Воздушный теплообменник на дымоход: виды и конструкции (воздушный, водяной), установка теплосъемника своими руками

в системе отопления, в бане, воздушный радиатор, регистр на дымовую трубу

Содержание:

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

Установить бак-теплообменник на трубу дымохода в баню можно из оцинкованной жести либо из нержавеющей стали. На выбор материала будет в значительной степени влиять строение печи. Если в вашем распоряжении двухкамерный котел, в котором оборудована система дожигания газов, следовательно, выходящий в трубу дым будет уже не слишком горячим – не более 200 ℃. В таком случае материал для бака не имеет решающего значения. Читайте также: «Как сделать и установить бак на трубу для бани – практические рекомендации».

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.

Как правило, устанавливают такой тип регистра на трубу – в баню, где необходимо постоянное снабжение большим количеством горячей воды. При этом сам бак устанавливают на печке внутри парилки или моечной, а вокруг трубы оборачивают нагревательный контур. В бачке предусматривают входной и выходной штуцеры для циркуляции воды в системе. Как вариант, подобный тип отопления можно использовать для гаража или подсобок. Читайте также: «Как сделать дымоход из трубы своими руками – пошаговое руководство».

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:

1. Разработка чертежа. Исходя из вида печки и диаметра дымовой трубы, определяют габариты бака. В простых металлических печах с прямым дымоходом на выходе газы очень сильно нагреваются, так что теплообменник может быть довольно крупным – около 50 см высотой.
2. Внутренний диаметр стенок накопительного бака нужно выбрать так, чтобы он плотно сел на патрубок дымохода. Внешний диаметр бака должен быть больше внутреннего сечения в 1,5-2,5 раза. Такие параметры позволяют быстро нагреть теплоноситель и обеспечить его свободную циркуляцию. Если в печи выходящие газы не очень горячие, то лучше ставить теплообменник на трубу дымохода для отопления меньших размеров, чтобы не скапливался конденсат и была хорошая тяга.
3. Сварочным аппаратом нужно скрепить все элементы конструкции, проследив, чтобы швы были герметичными. Штуцеры для циркуляции воды приваривают вверху и внизу бака.
4. Водяной котел усаживают на дымовой штуцер очень плотно, дополнительно обрабатывая швы жаростойким герметиком. В верхней части на баке точно так же крепится переходник на утепленную трубу, которую через потолок или стенку выводят наружу.
5. Нагревательный контур с теплоносителем подсоединяют к накопительному баку. Входящую трубу с холодной водой через штуцер подводят к баку с наклоном в 1-2 градуса. Труба с горячей водой, подключаемая к емкости через верхний штуцер, имеет наклон в 30 градусов. При этом сам накопитель монтируют выше теплообменника.
6. В самом низком месте бака врезают кран для слива воды. В парилке он может быть совмещенным с краном для забора горячей воды.
7. Прежде чем растапливать печь, в систему заливают воду, чтобы металлические элементы не перегрелись, а швы не полопались.
8. Заполнение водой в теплообменнике может быть как ручным, так и автоматическим. Если производится залив воды вручную, нужно установить на наружной стенке прозрачную трубку, чтобы следить за уровнем воды.

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:

1. 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.
2. 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.
3. В торцевых частях трубки нарезают резьбу для переходников под штуцеры, а затем подключают к системе.
4. Полученный змеевик монтируют на дымоход. Если припаять его оловом к трубе, теплоотдача будет лучше. Предварительно производят обезжиривание ортофосфорной кислотой.
5. 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

Использовать на благо излучаемое дымоходом тепло и увеличить тем самым КПД буржуйки или печи для бани можно, установив воздушный бак-теплообменник. Он выглядит как корпус в форме цилиндра, сквозь который проходят несколько полых трубок. Снизу в них попадает холодный воздух, нагревается внутри теплообменника, поднимается вверх, откуда попадает в помещение. Такой тепловой поток можно направить в соседние комнаты, чтобы обогреть большее количество помещений. Читайте также: «Виды регистров из гладких труб, характеристики и особенности использования в системах отопления».

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.

Изготавливаем своими руками теплообменник на трубу дымохода

Современные россияне мало чем отличаются от своих предков, мы все также пытаемся на чем-то сэкономить, сохранить крохи, но «схалявить». Поэтому не редко, что на частном доме, бане, гараже можно заметить интересное приспособление в виде цилиндра. Этот прибор называется – теплообменник на трубу дымохода. Зачем он нужен и какое его главное предназначение узнаем далее. Также определим, какие разновидностей бывают, и какие правила монтажа.

Для чего нужен теплообменник?

Нужно разделять, что для теплообменников различают два вида конструкции. Например, водяной контур считается внутренним, так как устанавливается непосредственно на котел. А вот второй тип – внешний, предназначен для установки на дымоходе.

Абсолютно все виды этих приспособлений должны заполняться жидкостью. То есть в обычном понимании – это своеобразный бак, который может быть размещен на дымоходе, к нему подведены трубы, по которым после горячая вода попадает в радиаторы или баки. Получается, что даже тепловая энергия от выходящих газов сохраняется и дает пользу. Тем самым происходит полный процесс с безотходным циклом. Съем тепла трубы дымохода, как уже говорилось, происходит при помощи подведенных труб, одна поставляет холодную воду, а другая ведет к баку или батареи уже горячую, нагретую воду.

Какие бывают теплообменники

В зависимости от того, какой теплоноситель используется в данной цепи, различают:

• Воздушный;
• Водяной.

Водяные намного эффективней, учитывая, что коэффициент теплопередачи выше.

Водяной теплообменник с баком

В том случае, когда речь идет об установке теплообменника на трубу дымохода в баню или дом, и она выводится наружу, то стоит выбирать первый тип – воздушный. Потому как монтаж полноценной системы с водяной теплопередачей, будет сопровождаться определенными трудностями в конструктивных решениях. Воздушный теплообменник на дымоход идеальное решение для самостоятельной установки, серьезных навыков от вас не потребуется.

Учитывая характер работы, использовать лучше материалы из медной трубки для отопления. Можно установить полноценный змеевик на дымоход, в таком случае теплообменник на дымоход самостоятельно, своими руками удастся сделать в кратчайшие сроки, без дополнительной пайки или сварки трубы.

Воздушный теплообменник

Кстати, если вы планируете использовать эту энергию не для отопления дома, а в качестве бойлера, то есть использовать воду для мытья посуды, купания и прочие, то лучше установить для бани, сауны бак накопительный.

Расчеты мощности

Все расчеты всегда будут примерными, в каждом отдельном случае сложно определить ту мощность, которая потребуется для обогрева комнаты, парной и тому подобное.

Принято считать, что не более 5 кВт достаточно для того, чтобы обогреть обычное банное помещение. К примеру, 1 кв. м. теплообменника (его площади), равен 9 кВт печи. Учитывайте, что мощность значительно сократиться, после затухания печи или котла, поэтому расчет нужно делать по поверхности теплообменника печи. Поэтому при расчете старайтесь учитывать максимальную площадь теплообменника, чтобы обеспечить достаточную температуру даже при одноразовой топке.

Форма в таком случае практически не играет роли, она может быть самой разной, как вам заблагорассудится. Наиболее оптимальным считается регистр из нержавеющих труб, но постепенно его место занимает сваренный коллектор из двух швеллеров. Теплосъемник такой формы считается менее производимым, но для его установки и монтажа не понадобиться много материала.

Также не забывайте учитывать тип самого дымохода, на кирпичных дымоходах обустроить качественный теплообменник достаточно сложно, в отличие от металлических каналов. Поэтому отдавая предпочтение самостоятельной работе, исходите из удобства.

Принцип работы

При топке любого вида топлива, особенно в котлах изготовленных самостоятельно, температура выходящих газов может достигать более 600 градусов. Для того чтобы сохранять постоянную тягу, такие высокие температуры просто не нужны, они наоборот будут только ухудшать обогрев. Поэтому нет ничего плохого, если владелец заберет часть тепла, при этом никакого ущерба для работы печи не будет. К примеру, на выходе образовалось 600 градусов, забираем «двести», остается 400, которых вполне достаточно для надежного дымоотделения. В таком случае, 200 градусов смогут дать нам не менее пары киловатт.

Задача состоит в том, чтобы обеспечивать постоянный и активный теплообмен между излишне нагретыми газами и средой, в данном случае – это вода либо воздух. Ключевой считается площадь контакта. Например, некоторые размещают змеевик внутри самого дымохода, данное решение не выгодно, хотя бы с той точки зрения, что канал будет постоянно засоряться. Даже любое препятствие на пути будет влиять на силу тяги.

Принцип работы и конструкция сочетает три основных типажа монтажа теплосъемника на дымоход:

• Змеевик.
• Водяная «рубашка». Это своеобразный цилиндр, который надевается на трубу и заполняется водой. Запомните важный нюанс, не стоит делать одну общую зону для заполнения, лучше провести через цилиндр несколько меньших по диаметру каналов.
• Тормоза. Выходящий канал формируется в виде лабиринта, то есть того же самого змеевика, когда потоки замедляются и соответственно теплопередача усиливается.

Два первых вида отлично подходят для формирования водяного контура, организации системы отопления. А вот, третий тип отлично справится с локальным обогревом.

У каждого теплообменника есть свои особенности, их обязательно нужно учитывать. К примеру, если используется вода для нагрева, то помните, что возникает излишне чрезмерный теплообмен. Когда печь сильно растоплена, поставка холодной воды вызывает резкое снижение, тем самым стенки самого канала охлаждаются, что приводит к образованию влаги. Происходит скорое заполнение пространства гарью и сажей.

Для обеспечения нормальных характеристик теплообменника на дымоходе, нужно:

1. Оснащать контур отдельными теплоаккумулирующими баками, тем самым, исключая прямую передачу холодной воды.
2. Изготавливайте конструкцию простую, для её быстрого съема и прочистки.
3. Рассчитывайте площадь таким образом, чтобы в итоге, после теплообменника, температура была достаточной для поддержания допустимой тяги.

Использовать из материалов лучше «нержавейку», она способна переносить перепады температуры. Кстати, учитывайте, что внутренняя сторона теплообменника, должна быть обязательно гладкой.

Изготовление теплообменника

Приведем пошаговую инструкцию, как изготовить самостоятельно такое устройство.

1. Вырежьте два круга диаметром 30 см. (Заглушки). Размеры учитывайте исходя из вашего дымохода.
2. Разметьте на каждом листе места размещения труб, самая большая должна проходить в центре. Средняя трубка 58 мм, восемь маленьких по 32 мм.
3. Поочередно приваривайте трубы к заглушкам
4. Приварите вторую заглушку к трубам.
5. Изготовьте бак.
6. Сбоку металлического кожуха проделайте два отверстия, по противоположным сторонам.
7. На стенках теплообменника сделать выход под патрубки.
8. Готовую сердцевину вставьте в кожух. Закрепите с помощью сварки.
9. Приварите теплообменник к дымоходу.
10. Обработайте конструкцию термостойкой краской.

Самодельный теплообменник

Особенности монтажа

Для теплообменника на дымоход своими руками, конструкцию разобрали в пункте выше. Сейчас разберем, каким образом происходит монтаж теплообменника рядом с котлом. Такое устройство будет включать:

• Корпус, то есть, грубо говоря, обшивку печи или котла.
• Непосредственно накопитель.
• Патрубки холодной и горячей подачи.
• Сливные краны теплообменника.

Схема подключения

Подробно система конструкции, передана на картинке. Установить теплообменник на трубу дымохода в техническом плане будет немного сложней. Но, в таком случае происходит больший нагрев и циркуляция воды, соответственно больше тепла отдается помещению.

Теплообменник на трубу дымохода своими руками

Без дымохода не способно нормально функционировать ни одно отопительное устройство, работающее за счёт сгорания топлива.

Через трубу для отвода дыма выходят вредные продукты, представляющие опасность для человека. Но одновременно теряется и значительное количество ценного тепла.

Его можно было бы использовать для обогрева комнаты. Чтобы не допустить подобных утечек, устанавливается увеличивающий КПД теплообменник на трубу дымохода.

Теплообменник увеличивает КПД

Специфика работы

Сегодня выпускают теплообменники различных видов. В целом особенности их работы, как и характеристики конструкции, схожи. Свойства строения такого элемента:

1. Наличие полного корпуса.
2. Присутствие выходных и выходных патрубков.
3. Тормозной механизм для продуктов сгорания. Его роль играют клапана с вырезами, которые устанавливаются на осях.

Заслонки можно поворачивать. Формируется зигзагообразный дымоход различной длины. Клапаны можно настраивать, чтобы соотношение тяги и теплообмена получалось максимально эффективным. Стандарты безопасности соблюдаются.

Выпускаются и простые модификации, которые не оснащены системой регулируемых клапанов.

В этом видео вы узнаете, как сделать теплообменник:

Правильный выбор материала

Лучше всего применять теплообменник из нержавеющей стали. Даже под воздействием больших температур физические характеристики металла остаются стабильными. Вот почему сварные швы кажутся достаточно крепкими, а при взаимодействии с кислородом формируют защитную пленку. Она стойко переносит кислотную среду. Говоря о применении цинка, при достижении температурных отметок 200 градусов он испаряется.

При показателе 500 градусов содержание паров в воздухе достигает критичных отметок. В то же время если имеется оцинковка, можно не волноваться. Правда, предельная температура не должна достигать отметки выше 200 градусов. Можно применять оцинкованный материал, так как он способствует усиленному смешению обтекающего устройство воздуха. Такого рода теплообменник неприменим для постоянного обслуживания, но чтобы согреть мансарду или баню — это оптимальный вариант.

Такой элемент можно установить легко и просто. Допускается его монтаж на простой буржуйке, фасад его облицовывают кирпичом, как и печь непосредственно.

Если выполнить укладку материала на ребро, конструкция не будет шаткой.

Предназначение элемента

Теплообменник используется для забора тепловой энергии, идущей через дымоход. Источником является нагретый воздух. Особенности конструкции агрегата зависят от:

• формы и диаметра трубы;
• материала изготовления;
• мощности носителя и прибора, генерирующего тепло.

Выделяют воздушные и жидкостные модификации. Первая имеет более примитивное устройство, но не считается самой эффективной. Для нее требуется качественный материал.

Жидкостный теплообменник имеет форму металлического змеевика. Он контрастирует с внутренней плоскостью дымохода и отличается высоким показателем теплопроводности. Змеевик находится в корпусе из металла для безопасности применения и оптимального теплообмена. Его изолируют с внутренней стороны негорючим утеплителем. Чаще это базальтовая вата.

Теплообменники различаются по материалу, из которого они сделаны

Конструкция обустраивается на дымоходе. Через корпус проводят наружу края змеевика и подсоединяют к системе отопления. В верхней области устанавливается расширительный бачок. Трубка из меди лучше всего годится для изготовления змеевика. К тому же этот элемент отличается высоким КПД, а потому габариты у него в разы меньше, чем у стальных изделий.

Сначала идет нагрев жидкости с ее последующим расширением. После этого она перемещается по змеевику и направляется в радиатор. Здесь теплая вода вытесняет прохладный теплоноситель, нагрев которого осуществляется повторно в змеевике. Наблюдается постоянная циркуляция теплоносителя в системе.

Чтобы этот процесс проходил максимально точно, необходимо подсчитать диаметр и длину элемента, а еще в точности определить угол наклона обратки и подачи. Все эти особенности важно учитывать не столько ради того, чтобы устройство продолжало работать, сколько ради предотвращения гидроудара, последствия которого могут быть неблагоприятными. В то же время у описываемого вида теплообменника есть определенные минусы:

1. Проблемы при обустройстве и проведении расчетов.
2. Контроль температурного режима и показателей давления, носящий постоянный характер.
3. Значительный расход теплоносителя. Он вызван испарением влаги из расширительного бака. Зимой при использовании водяной системы приходится жидкость сливать.
4. Существенное понижение температуры отходящих газов, из-за чего топливо может сгорать не полностью с одновременным снижением тяги.

Невзирая на все эти недостатки, указанный теплообменник способен сделать всякий человек, который умеет обращаться с инструментом и обладает знаниями физики.

У подобного агрегата имеются минусы

Воздушное устройство

Такая конструкция включает металлический корпус. На нём установлены входные и выходные патрубки. Воздушный теплообменник на дымоход функционирует предельно просто. Холодный воздух идет в патрубке, после чего поступает в отапливаемую комнату из верхней области теплообменника.

Это происходит после его нагрева. Такая особенность обеспечивает большую эффективность устройства для генерации тепла и ощутимую экономию топлива. Сделать теплообменник на дымоход своими руками вполне возможно, имея болгарку и аппарат для сварки. Придется запастись еще и металлическими трубами. Понадобятся:

• металлические листы размером 350×350×1 мм;
• 2 трубы по 50 мм в диаметре и еще одна длиной 2,4 м;
• емкость из металла объемом 20 л.

Сначала на трубу дымохода изготавливают торцевые детали. Для этого вырезают в металлических листах окружности. Диаметр емкости должен совпадать с аналогичным показателем у заглушек. В их середине вырезают отверстия для проведения центральной трубы диаметром 60 мм. По краям наносят разметку и проделывают отверстия для трубы. В общей сложности должно получиться 2 окружности.

Разрезают трубу длиной 2,4 м на 8 фрагментов по 30 см в длину. На отверстие посередине заглушек приваривается фрагмент трубы диаметром 60 мм и длиной 300 мм. Приваривают 8 отрезков из нее по кругу.

Из подготовленной емкости дальше необходимо соорудить корпус теплообменника на трубу дымохода в баню или другое помещение. Для этого отрезают болгаркой дно тары. По центральной линии полученной трубы для выхода дыма делают отверстия с боковых частей корпуса. Сюда направляются патрубки подходящего диаметра и привариваются. Готовый сердечник вставляют в корпус и фиксируют его на кожухе сваркой. Когда конструкция будет готова, надо покрыть ее огнестойкой краской. Вслед за этим остается лишь поставить теплообменник на трубу дымохода для отопления.

Гофра и оловянная труба

Гофра представляет собой экономичный вариант. Берут 3 гофрированные трубы из алюминия и устанавливают вокруг дымохода. Воздух прогревается от стенок последнего. Его можно перенаправлять в любую комнату. Чтобы добиться максимальной теплоотдачи, можно заворачивать трубы в слой фольги.

Есть возможность установки своими руками теплосъемника, функционирующего по типу колпаковой печи. Теплый воздух направляется вверх, после чего медленно опускается. В большинстве случаев металлическая труба греется до такой степени, что прикосновение к ней может привести к ожогам. В указанном случае теплообменник на дымоход для отопления незаменим, так как он снижает вероятность появления таких травм, а также пожаров. Некоторые мастера практикуют облицовку сеткой с камнями. Это не только декоративный прием, но и способ удержать ещё больше тепла. Мансардное помещение становится теплым и уютным.

Труба на олове также обустраивается просто. Дымоход оборачивают ею, после чего она начинает нагреваться. Воздух, который циркулирует в такой трубе, становится тёплым. Аргоновой или полуавтоматической сваркой приваривают спираль.

Дымоход следует обработать ортофосфорной кислотой для удаления жира.

Обустроить хороший теплообменник на дымоход своими руками несложно. Надо запастись качественными инструментами и материалами. Создав такое приспособление самостоятельно, можно сделать жилище тёплым, а также сберечь немало денег.

Теплообменник на трубу дымохода

Отопительные устройства, генерирующие тепло за счет сгорания топлива, не в состоянии нормально работать без наличия системы дымоотведения или попросту дымохода. Через дымоходную трубу в атмосферу выводятся токсичные продукты горения, которые являются опасными для здоровья и жизни человека. Однако в дымоход вместе с отработанными газами уноситься довольно большое количество полезного тепла, которое могло бы еще послужить для обогрева помещений. Для того чтобы не допустить утечки драгоценного тепла на дымоход можно установить специальный теплообменник, значительно повышающий КПД теплогенерирующего прибора.

Принцип работы и конструкция

В настоящее время имеются разные варианты теплообменников для дымохода, конструкция и принцип работы которых, в общем похожи. Теплообменник состоит из полого корпуса с входными и выходными патрубками. В кожухе монтируется «тормозной» механизм, предназначающийся для отработанных газов. Как правило, это система установленных на осях клапанов с вырезами. Заслонки могут поворачиваться, создавая при этом зигзагообразный дымоход разной длины. Настройка клапанов дает возможность устанавливать наиболее эффективное соотношение теплообмена и тяги в дымоходе, при этом, не нарушая норм безопасности при эксплуатации. Есть и более простые модели теплообменников, без системы регулируемых клапанов.

Какой материал стоит использовать

Теплообменник для дымохода лучше делать из пищевой нержавейки. Даже при наличии высоких температурах физические параметры этого металла не изменяются, поскольку сварные швы выходят довольно крепкими, а никель при вступлении в реакцию с кислородом создает защитную пленку, устойчивую к кислотам и солям.

Если говорить об использовании цинка, то при нагревании до 200˚C он начинает испарятся, а при 500˚C концентрация испарений в воздухе достигает критически опасной для человека отметки. Но если вы установили на устройство оцинковку, а она при этом не нагревается выше 200˚C, то можно не волноваться. А использовать оцинкованный материал можно, поскольку он усиливает смешение воздуха обтекающего устройство. И хотя такой теплообменник не предусматривается для постоянного отопления помещения, но для того, чтобы быстро прогреть, например, баню или мансарду, это подходящий вариант.

Самостоятельная установка теплообменника выполняется довольно легко и просто. Это устройство можно смонтировать и на обычной буржуйке и потом облицевать кирпичом, как и саму печь. Укладку кирпича можно выполнять и на ребро – устойчивость конструкции от этого не пострадает.

Назначение и особенности

Теплообменник предназначен для забора тепла от циркулирующего в дымоходе нагретого воздуха. Конструкция устройства зависит от диаметра и формы дымоотводящей трубы, материала который был использован для создания теплообменника, мощности теплогенерирующего прибора и теплоносителя.

Теплообменники классифицируют, в зависимости от теплоносителя, на жидкостные и воздушные. Устройства воздушного типа наиболее простые в изготовлении, однако, они обладают не самой большой эффективностью. Такие устройства нуждаются в более качественном материале и исполнении, но более эффективны, чем устройства с воздушным теплоносителем.

