Как она родилась?
Никита Сергеевич Хрущев, как и весь СССР, весьма неоднозначен, и не только в геополитическом смысле. При нем простым гражданам возможно стало обзавестись личным авторанспортом, создавались гаражные кооперативы, вовсю раздавались дачные участки. Интенсивно механизировалось сельское хозяйство. И тогда же, в 60-е, пробились первые ростки экологического мышления.
Гаражи и дачные домики нужно было отапливать. Топливо (по-нынешнему – энергоносители) стоило копейки – в буквальном смысле, литр 66-го бензина 2 коп, а 76-го 7 коп. – но и копейки нужно было экономить, зарплаты были маленькие. А за слив отработки штрафовали, и много, до трети зарплаты за раз выходило. И уголь возить на дачу накладно было, а баллонный газ был вообще экзотикой. За самовольную порубку леса на дрова можно было и в тюрьму угодить вполне по-советски – без лишних разговоров и долгих разбирательств. В результате и появилась печь на отработанном масле.
Над принципом действия народным умельцам долго голову ломать не пришлось – самым обиходным варочным прибором на дачах и в частных домах был тогда керогаз. Испарившийся керосин в нем дожигался в специальной камере, в отличие от примуса или паяльной лампы, где горят уже сильно нагретые пары топлива. Поэтому керогаз был сравнительно безопасен в эксплуатации, а нарушение режима горения сигнализировало о себе вонью и копотью задолго до того, как развивалось в аварию. Печь на отработке работает по тому же принципу, нужно было только придумать, как до конца сжигать сильно загрязненное вязкое топливо простыми домашними способами.
Керогаз “Ленинград” с внешней камерой
Вторыми прародителями масляной печки были газогенераторные установки, широко применявшиеся во время войны, когда высококачественное топливо шло на фронт. Взрослым людям 60-х они были хорошо знакомы, так что общая схема работы печки вырисовывалась ясно:
- Первичный небольшой запас энергии химически ленивого топлива пустить на его же разложение до фракций полегче и поактивнее, как в газогенераторе.
- То, что получится – сжечь в 2 или 3 стадии, как в керогазе.
Печь с расширительным бачком
Печь с расширительным бачком
Как мы уже выяснили, доливать масло в процессе работы печи запрещено. Увеличивать объема бака тоже нет смысла – вряд ли он сможет разогреться как следует. Таким образом, обеспечить непрерывную дозаправку можно только одним способом – с помощью пристройки расширительного бака.
Работа подобного устройства основана на простейшем принципе сообщающихся сосудов. Как только уровень масла снижается, в камеру из бака начинает поступать новая доза топлива. Для регулировки его подачи в трубопроводе предусматривается специальный клапан.
Экодовески наших дней
Сегодняшние печи на отработке не повторяют конструкции тех дней, кроме буржуйки, о которой речь пойдет отдельно. И тому есть веские причины.
В 60-х сгорание до углекислого газа и водяных паров считалось абсолютно чистым и безопасным. В наши дни и то, и другое, увы, парниковые газы, действие которых уже вполне ощутимо на собственной шкуре в буквальном смысле. Дожечь еще глубже невозможно, но экономичность печи приобретает особо важное значение.
Не было тогда и синтетических моторных масел, и хитроумных присадок к ним. Они позволяют вдвое и более сократить литровый расход топлива ДВС по сравнению с тогдашним, но при неполном сгорании дают канцерогены, токсины, мутагены и бог весть что еще. А люди тогда были в целом здоровее и выносливее. Опять ничего не поделаешь – чуть более чем за полвека население Земли увеличилось в 2,5 раза и продолжает расти. Применительно к печке – дожигать нужно на 100% и никак не менее.
Наконец, тогдашнее машинное масло – натуральный нефтяной ректификат из насыщенных углеводородов – не могло развивать очень высокую температуру при горении. Поэтому очень вредные и опасные окислы азота в тогдашних печках образовывались разве что отдельными молекулами. А нынешняя простая печка на отработке может выбрасывать их в ощутимых для здоровья количествах. Так что на оксидах азота стоит остановиться подробнее.
Окислы азота
Все оксиды азота опасны для человека. В медицине для наркоза применяется самый легкий из них – закись азота, веселящий газ, но строго по дозировке под наблюдением анестезиолога. Чем больше азота соединяется с кислородом, тем опаснее результат. Окислительные баки боевых ракет заправляют тетраокисью азота N2O4 – достойной по едкости и ядовитости «сестрицей» горючего – гептила (несимметричного диметилгидразина), который она окисляет. Адская начинка современных машин массового уничтожения таится не только в боеголовках.
Как может окисел окислять? Дело в том, что оксиды азота – соединения эндотермические, на их образование нужно затратить энергию; азот с кислородом «не любят» друг друга, разность их электрохимических потенциалов и квантовые свойства электронных оболочек не позволяют им сильно связываться. При взаимодействии с соединениями, обладающими восстановительными свойствами (легко соединяющимися с кислородом, галогенами и их родственниками по таблице Менделеева) оксиды азота так же легко отдают кислород, что и есть окисление с выделением энергии, т.е. горение. Применительно к ракетам – тяжелое по молекулярной массе горючее с тяжелым окислителем дает большую массу выхлопа и сильную реактивную тягу.
Что касается печей, то здесь нужно знать следующее:
- При температуре от 900 градусов окислы азота образуются в заметных количествах.
- Если в газовоздушной смеси есть избыток кислорода, то при высокой температуре он «перехватывает» частицы топлива, и окислы азота уходят дальше по дымовому тракту.
- При примерно 600 градусах окислительная активность оксидов азота становится выше, чем у кислорода, и окислять еще не сгоревшие частицы топлива начинают они; в результате получается совершенно безвредный во всех смыслах азот, углекислый газ и пары воды.
- Если температура упала ниже 400 градусов, то окислы азота попадают во вторую «яму стабильности» своей фазовой диаграммы; тяжелую органику окислить они уже не могут (кислород – тоже) и уходят с дымовыми газами наружу.
Цена топлива
Масло из двигателя не каждый день сливают, а топить зимой нужно регулярно. Пожертвования доброхотов регулярными быть не могут. Если топливо для печи придется докупать, во что оно обойдется?
Продажная цена отработанного масла по РФ колеблется от 5 до 14 руб./л. самовывозом, это еще около 5 руб./км на легковушке с прицепом. И купить совсем не просто: отработка считается опасным отходом, нужна лицензия на переработку. Причем оптовые скупщики продают неохотно и уж не ведерно-канистровыми нормами. Они перерабатывают масло в темное печное топливо. Рентабельность высока, и кто же отдаст ценное сырье задешево?
Но тут есть интересный ход. Свежее машинное масло предприятия частенько покупают в общем потоке ГСМ, т.к. строгий учет его закупок не обязателен. Отработку нужно учитывать, но кто тогда узнает, сколько ее вышло? Смысл пускаться в такие махинации есть – меньше хлопот с экологией, а доход от продажи отработки в масштабах производства мизерный. Поэтому предприятия нередко отдают отработанное машинное масло задаром или за копейки, лишь бы вывезли. То есть, умеешь договориться – топить будет чем.
Устройство и принцип работы
На примере наиболее простой конструкции можно понять, каким образом печь на отработке функционирует.
Масло заливается в нижнюю камеру через отверстие. Заглушка на нем играет роль регулятора тяги — чем больше она открыта, тем лучше поступает в топку воздух.
После розжига масло начинает нагреваться и интенсивно испаряться. Раскаленные газы поднимаются по перфорированной трубе в камеру дожига. В процесс горения вовлекается кислород из воздуха, поступающего в отверстия.
В камере дожига при высокой температуре (до 700-800°) частицы дыма сгорают с выделением большого количества теплоты. Перегородка задерживает газы в камере, чтобы температурное разложение было более продолжительным и эффективным. Оставшиеся продукты горения поступают в дымоход .
Конструктив может дополняться приваренными ребрами для увеличения теплообмена, наддувом для усиления тяги, водяным контуром и другими усовершенствованиями. Они расширяют функционал печи, превращая бюджетную буржуйку в полноценный отопительный котел.
Печи промышленного изготовления могут вырабатывать мощность 15-100 кВт. Они применяются для отопления площадей 150-1000 кв.м при расходе топлива от 0,5 до 10 л в час. Правда, стоят они недешево, но за счет экономии на бесплатной отработке быстро окупаются.
Два принципа в одном принципе
Самодельная печь на отработке на вид может быть не намного сложнее кастрюли, но происходящие в ней процессы очень и очень непросты. Иначе полного сгорания с высоким КПД и безвредного выхлопа не добиться. Для полного их понимания и выбора подходящей конструкции для выполнения, или прототипа для собственной, необходимо сначала вспомнить о силе Кориолиса.
Сила Кориолиса
Кориолисова сила, как известно, возникает вследствие вращения Земли; это яркий пример того, как огромное и медленное проявляется в малом и быстро. Именно сила Кориолиса закручивает стекающую из ванны воду. Поскольку скорость тока воды в трубе много меньше звуковой в ней же (скорость потока дымовых газов в дымоходе – тоже), кориолисова закрутка – она возникает только в вертикальных участках трубы – передается обратно, и образование вихря зависит от длины вертикальной части отводной трубы.
Убедиться в этом просто: берем обычную воронку, затыкаем лейку пальцем, наполняем водой и палец отпускаем. Вода вытекает ровно. Теперь надеваем на лейку кусок шланга от метра и более, оставляем его висящим вниз и делаем то же самое. Вода закрутилась.
Величина кориолисовой силы зависит еще от отношения плотности среды к ее вязкости, поэтому закрутить «по-кориолису» газ труднее. Кроме того, газы сжимаемы, поэтому проявляют себя еще число Рейнольдса и другие факторы. Высокая труба котельной может испускать ровный столб пара.
Но зачем закручивать дымовые газы? Без этого невозможно добиться качественного, полного и безопасного, сгорания топлива. Чтобы тепло от первоначального сгорания легких фракций пошло на расщепление тяжелых, которые потом дадут основную массу тепла, смесь нужно все время хорошенько перемешивать. Закручивать можно разными насадками, наддувом и т.п., но такие конструкции (мы их тоже рассмотрим) рядовому самодельщику сделать трудно. А вот силу Кориолиса использовать проще; далее увидим, как.
Вывод по силе Кориолиса:при повторении конструкций печей нужно точно выдерживать указанные размеры и пропорции. От несоблюдения – чад, прожорливость, отрава.
Главный принцип
Масляная печь – отопительный прибор на тяжелом, плохо горящем и сильно загрязненном топливе сложного состава. Чтобы оно сгорело полностью, его тяжелые компоненты нужно расщепить на более легкие; окислить все, что есть в масле, кислороду не по зубам. Дожечь полностью то, что уже расщепилось – задача попроще.
Процесс расщепления называется пиролизом, или пламенным расщеплением. В конечном итоге для пиролиза используется теплота сгорания самого топлива; это процесс самоподдерживающийся и саморегулирующийся, и это очень хорошо. Но для начала пиролиза топливо нужно испарить, а пары нагреть но некой стартовой температуры (300-400 градусов), после которой пиролиз пойдет по нарастающей, и сгорит все. Добиться этого в домашних условиях можно двумя способами.
Как сварить простую печь
Нет смысла пояснять, как сделать стандартную и самую распространенную конструкцию, изображенную ниже на сборочном чертеже. Во-первых, схема очень понятная, а во-вторых, в информации подобного рода нет недостатка.
Перейдем к более сложному варианту обогревателя с дожигателем, согнутым под 90° (угол поворота можно делать и больше, но не острее). Цель мероприятия проста – организовать отбор тепла у раскаленных дымовых газов, а не сразу выбрасывать их на улицу. Второе отличие – выдвижной ящик с маслом вместо традиционной закрытой емкости, которую неудобно чистить. Конструкция печи с размерами показана на чертеже.
Размеры агрегата произвольные и могут меняться при подборе труб другого сечения
Совет. Размеры труб для топливника и корпуса выбирайте в зависимости от объема обогреваемого помещения. Для обычного гаража 6 х 3 м подойдет профильная труба 80 х 80 х 4 мм, на топливный ящик возьмите размер 60 х 60х 4 мм. Сгодится и круглый металлопрокат, но с ним работать сложнее.
Пошаговая инструкция сборки печи для сжигания отработки выглядит так:
- Нарежьте заготовки для корпуса, выдвижного ящика и дожигателя. Для последнего трубы нужно резать под углом 45°.
- В профиле меньшего сечения выпилите болгаркой одну стенку, а по бокам приварите заглушки, чтобы получилась открытая емкость. К передней части, выступающей за борта ящика, приделайте ручку.
- Сварите конструкцию, как показано на чертеже, просверлите воздушное отверстие сверху топливной камеры и выполните перфорацию вашей изогнутой трубы. Отопитель готов.
Здесь мастер для лучшей теплоотдачи приделал конвекционные ребра из стальной полосы 40 мм
Несколько слов о том, как подобрать количество и диаметр отверстий дожигателя. В нашем примере его сечение составляет 80 х 80 = 6400 мм², для расчета нужно взять половину – 3200 мм². Если применить сверло 8 мм, то площадь каждого отверстия составит 50 мм². Делим 3200 на 50 и получаем 64 шт., которые надо просверлить в процессе сборки, при настройке их число вырастет.
Важный момент. Перед запуском отопительного агрегата убедитесь, что общая высота дымохода (считается от масляной камеры до среза трубы на улице) составляет не менее 5 м, в противном случае нарастите его до нужной отметки.
Один из простых способов отбора тепла – подключение печки к горизонтальной трубе длиной 3—4 м, идущей под уклоном вдоль стены помещения. Проследите, чтобы над ней и отопителем не стояли деревянные полки или канистры с горючим. Стены около печки лучше оградить листовым железом.
Теперь остается выполнить розжиг, прогрев и настройку печи. Ваша задача – добиться минимальных выбросов черного дыма на улицу, свидетельствующих о недостатке воздуха для горения. Нужно сверлить по 3—5 дополнительных отверстий в дожигателе и снова проверять работу агрегата, пока выброс не станет максимально прозрачным.
Совет. Не перестарайтесь и не наделайте много сверлений, из-за чего буржуйка станет дымить в помещение. Очень развернуто об изготовлении, настройке и обслуживании рассказывается в видео:
Принцип первый
Схема работы пиролизной печи
По первому способу масло в резервуаре просто поджигают. Оно разогревается и начинает испаряться, а дальше все происходит в простой вертикальной трубе с расширениями и, возможно, с изгибами. Принципиальная схема устройства такой печи показана на рисунке.
Воздух в резервуар с горящим маслом поступает через его горловину с дроссельной заслонкой; с ее помощью регулируют силу горения, т.е. тепловую мощность печи, не нарушая режима сгорания. Чтобы это было возможно, газовоздушная смесь должна непрерывно, по ходу трубы, перемешиваться. Тут и приходит на помощь сила Кориолиса, при правильно выбранных сообразно свойствам топлива, длине вертикального дымохода и его диаметре.
Также в камеру сгорания, в которую переходит резервуар, необходим практически свободный приток воздуха – печь нормально работает при избытке кислорода. Поэтому камера сгорания дырчатая. Колпак к камере дожигания (расширение над камерой сгорания) не обязательно должен быть колпаком, как на схеме. Это может быть и неполная перегородка при разносе выхода камеры сгорания с дымоходом по горизонтали. Но разделить зону кислородного дожигания и окисно-азотного, и организовать соответствующий скачок температур между ними, совершенно необходимо, иначе еще слишком горячий кислород отнимет «пищу» у окислов азота, а те тем временем остынут до ямы на фазовой диаграмме и уйдут в трубу во всей своей вредоносности.
Сборочный чертеж (слева) и внешний вид (справа) пиролизной печи
Чертежи печи на отработке такого типа приведены на большом рис. ниже, ее внешний вид и сборочный чертеж – на рис. выше. Это хорошо известная самодельщикам и отлично себя зарекомендовавшая конструкция. Разжигают ее небольшим факелом через полностью открытое дроссельное отверстие. Высота дымохода (прямого!) – не менее 4 м.
Чертежи пиролизной печи
Мини
Схема мини-печи на отработке
Здесь на рисунке – также весьма популярная среди самодельщиков мини-печь на отработке и нефтешламе. Толщина материала, обычной конструкционной стали, от 4 мм. Печь весит около 10 кг против 27-30 у предыдущей, а ее размеры в плане определяются таковыми резервуара. Автор конструкции для него рекомендует донышко и верхушку стандартного газового баллона. Вполне разумно, буде таковой имеется в наличии – очень прочно, и всего один сварной шов. Но для резервуара подойдет и любая другая емкость указанных размеров плюс/минус 20 мм.
Эта печка имеет ряд особенностей:
- Зона перемешивания топливовоздушной смеси – нижняя воронка камеры сгорания. Вследствие ее расширения смесь здесь задерживается и месится долго.
- Длина вертикальной части дымохода ограничена примерно 3,5 м. Иначе тяга высосет смесь наружу, прежде чем та успеет сгореть.
- Зона дожигания не разделена и представляет собой верхнюю воронку камеры сгорания. Перед сужением в дымоход дымовые газы снова задерживаются и хорошо догорают, но опять же – при умеренной тяге.
Вследствие этого тепловая мощность печи ограничена 5-6 кВт; «раскочегаривать» эту печь сверх меры просто опасно. Но зато и расход топлива – около 0,5 л/ч, и печь сравнительно легко чистится. Конструкция разборная, стыки камеры сгорания с резервуаром и дымоходом стягиваются хомутами. В разобранном виде эту печь можно возить с собой в багажнике – на дачу, в охотничий домик и т.п.
Дозаправка
Допустим, вам не лень соорудить пристройку для печи и подавать от нее в дом горячую воду. Первая задача, которую нужно решить – подкормка печи хотя бы на ночь. Увеличивать резервуар нельзя: масло не прогреется и печка не разгорится как надо. Но решение давно известно: непрерывная дозаправка по принципу сообщающихся сосудов.
Схема питания топливом пиролизной печи
Требования к такой подпитке ясны из рисунка; дроссель на резервуаре условно не показан, но, разумеется, все равно необходим. Из его функций остается только регулировка горения, и это большой плюс по пожарной безопасности. Иначе ведь пришлось бы лить горючую жидкость в огонь или раскаленный сосуд, или ждать, пока печь остынет. Вставлять в топливопровод фитиль, как в паяльной лампе, бесполезно: на отработке сразу засорится.
Наддув
А как насчет печи на отработке с наддувом? Известно ведь, что он увеличивает КПД и тепловую мощность печей. Да, но в печку на саможоге наддув просто так не встроишь. Дуть в топку, т.е. резервуар, бесполезно – мы только разбалансируем саморегулирующуюся систему горения. Печь быстро разгорится, а потом, когда легкие фракции топлива выгорят, погаснет: поток воздуха отберет тепло, необходимое для испарения тяжелых. Параметры масляной печи на саможоге поддувом в топку, увы, не улучшишь.
Но поддув (точнее, выдув) можно использовать для другой цели. Искусственно усилив тягу, можно сделать дымоход с изломами: от дымника (горловины камеры сгорания) – длинная, во всю стену, горизонтальная труба, а уж потом вертикальный дымоход. Это улучшит отопление помещения с минимальными дополнительными затратами, не нарушая режима горения в печи.
Для усиления тяги можно использовать два способа наддува в дымоход: инжекционный (поз. А на рис.) и эжекторный, поз. Б. Первый очень прост и совершенно безопасен: при прекращении наддува кое-какая тяга сохраняется. Печь будет просто хуже греть и потреблять больше топлива. Но нужен источник сжатого воздуха. И тонкая (1-3 мм просвет) трубка, дюритовый шланг и регулировочный вентиль.
Усиление тяги в дымоходе поддувом
Для эжекторного наддува достаточно любого маломощного вентилятора: компьютерного на 12 В 120-150 мм диаметром, кухонного вытяжного, промышленного ВН-2 или ему подобного. Требуемая производительность – не менее 1500 л/ч, а диаметр входной горловины эжектора – на 20-50% больше диаметра дымохода.
Однако, если эжекторный поддув прекратится, дымовые газы пойдут в помещение, поэтому между вентилятором и эжектором необходим клапан-хлопушка со слабой возвратной (захлопывающей) пружиной. Учитывая еще, что сопряжение дымохода с эжектором выглядит просто только на схеме (как и вся техника вообще), конструкция выходит довольно сложной.
Видео: печь на отработке с наддувом и дозаправкой
Воздушное отопление
Масляная печь – компактный (сосредоточенный) источник тепла, и прогрев помещения от нее будет неравномерным, особенно если оно не утепленное и с тонкими стенами. Можно встретить рекомендации превратить первую из описанных печей в более эффективный воздушный обогреватель, наварив на камеру дожигания (набалдашник) металлические ребра. Но дожигатель от этого остынет более допустимого, и режим работы печи нарушится.
А теперь вспомним: любой жадина собирает больше, чем ему нужно. И у печи на масле есть запас устойчивости режима, выражающийся во вполне конкретных киловаттах тепла. Точнее – 15-20% от тепловой мощности, т.е. отобрать можно до 2-3 кВт. Только брать нужно осторожно и понемногу равномерно отовсюду, чтобы жадина не спохватился.
Простейший способ для этого – обычный комнатный вентилятор, напольный или настольный, обдувающий печь с расстояния 1,5-2 м. Вся печка от него немного остынет, но температурного скачка по ходу газов, способного сбить режим, не образуется. А поток теплого воздуха быстро и равномерно прогреет помещение. Для гаража – оптимальный вариант.
Отбор тепла для ГВС от пиролизной печи
Мини-водогрейка
Теперь посмотрим, как организовать ГВС или водяное отопление от печи на саможоге. Громоздить на дожигатель водяной бак – значит опять же, сбить режим горения. Поэтому теперь тепло возьмем там, где самой печи оно уже не нужно. Как это сделать – показано на рисунке справа. Для первой из описанных печей поглотитель тепла нужно будет встроить в конструкцию при ее сборке, иначе дожигатель помешает.
Вместо змеевика можно сварить водяную рубашку, тогда не нужен теплоотражающий экран из оцинковки, жести или алюминия. Но в любом случае между поглотителем тепла и внешней стенкой камеры сгорания должен быть зазор не менее 50-70 мм для свободного доступа воздуха, и не менее 120-150 мм внизу, если есть желание сделать рубашку повыше. Но смысла особого в этом нет, примерно 75% теплового излучения исходит от верхней трети камеры сгорания и прилежащей области дожигателя.
Всего же такой отопитель способен отдать до трети своей тепловой мощности, с принудительной циркуляцией теплоносителя. Вполне достаточно для обогрева небольшого жилого дома. Для дачи хватит и 20%, тогда циркуляцию в системе можно оставить термосифонной.
Примечание: расширительный бак в обоих случаях нужен низкий и широкий, не менее 50 л, и обязательно атмосферный, не мембранный, и с аварийным сливом на случай вскипания. Альтернатива сложна: автоматика, регулирующая дроссель по температуре воды в системе. Второй альтернативный вариант не проще, но еще дороже – заправка системы высококипящим антифризом. Нужна тщательная герметизация стыков о особый дренаж в расширительном баке, что обойдется не дешевле автоматики.
Недостатки саможога
У всех печей на саможоге есть и серьезные недостатки. Во-первых, это приборы с отрытым пламенем и доступными для прикосновения раскаленными частями – зона сгорания «на полном газу» раскаляется докрасна. Поэтому ставить их в жилых помещениях недопустимо, а использование как отопительных приборов – 100% не страховой случай. Нужно ставить в отдельной несгораемой пристройке и устроить отбор и отвод тепла, хотя бы как описано выше.
Во-вторых, рассчитывать получить тепловую мощность более 15 кВт увеличением размеров нет смысла. Нужной для этого интенсивности испарения масла саможогом не добиться; пойдет только чад и сажа.
В-третьих, погасить разгоревшуюся печь можно разве что углекислотным огнетушителем. Порошковым – ни упаси боже, попав на раскаленный металл, порошок тут же взорвется! При полностью зарытом дросселе через отверстия в камере сгорания пройдет достаточно воздуха, чтобы пламя теплилось, как свечка в стакане. Устраивать вьюшку в любом месте бесполезно – мгновенно чад и угар. Если уж раскочегарилась, то горючее должно выгореть полностью.
Примечание: вьюшка между резервуаром и камерой сгорания особо опасна. Пары масла – плотные; давление их высоко, а кипение мгновенно не прекратится. Горящее масло может выплеснуться наружу, а если еще и дроссель закрыт, то печь может и взорваться.
В-четвертых, отбор тепла для отопления или ГВС хотя и возможен, но затруднен. Чрезмерное остывание внешних поверхностей нарушает температурный режим внутри печи, что приводит в лучшем случае к ухудшению КПД и осаждению сажи. Печь на масле – печка-жадина. Просто так она свой тепловой капитал не отдаст.
В-пятых, при заправке сильно обводненным топливом возможно бурное мгновенное вскипание сразу во всем объеме резервуара. Попросту говоря – взрыв печки.
Наконец, хотя печка и экономична (не более 1,5 л/час масла), самые тяжелые фракции топлива испариться не могут и оседают в шлам в резервуаре. 5-6 топок, и нужно выгребать, а это непросто. Резервуар – обязательно цельный сварной. Разборный любой мыслимой самодельщику конструкции не удержит в себе кипящее полыхающее масло. Последствия – очевидны.
Принцип второй
Возможно ли сделать печь на отработанном масле, свободную от указанных недостатков? Такую, чтобы ее можно было поставить в кухне, и пусть себе греет? Да, возможно, но потрудиться придется посерьезнее, и применить все свое мастерство.
Если приглядеться повнимательнее, то ясно видно, что источник всех опасностей печей на саможоге – резервуар с горящим маслом. Чтобы избавиться от него, нужно испарять и распылять топливо каким-то иным способом. Зоны пиролиза, сгорания и дожигания лучше всего совместить в факеле пламени, чтобы отбор тепла от дымовых газов не нарушал работы печи. И весьма желательно, чтобы печь могла работать на обводненном горючем. Говоря технически, нужна горелка.
Горелки для отработки
В промышленных условиях практически любое топливо сжигают дочиста в форсунках, верхняя поз на рис. Чтобы полное сгорание происходило в факеле, используют двух- и трехступенчатое образование топливовоздушной смеси: сжатый воздух тянет за собой атмосферный, а диафрагма разделяет и завихряет воздушный поток. В форсунке сгорает все, вплоть до льяльных вод судов.
Форсунки для тяжелого топлива и отработки
Примечание: льяльные воды – собирающийся на самом исподе трюма коктейль из протечек забортной воды, топлива, бытовых стоков, груза. Собирается в льяльную магистраль. Канализационный коллектор в большом городе по сравнению с льяльной водой – пляж на Канарах.
Для нормальной работы форсунки необходима не только высокая точность изготовления и специальные материалы. Нужен еще целый небольшой цех подготовки топлива: гомогенизатор содержимого топливных танков, его диспергатор в трубопроводах, насосы, фильтры, система подогрева топлива и управляющая всем этим автоматика.
Но для отработки и этого оказывается недостаточно. Виной тому – все те же тяжелые битуминозные составляющие. Форсунку для отработки приходится дополнять жаровым кожухом и камерой дожигания с теплоизоляцией, нижняя поз на рис.
И тем не менее, горелка на отработке, доступная для самостоятельного изготовления, существует. И даже в нескольких ипостасях.
Пламенная чаша
Принцип работы прост – топливо капает в раскаленную чашу, взрывообразно испаряется, вспыхивает и сгорает (поз. А на рис). Сюда же поступает, с наддувом от маломощного вентилятора, атмосферный воздух; при использовании центробежного вентилятора-улитки его необходимо закрутить, для чего в устье воздуховода может быть установлена неподвижная крыльчатка.
Горелки для отработки
Для первоначального разогрева чаши необходим розжиг горелки, поэтому в промышленных условиях пламенная чаша используется редко, но самодельщики с успехом ее применяют. Конструкция обеспечивает почти полное сгорание в непосредственной близости от чаши, поэтому котел на отработке с пламенной чашей получается самым непринужденным образом, что также отмечено на рис. 3/4 оборота отходящих газов указано для наглядности. На самом деле нужно, чтобы газовая смесь прокрутилась внутри побдольше, тогда и КПД будет выше. Но при слишком сильной закрутке сгорание получается неполным. Конструирование пламенной чаши с нуля требует очень серьезных знаний и опыта.
Пиролиз в пламенной чаше происходит своеобразно: разложение тяжелых фракций обеспечивается не только высокой температурой, но и сложными физико-химическими процессами во взрывающейся капле, существенно отличными от таковых в большом массиве вещества. Собственно, это уже не совсем пиролиз, и чаша в раскаленном состоянии поддерживается не только горением, но и освобождающейся при распаде молекул энергией.
При использовании в качестве топлива отработанного масла все-таки требуется и дожигание вне чаши, для чего в воздуховоде делают отверстия и прорези. Получается нечто вроде камеры сгорания простых печей на отработке, вывернутой наизнанку. Чертеж печи такого типа мощностью около 15 кВт при расходе топлива 1-1,5 л/час, в зависимости от его качества, приведен ниже.
Чертеж печи на отработке с пламенной чашей
Поз. Б на рис. выше – маломощная (до 5 кВт) чаша с пористым огнестойким наполнителем 2. Ее ставят прямо на колосники 1 любой печки, хоть буржуйки. Подача топлива регулируется вентилем 3, а воздух поступает через штатное поддувало 4. Об этой конструкции мы далее поговорим подробнее.
На поз. В высокоэффективное, но сложное в исполнении устройство для полного сжигания любых видов жидкого топлива – горелка Бабингтона, или горелка ББ, или просто горелка Б. Ее основа – полая раскаленная металлическая сфера 1 с отверстиями диаметром 0,2-0,5 мм. По трубке 2 в сферу вдувается воздух, а из топливопровода 6 на нее капает топливо. Выходящий из отверстий воздух распыляет его, и оно сгорает. Не сгоревшие остатки собираются в сборник 3, и шестеренчатым топливным насосом 4 через перепускной вентиль 5 подаются опять в топливопровод.
Примечание:для отработки насос нужен именно шестеренчатый. Другой скоро выйдет из строя от загрязнений.
У горелки Бабингтона не одна изюминка, как принято считать, а две. Во-первых, так как воздух выдувается из отверстий, горелка ББ устойчиво работает на самом загрязненном горючем. Во-вторых, топливо за счет поверхностного натяжения обволакивает сферу тонкой пленкой, а физхимия в пленках совсем иная, чем в агрегатах вещества. Есть отдельные науки – физика и химия тонких пленок. Науки сложные, но суть проста: горелка ББ – совершенно бездымная, и ее экологическая чистота практически не зависит ни от состава топлива, ни от режима горения. Поэтому горелку ББ можно безо всякого встраивать в любую печь. Для розжига используют небольшую порцию печного топлива в кольцевом поддончике под сферой.
Примечание:сборник топлива прямо под горелкой показан условно. В действительности ради пожарной безопасности капли недожога падают в воронку и по узкой трубочке стекают в сборник. Пока дотекут, погаснут.
О водяных печах
Водяная печь – это совсем не печь с водогрейным контуром. Это печь на тяжелом топливе с форсункой, в факел пламени которой падают капли воды. Мгновенно испаряясь от жара, они разбрызгивают горючее, которое и сгорает.
Люди старшего поколения помнят битумные котлы с водяными форсунками, которые возили с собой дорожники и строители. Топливом служил тот же битум, куски которого клали в плавильную камеру. Ныне водяные печи почти вышли из употребления, а в некоторых странах и запрещены по экологическим соображения. Выхлоп они дают прозрачный, но очень вредный. Причина – образование в пламени свободного водорода, сильного восстановителя. Он связывается с атмосферным азотом, и вместе они активно реагируют с насыщенными углеводородами топлива, давая вредную органику.
Из истории попутно. Впрыск воды (позже – водо-метаноловой смеси) изобрели в БМВ, тогда выпускавшей авиамоторы для люфтваффе, в 1937 г, для кратковременного повышения мощности двигателя. Поначалу новшество оставалось втуне – дорогущий движок в таком режиме вырабатывал ресурс за 20 мин. Но в 1944 г. Bf-109G3 с впрыском воды появились на Восточном фронте. Вопреки распространенному убеждению, боевых качеств «Мессеров» кратковременный «взвизг» с 1900 до 2300 л.с. не улучшал – маневренность машины «на визге» терялась полностью, и лететь можно было только по прямой. Но со скроростью 710 км/ч. Дело в том, что опытные немецкие пилоты на востоке к тому времени были почти выбиты, а удрать от Як-3, Ла 5/7 или «Аэрокобры» без «визга» было невозможно.
На западном фронте «Мессеров» было мало, их берегли для востока. Основу парка составляли тяжелые, но высотные FW-190. Если же «Мессеры» попадали за запад, то «визг» уже частях снимали ради облегчения: маневренных «собачьих свалок» над окопами здесь было меньше, а «Спитфайр» MkVIII и «Мустанг» P-51D (оба – с английским мотором «Роллс-Ройс Гриффон XII» в 2200 л.с. штатных) справлялись и с реактивными Me-262.
История одной буржуйки
У родителей автора была дача с буржуйкой, и на него («Ты уже большой, из лесу не вылазишь) была возложена заготовка топлива. Поскольку дачное товарищество раскинулось на площади около 400 га, при участках от 6 до 20 соток, окрестности были вечно обобраны не то что до щепки – до сухой травинки, и частенько на обед приходилось жевать сухомятину, сдобренную родительскими попреками.
И тут пацану попалась книга Реймонда Пристли «Антарктическая одиссея». История невероятная – 6 человек, северная партия экспедиции Роберта Скотта, оказались заброшены в Антарктике в преддверии зимы. Без теплой одежды, без надежного убежища, почти без продовольствия и топлива.
От холода и бешеных антарктических ветров – близзардов – спаслись, вырыв пещеру в снегу. Матросскими ножами и ледорубами удалось забить тюленей достаточно, чтобы не умереть от голода до весны. Но в пещере нужно было поддерживать температуру чуть ниже нуля, при –60 и ниже снаружи, иначе не выжить, даже лежа все время в спальниках. А жирники на ворвани более коптили, чем грели и светили.
И тут один из членов партии, простой матрос Гарри Дикасон, сделал изобретение, спасшее всех. В поддон из жестяной сухарной банки он налил ворвань, набросал туда же обломков тюленьих костей, и поджег. Расплавленный тюлений жир, проходя сквозь поры горячей кости, испарялся и сгорал сильным ярким пламенем почти без дыма. Полярники теперь могли не только не бояться замерзнуть, но и готовить горячее. И даже жарили по праздникам пингвинятину.
К весне они походили на головешки с колтунами на голове и еле держались на ногах. Но все-таки все шестеро смогли преодолеть несколько сот километров по льдам и вернулись на базу, где их давно уже считали погибшими.
Вернувшись, эти люди, всю дальнейшую жизнь оказывавшиеся признавать себя героями, узнали, что отлично снаряженная главная партия во главе с самим капитаном Скоттом, дошла до Южного полюса после Амундсена, а на обратном пути вся погибла.
Идея родилась сразу – перевести печку на нефтешлам. На нефтебазе его давали сколько хочешь даром. А эксперименты проводились на отработке от соседей-автомобилистов.
Для чаши дачный сторож пожертвовал плошку из нержавейки. Его верный соратник волкодав Прокурор признавал только фаянсовую тарелку. Тюленьи кости заменил битый кирпич; для капельницы нашлась медная трубка и кусок резиновой. На топливный бак пошел негодный умывальный бачок с ввернутым внизу вместо штока обычным водопроводным краном. Это была самая затратная и хлопотная часть работы: отверстие с трубной резьбой обошлось в советский халтурный стандарт – пузырь. Да еще выжига-слесарь ни в какую не соглашался на «Московскую особую» по 2.87, а требовал непременно «Столичную» за 4.12. Не считая объяснений родителям, для чего 13-летнему мальчишке понадобилась бутылка водки.
Разжигалась буржуйка на отработке просто – в чашу подпускалось масло, пока не показывалось над кирпичом. Тогда в топку совалась смятая газета. Через минуту-другую она видимо промасливалась, тогда поджигалась. Еще через 3-4 мин. пламя резко усиливалось и светлело, как в керосиновой лампе; это был знак, что пора пускать капель. 5-литрового умывальника отработки весной и осенью хватало на день обогрева и готовки. Через 3-4 топки приходилось выбивать из чаши спекшуюся со шламом в монолит кирпичную крошку, но выхлоп был чистый, хоть нюхай.
Печка исправно проработала 4 года, пока родители не собрались переезжать в другой город, и также в полной исправности была передана новому владельцу. Что с ней сталось дальше – неизвестно.
