Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Как сделать газогенератор для дома или автомобиля

Способ №1

В классическом исполнении газогенератор производится из следующих элементов:

1. Корпуса.

Данная часть конструкции является основной газогенератора. Внутри, как правило, устанавливаются основные комплектующие котла.

Собрать корпус можно из стальных листов или уголков. Все, что требуется — предварительно разметить их по чертежам и шаблонам.

2. Бункера.

Эта емкость предназначена для содержания альтернативного топлива, а именно дров, паллет или древесного угля.

Сделать бункер можно из листового проката, после чего он фиксируется в кожухе устройства.

Для компактности место под бункер выделяется прямо в корпусе. Единственное требование — разграничение двух узлов с помощью плит из низкоуглеродистой стали.

3. Камеры сгорания.

Данный элемент конструкции располагается у днища бункера. Главная задача узла — создание высокой температуры, поэтому в качестве материала для изготовления нужно использовать жаропрочную сталь.

Крышка бункера должна герметизироваться во избежание попадания внутрь кислорода.

4. Горловинной части камеры сгорания.

Особый участок, где происходит крекинг смол.

Данная деталь камеры должна отделяться от основной части корпуса с помощью специальных прокладок из асбеста.

5. Коробки воздухораспределителя.

Деталь, которая находится вне основного корпуса. При этом штуцер воздухораспределителя должен врезаться с помощью обратного клапана.

Назначение узла — обеспечение нормального поступления кислорода внутрь камеры сгорания.

Одновременно с этим происходит удерживание горючих газов в ней (камере).

6. Фильтрующих элементов и патрубка.

Задача этих элементов — объединить горловину камеры, в которой сгорает топливо, с другой камерой, где сгорают олефины.

7. Колосниковой решетки.

Изделия, которое будет выполнять функцию отделения дверей, лучков и углей в камере для сгорания.

К слову, дверца способствуют обеспечению нормального доступа внутрь корпуса.

После приготовления всех элементов производится сама сборка газогенерирующей установки.

Ниже представлена общая компоновка устройства на примере газогенератора УралЗИС — 352.

Последовательность действий заключается в следующем:

  • подготовьте все узлы, упомянутые выше;
  • собирайте корпус;
  • монтируйте в основном корпусе бункер, обустроенный камерой сгорания. Одновременно с этим газогенератор нужно дополнить поддувалом и колосниками;
  • объединяйте горловинную часть камеры, где сгорает топливо с камерой горения олефинов (делается это с помощью патрубка). Для большей надежности в патрубок должна быть выведена система охлаждения (ее монтаж производится вне основного корпуса);
  • сверху корпуса монтируйте коробку распределителя воздуха. Одновременно подготовьте ввод олефинов внутрь камеры (для этого используйте обратный клапан);
  • устанавливайте дверцу (вход в бункер) на надежные петли, а также делайте специальные люки в камеры сгорания;
  • готовую конструкцию дополняйте дымоходом и воздушным компрессором.

На завершающем этапе к корпусу котла стоит прикрепить водную «рубашку» со смонтированным на ней штуцером выпуска и подачи воздуха.

Именно в этой «рубашке» будет осуществляться циркуляция теплоносителя.

Размещение рубашки можно осуществлять в двух местах. Это может быть камера сгорания олефинов или сам корпус с двойными стенками.

Схема работы газогенератора.

Образец газогенератора на базе автомобиля ВАЗ.

История создания и развития, примеры авто на дровах

Несмотря на медленное продвижение темы газогенераторных машин, история таких разработок весьма богатая. Так, еще в 1823 году российский изобретатель Овцын И.И. разработал аппарат для перегонки древесины. В его основу легла самая обычная «термолампа».

Главной особенностью установки стало применение в ней главных продуктов пиролиза — светильного газа, уксусной кислоты и дегтя, а также древесного угля.

Почти через сорок лет (в 1860 году) свой вклад в науку сделал Этьен Ленуар — бельгийский официант с инженерными «наклонностями». Именно он первым приобрел патент на ДВС, функционирующий на светильном газе.

Но он занимался не только этими разработками.

Еще через два года установка новоиспеченного гения появилась на 8-местном открытом омнибусе.

Но в 1878 году, когда публике был представлен более мощный 4-тактный двигатель на газе Николаса Отто, разработка Этьена Ленуара быстро забылась. При этом у нового устройства был более высокий КПД: 16% у Отто против 5% у Ленуара.

Еще через два десятка лет, в 1883 году (от 1860 года), появилась новая концепция сочетания обычного ДВС и газогенератора.

Английскому ученому Э. Даусону удалось объединить два устройства в одной коробке.

Получившийся аппарат можно было смело устанавливать на любую технику и спокойно эксплуатировать. Со временем разработка Э. Даусона получила название «газа Даусона».

В 1891 году отличился Яковлев Евгений (лейтенант Российского флота). Ему удалось выстроить целый завод по производству керосиновых и газовых моторов. Местом для строительства стал Санкт-Петербург.

Со временем завод прекратил существований из-за невозможности устоять в конкуренции с бензиновыми и дизельными моторами.

1900-й можно смело назвать годом выпуска первого газогенераторного автомобиля, использующего древесный уголь и дерево в виде топлива.

Аппарат был разработан во Франции Фредериком Уинслоу Тейлором, а патент удалось получить немного позже (в 1901 году).

В последующем появлялись все новые и более интересные разработки в данной сфере. Так, в 1919 году Георг Имберт (инженер французского происхождения) разработал газогенератор обращенного типа.

Уже в 1921 году появились первые автомобили с моторами, работающими на данном принципе. Именно тогда возникли предположения о вероятной конкуренции газогенераторного авто с дизельными или бензиновыми моторами.

Со временем отличилась и Германия, где в период войны получили распространение не только дровяные газогенераторы, но и устройства, способные работать на специальных брикетах, состоящих из буроугольной пыли и крошки.

Первые грузовые авто с газогенераторами были весьма медлительными — им едва ли удавалось достичь скорости в 20 километров в час.

Несмотря на это, к 1938 году популярность газогенераторных авто была настолько большой, что общее число таких машин насчитывалось около девяти тысяч.

Еще через три года (к 1941 году) их число возросло еще в пятьдесят раз. К примеру, в той же Германии количество машин «на дровах» выросло до 300 тысяч экземпляров.

Старался не отставать и Советский Союз. Здесь первые испытания газогенераторных авто прошло в 1928 году. В машине был задействован мотор Наумова и шасси Фиат-15.

Еще через шесть лет был организован первый большой пробег машин с газогенераторными моторами от Москвы до Ленинграда и обратно.

В «забеге» принимали участие автомобили ЗИС-5 и ГАЗ-АА. Успех мероприятия послужил принятию в 1936 году специального постановления СНК СССР о разработке газогенераторных тракторов и машин.

ГАЗ – АА.

ЗИС – 5.

Первая партия новых газогенераторных машин появилась на дорогах СССР в 1936 году.

Производство осуществлялось на двух заводах — Горьковском (ГАЗ-42) и на ЗИС (заводе имени Сталина).

Спустя пять лет был налажен выпуск газогенераторных моторов для тракторов и машин ЗИС.

К недостаткам силовых узлов можно было отнести множественные заводские дефекты, высокую скорость износа металла, минимальную мощность и так далее.

С другой стороны, газогенераторные установки очень помогли в войну и активно применялись в тылу.

Из чего состоит пиролизный газ?

Порода древесины не влияет на состав смеси при пиролизе. Соответственно, береза, сосна и ель выделяют практически одинаковое количество всех вышеперечисленных газов. После пиролиза 1 куб. м дерева можно получить около 90 м3 неконденсирующегося газа.

Полезная теплота при сгорании 1 м3 неконденсирующегося газа, кДж/м3, вычисляется по формуле.

