Передвижная снегоплавильная печь своими руками

В очередном снегопадном коллапсе я задумался о том, можно ли сделать снегоплавитльную печь своими руками. Из школы я помнил, что кубометр снега в 3 раза менее плотный, чем вода – в уме я пытался решить проблему, сколько нужно горячей воды (при температуре 80 градусов) что бы нагреть 10 м3 снега до температуры +5 градусов. При этом на улице -10 градусов и температура снега, вероятно, так же -10 градусов…
снегоплавильная печь своими руками
10 м3 снега – это 3000 кг. получается всего…. Плот­ность воды равна 1 кг/л, теп­ло­ем­кость равна 4 200 Дж/кг. Таким об­ра­зом, из­на­чаль­но мы имеем m0 = 3000 кг воды при тем­пе­ра­ту­ре t0 = -10 °C. До­бав­ля­ет­ся не­ко­то­рое ко­ли­че­ство воды мас­сой m1 при тем­пе­ра­ту­ре t1 = 80 °C. Ко­неч­ная тем­пе­ра­ту­ра смеси равна tкон, а её масса m0 + m1.
Со­ста­вим урав­не­ние теп­ло­во­го ба­лан­са для про­цес­са:
m1*Cв(t1-t2)— от­дан­ное в про­цес­се тепло;
m0*Cв(Tкон-Т2) — по­лу­чен­ное в про­цес­се тепло;



m1*Cв*(t1*t2)=m0*Cв*(Tкон-Т0)
m1=m0*((Tкон-Т0)/(t1-t2)).

Таким об­ра­зом,

m1=3000*((80-(-10))/(80-5))= 3600
сле­до­ва­тель­но не­об­хо­ди­мо 3600 л воды. Хотя, мне кажется как-то не верным писать, что 3000 кг снега при -10 градусов, это 3000 кг. воды при -10 градусов (потому как вода замерзнет при ноле градусов и станет льдом). В интернете я нашел, что удельная теплоемкость снега равна 2100 Дж/кг …хм, не понято конечно, что за снег там имелся в виду, “пухляк” только что выпавший, или слежавшийся с грязью и мусором, в кучи собранный…. В любом случае, думаю, понятно, что надо от 1800 литров (если теплоемкость снега всё же 2100 Дж/кг) до 3600 литров (если это ближе в итоге к воде, с теплоемкостью 4200 Дж/кг)!



Далее рассчитаем параметры насоса и нагревательной установки. Хотя, тут есть два варианта – с оборотной водой (и емкостью с нагретой водой) и с проточным нагревателем воды. Рассмотрим оба варианта, но сначала нужны параметры насоса.
Итак, необходимо растопить наши 10 м3 снега за 10 минут – значит, мы должны прокачать насосом 3,6 м3 горячей воды, скажем, за 5-8 минут и вылить их на снег. Это насос производительностью около 500 литров в минуту.

Первый вариант нагревателя: это если у нас есть ёмкость на 3600 литров в которой мы заранее нагреваем воду до 80 градусов (прокачивая её через маломощный нагреватель), затем сбрасываем её на снег и растапливаем его до +5 градусов и снова набираем эту воду в ёмкость, а там опять греем до 80 градусов.
Сколько на это времени у нас есть?
Вероятно, около 15 минут – это время, пока сбросят оставшиеся 3000 литров воды и снова загрузят бункер снегом.
Итак, 3600 кг воды с теплоемкостью 4200 Дж/кг нужно нагреть на 75 градусов.
Энергии на это нужно 3600 х 4200 х 75 = 1134 МДж = 315 кВт*ч.
При этом, если нам надо сделать это за 15 минут, то мощность нагревателя должна быть 315 х 4 = 1260 кВт.

Если такой нагреватель работает на солярке (42624 кДж/кг), то необходимо 26.5 литра солярки что бы расплавить 10 м3 снега…. Позже я посмотрел расход топлива на промышленных снегоплавильных машинах и там говорится, что на этот объем снега они тратят до 30 литров дизтоплива. Это более верно, так как я пренебрег в своих расчетах необходимостью нагрева самого бункера, в котором тает снег….

Второй вариант нагревателя: если у нас нет никакой емкости, мы сразу берем воду из растаявшего снега, нагреваем её до 80 градусов и поливаем снег….. Энергия нам нужна та же, 315 кВт*ч, и сделать это надо за 10 минут, это 1890 кВт мощность нагревателя.

Посмотрим готовый существующий аналог на эту тему:
Мобильная снеготаялка (снегоплавилка) СТМ-11
Максимальная производительность – 25 м³ / час
Вместимость плавильной камеры – 3,8 м³
Максимальный расход топлива – 3 л/ м³ снега
Время выхода на рабочий режим при первичном запуске – 5 минут
Количество горелок –1 шт.
Тип горелки – дизельный с электрическим приводом
Потребляемая электрическая мощность – 2,7 кВт
– от бытовой сети 380 В
– от бортовой электростанции
Привод горелки: -электрический
– автономный – Бортовая электростанция
– основной – Сеть 220 В
Вместимость топливного бака – 800 л
Сухая масса – 2,1т
Габариты (д/ш/в) – 3,5×2,08×2

Стабильная работа при температуре до -20°С



Ага, тут мы посмотрели и посчитали, как работают готовые промышленные машины – а теперь давайте посмотрим, что за машина нужна мне?
Итак, я хочу, что бы она сама ездила и съедала сугробы в неудобных местах (между гаражами, коттеджами, во дворах) – везде, где затруднен вывоз снега с помощью “большой” техники.
А раз уж она сама снег “ест”, то пусть умеет и колдобины на дорогах полировать…. в общем, спереди она фрезерно-роторная пусть будет:
фрезерно-роторный снегоуборщик boschung b4
Там не очень хорошо видна конструкция, вот здесь то же самое по сути, но видно гораздо лучше:
Роторно-фрезерный снегоуборщик
Только снег надо не отбрасывать в сторону, а плавить и в ёмкость сзади отправлять! Но какой объем емкости я хочу? Это очень важный вопрос. Давайте посчитаем вес дополнительных агрегатов сначала, тогда и будет понятно, сколько веса остается на емкость для талой воды.
Итак, спереди у нас ковш с фрезерно-роторной частью, весить он должен от 300 до 500 кг. Сзади у нас нагреватель и бак на 150 литров топлива минимум. Если бак на 150 литров может сам весить 50 кг, то печь должна весить ещё 200 кг. Получается, нагреватель + топливо с баком, это ещё 400 кг или около того.
На емкость остается около тонны или двух. Ага, значит, я хочу пластиковую емкость сзади:
пластиковые емкости для автомобиля
Но, если емкость такая небольшая по объему, то у машины будет не очень большая производительность – это большой минус одной стороны! Но в этом есть и некий плюс.
Ведь малая производительность, это прежде всего малый объем снега в минуту, который она убирает (скажем 100 кг. в минуту) тогда этот снег можно плавить “на месте” в пространстве над ковшом установить снегоплавильную камеру куда поступает снег из ковша и горячая вода из нагревателя.


А назад, в ёмкость, отводится уже растаявший снег – это сильно упрощает конструкцию, так как решает проблему доставки снега! Если снег плавится “на месте” то не нужно его никуда доставлять! (Вместо этого, надо откачивать талую воду в ёмкость, что проще сделать – достаточно проложить шланг для воды и насос поставить).
Посмотрим на примерную цикличность в работе машины:
При емкости в 1500 литров, максимальной скорости 100 кг. снега в минуту, емкость будет наполняться за 15-20 минут и, как мы помним, сгорать в нагревателе при этом будет 15 литров топлива. Затем, следует слив воды в канализацию – это ещё 15-20 минут. И можно начинать цикл сначала!
Т.е. “полный” цикл длится 40 минут и на одной заправке топливом, машина выполнит 10 циклов – это почти 7 часов “чистой” работы!

За это время машина сможет убрать 45 м3 снега (15 м3 воды) и сжечь 150 литров солярки….

Экономическая часть:
Сколько стоит вывоз снега из труднодоступных мест? Думаю, от 300 руб. за куб.
И 45 м3 снега это около 15000 руб., при стоимости 150 литров солярки 5000 руб.
Но, это не учитывая фрезу и “полировку” дороги – думаю, многие жители коттеджных посёлков скинутся на 5000 – 8000 руб, что бы им срезали колдобины и почистили хоть пару “карманов” для разъезда встречных машин…. а работы там на 2 часа ))
Думаю, ещё одним большим потребителем услуг могут стать разные загородные бани, гостиницы, дома отдыха и экопоселения для туристов – им важно иметь хорошие дороги и нормальные стоянки внутри. И если дороги расчистить им относительно легко (снег вывозить не куда не надо, просто трактором “пройтись”), то на территории своей они только лопаты имеют и сугробы у них там быстро будут большие!
“Отполировать” дорогу от колдобин и колеи – это нужен грейдер! Или гусеничный трактор… Или такая вот машина с фрезой и возможность быстрой и дешевой транспортировки машины за город.
А на стоянке внутри территории, такая машина может съесть сугробы все легко и порядок навести …. из альтернативных вариантов, только фронтальный погрузчик на базе трактора – штука совсем не поворотливая, как мы понимаем!
++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
Ладно, посмотрим на автомобильные шасси, которые существуют и которые можно было бы за основу такой установки.
Думаю, сзади она должна быть примерно такая:
Силант, Silant
Бочка сзади НЕ пластиковая, что бы летом машина могла работать как илосос. Хотя, зимой стальная бочка это лишние тепловые потери и больший расход солярки, но не чего не поделаешь, за универсальность приходится платить…
А спереди она должна быть вот такой (надо только установить снегоплавильную часть сверху на ковш, при этом оставить возможность просто отбрасывать снег, для работы за пределами города):
Силант, Silant
Как я вижу, в “тендере” победил Силант – отечественный производитель уникальных шасси и коммунальных машин из Нижнего Новгорода…. У него есть почти всё, что мне для полного счастья надо, вот только теплообменник для плавки снега ещё нужно сделать – рассмотрим этот вопрос в следующей статье.

Оставить комментарий