, который, например, у меня предполагается основным видом топлива, вполне достаточно. Даже с приличным запасом.
Если же Вы планируете основным топливом сосну, согласен, можно увеличивать трубу. Благо, такая возможность имеется.
Понятно, что когда длина пламени будет такой, что само это пламя сможет достичь холодной поверхности теплообменника, на теплообменнике начнут стремительно накапливаться не сгоревшие компоненты в виде сажи и иных, прекрасно нам знакомых, артефактов. Сей процесс прекрасно иллюстрируют котлы со стальной водяной рубашкой в качестве стенок топливного бункера.

Кстати, если уж и случилась такая беда в подобном моему котле, и пламя превысит высоту райзера, можно оперативно поправить ситуацию не самым красивым, но вполне логичным способом - пожертвовать несколькими квадратными сантиметрами площади теплообменника и утеплить его изнутри, в самом верху, тем же огнеупорным фетром на недостающую для пламени длину. Да, при этом пламя будет заворачиваться еще и вниз после выхода из трубы, но все успеет нормально догореть без преждевременного переохлаждения.

Правда, с удлинением возможно возникновение вопроса излишней весовой нагрузки на нижнюю деталь конструкции, и как-то придется перераспределять этот вес. А может, и не придется. Не могу гадать, но имею склонность к перестраховкам.

В общем, досохнут детальки, отвезу на обжиг, соберу и сфотографирую конструктор. Но, опасаюсь, с четырьмя вертикальными деталями в сборе выглядеть будет монстрообразненько. Я же предпочитаю, чтобы все выглядело красиво и гармонично, даже в скрытых от глаза мелочах - тогда как-то спокойнее на душе.

А пока сохнет...

И еще, мой подарок тем, кто читает эту тему: в курсе, что есть такие себе "полена-трубочисты" для химического удаления сажи в печных приборах? Это типа брикет такой в упаковке, который нужно положить на горящие дрова, и оно выделяет некий газ, который впитывается в сажу и затем эта сажа опадает в течение недели-двух. Производят такое чудо в Польше, Прибалтике и еще где-то. Стоит не так, чтобы уж сильно дорого, но у кого регулярные проблемы с сажей, то все-таки это получается дополнительная статься расходов на тот же камин или печку.
Зимой имел некоторое свободное время для экспериментов и изучения вопроса, в результате определил, как сделать такое же, но только по копеечной цене и из подручных материалов.
В общем, крошим в стружку парафиновую свечку, перемешиваем с полной столовой ложкой купороса (такие синие кристаллы, продаются в садово-огородных магазинах как компонент Бордосской смеси или просто так), еще добавляем ложку крахмала и обычной соды, распределяем смесь по листу газеты и сворачиваем газету в трубочку, чтобы смесь оказалась между слоями газеты. Загибаем концы, чтобы не высыпалось, и бросаем это дело на горящие дрова.
Производители вместо газеты используют древесные опилки и прессуют потом кирпичики, но вроде и газета - не хуже.
Рецепт выдал один из сотрудников фирмы, занимающейся выпуском этих чудо-кирпичиков где-то в РФ.
Если кому нужно, пользуйтесь.
Только комменты не разводите здесь в теме, а то будет лютый оффтоп.

 

Длина пламени зависит от размера дырки из которой оно выходит.

 

Обратно же, согласен. Вот люди, гораздо умнее меня, опытным путем определили оптимальную высоту трубы для ракеты, и вроде не соврали, судя по результату.

 

с правильно организованным горением в ракетной печи, факела нет, есть марево.

 

Пусть будет марево. Каким образом это марево растянуть на всю трубу, чтобы снизилась теплонапряженность?