Теплообменник труба в трубе принцип работы

Обновлено: 07.07.2024

Теплообменник на трубу дымохода, или как не отапливать улицу

Любой частный дом, дача, банька и иногда даже гараж требуют отопления в зимнее время года. Но перед любым рачительным хозяином встает вопрос, как уменьшить расходы на топливо и эффективнее использовать отопительный прибор. Одно из современных перспективных направлений увеличения КПД – использование тепла горячих отходящих газов.

Я приветствую своего дорогого читателя и предлагаю вашему вниманию статью о том, что такое теплообменник на трубу дымохода и как его изготовить своими руками.

Что это такое и для чего он нужен

Теплообменник – устройство от передачи тепла от нагретой среды к более холодной. Принцип один, конструкций +множество. Теплообменник для дымопровода позволяет отобрать часть энергии отходящих газов и применить ее для обогрева соседнего помещения или нагрева горячей воды.

Газы, отходящие от современных газовых и пеллетных котлов, негорячие – порядка 200 °С, поэтому получить много тепла от дымохода не получится. От твердотопливных котлов отходят более горячие газы – до 600 °С, и рекуператор позволяет получить довольно значительное количество теплоты для обогрева или нагрева воды.

Максимальное количество тепла от отходящих газов можно получить при эксплуатации не слишком современных традиционных печей, каминов, самодельных буржуек. КПД у этих отопительных приборов небольшой, температура дымовых газов высокая, поэтому немалую часть уходящего тепла можно уловить при помощи теплосъемника. Применение теплосъемников на дымопровод самодельной буржуйки позволяет улавливать до 30-40% энергии дополнительно.

Основная причина установки теплообменника в том, что он позволяет максимально использовать энергию сжигания топлива и экономить расходы на отопление. Кроме того, иногда при отоплении небольших домов экономически нецелесообразно приобретать отопительный прибор с теплообменником и устанавливать систему отопления.

Современный камин или печь хорошо обогревают дома площадью до 70 м² и даже больше, в отоплении нуждаются только некоторые помещения – ванные или дальние спальни, помещения второго этажа или мансарды, вот для их отопления и можно приспособить тепло от рекуператора для дымохода. Иногда теплообменник для дымохода применяют для подогрева воды.

Использование теплообменников пластинчатого типа для обеспечения ГВС

Такой способ хорош тем, что происходит полезное использование тепла обратной воды, а также тем, что схема компактна.

В новом теплообменнике это достигается путем увеличения количества пластин одинаковой площади.

На схеме представлен пластинчатый теплообменник для отопления самой простой конструкции с патрубками, расположенными по разные стороны агрегата. На подогрев поступает уже не совсем холодная, а теплая.

В системах с естественной циркуляцией такой тип установки малоэффективен. В ИТП Зависимое подключение отопления с автоматическим регулированием расхода тепла.

Важно и то, что никто не способен дать гарантии того, что эти расчет будут на процентов верными. Такой же фильтр желательно установить на вводе холодной воды — дольше будет работать оборудование. В итоге себестоимость горячей воды за литр будет намного ниже. Пластины пластинчатого теплообменника располагаются одна за другой с поворотом на градусов.

Строение у них более сложное, стоимость выше, но они способны отбирать максимум тепла высокий КПД. Схема сборки пластинчатого теплообменника не сложная, верхняя и нижняя направляющие закрепляются на штативе и неподвижной плите. Схемы подключения ПТО Схемы подключения пластинчатых теплообменников Здесь вы сможете узнать, какие бывают схемы подключения пластинчатых теплообменников к сетям коммуникаций. Ввиду небольших габаритов и веса монтаж теплообменника производится достаточно просто, хотя мощные агрегаты и требуют устройства фундамента.

Поговорим подробнее о наиболее доступных, надежных и эффективных. Мощность зависит от общей площади теплообмена, перепада температур в обоих контурах между входов и выходом и даже от числа пластин. При такой схеме подготовка воды происходит за два шага. Обвязка второй ступени идентичная параллельному подключению за исключением того, что вместо холодной воды подключается уже подогретая вода с первой ступени.

Строение у них более сложное, стоимость выше, но они способны отбирать максимум тепла высокий КПД. В соответствии с правилами помимо рабочего насоса параллельно ставится резервный такой же мощности. Опыт и умения специалистов позволяют как выполнить простейшие расчеты, так и сложный монтаж с пуско-накладкой. Тогда пластины производятся из титана, никеля и различных сплавов, а прокладки — из фторкаучука, асбеста и других материалов. Следует отметить, что кожухотрубные системы почти исчезли с рынков из-за низких показателей КПД и больших размеров. Теплообменник пластинчатый принцип работы

Виды и конструкции

Теплообменники в первую очередь подразделяются по теплоносителю на воздушные и жидкостные (водяные). В принципе, допускается заливать масло и антифриз, но не в самодельных конструкциях, так как антифриз ядовит и дорог, а масло может загореться при возникновении неплотностей.

По конструкции водяные устройства обычно выполняют в виде змеевика или регистра (трубы) с водой (водяная рубашка); воздушные представляют собой колпак с отводом теплого воздуха или широкую вставку в дымоход с вваренными поперечными элементами.

При принятии решения о том, как снять остаточное тепло дымовых газов, следует иметь в виду, что отбор тепла в дымоходе уменьшает тягу, а на прогретые стенки дымохода может выпадать конденсат. Особенно этот недостаток заметен в газовых котлах, у которых температура отходящих газов невелика. Но на недорогих самодельных печах на конденсат можно не обращать внимания.

Водяной

Преимущество воды для рекуперации – она обладает высокой теплоемкостью и более эффективно отбирает теплоту дымовых газов. Но водяные рекуператоры требуют более качественного изготовления – система не может протекать; при ее эксплуатации необходимо следить, чтобы не было перегрева, так как закипевшая вода может разорвать трубопровод.

Если водяные конструкции используют в гараже, мастерской, «даче выходного дня», отдельно стоящей бане – воду придется сливать в зимнее время года, поскольку замерзшая жидкость также может разорвать трубопровод.

Через металлические стенки дымохода нагревается контур с водой, при прогревании вода поднимается вверх, затем в батареи, охлаждается, опускается в батарее вниз, уходит в обратку и подсасывается назад в теплообменник.

Для оптимизации работы системы в нее включают расширительный бак – это уменьшает возможность закипания. Некоторые умельцы монтируют насос, получается полноценная небольшая система отопления.

Водяные системы используют для отопления с помощью радиаторов или горячего водоснабжения. Серьезный недостаток – невозможность регулировать температуру нагрева воды, при перегреве ее просто приходится сливать. Заливать в систему холодную воду при работающем отопительном агрегате нельзя – вода может закипеть, порвать трубы и повредить дымоход, при этом на внутренних стенках дымоходной трубы оседает конденсат.

Самодельный змеевик

Самая простая в изготовлении конструкция. Змеевик обычно изготавливают из трубки, которую обматывают по спирали вокруг стального дымохода. Трубки используют медные, обычные стальные, из нержавейки, алюминия. Алюминиевые не стоит использовать для твердотопливных котлов – его температура плавления 660 °С, а температура отходящих газов твердотопливных отопительных аппаратов достигает 600 °С.

При намотке (гибке) трубу следует заполнить песком и заглушить с обоих сторон – это позволит избежать дефектов (заломов, складочек, перегибов). Для улучшения прогрева змеевика между витками должно быть небольшое расстояние – до 1 диаметра.

Иногда используют гофру, но это не самый долговечный материал для змеевика (особенно из оцинкованной углеродистой стали).

Регистровый

Регистр – кожух большего диаметра, чем дымоход. Регистр надевается сверху на корпус дымохода и приваривается, торцы завариваются пластинками с вырезанными отверстиями, соответствующими диаметру дымохода. Снизу вваривается или вкручивается патрубок для подвода воды, сверху – для вывода теплой воды. В остальном используется аналогично змеевику. Кожухи изготавливаются не только круглыми, но и квадратными.

Воздушный

Этот вариант больше подойдет для локального отопления помещений – одной комнаты, ванной, предбанника. Воздушные конструкции проще собрать. Иногда используют змеевик или регистр, иногда – теплообменник Кузнецова или колпаковый. В змеевике слишком большое сопротивление стенок трубы, она не должна быть слишком длинной. Из-за этих сложностей его редко используют. Воздушные рекуператоры меньше охлаждают дымоход, поэтому меньше вероятность выпадения конденсата на его стенках.

Иногда не сооружают сложные конструкции, а используют подручные материалы – приваривают к дымопроводу ребра из уголков или согнутых полос, трубы, открытые с обеих сторон, крепят «юбочки» или полосы (алюминиевые или из тонкой стали), согнутые в гофрированную конструкцию.

Теплообменник Кузнецова

Теплообменник Кузнецова представляет собой расширенный цилиндр, поперек которого ввариваются трубы. Цилиндр монтируют в дымоход, по внутренней части идут горячие дымовые газы и нагревают поперечные элементы. Воздух из полостей выходит в помещение и отапливает его или собирается в воздуховод и поступает в соседнее помещение.

Колпакового типа

Если в небольшом доме отсутствуют системы отопления и есть необходимость протопить комнату на мансарде или втором этаже, используют колпаковый теплообменник. Вокруг дымохода устраивают цилиндр, открытый снизу, вверху воздух из цилиндра поступают в трубы, идущие на второй этаж. Теплый воздух выпускают в нижней части помещения второго этажа – так горячий воздух лучше распределяется в помещении и максимально протапливает его.

Иногда вместо цилиндра над печью устанавливают колпак под потолком, в него поднимается нагретый печью воздух и по трубам поступает в помещение второго этажа. Можно установить вентилятор, в таком случае теплым воздухом легче отапливать помещение на одном этаже с печью.

