Cet projet est en plusieurs parties. Cet article traite des recherches et du prototypage de la version 1 qui a fonctionné, mais qui au moment du démontage pour son installation plus stable, a révélé son lot de surprises. D'où l'enchainement avec une version 2 décrite sur ce même article en attendant un autre article EN COURS DE RéDACTION (lien)
Le besoin
Faire un système de cuisson spécifique pour stériliser les bocaux à l'aide d'un autoclave.Avec une consommation importante de gaz pour stériliser plus de 300 bocaux par an et faire mijoter des centaines de litres de préparations comme les coulis de tomate, la construction d'un rocket spécialement pour cette tâche a été déjà initiée l'année dernière. Le modèle basique s'inspirant de celui de William ANDREW (lien) dont je vous recommande vivement et le site (lien) et la chaîne youtube (lien). Nous détaillerons dans l'article consacré à cet appareil ce pourquoi nous souhaitons développer un nouveau modèle orienté pour un usage plus "professionnel".
De plus, nous avons récupéré presque 2 tonnes de charbon gratuitement et n'avons aucun matériel qui puisse l'utiliser. C'est pourquoi le rocket numéro deux fonctionne charbon car c'est le seul moyen et endroit dans notre maison de consommer ce combustible gratuit.
Séquence de stérilisation traditionnelle
- l'autoclave est préparé, il est fermé avec les bocaux dedans, il pèse autour de 30kg
- l'autoclave est posé sur un feu type 3Kw/h,
- montée en température jusqu'à sifflement
- maintient du sifflement jusqu'à durée de stérilisation (ce qui correspond à changement de feu pour un 2Kw/h)
- l'autoclave est posé dans une ancienne couette (à l'instar d'une marmite norvégienne) pour que la température redescende doucement. Cette étape est vraiment incontournable avec cet autoclave en aluminium. Si cette étape n'est pas respectée, les bocaux ont quasiment tous des fuites. Le phénomène est du à un refroidissement trop rapide de l'appareil et de l'eau alors que les bocaux sont eux encore très chauds ce qui engendre une différence de pression telle que le contenu des bocaux fuit et sort par le joint. Il y a donc un gros risque ensuite que la stérilisation n'ait pas fonctionné, que le contenu soit gâté voir toxique.
Séquence de stérilisation avec un rocket stove
- préparation idem
- montée en température (puissance forte)
- maintient pendant la durée de stérilisation (puissance modérée)
- refroidissement (puissance faible ou nulle en fonction de l'inertie)
Etude et simulation
Après de longues hésitation et des essais (voir article à venir), nous nous laçons dans la réalisation de notre rocket stove de type batch dédié uniquement à stériliser des bocaux.Nous avons acheté pour cela un autoclave de type presto (voir article en cours) de 22l que voici (voir photos dessous). Nous avons longuement chiné pour trouver une casserole aux dimensions très proches. Ce que nous avons fini par trouver sous la forme d'un ancien stérilisateur émaillé.
Energie utilisée: le charbon
Comme mentionné en introduction dans notre cas spécifique nous souhaitons que le rocket stove puisse fonctionner au charbon.Caractéristiques du charbon (Source wikipédia)
Produits | Teneur en carbone (en %) | Pouvoir calorifique (en kJ/kg) |
---|---|---|
Anthracite | 93 - 97 | 33 500 - 34 900 |
Charbon maigre et houille anthraciteuse | 90 - 93 | 34 900 - 36 000 |
Charbon demi-gras ou semi-bitumineux | 80 - 90 | 35 000 - 37 000 |
Charbon gras ou bitumineux à coke | 75 - 90 | 32 000 - 37 000 |
Flambant | 70 - 80 | 32 700 - 34 000 |
Lignite | 50 - 60 | < 25 110 |
Tourbe | < 50 | 12 555 |
Comparativement au bois qui fournit 3,5 kWh par kg, le charbon de qualité moyenne (à 34 000kJ/kg) fournit 9,5 kWh par kg! Soit en gros 3 fois plus de puissance par kg.
Stratégie
Contrairement à un rocket traditionnel ici l'objectif vise que 100% de la chaleur soit concentrée uniquement sur la plaque chauffante. Les parois doivent être les plus froides possibles.
Quel modèle de rocket stove?
Le barnabé stove amélioré.
Voici la version originaleToutes les informations ont aussi accessibles sur son site (lien)
L'amélioration consiste a emmitoufler l'intégralité de son modèle, à l'exception de l'admission, du trou de chargement et de l'échappement, dans un fût de 200l calorifugé pour qu'une fois posé sur la casserole retournée (sic barnabé), seule la partie couvercle avec les deux poignées de l'autoclave ne dépasse. Enfin de remplacer le sable par du béton réfractaire pour concentrer la chaleur sur ce qu'il nomme "la plaque de cuisson".
Si sa construction est vraiment très simple, ce type d'appareil n'a qu'une durée de vie limitée dans le temps. Si cette durée est tout à fait acceptable en utilisant du bois et une utilisation modérée, avec du charbon où les températures vont être bien plus élevées et plusieurs heures de chauffe plein régime, certaines pièces risquent de ne pas tenir une seule saison (cheminée interne et foyer). Nous nous basons sur les mauvaises expérience de ce youtubeur connu dont voici une vidéo sur le problème.
un rocket stove de type batch
Faire un foyer en briques réfractaires + béton réfractaire pour un modèle batch box qui chauffe une plaque. Comme le modèle au dessus le tout (y compris l'autoclave) est calorifugé dans un fut de 200l.Dimensionnement du Rocket Batch
Nous nous sommes décidés en fonction des données de ce tableau
La quantité de bois par flambée augmente avec le diamètre de la cheminée interne:
Diamètre de la cheminée interne (mm) | Quantité de bois par flambée (kg) | Puissance moyenne en considérant deux flambées quotidiennes (kW) |
125 mm | 3,5 kg | 1,1 kW |
140 mm | 4,9 kg | 1,5 kW |
150 mm | 6,0 kg | 1,9 kW |
175 mm | 9,5 kg | 2,9 kW |
200 mm | 14,2 kg | 4,4 kW |
230 mm | 21,6 kg | 6,7 kW |
250 mm | 27,8 kg | 8,6 kW |
Maquette du rocket batch
Voilà en gros le principe de montage (Il manque des briques!)Plans
- Le rectangle blanc à bords bleus représente l'autoclave.
- Dessous le rectangle bleu est une plaque d'acier qui sert de dissipateur thermique et qui protège l'autoclave. C'est une pièce d'usure qui sera changée en fonction de sa corrosion forcément importante puisque juste en sortie de tuyère là ou les températures sont les plus hautes et sans oxygène.
- Le rectangle blanc hachuré à bords vert représente un fût métallique remplis de laine de roche résistant aux températures.
- La forme en "L" orange représente le P chanel sorte de tuyère qui apporte de l'air pour parfaire le combustion dans la tuyère.
Construction V1
A ce stade du prototype il a fallu choisir parmi plusieurs directions et répondre à plusieurs questions:
- quelle(s) pièce(s) refaire?
- faut-il continuer sur un modèle de 100mm de diamètre donné pour 1 Kw de puissance?
Renseignement donnés via les forums, le mortier donné pour 1 000°c n'est pas suffisant. Un fournisseur local peut vendre du mortier compatible avec du moulage vivré résistant à 1400°c voir même plus si je le souhaite mais le prix explose. Le prix du 1400°c est 3 fois celui du mortier réfractaire utilisé soit 37euros50 le sac de 25kg.. La tuyère de 100mm passerait d'un coût de revient de 30 euros à près de 80 en gagnant sur le volume de béton. Et si l'on l'on souhaite conserver les côtes de Peter voici ce que cela donne en besoin pour construire une tuyère cylindrique en fonction du diamètre interne et en comptant 50mm d'épaisseur
Diam interne | Diam externe | surface en m2 | longueur | volume | masse volumique | Poids brut mortier | 5% de perte | 10% de perte |
0,075 | 0,175 | 0,0196349541 | 0,54 | 0,0106028752 | 2200 | 23,3 | 24,5 | 25,7 |
0,1 | 0,2 | 0,0235619449 | 0,72 | 0,0169646003 | 2200 | 37,3 | 39,2 | 41,1 |
0,13 | 0,23 | 0,0282743339 | 0,936 | 0,0264647765 | 2200 | 58,2 | 61,1 | 64,0 |
0,15 | 0,25 | 0,0314159265 | 1,08 | 0,0339292007 | 2200 | 74,6 | 78,4 | 82,1 |
0,18 | 0,28 | 0,0361283155 | 1,3 | 0,0469668102 | 2200 | 103,3 | 108,5 | 113,7 |
0,2 | 0,3 | 0,0392699082 | 1,44 | 0,0565486678 | 2200 | 124,4 | 130,6 | 136,8 |
0,23 | 0,33 | 0,0439822972 | 1,66 | 0,0730106133 | 2200 | 160,6 | 168,7 | 176,7 |
0,25 | 0,35 | 0,0471238898 | 1,8 | 0,0848230016 | 2200 | 186,6 | 195,9 | 205,3 |
Comme le démontre les calculs, la quantité de béton par conséquence le poids et le coût augmentent très vite.
Nous nous sommes rendus à l'entreprise en question des spécialistes de fournitures pour les très hautes températures et cela valait vraiment le déplacement, car nous avons eu de précieux conseils.
Ce qui nous amène a repenser totalement le heat riser (la tuyère) et toutes les future pièces moulées en béton. Car il faut à tout prix éviter des faire des pièces trop grosses et dans le cas présent pour 720mm de long il faudrait au moins faire trois pièces.
Dans nos recherches, cette vidéo avait attiré notre attention, car la simplicité de la mise en oeuvre est intéressante avec un résultat tout à fait correcte.
L'auteur utilise un mélange comprenant, de la perlite, du ciment réfractaire, de l'argile haute température, quelques morceaux de verre.
Il obtient par compression puis par vitrification un ensemble solide et homogène.
On peut entendre à cet instant sur la vidéo qu'une des pièces a fendu
Construction V2
La sous base est constituée de deux dalles en béton vibré de 500x500x40 espacées de 25mm pour réaliser un joint | |
Un coffrage de 140mm de haut enserre le tout ce qui fait une hauteur de 100mm au dessus de la dalle. Le mélange utilisé est de la vermiculite chargé à 20kg de ciment fondu pour 80l. 7 briques réfractaires sont posées dedans pour faire la sole de toute la partie foyer et tuyère | |
Voici en simulation le foyer, le port et le début de la tuyère. NB ce n'est pas cette tuyère qui sera en place, mais une pièce moulée avec un ciment capable de supporter 1450°C | |
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Sources
http://www.ecologie-pratique.org/forum/viewtopic.php?showtopic=3775&mode=&show=25https://permies.com/t/40007/Results-batch-box-thingy-Innovators#311377
https://www.google.fr/search?q=plan+rocket+barnab%C3%A9&tbm=isch&imgil=YM-0aplRM1Z_oM%253A%253Bfp2O50R_3PJp9M%253Bhttp%25253A%25252F%25252Fenergie-autrement.blogspot.com%25252F&source=iu&pf=m&fir=YM-0aplRM1Z_oM%253A%252Cfp2O50R_3PJp9M%252C_&usg=__0KCuP1JiJzpQqFxVCPc-t356PoU%3D&biw=1663&bih=960&ved=0ahUKEwj4ja7fq-zUAhWPb1AKHaYHBVwQyjcIOQ&ei=6NBZWfj5DY_fwQKmj5TgBQ#imgrc=nd3KLTEpRSwi9M:
https://fr.wikipedia.org/wiki/Haut_fourneau
Salut Pierre !!
RépondreSupprimerToujours dans la recherche pour arriver à l'autosuffisance. En tout cas bravo pour la réalisation.
merci pour tes encouragements
SupprimerJe viens de récupérer exactement le même vieux stérilisateur bleu, avec son thermomètre toujours fonctionnel, pour tremper les volailles avant de les plumer. Pour l'instant je chauffe avec un réchaud de camping à gaz. Ton article me fait penser que j'aurais intérêt à faire un petit rocket stove aussi, pour ça.
RépondreSupprimerPar rapport à ton application moins gourmande en énergie (temps nécessaire de maintien en température et valeur basse de celle-ci) peut être peux tu t'orienter sur un modèle plus simple.
SupprimerEn voici un exemple http://www.rocketstove.org/index.php/videos
ou le modèle de Barnabé est très bien
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