Os principais tipos de trocadores de calor no forno e seus métodos de instalação

Apesar do amplo uso das caldeiras de aquecimento modernas, os fogões tradicionais não perdem sua relevância. No entanto, sua eficácia às vezes deixa muito a desejar. A instalação de um trocador de calor no forno o tornará verdadeiramente universal. Não apenas o ar ao redor esquenta, mas também o líquido de arrefecimento que circula pelo sistema. Nem sempre é aconselhável comprar uma nova caldeira cheia. Especialmente se o dono zeloso tiver desejo, oportunidade e guia de ação.

Princípio de operação e função do trocador de calor

Um dispositivo de troca de calor líquido é um tanque, parte de uma estrutura de forno, equipado para ser conectado a uma tubulação. O tanque é aquecido em contato com os produtos de combustão do combustível e transfere essa energia para a água. A água que se move pelo sistema libera calor para os dispositivos de aquecimento - radiadores, dos quais o ar é aquecido por convecção. O aquecimento do tanque pode ser direto ou indireto e a circulação do líquido de refrigeração pode ser natural ou forçada.

Refrigerante

Em vez de água, são frequentemente usados ​​anticongelantes à base de etileno glicol, propileno glicol, álcool ou óleo. Sua principal vantagem é a baixa temperatura de congelamento, que varia de -30 a -70 ° C. Os números exatos dependem da composição química e da concentração do líquido. O uso dessa química fornece várias vantagens:

• proteção dos elementos do sistema contra danos causados ​​por degelo;
• proteção anticorrosiva devido a aditivos adequados;
• ausência de abrasivos, sais e outras impurezas que destroem (entupem) a tubulação ou acessórios.

Alguns trocadores de calor, por exemplo, para banho, servem não apenas aparelhos de aquecimento, mas também um chuveiro ou um tanque separado. Portanto, a água é usada aqui. Para evitar o degelo, o dispositivo foi projetado para que o vazamento de água não demore muito tempo. Se a casa de banho ou a sauna é frequentemente aquecida e os envelopes do edifício são isolados com alta qualidade, o problema é removido.

O propileno glicol é caro, o álcool e o óleo são inflamáveis ​​e o etileno glicol é um líquido de refrigeração altamente tóxico.

Funções do trocador de calor

A função do tanque de troca de calor, como parte da estrutura do forno, é a recepção e transferência de calor para o líquido de arrefecimento dos produtos de combustão. Mas como elemento de um sistema mais amplo (aquecimento, abastecimento de água), ele resolve vários problemas.

• Distribua o calor de maneira uniforme e econômica em salas aquecidas.
• Forneça uma casa (casa de campo, casa de campo, casa de banho, apartamento, etc.) com água quente.
• Acumule energia térmica para uso com um fogão inativo.

Um acumulador de calor conectado a um trocador de calor para um fogão a lenha armazena energia devido à capacidade de calor do agente de armazenamento. Portanto, isso pode ser feito isolando qualquer contêiner. Um barril embebido em espuma de montagem e parcialmente cheio de entulho ou areia já é um acumulador de calor. Se você equipá-lo com quatro tubos e conectá-lo corretamente, a unidade se tornará um elemento funcional do sistema.

Arrefecendo a 1 ° C, a água aquece 1 m3 de ar ambiente a 4 ° C. O uso bem-sucedido de acumuladores de calor de água está associado a isso.

Tipos de trocadores de calor

Um dispositivo simples pode ser eficaz de várias maneiras - dependendo do tipo. A classificação é realizada de acordo com vários critérios. Diferentes modelos de trocadores de calor de fábrica ou artesanais, por exemplo, em um banho, diferem:

• construção
• local de instalação
• material.

Esses fatores afetam um ao outro e os recursos da unidade de troca de calor como um todo: custo, eficiência, produtividade, volume do sistema, complexidade da instalação, etc.

