Bu Geliştirilmiş Yakıt Sobası veya Roket Sobası, Cal Poly Humboldt'taki Engr305'in son projesidir . Projenin amacı, Cal Poly Humboldt kampüsündeki Uygun Teknoloji Kampüs Merkezi için bir gösteri roket ocağı inşa etmektir. Roket sobası, gelişmiş yakıt sobası teknolojisi ve gelişimine bir örnek teşkil edecek; merkezi gezen öğrenciler ve halk, dünya çapında geliştirilmiş yakıt sobalarının tasarımı, işlevi ve ihtiyacı hakkında bilgi edinecek.
Roket sobası aynı zamanda merkez sakinlerinin geleneksel biyokütle ile yemek pişirmesine olanak tanıyarak petrol bazlı enerji kaynaklarına olan bağımlılıklarını azaltacak. Roket sobalarının dünya genelinde yemek pişirme yakıtı olarak biyokütleye bağımlı olan nüfuslar için tasarlandığını unutmamak önemlidir. Gelişmiş ülkelerde roket sobalarının kullanımına gerek yoktur. Modern pişirme yöntemlerini kullanan gelişmiş ülkeler, geleneksel pişirme yöntemlerine bağlı sağlık ve çevre sorunlarıyla karşı karşıya kalmamaktadır. Geliştirilmiş yakıt sobası Daniel Moyer ve Tyler Jones tarafından tasarlandı, üretildi ve test edildi.
Popülasyonlar yemek pişirmek için yakıt olarak biyokütleye giderek daha fazla güveniyor, bu da modern pişirme yöntemlerine doğru bir sonraki adımı engelliyor. Gelişmekte olan ülkelerdeki nüfus, Amerikan banliyölerinde bulunan aynı modern, kendi kendini temizleyen, konveksiyonlu, aşağı çekişli sobayı istiyor. Birçok kişi modern pişirme yöntemlerinin daha uygun olduğunu savunuyor. Modern pişirme yöntemleri, yakıt dönüşümünde etkilidir ve daha az atmosferik parçacık üretir, ancak petrole bağımlılık, modern pişirme yöntemlerinin uygunluğunu engellemektedir.
Geliştirilmiş aşçı ocakları, üç kaya yangınının olumsuz çevresel ve sosyal etkilerini gidermeye yönelik bir girişimdir. Geliştirilmiş Sobalar, yakıt tüketimi verimliliğini artırır ve kapalı pişirme ortamlarına yayılan kirliliği azaltır. Geliştirilmiş yakıt sobası tasarımları, metal gövde ve yangını çevreleyen yalıtım malzemeleriyle inşa edilmiştir. Geliştirilmiş yakıt sobaları, ısı transferini ve yakıt yanmasını iyileştirerek verimli, temiz yanan bir odun sobası sağlar.
İçindekiler
Tasarım
Tasarım ilkeleri
- İyi inşa edilmiş bir roket sobası havanın dolaşmasına izin verecektir. Bunu akılda tutarak, hava için eşit bir yol sağlamak önemlidir. Baca, yanma odası ve etek boşluğunun tümü aynı kesit alanına sahip olmalıdır.
- Oksijen sirküle edilmediği sürece yangın boğulacaktır. Yanma odasını inşa ederken yakıt için bir raf sağlamak gerekir. Bu sayede yanan yakıtın altına temiz hava çekilecektir.
- Baca kısa olmalı ve tencerenin hemen üstüne ulaşmalıdır. Bu, sıcak gazların sistem içerisinde daha hızlı akmasını sağlar.
- Isı yanma odasından yayılacaktır. Verimliliği artırmak için odanın etrafını yalıtın.
Malzemeler
Roket sobasının ana gövdesinin yapımında kullanılan malzemeler geri dönüştürülmüş metal varillerden yapılmıştır. Eski bir limon yağı tenekesi uygun boyutlara kesilerek tencere eteğimiz oldu. Yalıtımlı yanma odası, yerel bir çömlekçilik mağazasından satın alınan seramik yalıtımlı tuğlalardan oluşur. Bölme, 3/8 inçlik donanımla tutturulmuş on sekiz ayarlı paslanmaz çelik metal kaplama ile bir arada tutulur. Roket sobasını inşa etmek için kullanılan donanım, makine vidalarını, somunları, rondelaları ve metal levha vidalarını içerir; Kullanılan donanımlarımızın tamamı yerel bir hırdavatçıdan satın alındı.
Malzeme listesi
| Öğe | Maliyet |
|---|---|
| Yalıtımlı seramik tuğlalar | 29,60$ |
| 8 Quart Et Suyu Tenceresi | 19,99$ |
| Seramik tuğla çimentosu | 3,95$ |
| 2 metrekare Sac | 19,99$ |
| Çeşitli Somunlar, Cıvatalar ve Bağlantı Elemanları | 20,00$ |
| 8 Quart Et Suyu Tenceresi | 8,49$ |
| 16 Galonluk Varil | Özgür |
| Toplam | 84,02$ |
İnşaat adımları
Yanma odasının üst açıklığında metal bir raf oluşturduk. Bu raf daireseldir ve namlunun içine mükemmel şekilde oturur. Yanma odasının üst açıklığına karşılık gelen kare bir kesime sahiptir. Bu, gazların geçmesine izin verir, ancak onları namlunun alt yarısından kapatır. Raf, L braketleri ve vidalarla namlunun dışına sıkıca sabitlenir.
Namlunun üst yarısında bir etek yaptık. Bu etek tencereyi çevreleyerek altta ve yanlarda küçük bir boşluk bırakıyor. Etek bir kutudan yapılmıştır. Sıcak gazları kanalize etmek için altta kare bir açıklık açmak için teneke makaslar kullandık. Kutunun üst kısmı Sawzall ile tamamen kesilerek açıldı. Etek rafa vidalar ve rondelalarla sabitlenir.
Tencere, namlunun üst kısmındaki bir açıklığa yerleştirilir. Burada teneke uçlarla bir daire kestik ve ardından kare pense ve bir tokmak kullanarak metali dik açıyla dikkatlice büktük. Bu şekilde tencere ekstra sızdırmaz hale gelir ve açıklığı pürüzlü veya keskin olmaz.
Test yapmak
Roket sobası projelerinde test yapmak çok önemlidir. Testler bir soba projesinin tüm ömrü boyunca yapılmalıdır. İyileştirilmiş sobaların değerlendirilmesi, modelin pazarlanabilir olup olmadığının, üretim maliyetlerinin mümkün olduğunca düşük olup olmadığının ve iyileştirmelere ihtiyaç olup olmadığının belirlenmesine yardımcı olur. "Sobaların dikkatli bir şekilde test edilmesi, daha iyi bir sobanın nasıl yapılacağına dair daha doğru bir anlayışla sonuçlandı. Deney ve testler olmadan, bir sobanın geliştirilmesi varsayımlara dayanmaktadır". Enerji verimliliğindeki teknik ilerlemeler tek başına başarıyı garanti etmeyecektir. Soba programları uygun proje tasarımı, uygulama ve uygun kurumsal destek ile tamamlanmalıdır. Uygun testler olmadan, soba programları, geliştirilmiş sobaların verimliliği konusunda gerçekçi olmayan beklentilere sahip olacaktır. Soba programları, kontrollü bir laboratuvar ortamında test edildiğinde geliştirilmiş sobaların verimliliğini olduğundan fazla tahmin edebilir. Geliştirilmiş sobalar gerçek evlerde asla aynı performansı göstermez. "Laboratuvarda elde edilebilecek yakıt tasarrufunun, saha koşullarında mümkün olan tasarrufla çoğu zaman çok az ilişkisi vardır"[1] . Kontrollü laboratuvar ortamlarındaki birçok ocak programı, yakıt tüketiminde %75'lik bir azalma elde etti. İlk soba programları incelendikten sonra, geliştirilmiş sobaların yakıt verimliliği beklentileri önemli ölçüde azaldı. "Soba camiasındaki çoğu insan artık yakıt tüketiminde %50'lik bir azalmanın büyük bir başarı olarak görülmesi gerektiği ve bunun %25 veya daha az bir tasarrufla yetinilmesi gerektiği konusunda hemfikirdir". [1] Laboratuar ayarları, geliştirilmiş sobaların tasarlanması ve ilk test edilmesi açısından değerli olabilir; Saha koşullarında yapılan testler, nihai ürünün doğru şekilde üretilip tasarlanmasını sağlayabilir. Başarılı bir soba programının sağlanmasında yerel kültüre bağlı ve uyumlu bir soba tasarımının üretilmesi hayati önem taşımaktadır.
Test türleri
Sobamızı test ederken suyu kaynatmanın ne kadar süreceğini ve ne kadar odun kullanıldığını öğrenmek istedik. Ayrıca ahşabın tamamen yanmış olup olmadığını belirlemek için külleri de inceledik. Sonuçta üç tür test yaptık.
- Suyu soğuk başlangıçtan ve sıcak başlangıçtan kaynattık. Sıcak başlatma, teste zaten odun yanarken başladığımız anlamına gelir. Suyun başlangıç sıcaklığı altmış üç dereceydi.
- 30 dakika kaynattık. Başlangıçta suyu kaynatan odunun tamamı yanana kadar saati başlatmadık. Bu bize daha doğru sonuçlar verdi.
Sonuçlar
- Dört litre suyu 108 o F'ye ısıtmak 13 dakika ve 0,36 pound aldı. Bu, soğuk bir başlangıçtan itibaren yapıldı (başlangıçta hiçbir şey yanmıyordu). Başlangıç sıcaklığı 62 o F ve son sıcaklık 170 o F idi.
- Sıcak bir başlangıçtan itibaren, aynı hacimdeki suyu 149 o F ısıtmak için 10 dakika ve 0,56 pound ahşabın kullanılması gerekiyordu. Başlangıç sıcaklığı 63 o F ve son sıcaklık 212 o F idi.
- Sıcak bir başlangıçtan itibaren, altı litre suyu 146 o F ısıtmak için 11 dakika ve 0,72 pound ahşabın kullanılması gerekti. Başlangıç sıcaklığı 64 o F ve son sıcaklık 210 o F idi.
- Altı litre suyu yarım saat kaynatmak için 18 kilo odun gerekiyordu. Başlangıç sıcaklığı 212 o F ve son sıcaklık 210 o F idi.
Çözüm
Testlerimizin sonuçları projenin başarılı olduğunu gösterdi. İlk fark ettiğimiz şey hava sirkülasyonunun mükemmel olmasıydı. Ateşe yeterince hava girme veya dumanın yanma odasından dışarı çıkması konusunda hiçbir zaman sorun yaşamadık. Bu, yangının başlatılmasını çok kolaylaştırır. Ayrıca neredeyse hiç kül kalmadığını görmek bizi sevindirdi. Odun sıcak bir şekilde yandı ve tamamen yandı. Ateş hızlı yanarken sobanın üst kısmı ısınsa da vermikülit alt kısmı çok iyi yalıtıyor. Sobanın alt yarısı hiçbir zaman dokunulamayacak kadar ısınmadı ve taban kısmı da hiç ısınmadı. Yangın çıktıktan sonra düzenli olarak bakım yapılması gerekir. Ateş yanarken yeni odun eklemenin yanı sıra, yanan parçaları sürekli olarak odanın içine doğru itmek de önemlidir. Sobamız oldukça verimlidir. Sobamızda spagetti pişirmek için yaklaşık yarım kilo odun gerekir ve normal bir ocaktan yalnızca birkaç dakika daha uzun sürer. Bol miktarda odun kullanarak ve büyük bir alev oluşturarak suyu hızlı bir şekilde kaynatmak mümkündür. Daha az odunla aynı miktarda su kaynatılabilir ancak bu daha uzun sürer. Başlangıçta suyu ısıtmak için çok fazla odun gerekir, ancak kaynamasını sağlamak için çok az odun gerekir. Bir kilo odun, altı litre suyu yaklaşık iki buçuk saat kaynatmaya yetiyordu. Sobamız yanarken tencere ve eteği çok fazla is alıyor. Periyodik olarak bu kurumun temizlenmesi gerekecektir. aynı miktarda su kaynatılabilir ancak daha uzun sürer. Başlangıçta suyu ısıtmak için çok fazla odun gerekir, ancak kaynamasını sağlamak için çok az odun gerekir. Bir kilo odun, altı litre suyu yaklaşık iki buçuk saat kaynatmaya yetiyordu. Sobamız yanarken tencere ve eteği çok fazla is alıyor. Periyodik olarak bu kurumun temizlenmesi gerekecektir. aynı miktarda su kaynatılabilir ancak daha uzun sürer. Başlangıçta suyu ısıtmak için çok fazla odun gerekir, ancak kaynamasını sağlamak için çok az odun gerekir. Bir kilo odun, altı litre suyu yaklaşık iki buçuk saat kaynatmaya yetiyordu. Sobamız yanarken tencere ve eteği çok fazla is alıyor. Periyodik olarak bu kurumun temizlenmesi gerekecektir.
In building a rocket stove, we learned some important things. First, it would be possible to construct this type of stove using only recycled materials. The hardware would be the most difficult to find. It would also be possible to construct our rocket stove with out the use of power tools. We could have used a hammer and spike instead of a drill. We also could have used a hacksaw instead of a Sawzall. We only used this tool once, to cut the skirt out. As we anticipated, the top of the stove got hot. If our stove was placed inside of another barrel and insulated, it would be more user-friendly. Personally, I would rather deal with the hot surface than to put more work into the stove. In a situation where there were children using the stove, the hot metal could be dangerous. The one thing that our stove lacks is a shelf for extra long pieces of wood to rest on while they are combusting.
Populations around the world are going to continue to use biomass fuel for the indefinite future. The use of improved stoves can help control the external costs to both the environment and human society. "It seems inevitable that an increasing amount of biomass fuel will be bought and burned in purchased stoves".[1] Fuel savings may not be the driving factor in the adaptation of improved stoves. Improved stoves work because they make cooking quicker, safer, and cleaner. Improved stoves protect children from the dangers of burns from the open fire, reduce respiratory diseases, and burn clean and free of soot.
September 2011 update
On September 11, we visited the rocket stove at CCAT to check on how it's doing and update the page a little. The stove is in decent condition but there are a few areas that the stove could be improved. The rocket stove has gone through a few very minor changes since its creation. Recently, it received a fresh paint job. Also, the chimney has been lengthened considerably. As you can see from previous pictures, the original chimney was rather short. The new chimney is much taller and has a cap on the top. We also left a laminated informational piece to hang around the chimney and let people know what the rocket stove is and information about rocket stoves in general.
Updated testing
We met up with Dan and tested the stove. It appeared as if the stove hadn't been used in quite a few years.
- The first step was to wash the cookpot
- Then, we gathered pieces of kindling 1' to 1.5' long. The kindling weighed a total of.44 lbs
- After that, we filled the pot with water and placed it in the skirt
- Next, we started burning the pieces of wood in the combustion chamber. We also added dead grass to the kindling.
- The water came to a rapid boil within 7 minutes and 25 seconds.
- The water's temperature was measured at 150 degrees Fahrenheit.
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. World Bank. Web. 03 Oct. 2011. <http://www-wds.worldbank.org/external/default/WDSContentServer/WDSP/IB/1999/08/15/000009265_3970311122727/Rendered/INDEX/multi_page.txt>.