cycloon rocketstove

[le_pilaf]

@peter.

mooie implementatie van een cycloon rocket en wat een capaciteit moet hij hebben 80 cm2 ik kwam niet verder dan 37 cm2 .
ik heb ook gemerkt dat het kritisch is dat de vlam goed kan ronddraaien .
ik heb de pijp ook nodig om op te starten en daarna kan hij er af en blijft hij rookloos doorbranden.
maar daar kan ik nog veel mee experimenteren smalle of brede cycloon lange of korte cycloon .
positie head riser boven of onderin burntunnel vierkant , spleet horizontaal of vertikaal.
dus ik heb nog wel wat te doen om de ideale cycloon rocket te ontwikkelen.

ik ben wel benieuwt of de bodem van jouw pan ook schoon bleef ?

groet frank.

[account verwijderd]

De schoorsteen en het temp. verschil bi/bu zijn de belangrijkste schakels voor het krijgen van een natuurlijke cycloon.

Je kunt je afvragen ofdat bij een dyson stofzuiger de lucht wordt ingeblazen of afgezogen.
Bij een rocket kachel heb je een afzuigende werking.
Vaak zijn cyclonen gebaseerd op inblazende werking.

Een cycloon met een afzuigende werking gaat het nooit goed doen mits er een vlamgeleider aanwezig is.
Zo kom je al snel uit bij een vlampijp systeem. Een soort helix rocket stove.

Maar alles hangt of staat met de diameter en lengte van de rookgasafvoer.

Ik zal ook nog is proberen te filosoferen over hoe dit beter kan.

[le_pilaf]

Een cycloon met een afzuigende werking gaat het nooit goed doen mits er een vlamgeleider aanwezig is.
Zo kom je al snel uit bij een vlampijp systeem. Een soort helix rocket stove.

je bedoeld dus dit model maar dan half open of meer of minder.
kan ik ook meenemen in een nieuw ontwerp.

groet frank.

[Dutch John]

Peter, Frank,

Is het niet zo, zoal Michel terecht opmerkt, dat de lengte van de riser en zijn doorstroomoppervlak in verhouding moeten zijn? Om de vlam compact en voldoende turbulentie te behouden. Een geïsoleerde riser kan naar mijn mening niet snel te lang zijn. Extra lengte: meer trek en completere verbranding. De isolatie voorkomt dat temperatuur verloren gaat.

Michel,

Een cycloon werkt op drukverschil. De ronddraaiende gassen in een cycloon weten niet of ze geduwd of gezogen worden. Dat is relatief. Wel is het zo dat de snelheden in een cycloonfilter een aantal malen groter zijn, dan dat je in een cycloonrocket kunt bereiken. Daarom pleit Evans ook voor scherpe hoeken. Als er sprake is van een laminaire stroming in de burn tunnel (< 6 m/s), dan moeten de abrupte hoeken die breken voor de menging. In een cycloonfilter spreken we al gauw over snelheden van 20 m/s en meer. Met natuurlijke trek krijg je dat nooit voor elkaar, want de weerstand neemt exponentieel toe bij turbulente stroming. In de cycloonrocket hoeft dat niet, want als de vlam zich "uitsmeert" of "over zichzelf struikelt" door een paar keer rond te draaien, is het doel: menging, bereikt.

Frank, prima vondst!


Groet,
DJ

[peterberg]

ik ben wel benieuwt of de bodem van jouw pan ook schoon bleef?

@frank,
De bodem van de pan (of pindakaas blik) bleef schoon, ook toen ik opzettelijk een beetje doorduwde en er stukken houtskool op de bodem vielen. Toen die opgebrand waren lag de as weer langs de randen. Bij mij kwam er wel een beetje as uit, maar dan heel af en toe een miniem vlokje. Waarschijnlijk te licht om door de draaisnelheid van de vlam tegen de buitenwand gedrukt te worden.

Wat mij verder opviel is dat het vuurtje langzamer ging branden en minder geluid maakte als de pijp van een meter lang er af gehaald was. Van boven af werd ook de vlam zichtbaar, die ging niet meer dicht langs de wand en uit het zicht.

