Расчет теплообменника тт котла

Обновлено: 29.06.2024

Тепловой аккумулятор: преимущество использования в различных системах отопления, особенности расчета и обвязки

Буферная или емкость или теплоаккумулятор для отопления используется для накопления горячего теплоносителя с целью его более рационального использования. Однако, большинство систем отопления с газовыми, электрическими и дизельными котлами функционируют без аккумулирующего бака. Следует определить, в каких именно случаях использование теплоаккумулятора для котла отопления является наиболее эффективным, а когда не приносит заметного экономического или технического эффекта.

Преимущества использования теплоаккумулятора для котлов различного типа

Приобретая тепловой аккумулятор, пользователь ожидает значительного повышения КПД системы отопления. Однако, коэффициент увеличения отличается для котлов, использующих различные виды топлива.

Газовый котел

В газовых системах теплоаккумуляторы для отопления используются довольно редко. Причина состоит в высоком уровне автоматизации газового котла в сочетании с использованием встроенных циркуляционных насосов. Таким образом, буферная емкость будет только мешать принудительному перемещению теплоносителя по системе. Что касается экономии средств, то для газового топлива не существует особых тарифов. Следовательно, нет возможности в нагреве теплоносителя при низкой цене топлива.

Электрический котёл

Электрокотлы оборудованы эффективной системой контроля с высоким уровнем автоматизации. Однако они являются одними из самых дорогостоящих, с точки зрения цены на энергоресурсы. В сочетании с теплоаккумулятором для системы отопления затраты на электричество могут быть существенно снижены. Это происходит при условии использования двухтарифного счётчика. В ночное время при слабой загрузке энергосистемы электрический котел работает при более экономном тарифе, нагревая теплоноситель и заканчивая его в аккумулирующий бак. Утром по сигналу таймера или программатора котел отключается. В дневной период горячий теплоноситель при помощи циркуляционных насосов распределяется по системе отопления.

Твердотопливный котел

Существует несколько причин, по которым использование теплоаккумулятора для твердотопливного котла является наиболее эффективным. Прежде всего, это возможность управления системой отопления, которая делает нагрев дома более эффективным. Для газовых, электрических и даже жидкотопливных (дизельные, мазутные) котлов, существует возможность в любой момент уменьшить подачу топлива, понизив температуру теплоносителя. Твердотопливные котлы, независимо от типа: с одной топкой (классические), длительного горения или конденсационные, не могут без ущерба для конструкции одномоментно прекратить работу. Они имеют высокую степень тепловой инерции и практически не поддаются управлению. Единственный способ контроля процесса горения в топке, это регулятор тяги.

Зачастую в момент работы высвобождается избыточное количество тепла. При этом, установить терморегулятор на радиаторы отопления настоятельно не рекомендуется. Исключение нескольких контуров из общей системы теплообмена приведет к резкому росту температуры теплоносителя на обратке. Что может привести к повреждению теплообменника и топки. Комфортная температура в доме достигается путем проветривания помещений. Это является неэффективной тратой энергоресурсов. Таким образом, поддержка требуемого температурного режима твердотопливного котла выполняется исключительно вручную. Для этого необходимо систематически, через короткие промежутки времени, подавать в топку небольшое количество топлива. Что явно не облегчает обслуживание системы отопления.

Выполнив подключение теплоаккумулятора к твердотопливному котлу, конечный пользователь получает сразу несколько преимуществ:

Значительное повышение КПД, в некоторых случаях до 75-85%, против обычных для твердотопливного котла 45-50%;
Возможность контролировать температуру в доме с разделением на отдельные зоны и установкой комфортных температурных параметров независимо в каждом помещении;
Увеличивается период между загрузками топлива, кроме того основное функционирование можно перенести на дневное время;
Уменьшается риск пиковых нагрузок при экстремальной эксплуатации, перегрева топки и теплообменника или образования конденсата, что положительно сказывается на продолжительности функционирования котла.

Основные технические характеристики теплоаккумулятора для частного дома

Бак теплоаккумулятора имеет цилиндрическое или квадратное сечение и объём от 200 до 30000 л. Материалы для изготовления служит нержавеющая сталь или металлические сплавы с антикоррозионным покрытием. Кроме того, наличие воды, занимающей весь внутренний объем замедляет интенсивность коррозии. Буферные емкости небольшого объема покрывают изнутри эмалью. Некоторые производители предлагают емкости, изготовленные из термостойких полимерных материалов с дополнительными ребрами жесткости для укрепления конструкции. Такие изделия не боятся коррозии, однако имеют существенные ограничения по размерам в связи с низкой прочностью материала.

Некоторые баки имеют горизонтальные перегородки, разделяющие внутреннее пространство на отдельные секции. Это способствует более выраженному температурному расслоению воды. Как следствие, повышается эффективность управления тепловыми потоками.

Количество пар патрубков подачи и обратки зависит от системы отопления. Большинство моделей имеют от 2 до 10 пар. При этом на каждую пару рекомендует устанавливать отдельный циркуляционный насос. В конечном счете, более целесообразно при обвязке котла с теплоаккумулятором дополнительно использовать тепловой коллектор (гребенку) для распределения теплоносителя по контурам.

Некоторые модели предоставляют возможность установки дополнительных нагревательных элементов. Теплоаккумулятор с тэном, в зависимости от его мощности, может стать полноценным источником тепла, полностью заменив твердотопливный котел, при менее эффективных режимах обогрева.

Расчёт теплоаккумулятора для отопления и особенности его выбора

Объём ёмкости буферного накопителя находится в прямой зависимости от мощности твердотопливного котла. На практике, это выражается следующим образом. Объём бака должен быть такой, чтобы имеющийся в нем теплоноситель полностью нагревался до расчетной температуры за время одной загрузки топлива. Учитывая, что время эффективного нагрева классического твердотопливного котла составляет порядка 3-4 часов. Такой режим работы позволяет сократить количество загрузок до 1-3 как в сутки, что обеспечивает КПД близкий к максимальному.

Выполним расчет теплоаккумулятора на примере частного коттеджа площадью 150 м2. При достаточно эффективном утеплении сооружения, при температуре окружающей среды -30°С теплопотери такого дома могут достигать 15 кВт/ч. В сутки теплопотери составят около 360 кВт/ч.

При условии отопления дома сухими березовыми дровами, имеющими выход тепловой энергии 3,8 кВт/ч/кг. Общие суточные затраты топлива могут составить 95 кг. При условии, что объем топки среднего по размерам котла составляет около 50 л в неё можно свободно загрузить 30 кг дров. Что даст 114 кВт/ч тепловой энергии. Это значит, что в сутки необходимо выполнить три полные загрузки.

Если твердотопливный котёл определенной мощности уже имеется, то расчетный объём бака необходимо сокращать на треть. Таким образом, она составит для данного дома 1000л.

Принимаем теплоотдачу котла на одной загрузке равную 38 кВт/ч. (3 часа работы на березовых дровах (30кг) 114 кВт/ч.). Из них на поддержание системы отопления дома уходит около 15 кВт/ч, а на нагрев теплоносителя в баке остальные 23 кВт/ч. Соответственно, буферная емкость объёмом 1000 л будет нагреваться до плановой температуры на протяжении 2,8 часа, что соответствует продолжительности одной загрузки. Следовательно, объём бака буферной емкости подобран правильно.

После того как котёл погаснет температура теплоносителя из бака будет достаточно для обеспечения комфортного уровня температуры в помещениях на протяжении 3-4,5 часов. То есть одной загрузке котла в сочетании с буферной емкостью достаточно на 6-7,5 часов. Это означает сокращение количества загрузок топлива на треть при температуре -30°С и вдвое при -10°С.

Типовые схемы обвязки ТТ котла с теплоаккумулятором

Правильная обвязка твердотопливного котла с теплоаккумулятором, кроме своей основной функции накопления и выдачи тепла, выполняет еще несколько дополнительных:

Быстрый переход твердотопливного котла в рабочий режим;
Подача в систему отопления теплоносителя с определенной (комфортной) температурой.

Буферная ёмкость подключается к котлу таким образом, чтобы разделять котловой и отопительный контуры.

Котловой контур отделён от накопителя байпасом с трёхходовым клапаном. В начале запуска твердотопливного котла теплоноситель движется по малому кольцу через байпас, пока не достигнет температуры около 60°С на обратке. После этого угроза низкотемпературной коррозии теплообменника существенно снижается. Трёхходовой клапан начинает открываться, перенаправляя теплоноситель в буферную емкость.

Схема подключения твердотопливного котла с теплоаккумулятором включает следующие элементы:

Группа безопасности устанавливается на подаче непосредственно возле твердотопливного котла. В нее включается предохранительный клапан, манометр и кран Маевского (клапан для удаления воздуха);
Узел подачи горячего теплоносителя в обратку (подмес) для защиты топки и теплообменника;
Запорная арматура с кранами для слива и наполнения системы отопления;
Расширительный бачок для компенсации температурных расширений теплоносителя;
Буферная емкость теплоаккумулятора;
Смесительные узлы контуров отопления (коллектор, если контуров много);
Автоматика управления подачи теплоносителя в систему отопления.

Следует помнить, что такая система является энергозависимой. И для её функционирования необходимо предусмотреть альтернативные источники питания аккумуляторы или дизель-генератор.

Теплообменник для твердотопливного котла своими руками

Отсутствие газа и постоянные перебои с электричеством вынуждают загородных жителей использовать в качестве основного нагревательного элемента котлы, работающие на дровах или угле. Преимуществ у твердотопливных агрегатов немало, но есть и недостатки. Один из них — невозможность в обычных условиях автоматизировать подачу топлива. Поэтому приходится такой котел все время загружать. Но есть у него одно очень важное достоинство — можно изготовить твердотопливный котел своими руками, тем более что чертежи есть в свободном доступе в Интернете.

Варианты теплообменников

Конструкций теплообменников огромное количество, и каждый мастер старается найти свой вариант, обладающий максимальными качествами. Давайте рассмотрим несколько таких вариантов.

Вариант №1

Эффективность забора тепла будет выше, если теплообменник сделать больше. Поэтому, устанавливая твердотопливный котел своими руками, необходимо точно рассчитать его мощность, а, соответственно, и размеры. Есть схемы и конструкции, которые имеют компактные размеры, но по эффективности не уступают котлам больших габаритов. Все дело в конструкции теплообменника, и это надо обязательно учитывать, если площадь помещения для расположения котла не очень большая. Что можно предложить? Вариант один — сделать теплообменник из нескольких рядов труб по вертикали. Оптимальный выход, если рядов будет 4 или 5.

Внимание! В каждую торцевую конструкцию врезается патрубок. Нижний патрубок — это обратка, а верхний — подача.

При сооружении теплообменника возникает много вопросов, связанных со сваркой прямоугольных элементов. Гнуть их нельзя, поэтому придется делать сквозные прямоугольные отверстия болгаркой под размер сечения, а открытые торцы труб заваривать, накладывая металлические пластины. Процесс этот непростой, потому что связан с небольшой длиной сварочного шва, относящегося к категории ответственных. Поэтому после сварки рекомендуется шов зачистить с помощью болгарки и довести до максимального уровня ровности без металлических наплывов.

Теперь необходимо теплообменник проверить на наличие протечек. Ставите его вертикально, закрываете нижний патрубок, а в верхний заливаете воду. Проводите осмотр. Если вода через стыки и швы не просочилась, значит, все нормально.

Вариант №2

Конструкция теплообменников Swep

Здесь вместо труб круглого сечения можно использовать металлические листы толщиной 3–5 мм. Торцевые конструкции также изготавливаются из прямоугольных труб. А вот вместо труб к торцам привариваются листы, вырезанные под необходимый размер.

По сути, конечная конструкция — это своеобразный короб, где роль стенок играют с одной стороны торцевые формы из прямоугольных труб, а с другой — две камеры, ограниченные металлическими листами.

Кладка кирпича и установка теплообменника

Итак, изготовление теплообменника закончено, и можно переходить к сооружению самого твердотопливного котла. Это будет обычная печь, чертежи которой можно найти в Интернете. Здесь важно учесть один размер — это зазор между теплообменником и стенками нагревательного агрегата. Он должен составлять не меньше одного сантиметра. Поэтому котел, а точнее, его размеры выдерживаются строго по размерам теплообменника.

В первую очередь под отопительный прибор заливается хороший бетонный плиточный фундамент. Его необходимо выдержать не меньше месяца, чтобы раствор принял марочную прочность. При возведении этого сооружения обязательно выставление каждого элемента в горизонтальной плоскости. Дело в том, что теплообменник является местом, где могут образовываться воздушные пробки, препятствующие движению теплоносителя. Чтобы эти пробки не появлялись, теплообменник должен располагаться строго вертикально. Внутри котла к нему не подобраться и воздух не спустить. Так что обратите на это особое внимание.

Кирпичные печи на твердом топливе

После того как будет собрано из кирпичей днище котла, необходимо собрать поддувало и топку. В камере сгорания надо будет сделать кладку из огнеупорного кирпича. Под теплообменник обязательно выстраиваются подставки с учетом горизонтальности конструкции. После чего устанавливается сам агрегат, который подсоединяется тут же к системе отопления. Можно на нем сделать выходные патрубки большей длины, провести сооружение котла, а потом подсоединить его к отоплению.

Крышка печки — это толстая чугунная плита, так что позаботьтесь о ней заранее и подрежьте под нужный размер. Она съемная, что позволит при необходимости провести ремонтные работы и чистку от сажи. Такая плита — это еще одна плоскость с высокой степенью теплоотдачи. Ее можно заложить одним рядом кирпичей, сделав своеобразный аккумулятор тепловой энергии, или нарезать на крышке пару отверстий, и получится отличная варочная печь.

Что касается дымохода, то тут два варианта:

Металлическая труба.
Выложенный из кирпича.

Первый вариант проще сделать самому. К тому же готовые сэндвич-дымоходы сегодня продаются повсеместно, так что с этим проблем не будет.

Кроме горизонтальной конструкции твердотопливного котла, есть и вертикальная. Этот тип является исключительно отопительным. Отличительная его черта — большой вертикальный размер и установка дымохода только сбоку от прибора. В горизонтальном случае его можно установить как сбоку, так и сверху. Есть и еще одно отличие, которое на первый взгляд кажется не самым важным. Но если посмотреть на него с практической стороны, то для многих он окажется важным элементом.

В котлы горизонтальной формы дрова можно укладывать только горизонтально, а в вертикальный прибор — и вертикально, и горизонтально. При этом длина поленьев полностью соответствует размерам теплообменника. Чем больше этот размер, тем длиннее поленья в него можно заложить, а значит, меньше придется пилить. В этом плане угольный вариант не имеет никакого значения.

Как повысить коэффициент полезного действия

Кирпичная печь с котлом водяного отопления

Твердотопливный котел, тем более самодельный, имеет один большой недостаток — часть тепловой энергии уходит в дымоход. Особенно, если труба очень высокая и прямолинейная. Увеличить КПД агрегата можно, если применить следующие рекомендации:

Увеличить длину трубы. Для этого можно котел установить в подвальном помещении. Необходимо сделать так, чтобы расстояние между топкой и верхней частью дымохода составляло не меньше 7 м.
Устроить дополнительный тепловой щиток, в котором будет проведена выхлопная труба в изогнутом виде. Для этого щиток устанавливается над котлом, который расположен в подвале. Можно в щиток установить конструкцию по типу радиатора.
Монтируется парус, как в случае с камином.
Монтируется бак с водой, которая будет нагреваться за счет тепла дымовых газов. Эту воду можно использовать и для бытовых нужд, и для дополнительной системы отопления.
Установить циркуляционный насос, который поднимет КПД на 20% — проверенный факт.

Заключение по теме

Самодельный твердотопливный котел из кирпича — это всего лишь один из способов сделать агрегат своими руками. Не будем утверждать, что он самый простой, но практика показывает, что самостоятельно сделать котел только из металла могут не все. Ведь такие агрегаты требуют профессионального подхода к сварочным операциям. И если вы владеете навыками сварщика на уровне любителя или даже полупрофессионала, то не стоит притрагиваться к этому прибору.

Сборка твердотопливного котла своими руками

Сегодняшний рынок заполнен предложениями об экономичном изделии с водяным контуром для отопления помещений. По заявлениям производителей оно способно при минимальных затратах на топливо максимально долго сохранять тепло в жилье. Такое оборудование очень удобно в использовании в тех местах, где нет возможности применить альтернативный вид отопления (например, согрев природным газом).

Однако стоимость этого изделия далеко не всегда радует дешевизной, поэтому выгодным вариантом будет взять чертеж твердотопливного котла и собрать его самостоятельно.

Разбираемся в конструкции

Огромный ассортимент материалов и доступность информации позволят не испытывать сложностей с изготовлением котла.

Но любой самодельный агрегат, в том числе и твердотопливный котел, требует для сборки знаний тонкостей конструкции и производственного процесса.

Что необходимо иметь

Для выполнения работ понадобится:

эскиз;
навык выполнения сварочных работ;
умение пользоваться газовым резаком;
навыки конструктора для того, чтобы правильно выполнить разметку и раскрой материала;
навыки каменщика;
самодельный котел. работающий на твердом топливе, потребует умения пользоваться электрическими инструментами: например, резьба болгаркой или электроножницами по металлу.

Сбор материала

Для того чтобы приступить к работе, необходимо запастись материалом. Обязательно понадобятся:

огнеупорный кирпич, строительный песок (глина);
трубы прямоугольного и круглого профиля, листовой металл;
колосники;
дверки для топочного и зольного отверстия;
чугунная плита для приготовления пищи;
водонагреватель и насос для циркуляции воды;
гравий или щебень, вода.

Инструменты

Производственный процесс не обойдётся без болгарки (электрических ножниц по металлу), сварочного аппарата. Также понадобится газовый резак, для работы которого необходим кислородный баллон и баллон с пропаном.

Также стоит запастись маркером по металлу, уровнем, метровой линейкой, шпателем, щипцами, пассатижами, электрической дрелью с набором свёрл. В целях безопасности обязательно нужно подготовить средства индивидуальной защиты — маски и очки. Можно приступать к работе.

Особенности конструкции

Обычное оборудование подобного типа состоит из теплообменника, загрузочного бункера, дымохода, блока управления, форсунки, камеры отвода горячих газов и камеры сгорания.

Самодельный котел, работающий на твердом топливе, в зависимости от положения теплообменника может быть горизонтального и вертикального типа.

В оборудовании горизонтального типа он монтируется в кирпичный корпус. В то время как в оборудовании вертикального типа теплообменник устанавливается на прочный бетонный фундамент.

На фундаменте выстраивается поддувальная камера из кирпича. Над камерой монтируется колосниковая решётка.

Принцип работы

Принцип действия этого оборудования основан на нагревании воды в системе при помощи тепла от сжигания топлива. Подробно процесс работы представлен такими этапами:

в камеру сгорания загружается топливо. К слову, в виде него могут использоваться торфяные брикеты, уголь, дрова, пеллеты, опилки и прочее;
нагретый воздух поднимается вверх и выводится через дымоход;
в процессе движения этот воздух нагревает теплообменник, а он осуществляет нагрев воды;
нагретая вода вытесняет из системы холодную — происходит циркуляция и остывшая вода возвращается в область теплообменника.

Объём камеры сгорания должен соответствовать номинальной мощности оборудования или же максимальной отапливаемой площади. Это прямая зависимость.

На практике ещё придётся учитывать сезонность, пики потребления горячей воды, функциональную сложность системы отопления или горячего водоснабжения. Камера отвода горячих газов выполняет функции выходного коллектора, который выводит продукты горения по дымоходу.

Повышение КПД

Чтобы повысить КПД агрегата, необходимо учитывать особенности теплообменника, а также полноту и период сгорания топлива. Чем больший размер будет иметь площадь теплового контакта, тем больше тепла будет передано воде от сгорающего топлива. От эффективности сгорания топлива зависит процесс нагрева воды до нужной температуры. Поэтому к расчёту конструкции необходимо отнестись со всей ответственностью — она должна быть безопасной и надёжной.

Эти свойства оборудования напрямую зависят от качества корпуса: он должен быть изготовлен из жаропрочной стали толщиной не менее 5 мм. В случае если для корпуса используется лист из чугуна, то его толщина может быть более 8 мм. Для внутренней системы рекомендуется использовать трубы диаметром до 50 мм с толщиной стенки от 3 до 4 мм.

При конструировании надо продумать сужение водопровода от направления движения горячей воды в сторону холодной и расширение его в обратном направлении. Для этого придётся использовать трубы меньшего диаметра, например, 25 мм.

От теории к практике

Чаще желающие смастерить оборудование своими руками останавливают выбор на вертикальном твёрдотопливном котле. Процесс изготовления будет рассмотрен на примере твёрдотопливного котла для отопления дома площадью 100 м2. Эта система состоит из семи радиаторов и разводки системы водопровода.

Итак, делаем теплообменник:

изготавливаем вертикальные основания теплообменника. Для этого берём четыре профильные трубы длиной по 30 см каждая, которые будут располагаться со стороны камеры сгорания;
в них газовым резаком делаем по четыре отверстия диаметром 5 см. Неровности убираем угловой шлифовальной машинкой (болгаркой). Должно получиться восемь отверстий;
в трубах, которые будут находиться в задней части оборудования, проделываем четыре отверстия диаметром 40 мм и четыре диаметром 50 мм. Все они должны располагаться со стороны соединения с передними стойками. В результате должно получиться по восемь отверстий;
в профильной трубе длиной 500 мм вырезаем отверстие для крепления патрубка, через который будет происходить вывод отработанной воды;
в верхней части задней стойки делаем отверстие для подачи воды в систему.

После чего приступаем к сборке теплообменника. Вертикальные основания соединяются профильной трубой. Для этого её кладём на установленные перпендикулярно поверхности основания. Места соединения провариваем сваркой. Всю эту конструкцию с обратной стороны соединяем профильной трубой с отверстиями для отвода воды. В результате получаем переднюю стенку теплообменника.

Далее вертикальные основания устанавливаем перпендикулярно, и свариваем четырьмя трубами круглого сечения. Получается задняя стенка теплообменника. Переднюю и заднюю стенки соединяем между собой. Для этого надо подвести продольные трубы к отверстиям и проварить их, а затем к конструкции привариваем патрубки для подачи и вывода воды. Стыки завариваем с использованием кусочков металла и проверяем прочность теплогенератора.

После проверки прочности сварки закрываем пробкой патрубок для отвода воды, а в отверстие для подвода заливаем воду. Проверяем герметичность сварочных соединений на видимые протечки.

Изготовление корпуса тоже потребует усилий. Для этого из листов жаропрочной стали вырезаем восемь стенок – 2 передние, 2 задние и 4 боковые. Площадь каждой из них должна быть 850 х 300 мм. Все замеры производим метровой линейкой, отрезаем материал болгаркой. После чего вырезаем две пластины размером 450 х 450 мм: одну для днища, другую для верхней плиты котла.

Делаем два отверстия под дверки в передней стенке: первое — на уровне колосника для поджигания топлива и очистки камеры сгорания, а второе – немного выше по уровню для загрузки топлива. В работе используем дрель и болгарку. Из листа нарезаем рёбра жёсткости длиной 80 см.

Монтаж котла

После того как будет изготовлен теплообменник и подготовлены детали для корпуса, можно приступить непосредственно к монтажу самого оборудования. Лучше всего это делать на том месте, где будет стоять самодельный котёл на твёрдом топливе. Конструкция получится очень тяжёлой и неподъёмной.

Что надо будет сделать:

выкладываем кирпичный фундамент, на который затем устанавливаем нижнюю пластину из стального листа;
вертикально по периметру нижней пластины устанавливаем внутренние стенки теплогенератора;
внутрь этого корпуса помещаем колосники и сам теплообменник. Здесь надо учесть, что труба для отвода воды должна быть ниже трубы для её подвода;
устанавливаем внешние стенки;
между внутренними и внешними стенками располагаем слой промытого и прокалённого песка для повышения КПД;
привариваем рёбра жёсткости с внешней стороны котла, а на верхнюю часть корпуса прикрепляем оставшийся лист;
устанавливаем дверки в отверстия и монтируем дымоотвод.

На поверхность конструкции можно установить чугунную плиту и получить возможность приготовления пищи. Или вместо неё приспособить сделанный своими руками нагреватель для воды. В результате всех мероприятий получится экономичный и надёжный самодельный котёл на твёрдом топливе.

Главная > Отопление > Теплообменник для твердотопливного котла. Своими руками.

Теплообменник для твердотопливного котла. Своими руками.

Для своего твердотопливного котла мною был сделан эффективный теплообменник. Конструкция теплообменника продумана таким образом, чтобы обеспечить максимально возможную площадь теплообмена при простоте изготовления. А площадь теплообмена, как известно, напрямую влияет на эффективность.

Конструктивно теплообменник состоит из трех одинаковых трубных регистров. Все они при установке объединяются в один теплообменник с помощью сварных гребенок. Соединения разъемные, чтобы в случае аварии любого из регистров можно было просто отключить его из работы без разборки котла.

Перед изготовлением регистров я сначала сделал шаблоны из пластиковой трубы, которые решил применять для разметки с целью достижения правильной геометрии сварных соединений.

Отверстия делал без сверления. Сначала большой болгаркой срезал часть металла, затем малой болгаркой со шлифовальным кругом подгонял под разметку, и лишь затем окончательно выбирал шарошкой. Дополнительная ручка на дрели оказывается совсем не лишней, регулятор оборотов тоже. Шарошка лет 15 ждала своей очереди в моих закромах со времен работы на эл. монтаже для снятия фасок внутренних поверхностей труб (при индустриальном способе монтажа) .

Для контроля отверстий при обработке тоже использовал шаблон. Очень удобным у меня оказался в этом качестве старый электролитический конденсатор.

Далее занялся изготовлением гребенок для сборки блока регистров. Отверстия в заготовках делал по той же технологии, что и при сборке регистров: болгарки, дрель с шарошкой. С помощью струбцин прижал вкрученные седла с американками к плоской трубе и к трубе гребенки, прихватил сваркой.

После скрутил американки и седла второй гребенки, притянул, чтобы плоскости американок были плотно прижаты, а трубы параллельны в двух плоскостях. Прихватил, раскрутил, вроде бы все осталось в плоскостях. Обваривать пока не решился до окончательной сварки регистров, на всякий случай.

Поиск по сайту.
Вы можете изменить поисковую фразу.

В результате мой твердотопливный котел мощностью порядка 100 кВт был оборудован эффективным и достаточно надежным теплообменником, что подтвердилось в дальнейшем практической эксплуатацией.

Информацию о сборке регистров прислал Виктор:

Расчет теплообменника тт котла

общем сделали твердотопливный котел (уголь) размером 1м х 1м х 1,5м, объем топки 20л. Вот интересно стало сколько тепла он выдает? Подскажите пожалуйста каким образом можно посчитать его тепловую мощность?

Что-то поздно интерес проявился. Обычно сначала задаются требуемой мощностью, а потом уже конструируют. А если он "выдает" четыре стакана кипятка в сутки, что будете делать?

Очень и очень грубо можно подсчитать по обычному теплосъему с 1 м2 поверхности нагрева. Он может колебаться от 5000 ккал/ч на м2 и до 10000. В зависимости от вида топлива.

Поточнее можно посчитать по "Нормативному методу". Но и то при условии, что конструкция котла соответствует вариантам Нормативного метода.

И совсем точно - по результатам нескольких испытаний в разных режимах, на разных топливах. Точность будет зависеть от правильности методики испытаний и измерений. Результаты могут оказаться далекими от расчетов.

испытатель

Просмотр профиля 18.3.2013, 22:20 5000-10000 ккал /ч с 1 кв.м поверхности теплоотдачи для самопального котла многовато ИМХО. Я грубо прикидываю для самоделок 4-5 кВт с 1 кв.м.

Татьяна Удальцов. Татьяна Удальцова

Просмотр профиля 19.3.2013, 6:23 5000-10000 ккал /ч с 1 кв.м поверхности теплоотдачи для самопального котла многовато ИМХО

Зависит от конструкции котла и вида топлива. Конструкция может быть никудышная и хорошая. Если посмотреть старые котлы, в том числе самопальные, где обязательно приводилась величина теплосъема, можно много интересного узнать.

Даже для самого примитивного стального котла с гравитационной топкой на дровах теплосъем был 10000 ккал/ч*м2. А для некторых котлов аж до 22000 доходил. Но это всё было вранье. Никаких "кВт" тогда не было, основной показатель был УКМ, т.е число "условных квадратных метров" с теплосъемом 10000. Заводы его безбожно завышали. Потом эти махинации разоблачили, АКХ подготовила материалы по реальному теплосъему на основании испытаний. Он оказался раза в два меньше. Точно так же, как кВт сейчас завышают - только не так нагло.

Типичным представителем "самопальных" котлов являются так называемые "НР-18". Их по всей стране самопально делали. Они мало общего имели с настоящим котлом НР-18 конструкции Николая Ревокатова. Просты в изготовлении, но очень неэкономичны. Но и у них реальный теплосьем на рядовом Кузнецком угле был порядка 5000. На каком-нибудь Егоршинском или Экибастузе конечно меньше, эта грязь не для таких котлов. Ну а на газе можно с любого котла 10000 снять, если правильно топку сконструировать.

испытатель

Тепловой расчет теплообменных аппаратов

Теплообменный аппарат – это устройство, обеспечивающее передачу тепла между средами, разнящимися по температуре. Для обеспечения тепловых потоков различного количества конструируются разные теплообменные устройства. Они могут иметь разные формы и размеры в зависимости от требуемой производительности, но основным критерием выбора агрегата является площадь его рабочей поверхности. Она определяется с помощью теплового расчета теплообменника при его создании или эксплуатации.

Расчет может нести в себе проектный (конструкторский) или проверочный характер.

Конечным результатом конструкторского расчета является определение площади поверхности теплообмена, необходимой для обеспечения заданных тепловых потоков.

Проверочный расчет, напротив, служит для установления конечных температур рабочих теплоносителей, то есть тепловых потоков при имеющейся площади поверхности теплообмена.

Соответственно, при создании устройства проводится конструкторский расчет, а при эксплуатации – проверочный. Оба расчета идентичны и, по сути, являются взаимообратными.

Основы теплового расчета теплообменных аппаратов

Основой для расчета теплообменников являются уравнения теплопередачи и теплового баланса.

Уравнение теплопередачи имеет следующий вид:

Q – размер теплового потока, Вт;
F – площадь рабочей поверхности, м2;
k – коэффициент передачи тепла;
Δt – разница между температурами носителей на выходе в аппарат и на выходе из него. Также величина называется температурным напором.

Как можно заметить, величина F, являющаяся целью расчета, определяется именно через уравнение теплопередачи. Выведем формулу определения F:

Уравнение теплового баланса учитывает конструкцию самого аппарата. Рассматривая его можно определить значения t1 и t2 для дальнейшего вычисления F. Уравнение выглядит следующим образом:

G₁ и G₂ – расходы масс греющего и нагреваемого носителей соответственно, кг/ч;
c_p₁ и c_p₂ – удельные теплоемкости (принимаются по нормативным данным), кДж/кг‧ ºС.

В процессе обмена тепловой энергией носители изменяют свои температуры, то есть в устройство каждый из них входит с одной температурой, а выходит – с другой. Эти величины (t₁ вх ;t₁ вых и t₂ вх ;t₂ вых ) являются результатом проверочного расчета, с которым сравниваются фактические температурные показатели теплоносителей.

Вместе с тем большое значение имеют коэффициенты теплоотдачи несущих сред, а также особенности конструкции агрегата. При детальных конструкторских расчетах составляются схемы теплообменных аппаратов, отдельным элементом которых являются схемы движения теплоносителей. Сложность расчета зависит от изменения коэффициентов теплопередачи k на рабочей поверхности.

Для учета этих изменений уравнение теплопередачи принимает дифференциальный вид:

Такие данные, как коэффициенты теплоотдачи носителей, а также типовые размеры элементов при конструировании аппарата или при проверочном расчете, учитываются в соответствующих нормативных документах (ГОСТ 27590).

Пример расчета

Для большей наглядности представим пример конструкторского расчета теплообмена. Этот расчет имеет упрощенный вид, и не учитывает потерь теплоты и особенностей конструкции теплообменного аппарата.

Температура греющего носителя при входе t₁ вх = 14 ºС;
Температура греющего носителя при выходе t₁ вых = 9 ºС;
Температура нагреваемого носителя при входе t₂ вх = 8 ºС;
Температура нагреваемого носителя при выходе t₂ вых = 12 ºС;
Расход массы греющего носителя G₁ = 14000 кг/ч;
Расход массы нагреваемого носителя G₂ = 17500 кг/ч;
Нормативное значение удельной теплоемкости с_р =4,2 кДж/кг‧ ºС;
Коэффициент теплопередачи k = 6,3 кВт/м 2 .

1) Определим мощность теплообменного аппарата с помощью уравнения теплового баланса:

Q вх = 14000‧4,2‧(14 – 9) = 294000 кДж/ч

Q вых = 17500‧4,2‧(12 – 8) = 294000 кДж/ч

Qвх = Qвых. Условия теплового баланса выполняются. Переведем полученную величину в единицу измерения Вт. При условии, что 1 Вт = 3,6 кДж/ч, Q = Qвх = Qвых = 294000/3,6 = 81666,7 Вт = 81,7 кВт.

2) Определим значение напора t. Он определяется по формуле:

3) Определим площадь поверхности теплообмена с помощью уравнения теплопередачи:

F = 81,7/6,3‧1,4 = 9,26 м2.

Как правило, при проведении расчета не все идет гладко, ведь необходимо учитывать всевозможные внешние и внутренние факторы, влияющие на процесс обмена теплом:

особенности конструкции и работы аппарата;
потери энергии при работе устройства;
коэффициенты теплоотдачи тепловых носителей;
различия в работе на разных участках поверхности (дифференциальный характер) и т.д.

Вы можете самостоятельно провести тепловой расчет на основе уравнений выше и получить результат в pdf-формате (в полях «Допустимые потери», «Давление расч.» и «Tmax» можно указать произвольные данные, единственное ограничение: Tmax > t1).

ВАЖНО: Для наиболее точного и достоверного расчета инженер должен понимать сущность процесса передачи тепла от одного тела к другому. Также он должен быть максимально обеспечен необходимой нормативной и научной литературой, поскольку в расчете на множество величин составлены соответствующие нормы, которых специалист обязан придерживаться.

Выводы

Что мы получаем в результате расчета и в чем его конкретное применение?

Допустим, что на предприятие поступил заказ. Необходимо изготовить тепловой аппарат с заданной поверхностью теплообмена и производительностью. То есть перед предприятием не стоит вопрос размеров аппарата, но стоит вопрос материалов, которые обеспечат нужную производительность с заданной рабочей площадью.

Для решения данного вопроса производится тепловой расчет, то есть определяются температуры теплоносителей на входе и выходе из аппарата. Исходя из этих данных выбираются материалы для изготовления элементов устройства.

В конечном итоге, можно сказать, что рабочая площадь и температура носителей на входе и выходе из аппарата – основные взаимосвязанные показатели качества работы теплообменника. Определив их путем теплового расчета инженер сможет разработать основные решения для конструирования, ремонта, контроля и поддержания работы теплообменников.

3 способа подобрать пластинчатый теплообменник

Подбор теплообменного аппарата квалифицированными инженерами имеет очень сильное преимущество - опыт специалиста, который невозможно заменить ничем.

Например, после всех вычислений на выходе получаем несколько вариантов типомоделей теплообменников разных производителей, тогда можно ориентироваться на цену и подобрать более выгодный вариант, но не только.

Теплообменные аппараты, решающие одну и туже задачу, будут отличаться габаритами, весом, что в конечном счете влияет на стоимость доставки рекуператора до объекта, а в случае с размерами, агрегат вообще может не поместиться в месте монтажа, если не учесть данный момент во время подбора.

Чтобы получить решение "под ключ", которое избавит вас от подобных проблем - заполните простую форму и укажите контакты для связи.

Инженеры "ПроТепло" произведут все необходимые расчеты, подберут подходящие типомодели теплообменников, количество и материалы пластин и уплотнений для них, предложат вам несколько альтернативных вариантов на выбор.

Как подобрать теплообменник правильно?

Правильный подбор модели теплообменного аппарата состоит из четырех пунктов:

Определение задачи, которую будет решать теплообменник
Определение технических условий эксплуатации
Расчет теплообменного аппарата
Подбор конкретной модели, подходящей под расчетные параметры

Определение задачи

Основное назначение теплообменного аппарата – это передача энергии (тепла) одной среды другой без смешивания. Поэтому, в-первую очередь, определите, что вы хотите сделать с целевой средой – охладить или нагреть. Кроме того, необходимо учесть где будет использоваться агрегат, например, вам нужен теплообменник для бассейна. После этого переходят к определению технических условий использования оборудования.

Технические условия эксплуатации

Тип среды

Обратите внимание на типы, используемых сред. Что это: пар, вода, нефть, газ, этиленгликоль или что-то еще? Структура теплоносителя будет влиять на расчеты и дальнейший подбор устройства, так как агрессивные вещества требуют более высоких прочностных характеристик теплообменника.

Температуры сред на выходах и входах теплообменника

На схеме видно, как теплоноситель поступает в теплообменный аппарат (t1) и, отдав часть тепла теплопотребителю, который также заходит в теплообменник (t3), на выходе имеет изменившуюся температуру (t2).

Допустимые потери по напору нагреваемой и охлаждаемой стороны

Из-за конструкционных особенностей теплообменника, при прохождении через него рабочей среды происходит падение ее давления. Технологические процессы, в которых используются теплообменные аппараты, крайне требовательны к данной характеристике. Например, слишком большое падение давления жидкости не позволит поднимать ее на верхние этажи жилового здания.

Максимальная рабочая температура

Логично, что чем выше температура внутри устройства, тем более жесткие требования предъявляются к конструкционным особенностям теплообменного аппарата и материалам, которые используются в нем.

Максимальное рабочее давление

Аналогично предыдущему пункту, поскольку высокие температуры и давление внутри теплообменника требуют использование более прочных материалов.

Тепловая нагрузка

Способность теплообменного аппарата передать количество энергии (тепла) от одной среды другой. В конечном итоге влияет на габариты теплообменника, а значит ограничивает выбор конкретных моделей.

Расчет

Опираясь на данные, полученные при определении технических условий эксплуатации, производится расчет теплообменника.

Тепловой
Механический
Расчет температурных напряжений
Компоновочный
Гидравлический
Конструктивный расчет
Прочностной
Поверочный

Подбор теплообменника

На основании произведенных расчетов, которые мы указали выше – на выходе получаем набор параметров и их значений, например, скорость течения воды в трубах, их диаметр, площадь теплообмена и т.д.

Далее переходим к подбору аппарата, который подходит под расчет. Произвести подбор модели теплообменника точно и быстро позволяет специальное программное обеспечение от ведущих производителей теплообменных аппаратов: Ридан, Alfa Laval, GEA и т.д. Инженеры компании «ПроТепло» используют самые современные версии такого ПО.

Если же вам необходимо подобрать теплообменный аппарат «здесь и сейчас», то заполните форму подбора ниже.

Читайте также: