Στοιχεία έργουΑυτή η βελτιωμένη σόμπα καυσίμου , ή η σόμπα πυραύλων, είναι το τελευταίο έργο για το Engr305 στο Cal Poly Humboldt . Ο στόχος του έργου είναι η κατασκευή μιας σόμπας πυραύλων επίδειξης για το Campus Center for Appropriate Technology στην πανεπιστημιούπολη του Cal Poly Humboldt. Η σόμπα πυραύλων θα χρησιμεύσει ως παράδειγμα βελτιωμένης τεχνολογίας και ανάπτυξης σόμπας καυσίμου. Οι μαθητές και οι δημόσιες περιηγήσεις στο κέντρο θα μάθουν για το σχεδιασμό, τη λειτουργία και την ανάγκη για βελτιωμένες σόμπες καυσίμων σε όλο τον κόσμο.
Η σόμπα πυραύλων θα δώσει επίσης τη δυνατότητα στους κατοίκους του κέντρου να μαγειρεύουν με παραδοσιακή βιομάζα , μειώνοντας την εξάρτησή τους από πηγές ενέργειας με βάση το πετρέλαιο. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι σόμπες πυραύλων έχουν σχεδιαστεί για πληθυσμούς σε όλο τον κόσμο που εξαρτώνται από τη βιομάζα για τα καύσιμα μαγειρέματος. Η χρήση πυραύλων σε ανεπτυγμένες χώρες δεν είναι απαραίτητη. Οι ανεπτυγμένες χώρες που χρησιμοποιούν σύγχρονες μεθόδους μαγειρέματος δεν αντιμετωπίζουν προβλήματα υγείας και περιβάλλοντος που σχετίζονται με τις παραδοσιακές μεθόδους μαγειρέματος. Η βελτιωμένη σόμπα καυσίμου σχεδιάστηκε, κατασκευάστηκε και δοκιμάστηκε από τους Daniel Moyer και Tyler Jones.
Οι πληθυσμοί βασίζονται όλο και περισσότερο στη βιομάζα για καύσιμο μαγειρέματος, εμποδίζοντας έτσι το επόμενο βήμα προς τις σύγχρονες μεθόδους μαγειρέματος. Οι πληθυσμοί στις αναπτυσσόμενες χώρες θέλουν την ίδια μοντέρνα, αυτοκαθαριζόμενη, αερόθερμη σόμπα, κατεβαίνουσα ροή που υπάρχει στα αμερικανικά προάστια. Πολλοί άνθρωποι υποστηρίζουν ότι οι σύγχρονες μέθοδοι μαγειρέματος είναι πιο κατάλληλες. Οι σύγχρονες μέθοδοι μαγειρέματος είναι αποτελεσματικές στη μετατροπή του καυσίμου και παράγουν λιγότερα ατμοσφαιρικά σωματίδια, ωστόσο η εξάρτηση από το πετρέλαιο εμποδίζει την καταλληλότητα των σύγχρονων μεθόδων μαγειρέματος.
Οι βελτιωμένες εστίες μαγειρέματος είναι μια προσπάθεια αντιμετώπισης των αρνητικών περιβαλλοντικών και κοινωνικών επιπτώσεων των τριών πυρκαγιών βράχου. Οι βελτιωμένες σόμπες αυξάνουν την απόδοση της κατανάλωσης καυσίμου και μειώνουν τη ρύπανση που εκλύεται στα εσωτερικά περιβάλλοντα μαγειρέματος. Τα βελτιωμένα σχέδια σόμπας καυσίμου κατασκευάζονται με μεταλλικό περίβλημα και μονωτικά υλικά που περικλείουν τη φωτιά. Οι βελτιωμένες σόμπες καυσίμου βελτιώνουν τη μεταφορά θερμότητας και την καύση καυσίμου, με αποτέλεσμα μια αποτελεσματική σόμπα ξύλου καθαρής καύσης.
Περιεχόμενα
Σχέδιο
Αρχές σχεδιασμού
- Μια καλά κατασκευασμένη σόμπα πυραύλων θα επιτρέψει στον αέρα να κυκλοφορεί. Έχοντας αυτό κατά νου, είναι σημαντικό να παρέχεται μια ομοιόμορφη διαδρομή για τον αέρα. Η καμινάδα, ο θάλαμος καύσης και το διάκενο της ποδιάς πρέπει να έχουν την ίδια επιφάνεια διατομής.
