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2013年10月

2013年10月27日 (日)

Ultra Easy Tornado Stove Desinger

お待たせしました。
アルコールストーブの数式モデル化第2弾です。

ちょ~簡単トルネードストーブの設計に必要な計算式は以下となります。

Rpot:ポットの底の直径
Rcan:缶(ストーブ本体)の直径
Hgap:ポットの底と缶(ストーブ本体)の隙間

Rpot >= Rcan * 2
Hgap >= Rcan * 0.4

言葉で表現すると以下となります。
「ポットの底の直径はストーブ本体の直径より2倍以上にして下さい。」
ポットを小さくすると炎がはみ出て燃費が悪化します。
炎がはみ出ない境目がこの計算で求められます。
(53mmの缶だとポットの直径は約100mm以上必要です)

「ポットの底とストーブの隙間はストーブ本体の直径の4割までです。」
隙間を小さくすればする程燃費が向上します。
隙間を小さくし過ぎると燃焼が不安定となります。
安定して燃焼を維持できる境目がこの計算で求められます。
(53mmの缶だと隙間は約20mm以上必要です)
厳密にはもう少し詰められるのですが、
覚えやすいキリの良い数字に丸めています。

今回の式の境界条件(数式で=)付近で設計すると、
ポットとストーブの組み合わせがバッチリで、
さらに低燃費を実現した、ちょ~簡単トルネードストーブが手に入ります。

尚、燃費を追及するのであれば、
別体式の五徳は燃費が悪化するのでお勧めできません。
ストーブ一体型の五徳、特に十字五徳をお勧めします。

ご覧の通り式が簡単に覚えられるので、
エクセルブックでの提供は取りやめにしました。

ちょ~簡単トルネードストーブだけではなく、
他のトルネード系にもそのまま適用できるかどうかは、
確認していないので不明です。
ただKMKMR22さんから以前頂いた情報、
「エバニューのチタンクッカー(底の直径80mm)には40mmの缶」
とも合致しているので案外イケルかも知れません。
是非皆さんでお確かめ頂いて、結果をご報告頂ければ嬉しいです。

色々と実験しましたが、
ちょ~簡単トルネードストーブにおいて、
これ以外の条件による燃焼への影響は確認できませんでした。
詳細については長くなりますので別の機会にしたいと思います。

2013/10/28 説明に合わせて数式を変形しました。

2013年10月25日 (金)

Ultra Easy Tornado Stove Designer(予告)

最近、ちょ~簡単トルネードストーブのネタばかりで申し訳ありません。
少しだけ面白いご報告があります。

性懲りもなく、あ~でもない、こ~でもないと色々と遊んでいたら、
ちょ~簡単トルネードストーブの数式モデルが、
なんだか完成してしまいました。

当初の見込みではかなり複雑なものと覚悟していましたが、
出来上がってしまえば、グルーブストーブの数式モデルよりも簡単でした。
自分でも拍子抜けの結果となり驚いています。

近々、公開の予定です。

いつも通りの自分の逃げ道をなくすための予告です。
いつもお付き合い頂きありがとうございます。

2013年10月14日 (月)

グルーブストーブ炎上の解説

グルーブストーブは簡単で高性能ですが、
使い方を誤ると簡単に炎上してしまう特徴があります。

今回は炎上の種類と発生原理と対策について解説します。
これまでに何度がコメント等で都度説明してきましたが、
一度記事としてまとめるべきと判断しこの記事を書いております。

グルーブストーブの炎上には大きく以下の2種類があります。
・過剰な熱帰還による炎上
・熱ピストン・熱ポンプ現象による炎上

まずは過剰な熱帰還による炎上についてです。

<原因>
燃料の入れ過ぎ
風防の密着させ過ぎ
ストーブ本体に対しクッカー・ポットが大き過ぎ
グルーブの突出しが少な過ぎ

<発生原理>
グルーブストーブは熱帰還を燃焼に積極的に取り入れることで、
効率良く燃焼サイクルを継続する構造となっています。
そのため必要以上の熱帰還によって燃焼サイクルが崩れ、
爆発的に燃焼つまり炎上してしまいます。
言い換えれば過剰な熱帰還によって、
爆発的な燃焼サイクルに移行しそこで安定してしまいます。

通常はグルーブを通過したアルコールが、
外気と触れた箇所で気化燃焼します。
ところが過剰な熱帰還が発生すると、
ストーブ本体のアルコールが外部の熱によって、
直接熱せられ沸騰し膨張または気化します。
膨張・気化したアルコールが激しく吹き出し炎上します。
グルーブストーブ大炎上をご参照願います。

クッカー・ポットの水が沸騰する直前等ある程度燃焼が、
進んでから発生するのが特徴です。

<対策>
燃料を少なめにする
(グルーブストーブのオリジナルでは燃料は最大で30mlです)
風防を密着させない
(実験ではクッカー・ポットと風防の間隔は最低で20mm必要でした)
ストーブ本体に対し適正なクッカー・ポットを選ぶ
Groove Stove Designerで確認して下さい)
グルーブの突出しを増やす
Groove Stove Designerで確認して下さい)
必要に応じて五徳を併用する
(五徳併用だと燃焼についての縛りがかなり緩やかになります)

次に熱ピストン・熱ポンプ現象による炎上についてです。

<原因>
工作精度が高すぎる

<発生原理>
グルーブストーブとクッカー・ポットの底が、
完全に密着してしまうと空気の逃げ道がなくなります。
着火直後のストーブ内の空気が、
燃焼によって温められ膨張する時に逃げ道がないと、
そのまま膨張しストーブの内部でアルコールを下に向かって押します。
押されたアルコールがグルーブを通って、
溢れだし引火し炎上します。
ちょうど注射器でアルコールを押し出すのと同じ理屈です。

これは着火直後に発生するのが特徴です。

<対策>
工作精度を低下させる
(グルーブストーブの加工はハサミ推奨です)
圧力解放穴を開ける
(内壁の燃料より上の位置に穴を開けます
 ドリルでも押しピンでも構いません
 一番上の縁に切欠きでもOKです)
断面積の大きいグルーブ方式に変更する
あげ さんのGroove stove variant "Cell ☆"の逆グルーブ方式や
 トゥインクルストーブ の両グルーブ方式だと
 アルコールを押し出すことなく空気が素直に抜けます)

グルーブストーブを直載せで使用する場合、
使用するクッカー・ポットに合わせて、
専用設計することをお勧めします。
グルーブストーブは設計も工作も簡単なので、
そんなに大した労力ではありません。

それでは、ご安全にお楽しみください。

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