Projeto

As diferenças de design dependem amplamente da finalidade do produto. Por exemplo, o aquecimento da água de lavagem envolve uma quantidade substancial e intensa transferência de calor. E o uso somente para aquecimento requer uma transferência gradual de calor para o líquido de refrigeração.

• A bobina é um tubo dobrado em diferentes ângulos. Aquece rapidamente, mas geralmente não possui volume suficiente. Adequado para instalação em uma fornalha de madeira, atrás de uma fornalha, em um fogão, em uma chaminé (se a bobina for espiral).
• O registro é um análogo de um radiador de tubos, talvez o mais popular, universal e com baixo consumo de energia. Como regra, esses são vários tubos de grande diâmetro conectados por tubos finos. A escolha de um formulário e local de instalação específicos é limitada pela imaginação do autor, bem como pelo esquema geral.
• Diplomata - um ou mais contêineres interconectados com bicos. Este é um modelo comum, fácil de montar e instalar. Um forno de banho com um trocador de calor desse tipo fornecerá calor, calor e água quente. Desvantagens - uma quantidade significativa reduz a taxa de aquecimento, limita a escolha do local para instalação. A forma primitiva não contribui para a total transferência de calor, interferindo no aquecimento de partes do fogão. Portanto, é adequado apenas para instalação dentro do aquecedor (se estamos falando sobre o banho), para ele ou para o forno.
• Jaqueta de água - uma caixa instalada nas partes do gerador de calor aquecidas por dentro. Muitas vezes, este é um cilindro com bicos, usado na chaminé. É difícil para a montagem do artesanato, propenso a vazamentos, mas não requer a desmontagem do fogão para instalação e é bastante eficaz.

A escolha do modelo geralmente está associada não tanto à eficiência e preço, como à complexidade da instalação. Por exemplo, algumas modificações nas "camisas", "bobinas" e "diplomatas" da água são montadas sem desmontar o forno. O máximo é a modernização de uma parte do tubo ou a substituição de uma placa de ferro fundido (para cozinhar) por um "diplomata".

Registradores de transferência de calor são geralmente preferíveis a outros dispositivos. No entanto, eles são instalados apenas durante a construção de um novo fogão ou uma alteração grave do antigo.

Material

Ao projetar um fogão ou lareira com um trocador de calor, um engenheiro (ou fogão) leva em consideração os parâmetros dos materiais. Propriedades necessárias - resistência ao fogo, elasticidade, resistência à corrosão, capacidade de calor, condutividade térmica. Somente metais possuem essas características.

• O aço é perfeito em todos os aspectos, exceto na resistência à corrosão. No entanto, se o líquido de refrigeração estiver sempre cheio, não enferruja.
• O aço inoxidável não apresenta desvantagens, exceto pelo alto preço e complexidade da soldagem. O aço galvanizado quase nunca é usado devido a emissões tóxicas associadas a altas temperaturas.
• Ferro fundido, cujas desvantagens são a complexidade da soldagem e a alta probabilidade de rachaduras (devido a mudanças bruscas de temperatura durante o aquecimento irregular).
• Cobre, que é bom para todos, exceto pelo alto preço e solda das peças. A solda “não retém” calor forte se a água for drenada, portanto o uso de cobre é limitado.

A escolha geralmente está relacionada à disponibilidade ou disponibilidade de material. Muitas vezes, existem fogões de banho com um trocador de calor de ferro fundido, que é uma bateria modificada. O refinamento consiste em ferver as juntas das seções e plugues nos orifícios extras. Desse modo, é obtido um registro de transferência de calor com todas as propriedades necessárias. Sua desvantagem é a dificuldade que limita a escolha do local.

DIY fazendo

Tomar uma decisão sobre a autoprodução, como regra, indica a presença de algumas ferramentas e habilidades para trabalhar com ela. Idealmente, você precisa de uma oficina completa com morsa, solda (dois tipos), uma bancada de trabalho, uma bigorna, etc.Se o equipamento deixa muito a desejar, a opção de montar a modificação mais simples é possível - uma bobina espiral de cobre.

