I principali tipi di scambiatori di calore nel forno e i suoi metodi di installazione

Nonostante l'uso diffuso delle moderne caldaie per riscaldamento, le stufe tradizionali non perdono la loro rilevanza. Tuttavia, la loro efficacia a volte lascia molto a desiderare. L'installazione di uno scambiatore di calore per il forno lo renderà veramente universale. Non solo l'aria circostante si surriscalda, ma anche il liquido di raffreddamento che circola nel sistema. L'acquisto di una nuova caldaia completa non è sempre consigliabile. Soprattutto se il proprietario zelante ha un desiderio, un'opportunità e una guida all'azione.

Principio di funzionamento e funzione dello scambiatore di calore

Un dispositivo di scambio di calore liquido è un serbatoio, parte di una struttura del forno, attrezzato per essere collegato a una tubazione. Il serbatoio viene riscaldato a contatto con i prodotti della combustione del carburante e trasferisce questa energia all'acqua. L'acqua che si muove attraverso il sistema emette calore per i dispositivi di riscaldamento - radiatori, da cui l'aria viene riscaldata in modo convettivo. Il riscaldamento del serbatoio può essere diretto o indiretto e la circolazione del liquido di raffreddamento può essere naturale o forzata.

refrigerante

Invece di acqua, vengono spesso usati antigelo a base di glicole etilenico, glicole propilenico, alcool o olio. Il loro principale vantaggio è la bassa temperatura di congelamento, che è nell'intervallo da -30 a -70 ° C. I numeri esatti dipendono dalla composizione chimica e dalla concentrazione del liquido. L'uso di tale chimica offre numerosi vantaggi:

• protezione degli elementi del sistema da danni dovuti allo sbrinamento;
• protezione anticorrosione grazie ad additivi adeguati;
• l'assenza di abrasivi, sali e altre impurità che distruggono (intasano) la tubazione o i raccordi.

Alcuni scambiatori di calore, ad esempio, per un bagno, servono non solo apparecchi di riscaldamento, ma anche una doccia o un serbatoio separato. Pertanto, l'acqua viene utilizzata qui. Al fine di evitare lo sbrinamento, il dispositivo è progettato in modo tale che l'acqua di versamento non richieda molto tempo. Se lo stabilimento balneare o la sauna sono spesso riscaldati e le buste dell'edificio sono isolate con alta qualità, il problema viene rimosso.

Il glicole propilenico è costoso, l'alcool e l'olio sono infiammabili e il glicole etilenico è un refrigerante altamente tossico.

Funzioni dello scambiatore di calore

La funzione del serbatoio di scambio termico, come parte della struttura del forno, è la ricezione e il trasferimento del calore al liquido di raffreddamento dai prodotti della combustione. Ma come elemento di un sistema più ampio (riscaldamento, approvvigionamento idrico), risolve diversi problemi.

• Distribuire il calore in modo uniforme ed economico su locali riscaldati.
• Fornire una casa (cottage, cottage, stabilimento balneare, appartamento, ecc.) Con acqua calda.
• Accumulare energia termica per l'uso con una stufa inattiva.

Un accumulatore di calore collegato a uno scambiatore di calore per una stufa a legna immagazzina energia a causa della capacità termica dell'agente di stoccaggio. Pertanto, può essere realizzato isolando qualsiasi contenitore. Una canna bucata di schiuma di montaggio e parzialmente riempita di macerie o sabbia è già un accumulatore di calore. Se lo si equipaggia con quattro tubi e lo si collega correttamente, l'unità diventerà un elemento funzionale del sistema.

Raffreddando 1 ° C, l'acqua riscalda 1 m3 di aria ambiente calma a 4 ° C. A questo è associato l'uso riuscito di accumulatori di calore dell'acqua.

Tipi di scambiatori di calore

Un dispositivo semplice può essere efficace in molti modi, a seconda del tipo. La classificazione viene eseguita secondo diversi criteri. Diversi modelli di scambiatori di calore di fabbrica o artigianali, ad esempio in un bagno, differiscono:

• costruzione
• luogo di installazione
• Materiale.

Questi fattori si influenzano a vicenda e le caratteristiche dell'unità di scambio termico nel suo insieme: costo, efficienza, produttività, volume del sistema, complessità dell'installazione, ecc.

Design

Le differenze di progettazione dipendono in gran parte dallo scopo del prodotto. Ad esempio, il riscaldamento dell'acqua di lavaggio comporta una notevole quantità e un intenso trasferimento di calore. E l'uso solo per il riscaldamento richiede un trasferimento graduale di calore al liquido di raffreddamento.

• La bobina è un tubo piegato con diverse angolazioni. Si riscalda rapidamente, ma spesso non ha abbastanza volume. Adatto per l'installazione in un focolare a legna, dietro un focolare, in una stufa, in un camino (se la bobina è a spirale).
• Il registro è un analogo di un radiatore a tubo, forse il più popolare, universale, ad alta efficienza energetica. Di norma, si tratta di numerosi tubi di grande diametro collegati da tubi sottili. La scelta di una forma specifica e il luogo di installazione è limitato dalla fantasia dell'autore, così come dallo schema generale.
• Diplomatico - uno o più contenitori interconnessi con ugelli. Questo è un modello comune, facile da montare e installare. Un forno da bagno con uno scambiatore di calore di questo tipo fornirà calore, calore, acqua calda. Svantaggi: una quantità significativa riduce la velocità di riscaldamento, limita la scelta del luogo per l'installazione. La forma primitiva non contribuisce al completo trasferimento di calore, interferendo con il riscaldamento di parti della stufa stessa. Pertanto, è adatto solo per l'installazione all'interno del riscaldatore (se stiamo parlando del bagno), per esso o per il forno.
• Giacca d'acqua - un involucro installato sulle parti del generatore di calore riscaldate dall'interno. Spesso si tratta di un cilindro con ugelli, indossato sul camino. È difficile per il montaggio artigianale, soggetto a perdite, ma non richiede lo smontaggio della stufa per l'installazione ed è abbastanza efficace.

La scelta del modello è di solito associata non tanto all'efficienza e al prezzo quanto alla complessità dell'installazione. Ad esempio, alcune modifiche delle "camicie", delle "bobine" e dei "diplomatici" ad acqua sono montate senza smontare la fornace. Il massimo è la modernizzazione di una parte del tubo o la sostituzione di una piastra in ghisa (per cucinare) con un "diplomatico".

I registri di trasferimento di calore sono generalmente preferibili ad altri dispositivi. Tuttavia, vengono installati solo durante la costruzione di una nuova stufa o una grave modifica di quella vecchia.

Materiale

Quando si progetta una stufa o un camino con uno scambiatore di calore, un ingegnere (o stufa) tiene conto dei parametri dei materiali. Proprietà necessarie: resistenza al fuoco, elasticità, resistenza alla corrosione, capacità termica, conducibilità termica. Solo i metalli possiedono queste caratteristiche.

• L'acciaio è perfetto sotto tutti gli aspetti tranne la resistenza alla corrosione. Tuttavia, se il liquido di raffreddamento è sempre pieno, non arrugginirà.
• L'acciaio inossidabile non presenta inconvenienti, ad eccezione del prezzo elevato e della complessità della saldatura. L'acciaio zincato non viene quasi mai utilizzato a causa delle emissioni tossiche associate alle alte temperature.
• Ghisa, i cui svantaggi sono la complessità della saldatura e l'elevata probabilità di crepe (a causa di improvvisi sbalzi di temperatura durante il riscaldamento irregolare).
• Il rame, che fa bene a tutti, tranne che per l'alto prezzo e la saldatura delle parti. La saldatura "non trattiene" il forte calore se l'acqua viene scaricata, quindi l'uso del rame è limitato.

La scelta è generalmente correlata alla disponibilità o alla disponibilità del materiale. Spesso ci sono stufe da bagno con uno scambiatore di calore in ghisa, che è una batteria modificata. L'affinamento consiste nell'ebollizione dei giunti delle sezioni e dei tappi nei fori extra. Pertanto, si ottiene un registro di trasferimento di calore avente tutte le proprietà necessarie. Lo svantaggio è l'ingombro che limita la scelta del luogo.

Fai da te

Prendere una decisione sull'autoproduzione, di norma, indica la presenza di alcuni strumenti e abilità per lavorare con esso. Idealmente, hai bisogno di un'officina a tutti gli effetti con una morsa, una saldatura (due tipi), un banco da lavoro, un'incudine, ecc.Se l'apparecchiatura lascia molto a desiderare, è possibile l'opzione di assemblare la modifica più semplice: una spirale a spirale di rame.

