Принцип действия теплообменника для буржуйки – виды, способы изготовления, 18 фото с примерами и этапами работ
Продуктивность функций котла, печи легко увеличить, монтировав простой, но высокоэффективный прибор – теплообменник. Следует разобраться, как соорудить теплообменник для дымохода, какие модификации подойдут, чем воздушная модель отличается от водяной.
Теплообменник для буржуйки из бочки, сделанный своими рукамиПринцип работы
Люди, у которых оборудованы собственные мастерские, гаражи, дома, ставят именно печки буржуйки. Это устройство, которое впервые появилось в 1917 году в революцию. Назвали его из-за большого потребления горючего для топки, но плюс в неприхотливости печки.
Буржуйка из дисков выигрывает по конструкции, она простая, также отличается невысокой ценой.
К главным недостаткам относится маленький КПД – всего 15-20%. Недостаточно толстые стенки из металла плохо проводят тепло, при переработке устройство быстро стынет. Так происходит, потому что основной объем тепла, производимый печью, улетучивается в трубу – то есть обогревает улицу.
Для повышения КПД можно попытаться увеличить площадь теплопроводящей поверхности. С этой целью и нужен теплообменник. Он монтируется в месте, где в большей степени сосредотачивается тепло, заметно повышает КПД.
Теплообменник для сооружения является устройством для непрямого нагревания воды. Суть функционирования в том, что жидкость циркулирует в замкнутом пространстве из-за конвенции. Под влиянием тепла греется вода.
Горячие слои поднимаются, на их место приходят более холодные. Смешивание воды на фоне воздействия теплом именуется циркуляцией. Прогретая вода или другой теплоноситель, поднимаясь, передает тепло воде. Печь становится теплообменником, так как создает тепло.
Основными функциями устройства считаются:
- Теплообменник становится дополнительным нагревающим контуром. Бег него топливо прогорает и одновременно прогревает стены топки. При этом при взаимодействии с воздухом горячие кирпичи отдают свое тепло, которое улетучивается по газоходу.
- Благодаря устройству воздух отдает лишнее тепло жидкости, тем самым увеличивая экономичность, получая увеличенный коэффициент на каждую единицу топлива на выходе.
- В соответствии с назначением устройство позволяет нагревать воду для душа, теплоносители для отопления.
Виды устройств
Среди воздушных видов классической моделью для самостоятельной сборки является трубчатый теплообменник. Но есть и большое количество других видов. Они остаются актуальными для дымохода у печек долгого горения, небольших по размеру буржуек, печек на отработке. Их преобразованное из энергии горения тепло называется сухим. Трубы к топке могут привариваться по горизонтали и вертикально. Вертикальная локализация в разы эффективнее, потому что воздух лучше идет через каналы. Материал обычно сталь.
Еще один вид теплообменника – труба, обвивающая топку. Для правильной отдачи тепла требуется 2-3 завитка. Они немного раздвигаются, увеличивая площадь обогрева. Производительность соответствует разнице уровня входа и поступления воздуха. Тяга соответствует разнице температур, поэтому отверстие под забор зачастую выводится на улицу.
ЗмеевикПерегородки в корпусе – тоже разновидность теплообменника. Характерный лабиринт сооружается из вертикальных металлических пластин. Оптимальная толщина каждой детали 6-8 мм. Входное и выходное отверстия воздуховода формируются друг напротив друга, сверху приваривается крышка для герметичности корпуса.
Следующий вариант – трубы, которые проходят через топку. Конструкция сооружается уже на этапе сборке самодельного устройства, до приваривания стенок. Каналы располагаются параллельно на одинаковом расстоянии. Сечение труб не меньше 50 мм.
Трубы через топкуВ вертикальных каналах воздух движется активнее, поэтому повышает производительность. Реже оказываются уместными горизонтальные каналы или перегородки. Любая описанная схема подойдет для конструирования, при условии наличия навыка сварочных работ.
Какой материал выбрать
Змеевик по классической технологии сооружается из трубы. Ее длина, диаметр устанавливается в зависимости от нужной теплоотдачи. Точная эффективность работы зависит от теплопроводности материалов. Обычно берут трубы из:
Стальной- меди – коэффициент теплопроводности 380;
- стали – 50;
- металлопластика– 0,3.
При одних и тех же показателях теплоотдачи, одинаковом поперечном размере труб длина из металлопластика в 11 раз, а из стали в семь раз больше меди. По этой причине выбирают отожженные медные трубы для змеевика. Они пластичные, поэтому легко принимают требуемую форму с помощью прогиба. Также к такой трубе легко с помощью резьбы подсоединить фитинг.
Варианты изготовления приборов своими руками
При подборе главную роль играет цена теплообменника. От материала будет зависеть конструкция. Еще один важный нюанс – возможности изготовления.
Также нужно понимать, на какое место будет ставиться печь. Важно учесть цель эксплуатации – отопительно-варочная, для обогрева бани, дома. У каждого вида есть отличия.
Для обогрева частного домаДля бани потребуется комплексный вариант. Главная цель – прогрев воды, сразу двух помещений – предбанника с парилкой, иногда и душа. Рекомендуется воспользоваться змеевиком для печного отопления, нагрева воды. Дополнительный прогрев улучшит качество пара.
Для баниДля дома обязательно учитываются предъявляемые к устройству функциональные требования. От этого будет зависеть окончательный выбор. Обычно в деревнях стараются делать универсальные отопительно-варочные конструкции, ставят самые часто используемые теплообменники, простые, решающие не меньше трех задач – отопление, готовка, нагрев воды.
В гараж выбрать проще всего, тут прогрев жидкого носителя – необязательная функция, главное – это обогрев помещения. Эти условия облегчат выбор. Подходят различные самодельные теплообменники из подручных материалов – радиаторов от машин, чугунных батарей и т.п.
Теплообменник из баллона
Чтобы использовать уже отработанные газы для дополнительного теплоносителя в теплообменнике, нужно замедлить выход дыма, создавая преграду в дымоходе. Для конструирования потребуются три опустошенных баллона из-под газа, листовой и подручный металл. Последовательность такая:
- Соорудить топку из баллона – вырезать верхушку так, чтобы диаметр люка доходил до 200-250 мм.
- Отметить на стенке прямоугольник размером 50 на 20 см, нанести сетку с ячейками 30 на 40 мм. Проделать отверстия на перекрестиях.
- Соорудить зольник чуть больше области с отверстиями. У него должна быть крышка. Это сборник для золы. По углам к стенке привариваются опоры.
- На расстоянии 4 см от дна баллона, у задней стенки топки сначала отмечается, затем прорезается отверстие меньше самого баллона на 3 см.
- Дверку для топки лучше сделать из оголовка второго баллона, прорезав по центру нее отверстие. На отверстии крепится часть трубы от 7,6 см в диаметре, оснащенная регулируемой заслонкой. Подвижность створки поддерживается петлями, замками инвентарных ящиков.
- Сооружение теплообменника из второго баллона. Из металла 4-5 мм сделать 3 переборки, чтобы они перекрыли внутренний размер баллона. Они не могут по краям отверстия по диаметру дымоходной трубы и для запаса еще 2 см.
- Отрезать дно баллона, вырезать его по форме посадки на топку под углом 90 градусов.
- Вырезание отверстия под дымоход в вентильной части.
- Монтаж переборки – отверстия в шахматном порядке.
- Монтаж теплообменника, обваривание, приварка патрубка.
Экономайзер Ферингер
Устройство применяется, чтобы улучшить КПД. Работает оно благодаря отбору тепла из дымохода. На нем 4 трубы 60 мм каждая, в них завихрители спиралевидной формы.
Проходящие газы от дыма закручиваются, благодаря чему максимально выделяют тепло. Делают устройство из черной стали. Рассчитано оно на все время эксплуатации печки. Он позволяет ускоренно прогревать парную.
Ферингер ценится любителями бани, как одна из лучших моделей. Их выпускают в разных вариантах, но в двух основных категориях:
- Паровые – каменка закрыта, создает атмосферу парной – температура до 50-70 градусов, влажность достигает 40-75%.
- Золотое сечение – каменка открыта, подходит для саун, где при температуре 80 градусов, нужна невысокая влажность – 10-15%.
С 2011 года у фирмы была разработана новая линия – Ламель. Она имеет натуральную каменную облицовку, небольшие нововведения в конструкции, позволяющие уверенно отапливать парилки из сруба.
ЛамельСистема закрепления декоративного камня печей уникальная – на порезанные пластинки камня устанавливается держатель. Его крючки фиксируются в пазу. Конструкция простая, одновременно очень эффективная, работа по установке несложная, займет не больше 1 часа.
Воздушный конвектор
Не всегда хватает финансов на приобретение уже готового теплообменника. В принципе сделать теплообменник в печь для отопления нетрудно. Для этого берется медь, алюминий, при желании можно вполне обойтись без сварки. При условии правильной подготовки, точных расчетов бюджет заметно экономится.
Сначала подбирается место, высчитываются параметры, нужно решить, какой материал выбрать, чтобы сделать теплообменник. Можно соорудить конструкцию из старого чугунного радиатора, радиатора от автомобиля. Главное – учесть проводимость тепла. Также важно продумать набор инструментов, подготовить всё заранее, каждая деталь значительно облегчает монтаж.
Сборку нужно начинать с составления чертежа с учетом размеров. Если печка слабая, непропорционально крупный теплообменник навредит. При использовании меди для змеевика – длина его максимум 3 м. От протяженности трубы и числа завитков зависит быстрота прогревания. Важно запомнить, что перекосы снижают срок эксплуатации оборудования.
Оборудование воздушного конвектораЧтобы закрутить трубы спиралью требуется шаблон. Это любая подручная деталь в форме цилиндра. Его диаметр должен вписаться в размер топки.
Последовательность действий такая:
- изогнуть трубу, намотать ее на заготовку, чтобы получилась спираль;
- соблюсти размеры, чтобы уместить змеевик;
- средняя расчетная мощность теплообменника 1 кВт на 10 м2.
Установка
Монтировать теплообменник удобнее всего на этапе кладки. Это помогает соорудить его более правильно с четким соблюдением размеров, зазоров. При этом намного проще соответствовать заданным размерам. После установки теплообменника на фундамент печки, его обкладывают кирпичом. Это проще, чем разбирать имеющуюся конструкцию, хотя и такой подход не исключается.
Чтобы увеличить время эксплуатации нужно обращать внимания на следующие нюансы:
- не фиксировать трубы крепежами из металла;
- не наполнять систему слишком холодной водой, иначе образуется сильный конденсат;
- соблюдать соотношение размеров печи и теплообменника, разница не должна быть большой;
- пользоваться уплотнителями с хорошей огнестойкостью;
- соблюдение мер пожарной безопасности.
Указанные простые установки помогут предотвратить возникновение опасных для жизни и здоровья людей ситуации, увеличат время службы, помнить о безопасности.
Заключение
Теплообменник может быть сконструирован произвольно – главное, чтобы он соответствовал главному принципу – передача тепло от реактора к скоплению или потоку агента. Агент разносит тепло в потребители. Форма, размер, конструктивные особенности элемента зависят от потребностей хозяев.
Вконтакте
Google+
Средняя оценка оценок более 0 Поделиться ссылкойТеплообменник для буржуйки: фото пошагового изготовления
Воздушный теплообменник для буржуйки: фото пошагового изготовления с описанием.
Печь буржуйка часто используется для отопления дачных домов, гаражей и мастерских, печка работает на дровах и это более экономный вариант по сравнению с отоплением газом или электричеством. Но у буржуек есть один существенный недостаток — при горении топлива большая часть тепла уходит в дымоход.
Чтобы уменьшить потери тепла и направить его в помещение, можно сделать буржуйку с дополнительным теплообменником, который будет снимать часть тепла с трубы дымохода, и принудительно с помощью вентилятора направлять его в помещение. Изготовление такого приспособления мы и рассмотрим в этой статье.
Процесс сборки теплообменника для буржуйки следующий: — из металлических пластин нужно сделать две вот такие боковины.
По кругу сверлим отверстия.
Вырезаем заготовки.
По центру также сделаем отверстие но диаметром чуть больше.
Из труб будут сделаны воздушные каналы.
Трубы нужно приварить напротив отверстий к основаниям.
Сам корпус теплообменника будет сделан из металлического ведра, на костре обжигаем ведро от краски.
Дно ведра срезаем болгаркой.
Также нам понадобятся два соединения для труб дымохода.
В корпусе ведра размечаем два отверстия расположенные напротив один одного (для трубы дымохода).
Вырезаем отверстия под трубу дымохода.
Вставляем трубы.
Края загибаем во внутрь.
Места соединений прихватываем сваркой.
Щели замазаны термостойким герметиком.
Теплообменник покрашен термостойкой краской.
Одеваем устройство на трубу дымохода печки.
Автор протестировал работу устройства.
Поток воздуха от вентилятора прогревается в воздушных каналах и поступает в помещение.
Электровентилятор закрепили на теплообменнике.
В результате установки на буржуйку теплообменника, теплоотдача значительно повысилась, дополнительная принудительная циркуляция воздуха позволяет прогреть помещение мастерской значительно быстрее.
Изготовление теплообменника для буржуйки — ВикиСтрой
В предыдущих статьях мы рассмотрели различные виды организации сгорания топлива. Также мы рассказали, как оптимизировать его расход и контролировать температуру газов. Весь процесс отопления можно условно разделить на четыре этапа:
Результат процесса в пункте 1 предсказуем — по размеру топки, её типу и топливу мы можем судить о режиме работы, мощности и производительности реактора. Но без эффективного теплообмена (пункт 2) большая часть энергии окажется избыточной и будет удалена вместе с первичным носителем в виде раскалённого газа. Проще говоря — вылетит в трубу в прямом смысле слова. Чтобы этого не произошло, нужно правильно подобрать и организовать теплообменник.
Разнообразие свойств различных материалов и сред даёт широкие возможности выбора, но мы остановимся на самых доступных — воздух и жидкость.
Теплообменник решает всего одну, но ключевую задачу — охлаждения первичного теплоносителя. Строго говоря, он является системой охлаждения реактора. Решающий фактор эффективности его работы — теплоёмкость и теплопроводность среды (агента). Как известно, вода и воздух имеют взаимоисключающие свойства, но при этом выполняют одну работу. Невозможно оспорить превосходящие физические свойства жидкости, которая плотнее воздуха. Однако она требует устройства герметичной замкнутой системы, без чего воздух вполне может обойтись.
Воздушный теплообменник
В случае, когда первичным теплообменником служит топка (стальные буржуйки, печи длительного горения — ПДГ, печи на отработанном масле — ПОМ), можно принять следующие меры для повышения эффективности «сухой» теплоотдачи.
Сквозные вертикальные и горизонтальные прямые каналы (трубы)
Стальные трубы навариваются прямо на топку. Лучше устанавливать их вертикально — это улучшит проходимость воздуха. Подходит при наличии подручного материала — обрезков труб (форма сечения не имеет значения). Диаметр 50–200 мм. Оригинальным решением топки будет сварить стенки из равных отрезков трубы.
Изогнутые и закруглённые каналы
Идеальный вариант — «обернуть» в 1–2 витка всю топку. Для этого потребуется навык и время, но эффект будет гораздо выше, чем от простых прямых каналов. Чем больше разница уровней забора и выхода воздуха, тем лучше будет работать канал. Если вывести забор на улицу, эффект будет максимальным, т. к. при разогретой топке за счёт разницы температур возникнет тяга, которая обеспечит постоянный поток в «автоматическом» режиме.
Лабиринты с переборками в ёмкости
Для реализации такого теплообменника нужно устроить на верхней стенке дополнительный стальной короб высотой около 100 мм и толстыми стенками. В этом коробе следует расположить стальные 5–8 мм переборки таким образом, чтобы получился «лабиринт». В начале и конце его должны располагаться входные отверстия под сечение воздуховода. Сверху «лабиринт» также накрывается крышкой. В этом варианте теплообменником служит пространство между стенкой топки и стенками короба. Такие теплообменники можно устроить и на боковых стенках стального реактора.
Сквозные каналы в реакторе, интегрированные в топку
Такие каналы закладываются в проект при создании печи, затем ввариваются в стенки. Они могут быть расположены рядом в верхней части топки. Диаметр от 50 мм.
В любом из видов ВТ используется явление конвекции*, однако в большинстве случаев из-за высокой температуры в реакторе естественного движения воздуха недостаточно и его нагнетают принудительно — вентиляторами. Этот способ ещё называют инжектирование.
* Конвекция — способ передачи тепла потоками или струями.
Инжектирование можно производить любым доступным способом — встраивая воздушный насос в канал или просто направляя его на теплообменник. «Сухие» теплообменники — самые простые и доступные устройства отопления.
Достоинства воздушных теплообменников:
Недостатки воздушных теплообменников (ТО):
Жидкостный теплообменник
Любая жидкость значительно превосходит атмосферный воздух по теплоёмкости, а значит, способна перенести тепло на гораздо большее расстояние от реактора. При этом она требует к себе большего внимания — герметичность всей системы (кроме гравитационной). Также отличительным свойством является бóльшая масса, а это значит, что эффект естественной конвекции возможен только при значительном диаметре канала (от 75 мм), либо требуется инжектор — нагнетатель среды.
Все жидкостные теплообменники можно условно разделить на два типа — ёмкостные и магистральные.
Ёмкостные ТО, или теплообменные баки, представляют собой ёмкости, интегрированные в реактор. В других случаях реактор может быть интегрирован в ёмкость. Теплообмен производится в жидкой среде, которая находится в баке. Он (бак) имеет каналы подачи (в верхней части) и «обратки» (в нижней). При диаметре труб меньше 75 мм обязательно наличие нагнетателя на «обратке», иначе температурное расширение не сможет протолкнуть воду по каналу.
Другой тип жидкостного ТО выполнен в виде цилиндрического бака с прямым сквозным каналом внутри. Канал может выполнять функцию дымохода и во многих случаях такой бак устанавливают прямо на буржуйку. Вода в нём снимает температуру отработанных газов и переносит её при помощи принудительной циркуляции. Такой ТО ещё называют трубным котлом.
Описанный принцип — основа для всех современных видов котлов, работающих на сжигании топлива. В современном исполнении они служат основой замкнутой герметичной системы с трубами малого диаметра (16–32 мм) и радиаторами. Работа такой системы невозможна без электричества для насоса. Однако есть вариант, при котором вода циркулирует под действием гравитации. В этом случае теплообменником служит сплошная стальная труба, заполненная водой. Это труба закольцована с котлом и расположена всегда под уклоном, что позволяет воде самотёком проходить путь от подачи до «обратки».
Магистральные ТО или змеевики представляют собой сплошную трубку 16–25 мм значительной длины (от 15 м), обёрнутую вокруг реактора, дымохода или теплообменного бака с водой. Постоянная циркуляция воды по трубке позволяет агенту (воде) набирать максимальную температуру до 120 °С. Такой эффект делает возможным устройство парового отопления. Однако он требует термоизоляции для того, чтобы удержать температуру.
Чтобы собрать такой котёл, нам потребуется следующее:
Порядок работы:
Внимание! Наматывайте осторожно, чтобы не деформировать трубку.
Ещё одна интересная идея — симбиоз каменной печи и жидкостного котла.
Видео: водяной контур в кирпичной печи
В этом случае из труб 75–85 мм варится объёмный герметичный регистр в форме куба или составной фигуры (куб + треугольник). С виду она напоминает дом с двускатной крышей. Регистр также имеет подачу и «обратку». Вся конструкция устанавливается на фундамент и обкладывается шамотным кирпичом.
Это самый трудоёмкий вариант. Он будет рентабельным в случае свободного доступа к материалу и возможности транспортировки изделия. Вес регистра составляет 200–300 кг.
Теплообменник может иметь произвольную конструкцию — необходимо только соблюсти основной его принцип — передача тепла от реактора к скоплению или потоку агента. Затем агент разносит тепло по потребителям. Форма, размеры и особенности этого элемента определяются лишь вашими потребностями и фантазией.
Виталий Долбинов, рмнт.ру
Изготовление теплообменника для буржуйки — RMNT
Как развить теплообменник печи? Какой теплоноситель лучше — жидкость или воздух? Какой основной принцип работы любого теплообменника? Из этой статьи вы узнаете, как из подручного материала самостоятельно создать полноценный котёл для водяного отопления.
В предыдущих статьях мы рассмотрели различные виды организации сгорания топлива. Также мы рассказали, как оптимизировать его расход и контролировать температуру газов. Весь процесс отопления можно условно разделить на четыре этапа:
- Создание выброса тепловой энергии. Это и есть сжигание топлива, при котором происходит термохимическая реакция с выделением тепла.
- Теплообмен. На этом этапе тепловая энергия, стремясь к равновесию, переходит от избыточного состояния к стабильному. Проще говоря — тепло передаётся от разогретого носителя к охлаждённому.
- Перенос. Агент (жидкость или воздух) переносит тепловую энергию к потребителю (радиатор), который находится в отдалённом от реактора месте. Непрерывная циркуляция агента в замкнутой системе обеспечивает его возврат к реактору в охлаждённом состоянии, затем цикл повторяется.
- Теплоотдача. Потребитель (по сути, теплообменник) за счёт свойств теплопроводности отдаёт тепловую энергию окружающей среде (воздуху), выравнивая её температуру.
Результат процесса в пункте 1 предсказуем — по размеру топки, её типу и топливу мы можем судить о режиме работы, мощности и производительности реактора. Но без эффективного теплообмена (пункт 2) большая часть энергии окажется избыточной и будет удалена вместе с первичным носителем в виде раскалённого газа. Проще говоря — вылетит в трубу в прямом смысле слова. Чтобы этого не произошло, нужно правильно подобрать и организовать теплообменник.
Разнообразие свойств различных материалов и сред даёт широкие возможности выбора, но мы остановимся на самых доступных — воздух и жидкость.
Теплообменник решает всего одну, но ключевую задачу — охлаждения первичного теплоносителя. Строго говоря, он является системой охлаждения реактора. Решающий фактор эффективности его работы — теплоёмкость и теплопроводность среды (агента). Как известно вода и воздух имеют взаимоисключающие свойства, но при этом выполняют одну работу. Невозможно оспорить превосходящие физические свойства жидкости, которая плотнее воздуха. Однако она требует устройства герметичной замкнутой системы, без чего воздух вполне может обойтись.
Воздушный теплообменник
В случае, когда первичным теплообменником служит топка (стальные буржуйки, печи длительного горения — ПДГ, печи на отработанном масле — ПОМ), можно принять следующие меры для повышения эффективности «сухой» теплоотдачи.
Сквозные вертикальные и горизонтальные прямые каналы (трубы)
Стальные трубы навариваются прямо на топку. Лучше устанавливать их вертикально — это улучшит проходимость воздуха. Подходит при наличии подручного материала — обрезков труб (форма сечения не имеет значения). Диаметр 50–200 мм. Оригинальным решением топки будет сварить стенки из равных отрезков трубы.
Изогнутые и закруглённые каналы
Идеальный вариант — «обернуть» в 1–2 витка всю топку. Для этого потребуется навык и время, но эффект будет гораздо выше, чем от простых прямых каналов. Чем больше разница уровней забора и выхода воздуха, тем лучше будет работать канал. Если вывести забор на улицу, эффект будет максимальным, т. к. при разогретой топке за счёт разницы температур возникнет тяга, которая обеспечит постоянный поток в «автоматическом» режиме.
Лабиринты с переборками в ёмкости
Для реализации такого теплообменника нужно устроить на верхней стенке дополнительный стальной короб высотой около 100 мм и толстыми стенками. В этом коробе следует расположить стальные 5–8 мм переборки таким образом, чтобы получился «лабиринт». В начале и конце его должны располагаться входные отверстия под сечение воздуховода. Сверху «лабиринт» также накрывается крышкой. В этом варианте теплообменником служит пространство между стенкой топки и стенками короба. Такие теплообменники можно устроить и на боковых стенках стального реактора.
Сквозные каналы в реакторе, интегрированные в топку
Такие каналы закладываются в проект при создании печи, затем ввариваются в стенки. Они могут быть расположены рядом в верхней части топки. Диаметр от 50 мм.
В любом из видов ВТ используется явление конвекции*, однако в большинстве случаев из-за высокой температуры в реакторе естественного движения воздуха недостаточно и его нагнетают принудительно — вентиляторами. Этот способ ещё называют инжектирование.
* Конвекция — способ передачи тепла потоками или струями.
Инжектирование можно производить любым доступным способом — встраивая воздушный насос в канал или просто направляя его на теплообменник. «Сухие» теплообменники — самые простые и доступные устройства отопления.
Достоинства воздушных теплообменников:
- Не требуется герметичность соединений.
- Может работать без инжекторов.
- Простота монтажа и доступность подручного материала.
Недостатки воздушных теплообменников (ТО):
- Требуется значительный (от 100 мм) диаметр воздуховода.
- Низкая теплоёмкость среды (воздуха).
- Малая дальность переноса температуры.
Жидкостный теплообменник
Любая жидкость значительно превосходит атмосферный воздух по теплоёмкости, а значит, способна перенести тепло на гораздо большее расстояние от реактора. При этом она требует к себе большего внимания — герметичность всей системы (кроме гравитационной). Также отличительным свойством является бóльшая масса, а это значит, что эффект естественной конвекции возможен только при значительном диаметре канала (от 75 мм), либо требуется инжектор — нагнетатель среды.
Все жидкостные теплообменники можно условно разделить на два типа — ёмкостные и магистральные.
Ёмкостные ТО, или теплообменные баки, представляют собой ёмкости, интегрированные в реактор. В других случаях реактор может быть интегрирован в ёмкость. Теплообмен производится в жидкой среде, которая находится в баке. Он (бак) имеет каналы подачи (в верхней части) и «обратки» (в нижней). При диаметре труб меньше 75 мм обязательно наличие нагнетателя на «обратке», иначе температурное расширение не сможет протолкнуть воду по каналу.
Другой тип жидкостного ТО выполнен в виде цилиндрического бака с прямым сквозным каналом внутри. Канал может выполнять функцию дымохода и во многих случаях такой бак устанавливают прямо на буржуйку. Вода в нём снимает температуру отработанных газов и переносит её при помощи принудительной циркуляции. Такой ТО ещё называют трубным котлом.
Описанный принцип — основа для всех современных видов котлов, работающих на сжигании топлива. В современном исполнении они служат основой замкнутой герметичной системы с трубами малого диаметра (16–32 мм) и радиаторами. Работа такой системы невозможна без электричества для насоса. Однако есть вариант, при котором вода циркулирует под действием гравитации. В этом случае теплообменником служит сплошная стальная труба, заполненная водой. Это труба закольцована с котлом и расположена всегда под уклоном, что позволяет воде самотёком проходить путь от подачи до «обратки».
Магистральные ТО или змеевики представляют собой сплошную трубку 16–25 мм значительной длины (от 15 м), обёрнутую вокруг реактора, дымохода или теплообменного бака с водой. Постоянная циркуляция воды по трубке позволяет агенту (воде) набирать максимальную температуру до 120 °С. Такой эффект делает возможным устройство парового отопления. Однако он требует термоизоляции для того, чтобы удержать температуру.
Чтобы собрать такой котёл, нам потребуется следующее:
- Две бочки или бочковидных бака с разницей диаметров 50–100 мм и разницей по высоте от 100 мм.
- Сплошная медная трубка 16 мм — 50 м.
- Шамотная глина.
- Вибратор.
- Циркуляционный насос.
- Материал для установки котла — ножки, дверца, дымоход и т. д.
Порядок работы:
- Наматываем медную трубку на бочку малого диаметра
Внимание! Наматывайте осторожно, чтобы не деформировать трубку.
- Выводим концы на сторону дна бочки с торца.
- Прорезаем в большой бочке отверстия под выводы подачи и «обратки».
- Устанавливаем малую бочку с трубками в большую.
- Укрепляем булаву вибратора на стенке большой бочки.
- Заливаем пазуху жидким раствором шамотной глины, периодически включая вибратор.
- Внутри малой бочки устраиваем камин (при горизонтальном расположении) или поршневую ПДГ типа «Бубафоня» (при вертикальном расположении).
Ещё одна интересная идея — симбиоз каменной печи и жидкостного котла.
Видео: водяной контур в кирпичной печи
В этом случае из труб 75–85 мм варится объёмный герметичный регистр в форме куба или составной фигуры (куб + треугольник). С виду она напоминает дом с двускатной крышей. Регистр также имеет подачу и «обратку». Вся конструкция устанавливается на фундамент и обкладывается шамотным кирпичом.
Это самый трудоёмкий вариант. Он будет рентабельным в случае свободного доступа к материалу и возможности транспортировки изделия. Вес регистра составляет 200–300 кг.
Теплообменник может иметь произвольную конструкцию — необходимо только соблюсти основной его принцип — передача тепла от реактора к скоплению или потоку агента. Затем агент разносит тепло по потребителям. Форма, размеры и особенности этого элемента определяются лишь вашими потребностями и фантазией.
Виталий Долбинов, рмнт.ру
Как сделать теплообменник на дымоход своими руками: советы от мастера
Автор Евгений Апрелев На чтение 6 мин. Просмотров 2.6k.
В последнее десятилетие стало очень модным приобщение человека к природе. Наши соотечественники стали все чаще выбираться на пикники и вылазки, строить дачи и загородные дома. Но житель современного мегаполиса не привык жить в некомфортных условиях и с присущим только нашему человеку азартом и смекалкой стал оборудовать жилище электричеством, водопроводом и отопительными системами.
[contents]Основным источником тепла в загородном строении, естественно, является обычная печь или камин, в качестве топлива «пожирающие» твердое топливо в невероятных количествах. Для строений поменьше и подешевле, наш человек чаще всего использует буржуйку и все ее производные. Особенностью буржуек является простая и достаточно пожароопасная конструкция, и низкий КПД. Общим для отопления помещений посредством печи, камина, буржуйки является достаточно высокая температура отработанных газов, выбрасывающихся в атмосферу и то, что обогреть такие устройства могут только помещение, в котором установлены.
Сопоставив два этих недостатка, наш человек придумал приспособление, позволяющее превратить их в сплошное достоинство, а именно изобрел теплообменник на трубу дымохода.
Назначение и особенности устройства
Данная конструкция предназначена для отбора тепла у нагретой дымовой трубы и передачи его теплоносителя, циркулирующему в теплообменнике. Сама конструкция такого устройства зависит от формы и сечения дымохода, материала, из которого он изготовлен, мощности отопительного устройства и теплоносителя, в качестве которого может выступать воздух, вода, масло и различные незамерзающие жидкости.
По циркулирующему внутри устройства теплоносителю, все теплообменники можно классифицировать на воздушные и жидкостные. Воздушные – более просты в изготовлении, но имеют не самую высокую эффективность. Например, для обогрева второго помещения, предбанника или мансарды, необходимо провести туда воздуховод, а если такое помещение расположено достаточно далеко от печи, то необходимо установить вентилятор для создания принудительного воздушного потока.
Теплообменники с жидким теплоносителем, более требовательны к качеству изготовления и материалу, но имеют большую эффективность. Например, дымоход с теплообменником, по которому циркулирует вода, может служить полноценной системой водяного отопления для небольшого дачного домика, если к входу и выходу устройства подключить подачу и обратку на один-два радиатора.
Конструкция жидкостного теплообменника для дымоотвода
Стандартный теплообменник представляет собой змеевик и металла, с высоким коэффициентом теплопроводности, который непосредственно контактирует с поверхностью трубы дымохода. Для безопасности и лучшего теплообмена змеевик устанавливают в металлический кожух и тщательно изолируют изнутри негорючими типами утеплителя. Лучше всего для этого подходит базальтовая вата.
Всю конструкцию устанавливают на участок дымоотводной трубы. Концы змеевика выводят через кожух и подсоединяют к системе отопления, в самой верхней точке которой устанавливается расширительный бачок, который служит в качестве емкости для расширившейся под нагревом жидкости. В качестве материала для змеевика лучше всего подходит отожженная медная труба. Теплообменник из медной трубки на дымоход будет иметь в 7 раз меньшие размеры, чем из стали, за счет высокого коэффициента теплопроводности.
Вода нагревается в змеевике. Расширяясь он поднимается по змеевику, после чего самотеком по трубе попадает в радиатор отопления. Попадая в радиатор горячая вода выталкивает холодную, которая попадая в змеевик – нагревается. Так происходит естественная циркуляция теплообменника по системе. Но, это всего лишь физика процесса. Для создания движения воды в системе, следует точно рассчитать диаметр и длину змеевика, соблюсти углы наклона подачи и обратки, предусмотреть степень расширения теплоносителя при нагреве до определенной температуры и еще много факторов.
Важность расчетов нельзя недооценивать: неработающая конструкция – это не так страшно, как последствия гидроудара при кипении теплоносителя.
Такое, на первый взгляд полезное приспособление имеет ряд недостатков: сложность в расчетах и изготовлении, постоянный контроль температуры теплоносителя и давления в системе, высокий расход воды связанный с испарением жидкости из расширительного бачка. Если в качестве теплоносителя используется вода, то ее необходимо сливать при неиспользовании системы в зимний период. Кроме этого, теплообменник значительно снижает температуру отводящихся из дымохода газов, что может повлечь за собой снижение тяги и неполное сгорание топлива.
Несмотря на все недостатки, такой теплообменник на дымоход своими руками сделать по силам практически любому человеку, обладающему школьными знаниями по физике и умеющему держать в руках инструмент.
Воздушный теплообменник для буржуйки
Такое приспособление, как правило, состоит из полого металлического корпуса с в котором установлено несколько входных и выходных патрубков. Вся конструкция монтируется на дымоход буржуйки. Принцип действия такого устройства достаточно прост.
Снизу, по принципу конвекции более холодный воздух поступает в патрубки, где нагреваясь выбрасывается из верхней части конструкции непосредственно в помещение. Именно такой принцип позволяет значительно повысить КПД буржуйки и в два-три раза снизить потребление топлива.
Изготовить воздушный теплообменник на дымоход своими руками достаточно просто, при наличии сварочного аппарата, металлических труб разного диаметра, болгарки, для резки труб и большого желания.
Материал:
- Отрезок металлического листа, толщиной 1 мм и размерами 35 см х35 см.
- Стальная труба, диаметром 1 ¼ дюйма длиной 2,4 м.
- Отрезок трубы с диаметром 57- 60 мм.
- Металлический бак. Подойдет ведро из под машинного масла, объемом 20л.
Изготовление:
- Изготавливаем торцевые части конструкции. Для этого следует вырезать окружности из металлического листа. Диаметр заглушек должен быть как у бака или ведра, заготовленного заранее.
- В центре следует вырезать отверстие под центральную трубу (57-60 мм).
По краям равномерно разметить и вырезать отверстия под трубу 1 ¼.
Таких заготовок следует сделать две.
- Разрезать с помощью болгарки трубу 1 ¼ на восемь одинаковых отрезков по 30 см.
- Приварить к центральному отверстию заглушек отрезок трубы диаметром 60 мм и длиной 300 мм.
- По окружности проварить к отверстиям заглушек восемь отрезков на 1 ¼ дюйма.
Вот такая конструкция должна получиться.
Следующим этапом будет изготовление корпуса теплообменника из ведра. Для этого необходимо:
- Болгаркой отрезать от ведра дно.
- С боков (по центру) кожуха прорезать отверстия по диаметру дымохода.
- Приварить патрубки нужного диаметра к боковым отверстиям в кожухе.
Теперь подготовленную «сердцевину» следует вставить в корпус и тщательно закрепить заглушки при помощи сварки. Готовый теплообменник следует покрасить термостойкой краской для печей.
Осталось установить готовый теплообменник на дымоход буржуйки и наслаждаться. Если эффект вас не устраивает, то усильте его, создав направленный поток воздуха при помощи вентилятора.
Создать воздушный теплообменник можно «и на коленках», используя для этого подручные средства. Если вы решили создать полноценное водяное отопление, посредством теплообменника на дымоходе, то лучше всего обратитесь к специалистам за помощью в расчетах и создании устройства.
Самодельная буржуйка с теплообменником | Самоделки своими руками
Самодельная печка буржуйка с теплообменником, фото и описание конструкции самоделки.
Всем привет! Хочу показать, как мы сделали мы печку в гараж. На изготовление буржуйки, не потрачено ни копейки, все материалы уже были в наличии, сделано из того что было.
Взяли баллон газовый на 50 л под теплообменник и баллон от старого не рабочего компрессора, из труб у нас была советская батарея которая висела в гараже но не функционировала и не будет.
Взяли болгарку, сварочник и погнали. Варили чем было, а это электроды 3 мм.
Фоток процесса к сожалению мало, не было времени, было просто интересно поварить, потому что раньше как то практики не было, на теории знали, а пробовать как то не приходилось, прихватить что то там бывало, а чтоб печку сварить, это было впервые.
Вот нарисовал схему печки, где показано как проходит дым по теплообменнику.
Печку испытали, вроде все тянет, все греет, не взрывается, гараж не сгорел.
Оцените первый опыт, будет интересно ваше мнение.
Автор самоделки: Иван Лукичёв.
Загрузка…Как вернуть тепло печной трубы | Руководства по дому
Старые дровяные печи, такие как чугунная коробчатая печь или буржуйка, сжигали топливо при более высоких температурах, чем современные герметичные печи. Меньший контроль горения позволил большей части тепла уйти вверх по стеку. Реклаймеры тепла, добавленные к трубе печи, передают часть отработанного тепла воздуху помещения, который пропускается через серию металлических труб. Эти устройства, также называемые грабителями дымовых труб, уменьшают тягу и температуру в верхней части дымовой трубы.Установленные в дымоходах эффективных герметичных печей, грабители стека конденсируют креозот на стенках дымовых труб, увеличивая вероятность опасных пожаров в дымоходе.
Рекуперация тепла
Реклаймеры встраиваются непосредственно в существующий дымоход. Металлический корпус разбойника стека направляет горячий выхлоп печи по пачке металлических труб. Комнатный воздух, нагнетаемый вентилятором через трубы, собирает тепло из дымохода и возвращает его тепло жилой зоне. В старой дровяной печи, построенной без герметичных прокладок и рассчитанной на нагревание, грабитель стека утилизирует отработанное тепло, не вызывая необычного накопления креозота.Верхняя часть дымохода остается достаточно горячей, чтобы контролировать отложения креозота. Герметичные печи работают при более низких температурах и не выделяют достаточно тепла для безопасной работы грабителей стека.
Проблемы с креозотом
Когда температура выхлопных газов в дымоходе вашей печи падает ниже 250 градусов по Фаренгейту, на внутренних стенках дымохода образуются горючие отложения креозота. Сухие хлопьевидные отложения образуются при температуре около 250 F, но около 150 F смолистый креозот конденсируется и может стекать обратно в топку.По данным Кооперативного расширения Мичиганского государственного университета, тлеющие дымные костры создают больше креозота, чем горячие пожары или древесный уголь. Типичная воздухонепроницаемая печь эффективно работает при температурах от 350 до 750 F. При использовании с воздухонепроницаемыми печами грабители стека снижают температуру дымохода настолько, чтобы создать опасное скопление легковоспламеняющегося креозота.
Каталитические камеры сгорания
Каталитические камеры сгорания сокращают потери энергии за счет сжигания отходящих газов до того, как дым попадет в главную дымовую трубу.Керамические или стальные решетки, покрытые платиной или палладием, вызывают горение древесного дыма при более низких температурах. При температуре дымовой трубы около 500 F каталитический нейтрализатор сжигает образующий креозот дым и газы, которые обычно воспламеняются при температуре около 1100 F. Каталитические нейтрализаторы в сочетании с воздухонепроницаемыми печами могут устранить 90 процентов опасности креозота, создаваемой дровяным обогревателем, по данным Университета Мэриленда. Расширение. Каталитические камеры сгорания излучают большую часть дополнительного тепла в комнату, а не вверх по дымовой трубе, и могут повысить эффективность нагрева на 50 процентов.
Альтернативы и проблемы
Лучшие современные дровяные печи обладают характеристиками, которые в плане безопасности превосходят грабителей стека. Решетки теплообменных трубок, встроенные в саму топку, используют систему принудительной подачи воздуха, чтобы отводить больше тепла из печи без серьезного снижения температуры дымовой трубы. Печи с каменной кладкой или кожухами из мыльного камня компенсируют колебания интенсивности огня сохраненным теплом. Современный дизайн добавляет новые проблемы. Теплообменники из нержавеющей стали трескаются или прогибаются, когда огонь становится слишком горячим.Если вы воспользуетесь чем-нибудь, кроме обычной бумаги, для разжигания огня, вы можете испортить каталитическую камеру сгорания. Химические вещества, содержащиеся в чернилах журнальных страниц и оберточной бумаги, постоянно загрязняют катализатор.
.ТЕПЛООБМЕННИКИ
Теплообменник — это устройство, используемое для передачи тепла между двумя или более жидкостями. Жидкости могут быть одно- или двухфазными и, в зависимости от типа теплообменника, могут быть разделены или находиться в прямом контакте. Устройства, использующие источники энергии, такие как стержни ядерного топлива или огневые нагреватели, обычно не считаются теплообменниками, хотя многие принципы, заложенные в их конструкции, одинаковы.
Чтобы обсудить теплообменники, необходимо дать некоторую форму категоризации.Обычно используются два подхода. Первый рассматривает конфигурацию потока в теплообменнике, а второй основан на классификации типа оборудования, прежде всего, по конструкции. Оба рассмотрены здесь.
Классификация теплообменников по конфигурации потока
Существует четыре основных конфигурации потока:
На рисунке 1 показан идеализированный противоточный теплообменник, в котором две жидкости текут параллельно друг другу, но в противоположных направлениях.Этот тип организации потока позволяет максимально изменить температуру обеих жидкостей и, следовательно, является наиболее эффективным (где эффективность — это количество фактически переданного тепла по сравнению с теоретическим максимальным количеством тепла, которое может быть передано).
Рисунок 1. Противоток.
В теплообменниках с прямоточным потоком потоки текут параллельно друг другу и в том же направлении, как показано на рисунке 2. Это менее эффективно, чем противоток, но обеспечивает более однородную температуру стенок.
Рисунок 2. Попутный поток.
По эффективности теплообменники с перекрестным потоком занимают промежуточное положение между противоточными и параллельными теплообменниками. В этих установках потоки текут под прямым углом друг к другу, как показано на рисунке 3.
Рисунок 3. Поперечный поток.
В промышленных теплообменниках часто встречаются гибриды вышеуказанных проточных типов. Примерами являются комбинированные теплообменники с поперечным / противотоком и многопроходные теплообменники.(См., Например, рисунок 4.)
Рисунок 4. Перекрестный / противоточный поток.
Классификация теплообменников по конструкции
В этом разделе теплообменники классифицируются в основном по их конструкции, Garland (1990) (см. Рисунок 5). Первый уровень классификации — разделение типов теплообменников на рекуперативные и регенеративные. Рекуперативный теплообменник имеет отдельные пути потока для каждой жидкости, и жидкости протекают одновременно через теплообменник, обмениваясь теплом через стенку, разделяющую пути потока.Рекуперативный теплообменник имеет единственный путь потока, по которому попеременно проходят горячие и холодные жидкости.
Рисунок 5. Классификация теплообменников.
Регенеративные теплообменники
В регенеративном теплообменнике путь потока обычно состоит из матрицы, которая нагревается, когда горячая жидкость проходит через нее (это известно как «горячий удар»). Это тепло затем передается холодной жидкости, когда она протекает через матрицу («холодный удар»).Регенеративные теплообменники иногда называют емкостными теплообменниками . Хороший обзор регенераторов дает Walker (1982).
Регенераторы в основном используются для рекуперации тепла газа / газа на электростанциях и в других энергоемких отраслях. Два основных типа регенераторов — статические и динамические. Оба типа регенераторов являются кратковременными в эксплуатации, и, если при их проектировании не уделить должного внимания, обычно происходит перекрестное загрязнение горячего и холодного потоков.Однако использование регенераторов, вероятно, расширится в будущем, поскольку предпринимаются попытки повысить энергоэффективность и утилизировать больше низкопотенциального тепла. Однако, поскольку регенеративные теплообменники, как правило, используются для специальных применений, рекуперативные теплообменники более распространены.
Рекуперативные теплообменники
Существует много типов рекуперативных теплообменников, которые можно в широком смысле сгруппировать в непрямой контакт, прямой контакт и специальные. В теплообменниках непрямого контакта теплоносители разделяются с помощью трубок, пластин и т. Д.. Теплообменники с прямым контактом не разделяют жидкости, обмениваясь теплом, и фактически полагаются на то, что жидкости находятся в тесном контакте.
В этом разделе кратко описаны некоторые из наиболее распространенных типов теплообменников, которые организованы в соответствии с классификацией, приведенной на рисунке 5.
В этом типе пары разделены стенкой, обычно металлической. Примерами являются трубчатые теплообменники, см. Рисунок 6, и пластинчатые теплообменники, см. Рисунок 7.
Трубчатые теплообменники очень популярны из-за гибкости, которую разработчик должен учитывать в широком диапазоне давлений и температур.Трубчатые теплообменники можно разделить на несколько категорий, из которых кожухотрубный теплообменник является наиболее распространенным.
Кожухотрубный теплообменник состоит из ряда трубок, установленных внутри цилиндрической оболочки. На рисунке 8 показан типичный блок, который можно найти на нефтехимическом заводе. Две жидкости могут обмениваться теплом, одна жидкость течет по внешней стороне трубок, а вторая жидкость течет по трубкам. Жидкости могут быть одно- или двухфазными и могут течь в параллельном или перекрестном / противотоке.Кожухотрубный теплообменник состоит из четырех основных частей:
Передняя часть — это место, где жидкость попадает в трубную часть теплообменника.
Задний конец — это то место, где жидкость со стороны трубы выходит из теплообменника или где она возвращается в передний коллектор в теплообменниках с несколькими проходами со стороны трубы.
Пучок труб — состоит из трубок, трубных решеток, перегородок, стяжек и т. Д. Для удержания пучка вместе.
Кожух — содержит пучок труб.
Популярность кожухотрубных теплообменников привела к разработке стандарта для их обозначения и использования. Это стандарт ассоциации производителей трубчатых теплообменников (TEMA). Обычно кожухотрубные теплообменники изготавливаются из металла, но для специальных применений (например, с использованием сильных кислот в фармацевтических препаратах) могут использоваться другие материалы, такие как графит, пластик и стекло. Также нормально, чтобы трубки были прямыми, но в некоторых криогенных приложениях используются спиральные или змеевики Хэмпсона .Простая форма кожухотрубного теплообменника — это двухтрубный теплообменник. Этот теплообменник состоит из одной или нескольких трубок, содержащихся внутри трубы большего размера. В наиболее сложной форме многотрубный двухтрубный теплообменник мало отличается от кожухотрубного теплообменника. Однако двухтрубные теплообменники, как правило, имеют модульную конструкцию, поэтому несколько блоков могут быть соединены болтами для достижения требуемой нагрузки. Книга Э.А.Д. Saunders [Saunders (1988)] дает хороший обзор трубчатых теплообменников.
К другим типам трубчатых теплообменников относятся:
Печи — технологическая жидкость проходит через печь в прямых или спирально намотанных трубах, а нагрев осуществляется горелками или электрическими нагревателями.
Пластинчатые трубы — в основном используются в системах рекуперации тепла и кондиционирования воздуха. Трубки обычно монтируются в какой-либо форме воздуховода, а пластины действуют как опоры и обеспечивают дополнительную площадь поверхности в виде ребер.
С электрическим нагревом — в этом случае жидкость обычно течет по внешней стороне электрически нагреваемых трубок (см. Джоулев нагрев).
Теплообменники с воздушным охлаждением состоят из пучка труб, вентиляторной системы и несущей конструкции. Трубки могут иметь ребра различного типа, чтобы обеспечить дополнительную площадь поверхности со стороны воздуха. Воздух либо всасывается через трубы вентилятором, установленным над пучком (принудительная тяга), либо продувается через трубы вентилятором, установленным под пучком (принудительная тяга). Они, как правило, используются в местах, где есть проблемы с получением достаточного количества охлаждающей воды.
Тепловые трубы, сосуды с мешалкой и теплообменники из графитовых блоков можно рассматривать как трубчатые или помещать в Рекуперативные «Особые предложения». Тепловая труба состоит из трубы, материала фитиля и рабочей жидкости. Рабочая жидкость поглощает тепло, испаряется и переходит на другой конец тепловой трубки, где она конденсируется и выделяет тепло. Затем жидкость под действием капилляров возвращается к горячему концу тепловой трубы для повторного испарения. Сосуды с мешалкой в основном используются для нагрева вязких жидкостей.Они состоят из емкости с трубками внутри и мешалки, такой как пропеллер или ленточный винтовой импеллер. Трубки несут горячую жидкость, а мешалка вводится для обеспечения равномерного нагрева холодной жидкости. Теплообменники с угольным блоком обычно используются, когда необходимо нагреть или охладить агрессивные жидкости. Они состоят из твердых блоков углерода, в которых просверлены отверстия для прохождения жидкости. Затем блоки скрепляются болтами вместе с коллекторами, образуя теплообменник.
Пластинчатые теплообменники отделяют жидкости, обменивающиеся теплом, с помощью пластин.Обычно они имеют улучшенные поверхности, такие как ребра или тиснение, и скрепляются вместе болтами, припаяны или свариваются. Пластинчатые теплообменники в основном используются в криогенной и пищевой промышленности. Однако из-за высокого отношения площади поверхности к объему, малого количества жидкостей и способности обрабатывать более двух паров они также начинают использоваться в химической промышленности.
Пластинчатые и рамные теплообменники состоят из двух прямоугольных концевых элементов, которые удерживают вместе несколько тисненых прямоугольных пластин с отверстиями на углу для прохождения жидкостей.Каждая из пластин разделена прокладкой, которая герметизирует пластины и обеспечивает поток жидкости между пластинами, см. Рис. 9. Этот тип теплообменника широко используется в пищевой промышленности, поскольку его можно легко разобрать для очистки. Если утечка в окружающую среду вызывает беспокойство, можно сварить две пластины вместе, чтобы гарантировать, что жидкость, протекающая между сваренными пластинами, не сможет протечь. Однако, поскольку некоторые прокладки все еще присутствуют, утечка все еще возможна. Паяные пластинчатые теплообменники предотвращают возможность утечки за счет пайки всех пластин вместе, а затем приваривания входных и выходных отверстий.
Рисунок 6. Классификация трубчатых теплообменников.
Рисунок 7. Классификация пластинчатого теплообменника.
Рисунок 8. Кожухотрубный теплообменник.
Рисунок 9. Пластинчато-рамный теплообменник.
Пластинчато-ребристые теплообменники состоят из ребер или прокладок, зажатых между параллельными пластинами. Ребра могут быть расположены так, чтобы допускать любую комбинацию поперечного или параллельного потока между соседними пластинами. Также возможно пропустить до 12 потоков жидкости через один теплообменник за счет тщательного расположения коллекторов.Обычно они изготавливаются из алюминия или нержавеющей стали и спаяны вместе. Их основное применение — сжижение газа из-за их способности работать с близкими температурами.
Пластинчатые теплообменники в некоторых отношениях аналогичны кожухотрубным. Прямоугольные трубы со скругленными углами уложены друг на друга, образуя пучок, который помещается внутри оболочки. Одна жидкость проходит через трубки, тогда как жидкость течет параллельно через зазоры между трубками.Они, как правило, используются в целлюлозно-бумажной промышленности, где требуются большие проточные каналы.
Спиральные пластинчатые теплообменники образуются путем наматывания двух плоских параллельных пластин вместе в змеевик. Затем концы уплотняются прокладками или свариваются. Они в основном используются с вязкими, сильно загрязняющими жидкостями или жидкостями, содержащими частицы или волокна.
В данной категории теплообменников не используется поверхность теплопередачи, из-за чего она часто дешевле, чем косвенные теплообменники.Однако, чтобы использовать теплообменник прямого контакта с двумя жидкостями, они должны быть несмешиваемыми, или, если будет использоваться одна жидкость, она должна претерпеть фазовый переход. (См. Прямая контактная теплопередача.)
Наиболее легко узнаваемая форма теплообменника с прямым контактом — градирня с естественной тягой, которая используется на многих электростанциях. Эти агрегаты состоят из большой приблизительно цилиндрической оболочки (обычно более 100 м в высоту) и насадки внизу для увеличения площади поверхности. Охлаждаемая вода распыляется на набивку сверху, в то время как воздух проходит через дно набивки и поднимается вверх через башню за счет естественной плавучести.Основная проблема с этим и другими типами градирен с прямым контактом — это постоянная необходимость восполнения подачи охлаждающей воды за счет испарения.
Конденсаторы прямого контакта иногда используются вместо трубчатых конденсаторов из-за их низких капитальных затрат и затрат на обслуживание. Есть много вариантов конденсатора прямого контакта. В простейшей форме охлаждающая жидкость разбрызгивается сверху емкости над паром, поступающим сбоку емкости. Затем конденсат и охлаждающая жидкость собираются внизу.Большая площадь поверхности распылителя гарантирует, что они являются достаточно эффективными теплообменниками.
Закачка пара используется для нагрева жидкости в резервуарах или в трубопроводах. Пар способствует передаче тепла за счет турбулентности, создаваемой впрыском, и передает тепло за счет конденсации. Обычно конденсат не собирается.
Прямой нагрев в основном используется в сушилках, где влажное твердое вещество сушится путем пропускания его через поток горячего воздуха. Другой вид прямого нагрева — это горение под водой.Он был разработан в основном для концентрирования и кристаллизации коррозионных растворов. Жидкость испаряется пламенем, и выхлопные газы направляются вниз в жидкость, которая находится в резервуаре.
Воздухоохладитель с мокрой поверхностью в некоторых отношениях похож на теплообменник с воздушным охлаждением. Однако в этом типе устройства вода распыляется по трубкам, а вентилятор всасывает воздух и воду через пучок труб. Вся система закрыта, и теплый влажный воздух обычно выводится в атмосферу.
Скребковые теплообменники состоят из емкости с рубашкой, через которую проходит жидкость, и вращающегося скребка, который непрерывно удаляет отложения с внутренних стенок емкости. Эти агрегаты используются в пищевой и фармацевтической промышленности в тех случаях, когда отложения образуются на нагретых стенках сосуда с рубашкой.
Статические регенераторы или регенераторы с неподвижным слоем не имеют движущихся частей, кроме клапанов. В этом случае горячий газ проходит через матрицу в течение фиксированного периода времени, в конце которого происходит реверсирование, горячий газ отключается, а холодный газ проходит через матрицу.Основная проблема с этим типом агрегатов заключается в том, что и горячий, и холодный поток прерывистый. Чтобы преодолеть это и обеспечить непрерывную работу, требуются по крайней мере два статических регенератора или можно использовать роторный регенератор.
В роторном регенераторе насадка цилиндрической формы вращается вокруг оси цилиндра между парой газовых уплотнений. Горячий и холодный газ протекает одновременно по каналам с обеих сторон газовых уплотнений и через вращающуюся насадку. (См. Рекуперативные теплообменники.)
Термический анализ любого теплообменника включает решение основного уравнения теплопередачи.
(1)Это уравнение рассчитывает количество тепла, передаваемого через область dA, где T h и T c — локальные температуры горячей и холодной жидкости, α — местный коэффициент теплопередачи, а dA — местная дополнительная площадь, на которой α основано. Для плоской стены
(2)где δ w — толщина стенки, а λ w — ее теплопроводность.
Для однофазного обтекания стенки α для каждого из потоков является функцией Re и Pr. Когда происходит конденсация или кипение, α также может зависеть от разницы температур. Как только коэффициент теплопередачи для каждого потока и стены известен, общий коэффициент теплопередачи U определяется как
(3)где сопротивление стенки r w равно 1 / α w . Общая скорость теплопередачи между горячей и холодной текучими средами тогда определяется выражением
(4)Это уравнение предназначено для постоянных температур и коэффициентов теплопередачи.В большинстве теплообменников это не так, поэтому используется другая форма уравнения
(5)где — общая тепловая нагрузка, U — средний общий коэффициент теплопередачи, а ΔT M — средняя разница температур. Расчет ΔT M и отказ от предположения о постоянном коэффициенте теплопередачи описаны в разделе «Средняя разница температур».
Расчет U и ΔT M требует информации о типе теплообменника, геометрии (например,g., размер проходов в пластине или диаметр трубы), ориентация потока, чистый противоток или поперечный поток и т. д. Затем можно рассчитать общую нагрузку с использованием предполагаемого значения AT и сравнить с требуемой нагрузкой. Затем можно внести изменения в предполагаемую геометрию и U, ΔT M и пересчитать, чтобы в конечном итоге перейти к решению, которое равно требуемой нагрузке. Однако при выполнении термического анализа на каждой итерации также следует проверять, не превышен ли допустимый перепад давления.Компьютерные программы, такие как TASC от HTFS (Heat Transfer and Fluid Flow Service), автоматически выполняют эти вычисления и оптимизируют конструкцию.
Механические аспекты
Все типы теплообменников должны подвергаться механической конструкции в той или иной форме. Любой теплообменник, работающий при давлении выше атмосферного, должен быть спроектирован в соответствии с местным кодом конструкции сосуда под давлением , например ASME VIII (Американское общество инженеров-механиков) или BS 5500 (Британский стандарт).Эти нормы определяют требования к резервуару высокого давления, но не касаются каких-либо специфических особенностей конкретного типа теплообменника. В некоторых случаях для определенных типов теплообменников существуют специальные стандарты. Два из них перечислены ниже, но в целом отдельные производители определяют свои собственные стандарты.
ССЫЛКИ
Гарланд, У. Дж. (1990) Частное сообщение.
Уокер, Г. (1982) Industrial Heat Exchangers-A Basic Guide , Hemisphere Publishing Corporation.
Rohsenow, W. M. и Hartnett, J. P. (1973) Handbook of Heat Transfer , New York: McGraw-Hill Book Company. DOI: 10.1016 / 0017-9310 (75)
-9
Сондерс, Э. А. Д. (1988) Теплообменники — выбор, проектирование и строительство, Longman Scientific and Technical. DOI: 10.1016 / 0378-3820 (89)
-5
Ассоциация производителей трубчатых теплообменников, (1988) (TEMA), седьмое издание. Кожухотрубные теплообменники .
Американский институт нефти (API) 661: Теплообменники с воздушным охлаждением для нефтяной промышленности .
.U.S. Stove 1869 Caboose Potbelly угольная печь
Печь Caboose Potbelly Stove передает дух прошлых лет благодаря знакомому дизайну, который можно было увидеть на вокзалах много лет назад. Прочная чугунная конструкция обеспечивает лучшее тепловое излучение и гарантирует долгие годы работы без обслуживания. Печь Caboose Potbelly отапливает до 1500 квадратных футов и предлагает рейтинг 200000 БТЕ, что делает ее идеальным нагревательным элементом для любой комнаты. За исключением чугунных ножек, Potbelly поставляется полностью собранным.
Эта старинная печь сжигает только уголь. Он оснащен удобной дверцей зольника и поддоном для легкой очистки и утилизации, а также имеет контроль тяги на дверце подачи и зольника. Буржуйка увенчана выдвижной 8-дюймовой крышкой для готовки для верхней загрузки и пружинной ручкой, которая остается прохладной на ощупь, даже когда чугунный корпус сильно нагревается. Требуется некоторая сборка.
- Овальный дымоход 6 дюймов размером
- 200 000 БТЕ
- Нагревает до 1500 кв. Футов
- Ручка с пружинной пружиной Cool Touch
Этот предмет не продается в штатах Калифорния, Юта и Вашингтон.Перед покупкой покупатели обязаны проверить местные нормы и правила. Эта печь не одобрена для установки в передвижных или промышленных домах.
Дополнительная информация:
БТЕ Тепловая мощность (высокая степень горения) | Вместимость топки | Площадь обогрева (кв. Футов) | Размер бревна (макс.) | Диаметр дымохода | Время горения |
200000 | Вмещает 40 фунтов угля | 1,500 | 14 дюймов | 6 дюймов ( верхняя часть ) | 4-6 часов |
Размеры | Размеры камеры топки | Одобрено передвижной дом | Дверной проем | Вес | Каталитическая камера сгорания |
Высота 34 дюйма, ширина 22 дюйма, ширина 20 Глубина | Глубина 10 дюймов, высота 10 дюймов | Нет | 8 дюймов высота x 10 дюймов ширина | 216 фунтов | Нет | 900 51
Зазоры до горючих материалов
Установка | |
Агрегат к боковой стене | 36 « |
Агрегат к задней стене | 36″ |
Угол агрегата к Стена | 36 дюймов |
Соединитель трубы к задней стене | 38 « |
Соединитель трубы к потолку | 18″ |
Руководство пользователя
Технические характеристики:
- Окрашено в матовый черный цвет
- 200000 БТЕ номинальной мощности
- Обогрев до 1500 кв.футов
- Овальный дымоход размером 6 дюймов
- Размеры дымохода прибл. 4,5 дюйма x 7 дюймов
- Конструкция из 100% чугуна
- Модель ножки
- Откидная крышка
- (1) 8 дюймов Выдвижная крышка для готовки
- Ручка с пружинным охлаждением
- Горит только уголь
- Регуляторы тяги на дверце для подачи и зольника
- Дверца для золы и поддон для легкой очистки
- Отвечает требованиям Агентства по охране окружающей среды для «освобожденных» угольных приборов (печей)
- Внешние размеры: 34 дюйма Высота x 22 дюйма в ширину x 20 дюймов в глубину
- Размеры топки: 10 дюймов в глубину x 20 дюймов в высоту
- Диаметр топки: 11 дюймов сверху и снизу, 16 дюймов по центру
- Требуется некоторая сборка
- Не рассчитано для Канады использовать
ВНИМАНИЕ: Этот продукт может подвергнуть вас воздействию угарного газа, который известен Штат Калифорния с целью вызвать врожденные дефекты или другой вред репродуктивной системе.Для получения дополнительной информации посетите http://www.P65Warnings.ca.gov.
.