Dispozitivele de încălzire care generează căldură datorită arderii combustibilului nu pot funcționa normal fără coș sau pur și simplu coș. Prin coș, produsele toxice de ardere sunt evacuate în atmosferă, care sunt periculoase pentru sănătatea și viața umană. Totuși, împreună cu gazele de eșapament, o cantitate destul de mare de căldură utilă este transportată în coș, ceea ce ar putea servi la încălzirea încăperilor. Pentru a preveni scurgerea de căldură prețioasă în coș, puteți instala un schimbător de căldură special, care crește semnificativ eficiența dispozitivului generator de căldură.
Principiul de funcționare și proiectare
În prezent, există diferite opțiuni pentru schimbătoarele de căldură ale coșurilor, ale căror design și principiul de funcționare sunt în general similare. Schimbătorul de căldură constă dintr-un corp gol cu țevi de intrare și ieșire. Un mecanism de „frână” este montat în carcasă pentru gazele de eșapament. De obicei, acesta este un sistem de supape crestate montate pe axă. Clapetele pot fi rotite, creând un coș în zig-zag de diferite lungimi. Reglarea supapelor face posibilă setarea celui mai eficient raport de schimb de căldură și tiraj în coș, fără a încălca standardele de siguranță în timpul funcționării. Există, de asemenea, modele mai simple de schimbătoare de căldură, fără un sistem de valve variabil.
Ce material trebuie utilizat
Este mai bine să faceți un schimbător de căldură pentru un coș de fum din oțel inoxidabil de calitate alimentară. Chiar și la temperaturi ridicate, parametrii fizici ai acestui metal nu se modifică, deoarece sudurile sunt destul de puternice, iar nichelul, atunci când reacționează cu oxigenul, creează o peliculă de protecție rezistentă la acizi și săruri.
Dacă vorbim despre utilizarea zincului, atunci când este încălzit la 200˚C, acesta începe să se evapore, iar la 500˚C, concentrația de vapori din aer atinge un nivel critic pentru oameni. Dar dacă ați instalat galvanizarea pe dispozitiv și, în același timp, nu se încălzește peste 200˚C, atunci nu trebuie să vă faceți griji. Și puteți utiliza material zincat, deoarece îmbunătățește amestecul de aer din jurul dispozitivului. Și, deși un astfel de schimbător de căldură nu este prevăzut pentru încălzirea constantă a unei camere, ci pentru a încălzi rapid, de exemplu, o baie sau o mansardă, aceasta este o opțiune potrivită.
Autoinstalarea schimbătorului de căldură este destul de ușoară și simplă. Acest dispozitiv poate fi montat pe o sobă obișnuită și apoi cărămidat, ca și cuptorul în sine. De asemenea, așezarea cărămizilor poate fi efectuată pe margine - stabilitatea structurii nu va avea de suferit din acest motiv.
Cum se face un convector de coș de casă pentru a încălzi aerul? (+ videoclip detaliat)
Pentru a crea cel mai simplu convector care va îmbunătăți încălzirea aerului în aceeași încăpere în care este amplasat cazanul, veți avea nevoie de:
- Aparat de sudura.
- Cel puțin 8-10 tuburi subțiri de oțel cu un diametru de aproximativ 32 mm și o lungime de aproximativ 50-60 cm. În mod ideal, luați oțel inoxidabil de calitate alimentară. Mai rău, dar și oțelul zincat va face. În formă - de obicei luați tuburi rotunde, dar sunt potrivite și secțiunile pătrate sau dreptunghiulare.
Instalarea se realizează după cum urmează: aceste țevi trebuie sudate într-un cerc în jurul coșului de fum, cât mai aproape de focar.
Ce este un descărcător de scânteie, de ce este nevoie pe un coș de fum și cum să-l faci?
Prezentare generală a coșurilor de fum din polimer Furanflex: caracteristici, argumente pro și contra
Postări similare
Scop și caracteristici
Schimbătorul de căldură este proiectat să preia căldură din aerul încălzit care circulă în coș. Proiectarea dispozitivului depinde de diametrul și forma coșului de fum, de materialul utilizat pentru crearea schimbătorului de căldură, de puterea dispozitivului generator de căldură și de purtătorul de căldură.
Schimbătoarele de căldură sunt clasificate, în funcție de purtătorul de căldură, în lichid și aer. Dispozitivele de tip aer sunt cele mai ușor de fabricat, însă nu sunt cele mai eficiente. Astfel de dispozitive necesită materiale și performanțe mai bune, dar sunt mai eficiente decât dispozitivele cu lichid de răcire a aerului.
Dispozitivul schimbătorilor de căldură pentru o sobă cu lemne de saună
Transferul ridicat de căldură al sobelor de saună, intensitatea crescută a combustiei de combustibil în ele sunt utilizate în mod activ pentru plasarea în ele dispozitive de încălzire a apei pentru spălare.
Schimbătoarele de căldură pentru băi sunt un recipient gol etanș pentru apă, în formă de bobină (registru)plasat în focar, precum și rezervor sigilatașezat pe peretele sau coșul de fum al acestuia.
Dispozitiv de încălzire a apei tipul de circulație conectat printr-un sistem de conducte cu un rezervor de stocare a apei calde.
Principiul de funcționare a dispozitivelor pentru încălzirea indirectă a apei pe baza circulației fluidelor ca urmare a convecției sale naturale.
Referinţă. Convecția naturală a lichidului apare atunci când straturile inferioare ale lichidului se încălzesc și devin mai ușoare, crescând în sus, iar cele grele și reci coboară, luând locul celor încălzite.
Pentru funcționarea unui sistem deschis de recirculare a lichidului (fără utilizarea unei pompe de circulație), diametrul conductelor care alimentează cu apă rezervorul de stocare, nu trebuie să depășească un centimetrupentru a asigura rata de circulație necesară.
Lungimea conductelor de la schimbătorul de căldură la rezervorul de stocare nu trebuie să depășească 3 metri. Această lungime este adesea suficientă pentru a muta rezervorul de stocare din camera de aburi în camera adiacentă pentru spălare.
Capacitatea apei calde, conform legilor convecției naturale, este stabilită peste nivelul schimbătorului de căldură.
Duzele filetate sunt sudate la echipamentul de încălzire a apei de pe laturile de intrare și ieșire pentru conectarea conductelor de circulație care conectează dispozitivul la rezervor.
Cel mai frecvent utilizat rezervor de stocare din oțel volum de 60-120 litri, în funcție de puterea cuptorului.
O supapă de scurgere pentru spălare este instalată pe rezervorul de stocare, iar o supapă de scurgere pentru scurgerea lichidului din sistem este instalată pe conducta de circulație a apei reci (jos).
Important! Specialiști nu recomand instalați o pompă de circulație în sistemele de încălzire a apei pentru sobe de saună.
Vizualizări
Următoarele tipuri de dispozitive sunt utilizate în mod obișnuit:
- Interior. Cea mai simplă opțiune, realizată sub forma unei bobine încorporate în cuptorul cuptorului, este direcționată către utilizarea activă a căldurii generate de combustibil.
- Extern. Este un rezervor de apă montat pe peretele exterior al cuptorului. Temperatura ridicată a peretelui încălzește rezervorul prin transferarea radiației termice către acesta. Această opțiune este mai ușor de fabricat decât un schimbător de căldură intern.
- Exterior. Un rezervor de apă instalat pe conducta coșului de fum este un mod eficient de instalare a unui schimbător de căldură, care nu necesită mult efort în instalarea sa și nu ocupă mult spațiu în camera de aburi.
- Flux extern (economizor). Este un mic încălzitor cu capacitate medie de la 5 la 10 linstalat pe coș și conectat la rezervorul de stocare printr-un sistem de conducte. Acesta este probabil cel mai bun schimbător de căldură pentru instalare și utilizare.
Foto 1. Schimbător de căldură extern pentru o sobă de saună. Dispozitivul este fabricat din oțel inoxidabil și se potrivește deasupra coșului de fum.
- Modele combinate. În același timp, o bobină încorporată în focar și un rezervor extern de apă instalat pe conducta coșului de fum sunt incluse în proiectare. Ambele unități sunt conectate printr-un sistem de conducte și au un rezervor separat pentru colectarea lichidului fierbinte.
Din ce sunt facuti
Schimbătoarele de căldură interne (registre) sub formă de rețea în formă de L sunt realizate din oțel îndoit, fontă sau țevi cu pereți netezi din cupru cu diametrul de 40-50 mm.
Rezervoarele de apă sunt fabricate din tablă de oțel tăiată și sudată cu o grosime mai mare 2,5 mm.
Cel mai popular material pentru fabricarea dispozitivelor de încălzire a apei - oțel inoxidabil, deoarece este un metal ieftin cu rezistență la temperaturi ridicate.
Atenţie! La fabricarea dispozitivelor de încălzire termică de acest tip indezirabil utilizare oțel galvanizat, pentru că la o temperatură peste 200 de grade Celsius zincul începe să se evapore.
Dezavantaje ale unităților din fontă - fragilitatea și greutatea lor și cupru - preț crescut și rezistență insuficientă la căldură.
Schimbător de căldură lichid
Schimbătorul de căldură standard utilizat cu fluidul de transfer de căldură este o bobină metalică cu un coeficient ridicat de conductivitate termică în contrast direct cu suprafața interioară a coșului de fum. Pentru un schimb de căldură și o siguranță mai bune, bobina este plasată într-o carcasă metalică și bine izolată din interior cu o izolație incombustibilă, de obicei vată bazaltică.
Întreaga structură este montată pe secțiunea coșului de fum. Capetele bobinei sunt conduse afară prin corpul schimbătorului de căldură și conectate la sistemul de încălzire, în partea de sus a căreia este plasat un rezervor de expansiune. Tubul de cupru recoacut este cel mai bun pentru realizarea bobinei. În plus, un astfel de schimbător de căldură, datorită coeficientului său ridicat de conductivitate termică, va avea dimensiuni de 7 ori mai mici decât un dispozitiv din oțel.
Lichidul se încălzește și, în expansiune, crește de-a lungul bobinei, după care curge prin conductă prin gravitație către radiatorul de încălzire. Când intră în radiator, lichidul încălzit deplasează lichidul de răcire rece, care se încălzește din nou în bobină. Astfel, se efectuează circulația naturală a apei prin sistem. Pentru a crea circulația lichidului de răcire prin sistem, este necesar să se calculeze cu precizie lungimea și diametrul bobinei, să se mențină unghiurile de înclinare a alimentării și a returului și multe altele. Semnificația acestor calcule nu trebuie subestimată, deoarece un dispozitiv inoperant nu este pur și simplu la fel de grav ca consecințele unui ciocan cu apă care poate apărea atunci când lichidul de răcire fierbe.
Totuși, acest tip de schimbător de căldură are și dezavantajele sale și anume:
- complexitatea calculelor și a producției;
- monitorizarea constantă a temperaturii și presiunii în sistem;
- debit mare al lichidului de răcire cauzat de evaporarea lichidului din rezervorul de expansiune. Și dacă se folosește apă, atunci dacă sistemul nu este utilizat iarna, lichidul trebuie golit;
- o scădere semnificativă a temperaturii gazelor de eșapament, care poate provoca o scădere a forței și arderea incompletă a tipului de combustibil utilizat.
Cu toate acestea, în ciuda acestor neajunsuri, un astfel de schimbător de căldură poate fi realizat independent de orice persoană care știe să manevreze instrumentul și are cel puțin cunoștințe școlare de fizică.
Soiuri de dispozitive și principiul de funcționare
Există o clasificare de bază a schimbătoarelor de căldură - după tipul de purtător de căldură, care le împarte în apă și aer.
Schimbătoare de căldură cu apă
Schimbătoarele de căldură cu apă sunt cel mai simplu și cel mai comun tip de echipament. Munca lor se bazează pe legile de bază ale fizicii: atunci când este încălzit, un lichid se extinde, densitatea acestuia scade.Sub presiunea apei reci mai dense situate în partea inferioară a circuitului, lichidul încălzit intră în rezervorul de expansiune și de acolo - înapoi la schimbătorul de căldură, deplasându-se într-un cerc închis.
Vă recomandăm să vă familiarizați cu: Cum să calculați și să montați registrele de încălzire
Circulația prin conducte și încălzirea constantă a apei la temperatura dorită vă permite să mențineți o funcționare optimă a circuitului conectat. De asemenea, previne răcirea excesivă a conductei coșului de fum, ceea ce poate duce la formarea condensului.
Cel mai simplu schimbător de căldură este un rezervor de metal sau o bobină (țeavă spirală), care conține purtătorul de căldură - apă fierbinte. Sursa de căldură este conducta de coș fierbinte, care este în contact direct cu sursa de căldură.
Un dispozitiv bazat pe un agent de răcire pe bază de apă funcționează pe principiul unui samovar. Sistemul are un rezervor de expansiune pentru apă caldă. Prin conexiunea de ieșire a schimbătorului de căldură, apa curge printr-o conductă în rezervorul de expansiune. În partea de jos a rezervorului există un orificiu de evacuare cu o conductă prin care apa răcită părăsește rezervorul și intră din nou în schimbătorul de căldură. Procesul fizic natural de schimb de căldură determină circulația constantă a lichidului și menținerea unei temperaturi constante.
Schimbătoare de căldură cu aer
Principiul de funcționare al schimbătoarelor de căldură cu aer este că gazele fierbinți încălzesc tuburile situate în interiorul dispozitivului, fără a crea încălzire suplimentară, ci dirijând doar energia termică spre exterior. Structural, schimbătorul de căldură de aer este un cilindru cu mai multe tuburi goale în interior, aerul este aspirat în rezervorul cilindric de jos, se încălzește în țeavă și iese din schimbătorul de căldură, crescând astfel nivelul de încălzire al camerei cu 15- 20%.
Notă! Cu ajutorul unui schimbător de căldură de aer, încăperile învecinate pot fi încălzite dintr-o singură sobă dacă este adusă acolo o conductă de aer. Cu ajutorul unui schimbător de căldură de aer, puteți îmbunătăți o sobă simplă sau o sobă obișnuită dacă o instalați pe un coș de fum.
În plus față de rezervorul sau bobina metalică tradițională, există modele de clopote care sunt folosite pentru încălzirea podului. Acest principiu al structurii cuptorului a fost propus de I.V. Kuznetsov, iar soba de tip clopot îi poartă numele. Funcționarea schimbătorilor de căldură de tip clopot se bazează pe menținerea aerului încălzit care se ridică pe coș, folosind o hota specială instalată sub tavan. Mișcarea aerului în conductă are loc datorită proceselor fizice naturale.
Vă recomandăm să vă familiarizați cu: Utilizarea țevilor de cupru în diferite sisteme de conducte - pro și contra
Schimbător de căldură de aer
O structură similară, care este instalată pe hornul unui dispozitiv de generare a căldurii, de regulă, constă dintr-o carcasă metalică, în care sunt montate mai multe țevi de intrare și ieșire. Principiul de funcționare a acestui tip de schimbător de căldură este destul de simplu.
De jos, conform principiului convecției, aerul rece care intră în duze, după încălzire, lasă partea superioară a schimbătorului de căldură direct în camera încălzită. Acest principiu de funcționare face posibilă creșterea semnificativă a eficienței dispozitivului generator de căldură și reducerea consumului de combustibil de 2-3 ori.
Este destul de simplu să realizați în mod independent un schimbător de căldură pentru un coș de fum, având o mașină de sudat, un polizor, țevi metalice de diferite diametre, dorința și capacitatea de a manipula instrumentul.
Material:
- tabla 350x350x1 mm;
- o țeavă cu un diametru de un centimetru și un sfert și o lungime de 2,4 m;
- o bucată de țeavă cu un diametru de 50 mm;
- recipient metalic sau cupă de 20 l de ulei de motor.
De fabricație:
- creați părți de capăt, pentru care trebuie să tăiați cercuri dintr-o foaie de metal. Este necesar ca diametrul dopurilor să corespundă cu diametrul recipientului pregătit în prealabil;
- în mijlocul dopului, este decupată o gaură pentru o conductă centrală de 60 mm;
- marcați și tăiați de-a lungul marginilor circumferinței găurilor țevii într-un centimetru și un sfert;
- ar trebui să existe două astfel de cercuri;
- tăiați o țeavă cu diametrul de 1¼ cu un polizor în 8 țevi egale de aproximativ 30 cm lungime;
- sudați o bucată de țeavă de 300 mm cu diametrul de 60 mm la gaura centrală a dopurilor;
- sudează 8 secțiuni de 1¼ țeavă în jurul circumferinței;
O construcție similară ar trebui să iasă
Apoi, trebuie să faceți un corp de schimbător de căldură din recipientul pregătit. Acest lucru va necesita:
- tăiați fundul recipientului cu o mașină de tăiat;
- faceți o gaură în centru de pe părțile laterale ale corpului de-a lungul diametrului coșului de fum;
- este necesară sudarea țevilor cu diametrul corespunzător la găurile laterale ale corpului;
- Introduceți miezul pregătit în carcasă și sudați-l pe carcasă. Structura finisată trebuie vopsită cu vopsea termorezistentă.
Acum trebuie să instalați schimbătorul de căldură pe conducta coșului de fum și să vă bucurați de căldură.
De asemenea, puteți viziona videoclipul întregului proces de realizare a unui schimbător de căldură cu propriile mâini.
Schimbător de căldură: mecanica de lucru
Arderea uleiului pentru încălzire asigură o temperatură de peste 500 ° C la intrarea în coș. Astfel de indicatori sunt de prisos, deoarece coșul de fum menține tirajul chiar și la 300-400 ° C. Fără a dăuna aragazului, o parte din căldură poate fi redirecționată către apa de încălzire din sistemele de încălzire, alimentarea cu apă sau aerul interior. Funcția schimbătorului de căldură este de a asigura transferul (schimbul) de căldură din gazele din coș în apă sau aer.
Modele existente
Experții consideră că 3 soluții de proiectare pentru echiparea unui schimbător de căldură pentru un coș de fum sunt optime:
- bobina;
- un cilindru cu lichid de răcire în jurul țevii - "jachetă de apă";
- modificarea canalului coșului de fum pentru un labirint în trepte pentru a încetini mișcarea gazelor și a crește transferul de căldură.
Opțiunile nr. 1 și nr. 2 sunt utilizate pentru a furniza căldură pentru încălzirea apei și în sistemele de încălzire, nr. 3 - pentru încălzirea încăperilor.
Proprietățile diferitelor tipuri de schimbătoare de căldură
Toți schimbătoarele de căldură au caracteristici, ignorarea cărora va duce la defecte ale sistemului de schimb de căldură. Dacă transferăm energia termică în apă, efectul unui transfer excesiv de căldură apare adesea. Intrarea de apă rece în schimbătorul de căldură de pe țeavă cu un coș încălzit duce la înfundarea canalului cu ardere și la formarea condensului din gazele de eșapament.
O altă soluție care nu este cea mai bună, care va perturba rapid funcționarea schimbătorului de căldură, este instalarea unei bobine de conducte de alimentare cu apă în interiorul coșului de fum. Monoxidul de carbon din coș reprezintă jumătate din probleme, principalul risc este otrăvirea cu monoxid de carbon.
Când instalați singur schimbătorul de căldură, este mai bine să urmați soluțiile dovedite și să nu experimentați, încercând să creați versiunea de autor a dispozitivului.
Pentru o funcționare neîntreruptă și sigură a sistemului de schimb de căldură, se recomandă efectuarea întreținerii preventive la fiecare șase luni - inspecție vizuală, curățare de arsură și scară, reparații (dacă este necesar). Atitudinea atentă față de schimbătorul de căldură îi va permite să servească zeci de ani.
Cerințe
- Cel mai bun material pentru rezervorul schimbătorului de căldură este oțelul inoxidabil, care poate rezista la temperaturi ridicate și schimbări bruște.
- Schimbătorul de căldură este selectat în funcție de puterea încălzitorului. Încălcarea acestei reguli va duce la pierderea eficienței cuptorului în sine.
- Schimbătorul de căldură nu este montat permanent pe țeavă - structura trebuie îndepărtată cu ușurință pentru reparare sau curățare.
- Este necesar un rezervor de stocare a căldurii pentru schimbătoarele de căldură cu o „manta de apă” (circuit de apă), astfel încât apa rece să nu pătrundă în schimbătorul de căldură.
Trompetă pe tablă
Acest tip de schimbător de căldură este destul de practic și simplu. În principiu, coșul de fum este înfășurat într-o țeavă de metal sau cupru, care se încălzește constant și aerul care se mișcă prin el devine rapid cald.O spirală poate fi sudată pe coș folosind sudarea semiautomatică sau cu argon. De asemenea, îl puteți fixa cu staniu, după ce ați degresat anterior coșul de fum cu acid fosforic.
Fabricarea schimbătorului de căldură
Iată instrucțiuni pas cu pas despre cum să creați singur un astfel de dispozitiv.
- Decupați două cercuri cu un diametru de 30 cm (capacele de acoperire). Luați în considerare dimensiunile pe baza coșului de fum.
- Marcați pe fiecare foaie locația țevilor, cea mai mare ar trebui să fie în centru. Tub mediu de 58 mm, opt mici de 32 mm.
- Sudați conductele la mufe unul câte unul
- Sudați al doilea dop la conducte.
- Faceți un rezervor.
- Faceți două găuri pe partea laterală a carcasei metalice, pe părțile opuse.
- Pe pereții schimbătorului de căldură, faceți o ieșire sub conducte.
- Introduceți miezul finit în carcasă. Asigurați prin sudare.
- Sudați schimbătorul de căldură la coș.
- Tratați structura cu vopsea rezistentă la căldură.
Schimbător de căldură de casă