Nu de afmetingen: zoals gemeld is de feed tube en burn tunnel 100x80x3mm, effectieve oppervlakte bijna 70 cm2. Doorsnede van de cycloon bovenin 23 cm, onderin 21,5 cm, hoogte intern 26 cm. De burn tunnel staat op zijn kant, de uitlaatpijp van 98 mm doorsnede geeft 75 cm2 doorlaat. Die pijp begint bij de onderkant van de burn tunnel, er is dus nog 16 cm ruimte onder de uitlaat. Die uitlaat heeft isolatie tot het deksel van de vuilnisbak, dat is 15 cm.

Frank, zou jij de maten van je experiment kunnen opgeven, dan kunnen we zien of en waar er ergens een verschil zit in de verhoudingen.

Wat ik kan doen is er nog een pindakaas blik opzetten met een 98 mm pijp en vermiculiet erin en dan zien of de situatie verbetert. Doet-ie dat niet, dan is er in ieder geval een geisoleerde heat riser nodig van meer dan een halve meter lengte. Ik ga er vooralsnog vanuit dat de doorsneden van de feed tube, burn tunnel en heat riser gelijk moeten zijn binnen een zekere marge.

Een terzijde: op mijn foto's staat hier en daar een soort kleine gele schoenendoos. Dat is mijn nieuwe lastrafo, een lasinverter met een maximum van 130 Amp met allerlei trucs om het lassen gemakkelijker te maken. Ik ben een MIG-set gewend geweest, en ik moet zeggen, dit valt helemaal niet tegen. Dat apparaat is een dwerg met spierballen en voor een elektrode apparaat werkt het verrassend makkelijk.

[le_pilaf]

Frank, zou jij de maten van je experiment kunnen opgeven, dan kunnen we zien of en waar er ergens een verschil zit in de verhoudingen.

de afmetingen: de feed tube is 7 cm in doorsnee en burn tunnel is 6X6 cm (36 cm2) , effectieve oppervlakte bijna 38.5 cm2. Doorsnede van de cycloon bovenin 16 cm, onderin 16 cm, hoogte intern 23,5 cm. de uitlaatpijp van 7 cm doorsnede geeft 38,5 cm2 doorlaat. Die pijp zit 12 cm in de cycloon er is dus nog 11,5 cm ruimte onder de uitlaat. Die uitlaat heeft geen isolatie en hij is 25 cm hoog .

groet frank.

[peterberg]

@Frank,
Als ik zo naar de maten kijk, zijn er twee verschillen:
1e) de diameter van jouw cycloon is groter in verhouding tot de in- en uitlaat dan bij de mijne. Bij een smallere cycloon is de middelpunt-vliedende kracht groter die de vlam tegen de wand houdt. Maar je hebt een grotere luchtsnelheid nodig om hem effectief te maken. Dan is-ie als deeltjes-scheider ook efficienter.
Dit is mijn eigen idee, het kan blijken dat het toch anders ligt.
2e) de pijp van de uitlaat steekt bij de jouwe twee keer zo ver de cylindrische cycloon in als de hoogte van de inlaat. Bij mij zijn die twee maten gelijk, en de mijne heeft als gevolg daarvan mogelijk meer last van lekken totdat de luchtsnelheid hoog genoeg wordt.

Nu over vandaag:
In de loop van de middag heb ik een paar dingen gewijzigd. Ik heb een tweede pindakaas blik opgeofferd om een verlenging van de heat riser te maken. Het geisoleerde deel is nu van 15 cm naar 42 cm verlengd. De shelf heb ik er uit gehaald, die leek geen positief effect te hebben.
Starten heb ik gedaan met nog een stuk van 60 cm erbovenop, en toen dat goed leek te gaan heb ik dat stuk er weer afgehaald. Na wat kleine hikjes in het eerste kwartier bleef de verbranding verder rookloos, ook tijdens kleine hoeveelheden bijvullen.
Daarna heb ik er een extra pijp opgezet van een meter lang, maar afgezien van wat meer lawaai door de langere klankkast was er geen verschil te merken.

P5010001.JPG

Toen vond ik het tijd worden voor de Testo zonder computer er aan, een grafiek kan ik dus (nog) niet leveren. Ik heb wel wat foto's gemaakt van de meest opmerkelijke momenten, goed genoeg om een kachel fabrikant jaloers te maken.

P5010002.JPG

P5010010.JPG

Zoals te zien is, produceert het ding een forse afgas temperatuur gecombineerd met een lage CO waarde en een heel redelijk rendement vanwege een laag zuurstof niveau. Als hiervan de temperatuur zonder verdere problemen voor de verbranding verlaagd kan worden tot pakweg 120 graden dan komt het rendement gemakkelijk boven 90% uit.

Nu is dat niet zo bijzonder, mijn eigen rocket/bell combinatie doet dat ook. Het aardige met de cycloon is, dat hoe heter hij wordt, hoe stabieler het proces verloopt. Dus na het eerste half uur wordt het ding zeer gelijkmatig, je propt er af en toe een houtje bij, en de O2 waarde schommelt wat tussen 10% en 6% met constant een lage CO waarde. Die laatste gaat wat op en neer tussen 30(!)ppm en 1000 ppm. Het is wel zaak om de feed tube propvol te houden met minimaal lucht tussen de dunne houtjes.

P5010006.JPG

Nog iets geks: rond de cycloon zit een isolatie van 4 cm op de bodem en 5 cm hogerop. Het oppervlak van de vuilnisbak wordt rondom aan de bovenkant van de cycloon 80 graden celcius en 1 cm boven de bodem 180 graden! Zo te zien wordt de bodem van het ding heter dan de plek waar de vlam horizontaal binnenkomt. Het is dan ook niet te verwonderen dat die alu pan van jou is gesmolten, bij 660 graden gaat aluminium vloeibaar worden en die temperatuur haalt die cycloon moeiteloos.

Tijdens de meting na een uur stoken schoot het CO niveau ineens door het dak, naar 81000 ppm en schakelde de automatische verdunning van de meter in. Vreemd genoeg kwam er op dat moment geen rook en dacht ik dat de dunne wand van de pindakaas cycloon kapot was gebrand.
Na 10 minuten was de situatie weer normaal en later zag ik dat er wat vermiculiet op de bodem van de cycloon lag. Mogelijk is dat er als een soort stofwolk in gevallen en heeft de vlam volkomen verstoord.

Morgen ga ik een andere bouwen zonder cycloon maar een gewone J-vorm van 100x100x3mm koker in een tweede vuilnisbak. Dan wordt het ook mogelijk om ze te vergelijken qua gedrag.

[account verwijderd]

Peter,

Mooie kachel.

Toen je de pijp verlengde heb je geen verschil gemerkt.

Daarna heb ik er een extra pijp opgezet van een meter lang, maar afgezien van wat meer lawaai door de langere klankkast was er geen verschil te merken

Theoretisch zou er degelijk verschil op moeten treden.

Elke meter pijp zorgt ervoor dat je in hoger gelegen luchtlagen uitkomt met de rookgasafvoer.
Je komt uit in een luchtlaag met minder eigen gewicht (kg-m3),
Deze luchtlaag geeft minder weerstand in de opname van rookgassen. Het drukverschil wordt groter, meer trek bij dezelfde diameter rookgasbuis geeft meer snelheid in de rookgassen, welke zich vertalen in een grotere luchtstroom aan de inlaatzijde, met
als functie een hevigere verbranding.

Ik ben mijn schoorsteenberekening kwijt, anders had ik met de gegevens van DJ een passende rookgasafvoer kunnen benaderen
voor een mooie cycloon snelheid.

[le_pilaf]

@peter.

geen slechte meetgegevens voor een kachel die gebouwd is in een halve dag en met de materialen die voorhanden waren.
ik heb geen ervaring met de meetgegevens van de testo maar wat ik zie zijn lage co en lage o2 waarden dat betekent een goede verbranding.
de wervelingen , turbulentie en de menging van de gassen en lucht werkt. met een rendement van 70 procent bij een hoge afgas temperatuur die hoog genoeg is om een eitje op te bakken.
niet slecht mijn kachel heeft een lager rendement. Ik ben zeer benieuwt naar de vergelijking met de j rocketstove dan weten we wat de voordelen zijn .

mijn cycloonrocket 1 is door gebrand wat gaat dat snel toch maar een kijken naar materialen de de hoge temperatuur wel aankunnen.


groet frank.

[peterberg]

Theoretisch zou er degelijk verschil op moeten treden. Elke meter pijp zorgt ervoor dat je in hoger gelegen luchtlagen uitkomt met de rookgasafvoer. Je komt uit in een luchtlaag met minder eigen gewicht (kg-m3).

@michel,
Toen dat extra pindablik er nog niet op stond maakte die meter inderdaad alle verschil uit. Met dat extra stuk iso pijp nam de trek alweer zoveel toe dat ik betwijfel of die (kale) meter hoger in de praktijk te merken is. Vergeet niet dat over die lengte ook veel warmte verloren gaat door uitstraling. En de maximum snelheid van de lucht stroming is niet lineair op te schalen omdat de frictie in de doorgangen exponentieel toeneemt.

Ik had ook tussentijds een trekmeting kunnen doen, en kijken wat het drukverschil is. Maar dan moet de uitgang-temperatuur bij allebei de situaties gelijk zijn, dat is niet gemakkelijk te realiseren.

Zo op het gezicht lijkt de werking van het ding gelijk als je vergelijkt met een meter kale pijp of 27 cm iso pijp. De conclusie zou kunnen zijn dat bij die temperatuur de iso pijp een factor 3 groter effect heeft. De kale pijp die 100 mm in de cycloon steekt telt blijkbaar niet mee in het tot stand brengen van de vereiste stroom snelheid.

In dat verband is het interessant om het ding te testen met nog een pindablik er op, dan neemt de luchtsnelheid nog meer toe. Maar dan moet ik weer even langs de chinees en nog een 98 mm pijp versnijden.

[peterberg]

Eerste indruk van een J-tube rocket stove:
Het ding is gemakkelijker en sneller te maken. Dat komt uiteraard door de simpele opbouw, recht op en neer om zo te zeggen. Op het zicht brandt-ie goed en hij produceert het juiste geluid. Op temperatuur brengen duurt ongeveer even lang als met de cycloon, de vuilnisbak van deze versie werd aan de buitenkant op de hoogte van de burn tunnel en aan de zijkanten 120 graden celsius. Aan de achterkant verrassend genoeg een stuk lager, 85 graden. Rondom de burn tunnel zit ook meer isolatie dan bij de cycloon, dus dat kan wel kloppen.

Factoren die ten opzichte van de cycloon negatief overkomen:
Hij haalt niet die lage CO waarden en het verschikken van een houtje heeft meteen een CO piek tot gevolg. Dat effect ebt wel weer weg als de boel met rust gelaten wordt, maar het komt toch merkwaardig over ten opzichte van de stabiliteit van de cycloon. Toch is dit in lijn met mijn eerdere metingen aan een bijna standaard rocket mass heater, zie het item "metingen Bergkachel", mijn post van 30 oktober 2008.

Het vuur kruipt makkelijker omhoog uit de de feed tube maar dat kan liggen aan de 45 graden stand bij de cycloon versie. En... er komt veel meer as uit de riser tijdens het stoken en helemaal veel in de gloeifase. In het begin kun je er nog wel boven in kijken als je vlug bent, maar later in de stooksessie kreeg ik steeds meer as in mijn gezicht.

Vandaag en morgen ga ik niet meer verder, mogelijk dat ik in het weekeinde van allebei een volledige meting kan doen.

[peterberg]

Eigenlijk was het plan om nu twee metingen met elkaar te kunnen vergelijken. Maar helaas, de cycloon is ingestort of er is een gat in het pindablik gebrand. Dit ding moet opnieuw opgebouwd worden maar vandaag is het mij te warm.

Dan maar alvast de resultaten van de asbak rocket met een 55 liter oliedrum eroverheen om toch wat hitte af te vangen. Voor de duidelijkheid: de heat riser bevindt zich alleen maar in de vuilnisbak. Van het vat is de bodem uitgeknipt op een rand van 4 cm na, daar ligt een strook vuurvilt op geplakt en die staat daarmee op de gefelste rand van de bak.
Het vat zelf is dus helemaal leeg, als zodanig fungeert het als een bell.
Verder spreken de foto's voor zichzelf.

P5040011.JPG

P5040012.JPG

Na een tijdje begon de verf van het vat te stinken, de bovenkant begon te verkleuren, maar gelukkig woei het hard.
De temperatuur van de afvoerpijp was nog dusdanig hoog dat er nog wel een vat bovenop kan. Het stoken ging een stuk beter dan zonder het vat er op, kennelijk heeft het ding baat bij wat tegendruk. Uiteraard komt er nu geen as meer uit de pijp, dat wordt afgevangen in het vat.
Hier de grafiek die door de Testo wordt gegenereerd:

asbak rocket.jpg

Deze run heeft 46 minuten geduurd, met een paar reusachtige pieken in de CO lijn. Het was volslagen onduidelijk waar dat door veroorzaakt werd. Verder vertonen alle lijnen flinke schommelingen, ik zou deze rocket niet als stabiel willen aanmerken. Het forum in de U.S.A. over rockets noemt wel eens dat het niet eenvoudig is om een systeem met een doorsnede van 10 cm rond goed werkend te krijgen. Eentje van 15 cm rond of equivalent in rechthoek schijnt weer gemakkelijker te gaan.
Gemiddelden van deze testrun: O2 11,8 %, efficiency 81,4 %, CO 1765 ppm, Tr 214 graden Celsius.
Laagste niveau O2: 4,4 %, deze viel samen met een van die grote pieken in de CO.
Hoogste punt in eind temperatuur: 264 graden Celsius.
Hoogste rendement 92,5 %, vlak voor de hoge piek.
Laagste punt in de CO: 120 ppm, op 30 minuten in de run.
Komende week de cycloon uit elkaar halen en opnieuw opbouwen als er niet te veel kapot is, en dan een nieuwe testrun draaien.

[Dutch John]

Het forum in de U.S.A. over rockets noemt wel eens dat het niet eenvoudig is om een systeem met een doorsnede van 10 cm rond goed werkend te krijgen.

Toch wel. De MPR met 85 mm in het vierkant is met een enkel houtje (en een gigantische luchtovermaat) aan de gang te houden. Het geheim is m.i. de geïsoleerde feed tube bodem en een laagje gloeiende kool. Op een rooster.... Waar ook veel te verdienen is -en misschien de oorzaak van de CO pieken- is het voorkomen van een blokkering van de ingang van de burn tunnel. Je wilt een vrije stroom van vlammen, niet gehinderd door wat dan ook. Bij hindering door gloeiende kool, start je een ontgassing.

Die rockets zijn toch wel verslavend. We koken nu meerdere dagen per week op onze "buitenfornuis" van 20 euro. De range van 7.500 euro in de keuken staat inmiddels uit. En komt binnenkort te koop....

Groet,
DJ

[peterberg]

Toch wel. De MPR met 85 mm in het vierkant is met een enkel houtje (en een gigantische luchtovermaat) aan de gang te houden.

Voor zover ik kan zien, zijn onze doelen hier enigszins verschillend. Die MPR is een kooktoestel, en je houdt zoals je schrijft een enorme luchtovermaat aan.

Dat ding waar ik mee bezig ben probeer ik goed werkend te krijgen met een kleine luchtovermaat. Liefst zo klein mogelijk, en dat heeft geleid tot net zolang de overmaat beperken totdat de grenzen zichtbaar werden. Op de grafiek is dat niet duidelijk maar de spreadsheet laat zien dat de laagste getallen van de O2 met die plotselinge pieken in de CO samenvielen. Toen ik het vorige commentaar schreef had ik de spreadsheet nog niet doorgevlooid en had ik niet door waar het aan lag.

Gisteren heb ik de cycloon uit elkaar gehaald en gewijzigd. Die wijziging had ik beter achterwege kunnen laten want dat leverde een slechter werkend ding op. De enige manier om hem rookloos te laten branden was een verf-afbrander voor de inlaat houden. Vandaag of morgen haal ik hem weer los en breng ik hem weer terug naar de staat van daarvoor.

Mislukte experimenten bestaan niet, er wordt altijd ervaring mee opgedaan.

[Dutch John]

Peter,

Wat ik bedoelde, was dat de MPR ondanks een gigantische luchtovermaat nog blijft branden. Ik vermoed dat dat te danken is aan de gewijzigde vuurkamer. Aansteken gaat nu ook veel eenvoudiger dan in het begin met de feed tube die dezelfde doorsnede had als de burn tunnel. De MPR is inmiddels uitgerust met zijbeluchting, een rooster en een gesloten vuurkamer als vuurproef voor het later te bouwen fornuis. Dat deel werkt naar behoren. Alleen de riser mag wat meer lengte hebben als de rocket voluit gestookt wordt.

De twee CO pieken gaan samen met een daling in CO2. Vandaar dat mijn gedachten naar houtskoolontgassing gingen.

Groet,
DJ