Vantagens desta opção:

• O cobre é relativamente fácil de dobrar, soldar.
• A bobina não contém compostos expostos ao calor extremo.
• A forma espiral é simples, universal e não é necessário equipamento complexo para fornecê-la.
• A instalação desse dispositivo de troca de calor não requer uma grande modernização do design do forno.

Um fogão com um trocador de calor pode lidar com tudo o que se pode esperar: fornecerá operação de 2 a 3 radiadores de aquecimento, aquecerá a água em um pequeno tanque. Para o microclima na sala de vapor, no entanto, o aquecedor responde.

Materiais consumíveis

Das ferramentas especiais para trabalhar com cobre, apenas um queimador de gás é necessário. Um profissional precisará de um corta-tubos, um chanfro, uma escova de metal do tamanho certo. No entanto, tudo isso é substituído por um moedor, uma lima (lima), uma esponja abrasiva macia. Os suprimentos também precisarão de um mínimo:

• tubo de cobre recozido no compartimento d32, comprimento de 3,5 a 4,5 m (dependendo da chaminé d);
• tomadas de água de transição (solda de linha) d32 * 1,25 ”- 2 peças;
• solda comum de baixa temperatura e cobre duro para brasagem em temperatura média (650 - 750 ° C);
• pasta de fluxo;
• esponja abrasiva macia;
• gás propano-butano para brasagem a temperatura média - 1 cilindro (0,5 L);
• areia fina peneirada lavada - 5 - 6 kg;
• gasoduto, torneiras, válvulas "Mayevsky", radiadores.

É necessário um “dobrador de tubos” - um registro redondo e uniforme. Com sua ajuda, o trocador de calor do fogão de banho receberá a forma de uma bobina em espiral. O comprimento do tronco é de pelo menos 1 m e o diâmetro é igual às dimensões da chaminé na saída do fogão. Como regra, o parâmetro depende do tamanho do forno e não ocorre menos de 10 cm.

O registro deve ser rigidamente fixo, fixando-o com parafusos / buchas poderosos entre duas árvores ou paredes.

Algoritmo de construção

A parte mais difícil da montagem é a forma em espiral. Para fazer isso, o tubo terá que ser dobrado usando um registro rigidamente instalado. O cobre não queimado não pode ser dobrado, portanto, você precisa comprar exatamente o que está nas baias. A maneira mais fácil de instalar um trocador de calor em "bobina" em um forno de tijolos (para aquecimento) é instalá-lo em uma chaminé. Algoritmo de ações:

1. Conecte firmemente uma extremidade do tubo com, por exemplo, um plugue de fábrica selado.
2. Encha o cano com areia, derramando-o com água, batendo com um martelo, selando-o com uma “vareta”. Pode ser um tubo de plástico ou uma mangueira de borracha afogada.
3. Quando o tubo estiver cheio, sele o enchimento o máximo possível e depois conecte a outra extremidade. Tente não "achatar" a areia.
4. Aparafuse uma braçadeira redonda ou em forma de U ao tronco que segurará o tubo firmemente. A base “P” é perpendicular ao dobrador de tubos mais próximo da extremidade e o arranjo circunferencial não desempenha um papel.
5. Insira a extremidade do compartimento no grampo, inicie, lentamente, enrole o tubo no tronco.
6. Se em algum lugar apareceu um salão, significa que neste local a areia não é suficientemente firme. É aconselhável começar tudo de novo, mas, teoricamente, você pode tentar bater no salão com um martelo.
7. Se a chaminé d for 150 e o comprimento do compartimento for 4,5, você deverá realizar 8 a 9 voltas de uma espiral (não mais de 35 a 40 cm de altura), além de duas “caudas” de 30 a 40 cm cada.
8. Corte os bujões, limpe a areia, lave a espiral.
9. Solde as tomadas de água de transição até as extremidades da espiral.
10. Remova a tampa que cobre o aquecedor ou remova a porta deslizante (remova parte da chaminé).
11. Coloque a “bobina” no tubo o mais próximo possível do fogão.
12. Remonte a chaminé, levando em consideração os selantes e enrolamentos necessários (se houver).

