Obsah článku
- Tepelný výměník vzduchu
- Prostřednictvím svislých a vodorovných přímých potrubí (potrubí)
- Zakřivené a zaoblené kanály
- Tankové labyrinty
- Prostřednictvím kanálů v reaktoru integrovaných do pece
- Kapalný výměník tepla
Jak vyvinout výměník tepla v peci? Který nosič tepla je lepší – kapalina nebo vzduch? Jaký je základní princip jakéhokoli výměníku tepla? Z tohoto článku se naučíte, jak samostatně vytvořit plnohodnotný kotel pro ohřev vody z improvizovaného materiálu.
V předchozích článcích jsme zkoumali různé typy spalování paliva. Popsali jsme také, jak optimalizovat průtok a regulovat teplotu plynů. Celý proces vytápění lze zhruba rozdělit do čtyř fází:
- Výroba tepla. Jedná se o spalování paliva, při kterém dochází k termochemické reakci s uvolňováním tepla.
- Výměna tepla. V této fázi přechází tepelná energie usilující o rovnováhu z nadměrného stavu do stabilního. Jednoduše řečeno – teplo se přenáší z ohřátého média na chlazené..
- Převod. Prostředek (kapalina nebo vzduch) přenáší tepelnou energii na spotřebitele (radiátor), který je umístěn v místě vzdáleném od reaktoru. Kontinuální cirkulace činidla v uzavřeném systému zajišťuje jeho návrat do reaktoru v chlazeném stavu, poté se cyklus opakuje.
- Rozptyl tepla. Spotřebitel (ve skutečnosti výměník tepla), díky vlastnostem tepelné vodivosti, uvolňuje tepelnou energii do okolního prostředí (vzduchu) a vyrovnává svou teplotu.
Výsledek procesu v bodě 1 je předvídatelný – podle velikosti pece, jejího typu a paliva můžeme posoudit provozní režim, výkon a produktivitu reaktoru. Ale bez účinné výměny tepla (bod 2) bude většina energie nadbytečná a bude odstraněna spolu s primárním nosičem ve formě horkého plynu. Jednoduše řečeno – letí do dýmky v doslovném slova smyslu. Abyste tomu zabránili, musíte si správně zvolit a uspořádat výměník tepla..
Rozmanitost vlastností různých materiálů a médií dává široký výběr, ale my se zaměříme na nejdostupnější – vzduch a kapalinu.
Výměník tepla řeší pouze jeden, ale klíčový úkol – chlazení primární chladicí kapaliny. Přísně vzato, jedná se o systém chlazení reaktoru. Rozhodujícím faktorem v účinnosti jeho práce je tepelná kapacita a tepelná vodivost média (činidla). Jak víte, voda a vzduch mají vzájemně se vylučující vlastnosti, ale vykonávají stejnou práci. Vynikající fyzikální vlastnosti hustší kapaliny než vzduchu nelze zpochybnit. Vyžaduje však hermeticky uzavřený uzavřený systém, bez kterého se vzduch neobejde..
Tepelný výměník vzduchu
V případě, že krbová kamna slouží jako primární tepelný výměník (ocelová kamna, kamna s dlouhým časem hoření – PDG, kamna na odpadní olej – POM), mohou být přijata následující opatření ke zvýšení účinnosti „suchého“ přenosu tepla.
Prostřednictvím svislých a vodorovných přímých potrubí (potrubí)
Ocelové trubky jsou přivařeny přímo na topeniště. Je lepší je instalovat vertikálně – zlepší se tím propustnost vzduchu. Vhodné, pokud je k dispozici materiál – odřezky potrubí (na tvaru sekce nezáleží). Průměr 50-200 mm. Původním řešením pece by bylo svařování stěn ze stejných úseků potrubí.
Zakřivené a zaoblené kanály
Ideální možností je zabalit celý krb do 1-2 otáček. To bude vyžadovat dovednost a čas, ale účinek bude mnohem vyšší než u jednoduchých přímých kanálů. Čím větší je rozdíl mezi úrovní příjmu a odtoku, tím lepší bude potrubí fungovat. Vezměte-li plot ven, efekt bude maximální, protože když se ohřívač ohřívá, v důsledku teplotního rozdílu bude průvan, který zajistí konstantní průtok v „automatickém“ režimu.
Tankové labyrinty
K provedení takového výměníku tepla musí být na horní stěně uspořádána další ocelová skříň o výšce asi 100 mm a tlusté stěny. Do tohoto pole umístěte ocelové přepážky 5–8 mm tak, aby vytvořily „bludiště“. Na začátku a na konci by měly být otvory pro část potrubí. Nad „labyrintem“ je také zakryt víko. V této verzi slouží prostor mezi stěnou pece a stěnami skříně jako tepelný výměník. Takové výměníky tepla mohou být uspořádány na bočních stěnách ocelového reaktoru..
Prostřednictvím kanálů v reaktoru integrovaných do pece
Takové kanály se při vytváření pece pokládají do projektu a poté se svařují do stěn. Mohou být umístěny vedle sebe v horní části topeniště. Průměr od 50 mm.
V každém typu HT se používá jev konvekce *, ve většině případů je však kvůli vysoké teplotě v reaktoru přirozený pohyb vzduchu nedostatečný a je nucen fanoušky. Tato metoda se také nazývá injekce.
* Konvekce – způsob přenosu tepla proudem nebo proudem.
Vstřikování lze provést jakýmkoli možným způsobem – zabudováním vzduchového čerpadla do potrubí nebo jednoduše nasměrováním na tepelný výměník. „Suché“ výměníky tepla jsou nejjednodušší a nejdostupnější topná zařízení.
Výhody tepelných výměníků vzduchu:
- Není nutná žádná těsnost.
- Může pracovat bez vstřikovačů.
- Snadná instalace a dostupnost dostupného materiálu.
Nevýhody vzduchových tepelných výměníků (TO):
- Je vyžadován významný průměr potrubí (od 100 mm).
- Nízká tepelná kapacita média (vzduch).
- Krátký rozsah přenosu teploty.
Kapalný výměník tepla
Jakákoli kapalina z hlediska tepelné kapacity výrazně převyšuje atmosférický vzduch, což znamená, že je schopna přenášet teplo do mnohem větší vzdálenosti od reaktoru. Současně to vyžaduje více pozornosti na sebe – těsnost celého systému (s výjimkou gravitačního). Výrazným znakem je také velká hmota, což znamená, že účinek přirozené konvekce je možný pouze při významném průměru kanálu (od 75 mm), nebo je vyžadován vstřikovač – střední dmychadlo.
Všechny kapalné výměníky tepla lze podmíněně rozdělit na dva typy – kapacitní a hlavní.
Údržba nádrže nebo nádrže na výměnu tepla jsou nádrže integrované do reaktoru. V jiných případech může být reaktor integrován do nádoby. Výměna tepla se provádí v kapalném médiu, které je v nádrži. To (nádrž) má přívodní kanály (nahoře) a „zpět“ (dole). S průměrem potrubí menším než 75 mm musí být na „vratném potrubí“ dmychadlo, jinak nebude tepelná roztažnost schopna protlačit vodu skrz kanál.
Jiný typ kapaliny TO se vyrábí ve formě válcové nádrže s přímým průchozím kanálem uvnitř. Kanál může fungovat jako komín a v mnoha případech je takový tank instalován přímo na sporáku. Voda v ní odvádí teplotu výfukových plynů a přenáší ji pomocí nucené cirkulace. Tento MOT se také nazývá potrubní kotel..
Popsaný princip je základem pro všechny moderní typy kotlů, které pracují na spalování paliva. V moderním provedení slouží jako základ pro uzavřený uzavřený systém s trubkami malého průměru (16–32 mm) a radiátory. Provoz takového systému není možný bez elektřiny pro čerpadlo. Existuje však možnost, že voda cirkuluje pod vlivem gravitace. V tomto případě slouží jako tepelný výměník pevná ocelová trubka naplněná vodou. Tato trubka je vedena ve smyčce s kotlem a je vždy umístěna ve svahu, který umožňuje gravitační průtok vody z přívodu do „zpětného potrubí“..
Hlavní TO nebo cívky jsou pevná trubka o značné délce 16–25 mm (od 15 m) obalená kolem reaktoru, komínu nebo nádrže na výměnu tepla vodou. Konstantní cirkulace vody trubicí umožňuje, aby činidlo (voda) dosáhlo maximální teploty 120 ° C. Tento efekt umožňuje zařízení pro ohřev páry. K udržení teploty však vyžaduje tepelnou izolaci.
K sestavení takového kotle potřebujeme:
- Dva sudy nebo sudové nádrže s rozdílem průměru 50–100 mm a výškovým rozdílem 100 mm.
- Plná měděná trubka 16 mm – 50 m.
- Hlína Chamotte.
- Vibrátor.
- Cirkulační čerpadlo.
- Instalační materiál kotle – nohy, dveře, komín atd..
Pracovní postup:
- Navíjíme měděnou trubici na válec malého průměru
Pozornost! Zabalte opatrně, aby nedošlo k deformaci zkumavky.
- Konce přivedeme na konec spodní části hlavně od konce.
- Vyřízli jsme otvory ve velkém sudu pro přívody a zpětné vývody.
- Instalujeme malý sud s trubkami ve velkém.
- Posílíme vibrátorovou palcátku na stěně velkého hlavně.
- Naplňte sinus tekutým roztokem šamotové hlíny a pravidelně zapínejte vibrátor.
- Uvnitř malého válce uspořádáme krb (s horizontálním uspořádáním) nebo pístový PDG typu „Bubafonya“ (s vertikálním uspořádáním).
Další zajímavou myšlenkou je symbióza kamenné pece a kapalinového kotle..
Video: vodní okruh v cihlové peci
V tomto případě se z trubek 75–85 mm vaří volumetrický hermetický registr ve tvaru krychle nebo složené figurky (krychle + trojúhelník). Vypadá to jako dům se sedlovou střechou. Registr má také zdroj a návrat. Celá konstrukce je instalována na základu a je lemována šamotovými cihlami.
Toto je časově nejnáročnější možnost. V případě volného přístupu k materiálu a možnosti přepravy výrobku bude nákladově efektivní. Registrační hmotnost je 200 – 300 kg.
Výměník tepla může mít jakoukoli konstrukci – je třeba dodržovat pouze jeho základní princip – přenos tepla z reaktoru do akumulace nebo toku činidla. Poté agent distribuuje teplo spotřebitelům. Tvar, velikost a vlastnosti tohoto prvku jsou určovány pouze vašimi potřebami a představivostí..
Jaký je proces výroby tepelného výměníku pro kamennou troubu?