Vantaggi di questa opzione:

• Il rame è relativamente facile da piegare, saldare.
• La bobina non contiene composti esposti a calore estremo.
• La forma a spirale è semplice, universale e non è necessaria un'attrezzatura complessa per darla.
• L'installazione di un tale dispositivo di scambio termico non richiede una modernizzazione importante del design del forno.

Una stufa da bagno con un tale scambiatore di calore farà fronte a tutto ciò che ci si può aspettare da esso: fornirà il funzionamento di 2-3 radiatori di riscaldamento, riscalda l'acqua in un piccolo serbatoio. Per il microclima nel bagno turco, tuttavia, il riscaldatore risponde.

Materiali di consumo

Degli strumenti speciali per lavorare con il rame, è necessario solo un bruciatore a gas. Un professionista avrà bisogno di un tagliatubi, uno smusso, una spazzola di metallo delle giuste dimensioni. Tuttavia, tutto questo viene sostituito da una smerigliatrice, un file (raspa), una spugna abrasiva morbida. Le forniture avranno anche bisogno di un minimo:

• tubo di rame ricotto in alloggiamento d32, lunghezza 3,5 - 4,5 m (a seconda del camino d);
• prese d'acqua di transizione (saldatura a filo) d32 * 1,25 "- 2 pezzi;
• normale saldatura a bassa temperatura e rame duro per brasatura a media temperatura (650 - 750 ° C);
• pasta flussante;
• spugna abrasiva morbida;
• gas propano-butano per brasatura a media temperatura - 1 bombola (0,5 L);
• sabbia fine setacciata lavata - 5 - 6 kg;
• tubazione, rubinetti, valvole "Mayevsky", radiatori.

È richiesto un "piegatore per tubi", un registro circolare uniforme. Con il suo aiuto, lo scambiatore di calore per la stufa da bagno riceverà la forma di una spirale. La lunghezza del tronco è di almeno 1 m e il diametro è uguale alle dimensioni del camino all'uscita della stufa. Di norma, il parametro dipende dalla dimensione del forno e non è inferiore a 10 cm.

Il tronco dovrebbe essere fissato rigidamente, fissandolo con potenti viti / tasselli tra due alberi o muri.

Costruisci algoritmo

La parte più difficile dell'assemblaggio è la forma a spirale. Per fare ciò, il tubo dovrà essere piegato usando un registro installato rigidamente. Il rame non bruciato non può essere piegato, quindi è necessario acquistare esattamente quello nelle baie. Il modo più semplice per installare uno scambiatore di calore a "serpentina" in un forno a mattoni (per il riscaldamento) è installarlo in un camino. Algoritmo di azioni:

1. Collegare saldamente un'estremità del tubo con, ad esempio, un tappo di fabbrica sigillato.
2. Riempi il tubo di sabbia, rovesciandolo con acqua, picchiettandolo con un martello, sigillandolo con un “bacchetta”. Può essere un tubo di plastica o un tubo di gomma annegato.
3. Quando il tubo è pieno, sigillare il riempimento il più possibile, quindi collegare l'altra estremità. Cerca di non "appiattire" la sabbia.
4. Avvitare una staffa a forma di U o rotonda al tronco che terrà saldamente il tubo. La base "P" è perpendicolare alla curvatubi più vicina all'estremità e la disposizione circonferenziale non ha alcun ruolo.
5. Inserire l'estremità dell'alloggiamento nel morsetto, iniziare, lentamente, avvolgere il tubo sul tronco.
6. Se da qualche parte è apparsa una sala, significa che in questo posto la sabbia non è abbastanza stretta. È consigliabile ricominciare tutto da capo, ma, in teoria, puoi provare a toccare la sala con un martello.
7. Se il camino d è 150 e la lunghezza della baia è 4,5, dovresti ottenere 8 - 9 giri di una spirale (altezza non superiore a 35 - 40 cm), nonché due "code" di 30 - 40 cm.
8. Taglia i tappi, pulisci la sabbia, risciacqua la spirale.
9. Prese d'acqua di transizione per saldatura alle estremità della spirale.
10. Rimuovere il coperchio che copre il riscaldatore o rimuovere il cancello scorrevole (rimuovere parte del camino).
11. Posizionare la "bobina" sul tubo il più vicino possibile alla stufa.
12. Rimontare il camino, tenendo conto dei sigillanti e degli avvolgimenti necessari (se presenti).

Ora è possibile installare e collegare gli elementi rimanenti del sistema di riscaldamento, tra cui un vaso di espansione aperto di tipo samovar, tubazioni, rubinetti, radiatori, valvole dell'aria. Per migliorare la circolazione naturale, il diametro della tubazione non dovrebbe essere molto più piccolo della dimensione della bobina.Idealmente, sarà anche rame, dello stesso diametro.

La probabile difficoltà è una diminuzione del tiraggio dovuta alla rimozione involontaria del calore dal camino. La soluzione è aumentare la lunghezza del camino.

Opzioni di progettazione dello scambio termico

L'installazione di un dispositivo di scambio termico di qualsiasi tipo comporta una notevole quantità di lavoro, soprattutto se la sua efficacia è di grande importanza. Ad esempio, la spirale più semplice in un camino può riscaldarsi leggermente e non può esserci circolazione senza una pompa. Quindi devi prendere le misure, fino al rifiuto di un tale disegno. In pratica, un singolo scambiatore di calore per il forno, installato in luoghi diversi, offre un'efficienza diversa. È condizionatamente possibile realizzare un tale TOP, a partire dalla varietà più efficace:

• registro a forma di U in ghisa o acciaio nella fornace;
• una camicia d'acqua intorno al focolare o su una qualsiasi delle sue superfici;
• Diplomatico a forma di U in un focolare;
• un diplomatico direttamente sopra o dietro il focolare con il massimo contatto;
• camicia d'acqua intorno al riscaldatore;
• registro, diplomatico o bobina nella stufa;
• un diplomatico o una bobina dietro una stufa;
• camicia d'acqua nel camino.

La bobina del camino è condizionatamente l'opzione meno efficace. Tuttavia, la semplicità del dispositivo elimina spesso gli svantaggi. Inoltre, l'efficienza è migliorata in vari modi. Tra questi: il rivestimento della bobina con un involucro isolato termicamente con riempimento dei vuoti con sabbia o l'installazione della struttura direttamente nel riscaldatore.

Tutti i nomi sono condizionali. Ad esempio, una tale costruzione in fabbrica non è rara quando un contenitore a forma cubica è costruito sopra il riscaldatore. Può essere considerata una maglietta o un diplomatico.

Connessione corretta

Una stufa a legna o un camino con qualsiasi scambiatore di calore è solo una parte del sistema. Per il suo funzionamento ad alta efficienza energetica, la circolazione del liquido di raffreddamento rimane un fattore chiave. Anche quando l'uso di una pompa è chiaramente necessario (ad esempio, in una grande casa a due o tre piani), la circolazione naturale è una cosa importante. Grazie ad esso, i tubi non scoppiano a causa dello sbrinamento troppo rapido e l'acqua non bolle così facilmente se l'elettricità si spegne. Per migliorare la circolazione, è consigliabile attenersi alle seguenti regole:

• maggiore è la corsa degli ugelli dello scambiatore di calore in altezza, migliore è;
• il vaso di espansione è posizionato il più in alto possibile, vicino alla stufa;
• un tubo va al serbatoio dal tubo superiore;
• il tubo dal vaso di espansione va all'entrata inferiore del radiatore;
• tutte le sezioni orizzontali sono realizzate ad angolo (almeno 3 mm per 1 m);
• uscita del radiatore solo dal lato opposto o in diagonale.

Un altro punto importante è l'abilità cross-country del gasdotto. Più è alto, meglio è. Pertanto, non dovresti restringere il diametro, costruire ginocchia, accessori in eccesso e usare tubi arrugginiti all'interno o in plastica.

Lo scambiatore di calore è installato nella fase di assemblaggio del forno. Se stiamo parlando di un vecchio design, non è necessario essere pigri per smontarlo. In questo caso, sarà possibile installare il dispositivo più efficiente dove è richiesto. Di passaggio, verrà effettuata un'ispezione dettagliata della muratura, così come altri dettagli. Difetti e difetti saranno eliminati.