이 개량 연료 스토브 또는 로켓 스토브는 Cal Poly Humboldt 의 Engr305를 위한 최종 프로젝트입니다 . 이 프로젝트의 목표는 Cal Poly Humboldt 캠퍼스에 있는 Campus Center for Appropriate Technology를 위한 시범 로켓 스토브를 만드는 것입니다 . 로켓 스토브는 개량 연료 스토브 기술과 개발의 사례가 될 것입니다. 센터를 방문하는 학생과 대중은 전 세계의 개량 연료 스토브의 설계, 기능 및 필요성에 대해 배울 것입니다.
로켓 스토브는 또한 센터 거주자들이 전통적인 바이오매스 로 요리할 수 있게 하여 석유 기반 에너지원에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다. 로켓 스토브는 요리 연료로 바이오매스에 의존하는 전 세계 인구를 위해 설계되었다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 선진국에서 로켓 스토브를 사용할 필요는 없습니다. 현대적인 요리 방법을 사용하는 선진국은 전통적인 요리 방법과 관련된 건강 및 환경 문제에 직면하지 않습니다. 개선된 연료 스토브는 Daniel Moyer와 Tyler Jones가 설계, 제작 및 테스트했습니다.
인구는 점점 더 바이오매스에 의존하여 요리 연료를 얻고 있으며, 이는 현대식 요리 방법을 향한 다음 단계를 방해합니다. 개발도상국의 인구는 미국 교외에서 발견되는 것과 동일한 현대식, 자체 세척, 대류, 하향 기류 스토브를 원합니다. 많은 사람들은 현대식 요리 방법이 더 적절하다고 주장합니다. 현대식 요리 방법은 연료 전환에 효율적이고 대기 입자를 덜 생성하지만, 석유에 대한 의존성은 현대식 요리 방법의 적합성을 방해합니다.
개선된 조리용 스토브는 3개의 바위 화재의 부정적인 환경적 및 사회적 영향을 해결하려는 시도입니다. 개선된 스토브는 연료 소비의 효율성을 높이고 실내 조리 환경으로 방출되는 오염을 줄입니다. 개선된 연료 스토브 설계는 화재를 둘러싼 금속 하우징과 단열재로 구성됩니다. 개선된 연료 스토브는 열 전달과 연료 연소를 개선하여 효율적인 깨끗한 연소 나무 스토브를 만들어냅니다.
내용물
설계
디자인 원칙
- 잘 만들어진 로켓 스토브는 공기가 순환할 수 있도록 합니다. 이를 염두에 두고 공기가 고르게 흐를 수 있는 경로를 제공하는 것이 중요합니다. 굴뚝, 연소실, 스커트 갭은 모두 동일한 단면적을 가져야 합니다.
- 산소가 순환되지 않으면 불이 꺼질 것입니다. 연소실을 만들 때는 연료를 위한 선반을 마련해야 합니다. 이렇게 하면 신선한 공기가 연소하는 연료 아래로 끌려들어갑니다.
- 굴뚝은 짧아야 하며, 조리용 냄비 바로 위에 도달해야 합니다. 이렇게 하면 뜨거운 가스가 시스템을 통해 더 빨리 흐를 수 있습니다.
- 열은 연소실에서 방출됩니다. 효율성을 높이려면 연소실 주변을 단열하십시오.
재료
로켓 스토브 본체를 만드는 데 사용된 재료는 재활용 금속 통으로 만들어졌습니다. 오래된 레몬 오일 캔을 적절한 치수로 다듬어서 냄비 스커트를 만들었습니다. 단열 연소실은 지역 도자기 공급점에서 구입한 세라믹 단열 벽돌로 구성되어 있습니다. 연소실은 3/8인치 하드웨어로 고정된 18게이지 스테인리스 스틸 금속 도금으로 고정되어 있습니다. 로켓 스토브를 만드는 데 사용된 하드웨어에는 기계 나사, 너트, 와셔 및 판금 나사가 포함됩니다. 사용된 모든 하드웨어는 지역 하드웨어 매장에서 구입했습니다.