- Αν δεν κυκλοφορεί οξυγόνο, η φωτιά θα πνίξει. Κατά την κατασκευή του θαλάμου καύσης είναι απαραίτητο να προβλεφθεί ένα ράφι για το καύσιμο. Με αυτόν τον τρόπο, ο καθαρός αέρας θα τραβηχτεί κάτω από το καύσιμο που καίγεται.
- Η καμινάδα πρέπει να είναι κοντή, να φτάνει ακριβώς πάνω από την κατσαρόλα. Αυτό επιτρέπει στα θερμά αέρια να ρέουν πιο γρήγορα μέσω του συστήματος.
- Η θερμότητα θα εκπέμπεται από τον θάλαμο καύσης. Για βελτιωμένη απόδοση, μονώστε γύρω από τον θάλαμο.
Υλικά
Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ενός πυραύλου στο κύριο σώμα είναι κατασκευασμένα από ανακυκλωμένα μεταλλικά βαρέλια. Ένα παλιό κουτάκι με λάδι λεμονιού κόπηκε στις σωστές διαστάσεις και έγινε η φούστα της κατσαρόλας μας. Ο μονωμένος θάλαμος καύσης αποτελείται από κεραμικά μονωμένα τούβλα που αγοράζονται σε τοπικό κατάστημα αγγειοπλαστικής. Ο θάλαμος συγκρατείται μαζί με μεταλλική επιμετάλλωση από ανοξείδωτο χάλυβα δεκαοκτώ μετρητών στερεωμένη με υλικό 3/8 ιντσών. Το υλικό που χρησιμοποιείται για την κατασκευή της σόμπας πυραύλων περιλαμβάνει βίδες μηχανής, παξιμάδια, ροδέλες και βίδες από λαμαρίνα. όλο το υλικό που χρησιμοποιήσαμε αγοράστηκε από ένα τοπικό κατάστημα υλικού.
Τιμολόγιο υλικών
| Είδος | Κόστος |
|---|---|
| Μονωμένα κεραμικά τούβλα | 29,60 $ |
| Δοχείο 8 Τεταρτίων | 19,99 $ |
| Κεραμικό τούβλο τσιμέντο | 3,95 $ |
| 2 τετραγωνικά πόδια Λαμαρίνα | 19,99 $ |
| Διάφορα. Παξιμάδια, μπουλόνια και συνδετήρες | 20,00 $ |
| Δοχείο 8 Τεταρτίων | 8,49 $ |
| Τύμπανο 16 γαλονιών | Ελεύθερος |
| Σύνολο | 84,02 $ |
Βήματα κατασκευής
Στο επάνω άνοιγμα του θαλάμου καύσης κατασκευάσαμε ένα μεταλλικό ράφι. Αυτό το ράφι είναι κυκλικό και ταιριάζει τέλεια στο εσωτερικό του βαρελιού. Έχει μια τετράγωνη τομή σε αυτό που αντιστοιχεί στο επάνω άνοιγμα του θαλάμου καύσης. Αυτό επιτρέπει στα αέρια να περάσουν, αλλά τα σφραγίζει από το κάτω μισό της κάννης. Το ράφι στερεώνεται σταθερά στο εξωτερικό της κάννης με βραχίονες L και βίδες.
Στο πάνω μισό του βαρελιού, κατασκευάσαμε μια φούστα. Αυτή η φούστα περιβάλλει την κατσαρόλα, αφήνοντας ένα μικρό κενό στον πάτο και στα πλαϊνά. Η φούστα κατασκευάστηκε από κονσέρβα. Χρησιμοποιήσαμε τσίγκινα κομμάτια για να κόψουμε ένα τετράγωνο άνοιγμα στο κάτω μέρος για να διοχετευθούν τα καυτά αέρια. Το πάνω μέρος της κονσέρβας κόπηκε εντελώς ανοιχτό με ένα Sawzall. Η φούστα στερεώνεται στο ράφι με βίδες και ροδέλες.
Το δοχείο εισάγεται σε ένα άνοιγμα στο πάνω μέρος του βαρελιού. Εδώ έχουμε κόψει έναν κύκλο με κομματάκια κασσίτερου και στη συνέχεια λυγίζουμε προσεκτικά το μέταλλο σε ορθή γωνία χρησιμοποιώντας τετράγωνη πένσα και σφυρί. Με αυτόν τον τρόπο η γλάστρα είναι επιπλέον σφραγισμένη και το άνοιγμα για αυτήν δεν είναι οδοντωτό ή κοφτερό.
Δοκιμές
Η δοκιμή είναι απαραίτητη για τα έργα πυραύλων. Η δοκιμή πρέπει να γίνεται καθ' όλη τη διάρκεια ζωής μιας σόμπας. Η αξιολόγηση των βελτιωμένων σόμπων βοηθά να καθοριστεί εάν το μοντέλο είναι εμπορεύσιμο, εάν το κόστος παραγωγής είναι όσο το δυνατόν χαμηλότερο και εάν χρειάζονται βελτιώσεις. "Η προσεκτική δοκιμή των σόμπας είχε ως αποτέλεσμα μια πιο ακριβή κατανόηση του πώς να φτιάξετε μια καλύτερη σόμπα. Χωρίς πειραματισμούς και δοκιμές, η ανάπτυξη μιας σόμπας βασίζεται σε εικασίες". Οι τεχνικές πρόοδοι στην ενεργειακή απόδοση από μόνες τους δεν θα εξασφαλίσουν επιτυχία. Τα προγράμματα σόμπας πρέπει να συμπληρώνονται από τον κατάλληλο σχεδιασμό έργων, την υλοποίηση και την κατάλληλη θεσμική υποστήριξη. Χωρίς την κατάλληλη δοκιμή, τα προγράμματα σόμπας θα έχουν μη ρεαλιστικές προσδοκίες για την απόδοση των βελτιωμένων σόμπας. Τα προγράμματα σόμπας μπορούν να υπερεκτιμήσουν την απόδοση των βελτιωμένων σόμπας όταν δοκιμάζονται σε ελεγχόμενο εργαστηριακό περιβάλλον. Οι βελτιωμένες σόμπες δεν τα πηγαίνουν ποτέ τόσο καλά σε πραγματικά νοικοκυριά. "Η εξοικονόμηση καυσίμου που μπορεί να επιτευχθεί σε ένα εργαστήριο έχει συχνά μικρή σχέση με την εξοικονόμηση που είναι δυνατή υπό συνθήκες πεδίου" [1] . Πολλά προγράμματα σόμπας σε ελεγχόμενες εργαστηριακές ρυθμίσεις πέτυχαν μείωση της κατανάλωσης καυσίμου κατά 75%. Μετά την εξέταση των πρώιμων προγραμμάτων σόμπας, οι προσδοκίες απόδοσης καυσίμου από βελτιωμένες σόμπες έχουν μειωθεί σημαντικά. «Οι περισσότεροι άνθρωποι στην κοινότητα των σόμπας συμφωνούν τώρα ότι η μείωση της κατανάλωσης καυσίμου κατά 50% θα πρέπει να θεωρείται σημαντικό επίτευγμα και ότι θα πρέπει να αρκείται σε εξοικονόμηση 25% ή ακόμη λιγότερο». [1] Οι εργαστηριακές ρυθμίσεις μπορεί να είναι πολύτιμες με το σχεδιασμό και την αρχική δοκιμή βελτιωμένων σόμπας. Η δοκιμή σε συνθήκες πεδίου μπορεί να διασφαλίσει ότι το τελικό προϊόν έχει κατασκευαστεί και σχεδιαστεί σωστά. Η παραγωγή ενός σχεδίου σόμπας που προσκολλάται και συμμορφώνεται με την τοπική κουλτούρα είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση ενός επιτυχημένου προγράμματος σόμπας.
Τύποι δοκιμών
Κατά τη δοκιμή της σόμπας μας, θέλαμε να μάθουμε πόσο χρόνο θα χρειαζόταν για να βράσει το νερό και πόση ποσότητα ξύλου χρησιμοποιήθηκε. Επιθεωρήσαμε επίσης τις στάχτες για να διαπιστώσουμε εάν το ξύλο είχε καεί πλήρως. Τελικά κάναμε τρεις τύπους δοκιμών.
- Βράζαμε νερό από κρύα και από ζεστή. Hot start σημαίνει ότι ξεκινήσαμε τη δοκιμή όταν υπήρχε ήδη καύση ξύλου. Η αρχική θερμοκρασία για το νερό ήταν εξήντα τρεις βαθμοί.
- Διατηρήσαμε μια βράση για 30 λεπτά. Δεν ξεκινήσαμε το ρολόι μέχρι να καεί όλο το ξύλο που έφερε αρχικά το νερό σε βράση. Αυτό μας έδωσε πιο ακριβή αποτελέσματα.
Αποτελέσματα
- Χρειάστηκαν 13 λεπτά και.36 λίβρες ξύλου για να θερμανθούν τέσσερα λίτρα νερού 108 o F. Αυτό έγινε από μια κρύα εκκίνηση (δεν καίγεται τίποτα στην αρχή). Η αρχική θερμοκρασία ήταν 62 o F και η τελική θερμοκρασία ήταν 170 o F.
- Από μια ζεστή εκκίνηση, χρειάστηκαν 10 λεπτά και 56 λίβρες ξύλου για να θερμανθεί ο ίδιος όγκος νερού 149 o F. Η αρχική θερμοκρασία ήταν 63 o F και η τελική θερμοκρασία ήταν 212 o F.
- Από μια ζεστή εκκίνηση, χρειάστηκαν 11 λεπτά και 72 λίβρες ξύλου για να θερμανθούν έξι λίτρα νερού στους 146 o F. Η αρχική θερμοκρασία ήταν 64 o F και η τελική θερμοκρασία ήταν 210 o F.
- Για να κρατήσει βραστό έξι λίτρα νερό για μισή ώρα χρειάστηκε.18 λίβρες ξύλο. Η αρχική θερμοκρασία ήταν 212 o F και η τελική θερμοκρασία ήταν 210 o F.
συμπέρασμα
Τα αποτελέσματα των δοκιμών μας έδειξαν ότι το έργο στέφθηκε με επιτυχία. Το πρώτο πράγμα που παρατηρήσαμε ήταν ότι η κυκλοφορία του αέρα είναι εξαιρετική. Ποτέ δεν είχαμε πρόβλημα να βάλουμε αρκετό αέρα στη φωτιά ή να βγούμε καπνός από τον θάλαμο καύσης. Αυτό κάνει πολύ εύκολο το άναμμα της φωτιάς. Επίσης, με χαρά είδαμε ότι δεν περίσσεψε σχεδόν καθόλου στάχτη. Τα ξύλα κάηκαν ζεστά και κάηκαν εντελώς. Αν και το πάνω μέρος της σόμπας ζεσταίνεται όταν η φωτιά καίει γρήγορα, ο βερμικουλίτης κάνει πολύ καλή δουλειά στη μόνωση του κάτω μέρους. Το κάτω μισό της σόμπας δεν ζεστάθηκε ποτέ πολύ και η ίδια η βάση δεν ζεστάθηκε ποτέ. Μόλις ξεκινήσει μια πυρκαγιά, πρέπει να αντιμετωπίζεται τακτικά. Εκτός από την προσθήκη νέων ξύλων καθώς καίγεται η φωτιά, είναι σημαντικό να σπρώχνετε συνεχώς τα κομμάτια που καίγονται μέχρι το τέλος του θαλάμου. Η σόμπα μας είναι πολύ αποδοτική. Για να μαγειρέψουμε μακαρόνια στη σόμπα μας θα χρειαζόταν περίπου ένα κιλό ξύλο και θα χρειαζόταν μόνο λίγα λεπτά περισσότερο από μια συνηθισμένη κουζίνα. Χρησιμοποιώντας πολύ ξύλο και δημιουργώντας μια μεγάλη φλόγα, είναι δυνατό να βράσει γρήγορα το νερό. Με λιγότερα ξύλα, η ίδια ποσότητα νερού μπορεί να βράσει αλλά χρειάζεται περισσότερος χρόνος. Χρειάζεται πολύ ξύλο για να ζεστάνει το νερό αρχικά, αλλά για να μην βράζει χρειάζεται πολύ λίγο ξύλο. Ένα κιλό ξύλο θα κρατούσε έξι λίτρα νερό να βράζουν για περίπου δυόμισι ώρες. Όταν καίει η σόμπα μας, η κατσαρόλα και η φούστα παίρνουν πολλή αιθάλη. Περιοδικά, θα είναι απαραίτητο να καθαρίζετε αυτή την αιθάλη.
Κατασκευάζοντας μια σόμπα πυραύλων, μάθαμε μερικά σημαντικά πράγματα. Πρώτον, θα ήταν δυνατή η κατασκευή αυτού του τύπου σόμπας χρησιμοποιώντας μόνο ανακυκλωμένα υλικά. Το υλικό θα ήταν το πιο δύσκολο να βρεθεί. Θα ήταν επίσης δυνατό να κατασκευάσουμε τη σόμπα πυραύλων μας χωρίς τη χρήση ηλεκτρικών εργαλείων. Θα μπορούσαμε να είχαμε χρησιμοποιήσει ένα σφυρί και μια ακίδα αντί για ένα τρυπάνι. Θα μπορούσαμε επίσης να είχαμε χρησιμοποιήσει ένα σιδηροπρίονο αντί για ένα Sawzall. Χρησιμοποιήσαμε αυτό το εργαλείο μόνο μία φορά, για να κόψουμε τη φούστα. Όπως περιμέναμε, η κορυφή της σόμπας ζεστάθηκε. Εάν η σόμπα μας ήταν τοποθετημένη μέσα σε άλλο βαρέλι και μονωμένη, θα ήταν πιο φιλική προς το χρήστη. Προσωπικά, θα προτιμούσα να ασχοληθώ με την καυτή επιφάνεια παρά να βάλω περισσότερη δουλειά στη σόμπα. Σε μια κατάσταση όπου υπήρχαν παιδιά που χρησιμοποιούσαν τη σόμπα, το ζεστό μέταλλο μπορεί να είναι επικίνδυνο. Το μόνο πράγμα που λείπει από τη σόμπα μας είναι ένα ράφι για πολύ μακριά κομμάτια ξύλου για να ακουμπούν ενώ καίγονται.
Οι πληθυσμοί σε όλο τον κόσμο πρόκειται να συνεχίσουν να χρησιμοποιούν καύσιμα βιομάζας στο απροσδιόριστο μέλλον. Η χρήση βελτιωμένων εστιών μπορεί να βοηθήσει στον έλεγχο του εξωτερικού κόστους τόσο για το περιβάλλον όσο και για την ανθρώπινη κοινωνία. «Φαίνεται αναπόφευκτο ότι μια αυξανόμενη ποσότητα καυσίμου βιομάζας θα αγοράζεται και θα καίγεται σε αγορασμένες σόμπες». [1] Η εξοικονόμηση καυσίμου μπορεί να μην είναι ο κινητήριος παράγοντας για την προσαρμογή των βελτιωμένων σόμπας. Οι βελτιωμένες εστίες λειτουργούν επειδή κάνουν το μαγείρεμα πιο γρήγορο, ασφαλές και καθαρότερο. Οι βελτιωμένες σόμπες προστατεύουν τα παιδιά από τους κινδύνους εγκαυμάτων από την ανοιχτή φωτιά, μειώνουν τις αναπνευστικές ασθένειες και καίγονται καθαρά και χωρίς αιθάλη.
Ενημέρωση Σεπτεμβρίου 2011
Στις 11 Σεπτεμβρίου, επισκεφτήκαμε τη σόμπα πυραύλων στο CCAT για να ελέγξουμε πώς πάει και να ενημερώσουμε λίγο τη σελίδα. Η σόμπα είναι σε αξιοπρεπή κατάσταση, αλλά υπάρχουν μερικά σημεία που η σόμπα θα μπορούσε να βελτιωθεί. Η σόμπα πυραύλων έχει υποστεί μερικές πολύ μικρές αλλαγές από τη δημιουργία της. Πρόσφατα, δέχτηκε μια νέα βαφή. Επίσης, η καμινάδα έχει επιμηκυνθεί αρκετά. Όπως μπορείτε να δείτε από προηγούμενες εικόνες, η αρχική καμινάδα ήταν μάλλον κοντή. Η νέα καμινάδα είναι πολύ ψηλότερη και έχει καπάκι στην κορυφή. Αφήσαμε επίσης ένα πλαστικοποιημένο ενημερωτικό κομμάτι για να κρεμάσουμε γύρω από την καμινάδα και να ενημερώσουμε τον κόσμο τι είναι η σόμπα πυραύλων και πληροφορίες για τις σόμπες πυραύλων γενικά.
Ενημερωμένη δοκιμή
Συναντηθήκαμε με τον Dan και δοκιμάσαμε τη σόμπα. Φαινόταν σαν να μην είχε χρησιμοποιηθεί η σόμπα εδώ και αρκετά χρόνια.
- Το πρώτο βήμα ήταν να πλύνετε την κατσαρόλα
- Στη συνέχεια, μαζέψαμε κομμάτια προσάναμμα μήκους 1' έως 1,5'. Το προσάναμμα ζύγιζε συνολικά 44 λίβρες
- Μετά από αυτό, γεμίσαμε την κατσαρόλα με νερό και την τοποθετήσαμε στη φούστα
- Στη συνέχεια, αρχίσαμε να καίμε τα κομμάτια του ξύλου στον θάλαμο καύσης. Προσθέσαμε και νεκρό χόρτο στο προσάναμμα.
- Το νερό βράζει γρήγορα μέσα σε 7 λεπτά και 25 δευτερόλεπτα.
- Η θερμοκρασία του νερού μετρήθηκε στους 150 βαθμούς Φαρενάιτ.
We observed a few problem areas. The vermiculite used to insulate the combustion chamber is old and could be replaced. Also, there are small gaps between the combustion chamber and the metal case of the barrel, which may have decreased the concentration of the heat around the pot and the low temperature of the boiling water. These gaps could easily be filled in by some kind of heat resistant sealant. Also, it was unclear if the addition of the longer chimney improved the flow of gasses or not. As noted earlier the chimney should be short, reaching just above the cookpot so the lengthened chimney might have actually hindered the flow of gases. Also, the bricks in the combustion chamber may need some replacing as well. If this stove was being consistently used, it would probably be a good idea to address these concerns as you would want your stove in prime running condition.
Fig 1: Erik and Dan feeding the stove
Fig 1a: View inside the beast
Fig 1b: Temperature reading
Fig 1c: View from above without the cookpot
Fig 1d: Laminated information hanging from the stove
October 2014 update
Updated by Jacob Carroll-Johnson and Carlos A. Sanchez
It looked like the rocket stove has not been used in quite some time. Reasons for not using the rocket stove is easy of use. Its difficult to light and once it is lit it's hard to stay lit. The bottoms of pots get scorched. It also becomes very smokey when using. The weather has taken its toll on it. I was bummed out that we couldn't test it out and see actual results. We are planning on going back to do some testing and see how it compares with when it was first built.We will post results once we run some tests.
We proceed with the analytical analysis. The first thing that we noticed was the smoke flute and the laminated information were gone. Rust has taken its toll on the stove.The top and bottom have taken the most hit from it. There are some holes from the rust going all the way through the top. So the top will soon need to be replaced. The bottom also has been affected. It appears that the rust has eaten the metal, and is now really thin at the bottom. No holes yet but maybe in the near future. There doesn't seem to be much continuity of the rocket.Moving on to the combustion chamber. The heat resistant sealant that was used to seal the ceramic bricks is almost completely gone. The bottom brick is also in bad shape. When we wiggled the bottom brick we saw that only one big chunk moved. We also noticed that the back part of the combustion chamber had cracks.
Fig 1: General view
Fig 1d: Rust
Fig 1a: Rust holes on top
Fig 1b: Combustion chamber
Fig 1c: Back wall cracks
See also
References
- ↑ Jump up to: 1.0 1.1 1.2 Barnes, Douglas F. "What Makes People Cook With Improved Biomass Stoves." Worldbank.org. Παγκόσμια Τράπεζα. Ιστός. 03 Οκτ. 2011. < http://www-wds.worldbank.org/external/default/WDSContentServer/WDSP/IB/1999/08/15/000009265_3970311122727/Rendered/INDEXtxulti_ .