Как сделать теплообменники для котла своими руками: изучаем обстоятельно
Устройства для отопления Теплообменник — сердце отопительной системы, предназначен для передачи тепла по средам и обогрева помещения. Среда в системе может быть жидкой, паро – газообразной.
Простым устройством считается комнатный радиатор с водным источником тепла. От промежуточного материала в системе, то есть теплообменника…
Пошаговое руководство изготовления теплообменников своими руками
Устройства для отопления
Теплообменник — сердце отопительной системы, предназначен для передачи тепла по средам и обогрева помещения. Среда в системе может быть жидкой, паро – газообразной. Простым устройством считается комнатный радиатор с водным источником тепла.
От промежуточного материала в системе, то есть теплообменника, зависит степень проводимости тепла, лучшие показатели проводимости у серебра и меди. Медь используется, естественно, чаще. Передача тепла у нее почти в 8 раз выше, чем например, у стали, пластик во много раз еще хуже.
Принцип работы
Без медного теплообменника не обходится ни одна отопительная система котлов. Принцип работы прост. Вода начинает циркулировать по змеевикам в трубах, нагревается, течет в трубопровод системы, в радиаторы, из которых возвращается назад, в уже остывшем виде.
В частных домах теплообменник устанавливают в целях превращения печки в водонагревательный котел. При самодельном устройстве важно учитывать размер и форму, чтобы обменник сочетался с габаритами камеры печки.
К обменнику подключаются радиаторы, трубопровод, трубы нагреваются равномерно, тепло распределяется по всему дому.
Плюсы и минусы
К явным преимуществам теплообменника можно отнести:
простоту его изготовления и установки;
отопление можно сделать комбинированным, кроме обогрева установить водяную систему отопления;
топливо для устройства может быть разнообразным: твердым, газо — жидкообразным;
приборы красивы внешне, можно придать интерьеру национальный стиль.
Недостатков у теплообменника два:
отсутствует автоматический контроль за нагревом носителя;
КПД не слишком высок.
Теплообменник с использованием трубной доски
Виды теплообменников
Теплообменники в зависимости от своего назначения бывают охладительными и нагревательными:
Охладительное устройство контактирует с жидкостью или холодным газом, остужая при этом горячий теплоноситель.
Нагревательное устройство с разогретым газом, или жидкостью отдает тепло циркулирующим потокам холодной жидкости, газа, происходит обмен.
Конструктивно теплообменники бывают:
поверхностными, при контактах сред через промежуточную поверхность;
регенеративными, при подаче к насадке то холодной, то горячей воды за счет нагревания и охлаждения регулируется и поддерживается температурный режим;
смесительными, подача сред из одной в другую путем их смешивания.
Поверхностные теплообменники могут иметь разную форму, бывают:
пластинчатыми, состоящими из множества пластин с проходящей жидкостью через их лабиринты;
в виде змеевиков, тонких трубок, закрученных в спираль;
труба в трубе, состоящих из двух трубок разных по диаметру и размещенных одна в другой.
Как сделать обменник своими руками
Для теплообменника с емкостью потребуется бак, пара трубок из меди. Можно использовать листовую сталь в толщину 2,5- 3 мм, сварить из нее резервуар нужногО объема.
Установите емкость от пола не менее 1 метра, от печи – не менее 3 метров.
Проделайте два отверстия справа, ближе к конструкции и слева — наверху.
Подведите к печи нижний отвод, под наклоном в 2- 3 градуса.
Подключите верхний отвод под углом в 20 гр., только в обратную сторону.
Врежьте в нижний отвод на выходе кран для слива воды из бака.
Внизу еще один кран для слива воды из всей системы.
Проверьте конструкцию, она должна быть герметичной, можно заполнить водой и под легким напором выявить места протечки, устранить их.
Необходимые материалы, инструменты чертежи
Для теплообменника стоит подобрать:
Емкость на 90 -110 литров.
Анод.
Медную трубку в длину до 400 см для термонагревателя. Если нет медной трубы, можно воспользоваться алюминием, металлопластом, лишь бы хорошо гнулся.
Регулятор мощности для регулирования подачи тепла.
Не нужно изготавливать змеевик из стали, материал плох на теплоотдачу не важно гнется, воздух нагревается благодаря меди во много раз быстрее. При использовании стали дополнительно потребуется трубогиб.
Пошаговое руководство
Изготовление бесканального теплообменника
Подготовьте емкость, лучше металлическую, пластиковая будет дольше нагреваться.
Установите бак к началу системы отопления.
Проделайте в емкости 2 отверстия для выходов. Одно – вверху, через которое горячая вода будет выводиться. Второе – внизу, холодная жидкость будет поступать из труб системы.
Разместите выходы правильно, от этого будет зависеть скорость отдачи тепла.
Запаяйте герметично отверстия, чтобы температура воздуха не тратилась на батарею, а помещение равномерно прогревалось.
Для трубки используйте медь, она должна хорошо гнуться и отдавать максимально тепло в помещение.
Согните трубку в форме спирали, получился змеевик.
Поместите спираль в бак, концы трубки нужно вывести наружу, хорошо закрепить их.
Подсоедините к концам деталей фитинг с резьбой.
Подсоедините к трубе регулятор мощности, его можно купить в магазине, стоит недорого, поэтому на самостоятельном изготовлении не стоит зацикливаться.
Система вполне будет работать исправно и без регулятора, но он нужен для регулирования мощности, экономии электроэнергии. Мощность можно выставить по своему усмотрению.
Подсоедините к термостату клеммы, после чего – провода питания.
Чтобы бак не изнашивался от перепадов температуры, установите анод.
Закройте герметично все элементы.
Наполните бак водой, теплообменник готов.
Изготовление разных видов теплообменника
Водяной
Устройство имеет два сектора, нагревающих друг друга. Циркуляция воды при большой мощности происходит по замкнутому контуру в резервуаре отопительной системы, где нагревается до 180 гр. После обтекания установленных трубок вода направляется в основную систему, где температура нагрева увеличивается.
Для изготовления водяного теплообменика приготовьте:
Емкость в форме стального бака. Установите ее к началу системы. Для водной циркуляции нужны 2 ответвления из труб, нижнее – для входа холодной воды, верхнее – для входа горячей.
Проверьте бак на герметичность.
Разместите медные трубчатые спирали внутри бака, 4 метра трубы на 100 литров бака хватит вполне.
Подсоедините к медной трубке регулятор мощности.
Чтобы перепады давления и температуры не разрушили емкость, установите анод ближе к нагревательном элементу.
Запаяйте герметично бак.
Наполните водой.
Проверьте систему в работе.
Пластинчатый
Цельный блок конструкции состоит их поочередно размещенных пластин с горячими и холодными средами. Смешивания сред не происходит, поскольку уплотнитель резиновый и многослойный. Пластинчатые виды сложны для собственноручного изготовления, важна герметичность внутренних платин, а для этого нужно специальное оборудование.
Труба в трубе
Обменник состоит из большой трубы и меньшей по диаметру, вставленной внутрь. Среды перемещаются по меньшей трубе, для охлаждения подаются во внешнюю трубу. Конструкция:
проста в изготовлении;
легко чистится;
долговечна;
применима к любому теплоносителю;
в отличие от пластинчатой трубы может работать под давлением;
изменив размеры труб, можно подобрать оптимальную скорость для движения жидкости.
Чтобы трубы не влетели вам в копеечку, тщательно рассчитывайте расход материала.
Для изготовления конструкции подберите две медных трубки по диаметру одна больше другой на 4 мм для зазора:
Приварите боковой стороной тройник к обеим сторонам наружной трубы.
Вставьте меньшую по диаметру трубку, приварите торцы большой трубки, зафиксируйте положение меньшей трубы.
приварите короткие трубки к тройникам на выходе, по ним будет передвигаться жидкость.
При использовании стального материала, увеличьте площадь поверхности, соберите батарею из обменников в отдельности.
Соедините трубки отрезками, приварите поочередно к обоим тройникам, чтобы получилась змейка.
Воздушный
Воздушный теплообменник состоит из радиатора и вентилятора. Вентилятор охлаждает потоки воздуха, разгоняет их по всей системе вентиляции. Данные вид обменника устанавливают в зданиях администрации, для общественных целей.
Теплообменник своими руками
Как сделать бустер для промывки теплообменника
Бустер состоит из резервуара, насоса для циркуляции воды и электронагревательного элемента. Не нужно разбирать котел отопления для промывки, достаточно отсоединить патрубки, к одному из них подсоединить шланг с нагнетанием через него химического раствора внутрь агрегата. Через другой патрубок раствор будет выливаться, но к нему тоже нужно подсоединить шланг.
Из химических реагентов в основном используется соляная, серная кислота, может заливаться фосфорная, азотная.
Промыть теплообменник не сложно, но соблюдать технику безопасности необходимо, то есть отключить сначала прибор от источника питания, будь то газ, вода, электроэнергия. Демонтаж нужно производить осторожно, поврежденный уплотнитель может привести к протечке конструкции, оборудование быстро выйдет из строя.
Советы и рекомендации
Теплообменник важно правильно спроектировать, рассчитать экономическую эффективность, процент гидравлики, обозначить потери тепла, рассчитать конструкцию по геометрическим параметрам агрегата и его узлов, рассчитать тепловую изоляцию устройства.