자재 목록
| 목 | 비용 |
|---|---|
| 단열 세라믹 벽돌 | 29.60달러 |
| 8쿼트 스톡포트 | 19.99달러 |
| 세라믹 벽돌 시멘트 | 3.95달러 |
| 2제곱 피트 시트 메탈 | 19.99달러 |
| 기타 너트, 볼트 및 패스너 | 20.00달러 |
| 8쿼트 스톡포트 | 8.49달러 |
| 16갤런 드럼 | 무료 |
| 총 | $84.02 |
건설 단계
정사각형 연소실은 단열 벽돌로 만들어졌다. 벽돌은 쇠톱을 사용하여 자르고 모양을 잡았다. 내열성 퍼티를 실런트로 사용했다.
금속 브래킷은 연소실을 제자리에 고정하는 판금 케이스를 지지합니다. 금속은 주석 가위로 잘라내고 가장자리에 나사로 고정했습니다.
드릴과 주석 가위는 금속 케이스의 치수에 해당하는 배럴에서 정사각형을 자르는 데 사용됩니다. 연소실용 케이스는 양쪽으로 튀어나와 구멍에 맞습니다.
케이스는 배럴을 가로지르는 금속 빔에 단단히 고정되어 있습니다. 이 빔은 양쪽에 L 브래킷으로 고정되어 있습니다.
버미큘라이트를 배럴에 부어 연소실을 단열합니다. 이 단열재는 챔버와 배럴 사이의 공간을 채우고 챔버의 꼭대기까지 채워집니다.
연소실의 상단 개구부에 금속 선반을 만들었습니다. 이 선반은 원형이며 배럴 내부에 완벽하게 들어맞습니다. 연소실의 상단 개구부에 해당하는 사각형 컷이 있습니다. 이를 통해 가스가 통과할 수 있지만 배럴의 하단 절반에서 가스를 차단합니다. 선반은 L 브래킷과 나사로 배럴 외부에 단단히 고정됩니다.
통의 윗부분에 스커트를 만들었습니다. 이 스커트는 냄비를 둘러싸고 바닥과 측면에 작은 틈을 남깁니다. 스커트는 캔으로 만들었습니다. 우리는 주석 가위를 사용하여 바닥에 정사각형 구멍을 내어 뜨거운 가스를 흘려보냈습니다. 캔의 윗부분은 톱으로 완전히 잘라냈습니다. 스커트는 나사와 와셔로 선반에 고정했습니다.
냄비는 통의 윗부분에 있는 구멍에 삽입됩니다. 여기서 우리는 주석 가위로 원을 잘라낸 다음, 사각 펜치와 망치를 사용하여 금속을 직각으로 조심스럽게 구부렸습니다. 이렇게 하면 냄비가 더욱 밀봉되고 구멍이 들쭉날쭉하거나 날카롭지 않습니다.
우리는 통의 윗면에 구멍을 뚫은 다음 나사를 사용하여 구멍 위에 원형 금속 굴뚝을 고정했습니다.
로켓스토브를 사용하려면 연소실 내부에서 연료를 태우고 스커트 안에 냄비를 놓습니다.