Жидкостный теплообменник

Стандартный теплообменник, используемый с жидким теплоносителем, представляет собой металлический змеевик, с высоким коэффициентом теплопроводности непосредственно контрастирующий с внутренней поверхностью дымохода. В целях лучшего теплообмена и безопасности змеевик помещают в металлический корпус и хорошо изолируют изнутри негорючим утеплителем, как правило, базальтовой ватой.

Вся конструкция монтируется на участке дымохода. Через корпус теплообменника выводятся концы змеевика и присоединяются к отопительной системе, в верхней точке которой ставиться расширительный бачок. Для изготовления змеевика лучше всего подходит медная отожженная трубка. К тому же такой теплообменник благодаря высокому коэффициенту теплопроводности будет иметь размеры в 7 раз меньше, чем устройство из стали.

Жидкость нагревается, и, расширяясь, поднимается по змеевику, после чего по трубе самотеком она поступает в радиатор отопления. При попадании в радиатор нагретая жидкость вытесняет холодный теплоноситель, который в змеевике вновь нагревается. Таким образом, осуществляется естественная циркуляция воды по системе. Для создания циркуляции теплоносителя по системе требуется точно рассчитать длину и диаметр змеевика, выдержать углы наклона подачи и обратки, и многое другое. Значимость этих расчетов нельзя недооценивать, поскольку просто неработающее устройство не настолько страшно, чем последствия гидроудара, который может произойти при кипении теплоносителя.

Однако такой вид теплообменника имеет и свои недостатки, а именно:

• сложность проведения расчетов и изготовления;
• постоянный мониторинг температурного режима и давления в системе;
• высокий расход теплоносителя, вызванный испарением жидкости из расширительного бака. А если используется вода, то при неиспользовании системы в зимний период, жидкость требуется сливать;
• значительное снижение температуры отводящихся газов, что может вызвать снижение тяги и неполное сгорание используемого вида топлива.

Однако, несмотря на эти недостатки, такой теплообменник вполне может сделать самостоятельно любой человек умеющий обращаться с инструментом и обладающий как минимум школьными знаниями физики.

Воздушный теплообменник

Подобная конструкция, которая устанавливается на дымоход теплогенерирующего устройства, как правило, состоит из металлического корпуса, в котором смонтировано несколько входных и выходных патрубков. Принцип действия данного вида теплообменника довольно прост.

Снизу, по принципу конвекции, холодный воздух, поступая в патрубки, после нагрева выходит из верхней части теплообменника непосредственно в отапливаемое помещение. Такой принцип действия дает возможность значительно увеличить эффективность теплогенерирующего устройства и в 2-3 раза уменьшить расход топлива.

Самостоятельно изготовить теплообменник на дымоход довольно просто, имея сварочный аппарат, болгарку, металлических труб различного диаметра, желания и умения обращаться с инструментом.

Материал:

• лист металла 350х350х1 мм;
• труба с диаметром в дюйм с четвертью и длиной 2,4 м;
• отрезок трубы с диаметром 50 мм;
• металлическая емкость или 20 л ведро от машинного масла.

Изготовление:

1. создать торцевые детали, для чего нужно из листа металла вырезать окружности. Необходимо чтобы диаметр заглушек соответствовал диаметру емкости приготовленной заранее;
2. посередине заглушки вырезается отверстие под 60 миллиметровую центральную трубу;
3. разметить и вырезать по краям окружности отверстия под трубу в дюйм с четвертью;
4. таких окружностей должно быть две;
5. трубу диаметром1¼ болгаркой разрезать на 8 равных патрубков длиной примерно по 30 см;
6. к центральному отверстию заглушек приварить 300 мм отрезок трубы диаметром 60 мм;
7. по окружности приварить 8 отрезков 1¼трубы;

Должна выйти подобная конструкция

Далее понадобится сделать из приготовленной емкости корпус теплообменника. Для этого потребуется:

1. дно емкости срезать при помощи отрезной машинки;
2. по центру с боков корпуса сделать отверстие по диаметру дымоходной трубы;
3. к боковым отверстиям корпуса необходимо приварить патрубки соответствующего диаметра;
4. подготовленный сердечник вставить в корпус и сваркой скрепить его с кожухом. Готовую конструкцию необходимо окрасить термостойкой краской.

Теперь нужно установить теплообменник на трубу дымохода и наслаждаться теплом.

Также вы можете посмотреть на видео весь процесс изготовления теплообменника своими руками.

Труба на олове

Этот вариант теплообменника является довольно практичным и простым. В принципе, дымоход оборачивается металлической или медной трубой, которая постоянно нагревается и перемещаемый по ней воздух быстро становится теплым. Приварить к дымоходу спираль можно пи помощи полуавтоматической или аргоновой сваркой. Также можно закрепить и оловом, заранее обезжирив дымоход ортофосфорной кислотой.

Гофра

Для использования этого малобюджетного варианта необходимо взять три алюминиевых гофрированных трубы и обернуть их вокруг дымоходной трубы на втором этаже или в мансарде. Воздух в гофре будет нагреваться от стенок дымоходной трубы и его можно перенаправить в любое помещение. А для того, чтобы теплоотдача была более эффективной можно обернуть гофрированные трубы пищевой фольгой.

Можно также установить в мансарде на дымоходной трубе специальный теплообменник, работающий по принципу колпаковой печи – нагретый воздух поднимается вверх, а при остывании постепенно опускается вниз. Подобная конструкция имеет существенный плюс – как правило, металлическая труба дымохода нагревается до такой степени, что к ней невозможно даже прикоснуться, и в этом случае теплообменник существенно снижает опасность возникновения пожара или ожогов.

Некоторые мастера дополнительно облицовывают конструкцию сеткой с камнями для сбора и удержания тепла и украшают подставку теплообменника. Мансардное помещение становиться более уютным, теплым и даже может быть использовано в качестве жилья в холодное время года.

Как видим, сделать своими руками эффективный теплообменник на дымоход не так уж и сложно. Достаточно уметь обращаться с инструментом, иметь необходимые материалы и желание. Изготовив теплообменник, вы не только сможете сделать помещение более теплым, но и сэкономить, снизив потребление топлива.

Теплообменник на трубу дымохода своими руками

Содержание:

Экономия и бережливость – качества присущие только человеку, именно они на протяжении веков двигают технический прогресс, создавая устройства призванные не только облегчать жизнь, но и использовать все доступные ресурсы по максимуму.

Если касаться бытовой, или точнее говоря, коммунальной сферы, то расходы на отопление дома по праву считаются самыми высокими, но и тут прогресс и народная смекалка нашли своё применение.

Один из самых доступных способов экономии тепла в доме с печным отоплением – это теплообменник на трубу дымохода, и именно об этом устройстве мы бы хотели поговорить в этой статье.

Зачем он нужен

На фото выше видно, что через дымоход теряется, примерено 14 % тепла, которое могло бы сохраняться в доме. Конечно, не самая большая цифра, но если перевести потери в киловатты энергии и умножить на количество дней, в течение которых производилось отопление, то результат получается довольно весомый.

Естественно, сохранить все 14 % внутри не получится, но если установить теплообменник для дымохода, можно значительно увеличить КПД печи, без ущерба её основным функциям.

Основное назначение трубы дымохода – это, конечно, отведение отработанных газов. Именно они раскаляют трубу до огромной температуры.

Если посмотреть на печь через тепловизор, видно, что температура дымохода может быть, как и в самой топке. Проблема в том, что теплоотдача дымохода никак не аккумулируется, но ведь её можно пустить в дело. И о том, как это сделать, пойдёт речь ниже.

Виды теплообменников

Главная задача теплообменника состоит в том, чтобы переносить тепло, излучаемое дымоходом на расстояние, но при этом не переостужать его поверхность, так как это приведёт к повышенному образованию конденсата и соответственно скоплению нагара на внутренней части трубы.

Именно сохранение этого баланса является самой существенной сложностью, особенно если решено изготовить теплообменник на дымоход своими руками.

По конструктивным особенностям теплообменники могут быть двух видов:

1. Водяные, когда тепло переносится посредством естественной циркуляции жидкости в замкнутой системе.
2. Воздушные, когда прогретый воздух принудительно переносится в нужном направлении.

Выбор конструкции напрямую зависит от индивидуальных особенностей дома и печи, а также от целей, которые преследуются его установкой. Но обо всём по порядку.

Водяной теплообменник замкнутого типа

Принцип действия всех замкнутых систем отопления построен на элементарных законах физики – при нагревании, плотность воды уменьшается и подталкиваема снизу более холодной, она начинает подниматься по трубе, попадая в расширительный бак, и уже из него по всему контуру возвращается к нагревателю.

В данном случае, в качестве нагревателя выступает дымоход, который своей энергией толкает воду по контуру системы отопления.

Самодельный змеевик

Конструкция, изображённая на фото, является самым распространённым и простым способом использования тепла от дымохода. Верхний край трубки соединяется с расширительным баком, а нижний с контуром отопления.

Совет! лучше всего для змеевика подойдёт медная трубка. Она легко накручивается на дымоход и имеет высокий коэффициент теплопроводимости.

Чаще всего такую систему используют в качестве вспомогательной. С её помощью можно обогревать небольшие помещения, в которых ранее не предусматривалось отопление, но не более того. Выступать в роли основного отопления она не сможет, так как в её устройстве есть несколько значительных недостатков:

• Температура на поверхности дымохода – величина непостоянная и сложноконтролируемая, как следствие, невозможно регулировать степень нагрева теплоносителя.
• Из-за непостоянства температуры, очень сложно рассчитать оптимальную длину змеевика. Если он будет слишком коротким, вода начнёт закипать и разорвёт трубку, а если слишком длинный, теплоноситель вообще не прогреется до нужной температуры.
• Воду из расширительного бака нельзя использовать для душа или в других целях, и дело не только в нерегулируемом нагреве. При заполнении бака холодной водой, она через змеевик начнёт охлаждать дымоход, в результате чего образуется конденсат и ускоряется процесс образования нагара на внутренних стенках.
• Температуры, до которой нагревается дымоход, недостаточно для прогрева длинного контура. При обычном отоплении, вода, проходя по системе, теряет всего 25 градусов, чтобы сохранить этот показатель в данной ситуации, вся система должна быть небольших размеров.

Важно! Некоторым «народным умельцам приходит в голову мысль о том, что теплообменник в дымоходе будет значительно эффективнее, ведь температура там выше. Делать этого ни в коем случае нельзя, посторонние предметы внутри трубы препятствуют свободному прохождению газов, в результате чего они могут пойти в помещение.

Регистровый теплообменник

Чтобы избежать проблем с самодельными устройствами, можно приобрести регистр теплообменник на дымоходную трубу. Конечно, цена такого приспособления будет выше, чем у сделанного своими руками. Но и качественные характеристики не идут ни в какое сравнение.

Принцип работы такого устройства, идентичен описанному выше, с той лишь разницей, что тут уже произведены все расчёты, уберегающие устройство от закипания. К сожалению, контроля за нагревом тут тоже нет, но зато есть несколько существенных плюсов в сравнении с «самоделкой»:

• Внешний кожух сохраняет тепло внутри, позволяя змеевику прогреваться даже при невысокой температуре дымохода;
• Медные трубки не вступают в плотный контакт с нагревающейся поверхностью, это защищает устройство от возможного закипания.

Важно! К каждому заводскому теплообменнику прилагается подробная инструкция по его установке. Чтобы добиться максимальной производительности и не столкнуться с непредвиденными проблемами, необходимо её внимательно изучить и следовать всем рекомендациям производителя.

Воздушные теплообменники

Принцип действия такого устройства в том, что горячие газы внутри дымохода обтекают трубки теплообменника, за счёт чего они нагреваются и отдают энергию наружу. По сути, он не создаёт дополнительного нагрева, а просто направляет горячий в воздух в заданном направлении.

Воздушный теплообменник на дымоход может быть как самостоятельным, так и с принудительной тягой. Чтобы ускорить распространение горячего воздуха в помещении, часто используют обычный вентилятор, этого вполне достаточно для циркуляции воздуха, и в то же время не переостужает дымоход.

Собрать такой теплообменник можно самостоятельно, а все этапы показаны на видео в этой статье

Теплообменник «Кузнецова»

Это самый оптимальный теплообменник на дымоход для отопления холодной мансарды или чердака. Горячие газы всегда стремятся вверх, а так, как выход располагается ниже уровня входа, они сначала нагревают теплообменник, и уже после этого, остывая, попадают в трубу, откуда и выходят на улицу.

Дымоход с теплообменником Кузнецова не сможет полностью обогреть помещение, но он практически полностью исключает потери тепла, выпуская через трубу только остывшие газы.

Воздушный теплообменник на дымоход своими руками: мастер-класс

Приборы отопления, использующие для получения тепла процесс сгорания топлива, не могут функционировать без дымоотводящего канала. Устройство отводит токсичные продукты сгорания, которые могут быть опасны для человека. Однако дымовые газы, уходящие по трубе в атмосферу, буквально уносят с собой большое количество тепла, которое могло бы быть использовано для обогрева помещения. Чтобы исправить этот недостаток можно установить теплообменник на дымоход. Устройство позволяет существенно повысить КПД отопительного прибора.

Принцип работы и устройство теплообменника

Существует несколько различных моделей теплообменников. Их конструкция, как и принцип работы, в целом схожи. Теплообменник имеет полый корпус, снабженный выходным и входным патрубками. Внутри корпуса устанавливается так называемое тормозное устройство, предназначенное для дымовых газов. Чаще всего это система заслонок с вырезами, установленных на осях. Элементы имеют возможность поворачиваться, создавая зигзагообразный газоход различной длины. Регулировка положения заслонок позволяет выбирать оптимальное соотношение эффективности теплообмена и тяги в дымоотводящем канале, не нарушая при этом норм безопасной эксплуатации. Встречаются и более простые варианты без системы регулируемых заслонок.

Устройство теплообменника для печи «Буллерьян». Холодный воздух через отверстия в нижней части устройства попадает внутрь конструкции, нагревается от продуктов сгорания, проходящих по дымоходу, и выходит наружу

Через отверстия, расположенные в нижней части устройства, по принципу конвекции затягивается более холодный воздух. Он проходит по внутреннему пространству, где дымовые газы, проходящие через газоход, нагревают его. Через верхние отверстия разогретый воздух выбрасывается в обогреваемое помещение. Таким образом удается повысить КПД отопительного прибора и существенно уменьшить количество потребляемого им топлива. Были проведены эксперименты, которые показали, что расход топлива у печки-буржуйки с установленным на дымоходе теплообменником уменьшился в три раза.

Однако для того, чтобы добиться такого эффекта, следует правильно подобрать устройство. Не стоит забывать, что отдавая свое тепло в газоходе, продукты сгорания достаточно быстро остывают. Это приводит к уменьшению разности температур в дымоходе и, соответственно, падению тяги в системе. Чтобы не допустить появление этого неприятного эффекта используются регулировки заслонками или подбираются оптимальные размеры конструкции.

Как самостоятельно сделать такой теплообменник?

Домашние мастера могут сделать теплообменник на дымоход своими руками. Технология его изготовления довольно проста. Рассмотрим ее на примере конструкции для печки-буржуйки. Для работы понадобятся:

• листовой металл размером 350х350 мм два куска;
• восемь отрезков трубы диаметра 32 мм или 1,25 дюйма длиной 300 мм;
• труба диаметром 57 мм или 2,25 дюйма длиной 300 мм;
• металлическое ведро объемом 20 л.

Начинаем работу с изготовления торцевых заглушек. Для этого берем листовой металл и вырезаем две окружности радиусом 150 мм. Размечаем на них отверстия под трубы. В центре каждой детали должна располагаться самая большая труба диаметром 57 мм, на равном от нее расстоянии по кругу размещаем восемь элементов диаметром 32 мм. Расстояние от центра заглушки до центра каждой из восьми труб должно составлять 100 мм. Проверяем разметку и выполняем отверстия.

Для точности сборки теплообменника следует изготовить шаблон из фанеры толщиной 20 мм. Установив в него детали, будет гораздо проще собирать устройство

Для точности сборки рекомендуется изготовить шаблон, он выполняется из фанеры толщиной 20 мм. Отрезки труб поочередно вставляем в подготовленные отверстия и надежно привариваем к плоской детали. Сначала работаем с одной заглушкой, затем переворачиваем конструкцию и повторяем операцию с другой. В результате получаем «сердцевину» теплообменника, подготовленную к установке в корпус.

Фрагменты труб привариваются к заглушкам. В результате получается «сердцевина» теплообменника, готовая к установке в корпус

Для корпуса теплообменника можно использовать стальное ведро, в которых продаются технические жидкости. Его нужно хорошо очистить от остатков содержимого. Лучше всего в таком случае обжечь ведро и тщательно пройтись по стенкам металлической щеткой. Дно вырезаем угловой шлифовальной машинкой. Теперь нужно присоединить выходной и входной патрубки. Это фрагменты обычной дымоходной трубы, приобретенные в магазине.

На корпусе намечаем место для входного патрубка. Он должен располагаться по центру боковой части конструкции. Ножницами по металлу вырезаем отверстие. Примеряем патрубок. На нижней части дымовой трубы делаем насечки. Вставляем подготовленный таким образом патрубок в заготовку корпуса и с помощью молотка отгибаем насечки, закрепляя деталь на месте. Снаружи крепим деталь к основе сварочными прихватками. Установка входного патрубка завершена. Аналогично проводится монтаж выходного. Он должен быть расположен с противоположной стороны корпуса.

Подготовленную «сердцевину» теплообменника вставляем в корпус, закрепляем сваркой и обязательно герметизируем все швы огнеупорным герметиком. Просохшую конструкцию красим специальной краской

В подготовленный корпус устанавливаем теплообменник и надежно фиксируем его сварочными прихватками. Все швы тщательно промазываем специальным огнеупорным герметиком. Оставляем изделие для высыхания на сутки. Теперь готовый теплообменник можно покрасить специальной краской или печным лаком. Монтируем готовое устройство на дымоход буржуйки. Для усиления эффекта можно установить около теплообменника вентилятор, который будет усиливать циркуляцию воздуха. Прибор может быть переносной или стационарно закрепленный на корпусе устройства. Второй вариант более практичный и удобный.

Чтобы улучшить циркуляцию воздуха в устройстве используется обычный вентилятор. Он может быть переносной. Как на фото, но гораздо более удобно закрепить прибор с помощью кронштейнов прямо на теплообменнике

Ну и как говориться, лучше один раз увидеть. Поэтому предлагаем вам к просмотру видео с примером создания похожей конструкции:

Воздушный теплообменник на дымоход – чрезвычайно полезная конструкция, дающая возможность серьезно увеличить эффективность использования приборов отопления. Выросший КПД системы позволяет уменьшить расход топлива и, соответственно, сэкономить на отоплении. Теплообменник можно сделать самостоятельно, однако это достаточно сложная и кропотливая работа, справиться с которой смогут только довольно опытные домашние умельцы.

Оцените статью:

Поделитесь с друзьями!

Теплообменник на дымоход: виды, принципы работы, монтаж

При печном отоплении часть тепла всегда вылетает в трубу. Буквально: в обычную печную трубу. «Отопление» улицы оплачивают владельцы помещений при покупке твёрдого или жидкого топлива. Сэкономить деньги и увеличить эффективность работы отопительной печи зачастую способен лишь теплообменник на дымоход.

Что такое теплообменник на трубу дымохода? Какие виды теплообменников существуют и какие особенности есть у теплообменных систем для домов и бань? В чём плюсы установки систем теплообмена и существуют ли минусы? Разберём подробно.

Теплообменник: механика работы

Сгорание печного топлива обеспечивает температуру при вхождении в дымоход свыше 500 °С. Такие показатели излишни, потому что тягу дымоход поддерживает и при 300-400°С. Без вреда для печки часть тепла можно перенаправить на нагрев воды в системах отопления, водоснабжения или воздуха в помещениях. Функция теплообменника заключается в обеспечении передачи (обмена) тепла от газов в дымовой трубе воде или воздуху.

Существующие модели

Специалисты считают оптимальными 3 конструктивных решения по оборудованию теплообменника на дымоход:

1. змеевик;
2. цилиндр с теплоносителем вокруг трубы – «водная рубашка»;
3. переделка канала дымохода под ступенчатый лабиринт для замедления движения газов и повышения теплоотдачи.

Варианты №1 и №2 используют для подачи тепла для нагревания воды и в отопительные системы, №3 – для обогрева помещений.

Свойства разных типов теплообменников

Всем теплообменникам присущи особенности, незнание которых приведёт к дефектам системы теплообмена. Если мы передаём тепловую энергию воде, часто возникает эффект избыточного теплообмена. Приток холодной воды в теплообменник на трубе при разогретом дымоходе ведёт к забиванию канала гарью и образованию конденсата от отработанных газов.

Ещё одно не самое лучшее решение, которое быстро нарушит работу теплообменника – монтаж змеевика водоснабжающей трубы внутри самого дымохода. Нагар в дымоходе — полбеды, главный риск – отравление угарным газом.

При самостоятельном монтаже теплообменника лучше следовать отработанным решениям и не экспериментировать, пытаясь создать авторский вариант устройства.

Для бесперебойной и безопасной работы системы теплообмена рекомендуется раз в полгода проводить профилактику – визуальный осмотр, чистку от гари и накипи, ремонт (в случае необходимости). Бережное отношение к теплообменнику позволит ему прослужить десятки лет.

Требования

• Лучший материал для бака теплообменника – сталь «нержавейка», которая выдерживает высокие температуры и резкие перепады.
• Теплообменник подбирается в соответствии с мощностью отопительного прибора. Нарушение данного правила приведет к потере КПД самой печи.
• Теплообменник не монтируется на трубу «намертво» – конструкция должна легко сниматься для ремонта или очистки.
• Теплоаккумулирующий бак необходим для теплообменников с «водной рубашкой» (водяным контуром), чтобы холодная вода не попадала в сам теплообменник.

Теплообменник своими руками

Установить теплообменник на трубу дымохода – хорошее решение для обогрева жилого дома. Главное – его можно изготовить самостоятельно.

Проще всего будет соорудить змеевик из спиралевидной трубки, который охватывает поверхность дымохода, обвивая его. Для изготовления этой модели не нужен большой багаж специальных знаний. Главная проблема – согнуть трубку в спираль, чтобы она не поломалась. С медными трубками таких проблем не возникает, а в случае с алюминиевыми поможет паяльная лампа или газовая горелка. Часто советуют припаивать спираль к дымоходу оловом.

Длина змеевика зависит от диаметра трубки. Как правило, используют диаметр 0,5 дюйма. Чем тоньше трубка, тем больше вероятность закипания в ней. Для одноэтажного строения 4 метров трубки, идущей от котла, будет достаточно – хороший обмен тепла между накопительным баком и теплообменником гарантирован. Длина медной трубки не важна при применении насоса для прокачки воды через систему теплообменника.

Бак для водяного теплообменника тоже делают самостоятельно – для этого нужно время, материалы, а главное – золотые руки. Понадобятся отрезки трубы разных диаметров из нержавейки со стенками, толщиной не меньше 1,5 мм; листовая сталь; готовый заводской стальной бак-накопитель; шаровый вентиль (чтобы сливать воду). Нужно запастись сварочным аппаратом для сварки корпуса теплообменника из листов стали.

Воздушный теплообменник на дымоход использовать можно только в помещении небольшой площади. Провести его монтаж несложно, так как он мало чем отличается от водяного. Всего навсего конструкцию теплообменника устанавливают под углом 90 градусов к дымоходу, а печные газы направляют между трубами. Результат – дым нагреет воздух трубок теплообменника, который через воздуховод поступит в помещения дома.

Расчёт эффективной работы

Главная задача при установке – правильный расчёт мощности отдачи тепла. Его можно примерно сосчитать, ориентируясь на температурные значения газов в печке и на выходе из теплообменника. Показатель теплоёмкости газов равен 1,04 кДж/кг. При перепаде температур горячих газов в 150°С, 1 кг выходящего в трубу дыма нагревает литр воды до 35-40 °С. Потом рассчитывают тот объём газов, который выходит через дымоход и получают коэффициент полезного действия для теплообменника. Нормальный КПД составляет 50-60%.

С задачей отопления небольшого дома справится один теплообменник. В других случаях теплообменник дополняет основной котёл или отопительный контур.

Теплообменник в банях

Сделать теплообменник для дымоходной трубы в бане целесообразно при системах ГВС (горячее водоснабжение). Воздушный теплообменник применяется для прогревания помещения бани, а в парной и без него хватит тепла. Водяной теплообменник применяют в том случае, если баня – это отдельное строение. Обычно ёмкость под воду устанавливают под потолком в смежном с парилкой помещении.

Что нужно знать при монтаже теплообменника для горячей воды

1. Бак для воды должен соответствовать мощности печи в бане – вместительная большая емкость дольше нагревается. В небольшой ёмкости бака вода быстро закипит и даст излишний пар. Оптимальная ёмкость – 50-100 литров, а для нагревательного элемента вполне хватит 6-10 литров.
2. Сам теплообменник также должен соответствовать мощности банной печки. Идеальный вариант – теплообменник оставляет 10-15% печного тепла.
3. Бак для воды нужно наполнять во время протапливания печи, иначе – перегревание бака и коллапс всей системы теплообмена обеспечены.
4. Трубы теплообменной системы не следует жёстко крепить к стенам, так как при разогреве они расширяются. Излишне жёсткий монтаж повредит всей конструкции теплообмена.

Конструкция теплообменника для мансарды

Чтобы отдельно прогревать мансарду, в частных домах и на дачах часто ставят теплообменник-колпак, работающий по принципу колпаковой печи – когда разогретый воздух быстро поднимается наверх, а остывший – вниз. Такие теплообменники для сохранения тепла обкладывают камнями или просто декорируют. Самая высокая температура всегда наверху – это главное для мансардных теплообменников.

Выводы

Основная проблема при установке теплообменника – вопросы регулирования мощности. Считается, что универсальных способов отключить нагрев воды в системе горячего водоснабжения при работающей печке не так уж и много. Часто советуют перекрывать водяной контур с полным сливом воды.

Всё же, плюсов от установки теплообменника на трубу дымохода больше, чем проблем. Для помещений скромной площади именно теплообменник является наиболее экономичным и простым способом отопления при отсутствии систем ГВС. Даже если дом подключён к централизованным коммуникациям, вряд ли стоит терять тепло и переплачивать за топливо.

Монтаж теплообменника обойдётся дешевле отделки помещения специальными энергоэффективными материалами или установки систем формата «умный дом». Мастера при монтаже подобных устройств дают полную консультацию по пользованию системой в различных ситуациях.

Если же вы намерены самостоятельно сделать теплообменник и смонтировать его на печную трубу – запасайтесь временем: читайте специализированные материалы и смотрите видео. В любом случае, жалеть об установке теплообменника на дымоход вряд ли придётся, особенно во время суровой русской зимы.

Теплообменник с воздушным охлаждением

1.0 Знакомство с теплообменником с воздушным охлаждением

Этот тип теплообменника используется в нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности для использования атмосферного воздуха для охлаждения углеводородов, технологических и технических жидкостей посредством косвенной передачи тепла от жидкости (внутри трубы), охлаждаемой воздухом, циркулирующим под действием сил. / вытяжной вентилятор. Чтобы увеличить площадь теплопередачи, ребра также прикреплены к периферии трубок.Эти теплообменники обычно проектируются, проверяются и испытываются в соответствии со стандартом API661.

Эти теплообменники похожи на радиатор автомобиля. Теплообменники с воздушным охлаждением в основном используются там, где тепловая нагрузка очень высока, а обычный теплообменник становится чрезвычайно большим при большом потреблении воды. Использование теплообменника с воздушным охлаждением резко снижает потребность в воде и уменьшает размер градирни. Воздухоохладители имеют очень большие размеры, так как коэффициент теплопередачи с воздухом очень низкий.Из-за большого размера они монтируются на стойке для труб для экономии места.

2.0 Типы теплообменников с воздушным охлаждением

Есть три типа теплообменников с воздушным охлаждением:

а) Призыв войск

б) Индуцированная тяга

c) Естественная тяга (используется для таких применений, как охлаждение трансформаторного масла)

Контурный эскиз и компоненты показаны на рисунках 1A и B.

3.0 Определения, используемые для теплообменника с воздушным охлаждением

Общие термины, используемые для теплообменников с воздушным охлаждением, определены ниже:

а) Банк

Банк — это один или несколько отсеков, содержащих один или несколько элементов, расположенных на непрерывной структуре.

b) Поверхность неизолированной трубки

Общая площадь наружной поверхности трубок в кв.м.

c) Залив

Ячейка — это один или несколько пучков труб, обслуживаемых двумя или более вентиляторами и включающих конструкцию, камеру статического давления и другое сопутствующее оборудование.

d) Ребристая поверхность

Ребристая поверхность трубы — это общая площадь внешней поверхности ребер, подверженная воздействию воздуха.

e) Теплообменник с принудительной тягой

Это тот, в котором пучки трубок расположены на нагнетательной стороне вентилятора.

f) Теплообменник с принудительной тягой

Это тот, в котором пучки трубок расположены на стороне всасывания вентилятора.

г) Пучок трубок

Это сборка коллекторов, трубок и рам.

См. Рис. 1A, 1B, 2, 3, 4, 5 и 6, чтобы понять приведенное выше определение.

4.0 Содержание справочной документации (особые требования)

В документации для запроса должны быть указаны все особые требования, касающиеся расположения воздушного потока, препятствий для воздушного потока и других источников тепла.

5.0 Ответственность продавцов

Предложение продавца должно включать:

a) Чертеж предложения, показывающий основные размеры в плане, высоту, размер и ориентацию патрубка

b) В предложении должно быть указано, должны ли вертикально установленные электродвигатели располагаться валом вверх или валом вниз.

c) Он должен показывать опорную конструкцию пучка труб / статической камеры, вентилятора и узла привода вентилятора.

d) На нем должно быть показано соотношение части трубного пучка отсека по отношению к камере статического давления, чтобы показать движение сопла, установленного на впускном и выпускном коллекторах.

e) На нем должны быть показаны платформа и лестница для доступа, работоспособности и обслуживания вентилятора, узла привода и трубопроводов, подключенных к форсункам, расположенным на впускном и выпускном коллекторах.

f) На нем должен быть указан вес компонентов, части вентилятора и привода в сборе для получения подъемных балок, монорельса и подъемного устройства, которые будут постоянно установлены для обслуживания таких компонентов.

г) опорная колонна должна быть расположена таким образом, что он совпадает с несущей конструкцией для размещения с воздушным охлаждением, например, теплообменником стеллаж для труб или строительная конструкция.

h) Допустимый стандарт нагрузки на сопло или данные должны быть предоставлены для соответствия во время детального проектирования.

i) Фиксированная точка трубного пучка должна быть определена таким образом, чтобы входные сопла (сторона горячей жидкости) испытывали минимальные перемещения по сравнению с выпускным соплом (сторона холодной жидкости), чтобы поддерживать нагрузку на сопло в допустимых пределах.

j) Чтобы добиться плавного перемещения коллекторов трубного пучка и сопел по камере статического давления, трение между трубным пучком и камерой статического давления должно быть средством обеспечения гладкой поверхности, такой как тефлоновые прокладки, пластина из нержавеющей стали, графитовые прокладки или аналогичный материал, который может выдерживать температуру системы и сжимающую нагрузку компонента на опоре.

6.0 Обязанности утверждающих

Утверждающее лицо утверждает следующую информацию, полученную от поставщика:

1. Максимальная и минимальная расчетная температура.
2. Габаритные размеры.
3. Размер и расположение опор.
4. Размер сопла, номинал, облицовка, расположение, выступ, допустимые перемещения и нагрузки на сопло (силы и моменты).
5. Вес компонентов для монтажа и обслуживания.
6. Детали крепления привода.
7. Экранная площадка и лестницы.

7.0 Конструкция

a) Конструкция пучка трубок

i) Пучок труб должен быть жестким, автономным и рассчитан на обращение с ним в сборе.

ii) Поставщик должен предусмотреть меры для компенсации теплового расширения трубок.

iii) Все трубки поддерживаются поставщиком для предотвращения провисания или деформации ребер.

iv) Прижимной элемент (держатель трубы) предусмотрен на каждой опоре трубы, прижимные элементы прикреплены к боковой раме болтами.

v) Трубы однопроходного охладителя наклонены к выходному коллектору.

vi) Трубки многопроходных охладителей не должны иметь наклон.

vii) Теплообменник может быть спроектирован для работы с внутренним выводом пара при температуре / давлении, указанных лицензиаром процесса.

b) Нагревательные змеевики

i) Для защиты пучка технологических труб от замерзания предусмотрены нагревательные змеевики, которые поставляются в связке отдельно от технологического пучка.

ii) Нагревательные змеевики, покрывающие всю ширину пучка технологических труб.

iii) Нагревательные змеевики обычно однопроходного типа.

c) Заголовки

i) В конструкции коллектора предусмотрены меры для предотвращения чрезмерного коробления трубных решеток и протечек в соединениях труб. Любые альтернативные рабочие условия, включая низкий технологический поток при низкой температуре окружающего воздуха, замерзание жидкости в трубах, пропадание пара, остановку вентилятора из-за сбоя питания, любые циклические условия должны быть включены поставщиком в анализ, если это указано проектировщиком.

ii) Когда разница температур жидкости между входом одного прохода трубы и выходом соседнего прохода трубы выше 110 ° C, тогда должна использоваться конструкция разделенного коллектора с U-образными трубками или другой метод разгрузки ограничения.

iii) Если разница температур жидкости на входе и выходе многопроходного пучка превышает 110 ° C, необходимо настаивать на снятии ограничения.

iv) Конструктор крышки коллектора должен допускать снятие крышки без нарушения соединений трубопроводов коллектора.Это помогает обеспечить доступ к трубкам во время технического обслуживания и ремонта.

v) Конструкция коллектора крышки должна позволять снимать крышку с минимальным демонтажем трубопроводов коллектора. Это помогает получить доступ к трубкам во время технического обслуживания и ремонта.

vi) Заглушка имеет резьбовые отверстия для заглушки, расположенные напротив концов каждой трубки для доступа. Это помогает обеспечить доступ к трубам во время технического обслуживания и ремонта без нарушения коллектора, а также трубопроводов.

d) Сопло и другие соединения

i) Все соединения размером 1 ½ дюйма и более должны быть фланцевыми.

ii) При работе с водородом все соединения должны быть фланцевыми, и фланцы с накладками не должны использоваться.

iii) Если расчетные условия требуют класса фланца 900 или выше, все соединения должны быть фланцевыми.

e) Максимально допустимые моменты и усилия для сопла и коллекторов

i) В состоянии коррозии каждое сопло должно выдерживать одновременное приложение сил сил и моментов, как определено в Приложении А.

