03.08.2021

Теплообменник медный своими руками: Как сделать теплообменник для отопления своими руками: пошаговая инструкция

Содержание

Теплообменник своими руками | Как сделать теплообменник

       Здравствуйте! Теплообменники являются составной частью отопительных систем как бытового назначения, так и промышленного. Этот сегмент рынка предлагает множество моделей теплообменников от различных производителей, характеристики которых отличаются, однако, сконструировать, собрать и подключить теплообменник своими руками также возможно. Для этого необходимо понимать принцип работы и установки этого устройства.

Что из себя представляет теплообменник?

      Схема и принцип работы этих устройств подразумевает передачу тепловой энергии от контура горячей воды к контуру холодной воды. Теплообменник – это узел или отдельный элемент магистрали системы теплоснабжения, через которое тепловая энергия передается от головного отопительного прибора к теплоносителю (вода, антифриз, пар и т. п.). Он нужен для обеспечения эффективного и рационального распределения тепла и не является самостоятельным устройством, а работает в комплексе с другим оборудованием.

      Выбор определенной конструкции теплообменника (пластинчатый, трубчатый и т. п.) во многом зависит от сферы использования этого устройства, а эффективность работы таких аппаратов зависит от того, насколько правильно был осуществлен расчет совместимости с головным нагревательным устройством системы теплоснабжения, а также насколько корректно разработана схема его установки. Для многоквартирных домов возможны варианты оборудования как зависимых систем центрального отопления, так и независимых.

      Наиболее эффективными и рациональными являются, конечно же, независимые типы, которые, наряду с главным теплонакопительным модулем, оснащены и дополнительными компактными теплообменниками для отдельной квартиры или контура центрального теплоснабжения. Их использование уместно и выгодно в магистралях с большим объемом, длинной протяженностью или во многоуровневых сооружениях. При этом важно правильно рассчитать мощность и подобрать необходимые модели для конкретных условий. Зависимые же системы менее функциональны в плане регулировки допустимой температуры и других показателей.

Изготовление теплообменника своими руками

      Перед тем как сделать теплообменник, необходимо определиться с материалом и произвести расчет эффективности изделия из различных металлов. Характеристики теплообменника, спаянного из медной трубы, считаются лучшими в плане отдачи тепловой энергии от горячей воды. По сравнению со стальными конструкциями, медные трубы проводят тепло горячей воды практически в 7 раз эффективнее. Таким образом, для одинакового количества горячей воды и энергии в системе теплоснабжения медный теплообменник потребует меньше материала, чем стальной.

      Приблизительный расчет соотношения упомянутых материалов конструкции должен быть примерно 1 м медной трубы к 7,14 м стальной трубы. Такое соотношение и расчет являются общепринятым правилом при сборке своими руками описываемых устройств.

      Расчет мощности теплообменника достаточно сложен и при его вычислении следует учитывать многие факторы, такие как диаметр трубопровода, тип металла, общую длину змеевика, среднюю температуру в головном отопительном приборе, скорость передвижения воды в системе и т. п. Правильный расчет непосредственно влияет на эффективность работы всей системы.

      Когда проводится расчет этого показателя, берут за основу формулу, при которой труба теплообменника диаметром в 50 мм в среднем дает 1 кВт тепловой энергии. Более развернутая методика расчета мощности теплообменной конструкции выглядит следующим образом:

Р = 1,16 x ΔТ/t x V;

где Р — это мощность теплообменника,

1,16 — специальный коэффициент,

ΔТ — разница температур,

t — это время нагрева,

V — объем.

      Трубчатый теплообменник изготавливается своими руками из отрезков гладкостенных труб в виде решетки. Такой принцип работы устройства теплового обмена является одним из наиболее популярных и простых при сборке. Еще более простыми считаются конструкции в виде куба или цилиндрических конструкций. Однако эффективность таких моделей немного ниже регистровых, так как циркуляция горячей воды проходит медленнее. Основной принцип, которого необходимо придерживаться при конструировании устройства – это обеспечение максимальной площади для нагрева воды, для чего могут использоваться также плоские металлические емкости, через которые будет циркулировать теплоноситель.

      Чтобы правильно рассчитать, собрать и подключить теплообменник следует придерживаться нижеперечисленных правил, а именно:

• Толщина стенок труб должна быть не менее 3 мм, в противном случае металл может быстро прогореть;

• При размещении устройства в головных нагревательных сооружениях систем теплоснабжения необходимо предусмотреть обязательный зазор между теплообменником и стенками топки, размер которого должен быть в пределах от 10 до 15 мм. При движении горячей воды металлическая конструкция расширяется, что и является причиной обеспечения компенсационного зазора;

• Расчет должен предусматривать диаметр труб или пустот в местах соединения отдельных отрезков не менее 5 мм.

      Теплообменник в виде конструкции из труб укладывается непосредственно в печь, а схема монтажа системы теплоснабжения должна предусматривать два отверстия для входа трубопровода и для его выхода. После полной укладки печи осуществляется подключение теплообменника к трубопроводной магистрали системы отопления. После чего осуществляется пробный запуск отопления и проводится проверка работы всех составных частей и устройств, а также визуальный осмотр труб на предмет возможной течи. Если расчет был правильным, то нагрев системы должен произойти достаточно быстро и равномерно.

      Помимо трубного типа, возможно собрать и пластинчатый тип теплообменника. Схема такого устройства предусматривает соединение множества пластин с небольшим зазором между ними. Пластины располагаются последовательно в зависимости от контура системы и соединены в единый модуль.

      Существует три разновидности пластинчатых теплообменников:

• Паяные;

• Разборные;

• Сварные.

      Использование пластинчатых устройств в основном распространено в промышленной сфере.

Инструкция по сборке

      Одним из наиболее популярных и востребованных типов теплообменников считаются конструкции для водяного отопления из двух горизонтальных труб и нескольких вертикальных, которые располагаются между ними. При этом все места соединений должны быть проточными.

      Чтобы сделать самодельный теплообменник для отопления, необходимо использовать стальные трубы, диаметр которых составляет не менее 2,5 см. В зависимости от размера печи подбираются оптимальные размеры продольных горизонтальных труб теплообменника с заранее подготовленными отверстиями для вертикальных труб, количество которых может колебаться от 6 до 9 штук. После чего осуществляется сварка конструкции. При этом необходимо следить за качеством шва, поскольку устройство будет использоваться в крайне агрессивной среде при высоких температурах.

      Выходной патрубок из теплообменника для подключения к системе оборудуется с верхней части, входной для подключения обратки – с нижней. При этом на каждом из патрубков нарезается резьба для муфтового соединения с основным трубопроводом.

     При расчете мощности применяется формула, при которой на каждые 3-5 кВт мощности печи требуется около 1 м2 площади устройства.


Как сделать из медной трубки водяной теплообменник своими руками, фото и видео

Теплообменником называют устройство, предназначенное для взаимообмена энергией между средами, которые не имеют собственного источника энергетического питания. К примеру, камин в доме не будет являться теплообменником, а вот батареи – это яркий их представитель. Эти устройства нашли широкое применение в быту. Они могут отапливать жилье, осуществлять подогрев воды, вентилировать и кондиционировать воздух в помещении. Поэтому все, кто любит самостоятельно обустраивать комфортное жилье, интересуются, как и где можно сделать теплообменник своими руками и что для этого нужно.

Виды теплообменников

Неискушенному в инженерном деле человеку, да еще и без навыков сварщика, будет тяжело разобраться в профессиональной систематизации теплообменников, поэтому проанализируем их более простую классификацию.

  • Водо-водяные. Пожалуй, именной водяной теплообменник можно создать своими руками не в промышленных условиях. Это устройство состоит из двух секторов, один из которых нагревает другой. В отопительном резервуаре с большой мощностью по достаточно короткому и замкнутому контуру циркулирует вода, температура которой составляет до 180°С. Она обтекает установленные трубки, заполненные центральным теплоносителем и повышает температуру воды в основной системе.
  • Пластинчатые. В цельном блоке поочередно размещены пластины с горячей и холодной необходимой средой. Разностью температур регулируется необходимый градус нагрева или охлаждения. При этом среды не смешиваются между собой, благодаря резиновым многослойным уплотнителям. Пластинчатые теплообменники активно используются в пищевой промышленности и коммунальном хозяйстве. Сделать их самостоятельно очень сложно, поскольку внутри все платины должны быть герметичными.
  • Воздушные.Устройство воздушного теплообменника представляет собой радиатор и вентилятор. Благодаря вентилятору и мотору потоки воздуха охлаждаются и разгоняются по вентиляционной системе. Площадь кондиционирования может быть значительной, поэтому воздушные теплообменники используются в административных и общественных зданиях.