Agora você pode instalar e conectar os elementos restantes do sistema de aquecimento, incluindo um tanque de expansão aberto do tipo samovar, tubulações, torneiras, radiadores, válvulas de ar. Para melhorar a circulação natural, o diâmetro da tubulação não deve ser muito menor que o tamanho da bobina.Idealmente, também será de cobre, do mesmo diâmetro.

A provável dificuldade é uma diminuição do calado devido à remoção não intencional de calor da chaminé. A solução é aumentar o comprimento da chaminé.

Opções de design de troca de calor

A instalação de um dispositivo de troca de calor de qualquer tipo envolve uma quantidade considerável de trabalho, especialmente se sua eficácia for de grande importância. Por exemplo, a espiral mais simples de uma chaminé pode aquecer um pouco e não pode haver circulação sem uma bomba. Então você tem que tomar medidas, até a rejeição de tal design. Na prática, um único trocador de calor para o forno, instalado em locais diferentes, oferece eficiência diferente. É condicionalmente possível criar esse TOP, começando pela variedade mais eficaz:

• registro em ferro fundido ou aço em forma de U no forno;
• uma camisa de água ao redor da fornalha ou em qualquer uma de suas superfícies;
• Diplomata em forma de U em uma fornalha;
• um diplomata diretamente acima ou atrás da fornalha com o máximo de contato;
• camisa de água ao redor do aquecedor;
• registro, diplomata ou bobina no aquecedor;
• um diplomata ou uma bobina atrás de um aquecedor;
• camisa de água na chaminé.

A bobina da chaminé é condicionalmente a opção menos eficaz. No entanto, a simplicidade do dispositivo geralmente elimina as desvantagens. Além disso, a eficiência é aprimorada de várias maneiras. Entre eles - o revestimento da bobina com um invólucro com isolamento térmico, preenchendo os vazios com areia ou a instalação da estrutura diretamente no aquecedor.

Todos os nomes são condicionais. Por exemplo, uma construção dessa fábrica não é incomum quando um contêiner de formato cúbico é construído acima do aquecedor. Ela pode ser considerada uma camisa ou um diplomata.

Conexão adequada

Um fogão a lenha ou lareira com qualquer trocador de calor é apenas parte do sistema. Por sua operação com eficiência de energia, a circulação do líquido de refrigeração continua sendo um fator chave. Mesmo quando o uso de uma bomba é claramente necessário (por exemplo, em uma casa grande de dois ou três andares), a circulação natural é uma coisa importante. Graças a isso, os tubos não estouram devido ao degelo rápido demais, e a água não ferve com tanta facilidade se a eletricidade acabar. Para melhorar a circulação, é aconselhável aderir às seguintes regras:

• quanto mais alta a altura dos bocais do trocador de calor, melhor;
• o tanque de expansão é colocado o mais alto possível, próximo ao fogão;
• um cano vai para o tanque a partir do cano superior;
• o tubo do tanque de expansão vai para a entrada inferior do radiador;
• todas as seções horizontais são feitas em ângulo (pelo menos 3 mm por 1 m);
• saída do radiador apenas do lado oposto ou na diagonal.

Outro ponto importante é a capacidade entre os países do oleoduto. Quanto mais alto, melhor. Portanto, você não deve restringir o diâmetro, construir curvas em excesso, acessórios e também usar tubos internos ou enferrujados.

O trocador de calor é instalado na fase de montagem do forno. Se estamos falando de um design antigo, não é preciso ter preguiça de desmontá-lo. Nesse caso, será possível instalar o dispositivo mais eficiente para onde for necessário. De passagem, será realizada uma inspeção detalhada da alvenaria, além de outros detalhes. Defeitos e defeitos serão eliminados.