테스트
테스트는 로켓 스토브 프로젝트에 필수적입니다. 테스트는 스토브 프로젝트의 전체 수명 동안 이루어져야 합니다. 개선된 스토브를 평가하면 모델이 시장성이 있는지, 생산 비용이 가능한 한 낮은지, 개선이 필요한지 여부를 판단하는 데 도움이 됩니다. "스토브에 대한 신중한 테스트를 통해 더 나은 스토브를 만드는 방법에 대한 보다 정확한 이해가 이루어졌습니다. 실험과 테스트 없이 스토브 개발은 추측에 기반합니다." 에너지 효율성의 기술적 발전만으로는 성공을 보장할 수 없습니다. 스토브 프로그램은 적절한 프로젝트 설계, 구현 및 적절한 제도적 지원으로 보완되어야 합니다. 적절한 테스트 없이 스토브 프로그램은 개선된 스토브의 효율성에 대한 비현실적인 기대를 갖게 됩니다. 스토브 프로그램은 통제된 실험실 환경에서 테스트할 때 개선된 스토브의 효율성을 과대평가할 수 있습니다. 개선된 스토브는 실제 가정에서는 결코 잘 작동하지 않습니다. "실험실에서 얻을 수 있는 연료 절감은 종종 현장 조건에서 가능한 절감과 거의 관련이 없습니다" [1] . 통제된 실험실 환경에서의 많은 스토브 프로그램은 연료 소비를 75% 줄였습니다. 초기 스토브 프로그램을 검토한 후, 개선된 스토브의 연료 효율성에 대한 기대치가 상당히 감소했습니다. "스토브 커뮤니티의 대부분 사람들은 이제 연료 소비량이 50% 감소한 것이 주요 성과로 간주되어야 하며 25% 또는 그 이하의 절감으로 만족해야 한다는 데 동의합니다." [1] 실험실 환경은 개선된 스토브의 설계 및 초기 테스트에 가치가 있을 수 있습니다. 현장 조건에서 테스트하면 최종 제품이 올바르게 제작되고 설계되었는지 확인할 수 있습니다. 현지 문화를 고수하고 따르는 스토브 설계를 생산하는 것은 성공적인 스토브 프로그램을 보장하는 데 필수적입니다.
테스트 유형
스토브를 테스트하면서, 우리는 물을 끓이는 데 얼마나 걸리는지, 그리고 얼마나 많은 나무가 사용되는지 알아내고 싶었습니다. 또한 나무가 완전히 연소되었는지 확인하기 위해 재를 검사했습니다. 궁극적으로 우리는 세 가지 유형의 테스트를 했습니다.
- 우리는 차가운 시작과 뜨거운 시작에서 물을 끓였습니다. 뜨거운 시작은 나무가 이미 타고 있을 때 테스트를 시작했다는 것을 의미합니다. 물의 시작 온도는 63도였습니다.
- 우리는 30분 동안 끓였습니다. 물을 끓이게 한 나무가 모두 타버릴 때까지 시계를 시작하지 않았습니다. 이렇게 하면 더 정확한 결과를 얻을 수 있었습니다.
결과
- 4리터의 물을 108 o F 로 가열하는 데 13분과 0.36파운드의 나무가 걸렸습니다. 이것은 차가운 상태에서 시작했습니다(처음에는 아무것도 타지 않았습니다). 시작 온도는 62 o F였고 최종 온도는 170 o F 였습니다.
- 뜨거운 상태에서 같은 양의 물을 149 ° F로 가열하려면 10분과 0.56파운드의 나무가 필요했습니다. 시작 온도는 63 ° F였고 최종 온도는 212 ° F 였습니다.
- 뜨거운 상태에서 6리터의 물을 146 도 F로 가열하는 데 11분과 0.72파운드의 나무가 걸렸습니다. 시작 온도는 64 도 F였고 최종 온도는 210 도 F 였습니다.
- 6리터의 물을 30분 동안 끓이려면 18파운드의 나무가 필요했습니다. 시작 온도는 212oF 이고 최종 온도는 210oF 였습니다 .
결론
테스트 결과 프로젝트가 성공적이라는 것이 입증되었습니다. 가장 먼저 눈에 띄는 것은 공기 순환이 훌륭하다는 것입니다. 불에 충분한 공기를 넣거나 연소실에서 연기가 다시 나오는 데 문제가 없었습니다. 덕분에 불을 피우기가 매우 쉽습니다. 또한 재가 거의 남지 않아서 기뻤습니다. 나무가 뜨겁게 타서 완전히 연소되었습니다. 불이 빨리 타면 스토브 윗부분이 뜨거워지지만, 버미큘라이트는 아랫부분을 단열하는 데 매우 효과적입니다. 스토브 아랫부분은 만질 수 없을 정도로 뜨거워지지 않았고 바닥은 따뜻해지지 않았습니다. 불이 붙으면 정기적으로 관리해야 합니다. 불이 타면서 새로운 나무를 추가하는 것 외에도 타는 조각을 챔버까지 계속 밀어 넣는 것이 중요합니다. 저희 스토브는 매우 효율적입니다. 저희 스토브에서 스파게티를 요리하려면 약 1파운드의 나무가 필요하고 일반 스토브보다 몇 분 더 걸립니다. 많은 나무를 사용하고 큰 불꽃을 만들면 물을 빨리 끓일 수 있습니다. 나무가 적으면 같은 양의 물을 끓일 수 있지만 시간이 더 오래 걸립니다. 처음에 물을 데우려면 나무가 많이 필요하지만 계속 끓이려면 나무가 거의 필요하지 않습니다. 나무 1파운드로 6리터의 물을 약 2시간 30분 동안 끓일 수 있습니다. 스토브가 타면 냄비와 스커트에 그을음이 많이 생깁니다. 주기적으로 이 그을음을 청소해야 합니다.
