Wocket en venturie-werking
Geplaatst: 18 apr 2011, 16:33
De interne opbouw van een wocket (oftewel kook-rocket) is over het algemeen heel simpel.
Een kort stukje horizontale buis met een horizontaal plaatje (de shelf) erin, een ronde bocht met plooien of een rechte hoek, een wat langer stuk verticale buis (de heat riser) en isolatie materiaal eromheen om de temperatuur op te krikken.
Heerlijk ongecompliceerd en betrekkelijk snel gemaakt, heeft de forumdag aangetoond.
Maar wat in de darmen van de wocket gebeurt is vermoedelijk heel wat minder simpel. De verlangde hoge temperatuur ontstaat ook niet zomaar en waarom fikt het hout niet allemaal wat op de shelf ligt? Daar stroomt lucht langs en dat houdt de zaak onder zelfontbrandings temperatuur zou het antwoord kunnen zijn. Maar dan moet het toch verrekte hard stromen, want vuurtjes die zich progressief tegen de luchtstroming in ontwikkelen kennen we al van de "top lit, updraft" of omgekeerd stoken methode.
Na wat op internet spitten en met de probleem-stelling rondlopen kom ik tot deze theorie:
Neem voor het gemak aan dat de lucht die naar binnen stroomt 20 graden Celsius is. Gaande over de shelf neemt die temperatuur toe tot even voorbij de bocht naar ongeveer 900 graden, tijdens de forumdag gemeten. De buis waar de darmen van de wocket uit bestaan heeft overal dezelfde doorsnede. Maar tijdens dat opwarmen van de lucht, aangenomen dat er niets bij komt of af gaat, expandeert die tot een volume dat 4x zo groot is. Vocht dat in het hout zit en stoom wordt expandeert nog veel meer, maar dat laat ik voor dit voorbeeld buiten beschouwing.
De heat riser heeft rondom een laag isolerend materiaal en propageert door het temperatuur verschil een verticale stroming. Die gassen stromen door de heat riser omhoog en naar buiten waar ze weer afkoelen. Voor en achter is druk en snelheid gelijk omdat beide einden in de buitenlucht eindigen of beginnen. lntern daalt de dichtheid van de gassen want die zetten uit. Als gevolg daarvan moet de snelheid toenemen volgens de wet van Bernoulli die stelt dat de som van die factoren gelijk blijven. Als zodanig werkt de pijp als een venturie waarin de stroom-snelheid groter wordt.
Zonder verder te kijken naar andere factoren die dit geheel beinvloeden kan gesteld worden dat de stroom snelheid bij 900 graden Celsius een factor 4 groter is dan direct bij het begin waar de lucht binnen komt.
Het effect is een aangeblazen vuur.
De bocht of de rechte hoek zorgt er voor dat de gassen turbulent worden. De bocht heeft plooien in de binnenbocht zitten waardoor er ter plaatse weinig laminaire stroming plaatsvindt. De haakse hoek heeft een soortgelijk effect maar produceert daarmee meer geluid omdat de turbulentie heftiger is.
Alles bij elkaar is hier dus sprake van een aangeblazen vuur in een beperkte doorgang, een hoge snelheid en veel turbulentie met als consequentie een hoge temperatuur.
Allemaal dingen die we graag willen hebben om zoveel mogelijk van de brandstof te benutten!
En dan wordt direct duidelijk waarom het vuurtje ontzettend gaat roken als de doorlaat van de heat riser beperkt wordt door een pan die er boven staat. De snelheid van de gassen daalt, de turbulentie neemt af en als consequentie ook de temperatuur. Veel van de brandbare stoffen worden onvoldoende gemengd met verse voor-verhitte lucht en ontsnappen via de heat riser naar de open lucht als rook.
Een kort stukje horizontale buis met een horizontaal plaatje (de shelf) erin, een ronde bocht met plooien of een rechte hoek, een wat langer stuk verticale buis (de heat riser) en isolatie materiaal eromheen om de temperatuur op te krikken.
Heerlijk ongecompliceerd en betrekkelijk snel gemaakt, heeft de forumdag aangetoond.
Maar wat in de darmen van de wocket gebeurt is vermoedelijk heel wat minder simpel. De verlangde hoge temperatuur ontstaat ook niet zomaar en waarom fikt het hout niet allemaal wat op de shelf ligt? Daar stroomt lucht langs en dat houdt de zaak onder zelfontbrandings temperatuur zou het antwoord kunnen zijn. Maar dan moet het toch verrekte hard stromen, want vuurtjes die zich progressief tegen de luchtstroming in ontwikkelen kennen we al van de "top lit, updraft" of omgekeerd stoken methode.
Na wat op internet spitten en met de probleem-stelling rondlopen kom ik tot deze theorie:
Neem voor het gemak aan dat de lucht die naar binnen stroomt 20 graden Celsius is. Gaande over de shelf neemt die temperatuur toe tot even voorbij de bocht naar ongeveer 900 graden, tijdens de forumdag gemeten. De buis waar de darmen van de wocket uit bestaan heeft overal dezelfde doorsnede. Maar tijdens dat opwarmen van de lucht, aangenomen dat er niets bij komt of af gaat, expandeert die tot een volume dat 4x zo groot is. Vocht dat in het hout zit en stoom wordt expandeert nog veel meer, maar dat laat ik voor dit voorbeeld buiten beschouwing.
De heat riser heeft rondom een laag isolerend materiaal en propageert door het temperatuur verschil een verticale stroming. Die gassen stromen door de heat riser omhoog en naar buiten waar ze weer afkoelen. Voor en achter is druk en snelheid gelijk omdat beide einden in de buitenlucht eindigen of beginnen. lntern daalt de dichtheid van de gassen want die zetten uit. Als gevolg daarvan moet de snelheid toenemen volgens de wet van Bernoulli die stelt dat de som van die factoren gelijk blijven. Als zodanig werkt de pijp als een venturie waarin de stroom-snelheid groter wordt.
Zonder verder te kijken naar andere factoren die dit geheel beinvloeden kan gesteld worden dat de stroom snelheid bij 900 graden Celsius een factor 4 groter is dan direct bij het begin waar de lucht binnen komt.
Het effect is een aangeblazen vuur.
De bocht of de rechte hoek zorgt er voor dat de gassen turbulent worden. De bocht heeft plooien in de binnenbocht zitten waardoor er ter plaatse weinig laminaire stroming plaatsvindt. De haakse hoek heeft een soortgelijk effect maar produceert daarmee meer geluid omdat de turbulentie heftiger is.
Alles bij elkaar is hier dus sprake van een aangeblazen vuur in een beperkte doorgang, een hoge snelheid en veel turbulentie met als consequentie een hoge temperatuur.
Allemaal dingen die we graag willen hebben om zoveel mogelijk van de brandstof te benutten!
En dan wordt direct duidelijk waarom het vuurtje ontzettend gaat roken als de doorlaat van de heat riser beperkt wordt door een pan die er boven staat. De snelheid van de gassen daalt, de turbulentie neemt af en als consequentie ook de temperatuur. Veel van de brandbare stoffen worden onvoldoende gemengd met verse voor-verhitte lucht en ontsnappen via de heat riser naar de open lucht als rook.