1. повітряний теплообмінник
2. Наскрізні вертикальні і горизонтальні прямі канали (труби)
3. Вигнуті і закруглені канали
4. Лабіринти з перегородками в ємності
5. Наскрізні канали в реакторі, інтегровані в топку
6. рідинний теплообмінник

Як розвинути теплообмінник печі? Який теплоносій краще - рідина або повітря? Який основний принцип роботи будь-якого теплообмінника? З цієї статті ви дізнаєтеся, як з підручного матеріалу самостійно створити повноцінний котел для водяного опалення.

У попередніх статтях ми розглянули різні види організації згоряння палива. Також ми розповіли, як оптимізувати його витрати і контролювати температуру газів. Весь процес опалення можна умовно розділити на чотири етапи:

1. Створення викиду теплової енергії. Це і є спалювання палива, при якому відбувається термохімічна реакція з виділенням тепла.
2. Теплообмін. На цьому етапі теплова енергія, прагнучи до рівноваги, переходить від надлишкового стану до стабільного. Простіше кажучи - тепло передається від розігрітого носія до охолоджена.
3. Перенесення. Агент (рідина або повітря) переносить теплову енергію до споживача (радіатор), який знаходиться у віддаленому від реактора місці. Безперервна циркуляція агента в замкнутій системі забезпечує його повернення до реактору в охолодженому стані, потім цикл повторюється.
4. Тепловіддача. Споживач (по суті, теплообмінник) за рахунок властивостей теплопровідності віддає теплову енергію навколишньому середовищу (повітрю), вирівнюючи її температуру.

Результат процесу в пункті 1 передбачуваний - за розміром топки, її типу та паливу ми можемо судити про режим роботи, потужності і продуктивності реактора. Але без ефективного теплообміну (пункт 2) велика частина енергії виявиться надмірною і буде видалена разом з первинним носієм у вигляді розжареного газу. Простіше кажучи - вилетить в трубу в прямому сенсі слова. Щоб цього не сталося, потрібно правильно підібрати і організувати теплообмінник.

Різноманітність властивостей різних матеріалів і середовищ дає широкі можливості вибору, але ми зупинимося на найбільш доступних - повітря і рідина.

Теплообмінник вирішує всього одну, але ключове завдання - охолодження первинного теплоносія. Строго кажучи, він є системою охолодження реактора. Вирішальний фактор ефективності його роботи - теплоємність і теплопровідність середовища (агента). Як відомо, вода і повітря мають взаємовиключні властивості, але при цьому виконують одну роботу. Неможливо заперечити перевершують фізичні властивості рідини, яка щільніше повітря. Однак вона вимагає пристрою герметичній замкнутої системи, без чого повітря цілком може обійтися.

повітряний теплообмінник

У разі, коли первинним теплообмінником служить топка (сталеві буржуйки, печі тривалого горіння - ПДГ, печі на відпрацьованому маслі - ПОМ), можна вжити таких заходів для підвищення ефективності «сухий» тепловіддачі.

Наскрізні вертикальні і горизонтальні прямі канали (труби)

Сталеві труби навариваются прямо на топку. Краще встановлювати їх вертикально - це поліпшить прохідність повітря. Підходить при наявності підручного матеріалу - обрізків труб (форма перетину не має значення). Діаметр 50-200 мм. Оригінальним рішенням топки буде зварити стінки з рівних відрізків труби.

Вигнуті і закруглені канали

Ідеальний варіант - «обернути» в 1-2 витка всю топку. Для цього буде потрібно навик і час, але ефект буде набагато вище, ніж від простих прямих каналів. Чим більше різниця рівнів забору і виходу повітря, тим краще буде працювати канал. Якщо вивести паркан на вулицю, ефект буде максимальним, т. К. При розігрітій топці за рахунок різниці температур виникне тяга, яка забезпечить постійний потік в «автоматичному» режимі.

Лабіринти з перегородками в ємності

Для реалізації такого теплообмінника потрібно влаштувати на верхній стінці додатковий сталевий короб висотою близько 100 мм і товстими стінками. У цьому коробі слід розташувати сталеві 5-8 мм перебирання таким чином, щоб вийшов «лабіринт». На початку і наприкінці його повинні розташовуватися вхідні отвори під перетин воздуховода. Зверху «лабіринт» також накривається кришкою. У цьому варіанті теплообмінником служить простір між стінкою топки і стінками короба. Такі теплообмінники можна влаштувати і на бічних стінках сталевого реактора.

Наскрізні канали в реакторі, інтегровані в топку

Такі канали закладаються в проект при створенні печі , Потім вваривать в стінки. Вони можуть бути розташовані поруч у верхній частині топки. Діаметр від 50 мм.

У будь-якому з видів ВТ використовується явище конвекції *, проте в більшості випадків через високу температуру в реакторі природного руху повітря недостатньо і його нагнітають примусово - вентиляторами. Цей спосіб ще називають інжектірованіе.

* Конвекція - спосіб передачі тепла потоками або струменями.

Інжектірованіе можна виробляти будь-яким доступним способом - вбудовувавши повітряний насос в канал або просто направляючи його на теплообмінник. «Сухі» теплообмінники - самі прості і доступні пристрої опалення.

Переваги повітряних теплообмінників:

1. Не потрібно герметичність з'єднань.
2. Може працювати без інжекторів.
3. Простота монтажу і доступність підручного матеріалу.

Недоліки повітряних теплообмінників (ТО):

1. Потрібно значний (від 100 мм) діаметр воздуховода.
2. Низька теплоємність середовища (повітря).
3. Мала дальність перенесення температури.

рідинний теплообмінник

Будь-яка рідина значно перевершує атмосферне повітря по теплоємності, а значить, здатна перенести тепло на набагато більшу відстань від реактора. При цьому вона вимагає до себе більшої уваги - герметичність всієї системи (крім гравітаційної). Також відмітною властивістю є більша маса, а це значить, що ефект природної конвекції можливий тільки при значному діаметрі каналу (від 75 мм), або потрібно інжектор - нагнітач середовища.

Всі рідинні теплообмінники можна умовно розділити на два типи - ємнісні і магістральні.

Ємнісні ТО, або теплообмінні баки, являють собою ємності, інтегровані в реактор. В інших випадках реактор може бути інтегрований в ємність. Теплообмін проводиться в рідкому середовищі, яка знаходиться в баку. Він (бак) має канали подачі (у верхній частині) і «обратки» (в нижній). При діаметрі труб менше 75 мм обов'язкова наявність нагнітача на «обратке», інакше температурне розширення не зможе проштовхнути воду по каналу.

Інший тип рідинного ТО виконаний у вигляді циліндричного бака з прямим наскрізним каналом всередині. Канал може виконувати функцію димоходу і в багатьох випадках такий бак встановлюють прямо на буржуйку. Вода в ньому знімає температуру відпрацьованих газів і переносить її за допомогою примусової циркуляції. Такий ТО ще називають трубним котлом.

Описаний принцип - основа для всіх сучасних видів котлів, що працюють на спалюванні палива. У сучасному виконанні вони служать основою замкнутої герметичній системи з трубами малого діаметру (16-32 мм) і радіаторами. Робота такої системи неможлива без електрики для насоса. Однак є варіант, при якому вода циркулює під дією гравітації. В цьому випадку теплообмінником служить суцільна сталева труба, заповнена водою. Це труба закольцована з котлом і розташована завжди під ухилом, що дозволяє воді самопливом проходити шлях від подачі до «обратки».

Магістральні ТО або змійовики представляють собою суцільну трубку 16-25 мм значної довжини (від 15 м), обгорнутими навколо реактора, димоходу або теплообмінного бака з водою. Постійна циркуляція води по трубці дозволяє агенту (воді) набирати максимальну температуру до 120 ° С. Такий ефект робить можливим пристрій парового опалення. Однак він вимагає термоізоляції для того, щоб утримати температуру.

Щоб зібрати такий котел, нам буде потрібно наступне:

1. Дві бочки або бочковідной бака з різницею діаметрів 50-100 мм і різницею по висоті від 100 мм.
2. Хмарно мідна трубка 16 мм - 50 м.
3. Шамотна глина.
4. Вібратор.
5. Циркуляційний насос.
6. Матеріал для установки котла - ніжки, дверцята, димохід і т. Д.

Порядок роботи:

1. Наметовому мідну трубку на бочку малого діаметра

Увага! Намотуйте обережно, щоб не деформувати трубку.

1. Виводимо кінці на сторону дна бочки з торця.
2. Прорізаємо у великій бочці отвори під висновки подачі і «обратки».
3. Встановлюємо малу бочку з трубками в більшу.
4. Зміцнюємо булаву вібратора на стінці великий бочки.
5. Заливаємо пазуху рідким розчином шамотної глини, періодично включаючи вібратор.
6. Всередині малої бочки влаштовуємо камін (при горизонтальному розташуванні) або поршневую ПДГ типу «Бубафоня» (При вертикальному розташуванні).

Ще одна цікава ідея - симбіоз кам'яній печі і рідинного котла.

Відео: водяний контур в цегляній печі

В цьому випадку з труб 75-85 мм вариться об'ємний герметичний регістр у формі куба або складеної фігури (куб + трикутник). На вигляд вона нагадує будинок з двосхилим дахом. Регістр також має подачу і «обратку». Вся конструкція встановлюється на фундамент і обкладається шамотною цеглою.

Це самий трудомісткий варіант. Він буде рентабельним в разі вільного доступу до матеріалу і можливості транспортування вироби. Вага регістра становить 200-300 кг.

Теплообмінник може мати довільну конструкцію - необхідно тільки дотримати основний його принцип - передача тепла від реактора до скупчення або потоку агента. Потім агент розносить тепло по споживачах. Форма, розміри і особливості цього елемента визначаються лише ваших потреб і фантазією.

рмнт.ру

20.01.15