Выбирайте конструкцию для изготовления своими руками по-проще, сделать заводской агрегат практически невозможно.
Присоединить теплообменник к системе можно при помощи штуцеров, один поставить внизу для входа холодной воды, второй сверху для входа горячей.
При установке обменника ставьте трубы под уклоном согласно схеме.
При установке агрегата к печи и использования для топки угля в качестве материала для обменника лучше подобрать чугун, он долговечный, непрогораемый.
Для изготовления обменника своими руками возьмите любую модель для примера и следуйте ее параметрам.
При использовании печи в целях обогрева и водоснабжения обменник должен забирать на себя не более десятой части вырабатываемого тепла.
Пеллеты – хорошее горючее и дешевое по цене, не выделяется сажа, для чистоты очень важно.
Проверьте швы у обменника, нельзя допустить их течи, под давлением или высокими температурами в негодность может прийти вся конструкция.
Правильно производите расчеты, иначе труды дорого вам обойдутся.
Теплообменник по типу труба в трубе легко чистится, долго служит, просто изготовляется, может работать под давлением. Считается самым приемлемым вариантом при собственноручном изготовлении.
Как видите изготовить теплообменник самостоятельно не трудно. Для простой конструкции достаточно бака, двух медных трубок разных по диаметру, змеевика и вентилятора. За счет устройства можно не только обогреть помещение, но и охладить его.
Вещь, подобно обменнику в той, или иной форме имеется практически в каждом доме. Подойдите к работе конструктивно и обстоятельно, изготовьте чертежи, определитесь с выбором материала, следуйте вышеописанной инструкции по изготовлению, сборке и подключению устройства.
При желании и последовательных действиях соберете конструкцию не хуже магазинной, в доме будет тепло и уютно, а устройство — работать безотказно в течение длительного времени.
Теплообменник – устройство, предназначенное для эффективной передачи тепла от одного теплоносителя другому.
Такой процесс может быть осуществлён несколько раз в одной системе, ведь частным случаем теплообменника является и радиатор отопления, и газовый или электрический котёл.
Наиболее распространённая модель теплообменника, используемая в системе отопления, представляет собой 2 металлические ёмкости, которые подобно матрёшке находятся одна в другой, и через металлическую стенку производят передачу тепла.
Достоинства такого механизма заключается в том, что благодаря герметичной конструкции не происходит взаимное перемешивание однородных сред, а при использовании разных по физическим свойствам теплоносителей не происходит перемешивания.
Делаем своими руками
Прежде, чем приступать к изготовлению теплообменника, необходимо определиться с тем какой принцип передачи тепла будет реализован в таком устройстве.
Изготовление пластинчатого теплообменника
Для изготовления такого устройства необходимо приготовить следующие материалы и инструменты:
сварочный аппарат;
болгарка;
2 листа нержавеющей рифлёной стали толщиной 4 мм;
плоский лист нержавеющей стали толщиной 4 мм;
электроды;
Процесс сборки:
Из нержавеющей, рифлёной стали нарезаются квадраты со стороной 300 мм, в количестве 31 шт.
Затем, из плоской нержавейки нарезается лента шириной 10 мм и общей длиной 18 метров. Данная лента разрезается на отрезки длиной 300 мм.
Рифлёные квадраты свариваются друг с другом, полосой 10 мм с двух противоположных сторон, таким образом, чтобы каждая следующая секция была перпендикулярна предыдущей.
В итоге, получается 15 секций, обращённых в одну сторону, и 15 в другую в одном корпусе кубической формы. Рифлёная поверхность таких секции позволяет эффективно передавать теплоту от одного теплоносителя другому, при этом, не происходит взаимное перемещение различных или однородных сред.
В том случае, когда используется для передачи тепла не воздушная масса, а жидкость, к тем секциям, в которых будет циркулировать вода, приваривается коллектор из нержавеющей стали. Коллектор изготавливается из плоской нержавейки. Для этой цели болгаркой вырезаются прямоугольники: 300 *300 мм – 2 шт; 300 *30 мм – 8 шт. Таким образом, получится комплект, из которого сваривается 2 коллектора, которые напоминают по своей форме квадратную крышку от коробки.
В каждом из коллекторовделается отверстие, к которому приваривается патрубок для последующего соединения с трубами отопительной системы или обеспечения горячим водоснабжением.
Отверстия на коллекторах делаются у одного из углов а, а при установке их на теплообменник входной патрубок должен быть расположен в нижней части такой конструкции, а выходной – в верхней.
Рассмотренный выше теплообменник устанавливается открытой стороной в систему циркуляции горячих газов.
Таким образом, раскалённый газообразный теплоноситель будет передавать теплоту рифлённым стенкам нержавеющих пластин, которые, в свою очередь, будут нагревать жидкость.
Теплообменник такой конструкции можно использовать для передачи тепла от одной жидкости, к другой. Для этого на открытые части пластин приваривается с 2 сторон стальная рубашка с патрубком вышеописанной конструкции.
Чертеж:
Изготовление водяного теплообменника для печи
Обычная дровяная печь может не только отапливать помещение традиционным способом, но и использоваться для нагрева воды для отопления комнат, в которых данный обогревательный прибор не установлен.
Для изготовления такого устройства понадобятся следующие материалы и инструменты:
труба стальная диаметром 325 мм, длиной 1 метр;
труба стальная диаметром 57 мм, длиной 6 метров;
стальной лист толщиной 4 мм;
сварочный аппарат;
электроды;
газовый резак;
белый маркер;
Процесс изготовления:
Цилиндр из трубы диаметром 325 мм устанавливается вертикально на стальной лист и обводится маркером или мелом.
Обведённая окружность вырезается газовым резаком. Затем по получившемуся металлическому блину изготавливается ещё одна окружность такого же диаметра.
В каждом из таких блинов вырезается 5 отверстий диаметром 57 мм. Такие отверстия должны быть равноудалены друг от друга, а также от середины блина и его края. Блины привариваются к цилиндру таким образом, чтобы их отверстия располагались напротив друг друга.
Труба 57 мм нарезается болгаркой на отрезки длиной 101 см. Необходимо подготовить 5 таких отрезков.
Каждый отрезок трубы устанавливается в отверстия таким образом, чтобы края этой трубы на 1 мм выходили из отверстий верхних и нижних “блинов”. Электросваркой отрезки труб свариваются. В результате, получается металлический цилиндр, внутри которого находятся трубы меньшего диаметра. По этим трубам будет проходить горячий воздух и дымовые газы, в результате чего, труба будет нагреваться и через свои стенки передавать тепло жидкости, которая будет находиться внутри цилиндра.
Для осуществления циркуляции жидкости внутри металлического цилиндра, в нижней и верхней его части привариваются патрубки. Снизу такой конструкции будет подаваться холодная вода, в верхней – осуществляться забор нагретой таким образом жидкости.
Воздушный теплообменник
Воздушный теплообменник – это пластинчатый прибор, который изготавливается по тому же принципу, как и вышеописанный в данной статье пластинчатый теплообменник, только с той лишь разницей, что коллектор на такое устройство не устанавливается.
Как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости, через устройство в качестве теплоносителя используется газ. Только для нагрева используются горячие газы образованные в результате горения топлива, а в качестве нагреваемого газа выступает воздух, который для большей эффективности может подаваться через теплообменник принудительно с помощью вентилятора.
Труба в трубе
Теплообменники такой конструкции очень просты в изготовлении и в эксплуатации.
Для того, чтобы изготовить такой прибор самостоятельно, понадобятся следующие материалы и инструменты:
электросварка;
электроды;
болгарка;
труба диаметром 102 мм, длиной 2 метра;
труба диаметром 57 мм. длиной 2 метра;
стальной лист толщиной 4 мм;
Процесс изготовления:
Из листовой стали вырезаются заглушки, в середине которых делаются отверстия диаметром 57 мм.
Эти заглушки привариваются к трубе 102 мм, таким образом, чтобы отверстия заглушек оказались посередине диаметра трубы. В эти отверстия заводится труба 57 мм и качественно проваривается по окружности.
В основной трубе 102 мм делается 2 отверстия для установки входящего и выходного патрубков. Эти отверстия должны располагаться как можно дальше друг от друга.
Принцип работы такого теплообменника очень прост: горячий теплоноситель, проходя по трубе меньшего диаметра, через металлические стенки трубы отдаёт тепло, жидкости, которая находится в полости трубы большего диаметра. Таким образом, происходит передача тепловой энергии, в то же время не происходит перемешивания жидкостей, которые могут быть не однородны, например вода и минеральное масло.
При подключении такой системы, как правило, теплообменник располагается в горизонтальной плоскости, а циркуляция жидкостей для повышения КПД осуществляется разнонаправлен
о.
Чертеж собранного водо-водяного теплообменника труба в трубе:
Промывка теплообменника
Своевременная промывка и очистка таких устройств, позволяет служить таким приборам много лет безотказно. Особенно нуждаются в своевременной очистке теплообменники, которые в качестве теплоносителя используют разогретые газы от сжигания твёрдого топлива.
Как правило, в таких системах, пластинчатые каналы забиваются сажей, что резко снижает КПД такого устройства, а при чрезмерном забивании рабочих отверстий продуктами горения, устройство может полностью выйти из строя.
Для качественной очистки таких теплообменников, устройство полностью демонтируется и каналы, тщательно очищают от сажи с последующей промывкой пластин.
Контур, в котором циркулирует вода повышенной жёсткости, необходимо промыть специальным средством от накипи или раствором лимонной кислоты. При значительном слое известковых отложений, производят механическую очистку пластин. Для этой цели, коллектор срезается болгаркой по шву. Пластины очищаются от накипи, затем коллектор приваривается на прежнее место.
Подобным образом происходит очистка системы теплообмена “труба в трубе”. Если не удаётся химическим способом эффективно удалить накипь, труба разрезается, накипь удаляется механическим способом. Затем происходит сборка устройства.
Виды
Существует 2 типа теплообменников:
Поверхностный
Наиболее распространённый тип теплообменника, который получил распространение не только в системах отопления зданий, но и во многих производственных процессах. В качестве теплоносителя, который может быть использован для передачи тепла в таких устройствах, используется не только вода, но и водяной пар, различные минеральные масла и химические вещества.
Поверхностные модели разделяются на рекуперативные и регенеративные:
Рекуперативные – передают тепло через стенку теплоносителя.
Регенеративные – такие теплообменники функционируют в периодическом режиме. Сначала горячий теплоноситель нагревает поверхность теплообменника, затем к стенкам, которые аккумулировали тепло, подводится холодный теплоноситель.
Смесительный
При использовании такого вида устройств, происходит проникновение горячего теплоносителя в холодный. В результате такого смешивания, происходит прямая передача тепла. В системе отопления такой вид теплопередачи используется редко.
Обычно, смесительный способ, применяется при солнечном нагреве воды, когда теплоноситель из теплогенератора поступает в накопительную ёмкость, в которой происходит смешивание, горячей и холодной жидкости.
Блиц-советы
Чтобы избежать образования накипи в системе отопления, необходимо использовать только дистиллированную воду. Большое количество дистиллированной воды для этой цели можно изготовить в домашних условиях пропуская через теплообменник “труба в трубе” водяной пар.
Используя самодельное устройстводля теплообмена между газами, образованными в результате сгорания топлива и жидкостью, необходимо все монтажные работы производить с наивысшей тщательностью, чтобы в результате недостаточной герметизации дымохода не поступал угарный газ в помещение.
При использовании котлов или печек, в которых используется естественная тяга воздуха в дымоходе, площадь сечения дымохода внутри теплообменника не должна быть меньше площади патрубка котла или печки.
Изготовление теплообменника для дома своими руками
Существуют различные способы теплопередачи — нагрева или охлаждения газов, жидкостей или твёрдых материалов. Использование тепловой энергии горячей среды как самостоятельного источника тепла позволяет экономнее её расходовать и сохранять. В отличие от обычных способов нагрева, требующих извлечения или производства энергии, теплопередача представляет собой лишь перераспределение полученного ранее нагрева. Устройства, осуществляющие такую передачу, называются теплообменниками. Они широко распространены, существуют различные конструкции и виды теплообменников. Используются в системах отопления, охлаждения, водоснабжения или иных бытовых и технологических комплексах. Использование готового устройства возможно не всегда, особенно при создании самодельных систем для частного дома. Изготовить теплообменник своими руками возможно, но для этого надо иметь некоторые навыки обращения с металлом и сварочным аппаратом, и, что самое важное, точное представление о принципах работы и конструкции устройства.
Принцип работы
Теплообменник — это наименование группы устройств, действующих по одному принципу, но выполняющих разнообразные задачи и имеющих собственные названия. Так, теплообменниками являются калориферы, бойлеры, холодильники и прочие устройства. Вариантов конструкции существует много, поскольку необходимость в передаче тепловой энергии имеется в большом числе комплексов и систем.
Теплообменник организует передачу тепловой энергии от одной среды к другой без непосредственного контакта или перемешивания. Источником и приёмником тепла могут быть совершенно разнородные материалы, например, горячий металл способен нагревать поток воздуха, нагретая жидкость способна передать тепло другой жидкости через тонкую стенку из материала, хорошо проводящего тепло, и т.д. Процесс всегда один — энергия от горячей среды переходит в холодную, но его цель может быть различной — либо нагрев, либо охлаждение приёмника, в зависимости от назначения системы, в которой установлен теплообменник.
В мире существует колоссальное количество теплообменников, но всех их объединяет предназначение — передача тепла
Передача осуществляется либо непрерывно, путём косвенного контакта двух сред разной температуры, разделённых перегородкой (поверхностный, или рекуперативный тип), либо периодически, поочерёдной передачей тепла на определённый приёмник и его последующим отбором (регенеративный тип). Рекуператоры используются в системах отопления или водоснабжения, поэтому в глазах рядового пользователя они выглядят более распространёнными, чем регенераторы, встречающиеся только в больших промышленных установках разного назначения.
Изготовить рекуператор самостоятельно поможет данная статья: https://teplo.guru/eko/rekuperator-vozduha-svoimi-rukami.html
Наиболее распространёнными вариантами конструкции являются системы вода-вода (теплоноситель-вода), использующиеся в отоплении и водоснабжении, и вода-воздух (калориферы).
Виды теплообменников
Существует два основных типа конструкции теплообменников:
Тип «труба в трубе». Представляет собой отрезок трубы, по которой циркулирует нагреваемая среда. Внутри неё в продольном направлении установлена вторая труба меньшего диаметра, по которой движется горячий теплоноситель. Применяются для жидкостных систем теплообмена.
Пластинчатый. Представляет собой пачку пластин с зазором между ними в несколько миллиметров. Они объединены между собой таким образом, что каждая из пластин разделяет две среды с разной температурой, движущихся в перпендикулярном направлении. Существуют конструкции с оребрёнными пластинами, имеющими увеличенную площадь теплоотдачи и, соответственно, большую эффективность. Используются как для жидкостей, так и для воздушных потоков (рекуперация воздушного отопления).
Конструктивные особенности и принцип работы пластинчатого теплообменника рассмотрен здесь: https://teplo.guru/elementy/ustroistva/teploobmennik-plastinchatyiy.html
Конструктивный тип «труба в трубе» получил широкое развитие. Существует масса вариантов такого решения:
Кожухотрубный. Пучок трубок с циркулирующей средой-приёмником установлены в корпус (кожух), заполненный теплоносителем-донором.
Элементный. Ещё одна разновидность кожухотрубной конструкции, с более сложной системой расположения трубок. Предназначен для систем с высоким давлением.
Погружной. Спираль с теплоносителем-приёмником погружается в проточную ёмкость с теплоносителем-донором. За счёт невысокой скорости движения жидкости в спирали и быстрой смены теплоносителя в корпусе достигается высокая эффективность нагрева приёмника и малый расход тепловой энергии теплоносителя-донора.
Спиральный. Конструкция напоминает погружной вариант, но с плоской полой спиралью, по которой перемещается горячий агент. Холодная жидкость находится в корпусе. Этот тип теплообменников позволяет работать с вязкими жидкостями, пульпой.
Теплообменники типа «труба в трубе» позволяют развивать большую скорость прохождения (циркуляции), получив наименование геликоидных, или скоростных. Существуют также интенсифицированные геликоидные конструкции, позволяющие увеличить скорость и давление (интенсифицировать) греющей и нагреваемой среды для повышения общей эффективности и скорости процесса.
Наиболее эффективным типом конструкции признан пластинчатый вариант, который занимает в несколько раз меньше места при той же производительности. Существенным недостатком является сложность очистки пластин от наслоений из-за малой величины зазоров и недоступности для механической очистки, вынуждающей использовать активные химические вещества.
Изготовление устройства
Самостоятельное изготовление теплообменника под силу только людям, имеющим определённые навыки, инструменты и знания. Не имея опыта и практики, изготовить устройство, предназначенное для работы с нагретой средой под давлением, практически невозможно. Прежде, чем начинать непосредственное изготовление устройства, необходимо выбрать его тип, приготовить необходимые материалы, инструменты и оборудование. Поскольку вариантов конструкции существует достаточно много, следует рассмотреть наиболее распространённые типы по отдельности.
Водяной для банной печи
Печь в бане нагревает определённый, относительно небольшой объём воды. Для небольшой семьи этого достаточно, но для компании из нескольких человек может потребоваться большее количество. Для того, чтобы не подливать постоянно в котёл воду, а использовать имеющееся количество в качестве греющей среды, устанавливается теплообменник и ёмкость с расходной водой для мытья. Большинство таких устройств работает на естественной циркуляции — горячая вода поднимается вверх, а остывшая — опускается вниз. Наиболее распространённый вариант конструкции — погружной, в бак с греющей средой устанавливается змеевик, по которому движется нагреваемая вода.
Теплообменник в бане необходим для поддержания температуры воды в баке
Ёмкость присоединяется к котлу двумя трубопроводами — прямым и обратным. Горячая вода из котла поднимается вверх, отдаёт тепловую энергию и опускается обратно в котёл, где нагревается вновь. Для неё понадобится бак с двумя отводами на боковой стенке.
Для изготовления теплообменника для банной печи понадобится около 10 м медной проволоки
Для изготовления необходимо:
Бак из нержавейки диаметром 300-400 мм и высотой 500-600 мм;
Крышка для бака с фланцевым креплением;
Около 10 м медной трубки (при диаметре спирали 300 мм на каждый виток уходит около 1 м трубки, точную длину можно подсчитать самостоятельно);
Сварочный аппарат для пайки меди и сварки нержавейки.
Это важно! Нержавеющая сталь может быть заменена на обычную, но следует помнить, что в этом случае понадобится прочное полимерное защитное покрытие, которое периодически надо будет обновлять.
Порядок действий:
Прежде всего, необходимо обеспечить прочность и герметичность крепления крышки. Просто приварить её нельзя, так как необходимо будет периодически прочищать теплообменник. Для эксплуатации наиболее удобный вариант — фланцевое крепление, которое можно заказать сразу при изготовлении или изготовить самостоятельно. Сам фланец делается также из нержавейки, его следует заказать у токаря. Крепёжные отверстия делаются с учётом размещения уплотнителя (сальника). В готовом виде он представляет собой два кольца, соединённые между собой по периметру 4 или 6 болтами. Кольца в собранном виде аккуратно привариваются сначала к самому баку, затем тем же способом крепится крышка. Необходимо следить за герметичностью соединения, обнаруженные отверстия заваривать сразу же.
После фланцев переходим к присоединительным патрубкам. Выход холодной воды устанавливается на днище, вход горячей — на боковой стенке ближе к крышке. Для присоединения трубопроводов проще всего использовать резьбовые фитинги, которые привариваются в соответствующие отверстия на днище и стенке ёмкости. Приваривать трубы без возможности отсоединения не следует, при очистке или ремонте возможность снять бак очень важна.
Спираль из трубки навивается при помощи оправки подходящего диаметра. Если используется мягкая отожжённая медная трубка, проблем не возникнет. Жёсткую трубку придётся подогревать в пламени горелки. Работать следует осторожно, использовать защитные перчатки, чтобы не обжечься о горячие детали. После навивки основного элемента спирали на свободные концы припаиваются переходники, которые проводятся сквозь крышку в заранее приготовленные отверстия и припаиваются по кругу. Надо следить за герметичностью и прочностью пайки, так как к переходникам будут присоединены отводы трубопровода, идущего на расходный бак для горячей воды.
Сборка теплообменника проста — готовая крышка со спиралью через резиновую прокладку присоединяется к ёмкости, отверстия фланцевого крепления совмещаются между собой и затягиваются болтами. Необходимо следить, чтобы спираль оказалась посередине бака, не прикасаясь к стенкам — это снизит эффективность теплообмена. Если перекос будет обнаружен, бак надо разобрать, спираль выровнять. Избежать этого можно уменьшением диаметра оправки при навивке.
Обеспечить устойчивую естественную циркуляцию воды удаётся не всегда, поэтому рекомендуется использовать циркуляционный насос, по крайней мере, на нагреваемой петле.
Воздушный
Воздушный теплообменник состоит из одного или нескольких рядов трубок с горячим теплоносителем, установленных с небольшим зазором между собой в рамке — корпусе. Сквозь трубки при помощи вентилятора прогоняется поток воздуха, который забирает у трубок тепловую энергию. Этот вариант конструкции называется калорифером, он широко используется в системах воздушного отопления.
В зависимости от назначения и сечения вентиляции различают калориферы круглой и прямоугольной формы
Для максимальной эффективности трубки покрываются спиралью оребрения, увеличивающей площадь контакта с воздушным потоком. В домашних условиях это недоступно, поэтому обычно просто устанавливают трубки с минимальным зазором, но не препятствующим прохождению воздуха и не снижающим его скорость и напор.
Существуют пластинчатые конструкции, также используемые для рекуперации тепловой энергии в системах воздушного отопления и вентиляции.
Роль теплопередающей стенки в пластинчатых теплообменниках выполняет гофрированная пластина
Два потока холодного и тёплого воздуха направляются в перпендикулярном друг к другу направлении, разделёнными пластинами таким образом, что в одном зазоре расположен тёплый поток, в другом — холодный, затем вновь тёплый и т.д. Эффективность пластинчатых теплообменников достаточно высока, но они в основном применяются для систем «воздух-воздух», для самостоятельного изготовления довольно сложны и не могут использоваться для систем под давлением.
Порядок изготовления воздушного теплообменника:
Изготавливается короб из листового металла. Его площадь должна соответствовать размеру рабочего колеса вентилятора, если используется центробежная конструкция — изготавливается короб на 70% больший площади выходного патрубка.
На противоположных боковых поверхностях короба сверлятся отверстия под медную трубку. Расстояние между их центрами должно быть на 5-10 мм больше диаметра. Оптимальный вариант — трубка на 18-20 мм.
Изготавливаются отрезки трубки, длина их должна быть на 4-6 см больше ширины короба. Если установить отрезок в противоположные отверстия, с обеих сторон должны торчать свободные концы не менее 2 см.
Трубки вставляются в отверстия, а на их концы сразу припаиваются угловые фитинги, отрезки соединяются между собой таким образом, чтобы в результате получилась «змейка». Иногда делают две «змейки», соединённые параллельно, чтобы теплоноситель не слишком остывал при обдуве.
На входные и выходные концы«змейки» припаиваются резьбовые фитинги, к которым будут присоединены питающие трубопроводы. Подключается вода, соединения проверяются на герметичность и отсутствие протечек.
Готовый короб с трубками устанавливается на основание с вентилятором. По периметру короба и рабочего колеса устанавливается кожух, препятствующий выходу воздушного потока в стороны.
Теплообменник подключается к системе питания, запускается вентилятор, установка испытывается в работе.
Труба в трубе
Этот вариант является одним из самых простых. Отрезок трубы большего диаметра с вваренными на боковой стенке патрубками для подвода и отвода нагреваемой жидкости, внутрь которого сквозь заваренные торцы вставлен трубопровод меньшего диаметра с циркулирующим греющим теплоносителем. Устройство позволяет выдерживать высокое давление, соотносимое с опрессовочными нагрузками системы ЦО.
Теплообменник труба в трубе чаще всего используется для нагревания или охлаждения теплоносителя в системах отопительного типа
Порядок изготовления:
На боковых сторонах внешней трубы просверливаются (или прожигаются горелкой) отверстия для присоединительных фитингов.
Привариваются (припаиваются) резьбовые фитинги для трубопроводов.
Отрезок трубы большего диаметра заваривается пластинами металла по торцам.
На торцевых пластинах заранее делаются отверстия для трубы с горячим теплоносителем. Вставляется отрезок трубы с резьбовыми соединениями на концах, обваривается по периметру.
Центральная (горячая) труба устанавливается в разрыв трубопровода с теплоносителем, на боковые соединения подключаются входной и выходной патрубки от трубопрповода, ведущего к расходной ёмкости. Теплообменник готов.
Подобные теплообменники просты в изготовлении и эксплуатации, но имеют относительно низкую эффективность, поэтому для частных домов принято использовать различные усовершенствованные конструкции, одной из которых является рассмотренный выше теплообменник для банной буржуйки.
Как и чем промыть теплообменник
Наиболее эффективный способ — ручная механическая чистка, но для большинства конструкций этот вариант не годится. Доступа к внутренним поверхностям устройства не имеется, поэтому приходится прибегать к химическим методам очистки — промывке. Для этого применяются различные промывочные химикаты, например, подойдёт сантехническое средство от налёта, кислотные растворы, моющие средства и т.д. Выбор того или иного раствора зависит от состава загрязнений, который, в свою очередь, обусловлен типом теплоносителя и спецификой работы.
Промывку удобнее всего производить в отсоединённом от системы состоянии. Теплообменник помещают в ёмкость с моющим средством, выдерживают определённое время (если это необходимо), затем промывают сильной струёй воды из шланга. Если с первого раза нужного результата добиться не удаётся, прибегают к повторной промывке. Для теплообменников сложной конфигурации рекомендуется собрать отдельную замкнутую систему для промывки с циркуляционным насосом и ёмкостью. Вместо теплоносителя в неё заливают моющее средство или раствор и запускают циркуляцию на некоторое время. Перемещение жидкости под давлением эффективно растворяет и выводит твёрдые частицы, жировые наслоения, прочий мусор. Рекомендуется промывать теплообменник регулярно, раз в год или немного реже. При появлении нестабильной или неэффективной работы устройства надо сразу очистить его, чтобы снизить потери на некачественной теплопередаче.
Статья, подробно раскрывающая процесс промывки, находится здесь: https://teplo.guru/kotly/promyivka-teploobmennika.html
Для того, чтобы сделать теплообменник, требуется точно понимать принцип его работы и использовать наиболее теплопроводные материалы. Оптимальный вариант — медь, её качества намного опережают алюминий или нержавеющую сталь. Все операции по сборке и сварке следует выполнять аккуратно, не допускать попадания внутрь мусора, окалины или шлака. Особой сложности в изготовлении нет, но теплообменники для системы центрального отопления, которые будут работать под давлением, надо варить ответственно. Если уверенности в своих силах нет, лучше пригласить опытного специалиста, способного выполнить качественное и герметичное соединение.
Загрузка...