로켓 스토브를 만들면서 우리는 몇 가지 중요한 사실을 배웠습니다. 첫째, 재활용 재료만 사용하여 이런 종류의 스토브를 만들 수 있습니다. 하드웨어를 찾는 것이 가장 어려울 것입니다. 전동 공구를 사용하지 않고도 로켓 스토브를 만들 수 있습니다. 드릴 대신 망치와 못을 사용할 수도 있습니다. 톱날 대신 쇠톱을 사용할 수도 있습니다. 우리는 이 도구를 한 번만 사용하여 스커트를 잘라냈습니다. 예상대로 스토브 상단이 뜨거워졌습니다. 스토브를 다른 통 안에 넣고 단열하면 사용하기 더 편리할 것입니다. 개인적으로는 스토브에 더 많은 작업을 하는 것보다 뜨거운 표면을 처리하는 것이 낫습니다. 스토브를 사용하는 어린이가 있는 상황에서는 뜨거운 금속이 위험할 수 있습니다. 스토브에 없는 한 가지는 연소하는 동안 놓을 수 있는 매우 긴 나무 조각을 위한 선반입니다.
전 세계 인구는 앞으로도 바이오매스 연료를 계속 사용할 것입니다. 개선된 스토브를 사용하면 환경과 인간 사회 모두의 외부 비용을 통제하는 데 도움이 될 수 있습니다. "점점 더 많은 양의 바이오매스 연료가 구매되어 구매한 스토브에서 연소되는 것은 불가피한 듯합니다." [1] 연료 절감이 개선된 스토브의 적용을 주도하는 요인이 아닐 수도 있습니다. 개선된 스토브는 요리를 더 빠르고 안전하고 깨끗하게 만들어주기 때문에 효과적입니다. 개선된 스토브는 어린이를 노천 화재로 인한 화상 위험으로부터 보호하고, 호흡기 질환을 줄이며, 깨끗하고 그을음 없이 연소합니다.
2011년 9월 업데이트
9월 11일, 우리는 CCAT의 로켓 스토브를 방문하여 상태를 확인하고 페이지를 약간 업데이트했습니다. 스토브는 괜찮은 상태이지만 스토브를 개선할 수 있는 부분이 몇 군데 있습니다. 로켓 스토브는 만들어진 이후로 몇 가지 아주 사소한 변경을 거쳤습니다. 최근에 새로운 페인트 작업을 했습니다. 또한 굴뚝이 상당히 길어졌습니다. 이전 사진에서 볼 수 있듯이 원래 굴뚝은 다소 짧았습니다. 새로운 굴뚝은 훨씬 더 높고 꼭대기에 캡이 있습니다. 또한 굴뚝 주위에 라미네이트 정보 조각을 걸어두어 사람들에게 로켓 스토브가 무엇이고 로켓 스토브에 대한 일반적인 정보를 알릴 수 있도록 했습니다.
업데이트된 테스트
우리는 댄을 만나서 스토브를 테스트했습니다. 스토브는 몇 년 동안 사용되지 않은 것처럼 보였습니다.
- 첫 번째 단계는 냄비를 씻는 것입니다.
- 그런 다음, 우리는 1'에서 1.5' 길이의 땔감을 모았습니다. 땔감의 총 무게는 0.44파운드였습니다.
- 그 후에 냄비에 물을 채워서 치마에 놓았습니다.
- 다음으로, 우리는 연소실에서 나무 조각을 태우기 시작했습니다. 우리는 또한 죽은 풀을 땔감에 추가했습니다.
- 물은 7분 25초 만에 빠르게 끓었습니다.
- 물의 온도는 화씨 150도로 측정되었습니다.
우리는 몇 가지 문제 영역을 관찰했습니다. 연소실을 단열하는 데 사용된 버미큘라이트가 오래되어 교체할 수 있습니다. 또한 연소실과 통의 금속 케이스 사이에 작은 틈이 있는데, 이로 인해 냄비 주변의 열 집중도와 끓는 물의 온도가 낮아졌을 수 있습니다. 이러한 틈은 내열성 실런트로 쉽게 채울 수 있습니다. 또한 긴 굴뚝을 추가하면 가스 흐름이 개선되는지 여부는 불분명했습니다. 앞서 언급했듯이 굴뚝은 짧아야 하며 조리용 냄비 바로 위에 도달해야 하므로 길어진 굴뚝이 실제로 가스 흐름을 방해했을 수 있습니다. 또한 연소실의 벽돌도 약간 교체해야 할 수 있습니다. 이 스토브를 지속적으로 사용했다면 스토브를 최상의 작동 상태로 유지하고 싶을 것이므로 이러한 문제를 해결하는 것이 좋습니다.
그림 1: 스토브에 먹이를 공급하는 Erik과 Dan
그림 1a: 짐승 내부 보기
그림 1b: 온도 판독
그림 1c: 조리기구 없이 위에서 본 모습
그림 1d: 스토브에 매달려 있는 적층 정보
2014년 10월 업데이트
Jacob Carroll-Johnson 및 Carlos A. Sanchez 가 업데이트했습니다.
로켓 스토브는 꽤 오랫동안 사용하지 않은 것 같습니다. 로켓 스토브를 사용하지 않는 이유는 사용하기 쉽기 때문입니다. 불을 붙이기 어렵고, 불을 붙이면 계속 불을 붙이기 어렵습니다. 냄비 바닥이 타버립니다. 또한 사용하면 연기가 많이 납니다. 날씨 때문에 망가졌습니다. 실제 결과를 테스트하고 볼 수 없어서 실망했습니다. 다시 돌아가서 테스트를 하고 처음 만들었을 때와 비교해 볼 계획입니다. 몇 가지 테스트를 한 후에 결과를 게시하겠습니다.
우리는 분석 분석을 진행합니다. 우리가 가장 먼저 알아차린 것은 연기통과 적층 정보가 사라졌다는 것입니다. 녹이 스토브에 큰 피해를 입혔습니다. 위와 아래가 가장 큰 피해를 입었습니다. 녹으로 인해 구멍이 위까지 뚫려 있습니다. 따라서 위는 곧 교체해야 합니다. 아래도 영향을 받았습니다. 녹이 금속을 녹여서 아래가 정말 얇아진 것 같습니다. 아직 구멍은 없지만 가까운 미래에 생길 수도 있습니다. 로켓의 연속성이 별로 없는 것 같습니다. 연소실로 넘어가겠습니다. 세라믹 벽돌을 밀봉하는 데 사용된 내열성 실런트가 거의 완전히 사라졌습니다. 아래 벽돌도 상태가 나쁩니다. 아래 벽돌을 흔들어 보았더니 큰 덩어리 하나만 움직였습니다. 또한 연소실의 뒤쪽에 균열이 있는 것도 알아챘습니다.
그림 1: 일반적인 보기
그림 1d: 녹
그림 1a: 위쪽의 녹 구멍
그림 1b: 연소실
그림 1c: 뒷벽 균열
또한 참조
참고문헌
- ↑다음으로 이동:1.0 1.1 1.2 Barnes, Douglas F. "사람들이 개량된 바이오매스 스토브로 요리하게 만드는 것." Worldbank.org. 세계은행. 웹. 2011년 10월 3일. < http://www-wds.worldbank.org/external/default/WDSContentServer/WDSP/IB/1999/08/15/000009265_3970311122727/Rendered/INDEX/multi_page.txt >.