Газогенератор на дровах для автомобіля, твердопаливного та газового котла

Удешку запитайте от поперечного газогенератора на угле или по прямому процессу генерации. Просчитать их не сложно, чем обращённик.

 

обращьоннік теж не важко розрахувати. а робити він може і на вугіллі, і на дровах, і всякому смітті.

 

@Aleks73,
@pastux,

Заінтригували.
То це, фактично, можна створити незалежне джерело енергії, скрізь де є деревина.
Колись це називали "локомобіль". І використовувати для порізки і колення дров у любому місці.
А якщо частини цього агрегату, взагалі, валяються по різних закутках подвір'я, СУПЕР.

 

ця установка відома вже більше ста років. забута - тому що потребує багато уваги до себе. дрова по пиляти треба, обов'язково щоб були сухі (дуже сухі). смердить смаженим, треба часто чистити.
от і виходить що як що ти десь робиш цілий день, то просто може не вистачити часу на те, щоб їздити на дровах (маю на увазі як що все робити руками).
як що треба кожен день багато їздити (на приклад по 100км і більше) то потрібна людина яка буде заготовляти дрова. бо просто невстигнути все зробити.

це підходить для села, де не треба на роботу, де багато дармової деревини.

 

В такому разі у мене ІДЕАЛЬНІ умови.
Але я не про таку, щоб їздила, я про звичайний силовий блок на візку чи платформі.

 

ну на приклад я до мотоблока(мотор січ 8) хочу приладити, але часу не вистачає.

тут треба пам'ятати що одне відро 12 літрів чурок повне дорівнює приблизно одному літру бензину(може трохі більше - яка деревина). вугілля деревинне також. тому і дивись скільки тобі треба палива щоб бензогенератор робив.

 

@leshiy_40, Можна переробити у двигун зовнішнього згорання ( паровий ) .
тільки котел робити прямоточний, і крутити електрогенератор.
+ відроблений пар можна направляти в теплоакумулятор СО будинку.

 

Расчет газогенератора для питания двигателя
УД-25

Спойлер

1. Исходные данные двигателя:

Мощность долговременная 5.9 кВт
Мощность максимальная 7.4 кВт
Паспортный расход бензина 408 г/кВт/ч
Расход пропан-бутана на режиме максимальной экономии - 1.27 кг/ч
Давление в конце такта сжатия 6 атм.
Рабочий объем - 442 см3 (половинка от ЗАЗ-965)

2. Характеристики топлива:

Количество тепла при сгорании:

бензин - 48.67 МДж/кг
пропан-бутан (смесь 50/50%) - 45.64 МДж/кг
генераторный газ - 4.62 ... 5.9 МДж/нм3 (данные по объему, а не по массе!)

Пересчитаем пропан-бутан на кубометры при н.у. вместо килограммов:
Один моль любого газа пpи н.у. занимает пpимеpно 22.4 литpа.
Для пpопана (C3H8) и бутана (С4H10) моляpные массы будут 12*3+8=44
и 12*4+10=58, т.е. 44 гp пpопана или 58 гp бутана пpи н.у.
занимают 22.4 литpа объёма.
Для смеси 50/50 пропана и бутана молярная масса будет (44+58)/2=51
Из этого следует что кубометр смеси будет весить 1000/22.4*51=2277 г. и
содержать 45.64*2.277=103.92 МДж энергии.


3. Пределы изменения режимов двигателя:

- минимальный режим:
1.27кг/ч пропан-бутана соответствуют 57.96 МДж/ч тепловой энергии,

- предельный максимальный режим:
408 г бензина * на 7.4 кВт = 3.0192 кг бензина в час,
что соответствует 146.94 МДж/ч тепловой энергии.

Отношение этих величин составляет 2.54, что укладывается в рекомендуемый
диапазон изменения режима газогенератора (3.0 по данным FAO)


4. Расчет процесса полного сгорания газовоздушной смеси.

Уpавнения теоретически правильного полного сгорания:

С3H8 + 5O2 -> 3CO2 + 4H2O
C4H10 + 6.5O2 -> 4CO2 + 5H2O

То есть на один объём пpопана нужно пять объёмов кислоpода, а на
один объём бутана - шесть с половиной объёмов.
Следовательно на их равную смесь нужно нечто среднее:
(5+6.5)/2=5.75 объемов кислорода.
Так как в воздухе кислорода содержится примерно 1/5 часть - умножаем
на 5 и получаем 28.75 - соответственно для сгорания 1 куб.м. газа нужно
28.75 м3 воздуха.

5. Расчет количества потребляемой двигателем газовоздушной смеси.

Двигатель употребляет за час 1.27кг газа, что соответствует 0.5578 м3.
Для сгорания этого количества газа требуется 16 м3 воздуха.
Общий объем газовоздушной смеси, прошедшей через цилиндры
двигателя 16.6 м3. Так должно быть при идеальном сгорании.

В действительности двигатель является "половинкой" от двигателя старого
Запорожца, у которого рабочий объем 887 см3. Объем каждого из четырех
запорожских цилиндров 221 см3.
Двигатель УД25, имея два таких цилиндра, работающих поочередно, при частоте
вращения 3000 об/мин делает 3 тысячи рабочих ходов за минуту или 180 тысяч
рабочих ходов в час. Если бы при каждом рабочем ходе каждый цилиндр наполнялся
полностью, то за час через цилиндры прошло бы 39.78 м3 газовоздушной смеси.
А идеальное сгорание фактически расходуемого за час газа требует прохождения
только 16.6 м3 газовоздушной смеси, что составляет 41% от "перекачанного"
поршнями объема.


Теперь можно подсчитать этот же процент для максимального режима, заданного
в заводской инструкции. Из количества потребляемого бензина выше была
вычислена тепловая энергия - 146.94 Мдж в час. В пересчете на кубометры
газа это будет 1.41 м3 газа. В виде готовой к сжиганию идеальной смеси с
воздухом это составит 40.65 м3. Получается 102% чего быть никак не может -
остается списать погрешность в 2% на неточности расчета. Вообще-то если
верить книгам - должно было получиться что-то около 90%.
--- добавлено: Feb 25, 2017 10:45 AM ---
Откопал некоторые данные по расчёту с разных источников.

О сравнении методик расчета
малогабаритных газогенераторов.



1.Предисловие

Данный текст является результатом сравнительного анализа фактической
информации и методик расчета, найденных в процессе сбора информации,
имеющей прямое или косвенное отношение к конструированию и эксплуатации
малогабаритных газогенераторов.
Для сравнения были использованы материалы из следующих источников
(перечислены в хронологическом порядке обнаружения):

- Книга "Wood gas as engine fuel" - издатель FAO Forestry Department, Италия.
- Описание "Fluidyne`s Pioneer Class Gasifier" - автор Doug Williams и
Fluidyne Gasification Corp., Новая Зеландия.
- Книга "Газомоторные установки" - автор Л.Коллеров, Россия.


2. Замечание о единицах измерения.

В целях облегчения восприятия числовых значений все они приведены к
современным единицам измерения исходя из следующих соотношений:

1 килокалория соответствует 4200 джоулей или 4.2 килоджоулей - столько
тепла требуется для нагревания 1кг воды на один градус.

1 лошадиная сила, производящая в одну секунду работу в 75 килограммометров,
соответствует 0.736 кВт (киловатт, килоджоулей в секунду). Это значение
наиболее часто употребляется в российских источниках, хотя существуют
еще американская(746вт) и английская(745.7вт) лошадиные силы. Какая из них
применяется в Новой Зеландии - мне не известно, но это не существенно, так как
в полученной оттуда документации приведены и величины в киловаттах, которые
и были использованы для сравнения.




3. СВОЙСТВА ТОПЛИВА

В этом разделе рассматриваются свойства древесины как топлива для
газогенераторов. Предполагается, что древесина имеет вид щепы или кусков
небольшого размера, так как согласно имеющимся данным разного рода опилки
и стружки для малогабаритных установок не пригодны.

* Содержание энергии в древесине:

-по данным FAO(раздел 2.4.2) 13000...15000 кДж/кг при влажности 20-25%

-по данным Fluidyne Corp. 15490 кДж/кг или 4.3квт/ч при влажности 15%

-по данным Л.Коллерова (стр 21,вверху) 2700-3000ккал/кг,
или 11340-12600 кДж/кг. Однако - на предидущей странице можно найти
и 4290ккал/кг (18018кДж/кг) для березы, а на следующей - формулу
для расчета теплотворности дров в зависимости от влажности,
дающую 15401 кДж/кг для той же березы при 15% влажности


* Содержание энергии в генераторном газе:

-по данным FAO (раздел 2.2.1) 5000...5900 кДж/м3

-по данным Fluidyne Corp. 5030 кДж/м3 или 1.4 квт/ч

-по данным Л.Коллерова(стр 21) 1100-1250ккал/м3 или 4620-5250 кДж/м3



* Выход газа в процессе газификации:

-по данным FAO (раздел 2.5.2) "около 2.5 м3/кг"

-по данным Fluidyne Corp. 2.185 м3/кг

-по данным Л.Коллерова (стр 32, внизу) 2.0-2.5 м3/кг



* Расход дров на единицу электрической мощности:

- по данным FAO 1.33 кг/кВтч (данные получены вычислениями на основании
информации из раздела "Appendix 1")

- по данным Fluidyne Corp. 1.32 кг/кВтч при 15% влажности

- по данным Л.Коллерова(стр.32, внизу) 1.0-1.1 кг/э.л.с. или 1.36-1.49кг/кВтч



4. СВОЙСТВА ГАЗОГЕНЕРАТОРОВ

В этом разделе сравниваются рекомендуемые параметры и примеры конструкций
малогабаритных газогенераторов.


* Рекомендуемая интенсивность процесса газификации
Прямое сравнение невозможно по причине различия методики измерения.

- по данным FAO (раздел 2.5.2) 0.072...0.36 кг/см2/час
Анализ размеров газогенератора F-3 в примере из раздела 3.1.2 дает
следующие цифры при максимальном режиме:
0.42 кг/см2/час по методике FAO
346 кг/м2/час по методике Л.Коллерова


- прямых данных Fluidyne нет
0.095...0.19 кг/см2/час - результат вычислен по методике FAO
142...285кг/м2/час - результат вычислен по методике Л.Коллерова

- по данным Л.Коллерова(стр 21) 320 кг/м2/ч.
Встречаются также цифры от 200 до 900 кг/м2/ч
Однако анализ конструкции газогенератора ВД-7 со стр.117,
предназначенного для питания двигателя Л6, мощностью 4лс -
дает данные, совпадающие с методикой FAO и методикой самого
Л.Коллерова, но совершенно отличные от тех, что указаны в
относящемся к чертежу абзаце текста.
интенсивность по FAO - 0.078кг/см2/ч, расход 3.9кг/ч
интенсивность по Л.Коллерову - 294кг/м2/ч
в тексте указано 600кг/м2/ч и 1.46кг/ч


Из-за различия методики измерения, сравнение представленных данных
затруднено. Применение методики Л.Коллерова к газогенераторам
FAO и Fluidyne дает удовлетворительное совпадение с его собственными
данными, а также сравнение этих газогенераторов по методике
FAO показывает близость и между собой и к данным FAO.
Однако обращает на себя внимание сильное расхождение приведенных
для газогенератора ВД-7 данных - с цифрами, которые получаются не только
по другим источникам, но и при применении методики автора книги.


Предстваляет интерес и сравнение геометрических размеров рабочей камеры
газогенераторов, конструкции которых описаны в разных источниках.
Для сравнительного анализа выбраны наиболее близкие образцы.



-- В книге, изданной FAO, в разделе 3.1.2, приведены размеры модели "60-120"
Диаметра "горла" = 80 мм
Диаметр камеры газификации = 310 мм
Диаметр фурменного пояса = 210 мм
Высота камеры газификации = 290 мм
Количество и диаметр фурм = 6х8.0мм
Производительность по газу = 6...50м3
Расход топлива на max мощности 25кг/ч

Из этих данных вычислены:
Площадь "горла" = 50.24 см2
Площадь фурменного пояса = 346.19 см2
Интенсивность по FAO = 0.048...0.498 кг/см2/час
Интенсивность по Л.Коллерову = 69...722 кг/м2/час
Объем камеры газификации = 10039.5 см3
Время нахождения газа в камере = 1.38 сек
Скорость потока в горле(max) = 2.76 м/с
Отношение площади фурменного пояса к площади "горла" = 6.9




-- Газогенератор фирмы Fluidyne имеет следующие размеры:
Диаметр "горла" = 100 мм
Диаметр камеры газификации = 380 мм (условно, т.к. имеет сложную форму)
Диамер фурменного пояса = 250 мм
Высота камеры газификации = 215 мм (условно, т.к. имеет сложную форму)
Количество и диаметр фурм = 3х ?
Максимальный расход топлива= 14кг
Диапазон мощности = 5...10кВт

Из этих данных вычислены:
Площадь "горла" = 78.5 см2
Площадь фурменного пояса = 490.6 см2
Интенсивность по FAO = 0.095...0.19 кг/см2/час
Интенсивность по Л.Коллерову = 142...285кг/м2/час
Объем камеры газификации = 7283.75 см3 (условно, т.к. имеет сложную форму)
Производительность по газу = 35 м3/час
Время нахождения газа в камере = 1.33 сек
Скорость потока в горле(max) = 1.23 м/с
Отношение площади фурменного пояса к площади "горла" = 6.24


-- Газогенератор ВД-7 из книги Л.Коллерова (стр.117) Недостающие размеры
восстановлены с чертежа методом компьютерного масштабирования.

Диаметр "горла" = 80 мм
Диамер камеры газификации = 130 мм (условно, т.к. имеет сложную форму)
Диаметр фурменного пояса = 130 мм
Высота камеры газификации = 200 мм (условно)
Мощность = 4 лс, или 2.9 кВт

Из этих данных вычислены:
Площадь "горла" = 50.24 см2
Площадь фурменного пояса = 132.66 см2
Расход топлива по FAO = 3.9 кг/ч
Интенсивность по FAO = 0.078 кг/см2/час
Интенсивность по Л.Коллерову = 294 кг/м2/час
Объем камеры газификации = 3404 см3 (приблизительно)
Производительность по газу(по FAO) = 9.75 м3/час
Время нахождения газа в камере = 0.79сек
Скорость потока в "горле" = 0.539 м/с
Отношение площади фурменного пояса к площади "горла" = 2.64


-------------------------------------------------------
Замечания к вычислениям:

-Время нахождения газа в реакционной камере вычислено как отношение
объема полученного в единицу времени газа к объему камеры. Для упрощения
не учитывался факт увеличения объема газа в процессе реакции и изменение
температуры. По смыслу этот искусственно придуманный мной параметр аналогичен
используемой в химических расчетах "объемной скорости", формулы для вычисления
которой я к сожалению не нашел, так как у меня нет химических справочников.

-Скорость потока в "горле" вычислена как отношение объема полученного в единицу
времени газа к площади горла. Фактически это то же самое, что "интенсивность
процесса" по методике FAO, то есть отнесенная к площади горла, но измеренная
не по количеству топлива, а по объему газа. При пересчете этой величины,
имеющей размерность м3/см2/ч в метры в секунду - получается рекомендуемый
диапазон 0.42...2.5 м/с.


5. Некоторые выводы, сделанные в первом часу ночи:

- Теоретические сведения о свойствах топлива и режимах работы газогенераторов,
приведенные в различных источниках - достаточно хорошо совпадают между
собой.

- В процессе сравнения параметров и размеров трех вышеупомянутых
образцов газогенераторов, после приведения величин к одинаковым
единицам измерения и согласования методик расчета - выяснилось, что
характеристики газогенераторов FAO и Fluidyne не только достаточно
точно совпадают между собой, но и неплохо согласуются с рекомендациями
г-на Коллерова. А вот газогенератор ВД-7 из его собственной книги - заметно
отличается в сторону "дефорсирования", хотя и не выходит за рекомендованные
пределы. Вобще-то это можно объяснить малой мощностью питаемого двигателя.

- Несколько удивляет запутанность изложения материала в
книге г-на Коллерова. В разных таблицах можно найти
разные цифры для одного и того же топлива, что, впрочем, иногда
можно объяснить различием методик их получения, хотя это в явном виде
и не отражено в тексте.

- Представлены явно неправдоподобные данные
для расхода топлива газогенератором ВД-7. Ну не может двигатель в 4лс
мощности потреблять полтора килограмма дров в час - это противоречит
не только экспериментальным данным из книги FAO, но и данным самого
автора. Если расход посчитать на основании данных Fluidyne, то остальные
характеристики становятся правильными с точки зрения как г-на Коллерова,
так и авторов из FAO.

- На стр.79 в рекомендациях по расчету камеры газификации упомянуто время
протекания реакции Z(нахождения газа в камере), но нет ссылки на то, где
смотреть рекомендации по выбору значения его величины.
По всей видимости надо смотреть на уравнение со стр.55 для скорости реакции
восстановления. В него входит некотороый коэффициент К1, таблица значений
для которого дана только для размера частиц угля в 5 мм. Также сказано, что
размер восстановительной зоны прямо пропорционален размеру частиц топлива.

То же самое с коэффициентом, отражающим пористость(?) слоя топлива в
формуле 84. Как он зависит от размера кусков топлива - я не понял, а
явной ссылки нет.

- Наконец мне стало понятно, как надо интерпретировать графики
зависимости состава газа от "скорости дутья", где все значения не
выше единиц метров в секунду. Это не скорость истечения воздуха
из фурм, которая значительно больше, а скорость газа в реакционной
камере.

--- добавлено: Feb 25, 2017 11:00 AM ---
Из этой статьи сделал вывод; Что в советских книгах много неточностей, и авторы друг у друга передирали свои труды. Самым оптимальным вариантом для выбора газогенератора под свои нужды, будет таблица Имберта.

 

радянські товаріщі практично все передирали. самі нічого не винаходили.

коли будете переводити на дрова чи вугілля - треба пам'ятати що потужність падає десь на 40%. тоб то майже в половину.
--- добавлено: 25 лют 2017 у 13:24 ---

у вас шановний є можливість зробити вдома паровий двигун? тоді раджу не заморачуватись з традіційними двигунами, а пошукати конструкцію Абнера Добля. були авто на цьому типу двигунів. навіть зараз їздять.
до нього приладити газгєн і у перед)) тільки газгєн зробити по типу піролізного котла, чи щось такє(бо у автомобільному газгені газ не такий калорійний - щоб смоли не було. для парового це не критично, тому буде краще).

а зі звичайного двигуна внутрішнього згоряння хто заважає направити відпрацьовані гази через теплообмінник і аккумулувати тепло?

 

Двигун УД-1М1 1970 р/в. потужність 4 к/с.
Головка просажена на 2 мм.(степінь стиску не заміряв)
Цікаво, чи з нього можна зняти хоча би 2 кВт. на дровах.