Какой вид лучше

Какой вид лучше, определяется тем, что именно и каким способом необходимо отопить. КПД лучше у водяных рекуператоров – 50-60% (для регистрового параметр выше, для змеевика – ниже). У воздушных устройств КПД ниже.

Для ГВС или радиаторной системы отопления лучше устанавливать водяные теплообменники. Воздушные больше подходят для отопления близко расположенных отдельных помещений.

Выбираем материал

Змеевик традиционно изготавливается из трубы, протяженность и диаметр которой определяются желаемым уровнем теплоотдачи. Эффективность работы конструкции будет зависеть от теплопроводности используемого материала. Чаще всего используются трубы:

медные с коэффициентом теплопроводности 380;
стальные с коэффициентом теплопроводности 50;
металлопластиковые с коэффициентом теплопроводности 0,3.

Медный или металлопластиковый?

При одинаковом уровне теплоотдачи и равных поперечных размерах длина металлопластиковых труб будет в 11, а стальных в 7 раз больше, чем медных.

Именно поэтому для изготовления змеевика лучше всего использовать отожженную .

Ищем подручные средства

Учитывая высокую стоимость материалов, будет уместно рассмотреть возможность использования уже отслуживших свое изделий, но еще не выработавших полностью ресурс. Это не только снизит затраты на изготовление теплообменника, но сократит время на выполнение монтажных работ. Как правило, предпочтение отдается:

любым радиаторам отопления, не имеющим течи;
полотенцесушителям;
радиаторам от автомобилей и другим похожим по конструкции изделиям;
проточным водонагревателям.

Чаще всего в качестве теплообменника выступает металлический бак емкостью до 5 литров с вмонтированными патрубками. Непосредственный контакт с огнем отсутствует. Прибор позволяет нагреть холодную воду, которая затем поступает в радиаторы или съемный бак большей емкости, расположенный в этой же или соседней комнате.

В результате, протапливая печь в одной комнате, можно будет обогреть и другую. По своему конструктивному исполнению теплообменник для печи может быть внешним и внутренним.

Внешний

Такой тип очень напоминает резервуар, заполняемый теплоносителем. Внутри емкости располагается часть трубы, используемая для отвода продуктов горения. По своему конструктивному исполнению внешний теплообменник более сложный, чем внутренний, так как предъявляет повышенные требования к выполнению сварочных работ.

Однако его техническое обслуживание осуществлять намного проще. При необходимости резервуар может быть демонтирован с целью удаления накипи или устранения протечки.

Внутренний

Монтируется над топкой прямо внутри печи. Отличается простотой монтажа, но при необходимости проведения технического обслуживания могут возникнуть определенные трудности. Особенно если печь выложена из кирпича.

Чтобы этого избежать, в момент разработки конструкции стоит позаботиться о ремонтопригодности будущего теплообменника.

Расчеты мощности

Самостоятельно рассчитать мощность рекуператора при отсутствии исходных данных (мощности печи, температуры и количества исходящих газов в единицу времени, площади соприкосновения теплообменника и металла дымохода, скорости прохождения воздуха или воды через устройство) . Можно измерить мощность уже смонтированного теплообменника.

Ориентировочно стоит рассчитывать на то, что теплообменник на дымопроводе твердотопливной печи или камина прогреет пару небольших радиаторов, повысит температуру в гараже или сделает теплее комнату в мансарде, предбанник в бане.

Купить или сделать самому

Если вы хотите увеличить теплоотдачу от дорогого покупного котла, лучше купить готовые качественные устройства – промышленность выпускает их в достаточном ассортименте. Но если хочется модернизировать буржуйку в бане либо гараже или повысить КПД камина со стальной трубой на даче – можно неплохо сэкономить, изготовив и установив теплообменник на дымоход своими руками. Установка теплообменника силами наемного специалиста обойдется во столько же, сколько стоит сама конструкция.

Самый простой вариант – змеевик – вполне может изготовить домашний любитель даже без большого опыта, а для домашнего мастера, имеющего хотя бы небольшие навыки сварщика, по плечу и более сложные конструкции.

Примерная цена

Стоимость промышленно изготовленных теплообменников для дымохода различается в зависимости от конструкции и производителя.

Ходовые теплообменники-баки для дымохода диаметром 115 мм емкостью 6 л стоят рублей, емкостью 12 л стоят рублей.

Как самостоятельно изготовить устройство

Несложный змеевик несложно изготовить самостоятельно из медной трубки. Для дымохода диаметром 100 мм подойдет медная трубка с диаметром ¼ дюйма и длиной 3-4 м. К концам трубы следует припаять фитинги с резьбой. Затем трубку заполняют мелким песком, закручивают их и обматывают дымоход.

Эту работу удобно выполнять с помощником. Затем песок из трубы вымывают водой под давлением. Присоединяют трубы, ведущие к радиаторам и расширительному баку.

Теплообменник Кузнецова выполняют при помощи сварки. Самый простой вариант – изготовить корпус из газового баллона или трубы большого диаметра.

Для изготовления понадобятся следующие материалы:

Газовый баллон, труба большого диаметра (300 мм) для корпуса.
Труба диаметром 32 мм (одну заготовку лучше взять большего диаметра – до 57 мм). Длина заготовок – 300-400 мм, общее количество должно быть достаточно для вырезания заготовок.
Два небольших патрубка одного диаметра с диаметром дымохода; желательно использовать трубу дымохода – если дымоход сборный, то с одной стороны конструкции патрубок будет с раструбом, который необходим для монтажа теплообменника.
Два фрагмента стального листа, достаточных, чтобы вырезать заглушки торцов корпуса.

Технология изготовления воздушного теплообменника:

Большая труба или баллон обрезается в нужный размер.
Нарезаются 9 заготовок такой же длины из тонких труб.
Вырезаются круги для заглушек.
В кругах вырезаются 9 отверстий для труб маленького диаметра; если берется одна трубка большего диаметра, то отверстие для нее вырезается в центре.
Тонкие трубы вставляются в отверстия заглушек, наживляются при помощи сварки, затем привариваются.

В корпусе по бокам вырезаются отверстия с диаметром, равным диаметру дымохода.

Конструкция из тонких трубок и заглушек вставляется в корпус и проваривается по стыку заглушек и корпуса из большой трубы.

В отверстия по бокам корпуса вставляются патрубки и также провариваются.

Какие материалы можно использовать

Идеальный вариант – (например, пищевая аустенитная нержавейка 08Х18Н10 или AISI 304) или медь. Изделия промышленного производства иногда изготавливают из титана. Но цена на эти материалы достаточно велика. Зато они долговечны, не ржавеют, надежны и прочны. Если у вас буржуйка в гараже или самодельная каменка из подручных материалов в бане, вполне возможно применить и черный металл (углеродистую сталь).

Можно применить качественную гофрированную трубу из нержавейки. Для змеевика можно применять и алюминиевые трубы (только не для дымоходов твердотопливных печей).

Иногда применяют и оцинкованную сталь, но следует иметь в виду, что при сварочных работах слой цинка испаряется, и все преимущества оцинковки (стойкость к коррозии) сходят на нет. При температуре выше 400 °С цинк начинает испаряться (пары цинка токсичны), поэтому не стоит применять оцинковку для теплообменников на дымоходах твердотопливных котлов.

Как сделать самодельный конвектор на дымоход для нагрева воздуха? (+подробное видео)

Чтобы создать самый простой конвектор, который улучшит нагрев воздуха в том же помещении, где стоит котел — вам понадобится:

Монтаж осуществляется так: надо приварить эти трубки по кругу вокруг дымохода, как можно ближе к топке.

Каким бывает ерш для прочистки дымохода, и как его сделать самому?

Насколько эффективно полено Трубочист для прочистки дымохода?

Пошаговая инструкция, как установить теплообменник своими руками

Теплообменник Кузнецова устанавливают вместо одной из секций дымохода – для этого часть дымохода придется демонтировать. Если установлен дымоход из одной длинной трубы, придется вырезать часть дымохода и монтировать конструкцию с помощью сварки.

Способы установки

Теплообменник устанавливают на некотором расстоянии от отопительного агрегата – 200-500 мм, можно и больше.

Если дымоход сборный, то необходимо разобрать часть дымохода. Патрубки теплообменника обрезаются таким образом, чтобы длина конструкции теплообменника была равна демонтированной секции дымохода. Теплообменник монтируется в дымоход, уплотняется при помощи термостойкого герметика. Сверху теплообменник окрашивается термостойкой краской.

Теплообменник «труба в трубе», или теплообменный аппарат с кожухом в виде внешней трубы, работает по тому же принципу, что и коаксиальный дымоход печи или газового котла. Отличается первый от второго тем, что внешняя труба не закрывает внутреннюю по всей длине.

Общее описание

Теплообменник типа «труба в трубе» по принципу работы напоминает похожие агрегаты, построенные по немного иной схеме. Его назначение – нагрев или отвод тепла от теплоносителя в установках бытового (отопление) и промышленного исполнения. Эти установки применяются в нефтегазовой и химической индустрии.

С помощью теплообменника происходит обмен тепловой энергией между двумя субстанциями, разнесёнными друг от друга. Для этого им нужен посредник – третья среда, переносящая значительную часть этого тепла. Это значит, что одна среда служит нагревателем, и она же может выступать в роли охладителя.

Тепло может передаваться поверхностным, регенеративным или смешивающим методом. В первом случае теплоносители разделены между собой при помощи стенки с высокой теплопроводностью. Второй метод основан на последовательном и циклическом нагревании и охлаждении отдельного модуля или детали.

Последний метод подразумевает перемешивание, соединение двух сред, обладающих разностью теплового потенциала.

Теплообменник, в котором одна труба меньшего диаметра помещена в другую побольше, относят к поверхностным устройствам. Сложности в построении таких теплообменников особой нет. При наличии нескольких секций одновременно внешние трубы соединяются, как и внутренние, с такими же. Соединение внешней трубы с внутренней не допускается. И внешние, и внутренние трубы могут быть соединены при помощи съёмных (как правило, фланцевых) патрубков. В результате система образует собой упорядоченный и законченный жидкостный тракт. Энергоносителем, переносящим тепло, может быть вода, техническое масло, инертные газы и иные неагрессивные к стали и алюминиевым сплавам среды. Разъёмные соединения позволяют производить сливание жидкости и прочистку всех пустот внутри конструкции. Внутренние трубы по сравнению с наружными обладают сравнительно небольшим диаметром, это позволяет теплоносителю перемещаться по ним заметно быстрее, чем по внешнему контуру с секциями большего диаметра.

Но соответствующие секции могут соединяться и параллельно: меньший диаметр труб с меньшим, больший – с большим. В результате конструкция строится по «шинному» методу.

Достоинства и недостатки

Простота построения подобной системы не требует привлечения инженеров-сантехников. Для этого достаточно лишь знаний, полученных из школьного курса термодинамической физики. Высокая скорость доставки теплоносителя по трубопроводам даёт возможность подобрать оптимальный диаметр трубопроводов, чтобы данная система давала заметную отдачу. Разъёмность и возможность перенести теплообменник (и), простота очистки каналов в системе также не требуют привлечения специалистов – а срок службы возрастает при проведении плановых чисток. Кроме воды, часто применяют газ и пары – те так же хорошо переносят тепло. Но, кроме преимуществ, изъяны у теплообменников также имеются.

Большой вес. Недостаток этот является следствием внушительных размеров.

Не всегда имеется возможность выделить свободное место в помещении для установки такого модуля.

Дороговизна. Хотя трубы производятся главным образом из среднелегированных средне- и низкоуглеродистых сталей, железо, стальные сплавы в больших количествах стоят ощутимо дорого. Когда речь заходит о стокилограммовой секции, количестве этих секций, то сталь уже не кажется дешёвым решением.

Необходимость точного расчёта характеристик в соответствии с параметрами строений и их помещений. Не тщательный просчёт значений параметров приведёт к тому, что в комнате или нежилом помещении будет либо слишком жарко, либо слишком холодно.

Ввиду всех вышеперечисленных факторов, общий ценник на монтаж останется далеко не низким.

Теплообменники по своим рабочим значениям рассчитываются исходя из типа конструкции и способа передачи тепла.

По способу передачи тепла

Теплообменный аппарат как самостоятельное устройство может считаться либо рекуператором (обмен теплом через стенку), либо регенератором (две среды с разными температурами соприкасаются с одной и той же стенкой).

По типу конструкции

Змеевик – в несколько раз меньшая по диаметру трубка, навитая на дымоход. Такая конструкция часто используется в бане или душевой. По мелкой трубке движется вода – она забирает на себя жар, передаваемый дымоходу от разогретых отработанных газов.

Труба в трубе – уже знакомая вам конструкция. Меньшая труба проходит в большей. Усовершенствованный вариант – спиральные теплообменники. Такой агрегат выполнен в качестве навитой меньшей по диаметру трубы по стенкам большей – изнутри.

Цилиндр – насажен на дымоход. Внутренние стенки цилиндра соприкасаются со стенками дымохода. Пример – знакомый всем плоскоцилиндрический бак для бани, через который проходит дымоход, нагревающий воду в этом бачке.

Кожухотрубные – резервуар со вставленными трубками, число которых может достигать сотен. Теплоноситель с большей температурой перемещается по этим трубкам. Другое пустое пространство, не занятое этими трубками, заполнено циркулирующей по другому контуру водой. Такой вид теплообменников относят к многопоточным: трубопроводы внутри можно сделать независимыми, от разных контуров подачи тепла.

Однопоточный многотрубочный теплообменник устроен так, что все эти трубки соединены последовательно – как секции в обычном змеевике, который представляет собой единую трубку.

Пластинчатые – эти конструкции напоминают радиатор. Однако вместо сплошных пластинок в них вставлены канальные – плоского типа, по которым перемещается теплоноситель. Пространство, не занятое этими пластинчатыми модулями, как и в предыдущем случае, заполнено перемещающейся водой, которая и служит теплосъёмником. Оптимальным режимом работы считается состояние, при котором оба теплоносителя движутся встречно-параллельно.

Расчёт

При расчёте «трубы в трубе» в первую очередь учитывают теплопроводность материала, а также его механическую прочность. Обе характеристики должны быть оптимально сбалансированы. По коррозионной устойчивости лучшим решением принята нержавейка – сталь, в которой содержится минимум 13% хрома (по массе). Однако, прежде чем просчитать значение длины, надо учесть такие параметры, как:

температурная разность потенциалов теплоносящих сред;

теплонагрузка от потребителя;

коэффициент теплопередачи между стенками агрегата и теплосредой;

теплорезистентность материала, из которого изготовлены трубопроводы;

площадь теплопередающих поверхностей;

гидравлические параметры агрегата;

механическая нагрузка на трубы системы отопления.

Делать габариты системы необоснованно завышенными не рекомендуется – это отразится на простоте обслуживания установки. Длина теплообменных секций рассчитывается в соответствии с кубатурой и квадратурой помещения (или всего строения), которое потребуется обогреть, а также со значениями вышеперечисленных параметров. Слишком длинная секция теплообменника создаст чрезмерную теплонагрузку на котёл или колонку. А вот дровяная печь, от теплообменника которой теплом снабжается самостоятельно построенная вами система, не пострадает: если тепла не будет хватать, то нагреваться собранный вами теплообменник будет недостаточно быстро. Если же расчётная рабочая мощность первичного нагревателя оказалась заметно больше, необходимо воспользоваться встроенным терморегулятором – и выставить нагрузку на котёл, печь или колонку оптимально, чтобы вода в теплообменных контурах не вскипала.

Регулирование в системе с маломощным котлом или колонкой и излишне мощным теплообменником не имеет смысла: первичный источник жара будет всё время загружен до предела.

Применение и монтаж

Чтобы смонтировать систему «труба в трубе», выполните следующие шаги.

Сверяясь по чертежу, распилите трубу большего и меньшего диаметра на отрезки.

Согните промежуточные отрезки трубы в Г-образные колена, и приварите к ним ответные стороны фланцев.

Наденьте на основные отрезки трубы (для теплоносителя) секции внешней трубы. Укрепите внешнюю трубу на внутренней с помощью фланцев, внутренний диаметр которых совпадает с внешним диаметром внутренней трубы. Все соединения делаются сварными.

Изготовьте патрубки для внешней трубы. Можно взять трубу, гораздо меньшую по диаметру, чем отрезки той, из которой изготавливается внешний контур. Можно взять, к примеру, ту же самую трубу, которая использована для внутреннего контура. Прорежьте отверстия в секциях внешнего контура, и закрепите эти патрубки при помощи всё той же сварки. Наварите на патрубки фланцы.

Проверьте герметичность всех швов, и начните собирать теплообменник. Если он монтируется на несущей стене здания или постройки – располагайте секции вертикально, одну над другой, но так, чтобы патрубки при помощи фланцев соединялись плотно. Не забудьте установить уплотнители (например, резиновые прокладки), чтобы теплоноситель не вытекал наружу. Проверяйте уровнемером вертикальность сборки и параллельность секций, расположенных друг над другом.

Когда основная часть – внешний контур – будет собран, дособерите внутренний, изготовив колена из трубы меньшего диаметра, применявшейся для внутреннего трубопровода в секциях. На все отрезки меньшей трубы, включая секции внутреннего контура, наварите фланцы соответствующего диаметра. Поставьте прокладки, и соберите внутренний контур.

Подведите трубопроводы к внешнему и внутреннему контуру в соответствии с вашим проектом. Система собрана. Протестируйте, залив в оба контура теплообменную жидкость – в простейшем случае это вода. Запустите газовый котёл или колонку, дровяную печь или электронагреватель, выполняющий роль первичного источника тепла. Для водяных систем, работающих без искусственного нагнетания давления, должны быть установлены расширительные бачки с патрубком, кран на котором должен быть слегка приоткрыт.

Перед тем как использовать собранный теплообменник, проверьте, насколько быстро нагревается вода во внутреннем контуре от газовой колонки или котла, электронагревательной установки. .

Если к контуру котла или печи подключён внешний, а не внутренний контур, то проверьте, насколько быстро нагреется теплоноситель во внутреннем контуре.

Как сделать теплообменник на трубу дымохода – варианты конструкции и способы монтажа

Одним из обязательных элементов банной или отопительной систем является печь, которая может служить не только источником тепла в доме, но и подогревать воду для бытовых нужд. В данной статье мы расскажем, зачем нужен теплообменник на трубу дымохода, какие бывают разновидности такой конструкции, а также каким образом его можно установить.

Механизм функционирования

Металлическая печка, размещенная в доме, гараже или бане, в обязательном порядке оснащается дымоходом для вывода угарных газов и организации тяги. Эта труба в процессе протапливания печи может достигать очень высоких температур, порядка 200-500 ℃, что небезопасно для находящихся в помещении людей.

Если установить теплообменник на дымовую трубу, то можно существенно увеличить КПД печи, а также обезопасить себя от прямого контакта с горячей поверхностью. В установленном на дымоходе баке или змеевике теплоносителем будет выступать вода, однако, можно монтировать и воздушный теплообменник на трубу дымохода. Благодаря прямому контакту дымовой трубы с теплоносителем, их температурные показатели уравновешиваются, то есть вода или воздух постепенно нагреваются, а стенки трубы остывают.

По мере повышения температуры воды внутри регистра на трубу, она поднимается вверх, где попадает через специальный штуцер в водяной бак. Посредством входного штуцера, расположенного в нижней части теплообменника, в него попадает холодная вода, замещая теплую. Такая циркуляция продолжается постоянно, при этом вода может нагреться до очень высоких значений.

Воздушный радиатор на трубу дымохода имеет аналогичный принцип работы. Холодный воздух поступает внутрь теплообменника снизу, а после нагревания поднимается вверх и через трубопровод подается в отапливаемые помещения. Кроме того, пластины радиатора также отдают тепло. Воздушный теплообменник оптимален для отопления мансард на даче или предбанников бани, если такие помещения протапливаются лишь время от времени. В них нецелесообразно организовывать водяное отопление, поскольку придется постоянно заливать и сливать воду из системы.

Накопительный бак с водяным контуром

А вот в обычных конструкциях печей, где горячий угарный газ выходит непосредственно в дымоход, температура дыма может подниматься до 500 ℃. В такой ситуации единственный вариант – нержавеющая сталь, ведь оцинковка будет выделять токсины от сильного нагрева.

Инструкция по изготовлению бака

Зачастую в магазинах можно купить теплообменник на трубу отопления с уже сделанным водяным контуром. Останется только монтировать его на новую фабричную печку и можно пользоваться. Однако при желании вы можете сделать теплообменник на трубу дымохода своими руками.

Потребуются такие материалы:

листы стали и куски трубы из нержавейки разного сечения со стенками, толщиной 1,5-2мм;
штуцеры на 1" или 3/4", чтобы подключить водяной контур к системе отопления;
большой бак для воды из оцинковки или нержавейки объемом 50-100 литров;
гибкие шланги или трубы из меди или стали для горячей воды;
кран для слива воды из системы.

Работы по сборке теплообменника с баком состоят из таких этапов:

Стоит отметить, что от контура до бака не должно быть более 3 метров расстояния, а диаметр трубы лучше брать не уже 3/4".

Теплообменник в виде змеевика

Если для монтажа предыдущего типа отопления от трубы дымохода требуется умение обращаться со сварочным аппаратом, то конструкция теплообменника в виде змеевика выполняется намного проще. Нужно только обернуть несколько колец гибкой алюминиевой или медной трубки вокруг дымохода. Эти металлы имеют высокий уровень теплопроводности и не разрушаются из-за коррозии.

По диаметру трубка должна быть удобной для подключения к штуцеру накопительного бака. Оптимально для сгибания выбирать трубу сечением не более 28 мм. По длине такой контур не должен превышать 3 метров, чтобы циркуляция воды была правильной. С помощью гибкой подводки можно подключить бак к змеевику.

Как правило, змеевики применяют для нагрева воды, хотя, иногда и для отопления маленьких комнат. Лучше всего себя показывают змеевики, закрепленные на дымовых трубах металлической печи с очень высокой температурой угарных газов.

Способ монтажа змеевика

Монтировать теплообменник-змеевик можно на дымоход банной печки или буржуйки в гараже или сарае. Он будет служить для отопления или для нагрева воды.

Для работы потребуется:

алюминиевая или медная трубка длиной до 3 м;
2 штуцера 3/4" и гибкий шланг для горячей воды;
котел с поплавковым краном для заполнения водой и клапаном для ее использования;
кран для слива теплоносителя из системы.

Технология монтажа системы выглядит так:

Первым шагом производится изгиб трубки, чтобы ее сечение осталось неизменным. Для медных труб менее 28 мм диаметра можно использовать трубогиб, не нагревая их. А вот стальные, алюминиевые и изделия с большим диаметром нуждаются в предварительном прогреве паяльной лампой.
Для сгиба можно воспользоваться сухим песком, заполнив им трубу и закрыв заглушками с обеих сторон. По образцу производят спиральный сгиб, после чего ссыпают песок и промывают трубу под напором воды.
В торцевых частях трубки нарезают резьбу для переходников под штуцеры, а затем подключают к системе.
Полученный змеевик монтируют на дымоход. Если припаять его оловом к трубе, теплоотдача будет лучше. Предварительно производят обезжиривание ортофосфорной кислотой.
Немного выше змеевика на опору или на стену вешают накопительный бак. Подключают его к теплообменнику гибкой подводкой и устанавливают кран внизу бака.

Отметим, что для безопасного и долговременного использования змеевика для отопления, нужна установка насоса, обеспечивающего циркуляцию воды в системе и препятствующего перегреву.

Регистр воздушного типа

Существуют специальные конструкции печей с теплообменниками воздушного типа, которыми обогревают не только гаражи, но и большие теплицы или прочие постройки.

Теплообменник из гофра

Гофрированные канализационные трубы могут с успехом быть использованы для организации теплообменника. Их накручивают вокруг неутепленного отрезка дымовой трубы, чтобы воздух, находящийся внутри них, быстрее нагрелся и распространился в соседние помещения. А если обернуть такую трубу и дымоход фольгированным материалом, то прогрев будет происходить быстрее.

Оптимально использовать гофру для буржуйки, установленной в гараже (прочитайте также: "Как установить трубу для буржуйки в качестве дымохода"). Выведя отверстия воздуховодов пониже к полу, можно добиться равномерного распределения теплого воздуха во всем гараже и создать вполне комфортные условия.

