Rocket stove ontwikkeling

[account verwijderd]

@Wouter,

Voor peter is het belangrijk een perfecte sifon te bouwen, althans, dat kan ik min of meer opmaken uit
zijn onderzoeken.

Ik zou bijna zeggen, als je dit echt goed wilt meten of wilt onderzoeken, waarom gebruik je dan geen gasbranden met een
constante vlam, keer op keer, bij elke test?

effe kort door de bocht.

Hout is van natuurlijk een zeer fluctuerende brandstof. De ene stook is de andere niet.
Begrijp je me?

[Chicken Power]

@Wouter,

Daar bedoel je mij mee, niet Wouter A. of Wouter G.

Voor peter is het belangrijk een perfecte sifon te bouwen, althans, dat kan ik min of meer opmaken uit zijn onderzoeken.

Het is nog wat ingewikkelder; het gaat niet om de perfecte sifon, maar om de perfecte verbranding. Met de aanvullende vraag, tot in hoeverre de sifon daar aan kan bijdragen.

@Ik zou bijna zeggen, als je dit echt goed wilt meten of wilt onderzoeken, waarom gebruik je dan geen gasbranden met een constante vlam, keer op keer, bij elke test?

Dat is wetenschappelijk gezien wel een aardige gedachtengang, maar het probleem is dat we juist hout als brandstof willen gebruiken. Alleen al de gasvorming ( getuige John’s vorsingen) is al een wetenschap apart.

effe kort door de bocht.

Ik mis even of dit op de volgende of vorige slaat. Laat deze dus zitten.

Hout is van natuurlijk een zeer fluctuerende brandstof. De ene stook is de andere niet. Begrijp je me?

Ik denk als geen ander, maar ik moet soms wel heel erg moeite doen om het ook maar enigszins wetenschappelijk verantwoord te houden.

Gelukkig heeft de tijd uitgewezen dat we daar over en weer een aardig partijtje kunnen matten.

Groet, Cp

[account verwijderd]

Daar bedoel je mij mee, niet Wouter A. of Wouter G.

Klopt, sinds dat Gandalf onthulde dat hij psygiater is, probeer ik af en toe een psygologisch spelletje uit.
Grapje he.

Gandalf die laten we wel ergens instinken binnenkort. Hij moet immers de ontgroeningsprocedure voor moderator nog
zien te doorlopen toch? Machtsvertoon doet mij niks.

Het is nog wat ingewikkelder; het gaat niet om de perfecte sifon, maar om de perfecte verbranding. Met de aanvullende vraag, tot in hoeverre de sifon daar aan kan bijdragen.

Mooi verwoord.

Dat is wetenschappelijk gezien wel een aardige gedachtengang

Vooral omdat Peter met zijn apparatuur op labo niveau bezig is, lijkt het me het onderzoek te bevorderen.
Je kan ook nog een combinatie test doen. Eerst hout en dan gas, of andersom.
Een barbeque brander op een butaan fles is al voldoende.

Ik denk als geen ander, maar ik moet soms wel heel erg moeite doen om het ook maar enigszins wetenschappelijk verantwoord te houden.

Ik heb heel lang naar de tekst van primaire en secundaire houtgas vlam gekeken. Een leek komt hier zeker nooit uit.
Is dit een goede stelling

Een primaire houtgas (vlam) komt voort uit verhit hout in een gesloten vat.
Een secundaire houtgas (vlam) komt voort uit het hetzelfde hout met naderhand toegevoerde buitenlucht.

[Dutch John]

Houtgassers spreken van pyrolysegas en van houtgas. De termen primair en secundair worden meestal gebruikt voor de luchttoevoer. Primaire lucht om een deel van het pyrolysegas en de koolstof te oxideren tot een hoge temperatuur, die op zijn beurt CO2, H2O en C reduceert tot CO en H2, zijnde het houtgas. Secundaire lucht om houtgas te verbranden.

Een observatie, ooit gedaan bij de MPR, die nog niet op volle temperatuur was: vlammen tot bovenin de riser. Matige rook. Een kachelpijp van rond 150 mm en 1 meter lang op de riser gezet. Je zou verwachten dat de extra trek de vlammen nog hoger trekt. Maar ze worden juist veel korter en de rook verdwijnt.