Приложение-A

ii) Сумма сопел на одном коллекторе будет состоять из компонентов, которые не превышают Mx 4500 фут-фунтов, My 6000 фут-фунтов, Mz 3000 фут-фунт и Fx 2250 фунтов, Fy 4500 фунтов и Fz 3750 фунтов. Приложение сил и моментов в соответствии с Приложением A вызовет движение, которое приведет к уменьшению нагрузок до значений, указанных выше.

iii) Сумма всех нагрузок на форсунки в одном отсеке с несколькими пучками не должна превышать трехкратную допустимую для одного коллектора.

f) Конструкция со стороны воздуха

Факторы окружающей среды, такие как погода, местность, соседнее здание и оборудование, будут влиять на воздушный поток и, следовательно, на производительность теплообменника с воздушным охлаждением для угла рассеивания вентилятора, см. Рисунок 3.

г) Привод

Типичное расположение привода для теплообменника с воздушным охлаждением показано на рисунках 3 и 7.

ч) Расчетные нагрузки

i) Термические силы должны включать все силы, возникающие из-за частичного или полного закрепления трубопроводов или оборудования, трения от скольжения или качения оборудования, а также сил от расширения или сжатия конструкции.

ii) Нагрузка на сопло должна включать все силы и моменты, приложенные к поверхности сопла, включая собственный вес трубы, тепловые силы и вес жидкости в трубопроводе.

i) Механический доступ

i) Количество и расположение платформы доступа к заголовку, соединяющей проходы и лестницу, должны быть указаны в спецификации запроса во время детального проектирования.

ii) Платформа для обслуживания должна быть предусмотрена под каждым узлом привода для легкого доступа к приводу, а также для снятия и замены во время обслуживания всех компонентов привода.Платформа должна быть предусмотрена вокруг привода в сборе.

iii) Лестница, перила, опорные пластины и предохранительные цепи с предохранительными болтами и т. Д. Должны быть предусмотрены для платформы в соответствии с надлежащей инженерной практикой.

iv) Коллектор должен быть снабжен перилами для пальцев ног или колена на стороне рядом с теплообменником.

8.0 Конструктивные особенности теплообменника с воздушным охлаждением

Воздухоохладитель состоит из трубок, коллекторных коробок, вентилятора, двигателя и иногда жалюзи. Все трубы размещены в несколько горизонтальных слоев, и оба конца трубок свариваются в прямоугольной коробке коллектора.Это похоже на трубную решетку обычного теплообменника. Трубопровод подключается к патрубкам этого коллектора. Типичный чертеж вышеупомянутой компоновки прилагается (см. Рис. 2, 5, 6), эти распределительные коробки поддерживаются на стальной раме. Вентилятор расположен под пучками труб в принудительной тяге. Вентилятор установлен над трубами в конструкции с принудительной тягой.

Обычно доступны следующие типы конструкций:

а) Однопроходный охладитель.

б) Многопроходный охладитель.

c) U-образные охладители

В однопроходном и многопроходном охладителе с нечетным числом проходов жидкость входит с одного конца коробки коллектора и выходит на другом конце коробки коллектора.

В многопроходном режиме с четным числом проходов и U-образной трубкой жидкость входит и выходит с одного и того же конца коробки коллектора.

Следующая общая конструкция должна быть принята во внимание с точки зрения компоновки оборудования / трубопроводов.

8.1 Пучок труб может перемещаться в поперечном направлении + 6 мм или 13 мм в одном направлении. Это перемещение необходимо для компенсации перемещения коллектора трубопровода. В случае, если требуется дополнительное перемещение из-за трубопровода, это необходимо указать на этапе запроса. Это показано на рисунке 1.

8.2 Трубка расширяется в продольном направлении, и обычно предусмотрено, что сторона впускного коллектора является неподвижной стороной, а трубка расширяется в другом направлении.

9.0 Рассмотрение с точки зрения компоновки оборудования

9.1 Для данного оборудования требуется плавный поток воздуха для охлаждения, поэтому расположение оборудования должно быть таким, чтобы оно не было близко окружено оборудованием или конструкцией, которые блокируют путь воздушного потока.

9.2 Чтобы обеспечить лучший воздушный поток, он устанавливается наверху стойки для труб или конструкции, чтобы не было препятствий для уменьшения воздушного потока. В то же время, установив сверху стеллажа, можно сэкономить пространство на земле и растение станет более компактным.

9.3 Обычно длина пучка труб фиксируется в зависимости от ширины трубопровода или конструкции, так что опорные стойки пучка воздухоохладителя опираются на основные балки, что может упростить конструкцию трубной эстакады. Также предпочтительно регулировать расстояние между колоннами трубопровода / конструкции в зависимости от ширины пучка воздухоохладителя так, чтобы его ножки сразу находились на вершине колонны. Это может быть невозможно отрегулировать несколько раз, так как каждый пучок труб может иметь разную ширину в зависимости от условий эксплуатации, а регулировка колонн трубопровода на разную ширину может оказаться невозможной с точки зрения конструкции и детализации.

9.4 Необходимо предусмотреть переходы между двумя комплектами воздухоохладителей. Это означает, что, скажем, один охладитель может состоять из 10 комплектов, а другой — из 5 комплектов, тогда должны быть предусмотрены проходы между, после десятого комплекта и до начала следующих пяти комплектов. Ширина прохода должна составлять не менее 1,5–2,0 м, поскольку это единственное место на этой высоте для хранения инструментов и деталей во время технического обслуживания.

9.5 Воздухоохладители на трубопроводе должны быть расположены таким образом, чтобы, по крайней мере, с одной стороны пучки были доступны краном.

9.6 Воздухоохладитель должен иметь платформу доступа, установленную на конструкции воздухоохладителя, по крайней мере, с рабочей стороны. Платформа со всех сторон лучше подходит для обслуживания.

9.7 Воздухоохладители имеют двигатели, висящие в нижней части охладителя. Необходимо обеспечить платформу доступа под охладителем для двигателя и для обслуживания. Эта платформа также может быть локализована.

9.8 Для доступа к платформам воздухоохладителей или платформам для обслуживания двигателей требуется обычная лестница.

9.9 Входной трубопровод воздухоохладителя имеет симметричное распределение и петли, как описано далее в этой статье. Это необходимо для поддержки, поэтому либо структурные колонны воздухоохладителя должны быть расширены вверх для поддержки трубопроводов, либо колонн трубопровода / конструкции. Эти данные необходимо предоставить в самом начале проекта, так как они должны учитываться при проектировании трубопровода.

10.0 Рассмотрение с точки зрения трубопровода

Воздухоохладители в основном используются там, где требуется очень большое количество пара для конденсации или требуется охлаждение очень большого количества газа / жидкости.Применение является очень распространенным в случае конденсации пара в верхней части колонны. При прокладке трубопровода воздухоохладителя необходимо соблюдать следующие правила.

10.1 Распределение трубопроводов к воздухоохладителю должно быть симметричным относительно центральной линии всего воздухоохладителя в сборе.

Типичная конфигурация впускного трубопровода показана на Рисунках 8, 9, 10, 11.

10.2 Если в линии подачи очень низкое давление, необходимо следить за тем, чтобы изгибов до минимума без ущерба для функциональности и нагрузки.Подбор размера линии во время распределения должен быть достаточным, при необходимости уточните в производственном отделе.

10.3 Длина каждого патрубка для всех пучков от его коллектора должна быть более или менее одинаковой для сохранения одинакового падения давления и равномерного распределения жидкости по всем пучкам.

10.4 Коллектор на входной стороне следует рассматривать как фиксированную точку (в направлении трубы) для соединения труб. Но жгут может двигаться в поперечном направлении труб + 6 мм или, если он закреплен на одном крае, может перемещаться на 13 мм в другом направлении.Это движение требуется для компенсации расширения коллектора трубопровода. Если воздухоохладитель должен быть установлен в эксцентричном положении, т.е. чтобы обеспечить перемещение на 13 мм в одном направлении, поставщик должен быть проинформирован заранее.

10.5 Поперечное движение пучка может происходить только тогда, когда трубопровод, соединенный с соплами, создает достаточную силу для преодоления трения в точке опоры пучка. Вот почему обычно в точке опоры поставщик предоставляет пластину из нержавеющей стали, пластину из ПТФЭ или шарикоподшипники для облегчения движения.

10.6 Усилие из-за теплового расширения трубопровода, создаваемое на патрубке связки, должно быть меньше пределов, установленных API 661.

10.7 При проведении анализа напряжений следует учитывать следующие соображения.

10.7.1 Идеально для моделирования всего воздухоохладителя с трубками, коллекторами и опорными точками в компьютерной программе. Но в большинстве случаев сложно моделировать пучок воздухоохладителя как жесткий элемент с общим весом пучка с опорами и коэффициентом трения в зависимости от типа опор.

10.7.2 После моделирования трубопровода вместе с каждым пучком, как описано выше, необходимо выполнить анализ напряжений трубопровода. Во время этого анализа все форсунки в продольном и поперечном направлениях следует рассматривать как жесткие, т.е. анкерные. После анализа проверьте нагрузку на каждую форсунку. Если эта нагрузка находится в пределах API 661, проблем нет. При моделировании воздухоохладителя либо в виде жесткого элемента, либо в виде обычного оборудования с весом и трением опоры, нагрузки на сопло, отображаемые компьютером в рабочем состоянии, будут учитывать движение связки.В случае, если нагрузки на некоторые сопла превышают пределы API 661, конфигурацию такой трубы необходимо изменить, чтобы снизить нагрузки на сопла.

10.7.3 Если по какой-либо причине сложно смоделировать воздухоохладитель, следует применить следующий метод.