Для примера возьмем березу и сделаем расчёт калорийности газа:

Qнр=127,5*28,4%+108,1*3,0%+358,8*18,2+604,4*1,4=11 321,62 кДж/м3= 11,3 МДж/м3

Затем делим полученное число на 4,187. Таким образом, Qнр будет равен 2704 кКал/м3. Для сравнения калорийность природного газа составляет 8000 кКал/м3.

Возникновение газогенераторов

В этой статье речь пойдет об устройстве, которое вырабатывает горючий газ (так называемый синтез-газ, или еще его называют биогаз, так как получается он в результате горения древесины, угля и прочих органических соединений), для использования его в качестве топлива для автомобиля. Называется такое устройство – газогенератор или газогенераторная установка.

Впервые в мире действующие стационарные газогенераторные установки были разработаны в Германии еще в далекие 30 – 40-е года уже позапрошлого века. Далее, в 1889 году, известные всем ныне фирмы «Крослей» и «Отто Дойц» взялись усовершенствовать эти устройства и приспособить их для использования на автомобилях. И уже в начале ХХ века в Европе появился первый газогенераторный транспорт. Но особое распространение этот транспорт получил во время первой и второй мировых войн, когда наблюдалась острая нехватка бензина.

В нашей стране разработка автомобильных и тракторных газогенераторов началась в двадцатые годы ХХ века. В то время советский союз был могучей державой и имел свою собственную развитую индустрию добычи нефти, благодаря чему не испытывал особых проблем с бензином. Но в то время шло освоение отдаленных районов Севера и Сибири, где было громадное количество древесины, затрудненная доставка железнодорожных цистерн с бензином. Поэтому поощрялись многочисленные разработки по созданию газогенераторов и газогенераторной техники. Существовало специальное КБ «Газогенераторстрой». Разработкой газогенераторов занимались НАТИ, ВАММ (Всесоюзная академия моторизации и механизации Красной Армии), а также ряд институтов лесотехнического профиля.

Был проделан большой объем исследовательских работ, который позволил выбрать наиболее прочные и дешевые материалы для изготовления топки – самого быстро изнашиваемого узла. Были определены параметры газогенераторной установки, обеспечивающие наилучшее протекание рабочего процесса. В середине 30-х годов был налажен выпуск газогенераторов. Их производством занимался харьковский завод «Свет шахтера».

Первыми серийными моделями установок стали «Пионер-Д8» для автомобиля ЗИС-5, (эту установку разработали в учреждениях лесной промышленности), и В-5 для автомобиля ГАЗ-АА, (разработали в КБ «Газогенераторстрой»). Первые модели получились не популярными. В 1935-1936 годах было построено всего 500 установок «Пионер-Д8» и только 76 установок В-5. Более совершенными и популярными стали установки разработанные НАТИ. Вместо В-5 «Свет шахтера» начал выпускать установку НАТИ-Г14.

Сам автомобиль нужно было адаптировать к новому виду топлива. Более подходящей моделью оказалась машина ЗИС-11 с удлиненной базой. Этот газогенераторный автомобиль получил индекс ЗИС-13. Газогенераторная установка на ЗИС-13 располагалась позади кабины водителя. И за ней на удлиненной раме устанавливалась обычная грузовая платформа от ЗИС-5. Серийный выпуск этой машины освоили в 1936 году. Автомобилей ЗИС-13 было выпущено около 900 – 1000 шт. Затем, в 1938 году, эстафету приняла модель ЗИС-21 с новой усовершенствованной газогенераторной установкой, которую можно было устанавливать на стандартное шасси ЗИС-5. Эта модель оказалась самой удачно и выпускалась до 1952 года на«Урал ЗИСе».

Специалистам завода ГАЗ было уже проще. Они изучили опыт ЗИСовцев, а также разработки газогенераторов «Газогенераторстроя» и НАТИ, и разработали собственную конструкцию газогенератора. ГАЗовская газогенераторная «полуторка» выпускалась с 1939 по 1946 годы под маркой ГАЗ-42. Кроме того, еще выпускались грузовики марки ГАЗ-43 и ЗИС-31 с облегченными и более простыми установками, работавшими на древесном угле.

Газогенератор на дровах для автомобиля – устройство и принцип работы

В состав автомобильной газогенераторной установки входят следующие элементы:

  • грубые очистители;
  • сам газогенератор;
  • тонкие очистители;
  • смеситель и вентилятор розжига.

Простая схема выглядит так.

Во время движения воздух засасывается в газогенератор с помощью тяги работающего мотора.

Эта же тяга способствует «выкачиванию» горючего газа из газогенератора, а также его подачу к грубым очистителям, а после к фильтру тонкой очистки.

После перемешивания с воздухом в смесителе готовая газовоздушная смесь засасывается в цилиндры мотора.

После выхода из газогенератора раскаленный и загрязненный газ требует дополнительной обработки (охлаждения и очистки).

Для этого он пропускается через специальный трубопровод, объединяющий газогенератор с фильтром тонкой очистки.

В некоторых конструкциях газ проходил через специальный охладитель, смонтированный перед водяным радиатором.

Чаще всего для охлаждения и очистки применялась комбинированная система.

Ее принцип действия заключался в изменении скорости и направлении движения потока газа. Одновременно с этим производилось охлаждение и очистка последнего.

Следующий этап — тонкая очистка, для которой использовались специальные «кольцевые» очистители, выполненные в форме цилиндров.

Принцип работы большинства фильтров тонкой очистки строился на водяном принципе, когда очистка газа осуществлялась посредством воды.

В процессе розжига газогенератора применялся специальный центробежный вентилятор, оборудованный электрическим приводом.

Из-за того, что вентилятору необходимо прокачивать воздух через всю очистную систему, монтаж устройства производился в максимальном приближении к смесителю.

Формирование горючей смеси производится в смесителе автомобиля.

Наиболее простой тип устройства представляет собой специальный тройник, в котором пересекаются потоки воздуха и газа.

Объем поступающего в мотор состава контролируется с помощью заслонки дросселя.

Качество газо-воздушной смеси регулируется посредством воздушной заслонки.

Принцип работы.

Основным топливом для газогенераторной установки являются угольные брикеты, торф или дрова.

Принцип действия системы построен на частичном сгорании углерода. Последний во время сгорания может подсоединять один или пару атомов кислорода с последующим образованием двух элементов — углекислого газа (диоксида) и угарного газа (монооксида).

Если же углерод сгорает не полностью, то можно получить почти 30% от общей энергии при полном сгорании материала.

Как следствие, образованный газ имеет более низкую теплоотдачу чем первоначальное твердое топливо.

Стоит отметить, что в газогенераторе в период преобразовании дерева или угля в газ происходит экзотермическая реакция, возникающая место между водой и монооксидом углерода.

Благодаря такой реакции, температура полученного газа падает, КПД возрастает до 80 процентов.

Если газ не требует охлаждения перед применением, то КПД может достигать 100%. Как следствие, происходит 2-х стадийное сжигание топлива.

Полученный газ имеет минимальную калорийность, благодаря его смешиванию с азотом.

Из-за того, что для сжигания топлива необходимы меньшие объемы воздуха, то подобное снижение калорийности несущественно.

Что касается снижения мощности мотора при работе на газу, то причиной является снижение заряда топливного состава, вызванного сложностью охлаждения.

Мифы о газогенераторных установках

Газогенераторная установка для современного человека является пережитком прошлого, поэтому существуют различные мифы. Но действительно ли им можно верить?

  • Миф №1. Утверждается, что установка имеет крайне высокий коэффициент полезного действия. В действительности, вследствие пиролиза КПД не может превышать 70–80%.
  • Миф №2. Утверждается, что установка может проработать и на влажном топливе. Можно сказать, что частично это является правдой. Но влажное топливо уменьшает количество производимой смеси. Иногда падение достигает 25%, так как при испарении пара от воды расходуется больше энергии, чем при выделении газа. Поэтому дрова всё-таки стоит сушить.
  • Миф №3. Утверждается, что установка поможет сэкономить расходы по отоплению дома, в сравнении с традиционными устройствами. Однако здесь следует просчитать целесообразность двух установок по их цене и занимаемой площади. Таким образом, это миф.

Автомобиль на дровах своими руками

При желании автомобиль на дровах можно сделать и своими руками.

В упрощенном варианте алгоритм выглядит следующим образом:

1. Оборудуется бункер загрузки.

В качестве основы можно использовать обычный газовый баллон емкость около 40-50 литров. Благодаря такой вместительности, в баллон можно будет поместить большие объемы угля.

Можно использовать и другие материалы.

Проследите, чтобы толщина стенок была не менее трех миллиметров.

Как только подходящий баллон подобран, вырезайте в нем днище и прорезайте горловину для загрузки топлива. Отверстие для крышки должно быть широким, чтобы упростить процесс загрузки горючего.

2. Изготавливается колосниковая решетка, которая берет на себя наибольшую нагрузку.

3. Создается специальная крышка для бункера.

Через нее будет производиться загрузка топлива (угля). При желании крышку можно сделать из алюминия, но теоретически допускается использование любого другого вида металла.

В процессе монтажа уделите внимание выбору шнура — он должен быть асбестовым с обязательной пропиткой графитом. Это необходимо для защиты шнура от пригорания и случайного повреждения в случае закрытия или открытия

Это необходимо для защиты шнура от пригорания и случайного повреждения в случае закрытия или открытия.

Достать качественный шнур можно на рынке или в котельной. Оптимальный диаметр подходящего шнура — 13 и 8 миллиметров.

4. Делается фурма.

Задача данного устройства — взять на себя основную температурную нагрузку. В процессе монтажа все делается таким образом, чтобы было проще произвести замену.

5. Изготавливается фильтр циклон.

Применение древесного или бурого угля, торфа, соломы или прочих веществ для поездок на автомобиле имеет характерную особенность — наличие пыли.

Если не сделать качественный фильтрующий элемент, то пыль может попасть в карбюратор, поршни, свечи и прочие узлы (в том числе и в салон).

Можно найти сразу готовое решение.

6. Изготовление радиатора (охладителя).

Здесь может применяться любой материал. Как вариант, допускается применение стандартного радиатора отопления, выполненного из алюминия.

Можно сконструировать устройство из водопроводных труб. При этом учтите, что сечение радиатора, как правило, немного больше сечения подключенных к нему труб.

Но все же некоторые идут простым путем.

7. Изготовление фильтра тонкой очистки.

Во времена первых газогенераторов фильтры тонкой очистки имели огромные размеры и занимали существенную часть авто. При этом эффективность была минимальной.

Сегодня в распоряжении есть современные материалы, благодаря которым можно сделать качественный и компактный фильтр с минимальными затратами.

При этом срок службы будет исчисляться 10-20 тысячами километров.

8. Крепление газогенератора в багажнике.

Здесь, как правило, для установки нового устройства от крышки багажного отсека придется избавиться.

Некоторые кулибины подвешивают устройство сзади за багажником. Так конечно практичней, но выглядит не очень эстетично.

9. Подключение газогенератора к мотору.

ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Автомобили Джеймса Бонда, ТОП 10 лучших авто

Коммутирующие трубки, через которые подается газ, подводятся к двигателю.

При этом основные элементы конструкцию должны оставаться нетронутыми.

Далее организуется система регулировки калорийности с панели управления авто.

История

В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ и получил патент на использование и способ получения светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. В 1801 году Лебон взял патент на конструкцию газового двигателя, однако в 1804 году он был убит, не успев воплотить в жизнь своё изобретение.

В 1860 г. бельгийский официант и, по совместительству, инженер-любитель Этьен Ленуар создал и запатентовал двигатель внутреннего сгорания, работающий на светильном газе.

В 1862—1863 гг. газогенераторная силовая установка мощностью до 4 л.с. была установлена на восьмиместный открытый омнибус. КПД двухтактного двигателя Ленуара достигал всего 5 %. Разбогатев, Ленуар перестал работать над усовершенствованием своей машины, поэтому, когда на Парижской всемирной выставке 1878 г. публике был продемонстрирован четырёхтактный газовый двигатель немецкого инженера Николаса Отто с КПД 16 %, слава пионера газогенераторного двигателестроения, к сожалению, быстро померкла.

В 1883 г. английский инженер Э. Даусон впервые сформулировал концепцию сочетания газогенератора и двигателя внутреннего сгорания в едином блоке, который целиком мог быть установлен на транспортной или иной машине. Значение этой работы было настоль велико, что в течение некоторого времени полуводяной газогенератор повсеместно назывался «газом Даусона».
Первый классический газогенераторный автомобиль, использующий в качестве топлива древесные чурки и древесный уголь, был построен Тейлором в 1900 г. во Франции (патент в России выдан в 1901 г.).

В 1891 году отставной лейтенант Российского флота Евгений Яковлев построил завод газовых и керосиновых двигателей в Санкт-Петербурге на Большой Спасской улице, однако конкуренцию с нефтяными и бензиновыми двигателями его продукция не выдержала.

В 1916 г. начались регулярные рейсы газогенераторного автобуса между Парижем и Руаном (протяжённость маршрута по разным данным составляла от 125 до 140 км).

В 1919 г. французский инженер Георг Имберт создал газогенератор прямоточного (обращённого) типа, в котором топливо и газифицирующий агент при газификации движутся в одном направлении. В 1921 был создан автомобиль с газогенератором на этом принципе. При этом древесина пиролизуется не в цилиндрах (как у Форда, Круппа или Порше), а в котле, где древесина «сжигалась» при недостатке кислорода (частичнозамещённый пиролиз), что являлось большим шагом вперед по сравнению с полукоксованием от Круппа. Это позволило настолько улучшить качество газогенераторов, что газогенераторные двигатели снова стали реальными конкурентами бензиновых и дизельных двигателей.

В Германии во время войны стали делать газогенераторы не только дровяные, но и на брикетах из буроугольной крошки и пыли, так как этого топлива там было достаточно много. Грузовики с газогенераторами ездили не быстро — 20 км в час — на низкокалорийном газе, в который превращались в газогенераторе дрова. В некоторых странах мира и в настоящее время используют такие автомобили (в очень небольших количествах), довольно много их в сельской местности Северной Кореи.

В 1938 г. в Европе насчитывалось около 9 тыс. автомашин, работавших на газогенераторном горючем. К 1941 г. это количество увеличилось почти в 50 раз. В том числе в Германии их число достигло 300 тыс.

Первое в СССР испытание автомобиля на шасси ФИАТ-15 с газогенераторной установкой В. С. Наумова состоялось в 1928 году. В 1934 году проведён первый испытательный пробег газогенераторных автомобилей по маршруту Москва — Ленинград — Москва, в котором участвовали ГАЗ-АА и ЗИС-5 с установками, спроектированными в НАТИ.

В СССР в 1936 г. было принято постановление СНК СССР о производстве газогенераторных автомобилей и тракторов.
В 1936 году выпущена первая партия газогенераторных грузовиков ЗИС-13, а затем — ЗИС-21 и на Горьковском заводе — ГАЗ-42. В начале 1941 года выпускались работавшие на древесных чурках газогенераторные установки для автомобилей ЗИС, тракторов ЧТЗ и ХТЗ. Они имели существенные недостатки: небольшую мощность, быстрый износ металла, заводские дефекты, приводившие к большим простоям. Однако газогенераторные автомобили и трактора стали большим плюсом во время Великой Отечественной войны — они активно использовались в тылу.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации