Tento Improved Fuel Stove neboli Rocket Stove je posledním projektem pro Engr305 v Cal Poly Humboldt . Cílem projektu je postavit demonstrační raketová kamna pro Campus Center for Appropriate Technology v kampusu Cal Poly Humboldt. Raketová kamna poslouží jako příklad zdokonalené technologie a vývoje palivových kamen; studenti a veřejnost se při prohlídce centra seznámí s designem, funkcí a potřebami vylepšených palivových kamen po celém světě.
Raketová kamna také umožní obyvatelům centra vařit s tradiční biomasou , čímž se sníží jejich závislost na zdrojích energie na bázi ropy. Je důležité poznamenat, že raketová kamna jsou navržena pro populace po celém světě, které jsou závislé na biomase jako palivo pro vaření. Použití raketových kamen ve vyspělých zemích není nutné. Vyspělé země, které používají moderní metody vaření, se nepotýkají se zdravotními a ekologickými problémy souvisejícími s tradičními metodami vaření. Vylepšený vařič na palivo navrhli, postavili a otestovali Daniel Moyer a Tyler Jones.
Populace stále více spoléhá na biomasu jako palivo na vaření, což brání dalšímu kroku směrem k moderním metodám vaření. Obyvatelé rozvojových zemí chtějí stejná moderní, samočisticí, konvekční a spádová kamna jako na amerických předměstích. Mnoho lidí tvrdí, že moderní způsoby vaření jsou vhodnější. Moderní metody vaření jsou účinné při přeměně paliva a produkují méně atmosférických částic, avšak závislost na ropě brání vhodnosti moderních metod vaření.
Vylepšené sporáky jsou pokusem řešit negativní environmentální a sociální dopady tří skalních požárů. Vylepšené sporáky zvyšují účinnost spotřeby paliva a snižují znečištění uvolňované do vnitřního prostředí vaření. Vylepšené konstrukce kamen na palivo jsou konstruovány s kovovým krytem a izolačními materiály obklopujícími oheň. Vylepšená kamna na palivo zlepšují přenos tepla a spalování paliva, což vede k efektivnímu čistému spalování kamen na dřevo.
Obsah
Design
Principy designu
- Dobře postavená raketová kamna umožní cirkulaci vzduchu. S ohledem na to je důležité zajistit rovnoměrnou cestu pro vzduch. Komín, spalovací komora a štěrbina by měly mít stejnou plochu průřezu.
- Pokud nebude cirkulovat kyslík, oheň se udusí. Při stavbě spalovací komory je nutné zajistit polici na palivo. Tímto způsobem bude pod hořící palivo nasáván čerstvý vzduch.
- Komín by měl být krátký, sahat těsně nad varnou nádobu. To umožňuje rychlejší proudění horkých plynů systémem.
- Teplo bude sálat ze spalovací komory. Pro zvýšení účinnosti izolujte kolem komory.
Materiály
Materiály použité při konstrukci hlavního těla raketových kamen jsou vyrobeny z recyklovaných kovových sudů. Stará plechovka od citronového oleje byla upravena na správné rozměry a stala se z ní naše sukně. Izolovaná spalovací komora se skládá z keramických izolovaných cihel zakoupených v místní prodejně keramiky. Komora je držena pohromadě kovovým pokovem z nerezové oceli o velikosti 18, který je upevněn 3/8 palcovým hardwarem. Hardware používaný ke konstrukci raketových kamen zahrnuje strojní šrouby, matice, podložky a šrouby do plechu; veškerý náš použitý hardware byl zakoupen v místním železářství.
Kusovník
| Položka | Náklady |
|---|---|
| Izolované keramické cihly | 29,60 $ |
| 8litrový zásobní hrnec | 19,99 $ |
| Cement z keramických cihel | 3,95 $ |
| 2 čtvereční stopy plech | 19,99 $ |
| Různé Matice, šrouby a spojovací prvky | 20,00 $ |
| 8litrový zásobní hrnec | 8,49 $ |
| 16galonový buben | Uvolnit |
| Celkový | 84,02 $ |
Stavební kroky
Čtvercová spalovací komora byla postavena z izolačních cihel. Cihly byly řezány a tvarovány pomocí pily na železo. Jako tmel byl použit žáruvzdorný tmel.
Kovový držák podpírá plechové pouzdro, které drží spalovací komoru na místě. Kov byl vyříznut nůžkami na plech a připevněn šrouby na okrajích.
Vrtačkou a nůžkami na plech se z hlavně vyříznou čtverec odpovídající rozměrům kovového pláště. Plášť spalovací komory zapadá do otvoru a vyčnívá na obou stranách.
Pouzdro je pevně připevněno ke kovovému nosníku, který se táhne přes hlaveň. Tento nosník je na obou stranách zajištěn pomocí L konzol.
Vermikulit se nalévá do sudu za účelem izolace spalovací komory. Tato izolace vyplňuje prostor mezi komorou a hlavní a je naplněna tak vysoko, jak je horní část komory.
Na horním otvoru spalovací komory jsme zkonstruovali kovovou polici. Tato police je kruhová a dokonale zapadá do sudu. Má v sobě čtvercový řez odpovídající hornímu otvoru spalovací komory. To umožňuje průchod plynů, ale utěsňuje je od spodní poloviny hlavně. Police je pevně zajištěna k vnější straně hlavně pomocí L držáků a šroubů.
V horní polovině sudu jsme postavili sukni. Tato obruba obklopuje varnou nádobu a ponechává malou mezeru na dně a po stranách. Sukně byla vyrobena z plechovky. Použili jsme nůžky na cín, abychom vyřízli čtvercový otvor ve dně, aby odváděl horké plyny. Horní část plechovky byla zcela rozříznuta pomocí Sawzall. Sukně je připevněna k polici pomocí šroubů a podložek.
Hrnec se vkládá do otvoru v horní části sudu. Zde jsme nůžkami na plech vystřihli kruh a poté pomocí čtvercových kleští a paličky opatrně ohnuli kov dolů do pravého úhlu. Tímto způsobem je hrnec extra utěsněný a otvor pro něj není zubatý ani ostrý.
Z horní strany sudu jsme vyřízli otvor a přes otvor připevnili pomocí šroubů kruhový kovový komín.
Chcete-li použít náš raketový vařič, spalte palivo ve spalovací komoře a vložte hrnec dovnitř sukně.
Testování
Testování je nezbytné pro projekty raketových kamen. Testování by mělo probíhat po celou dobu životnosti projektu kamen. Vyhodnocení vylepšených kamen pomáhá určit, zda je model prodejný, zda jsou výrobní náklady co nejnižší a zda jsou potřeba vylepšení. "Pečlivé testování kamen vedlo k přesnějšímu pochopení toho, jak vyrobit lepší kamna. Bez experimentování a testování je vývoj kamen založen na dohadech." Technický pokrok v energetické účinnosti sám o sobě úspěch nezajistí. Kamnářské programy musí být doplněny vhodným návrhem projektu, implementací a řádnou institucionální podporou. Bez řádného testování budou mít kamnářské programy nerealistické očekávání účinnosti vylepšených kamen. Programy kamen mohou při testování v kontrolovaném laboratorním prostředí přeceňovat účinnost vylepšených kamen. Vylepšená kamna si ve skutečných domácnostech nikdy nevedou tak dobře. "Úspory paliva, kterých lze dosáhnout v laboratoři, mají často malý vztah k úsporám možným v polních podmínkách" [1] . Mnoho programů pro kamna v kontrolovaném laboratorním nastavení dosáhlo 75% snížení spotřeby paliva. Po prozkoumání dřívějších programů kamen byla očekávání vylepšených kamen podstatně snížena. "Většina lidí v kamnářské komunitě nyní souhlasí s tím, že 50% snížení spotřeby paliva by mělo být považováno za velký úspěch a že by se mělo spokojit s úsporou 25% nebo ještě méně." [1] Laboratorní nastavení může být cenné při navrhování a počátečním testování vylepšených kamen; testování v polních podmínkách může zajistit, že konečný produkt je postaven a navržen správně. Vytvoření designu kamen, který se drží a odpovídá místní kultuře, je zásadní pro zajištění úspěšného programu kamen.
Typy testování
Při testování našich kamen jsme chtěli zjistit, jak dlouho bude trvat vaření vody a kolik dřeva se spotřebuje. Zkontrolovali jsme také popel, abychom zjistili, zda bylo dřevo zcela spáleno. Nakonec jsme provedli tři typy testů.
- Vodu jsme vařili ze studeného startu a z teplého startu. Horký start znamená, že jsme test zahájili, když už hořelo dřevo. Počáteční teplota vody byla šedesát tři stupňů.
- Udržovali jsme var po dobu 30 minut. Hodiny jsme spustili až poté, co všechno dřevo, které zpočátku přivádělo vodu k varu, vyhořelo. Tím jsme získali přesnější výsledky.
Výsledky
- Zahřátí čtyř litrů vody na 108 ° F trvalo 13 minut a 0,36 liber dřeva. To bylo provedeno od studeného startu (zpočátku nic nehořelo). Počáteční teplota byla 62 o F a konečná teplota byla 170 o F.
- Od horkého startu trvalo 10 minut a 0,56 liber dřeva ohřát stejný objem vody na 149 ° F. Počáteční teplota byla 63 ° F a konečná teplota byla 212 ° F.
- Od horkého startu trvalo 11 minut a 0,72 libry dřeva ohřát šest litrů vody na 146 ° F. Počáteční teplota byla 64 ° F a konečná teplota byla 210 ° F.
- Udržet šest litrů vody ve varu po dobu půl hodiny trvalo 18 liber dřeva. Počáteční teplota byla 212 o F a konečná teplota byla 210 o F.
Závěr
Výsledky našeho testování ukázaly, že projekt byl úspěšný. První věc, které jsme si všimli, byla vynikající cirkulace vzduchu. Nikdy jsme neměli problém dostat do ohně dostatek vzduchu nebo dostat kouř zpět ze spalovací komory. Díky tomu je založení ohně velmi snadné. Také jsme byli rádi, když jsme viděli, že nezůstal téměř žádný popel. Dřevo žhavě shořelo a úplně shořelo. Přestože se horní část kamen při rychlém hoření zahřívá, vermikulit odvádí velmi dobrou izolaci spodní části. Spodní polovina kamen se nikdy nezahřála na dotyk a samotná základna se nikdy nezahřála. Jakmile dojde k požáru, je třeba o něj pravidelně pečovat. Kromě přikládání nového dřeva během hoření ohně je důležité neustále zasouvat hořící kusy až na doraz do komory. Náš sporák je velmi účinný. Vaření špaget v našem sporáku by vyžadovalo zhruba jednu libru dřeva a trvalo by to jen o pár minut déle než u běžného sporáku. Použitím velkého množství dřeva a vytvořením velkého plamene je možné rychle uvařit vodu. S menším množstvím dřeva lze uvařit stejné množství vody, ale trvá to déle. Na zahřátí vody je zpočátku potřeba hodně dřeva, ale k udržení varu je potřeba jen velmi málo dřeva. Jedna libra dřeva by udržela šest litrů vody vařit asi dvě a půl hodiny. Když naše kamna hoří, hrnec a sukně se hodně sazí. Tyto saze bude nutné pravidelně čistit.
Při stavbě raketových kamen jsme se naučili pár důležitých věcí. Za prvé, bylo by možné postavit tento typ kamen pouze z recyklovaných materiálů. Hardware by se sháněl nejobtížněji. Naše raketová kamna by bylo také možné postavit bez použití elektrického nářadí. Místo vrtačky jsme mohli použít kladivo a bodec. Také jsme mohli použít pilu na železo místo Sawzall. Tento nástroj jsme použili pouze jednou, k vyříznutí sukně. Jak jsme předpokládali, horní část kamen se rozpálila. Pokud by naše kamna byla umístěna v jiném sudu a izolovaná, byla by uživatelsky příjemnější. Osobně bych raději řešil rozpálený povrch, než abych si dal s kamny více práce. V situaci, kdy kamna používaly děti, mohl být horký kov nebezpečný. Jediná věc, kterou naše kamna postrádají, je police na extra dlouhé kusy dřeva, na které se mohou při hoření odkládat.
Populace na celém světě bude pokračovat ve využívání paliva z biomasy na neurčitou budoucnost. Použití vylepšených kamen může pomoci kontrolovat externí náklady jak pro životní prostředí, tak pro lidskou společnost. "Zdá se nevyhnutelné, že stále větší množství paliva z biomasy bude nakupováno a spalováno v zakoupených kamnech." [1] Úspora paliva nemusí být hnacím faktorem při úpravě vylepšených kamen. Vylepšené sporáky fungují, protože umožňují rychlejší, bezpečnější a čistější vaření. Vylepšená kamna chrání děti před nebezpečím popálení otevřeným ohněm, redukují onemocnění dýchacích cest a spalují čistě a bez sazí.
Aktualizace ze září 2011
11. září jsme navštívili raketová kamna v CCAT, abychom zkontrolovali, jak se jim daří, a trochu aktualizovali stránku. Kamna jsou ve slušném stavu, ale existuje několik oblastí, kde by se kamna dala vylepšit. Raketová kamna prošla od svého vzniku několika velmi malými změnami. Nedávno dostal nový nátěr. Také komín byl značně prodloužen. Jak je vidět z předchozích obrázků, původní komín byl poměrně krátký. Nový komín je mnohem vyšší a má víčko nahoře. Nechali jsme také zalaminovaný informační kousek, který jsme pověsili kolem komína a dali tak lidem vědět, co jsou to raketová kamna a informace o raketových kamnech obecně.
Aktualizované testování
Sešli jsme se s Danem a otestovali sporák. Vypadalo to, jako by se kamna nepoužívala už pěkných pár let.
- Prvním krokem bylo umytí varné nádoby
- Poté jsme shromáždili kousky podpalu dlouhé 1 až 1,5 palce. Podpal vážil celkem 0,44 lbs
- Poté jsme hrnec naplnili vodou a umístili do sukně
- Dále jsme začali spalovat kusy dřeva ve spalovací komoře. Do podpalu jsme přidali i mrtvou trávu.
- Voda přišla k rychlému varu během 7 minut a 25 sekund.
- Teplota vody byla naměřena na 150 stupňů Fahrenheita.
Pozorovali jsme několik problémových oblastí. Vermikulit použitý k izolaci spalovací komory je starý a lze jej vyměnit. Mezi spalovací komorou a kovovým pouzdrem hlavně jsou také malé mezery, které mohly snížit koncentraci tepla kolem hrnce a nízkou teplotu vařící vody. Tyto mezery lze snadno vyplnit nějakým druhem tepelně odolného tmelu. Také nebylo jasné, zda přidání delšího komína zlepšilo proudění plynů nebo ne. Jak již bylo zmíněno dříve, komín by měl být krátký a dosahovat těsně nad varnou nádobu, takže prodloužený komín mohl ve skutečnosti bránit proudění plynů. Také cihly ve spalovací komoře mohou vyžadovat nějakou výměnu. Pokud by tato kamna byla trvale používána, bylo by pravděpodobně dobré tyto obavy řešit, protože byste chtěli, aby vaše kamna byla v nejlepším provozním stavu.
Obr 1: Erik a Dan krmí kamna
Obr 1a: Pohled dovnitř bestie
Obr. 1b: Odečet teploty
Obr. 1c: Pohled shora bez varné nádoby
Obr. 1d: Laminované informace visící na sporáku
Aktualizace z října 2014
Aktualizoval Jacob Carroll-Johnson a Carlos A. Sanchez
Vypadalo to, že raketová kamna se už nějakou dobu nepoužívala. Důvody, proč nepoužíváte raketový vařič, je snadné použití. Je těžké ho rozsvítit a jakmile se rozsvítí, je těžké zůstat svítit. Dna hrnců se připálí. Při používání se také stává velmi kouřovým. Počasí se na tom podepsalo. Byl jsem naštvaný, že jsme to nemohli vyzkoušet a vidět skutečné výsledky. Plánujeme se vrátit, abychom provedli nějaké testování a uvidíme, jak to bude v porovnání s dobou, kdy byl poprvé postaven. Jakmile provedeme nějaké testy, zveřejníme výsledky.
Pokračujeme v analytické analýze. První věc, které jsme si všimli, byla kouřová flétna a laminované informace byly pryč. Rez si vybrala svou daň na sporáku. Nejvíce zasáhla horní a spodní část. Jsou tam nějaké díry od rzi, které jdou až nahoru. Takže vršek bude brzy potřeba vyměnit. Postiženo bylo i dno. Zdá se, že rez pozřela kov a nyní je na dně opravdu tenká. Zatím žádné díry, ale možná v blízké budoucnosti. Nezdá se, že by raketa měla moc kontinuitu. Přesun do spalovací komory. Tepelně odolný tmel, který byl použit k utěsnění keramických cihel, je téměř úplně pryč. Spodní cihla je také ve špatném stavu. Když jsme zavrtěli spodní cihlou, viděli jsme, že se pohnul jen jeden velký kus. Také jsme si všimli, že zadní část spalovací komory měla praskliny.
Obr. 1: Celkový pohled
Obr. 1d: Rez
Obr. 1a: Rezavé otvory nahoře
Obr. 1b: Spalovací komora
Obr. 1c: Praskliny zadní stěny
Viz také
Reference
- ↑Přejít nahoru na:1,0 1,1 1,2 Barnes, Douglas F. "Co dělá lidi vařením s vylepšenými kamny na biomasu." Worldbank.org. Světová banka. Web. 03. října 2011. < http://www-wds.worldbank.org/external/default/WDSContentServer/WDSP/IB/1999/08/15/000009265_3970311122727/Rendered/INDEX/multi_page.txt >.