実験して理論を検証する

前回のブログは燃焼理論を座学で学ぶ事が大切って話でした。

しっかし、理論ばかりの頭でっかちじゃ現実を知らないままで的外れな事を大きな顔押して言っちゃう恐れが有るので、そこん所はしっかりと実験で確認するようにしています。

確認で活躍するのはじゃーん、データロガー。

薪の燃焼なんて、条件を変更して効果を確認の為にじっくりと眺めても、変化なんて見た目では全然分からないです。

最初温度を測定し始めた頃は、温調計の温度表示器機を使10分おき目視で測定していたのですが、10分おきに温度をメモに記録するのが面倒で仕方有りませんでした。

人力での記録は限界が有ると分かったのでデータロガーを買いましたが、本当に便利です。

何が便利って、条件を変更しての効果を即目視で確認出来る事が超絶に便利！　もう手放せません。

比較実験

今日は今年最後の寒波が来週していたので、絶好の実験日より。

今までブログでは排気ダンパーを絞る事による連続運転のメリットを散々書きましたが、久しぶりにブログの検証を行いました。

結果は・・・・じゃーん

約1時間10分間燃焼温度は700度をキープしています。

燃料にする樹種や薪の量で温度は変化しますが、ダンパーを絞る事で煙突から屋外へ排出される熱量が減る事により長時間の高温保持を可能にしています。

正面からガラス越しに炎を見ても、燃えているのか分からない位炎が見えません。

こんな感じで少しおき火が燃えている状態ですが、一番高温になる部分はこのように真っ赤で強力な浮力を発生させます。

こんな感じで小さく高温を作り出す事で、発熱部分から強力な正圧が発生し、排気ダンパーの抵抗を押しのけて連続燃焼を可能にします。燃焼室に薪を詰め込み、排気を絞りながら放置すると薪がおき火になるまで1～2時間放置していても同じスピードで燃え続けます。

 

比較実験

では、世の中の多くのロケットストーブと同じ様に、排気ダンパーを全開にして（ダンパー無し）吸気を絞り燃焼をコントロールするとどのような結果になるのか興味有りません？

ヒミエルストーブの提唱：排気を絞って燃焼のコントロール

世間一般の運用：　ダンパーが無く吸気で燃焼をコントロール

燃焼のアプローチが真逆の違いを確認すべく、早速排気ダンパー全開で吸気を絞り燃焼データを測定してみました。

結果はこちら

1時間10分で燃焼温度が800度オーバーから400度下降しています。先に挙げた700度を維持している写真との違いがおわかりになるでしょうか？

　1時間かけてゆっくり温度が低下するので見た目には全く分からないし、全く違和感を感じる事なんて不可能です。

では、なぜこんな違いが出るのでしょう？

それはエネルギーの第一法則や熱効率で説明出来ますが、難しいことは端折りダンパーを開けているとせっかく作った熱気が煙突から勢いよく屋外へ放出しちゃったと言う事です。

水に例えると

イメージを伝える為にかなり簡略化した話になりますが、1時間で400度も温度が低下したのは

水中にある箱の中で、熱帯魚用にヒーターで温水を作ったのに、箱の天井に穴が空いているので暖まった温水が、熱ければ熱いほど勢いよく上方向へ流れて行く状況と酷似しています。

温水が温まれば密度が下がり、浮力が発生して箱の上に滞留しますが、穴が空いていたら温度差が大きいほど勢いよく流れ出します。（熱力学の第２法則）

 

それと対比して私のアプローチは

箱の上部開口を極限まで小さくし、箱の内部で発生させた温水を可能な限り装置内部で保持します。

まとめ

薪を燃焼させて発生する熱量は約17~20MG（メガジュール）で発生した熱を可能な限りお部屋の暖房に使う事が出来ないかと考えたのが私のアプローチです。

煙突へ排出する熱量が少なければ、排気温度が低下して煙突から水蒸気が排出されます。

水蒸気が嫌ならば、断熱２重煙突を使うか、排気ダンパーを開いて排出する排気温度を上げると水蒸気は目に見えなくなります。ネットの情報や、人の言っている話では無く、簡単な理論を学ぶ事で目の前の現象を瞬時に理解する事が可能になりました。

 

データを取りながら、実験をして、データの意味を考えるって楽しいです。