这款改良燃料炉或火箭炉是加州州立理工大学洪堡分校工程 305的最终项目。该项目的目标是为加州州立理工大学洪堡分校校园内适用技术中心建造一个示范火箭炉。火箭炉将作为改良燃料炉技术和发展的典范；参观该中心的学生和公众将了解世界各地改良燃料炉的设计、功能和需求。
火箭炉还能让中心居民使用传统生物质做饭，减少对石油能源的依赖。值得注意的是，火箭炉是为世界各地依赖生物质作为烹饪燃料的人群设计的。发达国家没有必要使用火箭炉。使用现代烹饪方法的发达国家不会面临与传统烹饪方法相关的健康和环境问题。改进的燃料炉由 Daniel Moyer 和 Tyler Jones 设计、制造和测试。
人们越来越依赖生物质作为烹饪燃料，从而阻碍了现代烹饪方法的下一步发展。发展中国家的人们想要与美国郊区一样的现代化、自清洁、对流、下吸式炉灶。许多人认为现代烹饪方法更合适。现代烹饪方法在燃料转换方面效率高，产生的大气颗粒物较少，但对石油的依赖阻碍了现代烹饪方法的适用性。
改进的炉灶是为了解决三石火灾对环境和社会造成的负面影响。改进的炉灶提高了燃料消耗效率，减少了排放到室内烹饪环境中的污染。改进的燃料炉灶设计采用金属外壳和绝缘材料包裹火炉。改进的燃料炉灶改善了热传递和燃料燃烧，从而形成了一种高效、清洁的燃木炉灶。
内容
设计
设计原则
- 结构良好的火箭炉可以让空气流通。考虑到这一点，为空气提供均匀的通道非常重要。烟囱、燃烧室和裙边间隙都应具有相同的横截面积。
- 除非有氧气循环，否则火会熄灭。建造燃烧室时，必须为燃料提供一个架子。这样，新鲜空气就会被吸入燃烧燃料下方。
- 烟囱应该短一些，刚好到达锅的上方。这样热气才能更快地流过系统。
- 热量将从燃烧室散发出去。为了提高效率，应在燃烧室周围进行隔热。
材料
火箭炉主体的构造材料由回收的金属桶制成。一个旧的柠檬油罐被修剪成合适的尺寸，成为我们的锅裙。绝缘燃烧室由从当地陶器供应商店购买的陶瓷绝缘砖组成。燃烧室用 18 号不锈钢金属板固定在一起，并用 3/8 英寸五金件固定。用于构造火箭炉的五金件包括机械螺钉、螺母、垫圈和钣金螺钉；我们使用的所有五金件都是从当地五金店购买的。
材料清单
| 物品 | 成本 |
|---|---|
| 隔热陶瓷砖 | 29.60 美元 |
| 8 夸脱汤锅 | 19.99 美元 |
| 陶瓷砖水泥 | 3.95 美元 |
| 2平方英尺金属板 | 19.99 美元 |
| 杂项螺母、螺栓和紧固件 | 20.00 美元 |
| 8 夸脱汤锅 | 8.49 美元 |
| 16 加仑桶 | 自由的 |
| 全部的 | 84.02美元 |
施工步骤
方形燃烧室由隔热砖砌成。使用钢锯切割和塑形砖。使用耐热腻子作为密封剂。
金属支架支撑着固定燃烧室的金属板箱。金属用剪子剪下来，并用螺丝固定在边缘。
使用钻头和剪刀将枪管剪成与金属外壳尺寸相符的方形。燃烧室外壳装入孔中，两侧突出。
机壳牢固地固定在横跨枪管的金属梁上。该梁的两侧均用 L 形支架固定。
将蛭石倒入枪管内，以隔离燃烧室。这种隔离材料填充了燃烧室和枪管之间的空间，填充高度达到燃烧室顶部。
我们在燃烧室顶部开口处建造了一个金属架子。这个架子是圆形的，与桶内完美贴合。它有一个方形切口，与燃烧室顶部开口相对应。这允许气体通过，但将其与桶的下半部分隔离开来。架子用 L 形支架和螺丝牢固地固定在桶的外部。
我们在桶的上半部分做了一个裙边。裙边围绕着烹饪锅，在底部和侧面留出一个小缝隙。裙边是用罐头做成的。我们用铁皮剪在底部剪出一个方形开口，以引导热气。用锯子将罐头的顶部完全切开。裙边用螺丝和垫圈固定在架子上。
将锅插入桶顶部的开口。在这里，我们用剪刀剪出一个圆圈，然后用方钳和木槌小心地将金属弯曲成直角。这样，锅就密封得非常好，开口也不会参差不齐或锋利。
我们在桶的上方切出一个孔，并用螺丝将一个圆形的金属烟囱固定在孔上。