Считайте все сопла точками крепления и смоделируйте всю систему трубопроводов как обычно. Теперь проведите анализ и выясните, какие все нагрузки на форсунки превышают, форсунка, где нагрузка превышает значения API 661, подайте на нее перемещение форсунки 1 мм и проведите анализ.Это движение на 1 мм должно подаваться в направлении, в котором жатка будет пытаться переместить пачку. Если он по-прежнему не соответствует, добавьте движение на 1 мм и проверяйте, пока результаты не будут удовлетворительными. В первом случае, когда сопло рассматривается как точка привязки, выясните разницу между фактическими нагрузками и нагрузками API, которая покажет, позволит ли дифференциальная нагрузка перемещаться пучку или нет с коэффициентом трения в точке опоры. Конечно, это очень грубый метод анализа, и по возможности его следует избегать, если только это не очень маленький воздухоохладитель и нагрузка на сопло не определяет конструкцию.

10.7.4 Выходной трубопровод При анализе движение пучка из-за входного трубопровода должно быть смоделировано, если анализ входа и выхода не выполняется вместе. И снова критерии нагрузки на патрубок для выпускного трубопровода должны соответствовать API 661.

Fig1A — Типовая компоновка воздухоохладителя

Рис. 1B: Секция воздушного охлаждения

Рис. 2: Типовая компоновка отсеков

Рис. 3: Угол рассеивания вентилятора

Рис. 4: Типовое расположение пленума

Рис. 5: Типовая конструкция пучков трубок со съемной крышкой и съемными коллектором крышки

Рис. 6: Типовая конструкция пучка труб с заглушками

Рис. 7: Типовое расположение приводов

Рис. 8: Впускной трубопровод воздухоохладителя — различные варианты

Рис.9: Выпускной трубопровод воздухоохладителя — различные варианты

Рис. 10: Конфигурация отвода воздухоохладителя — различные варианты

Рис. 11: Конфигурация отвода воздухоохладителя — различные варианты

.

Шесть ведущих производителей и поставщиков теплообменников в США

Список производителей теплообменников

Теплообменники — это теплопередающие устройства, используемые для передачи тепла от одного газообразного или жидкого вещества к другому с целью нагрева или охлаждения вещества для другого процесса . Теплообменники, состоящие из теплопроводных пластин или трубок, используются для передачи тепла от воды к воде, от воздуха к воздуху, от воды к воздуху или пара к другим жидкостям, таким как смазочное масло.

Многие промышленные процессы требуют, чтобы теплообменники выполняли решающую роль в проектировании, эксплуатации и техническом обслуживании систем отопления, кондиционирования воздуха, эксплуатации транспортных средств, производства электроэнергии, охлаждения, химической обработки, морских буровых установок и инженерных систем. Также их можно использовать в процессе утилизации отработанного тепла на промышленных объектах.

Приложения

Теплообменники обычно используются для передачи тепла от воздуха к воздуху, от воды к воде или от воздуха к воде к пару или множеству других жидкостей.Некоторые из их основных применений включают: предотвращение перегрева, рекуперацию отработанного тепла, нагрев и охлаждение воздуха, а также общий перенос тепла.

Промышленные теплообменники — Industrial Heat Transfer, Inc.

Предотвращение перегрева
Электроэнергетические предприятия обычно используют теплообменники для рециркуляции тепла и предотвращения перегрева технологических процессов.

Рекуперация отходящего тепла
Теплообменники также широко используются для рекуперации отходящего тепла.В этом процессе избыточное тепло от одного процесса улавливается и используется в другом процессе, который требует тепла. Поскольку для рекуперации отработанного тепла используется уже существующий источник тепла, процесс устраняет необходимость в ископаемом топливе или электроэнергии для выработки тепла, что позволяет экономить как энергию, так и деньги.

К процессам, получающим выгоду от рекуперации отходящего тепла, относятся: производство стали, целлюлозы и бумаги, текстильное производство, водоочистка, пищевая и фармацевтическая промышленность.

Воздушное охлаждение
Теплообменники могут использоваться не только для нагрева различных веществ, но и для охлаждения воздуха в системах кондиционирования и охлаждения.

Общий теплообмен
Кроме того, теплообменники могут использоваться в энергетических, химических и механических системах для процессов, которые в определенной степени требуют передачи тепла. Например, радиатор автомобиля отвечает за передачу тепла воздуху от двигателя автомобиля.

Отрасли, использующие теплообменники для своих процессов и оборудования, включают: автомобилестроение, электронику, химическую, энергетическую, нефтехимическую, механическую, полупроводниковую, морскую и аэрокосмическую промышленность.

Существует множество процессов, для которых требуются теплообменники. Теплообменники играют жизненно важную роль в работе и проектировании множества машин, таких как: системы кондиционирования воздуха, системы отопления, генераторы энергии, автомобили, холодильники, нефтяные вышки, а также различные инженерные и химические системы обработки. Теплообменники используются для других коммерческих целей, в том числе для обогревателей гидромассажных ванн и бассейнов, радиаторов горячей воды и домашних радиаторов.

Промышленные теплообменники — Industrial Heat Transfer, Inc.

История

Концепция теплопередачи, или теплообмена, появилась примерно с тех пор, как человек открыл огонь. Самыми ранними теплообменниками были камни. После нагревания в огне жители помещали их в свои хижины, где они излучали тепло. Некоторое время спустя римляне изобрели центральное отопление, известное сегодня как гипокауст. Система гипокауста работала, передавая горячий воздух с пола в комнату. Горячий воздух исходил от огня в печи, которую обслуживали рабы, и уходил с пола через созданное пространство в бетоне или плитке.

Жители Корейского полуострова позже применили аналогичную систему, которую они назвали ондольским отоплением. Ондольское отопление работало путем направления дыма и горячего воздуха, образующегося от дров, через трубы под полом.

Системы теплообменников начали диверсифицироваться в использовании во время промышленной революции. Например, в 1777 году француз Жан Симон Ноннемен, которого иногда называют отцом центрального отопления с горячей водой, разработал систему водяного отопления, которая способствовала инкубации куриных яиц.В 1817 году другой француз, маркиз де Шабанн, изобрел теплообменник для теплицы. Он создал достаточно тепла, чтобы помочь выращивать виноград.

Несколько лет спустя, а именно в 1829 году, братья Прайс из Бристоля получили в Англии патент на отопление дома. Он полагался на горячую воду и паровое отопление. После внедрения своей системы инженеры по всему миру добились большого успеха, усердно работая над улучшением и расширением паровых теплообменников и горячих систем.

В 1855 году русский человек по имени Франц Сан Галли сконструировал раннюю версию радиатора для горячей воды, которую он назвал горячей камерой.Его изобретение было очень популярно среди аристократических и богатых членов петербургского общества, которые заказывали его работы для своих домов и дворцов.

Между тем, в США теплообменники уже несколько лет набирают популярность. Ряд американских изобретателей запатентовали свои паровые радиаторы, в том числе Нейсон, Перкинс и Бриггс в 1862 году. Нельсон Х. Банди запатентовал свой чугунный радиатор в 1872 году. Последняя модель оказалась самой популярной и использовалась в качестве модели для других изобретателей во всем мире. Мир.

К началу 20 века теплообменники, в частности радиаторы, были популярны и широко производились. С этого момента производители сосредоточились на создании более безопасных, прочных и эффективных теплообменников. По мере того, как технология теплообменников стала более совершенной, а выбор материалов расширился, они сделали именно это. Сегодня разработчики теплообменников получают большую часть своей тепловой энергии из возобновляемых источников, солнечной энергии.

Как это работает

Пластинчатые и трубчатые теплообменники различаются по структуре, но в обоих используются одни и те же концепции термодинамики.Проводящие металлические пластины или стенки трубок действуют как перегородки и проводники между двумя газами или жидкостями и одновременно разделяют два вещества.

Эти пластины и стенки обычно изготавливаются из нержавеющей стали из-за высокой прочности металла и его способности действовать как проводник, выдерживая высокие давления и экстремальные температуры. С одной стороны барьера нагретое вещество передает свое тепло более холодному раствору с другой стороны, что временно создает тепловое напряжение внутри стенки или трубы.

Для устранения теплового напряжения и достижения равновесия тепловая энергия тяготеет к более холодному раствору. Эффективность и скорость процесса во многом зависит от размера площади поверхности перегородки. Чем больше площадь поверхности перегородки, тем быстрее будет передаваться тепло.

Типы

Существует бесчисленное множество разновидностей теплообменников. Чтобы упростить задачу, мы можем разбить их на группы пластинчатых теплообменников и трубчатых теплообменников.Оба являются косвенными теплообменниками, в которых используется металл, отделяющий жидкость или пар от нагревательного элемента. Тепло должно проходить через металлическую стену вместо прямого контакта.

Пластинчатые теплообменники
Пластинчатые теплообменники используют пластины для разделения жидкостей. Как правило, они имеют высокое отношение площади поверхности к объему и могут обрабатывать более двух типов жидкости и пара одновременно. Чаще всего они используются в криогенных приложениях и в пищевой промышленности.
Пластинчатые теплообменники бывают двух основных конфигураций: плоские пластинчатые теплообменники или пластинчато-рамные теплообменники. Под эту категорию попадает множество других обменников.

Плоские пластинчатые теплообменники передают тепло через плоские и гофрированные пластины.

Пластинчатые и рамные теплообменники — это большие пластинчатые теплообменники, используемые в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. Они имеют прямоугольные пластины, скрепленные мембранами, и герметизированы прокладками. Иногда их сваривают, чтобы предотвратить утечку.Прямоугольные пластины имеют отверстия, через которые могут проходить жидкости.

Пластинчато-ребристые теплообменники названы так потому, что они состоят из параллельных сочлененных пластин, соединенных между собой ребрами. Пластинчато-ребристые теплообменники обладают преимуществом универсальности. Благодаря своему расположению они позволяют обменивать около 12 потоков жидкости в одном теплообменнике. Кроме того, они допускают поперечный или параллельный поток между соседними пластинами. Пластинчато-ребристые теплообменники, способные работать в узких температурных пределах, популярны при сжижении газа.

Спиральные пластинчатые теплообменники состоят из двух плоских параллельных пластин, намотанных в виде змеевика, и клемм, которые либо герметизированы, либо приварены. Спиральные теплообменники лучше всего использовать с жидкостями, несущими волокна или частицы, а также с тяжелыми вязкими жидкостями, которые могут вызвать засорение.

Воздухо-воздушные теплообменники поддерживают свежий воздух, удаляя затхлый воздух из помещения и заменяя его свежим наружным воздухом.

Теплообменники вода-воздух , как следует из их названия, предназначены для передачи тепловой энергии от воды в воздух.

Трубчатые теплообменники
Трубчатые теплообменники имеют трубчатые элементы, которые позволяют им работать в широком диапазоне температур и уровней давления.

Некоторые из наиболее распространенных конфигураций трубчатых теплообменников включают кожухотрубные теплообменники, ребристые трубчатые теплообменники, теплообменники с воздушным охлаждением, маслоохладители, судовые теплообменники и водо-водяные теплообменники.

Кожухотрубные теплообменники (кожухотрубные теплообменники) состоят из нескольких труб, установленных внутри цилиндрической металлической оболочки.Кожух обеспечивает теплообмен с жидкостью внутри или снаружи трубы (ей). Кожухотрубные теплообменники состоят из четырех основных компонентов: переднего конца, заднего конца, пучка труб и кожуха. Передний конец — это область, через которую входит жидкость, а задний конец — это область, через которую она выходит. Пучок труб состоит из трубок, трубных решеток и стяжных шпилек, удерживающих их вместе. Наконец, оболочка удерживает пучок труб.

Теплообменники из оребренных труб — это просто теплообменники с оребренными трубками.Ребра позволяют повысить эффективность.

Теплообменники с воздушным охлаждением охлаждают воздух, поскольку он проходит через пучки труб. Они делают это с помощью системы вентилятора, расположенной над пучками, где она создает сквозняк, и ребристых труб, которые всасывают воздух и увеличивают площадь поверхности. Лучше всего они работают там, где невозможно эффективно использовать охлаждающую воду или жидкость.

Маслоохладители передают тепловую энергию (тепло) через масло, которое нуждается в охлаждении. Они делают это, пропуская нагретое масло через охлаждающие устройства.

Судовые теплообменники — это теплообменники, используемые на судах, лодках и других морских транспортных средствах. Обычно они работают по схеме «вода-вода».

Теплообменники вода-вода косвенно нагревают одну жидкость, используя тепловую энергию другой жидкости.

Преимущества

Теплообменники имеют множество преимуществ, включая более низкие затраты на техническое обслуживание, улучшенную производительность, а также экономию времени и энергии. Теплообменники делают все их приложения более экономичными и энергоэффективными независимо от того, используются они в коммерческих или промышленных целях.

Проектирование и настройка

При разработке коммерческих или промышленных теплообменников производители учитывают особенности применения, такие как: минимальное и максимальное тепло, тип потока жидкости, скорость обмена жидкости, скорость потока, возможные загрязнения потока жидкости, требуемый расход и уровни эффективности теплообмена, а также стандартные требования. Эти соображения помогают им определять такие факторы, как толщина трубы, материал трубы, длина трубы, шаг трубы, расположение трубы, конструкция потока жидкости и гофрирование трубы.

В зависимости от общей функции и местоположения производители могут проектировать теплообменники, используя любую из множества конфигураций. Обычно они производят теплообменники с плоской пластиной или кожухотрубной конструкцией. Воздух, жидкость или пар проходят через сеть теплопроводных трубок или полостей, покрытых теплопроводными пластинами.

Производители теплообменников изготавливают свои изделия из коррозионно-стойких и долговечных материалов, таких как чугун, алюминий, сталь, нержавеющая сталь, бронза, медь и титан.

Производители изменяют свой дизайн разными способами. Например, если приложение требует этого, производители будут сгибать трубы в U-образную форму, создавая так называемый U-образный теплообменник.

На что следует обратить внимание

Уход за теплообменниками
Коррозия — самая серьезная проблема теплообменников, и ее трудно избежать из-за постоянного высокого уровня влажности и потока жидкостей. К счастью, вы можете свести к минимуму проблемы, связанные с работой системы, связанные с коррозией, используя стенки и трубы, устойчивые к выщелачиванию, растрескиванию, точечной коррозии и коррозии.

Существуют также жидкости, которые со временем могут вызывать накопление остатков. Остатки могут быть очищены, и процесс очистки может быть выполнен без излишних задержек.

Как выбрать подходящего производителя
Чтобы получить высококачественные теплообменники, вам необходимо сотрудничать с их производителем. Мы составили профили поставщиков теплообменников, которым доверяем. Вы найдете эти профили между информационными абзацами на этой странице. Прежде чем вы прокрутите вверх и посмотрите на них, мы рекомендуем вам создать список спецификаций.Таким образом, вы можете при необходимости обращаться к ним. Обязательно укажите такие вещи, как тип жидкости, тип потока жидкости, доступное пространство, ваш бюджет, сроки, любые стандартные требования и ваши индивидуальные запросы. После того, как вы заполнили свой список, начинайте просмотр. Выберите три или четыре компании и обратитесь к ним. Подробно обсудите свое приложение, делая заметки по ходу дела. Посоветовавшись с каждым из них, просмотрите свои заметки, чтобы определить, какой производитель вам подходит. Как только вы это поймете, позвоните им и приступайте к работе.

Информационное видео по теплообменникам

.

Программное обеспечение для проектирования теплообменников с воздушным охлаждением

Определение размеров теплообменника с воздушным охлаждением

требует утомительной работы и требует много времени из-за множества расчетов методом проб и ошибок, чтобы сбалансировать свойства теплопередачи воздуха и жидкости и требования к температуре. Программное обеспечение для проектирования теплообменников с воздушным охлаждением (ACHex) было создано для выполнения всех необходимых расчетов теплового проектирования для этого типа теплообменников.

Функции программного обеспечения теплообменника с воздушным охлаждением (ACHex)

Это программное обеспечение поддерживает только жидкости и газ, программное обеспечение не поддерживает конденсацию.

1. Поддержка единиц измерения S.I и английских (США) единиц измерения.
2. Выбор между модулями принудительной и принудительной тяги.
3. Можно рассчитать необходимое количество отсеков / вентиляторов / трубок / рядов трубок / пучков трубок.
4. Температура воздуха на выходе может быть рассчитана с использованием методов итераций или приращений.
5. Запустите неограниченное количество испытаний, все будут отображаться в результатах.
6. Тепловой режим или укажите тепловой режим для расчета массового расхода горячей стороны.
7. Логарифмическая средняя разница температур (скорректированная и нескорректированная), площадь поверхности для неизолированных трубок и ребристых труб, массовый расход воздуха, площадь лицевой поверхности пучка, общая ширина грани пучка, ширина пучка.
8. Возможность сохранять длину трубки постоянной для всех испытаний или рассчитывать ее для каждого испытания.
9.Fin КПД, общий коэффициент теплопередачи (чистый / проектный / обязательный), максимальная скорость воздуха на стороне, число Рейнольдса на стороне воздуха, коэффициент теплопередачи воздуха, падение давления на стороне воздуха, диаметр вентилятора и общая расчетная площадь вентиляторов на отсек, вентилятор Также можно рассчитать требования к мощности драйвера.
10. Программное обеспечение также оценит процент превышения расчетного и надповерхностного.
11. Площадь бокового потока в трубе, боковая скорость в трубе, число Рейнольдса на стороне трубы, режим бокового потока и число Нуссельта на стороне трубы, коэффициент теплопередачи на стороне трубы также могут рассчитываться.
12. Коэффициент теплопередачи на стороне воздуха, вы можете выбирать между соотношениями. Briggs and Young, Kern, Ganguli или ESDU в качестве альтернативы программное обеспечение также может принимать ввод числа Нуссельта, если вы рассчитали его из других корреляций.
Программное обеспечение также принимает ввод числа Нуссельта на стороне трубки, а также ввод коэффициента теплопередачи с обеих сторон. Эти функции предназначены только для обеспечения гибкости.
13. Расчет падения давления на стороне трубы, программа использует два разных уравнения и позволяет вам выбирать между ними или выбирать наибольшее вычисленное падение давления.
14. Преобразуйте давление в высоту и наоборот.
Характеристики производительности
15. Импортируйте данные физических свойств на горячую и холодную стороны из Microsoft Excel и из базы данных физических свойств WeBBusterZ (в комплект входит отдельное программное обеспечение!)
16.Создайте свою собственную базу данных жидкостей / компонентов, трубок и ребер. Вы можете добавить свои физические свойства жидкости, размеры трубы и ребра и загрузить данные в свой проект или сохранить их для использования в другом проекте.
17. Сохранение / загрузка результатов
18. Программное обеспечение создает сводный отчет на трех страницах по всем результатам и добавляет базовое графическое представление проекта. Сводку можно редактировать / сохранять или копировать в свой собственный отчет.
19. Программа генерирует табулированные клинические испытания в двух различных форматах, которые также можно экспортировать в «.csv »и открываются в Microsoft Excel или Open Office.
Ниже приведен список включенных баз данных:
20. Свойства сухого воздуха при атмосферном давлении. Просто введите температуру, при которой вы хотите оценить свойства, и программа рассчитает плотность, вязкость, удельную теплоемкость, теплопроводность, удельную энтальпию, отношение удельной теплоемкости и число Прандтля.
21. Плотность воздуха при различных заданных температуре и давлении. Просто введите температуру и давление и оцените плотность воздуха.
22. Оценка физических свойств чистых компонентов для более чем 1450 компонентов; в базе данных есть возможность оценить теплопроводность, плотность, теплоемкость и вязкость. База данных также включает критические свойства, точки кипения и плавления и поставляется в виде отдельного программного обеспечения, но легко интегрируется с программным обеспечением.
23. Факторы обрастания.
24. Общие коэффициенты теплопередачи для жидкостей и газов.
25. Теплопроводность материалов.
26. Конвертер единиц с 23 единицами измерения и 200 преобразованиями.

Скачать

Скачать демо-версию продукта

Также обратите внимание, что демонстрационная версия этого программного обеспечения будет работать только с установленными примерами, которые ограничены в нашей демонстрационной версии. Полная версия этого продукта не имеет ограничений.

Мы не предлагаем полностью рабочую демонстрационную версию.

Чтобы проверить историю последних обновлений этого программного обеспечения, нажмите здесь

Скриншоты Ссылки

Щелкните здесь, чтобы увидеть снимки экрана на Facebook
Щелкните здесь, чтобы увидеть снимки экрана на Flicker

Последнее демонстрационное видео

1- Интерфейс

2- Импорт физических свойств

3- Пример 1 Теплообменник с воздушным охлаждением тяжелого газойля

4- Пример 2 Теплообменник с воздушным охлаждением углеводородов

.

Кожухотрубные теплообменники и теплообменники с воздушным охлаждением

Шестьдесят лет опыта в проектировании, проектировании и изготовлении кожухотрубных теплообменников и теплообменников с воздушным охлаждением для международных заказчиков в нефтегазовой и нефтехимической отраслях

Повышение рентабельности проекта заказчика

О теплообменнике Industries Limited Exchanger Industries Limited

Компания EIL со штаб-квартирой в нефтяной столице Канады, Калгари, Альберта, имеет 60-летний опыт проектирования, проектирования и изготовления кожухотрубных теплообменников и теплообменников с воздушным охлаждением для международных клиентов в нефтегазовой и нефтехимической промышленности.

Прибыльность проекта заказчика

О компании Exchanger Industries Limited Exchanger Industries Limited

Шестьдесят лет опыта в проектировании, проектировании и изготовлении кожухотрубных теплообменников и теплообменников с воздушным охлаждением для международных клиентов в нефтегазовой и нефтехимической отраслях

Повышение прибыльности проекта для клиентов

О Exchanger Industries Lim ited Exchanger Industries Limited

Компания EIL со штаб-квартирой в нефтяной столице Канады, Калгари, Альберта, имеет 60-летний опыт проектирования, проектирования и изготовления кожухотрубных теплообменников и теплообменников с воздушным охлаждением для международных клиентов в нефтегазовой и нефтехимической промышленности.

Стимулирование роста клиентов Прибыльность проекта

О компании Exchanger Industries Limited Exchanger Industries Limited

Шестидесятилетний опыт проектирования, проектирования и изготовления кожухотрубных теплообменников и теплообменников с воздушным охлаждением для международных клиентов в нефтегазовой и нефтехимической промышленности

Повышение рентабельности проекта для клиентов

О компании Exchanger Industries Limited Exchanger Industries Limited .