Frans,
Je stelt een hele berg vragen en ik ga een poging doen antwoord te geven. Het valt me wel op dat je van te voren zegt er geen verstand van te hebben en dan kom je met een stapeltje theorie waarmee je de wijzigingen wilt onderbouwen.
<disclaimer>Hoe je deze kachel zou willen bouwen en waarvan, is helemaal aan jou. Elke wijziging brengt een zeker risico met zich mee dat het ding zich anders gaat gedragen dan de geteste versie.
</disclaimer>
fransveldman schreef:1) De pijp van de eerste bell naar de tweede bell. Deze is gemaakt van gewone steen, terwijl op het level van de eerste bell alles van chamotte is. Het lijkt me dat die pijp niet minder heet wordt dan de wanden van de bell, dus die zou van hetzelfde materiaal moeten worden gemaakt denk ik. Als iemand iets tegen deze redenatie kan inbrengen dan hoor ik het graag. We hebben de pijp dus ter hoogte van de eerste bell geel gekleurd.
Ik denk dat je het 1e opstroom kanaal bedoelt. De gewone bakstenen kunnen een heleboel hebben als ze gelijkmatig verwarmd worden. De buitenkant en binnenkant van dat kanaal worden ongeveer even warm. Die stenen zijn gebakken bij 1000 graden Celsius, van 500 graden rondom schrikken ze niet erg. Aangezien chamotte veel duurder is dan gewone strengpers stenen heb ik alle onderdelen waarin geen grote thermische spanning verwacht wordt als bakstenen getekend.
2) De pijp van de eerste bell naar de tweede bell is tegen de sifon aangebouwd. Volgens mij kunnen die twee dezelfde wand delen. Dit scheelt alvast 5 centimeter op de kacheldiepte. Behalve dat het volume van de bells een heel klein beetje afneemt (is dat erg?) kan ik geen bezwaren verzinnen, behalve dan dat er even goed moet worden nagedacht hoe het verband wordt tussen de stenen.
Helaas, de syphon wordt echt bereheet. Op de heetste plek heb ik meermalen tegen de 1000 graden gemeten. Met de achterkant van de siphon wil je niet echt het opstroomkanaal ook heet maken. Daarvan gaat het rendement kelderen. Dan kun je veel beter de heat riser van vermiculiet-plaat en nog wat hoger maken. Moors ovenbouw heeft een soort die 1000 graden kan hebben.
3) Wat aerodynamica betreft is de binnenkant van de kachel een "nachtmerrie". Op veel plaatsen zal heftige turbulentie ontstaan. Dit is natuurlijk op een aantal plaatsen functioneel omdat het een grondige vermenging met zuurstof bevordert. Maar of turbulentie in de tweede bell functioneel is vraag ik me af. Voor zover ik het concept begrijp is de eerste bell een soort naverbrandingskamer, en is de tweede bell vooral bedoeld om simpelweg de hete en minder hete gassen te scheiden. Daar wil je dan juist weinig vermenging?
Er zit weinig vloeiende stromingen in het ding, toegegeven. Maar dat wil je ook niet echt. Turbulentie is ook een aerodynamisch fenomeen en nodig om zoveel mogelijk van de hete gassen in contact te laten komen met de wanden van de bells. Meer ruimte in de bell bevordert het afgeven van warmte op grotere oppervlakken. Het laatste wat voordelig is in mijn opinie, is dat de gassen laagsgewijs opgebouwd gaan worden. Dat heet stratificatie, geloof ik. En je wilt nog minder dat er laminaire stromingen ontstaan van de ingang naar de uitgang van de bell.
Je hebt het concept toch nog niet goed begrepen, in de zin dat de eerste bell geen verbrandings kamer is. De syphon is de naverbrander. Punt. En als je de uitgang van de opstroomkanalen trompetvormig wilt maken omdat je dat beter lijkt, ga je gang.
4) Uit het voorgaande punt blijkt dan dat de ruimte in de bovenste bell achter de pijp functieloos is. Deze lucht zal nooit ongehinderd de eindstreep halen maar weer opnieuw worden opgezogen door de opgaande gassen. Zet je daar een "trompet" op dan sluit je sowieso die ruimte af. Mijn voorstel is dan ook om die pijp gewoon tegen de achterwand van de kachel te laten lopen. Als je dit bij de bovenste bell doet dan is het logisch om dat ook bij de onderste bell zo te doen. Met andere woorden, de smalle ruimte tussen de pijp en achterwand van de kachel kan weg. Hoe het zit met die onderste bell weet ik niet zeker, maar volgens mijn redenatie is die ruimte daar ook nutteloos. Het is op die plek vast al minder heet dan boven de vuurplaats dus verbranding zal er om het hoekje achter de pijp wel niet meer plaatsvinden. We hebben dat hele gebied dan ook lichter van kleur gemaakt.
Nog even goed kijken naar de tekening, en niet alleen naar de opengewerkte afbeelding. Er is geen ruimte achter de pijp in de tweede bell, die vormt een geheel met de wand van de bell. De temperatuur is daar alweer zo laag, dat die constructie mogelijk is. Om dezelfde reden staat het opstroom kanaal in de eerste bell geheel los, zodat die aan alle kanten warm kan worden. De thermische spanningen zijn daar veel groter, als je niet wilt dat de wand ter plekke scheurt moet je die pijp niet een geheel met de wand maken.
5) Deze wijzigingen betekenen dat het volume van de bell iets zal afnemen. Met name bij de bovenste bell zal dat denk ik invloed kunnen hebben. Maar het volume daarvan is gemakkelijk te herstellen door de kachel iets hoger te maken (niet getekend op het plaatje). Als de bedoeling van de tweede bell is om hete en minder hete gassen te scheiden dan kan bij beter hoger zijn dan breder. Er staat me iets van bij dat Peter had ontdekt dat een hoge bell problemen oplevert, en dat de kachel beter werkte met een lage bell.
Iets te kort door de bocht. Een brede en platte bell werkt net zo goed als een hoge smalle. Wat nog beter werkt zijn meerdere bells achter of op elkaar.
6) Rechthoekige symmetrische ruimtes resoneren graag. Hier en daar wordt beschreven dat de kachel "dieselgeluiden" maakt, en ook zie ik wel beschrijvingen van zich misdragende kachels waarbij ik het vermoeden heb dat er een pulserende luchtstroom "roet in het eten gooit". Ik vraag me dan ook af of de kachel niet wat stiller en stabieler te maken is door hier en daar een schuine wand te plaatsen. Een aerodynamische in- en uitgang op sommige doorgangen kan hiertoe eveneens dienen.
Het geluid van het ding wordt veroorzaakt door het "wapperen" van de vlammen in de syphon. Ik heb geprobeerd om het vloeiender te laten verlopen, hij werd inderdaad stiller en daarmee hielp ik de turbulentie en de optimale verbranding om zeep. Door op de schuine vlakken in de syphon een zig-zag "trip wire" aan te brengen kwam de schone verbranding weer terug. Kennelijk verbreken die rechte hoeken de laminaire stroming en dat veroorzaakt het bulderen. Dat gebulder is een van de charmes vind ik, je kunt horen aan het geluid of het ding goed functioneert of niet.
7) Verbeteringen in de aerodynamica kunnen tot gevolg hebben dat de schoorsteen bij een lagere temperatuur nog kan blijven functioneren. Hiermee kun je het rendement nog iets opvoeren. Aan de ene kant klinkt het misschien belachelijk om aan aerodynamica te denken bij een kachel, aan de andere kant denk ik dat je bij een rendement boven de 90% in een gebied aankomt waar alle beetjes helpen. De kachels schijnen geluiden te produceren, de productie van geluid kost energie, energie die voornamelijk wordt onttrokken aan de beweging van de gassen en daarmee de doorstroming afremmend.
Aerodynamica kun je voornamelijk opvoeren door abrupte overgangen in diameter zoveel mogelijk te vermijden. Als je ergens turbulentie wilt opwekken voor de vermenging van de gassen dan kun je dat het beste selectief bewerkstelligen.
En dat laatste is exact wat ik gedaan heb. De gebruikte aerodynamica is alleen niet van de soort die jij verwacht. Het gaat helemaal niet om vloeiend verlopen, daarvoor moet je bij een finoven of een labyrinth kachel zijn.
Trouwens, de schoorsteen temperatuur tijdens de hele stook bij een koude start is niet hoger dan 60 graden C. maximum. Nog lager en je hebt een "puff back".
De ingang van de sifon is "trapvormig". Is dit alleen maar gedaan om de bouw te vereenvoudigen, of heeft dit nog een extra functie? Ik heb eerder in dit topic gezien dat Peter vloeiende gietstukken had gemaakt voor de sifon. Is dit concept verlaten of alleen in de tekening niet weergegeven? Ik begreep dat de dimensies van de sifon nogal kritisch zijn, dus wellicht kunnen we hier het beste het originele ontwerp volgen? Zijn de laatste geteste modellen gebouwd met of zonder de vloeiende overgang in de sifon?
Zie een van de antwoorden hierboven.
Ik begrijp dat je van alles probeert om deze massa kachel minder diep te maken. Op deze manier lukt dat ook, maar die rendementen van meer dan 90% kun je dan wel vergeten. En de kans dat er hier en daar grote scheuren in komen krijg je er gratis bij.
Daarom heb ik een ander voorstel: haal het opstroom kanaal achter de syphon weg en maak de kachel wat breder. In de zo gewonnen ruimte plaats je het kanaal. Het ding asymmetrisch bouwen kan prima.
Hou er ook rekening mee dat dit ontwerp al een beetje terug getuned is om geen al te kritisch geheel te krijgen.