CCAT rocket stove/vi

Bếp nhiên liệu cải tiến , hay còn gọi là bếp tên lửa, là dự án cuối khóa của môn Engr305 tại Đại học Cal Poly Humboldt . Mục tiêu của dự án là chế tạo một bếp tên lửa mẫu để trình diễn tại Trung tâm Công nghệ Thích hợp của trường Cal Poly Humboldt. Bếp tên lửa này sẽ đóng vai trò là ví dụ về công nghệ và sự phát triển của bếp nhiên liệu cải tiến; sinh viên và công chúng tham quan trung tâm sẽ tìm hiểu về thiết kế, chức năng và nhu cầu về bếp nhiên liệu cải tiến trên toàn thế giới.

Bếp lò tên lửa cũng sẽ cho phép cư dân của trung tâm nấu ăn bằng nhiên liệu sinh khối truyền thống , giảm sự phụ thuộc vào các nguồn năng lượng từ dầu mỏ. Điều quan trọng cần lưu ý là bếp lò tên lửa được thiết kế cho các cộng đồng trên khắp thế giới phụ thuộc vào nhiên liệu sinh khối để nấu ăn. Việc sử dụng bếp lò tên lửa ở các nước phát triển là không cần thiết. Các nước phát triển sử dụng các phương pháp nấu ăn hiện đại không phải đối mặt với các vấn đề về sức khỏe và môi trường liên quan đến các phương pháp nấu ăn truyền thống. Bếp lò nhiên liệu cải tiến này được thiết kế, chế tạo và thử nghiệm bởi Daniel Moyer và Tyler Jones.

Dân số ngày càng phụ thuộc vào sinh khối làm nhiên liệu nấu ăn, do đó cản trở bước tiến tiếp theo hướng tới các phương pháp nấu ăn hiện đại. Người dân ở các nước đang phát triển muốn có những chiếc bếp hiện đại, tự làm sạch, đối lưu, hút khói giống như ở các vùng ngoại ô của Mỹ. Nhiều người cho rằng các phương pháp nấu ăn hiện đại phù hợp hơn. Các phương pháp nấu ăn hiện đại hiệu quả trong việc chuyển đổi nhiên liệu và tạo ra ít bụi mịn trong khí quyển hơn, tuy nhiên sự phụ thuộc vào dầu mỏ cản trở tính phù hợp của các phương pháp nấu ăn hiện đại.

Bếp nấu cải tiến là một nỗ lực nhằm giải quyết những tác động tiêu cực đến môi trường và xã hội của phương pháp nấu bằng ba hòn đá. Bếp cải tiến giúp tăng hiệu quả sử dụng nhiên liệu và giảm ô nhiễm thải ra môi trường nấu nướng trong nhà. Thiết kế bếp cải tiến được chế tạo với vỏ kim loại và vật liệu cách nhiệt bao quanh ngọn lửa. Bếp cải tiến giúp cải thiện khả năng truyền nhiệt và đốt cháy nhiên liệu, tạo ra một chiếc bếp củi đốt sạch và hiệu quả.

1. Một bếp lò tên lửa được chế tạo tốt sẽ cho phép không khí lưu thông. Vì vậy, điều quan trọng là phải tạo ra một đường dẫn khí đều đặn. Ống khói, buồng đốt và khe hở giữa ống khói và thành bếp đều phải có diện tích mặt cắt ngang bằng nhau.
2. Nếu không có oxy được lưu thông, ngọn lửa sẽ bị tắt. Khi xây dựng buồng đốt, cần phải tạo một giá đỡ cho nhiên liệu. Bằng cách này, không khí trong lành sẽ được hút vào bên dưới nhiên liệu đang cháy.
3. Ống khói nên ngắn, chỉ cao hơn nồi nấu một chút. Điều này cho phép khí nóng lưu thông nhanh hơn trong hệ thống.
4. Nhiệt sẽ tỏa ra từ buồng đốt. Để tăng hiệu quả, hãy cách nhiệt xung quanh buồng đốt.

Các vật liệu được sử dụng trong việc chế tạo thân chính của bếp lò tên lửa được làm từ thùng kim loại tái chế. Một lon dầu chanh cũ được cắt gọt cho đúng kích thước, trở thành phần đế của bếp. Buồng đốt cách nhiệt được làm từ các viên gạch cách nhiệt bằng gốm mua tại cửa hàng cung cấp vật liệu gốm sứ địa phương. Buồng đốt được giữ chắc bằng các tấm thép không gỉ dày 18 gauge được cố định bằng các phụ kiện 3/8 inch. Các phụ kiện được sử dụng để chế tạo bếp lò tên lửa bao gồm ốc vít máy, đai ốc, vòng đệm và ốc vít kim loại; tất cả các phụ kiện chúng tôi sử dụng đều được mua từ cửa hàng kim khí địa phương.

1

Buồng đốt hình vuông được xây dựng bằng gạch cách nhiệt. Gạch được cắt và tạo hình bằng cưa tay. Bột trét chịu nhiệt được sử dụng làm chất bịt kín.

2

Một khung kim loại đỡ một tấm vỏ bằng kim loại giữ buồng đốt ở đúng vị trí. Tấm kim loại được cắt bằng kéo cắt tôn và cố định bằng vít ở các cạnh.

3

Người ta dùng máy khoan và kéo cắt tôn để khoét một hình vuông trên thân ống sao cho kích thước tương ứng với vỏ kim loại. Vỏ buồng đốt sẽ khớp vào lỗ này, nhô ra ở cả hai phía.

4

Vỏ được cố định chắc chắn vào một thanh kim loại trải dài ngang qua nòng súng. Thanh này được cố định ở cả hai đầu bằng các giá đỡ hình chữ L.

5

Người ta đổ vermiculite vào thùng để cách nhiệt buồng đốt. Lớp cách nhiệt này lấp đầy khoảng trống giữa buồng đốt và thùng, và được đổ đầy đến tận miệng buồng đốt.

6

Tại miệng trên của buồng đốt, chúng tôi chế tạo một giá đỡ bằng kim loại. Giá đỡ này có hình tròn và vừa khít với bên trong thùng. Nó có một rãnh vuông tương ứng với miệng trên của buồng đốt. Điều này cho phép khí đi qua, nhưng ngăn không cho khí xâm nhập vào nửa dưới của thùng. Giá đỡ được cố định chắc chắn vào bên ngoài thùng bằng các thanh chữ L và ốc vít.

7

Ở nửa trên của thùng, chúng tôi làm một cái váy. Cái váy này bao quanh nồi nấu, chừa một khoảng trống nhỏ ở đáy và hai bên. Cái váy được làm từ một lon thiếc. Chúng tôi dùng kéo cắt thiếc để cắt một lỗ vuông ở đáy để dẫn khí nóng. Phần trên của lon được cắt hoàn toàn bằng máy cưa điện. Cái váy được cố định vào giá đỡ bằng vít và vòng đệm.

8

Chiếc nồi được đặt vào một lỗ trên đỉnh thùng. Ở đây, chúng ta đã dùng kéo cắt tôn để cắt một hình tròn, sau đó cẩn thận uốn cong phần kim loại xuống một góc vuông bằng kìm vuông và búa. Bằng cách này, chiếc nồi được bịt kín hơn và lỗ đặt nồi không bị lởm chởm hay sắc nhọn.

9

Chúng tôi khoét một lỗ ở mặt trên của thùng phuy và dùng vít cố định một ống khói kim loại hình tròn lên trên lỗ đó.

10

Để sử dụng bếp lò tên lửa của chúng tôi, hãy đốt nhiên liệu bên trong buồng đốt và đặt nồi vào bên trong vành.

Thử nghiệm là điều cần thiết cho các dự án bếp lò tên lửa. Việc thử nghiệm nên được thực hiện trong suốt vòng đời của một dự án bếp lò. Việc đánh giá các loại bếp lò cải tiến giúp xác định xem mô hình đó có khả thi trên thị trường hay không, liệu chi phí sản xuất có ở mức thấp nhất có thể hay không và liệu có cần cải tiến gì không. "Việc thử nghiệm cẩn thận các loại bếp lò đã giúp hiểu rõ hơn về cách chế tạo một chiếc bếp lò tốt hơn. Nếu không có thử nghiệm và kiểm tra, việc phát triển một chiếc bếp lò sẽ dựa trên phỏng đoán". Những tiến bộ kỹ thuật về hiệu quả năng lượng thôi chưa đủ để đảm bảo thành công. Các chương trình về bếp lò phải được bổ sung bằng thiết kế dự án phù hợp, triển khai và hỗ trợ thể chế thích hợp. Nếu không có thử nghiệm đúng cách, các chương trình về bếp lò sẽ có những kỳ vọng không thực tế về hiệu quả của các loại bếp lò cải tiến. Các chương trình về bếp lò có thể đánh giá quá cao hiệu quả của các loại bếp lò cải tiến khi được thử nghiệm trong môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát. Bếp lò cải tiến không bao giờ hoạt động tốt như vậy trong các hộ gia đình thực tế. "Việc tiết kiệm nhiên liệu có thể đạt được trong phòng thí nghiệm thường ít liên quan đến mức tiết kiệm có thể đạt được trong điều kiện thực địa" ^{[ 1 ]} . Nhiều chương trình về bếp lò trong môi trường phòng thí nghiệm được kiểm soát đã đạt được mức giảm 75% lượng tiêu thụ nhiên liệu. Sau khi xem xét các chương trình về bếp lò ban đầu, kỳ vọng về hiệu quả nhiên liệu của các loại bếp lò cải tiến đã giảm đáng kể. “Hầu hết mọi người trong cộng đồng bếp lò hiện nay đều đồng ý rằng việc giảm 50% lượng nhiên liệu tiêu thụ nên được coi là một thành tựu lớn và họ nên hài lòng với mức tiết kiệm 25% hoặc thậm chí ít hơn”. ^{[ 1 ]} Môi trường phòng thí nghiệm có thể có giá trị trong việc thiết kế và thử nghiệm ban đầu các loại bếp lò cải tiến; thử nghiệm trong điều kiện thực địa có thể đảm bảo sản phẩm cuối cùng được chế tạo và thiết kế chính xác. Việc tạo ra một thiết kế bếp lò tuân thủ và phù hợp với văn hóa địa phương là điều rất quan trọng để đảm bảo một chương trình bếp lò thành công.

Trong quá trình thử nghiệm bếp, chúng tôi muốn tìm hiểu xem mất bao lâu để đun sôi nước và cần bao nhiêu củi. Chúng tôi cũng kiểm tra tro để xác định xem củi đã cháy hết hay chưa. Cuối cùng, chúng tôi đã thực hiện ba loại thử nghiệm.

1. Chúng tôi đun nước từ trạng thái nguội và trạng thái nóng. Trạng thái nóng có nghĩa là chúng tôi bắt đầu thử nghiệm khi đã có củi cháy. Nhiệt độ ban đầu của nước là 63 độ.
2. Chúng tôi đun sôi nước trong 30 phút. Chúng tôi không bắt đầu tính giờ cho đến khi toàn bộ củi dùng để làm sôi nước ban đầu đã cháy hết. Điều này giúp chúng tôi có được kết quả chính xác hơn.

1. Phải mất 13 phút và 0,36 pound củi để đun nóng 4 lít nước lên 108 ^° F. Quá trình này được thực hiện từ trạng thái nguội (ban đầu không có gì cháy). Nhiệt độ ban đầu là 62 ^° F và nhiệt độ cuối cùng là 170 ^° F.
2. Từ trạng thái ban đầu nóng, cần 10 phút và 0,56 pound gỗ để đun nóng cùng một lượng nước lên 149 ^° F. Nhiệt độ ban đầu là 63 ^° F và nhiệt độ cuối cùng là 212 ^° F.
3. Từ trạng thái ban đầu nóng, cần 11 phút và 0,72 pound củi để đun nóng 6 lít nước lên 146 ^° F. Nhiệt độ ban đầu là 64 ^° F và nhiệt độ cuối cùng là 210 ^° F.
4. Để đun sôi sáu lít nước trong nửa giờ, cần 0,18 pound gỗ. Nhiệt độ ban đầu là 212 ^° F và nhiệt độ cuối cùng là 210 ^° F.

Kết quả thử nghiệm của chúng tôi đã chứng minh dự án thành công. Điều đầu tiên chúng tôi nhận thấy là khả năng lưu thông không khí rất tốt. Chúng tôi chưa bao giờ gặp vấn đề về việc cung cấp đủ không khí cho lửa hoặc khói thoát ra khỏi buồng đốt. Điều này giúp việc nhóm lửa trở nên rất dễ dàng. Ngoài ra, chúng tôi rất vui khi thấy hầu như không có tro tàn nào còn sót lại. Gỗ cháy nóng và cháy hoàn toàn. Mặc dù phần trên của bếp sẽ nóng lên khi lửa cháy nhanh, nhưng chất vermiculite đã cách nhiệt rất tốt cho phần dưới. Nửa dưới của bếp không bao giờ quá nóng khi chạm vào và phần đáy thậm chí không hề ấm. Khi lửa đã cháy, cần phải thường xuyên kiểm tra. Ngoài việc thêm gỗ khi lửa cháy, điều quan trọng là phải liên tục đẩy các mảnh gỗ đang cháy vào sâu trong buồng đốt. Bếp của chúng tôi rất hiệu quả. Để nấu mì spaghetti trong bếp của chúng tôi sẽ cần khoảng nửa kg gỗ và chỉ mất thêm vài phút so với bếp thông thường. Bằng cách sử dụng nhiều gỗ và tạo ra ngọn lửa lớn, có thể đun sôi nước nhanh chóng. Với ít gỗ hơn, cùng một lượng nước có thể được đun sôi nhưng sẽ mất nhiều thời gian hơn. Để đun nước ban đầu cần rất nhiều củi, nhưng để giữ cho nước sôi thì chỉ cần rất ít củi. Một pound củi có thể giữ cho sáu lít nước sôi trong khoảng hai tiếng rưỡi. Khi bếp đang cháy, nồi và đáy nồi sẽ bám rất nhiều muội than. Định kỳ, cần phải làm sạch lớp muội than này.

Trong quá trình chế tạo bếp lò tên lửa, chúng tôi đã học được một số điều quan trọng. Thứ nhất, hoàn toàn có thể chế tạo loại bếp này chỉ bằng vật liệu tái chế. Phần cứng sẽ là phần khó tìm nhất. Chúng tôi cũng có thể chế tạo bếp lò tên lửa mà không cần dùng đến dụng cụ điện. Chúng tôi có thể dùng búa và đinh thay vì máy khoan. Chúng tôi cũng có thể dùng cưa tay thay vì cưa máy. Chúng tôi chỉ dùng cưa máy một lần, để cắt phần chân đế. Như dự đoán, phần trên của bếp rất nóng. Nếu bếp được đặt bên trong một thùng phuy khác và được cách nhiệt, nó sẽ tiện dụng hơn. Cá nhân tôi thà chịu đựng bề mặt nóng còn hơn là bỏ thêm công sức vào việc chế tạo bếp. Trong trường hợp có trẻ em sử dụng bếp, kim loại nóng có thể gây nguy hiểm. Điều duy nhất mà bếp của chúng tôi thiếu là giá đỡ cho những khúc gỗ dài để đặt lên khi đốt.

Dân số trên toàn thế giới sẽ tiếp tục sử dụng nhiên liệu sinh khối trong tương lai vô định. Việc sử dụng bếp cải tiến có thể giúp kiểm soát chi phí ngoại sinh đối với cả môi trường và xã hội loài người. "Có vẻ như không thể tránh khỏi việc ngày càng nhiều nhiên liệu sinh khối sẽ được mua và đốt trong các bếp mua sẵn". ^{[ 1 ]} Tiết kiệm nhiên liệu có thể không phải là yếu tố thúc đẩy việc thích ứng với bếp cải tiến. Bếp cải tiến hoạt động hiệu quả vì chúng giúp nấu ăn nhanh hơn, an toàn hơn và sạch hơn. Bếp cải tiến bảo vệ trẻ em khỏi nguy cơ bỏng do lửa trần, giảm các bệnh về đường hô hấp và đốt sạch sẽ, không tạo ra muội than.

Logan Ward và Erik Rasmussen

Ngày 11 tháng 9, chúng tôi đã đến thăm bếp lò tên lửa tại CCAT để kiểm tra tình trạng của nó và cập nhật một chút thông tin trên trang này. Bếp lò nhìn chung vẫn còn khá tốt nhưng có một vài điểm cần cải thiện. Bếp lò tên lửa đã trải qua một vài thay đổi nhỏ kể từ khi được chế tạo. Gần đây, nó đã được sơn lại. Ngoài ra, ống khói cũng đã được kéo dài đáng kể. Như bạn có thể thấy từ những bức ảnh trước, ống khói ban đầu khá ngắn. Ống khói mới cao hơn nhiều và có nắp ở trên đỉnh. Chúng tôi cũng để lại một tờ thông tin được ép nhựa để treo quanh ống khói, giúp mọi người hiểu về bếp lò tên lửa và các loại bếp lò tên lửa nói chung.

Chúng tôi gặp Dan và thử nghiệm chiếc bếp. Có vẻ như chiếc bếp đã không được sử dụng trong khá nhiều năm.

• Bước đầu tiên là rửa sạch nồi nấu ăn.
• Sau đó, chúng tôi thu thập các khúc củi mồi dài từ 30 đến 45 cm. Tổng trọng lượng của củi mồi là 0,44 pound (khoảng 2,7 kg).
• Sau đó, chúng tôi đổ đầy nước vào nồi và đặt nó vào trong váy.
• Tiếp theo, chúng tôi bắt đầu đốt các mảnh gỗ trong buồng đốt. Chúng tôi cũng cho thêm cỏ khô vào làm mồi lửa.
• Nước sôi nhanh chóng trong vòng 7 phút 25 giây.
• Nhiệt độ nước được đo là 150 độ Fahrenheit.

Chúng tôi đã phát hiện một vài vấn đề. Lớp vermiculite dùng để cách nhiệt buồng đốt đã cũ và cần được thay thế. Ngoài ra, có những khe hở nhỏ giữa buồng đốt và vỏ kim loại của thùng, điều này có thể làm giảm sự tập trung nhiệt xung quanh nồi và làm giảm nhiệt độ nước sôi. Những khe hở này có thể dễ dàng được lấp đầy bằng một loại chất bịt kín chịu nhiệt nào đó. Hơn nữa, không rõ liệu việc thêm ống khói dài hơn có cải thiện luồng khí hay không. Như đã đề cập trước đó, ống khói nên ngắn, chỉ cao hơn nồi nấu một chút, vì vậy ống khói dài hơn thực tế có thể đã cản trở luồng khí. Ngoài ra, một số viên gạch trong buồng đốt cũng có thể cần được thay thế. Nếu bếp này được sử dụng thường xuyên, có lẽ nên giải quyết những vấn đề này vì bạn muốn bếp của mình hoạt động trong điều kiện tốt nhất.

Được cập nhật bởi Jacob Carroll-Johnson và Carlos A. Sanchez

Có vẻ như bếp lò tên lửa đã không được sử dụng trong một thời gian khá dài. Lý do không sử dụng bếp lò tên lửa là do khó sử dụng. Nó khó nhóm lửa và một khi đã nhóm lửa thì rất khó giữ cho lửa cháy. Đáy nồi bị cháy khét. Nó cũng tạo ra rất nhiều khói khi sử dụng. Thời tiết cũng đã ảnh hưởng đến nó. Tôi rất tiếc vì chúng tôi không thể thử nghiệm và xem kết quả thực tế. Chúng tôi dự định sẽ quay lại để thử nghiệm và xem nó hoạt động như thế nào so với khi mới được chế tạo. Chúng tôi sẽ đăng kết quả sau khi tiến hành thử nghiệm.

Chúng tôi tiến hành phân tích. Điều đầu tiên chúng tôi nhận thấy là ống khói và phần thông tin dán đã biến mất. Gỉ sét đã gây thiệt hại nặng nề cho bếp. Phần trên và phần dưới bị ảnh hưởng nhiều nhất. Có một số lỗ do gỉ sét xuyên suốt phần trên. Vì vậy, phần trên sẽ sớm cần được thay thế. Phần dưới cũng bị ảnh hưởng. Có vẻ như gỉ sét đã ăn mòn kim loại, và giờ phần dưới rất mỏng. Hiện chưa có lỗ nhưng có thể sẽ có trong tương lai gần. Có vẻ như cấu trúc của tên lửa không còn nguyên vẹn. Tiếp theo là buồng đốt. Chất keo chịu nhiệt được sử dụng để bịt kín các viên gạch gốm gần như đã biến mất hoàn toàn. Viên gạch đáy cũng trong tình trạng tồi tệ. Khi chúng tôi lắc viên gạch đáy, chúng tôi thấy chỉ có một mảng lớn di chuyển. Chúng tôi cũng nhận thấy phần phía sau của buồng đốt có vết nứt.

• Trung tâm nghiên cứu Aprovecho
• Bếp tên lửa của Larry Winiarski
• Bếp lò tên lửa WaterPod