Výroba výmenníka tepla pre sporák

Obsah článku

• Výmenník tepla vzduchu
• Cez vertikálne a horizontálne priame potrubia (rúry)
• Zakrivené a zaoblené kanály
• Labyrintové nádrže
• Cez kanály v reaktore integrované do pece
• Kvapalný výmenník tepla

Ako vyvinúť výmenník tepla v peci? Ktorý nosič tepla je lepší – tekutý alebo vzduch? Aký je základný princíp každého výmenníka tepla? Z tohto článku sa dozviete, ako samostatne vytvoriť plnohodnotný kotol na ohrev vody z improvizovaného materiálu..

V predchádzajúcich článkoch sme skúmali rôzne druhy spaľovania paliva. Popísali sme tiež, ako optimalizovať svoju spotrebu a regulovať teplotu plynov. Celý proces vykurovania je možné zhruba rozdeliť do štyroch stupňov:

1. Výroba tepelnej energie. Ide o spaľovanie paliva, pri ktorom dochádza k termochemickej reakcii s uvoľňovaním tepla.
2. Výmena tepla. V tomto štádiu prechádza tepelná energia usilujúca sa o rovnováhu z prebytku do stabilného stavu. Jednoducho povedané – teplo sa prenáša z ohrievaného média do chladeného média..
3. prevod. Prostriedok (kvapalina alebo vzduch) prenáša tepelnú energiu na spotrebiteľa (radiátor), ktorý sa nachádza na mieste vzdialenom od reaktora. Nepretržitá cirkulácia činidla v uzavretom systéme zabezpečuje jeho návrat do reaktora v ochladenom stave, potom sa cyklus opakuje.
4. Rozptyl tepla. Spotrebiteľ (v skutočnosti výmenník tepla), vďaka vlastnostiam tepelnej vodivosti, odovzdáva tepelnú energiu do okolitého prostredia (vzduchu), pričom vyrovnáva svoju teplotu.

Výsledok procesu v bode 1 je predvídateľný – podľa veľkosti pece, jej typu a paliva môžeme posúdiť prevádzkový režim, výkon a produktivitu reaktora. Bez účinného prenosu tepla (bod 2) však bude väčšina energie nadbytočná a bude odstránená spolu s primárnym nosičom vo forme horúceho plynu. Jednoducho povedané – bude lietať do potrubia v pravom slova zmysle. Aby ste tomu zabránili, musíte správne vybrať a usporiadať výmenník tepla.

Rôzne vlastnosti rôznych materiálov a médií poskytujú širokú škálu možností, ale zameriame sa na najdostupnejšie – vzduch a kvapaliny.

Výmenník tepla rieši iba jednu, ale kľúčovú úlohu – chladenie primárnej chladiacej kvapaliny. Presnejšie povedané, ide o chladiaci systém reaktora. Rozhodujúcim faktorom účinnosti jeho práce je tepelná kapacita a tepelná vodivosť média (činidla). Ako viete, voda a vzduch majú vzájomne sa vylučujúce vlastnosti, ale vykonávajú rovnakú prácu. Vynikajúce fyzikálne vlastnosti hustejšej kvapaliny ako vzduchu nemožno spochybniť. Vyžaduje si to však hermeticky uzavretý uzavretý systém, s ktorým sa vzduch nemôže zaobísť..

Výmenník tepla vzduchu

V prípade, že kúrenisko slúži ako primárny výmenník tepla (oceľové kachle, kachle s dlhým spaľovaním – PDG, kachle na odpadový olej – POM), môžu sa prijať nasledujúce opatrenia na zvýšenie účinnosti „suchého“ prenosu tepla..

Cez vertikálne a horizontálne priame potrubia (rúry)

Oceľové rúry sú privarené priamo na ohnisko. Je lepšie ich nainštalovať vertikálne – zlepší sa tým priepustnosť vzduchu. Vhodný, ak je k dispozícii materiál po ruke – útržky rúrok (tvar časti nezáleží). Priemer 50-200 mm. Pôvodným riešením pece by bolo zvárať steny z rovnakých úsekov rúrok.

Zakrivené a zaoblené kanály

Ideálnou možnosťou je „zabaliť“ celý krb do 1 až 2 zákrut. Bude si to vyžadovať zručnosti a čas, ale účinok bude oveľa vyšší ako pri jednoduchých priamych kanáloch. Čím väčší je rozdiel medzi úrovňou vstupu a výstupu, tým lepšie bude potrubie fungovať. Ak oplotíte vonku, efekt bude maximálny, pretože keď sa pec zohreje, v dôsledku teplotného rozdielu bude existovať ťah, ktorý zabezpečí konštantný prietok v „automatickom“ režime.

Labyrintové nádrže

Na uskutočnenie tohto výmenníka tepla musí byť na hornej stene usporiadaná prídavná oceľová skriňa s výškou asi 100 mm a hrubými stenami. Do tohto políčka umiestnite oceľové priedely 5 – 8 mm tak, aby sa vytvorilo „bludisko“. Na jej začiatku a na konci by mali byť vstupy pre časť potrubia. Nad „labyrintom“ je tiež zakryté vekom. V tomto uskutočnení slúži priestor medzi stenou pece a stenami skrinky ako výmenník tepla. Takéto výmenníky tepla môžu byť usporiadané na bočných stenách oceľového reaktora..

Cez kanály v reaktore integrované do pece

Takéto kanály sa pri vytváraní pece ukladajú do projektu a potom sa zvárajú do stien. Môžu byť umiestnené vedľa seba v hornej časti ohniska. Priemer od 50 mm.

V akomkoľvek type BT sa používa fenomén konvekcie *, vo väčšine prípadov je však prirodzený pohyb vzduchu vo väčšine prípadov z dôvodu vysokej teploty v reaktore nedostatočný a ventilátory ho nútia. Táto metóda sa tiež nazýva injekcia.

* Konvekcia – spôsob prenosu tepla prúdmi alebo prúdmi.

Vstrekovanie sa môže uskutočniť akýmkoľvek možným spôsobom – zabudovaním vzduchového čerpadla do potrubia alebo jeho nasmerovaním na výmenník tepla. „Suché“ výmenníky tepla sú najjednoduchšie a najdostupnejšie vykurovacie zariadenia.

Výhody tepelných výmenníkov vzduchu:

1. Nevyžaduje sa žiadna tesnosť.
2. Môže pracovať bez vstrekovačov.
3. Jednoduchá inštalácia a dostupnosť dostupného materiálu.

Nevýhody vzduchových tepelných výmenníkov (TO):

1. Vyžaduje sa významný priemer (od 100 mm) potrubia.
2. Nízka tepelná kapacita média (vzduch).
3. Krátky rozsah prenosu teploty.

Kvapalný výmenník tepla

Akákoľvek kvapalina významne prevyšuje atmosférický vzduch, čo sa týka tepelnej kapacity, čo znamená, že je schopná prenášať teplo do oveľa väčšej vzdialenosti od reaktora. Zároveň si vyžaduje viac pozornosti na seba – tesnosť celého systému (okrem gravitačného). Výraznou vlastnosťou je tiež veľká hmotnosť, čo znamená, že účinok prirodzenej konvekcie je možný iba pri významnom priemere kanála (od 75 mm) alebo je potrebný injektor – stredný dúchadlo.

Všetky tepelné výmenníky tepla je možné podmienečne rozdeliť na dva typy – kapacitné a hlavné.

Údržba nádrže alebo nádrže na výmenu tepla sú nádrže integrované do reaktora. V iných prípadoch môže byť reaktor integrovaný do nádoby. Výmena tepla sa uskutočňuje v kvapalnom médiu, ktoré je v nádrži. To (nádrž) má prívodné kanály (hore) a „návrat“ (dole). Pri priemere potrubia menšom ako 75 mm musí byť na spätnom potrubí prítomný dúchadlo, inak tepelná rozťažnosť nebude schopná pretlačiť vodu cez kanál..

Ďalší typ kvapaliny TO sa vyrába vo forme valcovej nádrže s priamym priechodným kanálom vo vnútri. Kanál môže slúžiť ako komín av mnohých prípadoch je takáto nádrž inštalovaná priamo na sporáku. Voda v ňom odstraňuje teplotu výfukových plynov a prenáša ju pomocou nútenej cirkulácie. Takýto TO sa tiež nazýva potrubný kotol..

Opísaný princíp je základom pre všetky moderné typy kotlov prevádzkovaných na spaľovanie paliva. V modernom prevedení slúžia ako základ pre uzavretý uzavretý systém s rúrkami malého priemeru (16 – 32 mm) a radiátormi. Prevádzka takého systému nie je možná bez elektriny pre čerpadlo. Existuje však možnosť, že voda cirkuluje pod vplyvom gravitácie. V tomto prípade slúži ako výmenník tepla pevná oceľová rúrka naplnená vodou. Toto potrubie je vedené do slučky s kotlom a je vždy umiestnené na svahu, ktorý umožňuje gravitačne tečúcu vodu z prívodu do „spiatočky“..

Hlavné TO alebo cievky sú pevné trubice značnej dĺžky 16 – 25 mm (od 15 m) obalené okolo reaktora, komína alebo nádrže na výmenu tepla vodou. Neustála cirkulácia vody trubicou umožňuje, aby látka (voda) dosiahla maximálnu teplotu 120 ° C. Tento efekt umožňuje zariadenie na ohrev pary. Na udržanie teploty však vyžaduje tepelnú izoláciu.

Na zostavenie takéhoto kotla potrebujeme:

1. Dva sudy alebo sudové nádrže s rozdielom priemeru 50 – 100 mm a výškovým rozdielom 100 mm.
2. Plná medená rúrka 16 mm – 50 m.
3. Hlina Chamotte.
4. vibrátor.
5. Obehové čerpadlo.
6. Inštalačný materiál kotla – nohy, dvere, komín atď..

Prevádzkový postup:

1. Medenú rúrku navíjame na valec s malým priemerom

Pozor! Zabaľte opatrne, aby sa tuforma nedeformovala.

2. Konce privádzame na koniec spodnej časti hlavne od konca.
3. Vystrihli sme otvory vo veľkom valci pre prívodné a vratné výstupy.
4. Nainštalujeme malý valec s rúrkami vo veľkom.
5. Posilňujeme vibrátorový palcát na stene veľkého hlavne.
6. Naplňte sínus tekutým roztokom šamotovej hliny a pravidelne zapínajte vibrátor.
7. Zaistíme krb vo vnútri malého sudu (s horizontálnym usporiadaním) alebo piestového PDG typu „Bubafonya“ (s vertikálnym usporiadaním)..

Ďalším zaujímavým nápadom je symbióza kamennej pece a kvapalinového kotla..

Video: vodný okruh v tehlovej peci

V tomto prípade sa z rúr od 75 do 85 mm varí odmerný hermetický register vo forme kocky alebo zloženej figúry (kocka + trojuholník). Vyzerá to ako dom so sedlovou strechou. Register má tiež informačný kanál a návrat. Celá konštrukcia je inštalovaná na základoch a je lemovaná šamotovými tehlami.

Toto je časovo najnáročnejšia možnosť. V prípade voľného prístupu k materiálu a možnosti prepravy produktu bude nákladovo efektívne. Evidenčná hmotnosť je 200 – 300 kg.

Výmenník tepla môže mať ľubovoľnú konštrukciu – je potrebné dodržať iba jeho základný princíp – prenos tepla z reaktora na akumuláciu alebo tok činidla. Potom prostriedok distribuuje teplo spotrebiteľom. Tvar, veľkosť a vlastnosti tohto prvku sú určené iba vašimi potrebami a predstavivosťou..