Примитивная технология: Печь с естественной тягой

Давайте построим печь с естественной тягой, чтобы проверить насколько она может разогреться без использования дополнительного поддува. Естественная тяга — это поток воздуха, который проходит через печь из-за поднимающегося в ней горячего воздуха. Горячие газы в слое топлива имеют меньшую плотность в сравнении с холодным воздухом снаружи печи, поэтому они выталкиваются наверх силой Архимеда. В то же время через основание печи внутрь поступает свежий воздух, который также нагревается, одновременно поддерживая горение топлива. Этот эффект усиливается в зависимости от двух факторов: средней температуры топлива относительно наружного воздуха, а также высоты печи. На самом деле, есть и другие важные моменты — размер фурмы (трубы, через которую внутрь поступает воздух) и толщина слоя топлива, поскольку они влияют на сопротивление потоку воздуха через печь. Печь была испытана с древесным топливом. Удалось расплавить некоторое количество руды, но получить железо не вышло. Это указывает на то, что мы смогли добиться по-настоящему высокой температуры (вероятно, около 1200 °C). В древние времена этот тип печей использовался для плавки медной и железной руды по всему миру. Как правило, это делалось с использованием древесного угля в качестве топлива, но в некоторых случаях применялась древесина. Печь была спроектирована по материалам из книги «Овладение огнём в древности» Дж. Э. Редера. Она была построена таким образом, чтобы иметь пространственную скорость (скорость воздуха внутри печи) 6 м в минуту, что рекомендуется для выплавки железа. Общая высота печи составила 175 см, но высота над фурмой составляла всего 150 см. Высота между входом воздуха и верхом печи определяет силу тяги, а пространство под входом воздуха в формулу не входит. Внутренний диаметр печи составлял 25 см. Стенки были сделаны толщиной около 12,5 см у основания, но становились тоньше с высотой. Фурма имеет внутренний диаметр 7,5 см и длину около 20 см. Она была установлена в отверстие у основания печи и заделана грязью. На все это ушло около недели из-за длительного времени высыхания, которому способствовало поддержание огня внутри печи. Печь была спроектирована для использования древесного угля (который в этом случае должен быть кусками диаметром 2,5 см), однако вместо него в качестве эксперимента использовалось дерево, так как его было легче достать. Чтобы проверить его плавящую способность, ниже по ручью была найдена и обожжена болотная руда. Затем обожжённая руда была измельчена и помещена на хранение в глиняный сосуд. Печь была заполнена дровами и зажжена сверху. Огонь сжигал дрова, образовывая древесный уголь. Достигнув фурмы, огонь начал сжигать древесный уголь. Древесина также непрерывно добавлялась сверху вместе с небольшими горстями обожжённой болотной руды (не показано на видео). Температуру горячих предметов можно визуально оценить по их накалу. Примерно через час свет, выходящий из фурмы, был ярко-жёлтым или ярко-белым, что указывало на температуру около 1200 °C. Таблицы цветовой температуры различаются, но обычно считается, что раскалённый добела материал имеет температуру не менее 1200 °C; примеры этих таблиц можно найти в Интернете для справки. Смотреть в фурму было некомфортно: после этого в глазах появлялись «зайчики», что свидетельствует силе её яркости. Примерно через полтора часа печь была оставлена догорать. На следующий день фурма была покрыта шлаком, а на дне печи были найдены его кусочки. Этот эксперимент показывает, что высоких температур можно достичь без использования дополнительного поддува или древесного угля, что может значительно сократить трудозатраты при производстве железа. Технически построить печь было не трудно, так как она представляет собой простой вертикальный цилиндр. Во время работы древесина, добавленная в верхнюю часть печи, превращается в уголь, который догорает в нижней части. Это был первый опыт использования руды подобного типа. Она не дала металла, поэтому в следующих проектах будут использоваться железобактерии с ручья. Главным преимуществом этих печей является сокращение трудозатрат и упрощение инфраструктуры (меньше рабочих и отсутствие необходимости в поддуве во время эксплуатации).