Een warmtewisselaar van een boiler maken.

[Chicken Power]

Ook aan jou cp leg me dat eens uit dat die gezellige gele vlammen geen onverbrande delen zitten.

Beste Chathankey,

Op de valreep van vandaag leg ik je dat graag nog eens uit!

Jouw beleving van gele vlammetjes is kennelijk gebaseerd op zuiver theoretische kennis aangaande aardgas verbranding.

Gezien je leeftijd en het huidige onderwijs zeer te begrijpen. Maar houtverbranding in de praktijk is wat complexer dan de aardgasverbranding waar jij mee groot geworden bent,

Het is mede te danken aan mensen als Dirk om de oude techniek van het verbanden van hout met de hedendaagse kennis, nieuw en ecologisch verantwoord leven in te blazen. Zelfs voor Dirk met het gebrek aan basis kennis in de thermodynamica is dat een proces van vallen en opstaan (trial and error).

In dat hele proces van primaire, secundaire en tertiaire verbranding ben jij nog niet thuis, noch in gas, noch in hout.

Ga ik je nu niet uitleggen, maak je zelf dat eens eigen. Wat ik je mee wil geven is dat het primaire proces idd gekenmerkt wordt door gele vlammetjes…

Wat helemaal geen slechte verbranding hoeft te geven!

Groet, Cp

[chathanky]

Jouw beleving van gele vlammetjes is kennelijk gebaseerd op zuiver theoretische kennis aangaande aardgas verbranding.

Gezien je leeftijd en het huidige onderwijs zeer te begrijpen. Maar houtverbranding in de praktijk is wat complexer dan de aardgasverbranding waar jij mee groot geworden bent,

Dan ben je niet geheelop de hoogte denk ik Cp, al jaar en dag stook ik een houtkachel met cv wisselaar (zelfbouw), en in mijn jeugd ook nog deels met houtstook groot geworden.

Op de valreep van vandaag leg ik je dat graag nog eens uit!

Ga ik je nu niet uitleggen, maak je zelf dat eens eigen.

Ga je wel ga je het niet uitleggen blijkbaar dus niet

Ga ik je nu niet uitleggen, maak je zelf dat eens eigen. Wat ik je mee wil geven is dat het primaire proces idd gekenmerkt wordt door gele vlammetjes…

Deze fase neem ik inderdaad waar. het proces wat nog op temperatuur moet komen om in een later stadium een schonere/vollediger verbranding geeft.
Als de houtkachel aan de luchtkwaliteits eisen van een gaskachel zou moeten voldoen is het wel over en uit met de houtverbranding.

Mischien dat Dirk het een en het ander kan uitleggen over het vlammenspel.

[chathanky]

chathanky schreef:
die koude aanzuiglucht wordt niet gratis verwarmd dit kost energie die zo uit je schoorsteen verdwijnt. Een te grote luchtovermaat betekend een lager rendement.


Neen, zelfs niet bij gasbranders, zie mijn eerdere opmerking over stralingsbranders. Het rendement zal zitten in de uitvoering van de warmtewisselaar.

je gaat nu zelf een vergelijking maken tussen gas en houtstook die niet klopt. Afstelling van gas gebeurt aan de brandstoftoevoer van hout regel je dit met de lucht toevoer omdat de brandstoftoevoer geregelt wordt door die gene die de kachel vult.
Het verschil tussen energietoevoer regelen of de luchttoevoer regelen hebben totaal andere consequenties

Of je nu bij 1kw vermogen 1 m3 lucht toevoert of 2 m3 dit maakt heel wat uit voor de rookgastemperatuur.

Dan kun je net zo goed beweren dat je zowel een pan van 1 liter water als een pan van 2 liter water met de zelfde energie aan de kook kan brengen.

Opgewekt vermogen is je beperkende grens, met een 24kw ketel krijg je geen flatgebouw op temperatuur.

[chathanky]

Puur afgaan op de rookgastemperatuur meten in de schoorsteen zegt totaal niets of je rendement beter is of slechter.

Dat er geen of nauwelijks rook is waar te nemen kan de oorzaak hebben dat er een te grote luchtovermaat is. De rook is sterk verdunt voor het de schoorsteen uitkomt.

[John Doh]

Alle warmte die door de schoorsteen naar buiten verdwijnt, is in principe onnodig.

Eens, maar dan wel tot het niveau tot buiten de schoorsteen, om zover te komen, dat vergt ook energie!

...Maar het volgende wordt al weer lastig: Ik kom hierbij niet verder dat natuurlijk trek dan een zeer moeilijke zaak zal worden.

Een licht, goedkoop ventilatortje kan in dat opzicht alles goedmaken!

Dirk

Dit is een klassiek voorbeeld van ‘penny wise pound foolish! Hoogwaardige elektrische energie verknoeien aan iets wat je zelf met een perfecte verbranding voor elkaar kunt krijgen!
Stop eens met dat geforceerde effect bejag! Begrijp me niet verkeerd, maar dat is precies dat inzichtelijke gemis in de thermodynamica.

Daar ben ik nog niet zo zeker van, mijn gevoel geeft aan dat inzicht in de thermodynamica hier juist zou moeten leiden tot de conclusie van Dirk.

Hoewel er inderdaad hoogwaardige elektrische energie nodig is om de ventilator aan te drijven, wordt daarmee een veel grotere hoeveelheid laagwaardige energie gewonnen. Dat komt, doordat de aandrijving van lucht middels een ventilator véél efficiënter verloopt dan op grond van dichtheidsverschillen. Gegeven een zekere verhouding tussen vermogen en warmtewisselend oppervlak, zoals zich dat in de gangbare praktijk voordoet, is het rendement met ventilator hoger dan zonder, zelfs als je de elektrische energie in rekening brengt. Om die reden zijn HR-ketels uitgerust met een ventilator.

Het is theoretisch mogelijk om hetzelfde rendement zonder ventilator te behalen, maar dan moet het warmtewisselend oppervlak zeer veel groter worden gekozen. Dat kost geld, maar ook energie voor de productie. We kunnen hier zeker nog een hele discussie over voeren, met uitgangspunten, schaalfactoren en wat niet, maar ik meen toch dat de gangbare praktijk in de richting van het standpunt van Dirk tendeert. Waarmee er met zijn thermodynamisch begrip althans op dit punt kennelijk toch niet zoveel mis is.

[frans]

Hallo CP,
Ik gebruik een vat i.v.m. de veiligheid.
De traagheid spreekt mij aan, Mijn oplossing zoek ik dus in het vergroten van het verwarmt oppervlak, en de geleiding van de stroming erover
Overigens, als ik er veel geld aan zou willen/kunnen besteden zou het vermoedelijk wel anders worden maar dat is tegen mijn principe, ik gebruik standaard spullen.

Mijn zonneboiler die met elkaar misschien 100 euro heeft gekost verslaat met gemak elke te kopen zonneboiler wat betreft rendement, alweer het gebruik van standaard en in principe al weggegooid spul.

Jij blijft volhouden dat er sprake is van warmte bellen in het vat, denk je soms dat water in het vat t.g.v. de warmte verschillen niet gaat circuleren?

Het warmte verlies waar ik nog mee zit zijn voornamelijk schoorsteen verliezen. Dat is het voordeel van werken in een dicht en goed geisoleerd ferrocement hok.
Als ik die hitte daar had gehad dan had ik er een sauna bij gehad.
Overigens, mijn vloer temperatuur water bleek na een dag toch op 22 C
retour te zitten,

Inderdaad in de loop van het project is de doelstelling aangepast.
Mijn eerste idee was het maken van warm water en de vloer gebruiken als veiligheid door het opnemen van het eventuele overschot aan warmte.
Maar het zwaarte punt is nu op de verwarming van de vloer komen te liggen.

Het meten van de temperaturen is een probleem, maar mijn laatste meting geeft een juist beeld.
Een thermometer in de gas stroom van de schoorsteen steken is lijkt mij voldoende nauwkeurig voor deze toepassing.
Als ik een meter heb die de hoge temperaturen aan kan dan meld ik de waardes, die n.b. nogal fluctueren, het is geen gaskachel.
n.b. Gasbeton is echt een wonderlijk materiaal, isolerend en behoorlijk vuurvast.
Groet,
Frans.

[John Doh]

Hier volgen de coëfficiënten voor warmteoverdracht doorheen buisvormige warmtewisselaars:

1) Gassen, op atmosferische druk, binnen en buiten: 5 tot 35 Watt per vierkante meter, per graad.
2) Gassen op hoge druk: binnen en buiten: 150 tot 500 Watt per vierkante meter, per graad.
3) Vloeistof langs de ene kant en gas op atmosferische druk langs de andere kant: 15 tot 70 Watt per vierkante meter, per graad.
4) Gas op hoge druk langs de ene kant en vloeistof langs de andere kant: 200 tot 400 Watt per vierkante meter, per graad.
5) Vloeistof binnen en buiten: 150 tot 1200 Watt per vierkante meter, per graad.
6) Stoom langs de ene kant en vloeistof langs de andere kant: 1500 tot 4000 Watt per vierkante meter, per graad.

15 tot 70 Watt is wat deze tabel opgeeft en is ook wat ik geschreven had.

De overdracht van warmtewisselaars is enorm gevoelig voor de procescondities. Vuistregels als hierboven zijn aardig om schattingen te maken, maar je ziet dat de vuistregels zelf al een hele forse marge aanhouden. Van de getallen gaat mogelijk de valse suggestie uit dat het dan in de praktijk met genoemde onder- of bovengrens wel bekeken is. Maar zo werkt dat niet. Veel hoger of veel lager kan maar zo voorkomen.

Een fout die hierbij veel wordt gemaakt is de veronderstelling dat de overdracht onafhankelijk van de media (temperatuur, flow) aan beide zijden is. Dat is natuurlijk niet zo. Er is sowieso een theoretisch maximum aan de overdracht, dat wordt bepaald door de kant met de kleinste "capaciteit". Als de secundaire kant is opgewarmd tot de primaire ingangstemperatuur, of de primaire kant is afgekoeld tot de secundaire ingangstemperatuur, houdt het gewoon op met de overdracht, al maak je de wisselaar duizend maal zo groot. In de vuistregel schaalt het vermogen gewoon door met het oppervlak, ziedaar de foutbron. Vermogen dat er niet is, kan ook niet worden overgedragen.

Voor water/water warmtewisselaars heb ik aardige modellen gebouwd op basis van leveranciersgegevens, vandaar dat ik die gevoeligheden aardig ken. Een kleine wijziging in ontwerpparameters kan enorme gevolgen voor de omvang van een warmtewisselaar hebben, afhankelijk van het ontwerppunt. Met name bij toepassing voor ruimteverwarming ga je dan snel de mist in, omdat daar voor de pieksituatie gedimensioneerd moet worden, terwijl die piek nogal ver boven het gemiddelde ligt.

[Dirk Bauwens]

Een eenvoudig rekenvoorbeeld kan de grootte-orde aantonen van de energiewinsten, die men kan verkrijgen wanneer een finoven gestookt wordt via een ventilator in plaats van via een schoorsteen.

Neem een ventilator met een electrisch vermogen van 20 Watt. De verdere specificaties van deze ventilator zijn: druk 50 Pascal en volume 190 kubieke meter per uur. Deze ventilator kan dus voor de verbrandingslucht zorgen die een finoven, die met 25 kilogram hout gestookt wordt, nodig heeft. De verbrandingsduur is ongeveer 1 uur, waardoor het electrisch verbruik van de ventilator 20 Wh ofwel 0,020 kWh bedraagt.

Laten we veronderstellen dat de finoven met schoorsteen een kachelrendement behaalt van ongeveer 80 percent op de bovenwaarde.
Een finoven met ventilator kan echter in buurt komen van 100 percent. Dat vereist wel een aangepast ontwerp maar het is in ieder geval niet moeilijk om de rookgassen volledig af te koelen tot omgevingstemperatuur. De warmtewinsten zijn daardoor ongeveer 20 percent van 107,5 kWh (25 kg x 4,3 kWh/kg) ofwel 21,5 kWh. We ronden af naar beneden: 20 kWh.

We zien dat de ventilator ongeveer 1000 maal meer warmte-energie oplevert dan zijn electrisch verbruik. Hierbij gaat het nog over een goedkope ventilator die door wisselstroom aangedreven wordt. Wanneer men een gelijkstoomventilator gebruikt, zal het electrisch vermogen met de helft kunnen dalen. Dan levert de ventilator ongeveer 2000 maal zijn electrisch vermogen op aan warmte. Over een ideale toepassing van hoogwaardige electriciteit gesproken!

Ook nog een bedankje richting John Doh voor het ter hulp komen. Dat werd geapprecieerd!

Dirk

[chathanky]

Neem een ventilator met een electrisch vermogen van 20 Watt. De verdere specificaties van deze ventilator zijn: druk 50 Pascal en volume 190 kubieke meter per uur. Deze ventilator kan dus voor de verbrandingslucht zorgen die een finoven, die met 25 kilogram hout gestookt wordt, nodig heeft. De verbrandingsduur is ongeveer 1 uur, waardoor het electrisch verbruik van de ventilator 20 Wh ofwel 0,020 kWh bedraagt.

Ik ken het ventilatortje niet, er zit nog al wat verschil in opbrengstdiagrammen.

Van uitgaande dat het ventilator 190m3 haalt is wat me opvalt is dat je niet aan de 10M3 lucht komt voor 1 kg hout waar je het eerder over had.
Dit maakt je rekenvoorbeeld wel wat optmistischer dan het werkelijk is.

Of zie ik wat over het hoofd?

[chathanky]

Andere benadering waar bij mij de vraagtekens groeien.
voor 20% extra rendement is 190M3 lucht nodig

Voor 25kg hout gebruik je 25x10M3 lucht voor een ideale afstelling.
Vragen:

1: kom je aan een rendement van 80% als er 60M3 lucht wordt toegevoegt en geeft de ventilator de 190m3 om aan de benodigde lucht te komen?
2: Is een rendement van 80% een gevolg van natuurlijk toevoeren van 200m3 lucht en kom je 50m3 te kort voor volledige verbranding?

[Dirk Bauwens]

...Van uitgaande dat het ventilator 190m3 haalt is wat me opvalt is dat je niet aan de 10M3 lucht komt voor 1 kg hout waar je het eerder over had.
Dit maakt je rekenvoorbeeld wel wat optmistischer dan het werkelijk is.
Of zie ik wat over het hoofd?

Misschien ben je wel toe aan wat huiswerk, Chatanky

Zoek eerst op: de theoretische hoeveelheid lucht die 1 kilogram 100-percent droog hout nodig heeft om te verbranden.
Bereken daarna hoeveel lucht nodig is om 1 kilogram luchtdroog hout (20 percent water) te verbranden.
Daarna dit resultaat verdubbelen (voor 100 percent overmaat) en nog eens vermenigvuldigen met 25 (omdat er 25 kilogram luchtdroog hout is).

Je zult merken dat ik goed zat met met mijn ruwe berekening en dat 190 kubieke meter lucht ruim voldoende is.

N.B.
Een goed ontworpen finoven heeft in de praktijk genoeg aan een lagere luchtovermaat dan een gemiddelde houtkachel. Dat komt omdat in een finoven de lucht veel intensiever gemengd wordt met de brandstof dan in een gemiddelde houtkachel. Metingen tonen aan dat de finoven nog steeds perfect hout verbrandt met een luchtovermaat van 40 percent.


Dirk

[Dirk Bauwens]

Neem een ventilator met een electrisch vermogen van 20 Watt. De verdere specificaties van deze ventilator zijn: druk 50 Pascal en volume 190 kubieke meter per uur. Deze ventilator kan dus voor de verbrandingslucht zorgen die een finoven, die met 25 kilogram hout gestookt wordt, nodig heeft...

Ik ken het ventilatortje niet, er zit nog al wat verschil in opbrengstdiagrammen...

De ventilator gaat tot 50 Pascal druk. Dat is ongeveer 4 tot 5 maal meer dan wat van een gemiddelde schoorsteen verwacht wordt. Een finoven heeft door zijn ruime kanalen een veel kleinere stromingsweerstand dan een gewone houtkachel. De ventilator zal het volume van 190 kubieke meter voldoende kunnen benaderen.

Dirk

[Dirk Bauwens]

Andere benadering waar bij mij de vraagtekens groeien.
voor 20% extra rendement is 190M3 lucht nodig...

Neen, zo zit het niet. Met 190 kubieke meter lucht kan ik al mijn hout volledig verbranden.

Het verschil zit hem erin hoe ik aan die lucht kom. Maak ik onderdruk met de schoorsteen of met de ventilator?
Met de schoorsteen krijg ik alleen maar voldoende onderdruk door veel warmte weg te spoelen. Met de ventilator ontstaat de onderdruk door beweging van schoepen. Daardoor kan alle warmte benut worden.
De 20 percent warmtewinst wordt alleen gemaakt doordat ze niet meer wordt weggespoeld naar buiten.

Dirk

[Dirk Bauwens]

n.b. Gasbeton is echt een wonderlijk materiaal, isolerend en behoorlijk vuurvast.

Frans,

Ben je zeker dat het beton is? Vaak zijn deze blokken ook van gips gemaakt.

Dirk

[Dirk Bauwens]

...Mijn oplossing zoek ik dus in het vergroten van het verwarmd oppervlak, en de geleiding van de stroming erover...

Eén vierkante meter koper is niet weinig. Dat oppervlak vergroten, is niet voor iedereen weggelegd.

Indien je de boiler wat kunt laten zakken, zodat de rookgassen boven de boiler binnenstromen, en je de inlaat naar de schoorsteen ook laat zakken, zodat de boiler daartussen zit, dan kun je gebruik maken van de gelaagdheid volgens de temperatuur. De boiler zal ook beter omstroomd worden. Vooral de afgekoelde rookgasmoleculen zullen dan naar beneden, richting schoorsteen gaan. De hete rookgasmoleculen zullen zich langer verzetten, tot ze hun energie kwijtraken. De bovenkant van je lichtbetonnen bakje zul je dan wel moeten afdichten met wat klei.

Dirk