DSR2 met vuurpijpboiler

[Albert van WdJ]

Gaaf project!
Is de kachel nog steeds in werking?

Zeker.
Die brandt iedere dag minimaal 4 uur.

IMG_20260204_175604.jpg

Op dit moment gekloofd stamhout, vooral eiken en ander inlands hout.
Hier zie je de opstartsessie.
Aanmaken bovenop met vurenhout.
Als het vuur op gang is leg ik er daarna nog 2 blokken bovenop.
Dan krijg ik een goed vuur met duidelijk rocketgeluid.

[Albert van WdJ]

Wat de moeilijkheid voor mij met zo'n ontwerp is, is de maatvoering en ontwerp van de boiler.
Ik kan zoiets niet berekenen. Dus gaat het via trial en error.
Nu zijn er 9 vuurpijpen gemonteerd. (Eerste ontwerp had 6 vuurpijpen.)
Maar ik zou bijv. liever de rookgassen eerst nog langs de onderkant van de boiler willen laten gaan, dan door de vuurpijpen en vervolgens langs de bovenkant van de boiler. Dus een wat langere weg laten afleggen. Om het rendement nog wat verder te verhogen.

Daarnaast lijkt mij een bypass voor de opstart ook heel nuttig.
De meeste vervuiling van de vuurpijpen ontstaat volgens mij bij de opstart.
Van de vuurvaste steen brandt dat wel weer weg. Maar de boiler krijg je niet schoongebrand.
Dus elke week schoonvegen.

En als laatste is een goede vuurvaste cement een punt van aandacht.
Ik heb een soort gebruikt die tot 1200 graden C kan, maar toch liggen de schuine blokjes onderin de vuurkamer regelmatig los.
Nu hebben die ook wel een behoorlijke mechanische belasting.
Maar het zou prettig zijn wanneer die stukjes op z'n plek blijven liggen tijdens het stookseizoen.
Want je kunt ze eigenlijk niet vastmaken wanneer de vuurkamer steeds warm/heet blijft.

[peterberg]

Verleid me nu niet om de bergkachel om te bouwen naar een shorty, mijn todo list is al te vol....

Geen zorgen, het kan niet, er is gewoon geen plaats voor.

[Daan96]

Albert zie je het zitten om het te overleggen in dit topic of willen we hiervoor een nieuw topic aanmaken?

Met behulp van mijn studie en een beetje chat GPT kom ik op het volgende uit voor een wisselaar van 40kW.
Paar aannames:
Rookgas: 1000 °C > 200 °C (in hoeverre is de rookgas 1000 graden? ik heb daar geen idee van op dit moment)
CV water: 60°C > 90°C

Daarmee kan de logaritmische Delta T worden bepaald als ik het goed heb:
ΔTlm ​= ln(ΔTin​/ΔTuit​) / ΔTin​−ΔTuit​​
ΔTlm​ = ln(910/140) / 910−140 ​= ln(6,5) 770​/1,871770 ​≈ 411K

Dan kunnen we de benodigde warmte overdracht berekenen:

Benodigde warmteoverdracht:
Q = 40 kW = 40,000 W
Delta T zoals eerder berekend aan de hand van wat aannames (temp):
ΔT_lm: 411K
Warmteoverdrachtscoëfficiënt (gebaseerd op een aanname van een turbulente stroming van lucht op staal volgens chatGPT):
U=50 W/m²

Q=U⋅A⋅ΔTlm​
A=Q/U⋅ΔTlm​Q​
A= 40000/50⋅411 = 40,000​/20,550 ​≈1,947 m2

Theoretisch zouden we dus meteen oppervlakte van ongeveer 2 vierkante meter een wisselaar moeten kunnen bouwen voor 40kW.
Uiteindelijk verwacht ik dat de rookgas temperatuur dan nog goed te regelen is door het pompdebiet te verhogen of verlagen
(veranderd de Delta T in het water en dus ook in de rookgas)

Zelf denk ik dan aan stijgerbuizen van 60.3mm.
Bij een lengte van 750mm zouden dat er 14 moeten zijn.

Albert kun je vertellen hoe dit in verhouding staat met jou huidige ontwerp en geschat vermogen?

Voor het creëren van een turbulente stroom wil ik komende week wat uit tekenen.
Ik ben dan benieuwd naar jullie idee hierbij

[Albert van WdJ]

Albert zie je het zitten om het te overleggen in dit topic of willen we hiervoor een nieuw topic aanmaken?

Prima om dat hier te doen.
Maar wanneer er behoefte is aan een nieuwe draad om specifiek het idee van Kockie uit te werken is dat zeker een ook een goed idee.


Wat aanvullende info m.b.t. mijn systeem.
Onderstaande gaat uit van grof gekloofd inlands hout, 2 jaar gedroogd. Vochtgehalte ruim onder 20%.

