Читайте в статье
С начала нулевых годов ракетные (реактивные) печи (РП) начали набирать популярность, ведь их позиционировали как вершину печного искусства, приписывая им невиданное ранее соотношение сожженных дров и полученного тепла.
Основателями движения ракетных печей стали Янто Эванс и Лесли Джексон, которые даже выпустили одноименную книгу с фото и чертежами, однако современные РП, сделанные из профтрубы (ПТ), сильно отличаются от оригинала.
Принцип работы
Основным принципом, на котором построена работа РП, является гидравлическая теория движения газов, разработанная М. В. Ломоносовым. В ней он описывал движение газов как поведение жидкостей разной плотности, поэтому менее плотные всегда стремились наверх, а более плотные двигались вниз.
Поэтому горение и распространение пламени в такой конструкции обусловлены двумя факторами:
- направлением притока воздуха;
- длиной канала дожига.
Там, где нет притока воздуха, причем в достаточном количестве, горение невозможно, ведь горение – это сложный процесс, включающий в себя:
- термическое разложение древесины;
- окисление пиролизных газов первичным воздухом;
- дожиг пиролизных и дымовых газов вторичным воздухом.
Причем чем ниже температура, тем более сложные соединения получаются, то есть эффективность термического разложения обратно пропорциональна температуре. Затем эти газы смешиваются с воздухом, что может привести к реакции окисления углерода и водорода.
Чтобы такая реакция произошла, необходимо совпадение двух факторов:
- достаточная температура (250 и более градусов);
- соединение одной молекулы углерода с двумя молекулами кислорода или двух молекул водорода с одной кислорода.
Когда эти условия соблюдены, происходит горение с выделением тепловой энергии (ростом температуры). Регулируя подачу воздуха в зону пиролизного разложения можно менять интенсивность этого процесса, а регулируя количество вторичного воздуха, меняют эффективность сгорания и дожигания газов.
Почему печь называется ракетная?
Этот термин возник благодаря тому, что ракетная топка, если она правильно сделана и настроена, выпускает из себя длинный (до полуметра) столб пламени почти без дыма, походя тем самым на ракету. Отличительной чертой РП является сильная тяга при маленьком дымоходе, длина которого редко превышает 120 см.
При этом скорость выходящих газов и создаваемая ими тяга настолько велики, что они могут проталкивать воздух по каналам массивного теплонакопителя, длиной 5–9 метров даже без дополнительного дымохода. Причина этого в том, что температура газов в дымоходе обычной печи редко превышает 200 градусов, тогда как в РП она может достигать 1000 градусов.
Чем выше температура, тем ниже плотность, а значит такие газы сильней стремятся вверх, двигаясь по каналу камеры дожига (дымохода) и формируя тем самым мощную тягу, что и приводит к появлению реактивной (ракетной) струи.
Высокая эффективность – правда или вымысел?
Чтобы оценить эффективность любой печи, необходимо сравнить количество потраченной древесины с количеством полученного и отданного тепла. В теплоемких печах тепловая энергия тратится на прогрев кирпичей, благодаря чему они нагреваются до комфортной для людей температуры (50–90 градусов) и отдают ее от нескольких часов до нескольких суток.
Поэтому неизбежны потери тепла как минимум на преобразование, кроме того, подавляющее большинство моделей таких устройств не обеспечивают полного сгорания дымовых газов, ведь для этого необходим избыток воздуха, что приводит к охлаждению массива печи.
В конструкции, разработанной Янто Эвансом и Лесли Джексон, упор сделан на экологию, поэтому горелка работает при сильном избытке воздуха, что обеспечивает наиболее полное разрушение цепочек токсичных веществ и максимальное окисление углерода.
При этом температура газов на выходе из массивного теплонакопителя, в роли которого выступает изготовленная из сама встроенная мебель, редко превышает 50 градусов, тогда как минимальная температура на выходе из отопительного щитка кирпичной печи составляет 150 градусов.
То есть если подключить РП к отопительному щитку, поставив в одинаковые условия с теплоемкой печью, то из-за избытка воздуха никакого преимущества у нее не будет.
Да, температура пламени, то есть окисляющихся молекул углерода, будет выше, но двигающая по тому же каналу масса холодного воздуха будет охлаждать смесь дымовых газов, что и лишает печь-ракету любых преимуществ.
Из-за этого объективно сравнивать ракетные печи можно лишь с современными вариантами «буржуек», например, с «Булерьяном», который по этому параметру РП сильно превосходит. Но «Булерьян» с одной закладки дров может греть дом почти сутки, тогда как ракетной печи необходимо подкладывать топливо несколько раз в час.
Поэтому единственное неоспоримое преимущество реактивных печей в меньшей токсичности выхлопа, обусловленной более эффективным дожигом пиролизных и дымовых газов.
Варианты применения ракетной печи из профтрубы
Вот 3 наиболее частых применения такой конструкции:
- Уличная печь для готовки еды.
- Демонстрационный образец, показывающий принцип работы ракетной печи.
- Теплогенератор для отопительного щитка или котла.
Уличная варочная печь ракета из профильной трубы 100 мм получается весьма неоднозначной – при малой высоте камеры дожига (трубы) конструкция нагревается не сильно, поэтому нахождение рядом с ней не вызывает дискомфорта, но и пламя получается слабым.
Если увеличить длину трубы, это повысит температуру пламени, но металл раскалится докрасна и находится рядом с такой печью будет малокомфортно. Демонстрационный образец, если он правильно сделан, может показывать струю огня длиной до полуметра, а также на нем можно объяснить принцип работы РП, однако никакого практического применения у него нет.
Теплогенератор из трубы 100 мм неэффективен, ведь его мощность вряд ли превысит 1–2 кВт/ч, тогда как для теплоемкой печи требуется как минимум в 10 раз больше. В какой-то мере можно увеличить мощность, сделав горелку из ПТ 200 мм, но даже она выдаст максимум 5–10 кВт/ч, что позволит использовать ее совместно с котлом отопления мощностью 3–8 кВт/ч.
Главным условием для хорошей и безопасной работы такой горелки является тщательная теплоизоляция трубы и перехода к отопительному прибору, что можно сделать с помощью базальтовой ваты, закрыв ее снаружи жестяным кожухом.
Как сделать своими руками?
Чтобы самому сделать такую печь, придерживайтесь следующего алгоритма:
- Изучите максимум информации из книги и тематических форумов, просмотрите ролики в интернете.
- Определите назначение и оптимальный тип печи.
- Определите оптимальные размеры профилированной трубы.
- Определите оптимальную конструкцию.
- Разработайте чертеж или адаптируйте под свои условия готовый.
- Приобретите необходимый материал.
- Подготовьте инструмент.
- Нарежьте детали.
- Сварите конструкцию.
- Покрасьте готовую РП жаростойкой краской.
- Если вы решили сделать горелку для печи или котла, то тщательно утеплите аппарат и сделайте модуль для подключения к отопительному прибору.
Тематические форумы
Поскольку именно практика является критерием истины, то определить наиболее удачную в тех или иных условиях схему и конфигурацию РП можно лишь по результатам ее многоразового применения.
Однако провести испытания всех моделей самому нереально, поэтому мы предлагаем использовать опыт обитателей многочисленных форумов, которые в соответствующих ветках обсуждают различные вопросы разработки и использования ракетных печей.
Вот ссылки на наиболее интересные из таких обсуждений:
- www.chipmaker.ru.
- www.yaplakal.com.
- www.ugolokforum.ru.
- www.tehnari.ru.
- fermer.ru.
- usamodelkina.ru.
- forum.dwg.ru.
- www.rusfishing.ru.
- stroiteli.info.
- popgun.ru.
Выбор типа РП
Этот этап является одним из важнейших, ведь именно он определяет, какой будет ваша ракетная печь. На Ютубе выложены сотни роликов с РП из профильной трубы и эти конструкции работают, но настоящей реактивной (ракетной) тяги они не создают, ведь лишенная теплоизоляции вертикальная труба (камера дожига) выступает в роли радиатора, охлаждая идущие по ней газы.
Поэтому выбор типа РП зависит от тех целей, для достижения которых вам необходима реактивная печь.
Изготовление
Поскольку основной алгоритм действий одинаков для любых типов ракетных печей из профилированной трубы, то мы опишем изготовление самого сложного варианта – горелки для котла или печи, а также вкратце опишем отличающиеся операции.
Чтобы создать такую конструкцию, вам потребуются следующие материалы:
- болгарка (углошлифовальная машинка, УШМ);
- пескоструйный аппарат (не обязательно, но желательно);
- плазморез;
- сварочный инвертор или полуавтомат;
- керн;
- дрель;
- рулетка;
- чертилка;
- уголок;
- молоток;
- пассатижи.
Далее поступайте так:
- Определите размер профильной трубы.
- Составьте чертеж с соблюдением пропорций, указанных в книге.
- Подготовьте материал.
- Нарежьте заготовки.
- Сварите конструкцию.
- Обложите будущую горелку базальтовой ватой (не требуется для демонстрационных и варочных вариантов).
- Закройте горелку кожухом.
- Покрасьте жаростойкой краской по металлу.
Определение оптимального размера трубы
От размера профильной трубы в первую очередь зависит мощность будущей печи. Чтобы вскипятить чайник, подойдет даже труба размером 80 х 80 мм. Однако уже для плова лучше взять более крупную, например, 100 х 100 мм, оптимально 150 х 150, поэтому и чертежи необходимо составлять под эти размеры.
Если же вы решили сделать горелку для котла или печи, то используйте трубу с сечением как минимум 200х200 мм, лучше 300х300, в зависимости от длины камеры дожига и эффективности теплоизоляции, ее тепловая мощность составит 3–10 кВт, что вполне хватит для небольшой печи или котла.
Чтобы хоть примерно подсчитать тепловую мощность по сечению трубы, исходите из того, что теплотворная способность килограмма древесины, просушенной до влажности 15%, составляет приблизительно 4 кВт/ч, однако при влажности 40% параметр падает до отметки 2 кВт/ч.
При топке щепками скорость горения составляет 0,5–2 см/м, поэтому вы можете, исходя из внутреннего сечения и размеров деревяшек подсчитать, сколько топлива печь потребит за один час работы. Затем переведите все в кВт/ч и поделите на 2, это и будет реальная тепловая мощность ракетной печи без утепления камеры дожига, ведь 4 кВт/ч можно получить лишь при полном сгорании углеводородов.
Скорость горения топлива в РП из более толстой ПТ будет зависеть от толщины поленцев или щепок, чем она меньше, тем быстрей будет гореть древесина, а значит выше тепловая мощность.
С другой стороны, чем толще поленья, тем меньше тепловая мощность, но тем дольше время горения, благодаря чему с одной закладки печь сможет работать 20–40 часов. Поэтому пробуйте, экспериментируйте, творите. С первого раза мало кому удается создать печь, соответствующую его потребностям.
Помните, чем толще стенки ПТ, тем дольше она прослужит, но и тем тяжелей будет вся конструкция.
Составление чертежа
В интернете выложено много различных чертежей, одни придерживаются концепции, разработанной Янто Эвансом и Лесли Джексон, другие экспериментируют и придумывают что-то свое. Объединяет все схемы одно – относительно высокая труба, в которой сгорают пиролизные и догорают дымовые газы.
Определите, что является для вас более важным, минимальный размер и удобство использования или эффективность превращения топлива в тепло, затем составьте чертеж по выбранной схеме. Обязательно учитывайте расположение топочной дверцы котла или печи, ведь горелку придется подключать к ней.
Высока вероятность, что для этого горелку придется поставить заметно ниже уровня пола, иначе вы не сможете обеспечить необходимую высоту камеры дожига (внутренней трубы).
Подготовка материала
Делать РП из новой ПТ непрактично из-за высокой стоимости последней, поэтому в дело часто идут обрезки, найденные на ближайшем пункте приема черного и цветного металлолома.
Эти обрезки почти всегда покрыты слоем ржавчины различной толщины, поэтому перед превращением их в детали печи, обдерите куски трубы с помощью пескоструя или болгарки. Если куски недостаточно длинные, сваривайте их друг с другом до получения необходимой длины.
Создание заготовок
Если вы умеете работать с болгаркой или плазморезом, а также размечать профильные трубы для резки под углом, то этот этап не вызовет у вас затруднений. Колосники (если вы решили построить РП с колосниковой решеткой) делайте либо из обрезка ПТ, либо из арматуры. Строго следуйте чертежу, чтобы при сборке не пришлось ничего подгонять.
Сварка
Если вы правильно все просчитали во время составления чертежа и умеете работать сварочным аппаратом, то этот этап не вызовет у вас затруднений. Если же вы выбрали тонкостенную трубу и ее приходится варить инвертором, то берите самые тонкие электроды и устанавливайте обратную полярность, это снизит риск прожигания металла.
Если вы делаете варочную или демонстрационную конструкцию, то обязательно приварите ей ножки и площадку для установки кастрюль, которая также будет отводить пламя и дым.
Обкладка
Чтобы обложить готовую горелку базальтовой ватой, используйте строительный или обычный скотч, он сохранит теплоизолятор от расползания до установки внешнего корпуса, а после уже внешний корпус будет удерживать теплоизолятор на своем месте.
Вместо базальтовой можно использовать каолиновую вату или любой другой теплоизолятор, выдерживающий температуру в 1200 градусов. Не используйте для уплотнения асбест, это опасно для здоровья, он может вызвать рак.
Установка и покраска внешнего кожуха
Собирайте внешний кожух с помощью сварки, это обеспечит герметичность и защитит вас в случае прогара внутренней трубы. Внешний корпус присоединяйте к горелке с помощью болтов, а стыки заделывайте жаропрочным герметиком.
Проверьте работу горелки без подключения к печи, в режиме максимальной тяги она должна давать пламя длиной 70–100 см. Если все нормально, присоедините готовую горелку к котлу или печи, убедитесь, что вы не ошиблись, после чего проверьте работу горелки с отопительным прибором. Если все нормально, покрасьте корпус аппарата огнеупорной краской по металлу.
Разборная ракетная печь
Основное отличие разборной печи от обычной ракетной из ПТ в том, что топливник и труба соединяются с помощью разъема, аналогичного тому, который устанавливали на старые советские металлические кровати.
Иногда разборной делают внутреннюю трубу, ведь она является наиболее длинным элементом, но это тоже связано со снижением эффективности из-за подсоса воздуха через негерметичные соединения.
Видео на тему статьи
Прежде чем составлять проект и чертеж, советуем посмотреть видео о том, как сделать печь ракету из профтрубы размерами 100 * 100 своими руками:
Заключение
Профильная труба, которую можно найти на ближайшем пункте приема черного или цветного металла, подойдет для изготовления ракетной печи.
Однако без утепления камеры дожигания добиться хорошего сгорания дров и высокого коэффициента полезных действий невозможно, если же увеличивать длину камеры дожига до оптимального размера и утеплять ее, то размер конструкции увеличится в 2–3 раза.