Groet,
DJ

[peterberg]

Weer een update: de vermiculiet/klei er nogmaals inprutsen om de syphon in te korten zag ik een beetje tegenop. Tot ik op het idee kwam om een klein plaatje blik op maat te knippen en te buigen om het gewenste effect te bereiken.
Dat ziet er ongeveer zo uit:



Dit vertegenwoordigt een restrictie van 40% in de vuurtunnel. De eerste testrun gedroeg zich vrijwel gelijk aan een stook zonder dat plaatje, vandaar dat ik meteen maar de tussenliggende stappen heb overgeslagen en met een recht plaatje de rest van de kuil ook afgesloten. Dat lijkt hier op:



Dit betekent een reductie van 52%, en dat is weer wat te veel van het goede. Veel grote sprongen in de CO lijn, hoewel er ergens wel een stuk van 20 minuten in de 110 minuten run zit zoals ik het graag wil hebben. En merkwaardig genoeg begint dat mooie deel precies bij 70 minuten, waar de vorige grafiek die ik heb gepost vreemd gedrag begon te vertonen. Een flink deel van die gebergten aan koolmonoxide viel samen met het opkruipen van het vuur uit de stookbus. Wat het vermoeden doet rijzen dat de vlammen echt wel onderin moeten blijven om een voorspoedige stook te kunnen produceren.
In de tussentijd stink ik weer een uur in de wind naar houtrook, net als vroeger, oh wat een heerlijke jeugd herinneringen



Maar aangezien het maar plaatjes blik zijn die er in zitten, inmiddels genoegzaam uitgegloeid, ga ik hier een mouw aanpassen. Na afkoeling van het ding, uiteraard. Al wat er hoeft te gebeuren is alles een beetje naar onder doorbuigen om de doorlaat weer groter dan de helft te maken. En dan weer opnieuw brandhout er in stoppen, ben ik even blij dat ik dit soort experimenten doe met een mini uitvoering.

[gerard]

Peter,

Is het misschien een idee om voor het onderste, wigvormige, deel van de syphon een apart gietstukje te maken van vv.beton. Als je de maten van dit deel weet, zou je het gietstuk in een malletje zelfs in plakjes kunnen opbouwen. Dus iedere dag een nieuw tegeltje bovenop de eerste gieten (na afdekken met een folie). Vergeet dan niet in elke tegel een "hengelgaatje" aan te brengen om het er met een haakje weer uit te kunnen prutsen.

groet,
Gerard

[peterberg]

@Gerard,

Nee, dat vind ik niet zo'n goed idee. De burn tunnel is zo krap, dat ik mijn vingers niet verder kan krijgen dan net halverwege de syphon. De binnenkant van de syphon is bovendien inmiddels bobbelig en rafelig, met nog een paar uitstekende lasnaden. Zelfs die plaatjes blik zijn een bezoeking om er in te krijgen, mijn rechterhand is aan alle kanten opengehaald. De heat riser is 90 cm lang, de bodem is te ver weg om daar bij te kunnen.

Het is te hopen dat het staal de komende test runs overleeft. Als duidelijk is wat de beste verhoudingen zijn, wil ik het ding grotendeels van vuurbeton maken.

[hotglass]

Mooi werk Peter!
Ik heb veel bewondering voor je wetenschappelijke aanpak.

Maar nu nog wat plaatjes van de totaal andere kant van het spectrum.
Het houtgestookte glasoventje met heatriser volgens rocketstove principe
Van een grote simpelheid en geheel en al zonder meetapparatuur.
Vanmiddag de opbouw van de koepel gemaakt uit een mix van klei, zaagsel en geëxpandeerde kleikorrels.
Dit gaf een prachtig stevige structuur, dus sterk genoeg om de koepel gewoon uit de hand te vormen zonder ondersteuning.
Een afwerklaag van stroleem die in later stadium circa 5 cm dik moet worden.
Direct daarna begonnen met droogstoken met een gasvlam en vanavond het eerste beetje hout weggestookt.
Toch al een temperatuur gehaald van 900 graden boven in het koepeltje.
Nu volgt nog een testopstelling met 2.5 meter schoorsteen aangesloten op de twee voorste tegenstroom kanalen
en wat langer doorstoken. De werkopening(voor het glas) daarbij natuurlijk gesloten, maar in de hoop dat de vlammen
bij het openen van de werkopening gewoon hun weg door de tegenstroom kanalen blijven volgen.

Hotglass op zaterdag

[peterberg]

...Maar een vlam bij een rocket in de heat riser is toch normaal?
Als een heat riser ruim 2 meter lang is, dan kan daar toch een kegel vormige vlam uitkomen.
Hoort de vlam dan alleen in de burntunnel thuis?

Als het geen blauwe vlam is, zit er dus nog gloeiende koolstof in. Met een riser van 2 meter heb je dus een traject waar geen extra zuurstof wordt toegevoegd, betere menging is er ook niet en bovendien moet het hele traject de hoogst mogelijke temperatuur halen. Ik vermoed dat niet aan al die factoren tegelijk voldaan kan worden. Die vlam uit de pijp is hardstikke spectaculair, en het geluid dat er vaak bij komt nog meer.

Maar... in de tussentijd heb ik een fornuiskachel van Joris Pouls gemeten. De constructie was iets anders dan bij de rocket/bell, hij heeft gebruik gemaakt van een 100 cm riser uit vermiculiet plaat en de vlammen sloegen op een gegeven moment als een fontein uit de mond van de riser tegen de kookplaat. De Testo gooide weer eens roet in het eten door te melden dat het een veel vuilere stook was dan we dachten te zien. De verbranding was op geen stukken na compleet, en daar kan uit begrepen worden dat het beter zou kunnen.

Door bijvoorbeeld de verbranding zo goed mogelijk te krijgen in een klein gebied waar de temperatuur als consequentie de absolute top bereikt. Geen medicijn voor alle kwalen, maar een van de vele benaderingen van een verbrandings-proces. Dat is de kant die het hier op schijnt te gaan, getuige de snelle afbraak van het staal.

[account verwijderd]

@Peter,

Door bijvoorbeeld de verbranding zo goed mogelijk te krijgen in een klein gebied waar de temperatuur als consequentie de absolute top bereikt.... Dat is de kant die het hier op schijnt te gaan.

Nu weet ik precies gelijk de doelstelling.

Hierbij denk ik dan gelijk aan de sifon die je aan het uit-ontwikkelen bent probeer de bevindingen van DJ erin te verwerken,
alsook mijn eigen inzicht, die van cp en iedereen die erover nadenkt.

De sifon heeft een nu vlamschot ongeveer 45 graden. De vlammen trekken er eigenlijk downdraft langs omdat ze in de flow mee worden getrokken door het drukverschil van de heat riser + schoorsteen. Een vlamschot is funtioneler bij minder drukverschil.

Misschien heb ik een idee voor je.
Kun je een oude katalisator halen op de auto sloop en deze demonteren? De titanium honingraad zou je
in kunnen korten en deze ergens in de burn tunnel kunnen monteren? Dit is een manier om alles te verbranden in een klein gebied.

Je tiesto zal wel andere waarden aangeven omdat titanium ook gebruikt wordt als katalist.
En titanium kan best heet witheet worden.

Het ontwerp zou dan een zuivere ongelijkzijdige U kunnen worden in grote lijnen.
De as opvang dan in een verdiepte ruimte.
De secundaire lucht toevoer, dat wordt net voor het withete gedaan? Is de secundaire lucht toevoer zoals je nu tekent min
of meer zelfregelend?

Ik blijf altijd van mening om iets zo simpel mogelijk te houden, het is het proberen waard.

[Dutch John]

de vlammen sloegen op een gegeven moment als een fontein uit de mond van de riser tegen de kookplaat. De Testo gooide weer eens roet in het eten door te melden dat het een veel vuilere stook was dan we dachten te zien. De verbranding was op geen stukken na compleet, en daar kan uit begrepen worden dat het beter zou kunnen.

Als de vlammen uit de riser slaan, is dat een teken dat de verbranding nog niet ten einde is. Het vuur is dan te groot voor de tunnel/riser.

Groet,
DJ

[peterberg]

Gisteren de plaatjes uit de syphon geplukt, of eigenlijk meer geraapt. Het 1/2 mm blik was voor een deel ingestort en kon samen met de rest zo bij elkaar geveegd worden. Daarna een plaatje van 3 mm dik pas gemaakt en er met wat moeite in geprutst. Deze lag 15 mm lager dan de burn tunnel en liet een doorgang open op 65% van de vierkante buis. De testrun met deze doorlaat was interessant in de zin van een laag totaal CO niveau maar erg veel nerveus op en neer gaande waarden.



De gemiddelden waren nog niet eens zo slecht: O2 14.3%, eff. 82,8%, CO 631 ppm, eind temp 157 graden C. Maar de lage gedeelten in de CO lijn die ik zo ben gaan waarderen duurden maar een minuut of acht en het waren maar 3 stuks. Wat wel heel opvallend in deze diagram: de CO en O2 lijnen volgen een min of meer gelijk patroon op een redelijk vaste afstand van elkaar.

Maar toch is dat niet waar ik naar op zoek ben, dus vanmorgen heb ik het plaatje er weer uitgepeuterd. En zodanig ver ingekort dat het nu een doorlaat van 75% van de vierkante buis is. De knokkels van mijn linkerhand zijn nu ook geschaafd, maar het ding zat uiteindelijk toch op de bedoelde plek.

Tijdens de testrun, na vervanging van het filter van de Testo kwamen er opeens heel vreemde zuurstof waarden voorbij. De meter wilde geen waarde meer aangeven die lager kwam dan 15%, terwijl de rocket vol stond te brommen. Na enige tijd trok ik de conclusie dat er misschien ergens een lek in het geheel was ontstaan en heb ik de test gestopt. Met het uit de pijp halen van de sonde duurde het 10 minuten voordat het zuurstof niveau weer op 21% kwam te liggen, normaal duurt dat hooguit 1/2 tot 1 minuut. Geen lekkage in de meter, meetcellen in orde volgens de zelftest. Maar het lijkt er op dat de zuurstof meetcel het heeft begeven, morgen even Testo Almere bellen en een afspraak maken.

Oh ja, volgens het calibratie rapport van december 2010 stond de gebruiks teller op 45 uur. Vandaag staat die op 134,1 uur, ik heb de afgelopen 7 maanden bijna 90 uur naar dat ding zitten koekeloeren!

[peterberg]

De meter bleek toch niet kapot te zijn, de conclusie van de technische dienst was dat er water in de zuurstof meetcel was gekomen en dat daarmee het ding instabiel was geraakt. Met behulp van uitgebreide instructies per telefoon heb ik de O2 meetcel uit het ding gepeuterd, voorzichtig leeg geklopt op de rand van de tafel en alles weer gemonteerd. Daarna volgens instructie de Testo ruim een uur laten pompen zonder metingen te doen. Louter om het vocht uit de diverse leidingen te krijgen.

Daarna deed-ie het weer als vanouds. Niet dat de metingen nu ineens betere resultaten opleveren, verre van dat! Langzamerhand kom ik tot de conclusie dat een rocket stove een inherent grillig karakter heeft. De diagrammen blijven een berglandschap met reusachtige toppen en een grillig laaggebergte met hier en daar een diep dal. De gemiddelden zijn over het algemeen niet slecht tot verbazend goed, maar er zijn geen twee stooksessies met een gelijk patroon. Dit soort kachels zou een aparte norm moeten hebben om de goeie van de rommel te kunnen scheiden. Kijk maar naar de laatste grafiek, de opwarmtijd naar het eerste diepe dal is absurd lang.



En daarna, ongeveer na 60 minuten, begint het gedonder weer opnieuw. Hoge pieken in de CO lijn, en verder wat onduidelijk laag gehobbel. Ondanks die idiote toppen zijn de gemiddelden niet slecht en het zuurstof niveau zelfs heel goed maar buitengewoon grillig: O2 10,3 %, eff. 87,8 %, CO 1029 ppm, eind temp 169 graden C.

Kortom, ik denk dat ik het idee van een syphon constructie in een Evans' style rocket stove moet vergeten. In een beperkt aantal omstandigheden levert het voordeel op, in andere weer nadelen. En het verbetert het karakter van het apparaat niet wezenlijk. Maar ook met een gewone standaard uitvoering is de vervuiling nog veel kleiner dan van de meeste kachels en het rendement kan zelfs een gemiddelde halen van over de 90 %.

Al dit gedoe heeft wel een wezenlijke verbetering opgeleverd: die voorziening om een 2e luchtstroom te introduceren levert voordeel op. Bij diverse meet sessies heb ik de inlaat-opening domweg afgesloten en dat veroorzaakte zonder uitzondering een grote toename van de koolmonoxide. En oh ja, bij de kleinere versies moet de riser in verhouding veel langer zijn dan de proporties van de grotere versies doet vermoeden. Dat geknoei met syphons en vernauwingen lijkt tot slot ook te wijzen op een straffeloos toe te passen tijdelijke vernauwing van 25% in het verbrandings-traject. Een van de belangrijkste stellingen in experimenten-land is dat je in staat moet zijn te leren van mislukkingen!

Naar aanleiding van deze conclusies heb ik een oud idee van iemand anders opgedoken. Van het Amerikaanse rocket mass heater forum, uit de herfst van 2007.

In het kort, het ging uit van een naverbranding in de onderkant van de heat riser. En aangezien alles samenhangt met menging had men daar een soort 'turbulator' in geplaatst. De stelling is, dat alle turbulentie op die plek goed is en de werking van het ding ten goede komt. Even een paar plaatjes om te verduidelijken:



Bij het eerste plaatje is ook een conische heat riser ingetekend. Voor zover ik weet is-ie ooit wel gemaakt, maar leverde het niet duidelijk zichtbaar betere resultaten op. Maar mijn eigen gedachten gaan nu meer in de richting van een turbulator van de een of andere soort. En ik probeer in die uitvoering meteen een paar andere nadelen te elimineren. Zoals de stalen burn tunnel, die wil ik kwijt. Het ding wat in de werkplaats staat durf ik nu niet meer te stoken, zo dun zijn de wanden hier en daar geworden. De heatriser is nu wel heel goedkoop, maar levert voortdurend problemen op als er verplaatst moet worden omdat het ding gewoon wat onhandelbaar is. De stalen feed tube wil ik wel houden, omdat daarmee de lucht van de 2e stroom voorverwarmd kan worden.

Met wat tekenwerk in SketchUp ben ik op dit uiterlijk uitgekomen:

De stalen feed tube is zo gedimensioneerd dat hij omgedraaid kan worden als de rand waar de vlammen langs komen versleten raakt. In feite heeft het ding 4 kanten die daarvoor kunnen dienen. De riser is van vermiculiet plaat, volgens specificatie bestand tegen 1100 graden C. en de burn tunnel is van vuurbeton gemaakt. In twee helften, waardoor de diverse uitsparingen van extrusie polystyreen schuimplaat gemaakt kunnen worden. Die schuimplaat is maar eenmalig bruikbaar, maar daar staat tegenover dat het materiaal uiterst gemakkelijk bewerkbaar is. De turbulentie hoop ik bevorderen door deze vorm:

De hoeken moeten nog wat afgerond worden en een voorziening om te zorgen dat de delen niet ten opzichte van elkaar verschuiven is ook wel handig. Uiteraard komt er rondom het vuurbetonnen onderdeel ook isolatie, net zoals het onderste deel van de feed tube. Hier nog een paar plaatjes om te laten zien hoe de binnenkant er uitziet.


De wanden zijn maar 25 mm dik, het plafond van de burn tunnel 35 mm. Allemaal uitgaande van de gedachte dat weinig massa beloond wordt met een korte opwarmtijd. Helaas kan ik er komende week niet aan beginnen, dan zijn er andere activiteiten gepland. Heeft er iemand een idee over hoe het beter zou kunnen? Stromings-technisch misschien, CP?

[account verwijderd]

@Peter,

Ik vindt het een prachtig ontwerp. Toch zit ik te pijnzen over de functionaliteit.

Stel je gaat kamperen of back packen en je neemt mee een rocket stove (pocket rocket) in een tasje.

Dan stel ik mij voor een mooi tasje met daarin een rvs buis, de heat riser waarin alle andere onderdelen passen zoals de burn tunnel en de feed tube, evenals een rekje om een pannetje op te zetten en een stabilisator zodat de rocket rechtop blijft staan.
Binnen 1 minuut kun je alles in elkaar schuiven en stoken maar.

Is het niet beter om met dunwandig rvs verder te gaan? Het gaat mij er niet om dat je tijdens je pensioen nog miljonair kan worden,
maar dat het iets bruikbaars wordt, dat het een bestemming krijgt, natuurlijk buiten
de prachtige research om, geweldig!!

[Dutch John]

Hallo Peter,

Elegant ontwerp! En de combinatie vermiculietplaat/vuurbeton zal zeker een duurzame zijn.

Paar hints waar ik profijt van gehad heb:
-De vuurkamer wijder dan de burntunnel, zodat je ook dikker hout kunt stoken. De verhouding oppervlakte hout/doorstroom oppervlakte lucht kan zo ongeveer gelijk blijven aan die van een smalle feedtube en dun hout. Desnoods smoor je lucht door een deksel met gat op de vuurkamer te leggen als je langdurig minder fel wilt stoken en daarom slechts met één of twee dikke klossen stookt.
-De vuurkamer iets dieper dan de burn tunnel voor asopvang. Samen met het wijder zijn dan de burn tunnel creëer je turbulentie bij de scherpe overgang tussen deze twee.
-Een rooster zorgt voor een betere luchtomspoeling in de vuurhaard. Al wat in de vuurkamer al correct verloopt, hoef je later niet meer op te lossen.
-Burn tunnel laag en breed komt bij mij gevoelsmatig beter over dan vierkant. Kan het niet onderbouwen. De riser is weer wel vierkant, maar heeft dezelfde doorstroomoppervlakte. De aansluiting geeft door de verschillende vormen extra turbulentie zonder dat as zich kan ophopen op uitstulpingen.
-Flexibele krabber om een lange burn tunnel leeg te trekken: plaatje ter breedte van de burntunnel lassen aan een M-8 boutje en dit in een 5/8" buigveer duwen.

Groet,
DJ