要使用我们的火箭炉，请在燃烧室内燃烧燃料，并将锅放在裙边内。
测试
测试对于火箭炉项目至关重要。测试应贯穿炉子项目的整个生命周期。对改进炉子的评估有助于确定该模型是否具有市场价值、生产成本是否尽可能低以及是否需要改进。“对炉子的仔细测试使我们更准确地了解如何制造更好的炉子。没有实验和测试，炉子的开发就只能基于猜测”。仅靠能源效率方面的技术进步并不能确保成功。炉子计划必须辅以适当的项目设计、实施和适当的机构支持。如果没有适当的测试，炉子计划将对改进炉子的效率抱有不切实际的期望。在受控的实验室环境中测试时，炉子计划可能会高估改进炉子的效率。改进炉子在实际家庭中的表现从来都不是那么好。“在实验室中可以实现的燃料节省通常与现场条件下可能实现的节省关系不大” [1]。受控实验室环境中的许多炉子计划实现了 75% 的燃料消耗减少。在检查了早期的炉子计划后，对改进炉子的燃料效率预期已大幅降低。 “现在，炉灶社区的大多数人都同意，燃料消耗减少 50% 应该被视为一项重大成就，而节省 25% 甚至更少的燃料就应该心满意足了”。[1]实验室环境对于改进炉灶的设计和初步测试非常有用；在现场条件下进行测试可以确保最终产品的制造和设计正确。设计出符合当地文化的炉灶对于确保炉灶计划的成功至关重要。
测试类型
在测试我们的炉子时，我们想知道烧开水需要多长时间以及使用了多少木材。我们还检查了灰烬以确定木材是否完全燃烧。最终我们进行了三种类型的测试。
- 我们从冷启动和热启动两个方面烧开水。热启动意味着我们在木材已经燃烧时开始测试。水的起始温度为 63 度。
- 我们让水沸腾 30 分钟。直到最初将水烧开的木头全部烧尽，我们才开始计时。这让我们得到更准确的结果。
结果
- 用了 13 分钟和 0.36 磅木材将 4 升水加热至 108华氏度。这是从冷启动（最初没有燃烧）开始的。起始温度为 62华氏度，最终温度为 170华氏度。
- 从热启动开始，需要 10 分钟和 0.56 磅木材才能将相同体积的水加热到 149 o F。起始温度为 63 o F，最终温度为 212 o F。
- 从热启动开始，花费 11 分钟并使用 0.72 磅木材将 6 升水加热至 146 o F。起始温度为 64 o F，最终温度为 210 o F。
- 要使六升水沸腾半小时，需要 0.18 磅木材。起始温度为 212华氏度，最终温度为 210华氏度。
结论
测试结果表明该项目取得了成功。我们注意到的第一件事是空气循环非常好。我们从未遇到过向火中注入足够空气或将烟从燃烧室排出的问题。这使得生火变得非常容易。此外，我们很高兴看到几乎没有灰烬残留。木材燃烧得很热，完全燃烧。虽然火势旺盛时炉顶会变热，但蛭石可以很好地隔热底部。炉子的下半部分不会太热而无法触摸，底部甚至不会变热。一旦生火，就必须定期照看。除了在火势旺盛时添加新木材外，不断将燃烧的碎片推入燃烧室也很重要。我们的炉子非常高效。在我们的炉子里煮意大利面大约需要一磅木材，而且只比普通炉子多花几分钟时间。通过使用大量木材并产生大火焰，可以快速烧开水。用更少的木材，可以烧开同样数量的水，但需要更长的时间。最初加热水需要很多木材，但保持沸腾所需的木材却很少。一磅木材可以让六升水沸腾约两个半小时。当我们的炉子燃烧时，锅和裙边会积聚很多烟灰。定期清理这些烟灰是必要的。
在建造火箭炉的过程中，我们学到了一些重要的东西。首先，只使用回收材料就可以建造这种炉子。硬件是最难找到的。建造火箭炉时，也可以不使用电动工具。我们本可以使用锤子和钉子代替钻头。我们还可以使用钢锯代替 Sawzall。我们只使用过一次这个工具，将裙边切掉。正如我们预料的那样，炉子的顶部变热了。如果我们的炉子放在另一个桶内并隔热，它会更加方便用户使用。就我个人而言，我宁愿处理热表面，也不愿在炉子上投入更多工作。在有孩子使用炉子的情况下，热金属可能会很危险。我们的炉子缺少一个架子，可以在燃烧时将超长的木块放在上面。
世界各地的人们在无限的未来将继续使用生物燃料。使用改良炉灶有助于控制环境和人类社会的外部成本。“购买和使用越来越多的生物燃料似乎是不可避免的”。[1]节省燃料可能不是采用改良炉灶的驱动因素。改良炉灶之所以有效，是因为它们使烹饪更快、更安全、更清洁。改良炉灶可以保护儿童免受明火烧伤的危险，减少呼吸系统疾病，燃烧时干净无烟。
2011 年 9 月更新
9 月 11 日，我们参观了 CCAT 的火箭炉，查看了它的运行情况并更新了页面。炉子状况良好，但仍有几个地方需要改进。火箭炉自诞生以来经历了一些非常小的改变。最近，它重新粉刷了一遍。此外，烟囱也加长了不少。从之前的图片中可以看出，原来的烟囱相当短。新烟囱高得多，顶部有一个盖子。我们还留下了一张层压的信息片挂在烟囱周围，让人们了解火箭炉是什么以及有关火箭炉的一般信息。
更新测试
我们和丹见面并测试了炉子。看起来炉子已经好几年没用过了。
- 第一步是清洗锅
- 然后，我们收集了 1 英尺到 1.5 英尺长的引火物。引火物总重 0.44 磅
- 然后，我们在锅里装满水，放在裙子里
- 接下来，我们开始在燃烧室里燃烧木块。我们还在引火物中添加了枯草。
- 水在7分25秒内迅速沸腾。
- 经测量，水温为150华氏度。
我们观察到几个问题区域。用于隔热燃烧室的蛭石已经老化，可以更换。此外，燃烧室和桶的金属外壳之间有小缝隙，这可能会降低锅周围热量的集中度和沸水的低温。这些缝隙可以很容易地用某种耐热密封剂填充。此外，不清楚增加更长的烟囱是否改善了气体的流动。如前所述，烟囱应该很短，刚好到达锅的上方，因此加长的烟囱可能实际上阻碍了气体的流动。此外，燃烧室中的砖块可能也需要更换。如果这个炉子一直在使用，解决这些问题可能是个好主意，因为您希望炉子处于最佳运行状态。
图 1：Erik 和 Dan 往炉子里加料
图 1a：野兽内部视图
图 1b：温度读数
图 1c：没有锅的上方视图
图 1d：悬挂在炉子上的层压信息
2014 年 10 月更新
由 Jacob Carroll-Johnson 和Carlos A. Sanchez更新
看起来火箭炉已经很久没用过了。不使用火箭炉的原因是它使用起来很方便。它很难点燃，而且一旦点燃就很难保持燃烧状态。锅底会被烧焦。使用时也会产生大量烟雾。天气对它造成了影响。我很沮丧，因为我们无法测试它并看到实际结果。我们计划回去做一些测试，看看它与刚建造时相比如何。一旦我们进行一些测试，我们将发布结果。
我们继续进行分析。我们注意到的第一件事是烟槽和层压信息不见了。铁锈对炉子造成了损害。顶部和底部受到的损害最大。顶部有一些锈蚀形成的洞。所以顶部很快就需要更换。底部也受到了影响。看起来锈蚀已经侵蚀了金属，现在底部的锈蚀非常薄。目前还没有洞，但可能在不久的将来就会有。火箭似乎没有太多的连续性。接下来是燃烧室。用于密封陶瓷砖的耐热密封剂几乎完全消失了。底部砖也状况不佳。当我们摇动底部砖时，我们看到只有一大块移动了。我们还注意到燃烧室的后部有裂缝。
图 1：概览
图 1d：Rust
图 1a：顶部有锈孔
图 1b：燃烧室
图 1c：后墙裂缝
也可以看看
参考
- ↑ Jump up to: 1.0 1.1 1.2 Barnes, Douglas F. “是什么让人们使用改良的生物质炉灶做饭。”Worldbank.org。世界银行。网络。2011 年 10 月 3 日。< http://www-wds.worldbank.org/external/default/WDSContentServer/WDSP/IB/1999/08/15/000009265_3970311122727/Rendered/INDEX/multi_page.txt >。