Колпаковый теплообменник

Если нужно организовать отопление второго этажа и мансарды дома, то удобно использовать теплообменник в виде колпака. Он позволяет задержать теплый воздух, который скапливается возле потолка, внутри комнаты. Постепенно остывая, воздух будет опускаться вниз, и обогревать комнату остаточным теплом.

Изготовить такой колпак можно из огнеупорного гипсокартона, листа оцинковки или другого материала, после чего вывести воздуховоды к месту назначения. Для красоты колпак можно обложить искусственными камнями, которые будут нагреваться и постепенно отдавать тепло.

Негативные моменты

Наряду с пользой теплообменника на дымоходе, стоит отметить и ряд негативных факторов. Во-первых, из-за такой конструкции температура выходящих газов существенно снижается. Это может провоцировать излишнее накапливание сажи, образование конденсата и ухудшение тяги.

Немаловажный момент обустройства такой системы отопления – это просчитать, какой объем воды нужен для ее полноценного функционирования. Если ее будет мало, система может перегреться, вода в ней закипит, и трубы могут разорваться. Кроме того, важно обеспечить герметичность швов.

В любом случае, обустройство теплообменника позволяет увеличить эффективность любой печи. В целях безопасности, как минимум, дважды в год следует проводить визуальную диагностику системы и ее обслуживание – чистку сажи, замену дефектных элементов и так далее. Тогда можно будет с уверенностью использовать теплообменник для отопления дома и нагрева воды в бане.

Что такое теплообменник труба в трубе

Подобная схема используется для того, чтобы нагреть или охладить теплоноситель. Применяется она и в промышленности. Каков же принцип действия системы, конструктивные особенности и свойства?

Теплообменник труба в трубе

Общая информация

Теплообменник труба в трубе необходим для эффективного отбора или передачи тепловой энергии. В зависимости от конечного результата устройства подразделяют на два типа:

нагреватели,
холодильники.

Разделяются они и по виду транспортировки тепла. Они могут быть поверхностными, регенеративными и смесительными. Расчёт каждого из них производится по особым методикам. Фото систем представлены на нашем сайте. Принцип действия каждой разновидности следующий.

Теплообменник труба в трубе поверхностного исполнения выполняется из двух теплоносителей, разделенных перегородкой. Через неё и производится обмен энергией. Регенеративные аналоги работают по принципу разделения двух периодов. Это происходит посредством охлаждения с последующим нагреванием специальных насадок. Смесительные системы характеризуются тем, что обмен теплоэнергией осуществляется с помощью непосредственного контакта рабочих жидкостей.

Конструктивные особенности

Теплообменник труба в трубе следует отнести к устройствам поверхностного вида. Состоит он из звеньев, которые между собой соединены особым образом. Их расположение вертикальное. Расчёт конструкции производится квалифицированным персоналом. При этом специалисты опираются не только на знания и опыт, но и на типовые чертежи. Некоторые из них представлены на фото.

Теплообменник труба в трубе – это устройство, состоящее из вмонтированных друг в друга труб. В процессе работы между ними производится обмен энергией. Так как наружная труба большего сечения, она соединяется с внешними аналогами. Внутри неё установлены другие трубки, которые также участвуют в теплообмене.

О преимуществах и недостатках

Теплообменник труба в трубе прост, этим и обусловлена его колоссальная популярность. Первое, что привлекает инженеров, – высокая скорость транспортировки рабочих жидкостей. Это осуществляется с помощью оптимального подбора сечения труб.

Другой момент – изготовить теплообменник труба в трубе очень просто. Однако его расчёт обусловлен рядом профессиональных подходов. При обслуживании систем важно производить своевременную чистку. Конструкция устройство позволяет это сделать без особых трудозатрат. Радует и оптимальный срок службы, а также универсальность схемы, ведь теплоносителем может быть не только жидкий агент, но и парообразный.

Конечно, в системе есть минусы, и инженеры, производя расчёт, их учитывают. Эксплуатация осложняется тем, что габариты конструкции большие, поэтому требуется правильная организация места, где систему труба в трубе планируется установить. Также не радует и высокая стоимость, а также сложности при расчёте конструкции.

Особенности проектирования

При расчёте инженеры выбирают материал, из которого будут производиться трубы, высчитывают предельные величины. Так как большинство теплоносителей становятся причиной образования ржавчины внутри системы, преимущественно используются нержавеющие материалы. Это может быть не только медь, но и специальная сталь.

Габариты же конструкции обусловлены величиной температур, тепловой нагрузкой, коэффициентами теплообмена, теплопередачи и прочими величинами. Инженеры также осуществляют расчёты гидравлических аспектов. Выявляется степень сопротивления материалов нагрузке и пр.

Только профессиональный подход

При расчёте теплообменника труба в трубе задействован ни один специалист. К вопросу проектирования осуществляется комплексный подход. Квалифицированный персонал не только рассчитывает оборудование, но и производит анализ актуальности результатов. Некоторые установки разрабатываются продолжительное время, так как по итогам испытаний конструкции адаптируются, достигается высокая степень соответствия исходным условиям.

Читайте также: