Efficient Cooking Stove fueled by Cow Dung/it

Le polpette di sterco di mucca preparate dalle donne dei villaggi dell'Asia meridionale vengono utilizzate come combustibile per cucinare quando la legna scarseggia. Lo sterco di mucca viene essiccato e modellato in polpette che vengono poi bruciate per produrre calore [1] . La maggior parte delle stufe da cucina non è efficiente nel produrre calore dallo sterco di mucca: sono state progettate stufe a risparmio energetico per far sì che lo sterco di mucca emetta maggiori quantità di calore. In passato sono state apportate numerose modifiche alle stufe da cucina convenzionali. Tenendo conto di queste modifiche e dello sterco di mucca come fonte di combustibile, tali stufe sono state progettate per massimizzare la resa termica della combustione dello sterco di mucca.

I dispositivi funzionano massimizzando la superficie del letame e insufflando più aria. Una combustione efficiente avviene in quanto più aria viene insufflata nella stufa, riducendo al minimo la formazione di gas di CO. Gli unici sottoprodotti sono acqua e anidride carbonica poiché avviene una combustione completa. L'obiettivo è ottenere una maggiore efficienza di combustione, poiché il letame bovino ha generalmente un'efficienza bassa. Il design è mantenuto il più semplice possibile per garantire che i fabbri locali possano realizzarlo autonomamente.

Sono state sviluppate due grandi stufe che utilizzano lo sterco di mucca come fonte di combustibile. Una è stata sviluppata da Kumar e Shende del Madhav Institute of Technology and Science e sfrutta il principio della combustione a letto fluido, mentre l'altra è stata sviluppata da Rajendra Prasad dell'India Institute of Technology.

contesto

Nell'Asia meridionale, le mucche rivestono un'importanza immensa. La maggior parte delle economie dell'Asia meridionale si basa sull'agricoltura e sull'allevamento , pertanto fin da tempi immemorabili i benefici del letame bovino sono stati esplorati e testati, dall'utilizzo come fertilizzante, medicinale, fonte di combustibile e ora, soprattutto, per ricavarne biogas . Il potenziale del biogas derivante dal letame bovino è immenso ed è attualmente ampiamente esplorato in Nepal.

In India la mucca è oggetto di culto. Per secoli, l'India e l'India hanno utilizzato sterco e urina di mucca per molti scopi. L'urina di mucca veniva usata come candeggina ai tempi dell'occupazione britannica. Ha diverse proprietà medicinali: alcuni la usano per curare l'acne! È un protettore dei semi, un repellente per le zanzare, un ingrediente per la fabbricazione di mattoni e può anche curare le piaghe della pelle. Pertanto, non è raro vedere case di villaggi rurali dell'Asia meridionale ricoperte di polpette rotonde, che cuociono al sole, e ci si può quasi abituare all'odore!

Kumar e Shende progettano

La stufa sviluppata da Kumar e Shende si basa sul principio della combustione a letto fluido, in cui il letame bovino secco e polverizzato viene bruciato in aria preriscaldata. Il progetto prevede il preriscaldamento dell'aria prima che bruci e si fluidifichi simultaneamente con il letame bovino. Kumar e Shende stimano che questa stufa sia fino a 4 volte più efficiente di una stufa normale. L'aria viene soffiata nel forno in direzione opposta al flusso di letame bovino in polvere per produrre combustibile attraverso una "controcorrente". L'aria viene inizialmente riscaldata fino alla temperatura di accensione del combustibile sul fondo della camera. Il letame bovino polverizzato viene introdotto nell'aria preriscaldata e la combustione avviene allo stato fluidizzato.

Lo sterco bovino è costituito principalmente da carbonio, idrogeno, ossigeno e piccole quantità di azoto. Durante la combustione si producono anidride carbonica, vapore acqueo e cenere. La cenere viene smaltita installando una griglia nella stufa. Le reazioni fondamentali della combustione sono:

C + O2 -> CO2 + Calore e H2 + ½ O2 -> H2O + Calore

Il motivo principale per cui si usa lo sterco di mucca in polvere è che una superficie più ampia consente una combustione più efficiente, poiché è necessario soffiare meno aria per portarlo allo stato fluido. Se alcuni villaggi non hanno accesso all'elettricità, l'aria può essere soffiata manualmente.

Il design della stufa è visibile nel diagramma. L'aria viene soffiata dal fondo della camera, che si solleva man mano che si preriscalda. Un imbuto sul lato destro introduce letame bovino in polvere nelle camere. Un piccolo camino sul lato destro, sopra il serbatoio di stoccaggio della cenere, serve per la fuoriuscita dei gas.

Calcoli

Vengono bruciati 20 g di letame bovino secco in polvere al minuto. L'analisi finale tipica del letame bovino in base al peso è la seguente:

• Carbonio - 31,6%
  
• Idrogeno - 05,18%
  
• 0ossigeno - 37,8%
  
• Azoto - 06,12%
  
• Ceneri - 19,3%
  
• L'O2 netto richiesto dall'aria fresca è di 17,368 g.
  
• L'aria fornita (con un eccesso del 20%) è di 90,6 g.
  
• L'anidride carbonica totale rilasciata nei gas di combustione è pari a 22,18 g.
  
• Il vapore acqueo totale formato è 9,324 g.
  
• L'azoto totale presente nei gas di combustione è pari a 70,99 g.
  
• L'ossigeno totale presente nei gas di combustione è pari a 26,05 g.
  

L'aria viene preriscaldata da 25°C a 200°C

Energia necessaria per il preriscaldamento = Ma* Cp dell'aria * (200 – 25)
91,725 ​​*.241 *175
3868,50 calorie/minuto

Il materiale per la stufa è costituito da lastre di ferro, facilmente reperibili da allora. Poiché questa stufa non è ancora in uso, non è disponibile una stima del suo prezzo, anche se idealmente dovrebbe aggirarsi intorno ai 5 dollari, ovvero la cifra che la maggior parte degli abitanti del villaggio spende per acquistare una stufa da cucina tradizionale.

Rajendra Prasad design

La stufa di Prasad è stata progettata dopo uno studio basato sulle due stufe a sterco di mucca esistenti in India. Ha delineato alcuni problemi di base che riteneva necessario prendere in considerazione. Ha identificato i problemi nella mancanza di un apporto d'aria sufficiente e adeguato per consentire una combustione completa, nella necessità di un focolare sufficientemente grande da mantenere il fuoco acceso per l'intera durata della cottura e, infine, nella necessità di comprendere le diverse proprietà di combustione dello sterco di mucca rispetto alla legna.

Proprietà dello sterco di mucca

• È ingombrante.
  
• Ha un elevato contenuto di ceneri
  
• Ha un elevato contenuto volatile.
  
• Il contenuto di carbonio è basso.
  
• Il tasso di combustione è basso.
  

La stufa

• Doppia parete cilindrica realizzata in lamiera con intercapedine di 2 mm.
  
• Barre di ferro spesse 0,5 cm che costituiscono la griglia.
  
• Gambe, maniglie e supporto per pentole.
  

Lo scopo della doppia parete cilindrica è quello di creare isolamento termico, riducendo la dispersione di calore nell'aria circostante e consentendo una combustione efficiente, poiché è possibile mantenere temperature più elevate. Le perforazioni nella lamiera cilindrica interna, sul fondo del focolare, aspirano l'aria calda per consentire una combustione efficiente.

progettazione

Si presenta come una normale stufa cilindrica, con due pareti cilindriche in acciaio separate da 2 mm, aperte sul fondo e sigillate superiormente. La parete interna in acciaio presenta dei fori sul fondo. La griglia è realizzata con tondini di ferro spessi 0,5 cm e distanziati di 0,5 cm.
La griglia ha la funzione di fornire l'aria primaria necessaria alla combustione e di lasciarla fluire liberamente senza che la cenere la ostruisca.

delle prestazioni

• Riduce il fumo.
  
• Riduce la necessità di rifornimenti costanti.
  
• È facile da accendere.
  
• Fiamme lunghe e costanti.
  
• Efficienza del 30% (che è elevata e buona per una stufa a sterco di mucca).
  

Riferimenti

• 'Combustione di letame di mucca allo stato fluidizzato per scopi domestici' Jha sharvan kumar e Shended Chemical eng. Dept., Madhav institute of Technology and Science, http://www.ese.iitb.ac.in/aer2006_files/papers/027.pdf
• 'Stufe da cucina a basso consumo di carburante che utilizzano torte di letame di mucca' Dr Rajendra Prasad, Boiling Point, numero 30 (1993) Vendite e sussidi, Centro per lo sviluppo rurale e la tecnologia appropriata, IIT, Nuova Delhi http://www.hedon.info/goto.php/FuelEfficientCookstovesUsingCowDungCakes
  
• Sito web di Herbsphere. "Caspita! C'è molto di più nello sterco di quanto sembri" http://web.archive.org/web/20091018122102/http://www.herbsphere.com:80/tester.htm

collegamenti esterni

• Wikipedia:sterco di mucca