Wel eens gemeten dat de eerste stook van de DSR met ca 7-8 kg hout plaatsvindt.
Dat is binnen een uur weg, blijft wel een mooie laag gloeiend houtskool over.
Temperatuur rookgas schoorsteen loopt op to max 200 graden C.
Temperatuur boilerwater naar 60 graden C. Mixventiel heeft een ampul van 53 graden C.

Na de eerste batch hout is alles warm, en kan ik de vuurkamer niet weer helemaal vol leggen.
Dan gaat er ca. 5 kg in.
Anders wordt de rookgastemperatuur te hoog.
Bij hoge rookgastemperatuur wordt de boiler niet te heet, die kan dat prima aan, maar er verdwijnt teveel warmte via de schoorsteen naar mijn idee.
240-250 graden C wordt bij een volle vulling van 7 kg zomaar gehaald.

In de boiler zitten 9 vuurpijpen met een inwendig doorsnee van ca. 67 mm. Uitwendig ongeveer 75 mm.
Lengte van ca. 60 cm, dacht ik. Daarnaast turbulatoren van golvend gemaakt plaatstaal.


Ik schat in dat de het hele systeem ongeveer max 18 kW is. Rest van de geproduceerde warmte verdwijnt via straling in de opstelruimte en via de rookgassen.

Met vurenhout (grof en fijn pallethout) is de verbrandingssnelheid veel hoger, alsook de rookgastemperatuur. Verder blijft er praktisch geen gloeiende houtskool over en ben je vaker bezig met bijvullen. De oplossing is dan alles wat compacter te stapelen.

[Daan96]

Afgelopen dagen even wat tijd kunnen vinden voor een eerste opzet / begin van rookgas wisselaar.
Er zitten nu 15 buizen in met een lengte van 750mm.
Naar schatting kan dat tot 40kW overbrengen bij optimale temperaturen.
Dat zou dan ongeveer overeen moeten komen met 20kg brandhout verbranden in 2 uurtjes.
Ik denk dat het optimistisch is maar voor mijn toepassing meer dan voldoende en mag het gerust allemaal wat langer duren.

In de buizen heb ik plaatjes toegepast, deze kunnen met de hand (of eventueel geautomatiseerd) op en neer bewogen worden om de buizen te reinigen. Tevens zorgen ze ook voor een turbulente luchtstroming.

[Daan96]

@peterberg

Kun jij vertellen of een DSR2, een shorty of een vortex stove dezelfde rookgas temperatuur halen?
Ik zou graag een goede afweging willen maken tussen welk type het beste past bij de toepassing met warmtewisselaar en waarbij er zo min mogelijk warmte naar de omgeving gaat.
Jou opzet van de shorty spreekt mij erg aan, maar ook de vortex trekt mijn aandacht door het horizontaal opbouwen van de verschillende kamers.
En ik vind het gaaf om de vuur vortex te kunnen zien, echter is rendement hierbij het belangrijkste uitgangspunt.

[JantjeV8]

Om de warmte niet uit de pijp te laten verdwijnen, maar meer in de buizen op te nemen, is het dan zaak om de rookgassen langzamer te laten stromen, of om de vuurkamer beter te isoleren?

[kockie]

Vuurkamer isoleren is aan alle kanten goed, betere verbranding en hogere temperaturen. Als je hoger rendement wilt halen moet je zorgen voor een grotere (schone) warmtewisselaar waar de rookgassen dus een langere verblijfstijd hebben. Alleen vertragen gaat zorgen voor een gesmoord vuur.

[pelletpower]

Zelf reken ik met 1m2/10kW. Onze pelletkachel heeft 1m2/20kW, hetzelfde als waar jij op uitkomt Daan. Rookgassen vind ik dan nog te warm naar buiten gaan. Zeker als er wat vervuiling optreedt.

Jantje, om goed de tijd te krijgen warmte over te geven rekende Michel vroeger met dubbele doorstroom-doorsnede in de wisselaar tov de schoorsteenpijp.

[peterberg]

Kun jij vertellen of een DSR2, een shorty of een vortex stove dezelfde rookgas temperatuur halen?

De DSR2 zou ik nu niet meer gebruiken, te weinig flexibel toe te passen.
De vortex is leuk om te zien, maar heeft het probleem dat het ding lastig goed te krijgen is in een specifieke situatie, ook de schaalbaarheid is een open vraag.
De Shorty is heel flexibel, de uitlaat kan naar één van vier kanten horizontaal wijzen, of naar boven. Schaalbaarheid afdoende bewezen, brandt heel gelijkmatig door de ingebouwde maximering en kan eindeloos bijgevuld worden zonder dat er rookwolken ontstaan.

Al deze drie hebben waarschijnlijk verschillende rookgas temperaturen, ik heb ze niet gemeten maar de hoogste temperatuur (van de vortex bijvoorbeeld) betekent nog niet dat die om die reden het beste geschikt is. Mijn kaarten zou ik op de Shorty zetten, die kan een relatief gelijkmatige verbranding halen, plus simpel te bouwen.

Ik zou graag een goede afweging willen maken tussen welk type het beste past bij de toepassing met warmtewisselaar en waarbij er zo min mogelijk warmte naar de omgeving gaat.

Dat hangt van de wisselaar af, momenteel kan de Peperbus waar een 130 mm Shorty in zit prima draaien op een schoorsteen temperatuur van 80 ºC. En brandt heel rustig, zonder hikken en hoge pieken in de CO afgifte terwijl de luchtinlaat gewoon wijd open blijft staan.

[kockie]

Ik denk dat enige overmaat bij een wisselaar wel gewenst is. Met een pompsturing en/of laddomat-achtige oplossing is condens dan wel te voorkomen. WIl je toch condenseren, dan lijkt een achtergeschakelde RVS warmtewisselaar me weer geschikter. Scheelt (denk ik) behoorlijk in prijs. Volgens mij kan de wisselaar ook kleiner worden bij staal ivm de geleidingscoëfficiënt van RVS tov staal, of sla ik hier de plank mis?

Gevoelsmatig zeg ik dat de rvs wisselaar dan ook in een kleinere diameter uitgevoerd kan worden, aangezien het rookgasvolume dan al een aardig eind gekrompen is. Maar is daar weer die plank?

[Daan96]

Mijn oog is inderdaad gevallen op de shorty 200 uitvoering met een overmaatse vuurkamer om zo 20 a 30kg te kunnen laden.
Volgens mijn heb ik jou daar ook ergens over gehoord @Kockie.
Deze wil ik voorzien van een RVS wisselaar, veel materiaal kan ik van het werk overnemen als het goed is.
Dat lijkt me voor de levensduur het beste.
In tussentijd wat contact gehad met Peter, ik heb het idee voorgesteld om gietmallen te gaan ontwerpen die 3D geprint kunnen worden.
Wellicht is dat ook interessant voor andere forum leden.

Onderstaand een ontwerpje van vandaag met een shorty 200 en een RVS wisselaar met 4m2 oppervlakte aan de binnenzijde van de buizen
Er is eventueel nu ook ruimte voor een by-pass omdat de rookgas achter langs de wisselaar omhoog gaat door een rechthoekig kanaal.
De buitenzijde van het geheel wil ik goed isoleren zodat de meeste warmte via de wisselaar naar het water gaat en zo min mogelijk naar de omgeving.

[Albert van WdJ]

Als ik opnieuw ga bouwen, zou ik ook voor een Shorty gaan.
Een DSR2 gaat echt vol er tegenaan, en alleen maar harder als de stooksessie langer duurt.
Ik gebruik dan vrij grof gekloofd hout om hem wat langzamer te laten branden Maar ook dan is dat nog behelpen.

Voor wat betreft de isolatie van de vuurkamer.
Ik heb in de zomer de perliet isolatie eruit gehaald en opnieuw ingebracht met cement als bindmiddel.
Maar dat is toch onvoldoende, want ook nu worden er weer stenen wat naar binnen gedrukt, omdat de cementbinding toch weer loslaat.
Door de uitzetting van de stalen mantel van de buitenkant, verplaatst dat losse materiaal zich naar beneden en kan vervolgens nergens heen.
Bij afkoeling van de kachel worden dan sommige stenen iets naar binnen gedrukt. En dat proces herhaalt zich steeds.
Dus mijn DSR2 moet toch uit elkaar. Maak ik er maar gelijk een Shorty van.
Ik zou de vuurkamer met bijv. keramische wol isoleren. Tenzij de buitenkant van materiaal is dat niet of zeer weinig uitzet bij verwarmen.

Verder heeft het uitwendige van de stalen boiler en vuurpijpen nog niets geleden. En er zijn toch heel wat kuubs aan hout doorheen gegaan.
Dus ik zou niet voor RVS gaan. Ook omdat ik dit materiaal niet goed kan verwerken. En er ook niet voor een redelijke prijs aan kan komen.
Plaatstaal en stalen buizen zijn ook prima te lassen met een las-inverter en laselektroden.

[pelletpower]

Toch wel erg leuk wat iedereen hier toevoegd. Shorty moet het zijn dan. Ik dacht dat de batchrocket zowat uit ontwikkeld was.

Albert, hoe doe je dat met beveiliging? Teveel hout erbij als buffer eigenlijk vol is. Dat kan aardig spannende momenten opleveren.