Как сделать водо-водяной теплообменник из медной трубки?

  1. Емкость. По сути это стальной бак. Форма бака для эффективности работы устройства особого значения не имеет. Устанавливать его следует возле начала отопительной системы. У него должны быть два трубчатых ответвления для циркуляции воды. Внизу размещается вход для холодной, а вверху – для горячей. Безусловно, бак должен быть герметичным.
  2. Медная трубка. Внутри бака помещаются спиральные блоки из медной трубки. Почему используется медная трубка? Ответ прост – медь имеет лучшие показатели по проводимости тепла. На столитровый бак достаточно 4 метра такой трубы.
  3. Регулятор мощности. Существуют регуляторы мощности с нагревательным элементом. Именно их стоит использовать, делая теплообменник своими руками для отопления помещения. Регулятор присоединяется к медной трубке.
  4. Анод. Перепады температур и возможные перепады давления разрушают емкость. Для ее защиты устанавливается анод чаще всего возле нагревательного элемента. После того как выше перечисленные части теплообменника из медной трубки надежно установлены, бак герметично запаивают и наполняют водой. Систему можно проверять.

Из чего сделать теплообменник в печь или котел | Строительный журнал САМаСТРОЙКА

Из чего сделать теплообменник своими руками

Из чего сделать теплообменник своими руками

Содержание статьи:

  • 1. Что такое теплообменник (змеевик)
  • 2. Из чего сделать теплообменник своими руками

Самодельные котлы отопления всегда пользовались большой популярностью. Сделанные по нестандартным размерам и требуемой мощностью, они никогда не выходили из моды по целому ряду причин.

Во-первых, при изготовлении самодельного котла можно прилично сэкономить, во-вторых, сделать его получится ничем не хуже, в отличие от заводского устройства, а может быть даже и лучше. При этом самым главным агрегатом в котле или печи, выступает теплообменник, который может быть совершенно различной конфигурации.

В данной статье строительного журнала samastroyka.ru будет рассказано о том, из чего можно сделать теплообменник своими руками, в печь или котел отопления.

Что такое теплообменник (змеевик)

Теплообменник — это главный элемент отопительного котла. Именно в теплообменнике вода нагревается до нужных температур, после чего тепло отбирается в помещение, через радиаторы отопления или другие приборы.

В процессе эксплуатации на теплообменник воздействуют высокие температуры, поэтому материалы его изготовления должны отвечать ряду определенных требований:

  • Первое и самое главное, теплообменник не должен подвергаться коррозии;
  • Материалы изготовления теплообменника должны хорошо передавать тепло;
  • Теплообменник должен быть стойким к ударам и повреждениям.

В большинстве случаев при изготовлении самодельных котлов отопления используют металлические трубы или куски сваренного друг с другом швеллера. Однако это далеко не все решения, поскольку в качестве теплообменника можно приспособить, например, чугунные батареи.

Из чего сделать теплообменник своими руками

Рассмотрим по порядку, из чего можно сделать теплообменник в котел или печь:

Стальной лист — используется металл, толщиной не менее 6 мм. Именно из него и делается теплообменник в котле или печи, который сваривается из кусков стали, в виде буквы П. Очень часто боковые стенки теплообменника, заменяют собой стенки отопительного котла, что же касается печи, то в неё такой теплообменник, размещается прямо внутри, после чего он обкладывается огнеупорным кирпичом.

Швеллер — также достаточно популярный металлопрокат для изготовления теплообменников. Благодаря П-образному сечению, достаточно разрезать несколько кусков швеллера, после чего при помощи сварки соединить их вместе. Именно из-за простоты изготовления и достаточной толщины металла у швеллеров, получаются столь эффективные и удобные в работе теплообменники.

Трубы — не менее популярный металлопрокат, чем швеллера и листовая сталь, который используется для изготовления теплообменников или змеевиков, как их чаще всего называют. Причем если конфигурация стальных теплообменников очень часто совершенно одинаковая, то змеевики из труб могут быть абсолютно различными, как по форме, так и размерам. Очень часто змеевики наматывают из медных труб, обладающих высокой теплоотдачей.

Чугунный радиатор — ещё один вариант из чего сделать теплообменник своими руками. Очень часто используется в целях экономии при изготовлении теплообменников для отопления или отбора тепла, прямо в дымоходе. Преимущество теплообменника из чугунной батареи в том, что он имеет уже готовый вид и способен хорошо отбирать тепло. Устанавливаться чугунный теплообменник может и в горизонтальном положении, при одном условии, если в систему отопления встроен циркуляционный насос.

Медные теплообменники — готовый вариант теплообменников, для изготовления которых используется преимущественно медь. Медные теплообменники устанавливаются в современном отопительном оборудовании, и навряд ли кто-то захочет замуровывать такой теплообменник в печь. Обладают хорошей теплоотдачей, но имеют высокую стоимость.

Читайте также:

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.

Построить установку для нагрева воды на дровах

Одним из преимуществ отопления дровами является разнообразие потребностей, которые может удовлетворить всего одна печь. Помимо согревания, дровяная печь может приготовить ужин, высушить одежду и поджарить холодные пальцы ног. Но разве это не было бы просто денди, если бы этот черный ящик тоже нарисовал красивую горячую ванну?

Вообще-то, в домашнем водяном отоплении дровяными печами нет ничего нового. . . Многие кухонные плиты были оснащены насадками для резервуаров для воды более века назад. Однако с появлением «герметичных» дровяных горелок и систем нагнетания воды оставили большую часть этих старых методов периодического нагрева на второй план, и были разработаны новые методы, основанные на замкнутой циркуляции.

Современная дровяная печь с водяным отоплением

В большинстве водонагревательных устройств используются теплообменники, которые устанавливаются внутри топки или дымохода устройства. Лучшие коммерческие примеры такого подхода действительно работают очень хорошо. Если печь работает большую часть дня, они могут обеспечить всю семью горячей водой. Однако в целях безопасности эти устройства обычно изготавливаются из нержавеющей стали (дорогой товар) и должны проходить испытания под давлением, чтобы убедиться, что они способны выдерживать очень высокие температуры, с которыми они могут столкнуться внутри системы отопления.Как следствие, качественные внутренние теплообменники стоят довольно дорого. Самодельные внутренние устройства , с другой стороны, заработали дурную репутацию из-за взрывов пара.

Кроме того, отвод тепла из топки или дымохода дровяной печи может иметь неприятные побочные эффекты: вытягивание BTU непосредственно из огня (с помощью теплообменника топки) может снизить эффективность сгорания. . . и если продукты неполного сгорания охлаждаются ниже температуры, при которой они конденсируются (с помощью топки или , теплообменника дымохода), может происходить сильное накопление креозота.Нет необходимости упоминать, что сочетание камина в дымоходе и внутреннего водяного теплообменника может обернуться катастрофой.



Разумный дизайн

Признавая тот факт, что не бывает некомпенсированных полуденных трапез, мы приняли консервативный подход к разработке собственной водонагревательной приставки для дровяной печи. Вместо того, чтобы случайно разместить теплообменник внутри обогревателя или трубы, мы прикрепили его снаружи топки. Приняв такой подход, мы избежали каких-либо серьезных модификаций нагревателя, который имеет сертификат лаборатории андеррайтеров.Более того, соблюдены несколько критериев безопасности, которые мы уже упоминали: температура, наблюдаемая за пределами кожуха нагревателя, не будет кипятить воду (пока эта жидкость продолжает циркулировать), а тепло, используемое для нагрева воды, — это то, что в любом случае излучалась бы обогревателем, поэтому из топки не удаляется лишнее тепло.

Наша водонагревательная приставка состоит просто из 50 футов медных труб 1/4 дюйма, свернутых в гипс из заполненной парижской панелью. Материал на основе гипса помогает равномерно распределять тепло по змеевикам и позволяет теплообменнику находиться в прямом контакте с корпусом печки без риска перегрева.(Мы хотели бы поблагодарить Эда Уолкинстика за это предложение.) Сборка прикручивается к боковой стороне нагревателя и подключена к утилизированному водонагревателю на 42 галлона (мы использовали один с перегоревшим элементом, но со звуковым баком) в примерно так же, как и солнечный подогреватель.

Насос со скоростью 10 галлонов в минуту, установленный на сливе нагревателя, обеспечивает циркуляцию воды через змеевик и обратно к точке «Т» чуть ниже клапана сброса давления наверху резервуара (клапан был сохранен в качестве меры предосторожности). Холодная вода поступает в сосуд через обычный вход, а вода, нагретая дровами, через стандартный выход для горячей воды поступает в обычный электрический нагреватель.Все линии хорошо изолированы пеной высокой плотности толщиной 1 дюйм.

Конечно, если бы вода циркулировала постоянно, тепла могло бы быть потеряно в печи, когда огонь не горел. Чтобы этого не произошло, исследователь Деннис Буркхолдер сделал автоматическое включение / выключение с помощью термостата кондиционера, подключенного к сети, подключенного к линии электропитания насоса. (Вы также можете использовать более широко доступную комбинацию управления отоплением / кондиционированием воздуха, установленную в режиме охлаждения.) Термостат прикреплен к стене на расстоянии трех футов от обогревателя и примерно на фут выше его вершины. Когда температура воздуха достигает 80 ° F, регулятор на 120 В включает насос, и вода начинает нагреваться. Встроенный дифференциальный переключатель снова отключает циркуляционный насос, когда температура падает до 76 ° F.

Советы по строительству

Компоненты системы теплообменника показаны на прилагаемой иллюстрации, но, конечно, каждая установка потребует некоторого изменения основных размеров.Например, если ваша печь больше нашей, вы можете увеличить панель настолько, чтобы в нее поместился полный 60-футовый змеевик 1/4-дюймовой трубки из мягкой меди внутри каркаса теплообменника увеличенного размера. Те из вас, кто имеют нагреватели меньшего размера, однако потребуется меньшее количество линии.

В любом случае работать с НКТ проще всего, так как для транспортировки она свернута в бухты. Мы просто уложили скрученную линию в рамку и аккуратно согнули трубку, чтобы заполнить прямоугольную форму. Гибкий материал может быть изогнут до радиуса примерно 1-1 / 2 дюйма без перегиба, так что не составит труда загнать его в любые потенциальные «горячие точки».Мы работали от внешних краев внутрь, подключая катушки к опорной пластине по ходу движения. (Без проволоки, удерживающей внешние круги трубок на месте, вся штука хотела выпрыгнуть из рамы.)

Как только медные трубки будут равномерно распределены внутри рамы, встряхните тонкую партию гипса и вылейте смесь в раму. Выровняйте поверхность, проведя линейкой по уголку, и дайте материалу высохнуть в течение нескольких дней. Затем панель можно прикрепить к боковой стороне печи, а линии 1/4 дюйма можно подсоединить к трубкам 1/2 дюйма резервуара подогревателя.

Безопасность и производительность

Мы провели расширенные тесты, чтобы определить наиболее эффективную конфигурацию теплообменника и убедиться, что устройство будет работать безопасно. Например, чтобы увидеть, что произойдет, если сбой в электроснабжении отключит наш насос, мы закрыли трубы, выходящие из резервуара подогревателя, и установили манометр на предохранительном клапане. Максимальное давление, которое мы смогли создать в системе, составило 3 фунта на квадратный дюйм. . . и это было после того, как поток застоялся в течение восьми часов при максимально возможной скорости горения для каталитического нейтрализатора Atlanta Stove Works!

Кроме того, чтобы определить, поощряется ли кондуктивный теплообмен через стену печи в нездоровой степени, мы каждый день проверяли внутреннюю часть топки дровяной печи на предмет повышенного накопления креозота.Мы не обнаружили разницы во внешнем виде или глубине отложений на какой-либо из четырех стен, что свидетельствует о том, что теплообменник получал в основном лучистую энергию от внешней стены печи. (Керамика могла оказывать некоторый изолирующий эффект, уравновешивая повышенную проводимость.)

Сколько горячей воды будет производить теплообменник? Что ж, во время типичного семичасового цикла мы загружали от 55 до 60 фунтов древесины в Atlanta Catalytic, что увеличивало содержимое резервуара на 42 галлона до 140 ° F.Эта скорость сжигания восьми фунтов в час, вероятно, несколько выше, чем у большинства людей, поэтому объем горячей воды, который вы можете получить от аналогичного устройства, может быть немного меньше. Конечно, если вы поддерживаете сильный ожог в течение всего дня, общее количество горячей воды за 24 часа все равно должно составлять более 100 галлонов в день. И даже если вы часто будете эксплуатировать плиту в «выключенном» состоянии, система значительно снизит ваши счета за коммунальные услуги.


В зависимости от размера вашей семьи и количества воды, которую использует каждый человек, система может исключить ваших счетов за горячее водоснабжение в зимний период.Следовательно, если вы можете получить свою древесину по цене, которая существенно ниже, чем стоимость эквивалентного количества электричества или газа, энергия, которую вы вкладываете в подогрев воды из вашей дровяной печи (которая, конечно, будет вычтена из объема тепла, которое бы доставил прибор), окупится вложенными в него средствами. Кроме того, вам будет приятно узнать, что вы сделали еще один шаг к замене невозобновляемых источников энергии.

Список материалов

насос (Richdel R798)

термостат (Dayton DE158)

(50 футов) 1/4 «медная трубка типа L

16-калибр, 2 ‘X 3’, сталь

(8 футов) Уголок 1/8 «X 1»

Клапан сброса давления

(14) Болты 1/4 «-20 X 3/4» с гайками

(3 кварты.) штукатурка париж

(6 футов) проволока для тюков

сантехника разная


Первоначально опубликовано: январь / февраль 1984 г.

Как построить — Теплообменник перекрестного потока воздух-воздух своими руками HRV

Сообщение блогера LouDawson.com Лу Доусона | 12 февраля 2016 г.

Готовый теплообменник, расположенный под потолком в офисной мастерской. Фактический теплообменник покрыт блестящей пузырчатой ​​изоляцией, выступающий влево белый стержень трубы — это воздухозаборник для внутреннего воздуха, он удлинен для предотвращения короткого замыкания входных / выходных отверстий.Два вентилятора с регулируемой скоростью вращения — это черные объекты, расположенные на концах. Щелкните все изображения, чтобы увеличить.

Моя студия-офис-мастерская, где мы занимаемся лыжным снаряжением и многим другим, переделана, чтобы сделать ее более герметичной. Нужна вентиляция. Летом здесь, в нашем умеренном климате, я могу просто открыть окно и подставить вентилятор, если мне нужно больше, чем нормальный поток инфильтрационного воздуха. Но платить за обогрев атмосферы планеты во время горных зим не входит в наш бизнес-план. Решение : теплообменник свежего воздуха воздух-воздух, также известный как вентилятор с рекуперацией тепла или HRV.Но хочу ли я продать свою душу за дорогое коммерческое предприятие, которое, как я слышал, имеет тенденцию бросать работу всего через несколько лет? Забудь это. Сделай сам на помощь.

Я придумал эту самодельную конструкцию, основанную на многолетнем опыте работы с деталями сантехники и вентиляции, а также на знании основ теплообмена воздух-воздух. Это просто. Легко переоценить. Моя конструкция предназначена для работы и прослужит долгие годы, это не временный научный эксперимент.

Суть : Соорудите что-нибудь, что направляет поток воздуха снаружи рядом с выдувом воздуха из помещения — вы меняете два потока — и позволяете одному потоку воздуха нагреть / охладить другой, чтобы вы «рекуперировали» энергию.Для этого вам понадобится «элемент» или «сердечник», который хорошо проводит тепло, способ пропускания воздуха рядом с сердечником и оболочка, вмещающая все это. Вентиляторы с регулируемой скоростью, изоляция и беспроводные термометры завершают конструкцию этого HRV.

Моя конструкция делает все это довольно просто. Сердцевиной этого теплообменника является 3-дюймовый алюминиевый ребристый расширяемый канал «осушитель». Алюминий обладает высокой теплопроводностью, поэтому является хорошим материалом для сердечника теплообменника. Корпус представляет собой 4-дюймовую тонкостенную водопроводную трубу из белого ПВХ CL200.(Обратите внимание, комментаторы предполагают, что жесткая алюминиевая труба воздуховода будет работать так же хорошо, как расширяемый воздуховод осушителя, и с ней будет легче работать. Я согласен. Если вы строите, используйте жесткий воздуховод, возможно, с наклеенными точками из пеноматериала для распорок.)

При тестировании временного натяжения буровой установки, проходящей через окно в холодный наружный воздух здесь, в Колорадо, моя конструкция с самого начала работала достаточно хорошо. Возможно, это могло быть короче. Слишком большая площадь поверхности ядра на самом деле ничему не повредит, это просто отбрасывает ваши наблюдения за эффективностью, потому что входящий воздух продолжает «закаляться» за пределами равномерного обмена энергии.Все это можно контролировать с помощью скорости воздуха, а также размера, поэтому не зацикливайтесь на размере. Обменник легко укорачивать, а удлинять труднее.

Спецификация трубы важна. Обычный ПВХ сортамента 40 имеет слишком толстые стенки, чтобы обеспечить достаточное пространство для воздуха вокруг алюминиевого сердечника воздуховода. «Дренажная» или «канализационная» труба ПВХ имеет достаточно тонкие стенки, чтобы создать воздушное пространство, но не имеет наружного диаметра, как у обычной трубы сортамента 40, что ограничивает ваши возможности выбора фитингов. ПВХ-труба CL200 имеет такой же внешний диаметр, как и у сортамента 40, но имеет более тонкую стенку, поэтому вокруг сердечника достаточно места для потока воздуха.Идеально. (Другие типы трубок могли быть лучше, но их добыча в нашей горной долине занимала много времени, см. Примечания ниже).

Сборка

Я выбрал произвольную длину (8 футов). Тестирование показывает, что этот размер полностью соответствует моему выбору вентиляторов (см. Список деталей ниже) и, возможно, может работать с более высокими объемами воздуха. Вам понадобится место, где можно установить что-нибудь такой длины, не испортив интерьер. место с температурой окружающей среды, близкой к вашей жилой площади.В доме подойдет подвал или подвал. Летом на чердаке будет слишком жарко, а зимой — слишком холодно. Для жилых помещений творческий подход к местоположению может быть столь же важным, как и сама инженерия, поскольку вам необходимо учитывать такие вещи, как распределение приятного свежего воздуха. Более того, при размещении вентиляционного отверстия, которое втягивает воздух в помещении возле потолка, используется более теплый многослойный воздух, который в противном случае просто сохраняет неиспользованную энергию. Здесь, в моем магазине с одной комнатой размером 25 х 20 футов, я просто установил его у потолка на стороне деревянной балки, идущей по центру комнаты.Это работает, так что выглядит красиво. Если бы это не сработало, я бы оставил это там, чтобы смирить себя.

Имейте в виду, что вам нужно сделать примерно 5-дюймовый круглый проход во внешней стене, убедитесь, что требуемое отверстие не прорезает непосредственно элемент каркаса стены и, конечно же, подумайте о косметике и солнечном нагреве вашей вентиляции. (подробнее об этом ниже.) Внутренний вход и выход разделены достаточно далеко, чтобы избежать короткого замыкания вентиляционного отверстия. Внешние вентиляционные отверстия также должны быть разделены, это не так важно, как в помещении, так как воздух снаружи обычно немного пронизан.

Начните с 8-футового куска 4-дюймовой ПВХ-трубы, надеюсь, на верстаке, а не на коленях.

1. Возьмите 4-дюймовые Т-образные фитинги из ПВХ. Сделайте заглушки, вставив 5-дюймовый кусок 4-дюймового ПВХ в одну сторону 4-дюймовых Т-образных фитингов. Забейте трубу из ПВХ пластиковым или резиновым молотком до тех пор, пока соединение не станет плотным. Не переусердствуйте (возможно, позже вам придется перевернуть) и ничего не склеивайте. Более того, будьте осторожны, чтобы ничего не испачкать или иным образом не повредить, поэтому вы можете вернуть большую часть деталей в свой магазин с большими коробками, если вам не понравятся результаты.Ваши резиновые муфты 3 × 4 будут устанавливаться на 5-дюймовые части 4-дюймового ПВХ, но пока не устанавливайте муфты 3×4.

Ваши «заглушки» в конечном итоге будут выглядеть так. Резиновая гибкая муфта 3 × 4 центрирует сердцевину 3-дюймовой трубы внутри 4-дюймовой оболочки, поэтому воздух может обтекать сердцевину.

2. Вытяните алюминиевый воздуховод примерно на 7 футов. Прикрепите 3-футовый кусок 3-дюймового ПВХ к одному концу алюминиевого сплава (это ваша внутренняя сторона) и 18-дюймовый кусок 3 дюйма к другому концу алюминиевого сплава.Я сделал несколько соединительных муфт из алюминиевых соединителей воздуховодов сушилки и заклеил стыки изолентой. Вы не сможете получить доступ к этим соединениям для обслуживания, и если они выйдут из строя, система не будет работать, поэтому подумайте о том, чтобы натянуть проволочные стяжки поверх изоленты или иным образом добавить страховку.

Вытяжка вентиляционного канала сушилки, используемого в качестве сердечника. Будьте осторожны, не сжимайте и не сжимайте, держите его красивым и круглым.

3. Вставьте полученный сердечник в 4-дюймовую оболочку из ПВХ.

4.Наденьте заглушки (из шага 1) на концы сердечника и запрессуйте 4-дюймовые Т-образные фитинги на концы 4-дюймовой оболочки.

5. Распылите немного воды на выступающую 3-дюймовую трубу и сдвиньте резиновые муфты 3 × 4 так, чтобы они сопрягались между 3-дюймовым ПВХ и 4-дюймовым.

Стыки сердечника выполнены из алюминиевого листа и ленты Gorilla Tape. Добавьте много ленты для хорошего уплотнения. Я не использовал силикон, так как хотел, чтобы все было обратимо, если я разберу его, чтобы проверить наличие плесени и уплотнений.

6. Критический шаг: вам нужно что-то, чтобы поддерживать воздушное пространство между ядром и оболочкой. Некоторые сборки, которые я видел на Youtube и в других местах, используют куски липкой пены и тому подобное, чтобы отделить одну поверхность от другой. Мне нужно было что-то более стабильное и механическое, поэтому я установил несколько дюжин крепежных винтов в оболочку трубы из ПВХ на тщательно рассчитанной глубине, чтобы они служили прокладкой для основного компонента. На каждом конце оболочки убедитесь, что три из этих винтов поддерживают 3-дюймовую трубу из ПВХ. Таким образом, после затяжки фитинга 3 × 4 3-дюймовый ПВХ становится устойчивым и устойчивым.См. Список деталей для размеров крепежных винтов, которые я использовал, но из-за точного выбора материалов обязательно оцените свою установку и выберите винты правильного размера. Я поместил шайбы под головки винтов, чтобы настроить точную глубину проникновения.

Обратите внимание, что вы используете «крепежные винты», потому что у них плоский конец, который не проткнет алюминиевый сердечник, если вы будете осторожны с глубиной и поверните корпус так, чтобы вы вставляли винты сверху, позволяя сердечнику чтобы он не отходил от винта при установке.Я разобрал свой прототип и осмотрел, винты не причинили никаких повреждений, но я был очень осторожен при установке.

Чтобы установить крепежные винты для центрирования сердечника, нарисуйте тройку прямых линий на оболочке, используя верстак в качестве направляющей, просто проведите маркером по прокладке, в этом случае я установил маркер на свой рулон ленты.

Измерение расстояния между тремя рядами винтов, равными длине, так что внутреннее ядро ​​удерживается аккуратно и равномерно от корпуса, создавая воздушное пространство для потока.

Крепежный винт с шайбами ​​для точного установочного расстояния.Важно, чтобы эти винты не проделывали отверстия в сердечнике.

Вставляя винты в направляющие отверстия, они легко ввинчиваются в пластик.

7. Теперь у вас должен получиться длинный кусок 4-дюймовой трубы с 3-дюймовыми заглушками, выступающими с обоих концов. Более длинный огрызок проходит внутрь вашего жилого помещения, короче — до дневного света.

8. Установите теплообменник так, чтобы наружный конец (с более короткой 3-дюймовой трубкой) выходил на дневной свет. В моем случае я вырезал довольно аккуратное отверстие в наружной обшивке здания, снял Т-образный фитинг с наружной стороны теплообменника, продвинул 4-дюймовый ПВХ через отверстие, затем заменил Т-образный фитинг снаружи, чтобы он выступал в качестве воротника, плотно прилегающего к сайдингу здания, чтобы помочь сделать внешний вид более аккуратным.Наклоните весь теплообменник как минимум на 1/4 дюйма на улицу, чтобы конденсат быстро стекал наружу. Вам понадобится какая-то система поддержки в помещении. Я установил сбоку на потолочную балку, для чего потребовалось просто использовать кронштейны для одной трубы и винты. Вы можете повесить на балку пола в подвесном пространстве с помощью сантехнических ремней. Все, что работает, просто помните, что все это должно быть разбито, и вам нужно подумать о том, как вы получите как входной, так и выходной поток в ваше жилое пространство с минимальными изгибами труб.

Это хорошее место для упоминания «короткого замыкания», означающего ситуацию, когда ваш входящий вентиляционный воздух оказывается захваченным выходящим потоком, не смешиваясь с объемом воздуха в жилом помещении. В помещении для предотвращения этого следует подумать о том, чтобы расположить вентиляционные отверстия на расстоянии не менее 3 футов друг от друга. В моем случае я хотел использовать более теплый стратифицированный воздух около моего потолка, поэтому я поставил выходное отверстие высоко, а входной — ниже.

9. Наружная отделка проста.

A) Уплотните трубу в том месте, где она проходит через стену, используя что-нибудь реверсивное на случай, если вам придется снять установку для обслуживания.Если вы ожидаете много влаги, возможно, добавьте кусок листового металла, который будет действовать как защита от дождя над проемом в стене.

B) Если вы еще этого не сделали, обрежьте конец 3-дюймовой трубы так, чтобы получился наклонный проем, обращенный вниз. C) Закройте 3-дюймовое отверстие сеткой от насекомых. D) Поместите примерно 24-дюймовый отрезок 4-дюймового ПВХ во внешний Т-образный фитинг.

C) Добавьте что-то вроде «звонка» к наружному вентиляционному отверстию. Я использовал дорогую муфту увеличенного размера из ПВХ 4 × 6, что-то из мира вентиляции листового металла было бы намного дешевле и, вероятно, подойдет.Идея состоит в том, чтобы создать держатель пылевого фильтра с большой площадью поверхности. Вырежьте круглый кусок дешевого печного фильтра и запрессуйте его в 6-дюймовую сторону вашего «раструба».

D) Заверните несколько шурупов для листового металла в запрессованные соединения внешних труб, чтобы они не разъединились во время расширения и сжатия. Опять же, не используйте клей, сделайте так, чтобы все было двусторонним и дружественным к вашей системе подачи воздуха.

10. Установите вентиляторы в помещении. Установите короткий отрезок 4 дюйма на открытую 4-дюймовую сторону внутреннего Т-образного фитинга, обрежьте 4-дюймовый фланец, чтобы он соответствовал вентилятору, и установите вентилятор так, чтобы он втягивал воздух в жилое пространство.Аналогичным образом установите 3-дюймовый фланец на открытую 3-дюймовую трубу, выступающую из конца сборки. Этот вентилятор забирает воздух из помещения и выдувает его наружу через теплообменник. Используйте крепежные винты довольно небольшого диаметра, чтобы прикрепить 120-миллиметровые вентиляторы, и вы можете сделать диагональные отверстия во фланцах из ПВХ, чтобы они совпадали с отверстиями в вентиляторах. Я использовал маленькие гайки с накаткой, чтобы снимать и заменять вентиляторы без инструментов.

Фланец «под шкаф» из ПВХ

идеально подходит для крепления 4-дюймового вентилятора. При выборе убедитесь, что фланец крепится к трубе таким образом, чтобы ограничивать поток воздуха как можно меньше.См. Список деталей для предложений.

11. Установите два датчика термометра в небольшие отверстия, которые вы просверливаете в трубе из ПВХ. Один датчик снаружи в конце вентиляционного отверстия, обеспечивающего воздух в помещении (датчик с пылевым фильтром). Это будет ваша температура наружного воздуха — обычно такая же, как и ваша температура наружного воздуха, хотя расположение компонентов теплообменника на открытом воздухе в солнечном месте может вызвать колебания температуры. Установите датчик номер два сразу за вентилятором приточного воздуха.

Говоря о расположении наружных вентиляционных отверстий, в моем случае я использую этот теплообменник только тогда, когда на улице холодно, поэтому я подумал, почему бы не установить там, где наружное вентиляционное отверстие нагревается солнцем, для небольшого дополнительного солнечного нагрева моего входа воздуха? Аналогичным образом, если вас беспокоит, что солнце влияет на работу теплообменника, расположите вентиляционные отверстия снаружи в тени.

12. Важно изолировать самодельный кожух теплообменника, чтобы избежать ложного теплообмена, когда поступающий воздух забирает тепло из окружающей среды через внешнюю стенку трубы теплообменника.На мой взгляд, достаточно тонкого слоя утеплителя. Я сделал куртку из этой пузырчатой ​​пленки с фольгой от Lowe’s, зашитой изолентой. Мне нравится этот материал, потому что он огнестойкий (я думаю о пожарной безопасности со всеми своими домашними проектами, поскольку они, как правило, так далеко выходят за рамки параметров любых стандартов строительных норм). Для бюджетной изоляции просто оберните пузырчатой ​​пленкой. Обратите внимание, что мы используем нашу обычную пластиковую трубу для внешней оболочки, которая замедляет паразитную теплопередачу. Но вам нужен слой изоляции, особенно при очень высоких или низких температурах наружного воздуха.Поскольку наш теплообменник в основном используется в холодную погоду, я установил его на высоте потолка, чтобы паразитная теплопередача происходила от более теплого стратифицированного воздуха в помещении, вероятно, с почти нулевой чистой денежной потерей в счетах за отопление. Если сомневаетесь, просто добавьте еще один слой изоляционной пленки.

Окончательная установка перед обертыванием оболочки двумя слоями изоляции «пузырчатая фольга».

13. Тест. Включите вентиляторы, когда температура в помещении и на улице значительно различается. Следите за своими показаниями на термометрах.Надеюсь, вы удивитесь, насколько хорошо это работает. Я был.

Наружная вентиляция, на солнечной стороне моей студии-магазина-офиса. Солнечное тепло зимой повышает эффективность и предотвращает появление плесени. Вентиляционное отверстие из помещения внутрь закрыто (вверху), чтобы не допустить насекомых или мелких людей, входное отверстие в помещении фильтруется с помощью печного фильтра в «колоколе», сделанном из водопроводной арматуры. Эта странно выглядящая конфигурация связана с тем, что входное и выходное отверстия должны быть разделены, чтобы предотвратить короткое замыкание и смешивание входящего и выходящего воздуха.К сожалению, эта конфигурация находится на стороне моего магазина, выходящей на улицу, но должна быть на солнечной стороне для повышения эффективности и смягчения любых проблем с конденсацией. Чтобы сделать его красивым, я, вероятно, построю деревянный балдахин поверх всего этого, чтобы это не выглядело так, как будто я занимаюсь тем, что мы вежливо называем «домашним садом в Колорадо».

ПЕРЕЧЕНЬ ДЕТАЛЕЙ

Термометр, датчик несколько от Amazon, один. $ 56,00

Полужесткий гибкий алюминиевый воздуховод 3 ″ x 8-0, продукт № L301 от Lowe’s (используется для сердечника, который является ключом к реализации этого проекта), 10 долларов США, один.

4 ″ A-2000 PVC (более тонкая стена, чем у спецификации 40), 12 футов, 22 доллара США (от поставщика сантехники).

3 ″ A-2000 PVC (более тонкая стена, чем у спецификации 40), 6 футов, 10,00 долларов США (от поставщика сантехники).

4 дюйма, тип 40, Т-образные фитинги из ПВХ, 2, не удалось найти в Lowe’s, по 11 долларов за штуку в магазине сантехники.

6 ″ x 4 ″ Переходная муфта Sch 40 (используется для фильтра на наружном входе блока) $ 11,00

(Важно, чтобы два нижних фланца, используемые для крепления вентиляторов, подходили НАД вашей трубой, чтобы не создавать препятствий потоку воздуха из-за толщины внутренней муфты.Все фитинги в этом проекте имеют фрикционную посадку, клей не используется, поэтому, если фитинг необходимо стабилизировать, вставьте винт для листового металла через пилотное отверстие. Оставьте большую часть фитингов без фрикционной посадки, чтобы можно было легко разобрать теплообменник для последующей очистки, обслуживания или модификаций.)

Фланец из ПВХ (штуцер для унитаза, фланец для туалета) для монтажа НАД 3-дюймовой трубкой для крепления вентилятора на 3-дюймовом ПВХ, артикул 253221 Lowe’s, 4,00 доллара США, один

Фланец из ПВХ, как указано выше, для монтажа НАД 4-дюймовой трубой, товар Lowe’s 253231, 5 долларов США.00, одна

(Эти резиновые соединители работают очень хорошо, но являются немного дорогими, но необходимы для упрощения сборки проекта.)
Резиновые «без ступицы» Гибкие соединительные фитинги из ПВХ диаметром 4 x 3 дюйма с зажимами для шлангов, деталь Lowe 23478, По 9,30 долларов США, два

Небольшой кусок фильтрующего элемента печи, вырезанный круг для запрессовки в наружный конец блока.

Это модель вентилятора Cooltron, которую я использовал, заявленная мощность 56 куб. Футов в минуту при максимальной скорости.

А это регулятор скорости вентилятора.

Сверло для установки центрирующих винтов, 9/64 позволяет самонарезание крепежных винтов, используемых в качестве центрирующих опор для сердечника.Не используйте винты с острым концом, так как они могут проткнуть сердцевину.

3/4 дюйма 10/24 Крепежные винты с крестообразным шлицем 20 плоских шайб 3/16 дюйма, чтобы крепежные винты не заходили слишком далеко внутрь, используйте по две на каждый винт. 40

Предупреждение о плесени: Любой воздухо-воздушный теплообменник создает возможность роста плесени в ваших воздуховодах, в зависимости от того, какая часть производит конденсацию (в нашем случае воздуховод, перемещающий воздух из помещения на улицу, является местом образования конденсата). не беспокойтесь об этом, так как воздух в выхлопном пространстве нашего теплообменника выдувается наружу, предотвращение образования плесени всегда является хорошей идеей.Тестирование покажет реальность этого, но, по крайней мере, мы думаем, что простое хранение аэрозольного баллончика увлажнителя для предотвращения образования плесени и время от времени разбрызгивание его на вентиляторы решит проблему, а также позволит солнцу запекаем нашу внешнюю вентиляцию. Говоря о загрязнении, не забудьте в конце концов установить фильтр тканевого типа на входе (в помещение) вашего вентиляционного отверстия, а также провести сетчатый провод над другим наружным вентиляционным отверстием (наружный воздух в помещение). К счастью, наш дизайн начинается с красивого 4-дюймового входа большего размера; Я увеличил это до фитинга диаметром 6 дюймов, который удерживает круглый кусок печного фильтра.

http://www.engineeringtoolbox.com/ventilation-heat-recovery-d_244.html

Комплект вентилятора AC Infinity AI-120SCX с регулировкой скорости для охлаждения шкафа, одинарный, 120 мм

ПРИМЕЧАНИЯ
Насколько я понимаю, эффективный теплообменник приведет к тому, что приточный воздух будет иметь температуру, близкую к комнатной. По-видимому, это легко сделать с холодным наружным воздухом и теплым влажным воздухом в помещении, если вы достаточно замедлите движение воздуха, чтобы обеспечить неторопливый обмен тепловой энергией между двумя объемами воздуха.

В реальных условиях вы хотите, чтобы ваш теплообменник был достаточно эффективным, но тратить целое состояние и занимать место для чего-то сверхэффективного может оказаться непрактичным. Возможно, лучшее практическое правило — пока ваш воздух, поступающий с улицы, по температуре довольно близок к температуре окружающей среды в помещении, у вас все в порядке. Если разница становится слишком большой, либо разница температур снаружи и внутри слишком велика, либо вам нужно замедлить работу вентиляторов, либо построить теплообменник с большей площадью поверхности ядра (или и то, и другое).Кроме того, по мере увеличения разницы между температурами на улице и в помещении ваша производительность может ухудшиться. Моя установка невероятно хорошо работает при перепадах температур около 30 градусов по Фаренгейту, но я уверен, что увижу падение производительности, когда на улице 10 градусов, а в помещении — 68.

В случае этого проекта испытания показали поразительную эффективность: температура в помещении составляет около 67 градусов, а на открытом воздухе — около 38 градусов. Температура поступающего воздуха составляла 66,4 градуса, корпус хорошо изолирован, чтобы предотвратить паразитный нагрев корпуса от окружающего воздуха в помещении.Оказалось, что мой первый выбор вентиляторов 45 куб. Фут / мин был временами слишком ограничен для вентиляции, в которой я нуждался, преодолевая сопротивление трения воздушного потока, поэтому в моей окончательной сборке используются вентиляторы с регулируемой скоростью с заявленной скоростью 56 куб. Я обычно не запускаю вентиляторы на максимальной скорости, и кажется, что они перемещают достаточно воздуха, так что, возможно, в конце концов я мог бы использовать вентиляторы 45 CFM. Как бы то ни было, экспериментировать с различными вентиляторами несложно (мои крепятся к устройству винтами с накатанной головкой, так что я могу поменять их за считанные минуты).

Я также обращал пристальное внимание на производительность холодным зимним утром в Колорадо, иногда около нуля по Фаренгейту. Производительность была в порядке.

ВАЖНАЯ ИНФОРМАЦИЯ: Расположите элементы управления вентиляторами для облегчения доступа. Помните, что вы — мозг этой установки, а не микропроцессор, как у коммерческих теплообменников. Например, предположим, что у вас на всю ночь было отключено отопление, теперь в вашем жилом помещении прохладно, а на улице у входного вентиляционного отверстия стало теплее из-за солнечного утра? Просто выключите выходной вентилятор (тот, который выталкивает воздух из вашего жилого помещения) и включите входной вентилятор на полную мощность, чтобы всасывать это бесплатное отопление в помещении.Кроме того, вместо того, чтобы запускать эту штуку 24/7, подумайте о том, чтобы подключить своих поклонников к таймеру, который полностью отключает ваш обменник в самое холодное (или самое жаркое) время дня. Например, я настроил свой так, чтобы он отключался около 23:00 и просыпался утром за час или около того до того, как обычно сажусь за свой стол.

Кто-то может спросить: «Может ли инженер вычислить все эти вентиляторы с рекуперацией тепла с помощью математики, чтобы я знал, какой длины, какие вентиляторы CFM и тому подобное?» Возможно, с помощью сложного компьютерного моделирования и полевых измерений это можно было бы сделать.Но в практическом смысле нет. Инженер должен знать точную CFM движения воздуха внутри каналов, а также точную площадь поверхности вашего сердечника. Даже в этом случае у них не было бы точного способа учесть турбулентность воздушного потока. Паразитное охлаждение или нагрев агрегата воздухом в помещении также будет трудно рассчитать. Вероятно, лучший способ усовершенствовать эти единицы — просто собрать эксперименты.

Одно из измерений, которое вы, вероятно, захотите, — это CFM, который вы получаете, когда все работает и ваши температуры выглядят хорошо.Приблизительно измерить CFM можно, поместив пластиковый мешок для мусора известного объема над входным отверстием в помещении, посчитав, сколько секунд потребуется для заполнения, а затем посчитав.

Я представляю, что человек, у которого достаточно времени, мог бы создать мой теплообменник свежего воздуха, используя весь «дренажный / канализационный» ПВХ, известный как тонкостенный DWV. Это было бы отлично. Crux приобретает такие детали, как фланцы крепления вентилятора. Следующая сборка, которую я делаю, я пробую DWV — это, вероятно, сэкономит как минимум 50 долларов по сравнению со сборкой, которую я сделал с использованием местных безрецептурных материалов.См. Http://www.pvcfittingsonline.com/fittings/dwv.html

.

Регуляторы скорости вентилятора необходимы для настройки производительности и шума.

Таймер, на мой взгляд, тоже важен, нет причин перемещать слишком много воздуха.

Многосенсорный термометр для дома и улицы

также важен, иначе вы просто будете гадать о производительности.



Комментарии

Подогреватель дровяного бассейна: 6 ступеней (с изображениями)

Я проверил температуру воды с помощью датчика температуры, поставляемого с моим мультиметром.Купил и наполнил свой бассейн в мае. В моем климате (за пределами Вашингтона, округ Колумбия) дни обычно были в 70-е годы, что было необычно прохладно в этом году. Моя водопроводная вода заполнила бассейн примерно за 8 часов до примерно 5000 галлонов из примерно 6000 галлонов вместимости. Температура воды до того, как я начал, была 58-60F, слишком холодно для детей.

В первоначальной конструкции с открытым карьерой огонь нагревает воду, идущую по трубе, от 60F до 75-95F, в зависимости от размера пожара. Проблема заключалась в том, что для этого требовалось постоянное добавление топлива, чтобы поддерживать постоянную температуру выше 80F.При этой температуре потребовалось примерно 1 час, чтобы нагреть 5000 галлонов до 1 градуса по Фаренгейту. Мне потребовалось 3 дня, чтобы разогнать бассейн с 60 до 72 градусов, а через несколько дней после того, как 6 дюймов холодного дождя охладили его до 64 градусов.

Дав огню погаснуть и остыть, я добавил кирпич и камень, чтобы изолировать и направить тепло. Еще я поднял решетку для огня, чтобы приблизить ее к трубам. Это было намного эффективнее и позволило мне поддерживать огонь меньшего размера, чтобы поддерживать выход воды в диапазоне 95-104F.Когда я добавил древесный уголь на верхнюю решетку, температура дольше оставалась в верхнем диапазоне и не колебалась так сильно.

Наконец-то я нашла несезонный дрова и стартовый кирпич. Я развел костер на верхней полке, а внизу зажег Enviro-log. Это дало мне хороший ревущий огонь, и лишь изредка приходилось добавлять дрова на верхнюю полку. Эти поленья хранятся около 3 часов и являются очень эффективным способом заправить обогреватель. Они также значительно повышают температуру воды, выходящей из водонагревателя.

Я заметил, что вода была горячей на ощупь под поверхностью бассейна . Когда я вытащил трубку, я заметил немного пара и взял свой счетчик. Вода в бассейне была 68F, а мощность с подогревом теперь была 137F !!! Я добавил в розетку вторую половину водяного шланга. Конец по-прежнему утяжелялся металлической арматурой, в которой он был. Он опустился на дно и нагрел воду снизу вверх. Эта вода была намного горячее, поэтому будьте осторожны, если в бассейне есть люди.

Удачи, если вы попробуете это сами. Проект был относительно простым и работал очень эффективно, хотя все проекты нуждаются в улучшении. Пожалуйста, оставьте свои комментарии и предложения. Спасибо за прочтение.

Конденсатор и системы теплообмена

У. Кирк и Аутур Тутхилл; Технический отчет семинара CDA Inc. 7044-1919. Применение медно-никелевых сплавов в морских системах. 1992.

Введение

В подавляющем большинстве приложений теплопередающего оборудования передача тепла происходит между двумя потоками жидкости.Теплообменник — это просто устройство, которое направляет пути потока таким образом, чтобы два потока приводились в тепловой контакт через проводящую стенку, при этом оставаясь физически разделенными. Эта теплопроводящая стенка представляет собой трубу в кожухотрубных теплообменниках, которые составляют значительную часть таких агрегатов на электростанциях, кораблях, в химической обрабатывающей промышленности и в опреснительных установках. Относительно тонкостенная трубка, выбранная в первую очередь из-за эффективности теплопередачи, становится критическим элементом в конденсаторах и других теплообменниках и должна хорошо работать в течение длительных периодов времени в иногда очень сложных рабочих условиях.Сплавы Cu-Ni имеют долгую и успешную историю в теплообменниках, охлаждаемых морской водой, и будут подчеркнуты в этой статье. (1-7)

Поскольку конденсатор является сердцем системы отвода тепла на действующих энергетических или перерабатывающих предприятиях, а также на судах, его надежность и эффективность влияют на общую производительность системы. Отложения и пленки, которые накапливаются и растут на внутренней поверхности трубки, влияют на способность теплопередачи и, в свою очередь, на ее способность конденсировать пар.В этой статье будет обсуждаться влияние и контроль этих пленок как важных частей целостности трубы, которые поддерживают границу между строго контролируемой термодинамической рабочей жидкостью и потенциально агрессивной охлаждающей водой.

Природная морская вода, которая может быть или не быть загрязненной, будет считаться охлаждающей водой для всех обсуждений. Прибрежные установки обычно проектируются так, чтобы иметь один большой теплообменник с морской водой со стороны трубы и несколько замкнутых систем охлаждения со стороны кожуха.Материалы теплообменника должны быть выбраны для работы с паром или другими рабочими жидкостями в этих контурах со стороны кожуха, а также с имеющейся на месте охлаждающей водой со стороны трубы. Хотя эти замкнутые контуры имеют свою критичность с точки зрения термодинамики, механики и технического обслуживания, в этой статье основное внимание будет уделено характеристикам со стороны трубы (морская вода). Любая утечка со стороны трубы легко приведет к загрязнению рабочей жидкости со стороны кожуха. Влияние загрязнения необходимо учитывать на протяжении всего процесса, от проектирования до выбора материалов и технического обслуживания, с учетом срока эксплуатации всей системы.

Что касается характеристик трубок, необходимо учитывать несколько взаимодействий с другими компонентами системы охлаждающей воды:

  1. Первым по важности является оборудование для удаления мусора перед водяной камерой или головкой канала. Это обсуждается более подробно в разделе о системе впуска.
  2. Устройство и работа системы впрыска хлора обсуждаются в разделе «Устойчивость к коррозии». Даже после тщательной очистки от мусора и морских организмов свободно плавающие личинки попадают в водяной ящик и трубки и могут атаковать и расти, если им будет предоставлена ​​возможность.
  3. Расчетная скорость и характер потока из водяной камеры через пучок труб могут повлиять на коррозию и характеристики теплообмена в трубке. Снова обратитесь к разделу «Устойчивость к коррозии».
  4. Гальванические взаимодействия между материалами водяной камеры, трубной решетки и трубопровода также обсуждаются в разделе «Устойчивость к коррозии».

Качество воды

Обычный анализ морской воды будет включать в себя температурную соленость или проводимость, растворенный кислород, pH и иногда ионы металлов, если поблизости находится известный источник.Присутствие или отсутствие кислорода, сероводорода (H 2 S) и промышленных загрязнителей (особенно аммиака) являются факторами состава, которые оказывают значительное влияние на характеристики медных сплавов в теплообменных системах и должны быть идентифицированы. Хотя обычно это не включается в анализ воды, количество обломков (палки, камни, гравий, морские раковины, грязь и песок), растворенные газы и свободно плавающие личинки биообрастающих веществ часто оказывают гораздо большее влияние на характеристики трубы, чем факторы состава, указанные в обычные анализы воды. (8-10) Загрязнение воды увеличилось в Соединенных Штатах примерно в середине века из-за двойного воздействия промышленных отходов и неочищенных городских сточных вод до 1960-х годов. Затем федеральное законодательство и законодательство штата изменили эту тенденцию, и одновременно с этим количество отказов НКТ, вызванных загрязнением, достигших пика в начале 1960-х годов, начало сокращаться.

Законодательство об охране окружающей среды оказало и другое влияние на обращение с охлаждающей водой. (11) В точке слива и температура, и способ диспергирования нагнетаемой воды обычно регулируются до максимального перепада температур по отношению к температуре окружающей среды принимающего водоема.Кроме того, Агентство по охране окружающей среды (EPA) ограничивает содержание остаточного хлора в среднем до 0,2 ppm в сточных потоках.

Чистым эффектом экологического законодательства стало изменение коррозионной природы охлаждающей воды. Это снова увеличило активность биообрастания, так что все последствия биообрастания пришлось решать как в существующих установках, так и при проектировании новых.

Система впуска

Проектирование, эксплуатация и техническое обслуживание системы забора забортной воды сильно влияют на характеристики трубок теплообменника.Судовые системы относительно просты, так как суда работают в больших водоемах с очень низким содержанием мусора и довольно чистой морской водой, за исключением портов. Эти водозаборные системы включают решетку, расположенную заподлицо с корпусом или слегка утопленную в корпусе, для защиты от крупных предметов, таких как ящики, рыба или плавающие бревна. Между насосами и водяной камерой обычно устанавливаются стационарные сита или сетчатые фильтры для отсеивания более мелкого мусора. Дополнительные экраны с небольшими отверстиями необходимы перед трубками малого диаметра во вспомогательных теплообменниках, таких как маслоохладители и килевые охладители.

Рис. 1. Функция решетчатых решеток и подвижных экранов в системе забора забортной воды

Конструкция водозаборной системы для прибрежных растений намного сложнее и критичнее. Рисунок 1 иллюстрирует функцию решетчатых решеток и подвижных экранов. Крупный плавающий мусор не попадает во входное отверстие решетчатыми решетками. Скорость воды через решетчатые решетки должна быть достаточно низкой, чтобы рыба и мусор не прижимались к решеткам, тем самым уменьшая площадь потока и увеличивая скорость прохождения решеток.Любое увеличение скорости воды просто задержит больше мусора и рыбы, еще больше уменьшив площадь потока и еще больше увеличив скорость воды.

Передвижные сетки после решеток предназначены для отсеивания рыбы, клешней крабов, морских раковин, веток, полиэтиленовых пакетов и подобного мусора. Эти экраны предназначены для удаления скопившегося мусора при медленном вращении. Передвижные экраны должны содержаться в хорошем рабочем состоянии. Размер отверстий в подвижных экранах составляет порядка 1/2 дюйма или меньше, а размер трубы теплообменника обычно устанавливается как минимум в два раза больше, чем размер отверстия в сетке.

Рис. 2. Схематическое изображение участка системы забора морской воды между подвижными экранами и теплообменником.

На рисунке 2 показан участок системы охлаждающей воды между подвижными экранами и теплообменником или конденсатором. Стационарные сита, которые могут представлять собой корзины, автоматические сетчатые фильтры или фильтры, обеспечивают окончательную фильтрацию мусора перед тем, как охлаждающая вода попадет в водяную камеру и трубопровод.

Рисунок 3. Два сетчатых фильтра корзиночного типа в большой опреснительной установке

Рисунок 4. Грязь удалена из нижней части сетчатого фильтра (Рисунок 3)

Рис. 3 — фотография двух таких сетчатых фильтров корзиночного типа на опреснительной установке на Ближнем Востоке. Грубый мусор, раковины, камни, стекло, гвоздь и кусок стали в верхней части Рис. 4 были удалены из нижней части одного из этих двух фильтров. Гильзы и более мелкие камни, показанные в нижней части рисунка 4, были удалены с нагнетательной стороны трубного пучка. Сетка в сетчатом фильтре была сломана более крупными камнями, гвоздями и сталью, что позволило последним упомянутым обломкам добраться до трубок.Отверстия в сетке составляли 3/8 дюйма, что позволяло удерживать мусор достаточно большого размера, чтобы вызвать его застревание из трубы до тех пор, пока фильтры не будут сломаны. Некоторые обломки застряли в трубках, что привело к проникновению в трубки после ложементов, аналогично тому, что показано на рис. 5 и рис. 6 .

Рис. 5. Проникновение трубки за ложементом

Рис. 6. Камень застрял в трубе с отверстием на выходе

Операторы опреснительных установок определили и зарегистрировали отказы как отказы труб; тогда как на самом деле это были отказов экрана .Абсолютно важно, чтобы экраны во впускной системе были правильно спроектированы, и не менее важно, чтобы они правильно эксплуатировались и обслуживались. Отказы трубок из-за скоплений мусора — это отказы экрана, и их следует распознавать как таковые. В противном случае реальная причина отказов может быть упущена из виду, а совершенно ненужные отказы трубок могут продолжаться.

С двумя сетчатыми фильтрами, как и в вышеупомянутой конструкции, установка работает один до тех пор, пока он не забивается, а затем переключается на другой.Выведенный из эксплуатации сетчатый фильтр необходимо тщательно очистить, а сетки отремонтировать или заменить, чтобы сетчатые фильтры, а не пучок трубок, удаляли мусор из системы. Конденсатор или теплообменник никогда не должны работать как основной фильтр или сетка.

Коррозионная стойкость

Пленки продуктов коррозии

Рис. 7. Скорость образования пленки продуктов коррозии на сплаве С70600 в морской воде. Рис. 8. Скорость коррозии сплава C70600 при длительном воздействии морской воды.

Коррозионная стойкость сплавов Cu-Ni в морской воде зависит от природы пленки продуктов коррозии, которая образуется на поверхности после ее смачивания водой. На рисунке 7 (12) показана скорость образования пленки на трубах C70600 (составы сплава Cu-Ni приведены в таблице , таблица 1 ) в чистой морской воде при 60F с точки зрения снижения содержания меди в сточных водах за одну минуту. до трех месяцев после запуска. Через десять минут после запуска количество меди в сточных водах уменьшилось в десять раз, а через час после запуска — в сто раз. Через три месяца пленка стала достаточно зрелой, так что содержание меди в сточных водах было практически таким же, как содержание меди на входе.Данные на рис. 8 , (13) подтверждают усиление защитного характера пленки через 14 лет воздействия. Этот долговременный защитный характер пленки продуктов коррозии на сплавах Cu-Ni (C71500 также был включен в 14-летние испытания, показавшие скорость долговременной коррозии, аналогичную скорости коррозии C70600 7,14 ), является причиной 20 -плюс лет службы сплава С71500 в судовых конденсаторах (15) и многих береговых заводах (16) .

Таблица 1. Состав сплавов ( мас.% )
Элемент C70600 Диапазон C71500 Диапазон C71640 Диапазон C72200 Диапазон
NI 9,0 — 11,0 29,0 — 33,0 29,0 — 32,0 15,0 — 18,0
Cr 0,3 — 0,7
Fe 1.0 — 1,8 0,4 — 1,0 1,7 — 2,3 0,5 — 1,0
Mn 1,0 макс 1,0 макс 1,5 — 2,5 1,0 макс
Zn 1,0 Макс 1,0 макс
Pb 0,05 макс 0,05 макс 0,01 макс
Si 0.03 макс
С 0,06 макс 0,03 макс
Ti 0,03 макс
S 0,03 макс
Cu Весы Весы Весы Весы

Обычная пленка продуктов коррозии тонкая, прочная и прочная.После того, как пленка полностью сформирована и достаточно созрела, пленка на сплавах Cu-Ni будет выдерживать значительные колебания скорости воды, загрязнения и других условий, обычно неблагоприятных для хороших характеристик труб из медного сплава. Хорошие защитные пленки образуются в холодной морской воде (ниже 20 ° C), но для созревания им требуется значительно больше времени. (17) Фрэнсис (18) наблюдал при температурах ниже 10 ° C, что более сильное ударное воздействие было отмечено на сплаве C71500 из-за отсутствия обогащения железом в коррозионной пленке.Такого изменения не наблюдалось ни для C70600, ни для сплава с более высоким содержанием железа C71640. Скорость коррозии и образование пленки при повышенных температурах были изучены Россом, (19) , который заметил, что высокая щелочность бикарбоната благоприятна для образования хороших пленок на C70600 при температуре 60 ° C. Образование пленки замедляется или предотвращается при уровне pH ниже 5 в аэрированной морской воде. Сплавы Cu-Ni остаются стойкими к коррозии в деаэрированной морской воде при низком pH, что было испытано на многочисленных опреснительных установках дистилляционного типа. (20)

Эффекты скорости

Скорость коррозии медных сплавов может зависеть от скорости морской воды, превышающей определенный предел, установленный для каждого сплава. Чем более адгезионная и защитная «пассивная» пленка на конкретном сплаве, тем выше скорость «отрыва» и тем выше ее устойчивость к ударному воздействию или эрозионной коррозии. Было опубликовано много информации о влиянии высокой скорости морской воды на коррозию сплавов на основе меди. Стремление получить лучшую стойкость к ударным воздействиям привело к разработке нового сплава на основе меди C72200, (21) , содержащего приблизительно 16% Ni и 0.5% Cr. Результаты многочисленных испытаний на ударную и эрозионную коррозию меди, адмиралтейской и алюминиевой латуни, 90-10 и 70-30 Cu-Ni и хромсодержащего сплава Cu-Ni дают принятые в промышленности пределы проектной скорости для труб конденсатора, указанные в таблице . 2 . (22) Другие испытания включали сплав C71640, содержащий 2% Fe и 2% Mn, и показали, что допуск по скорости намного больше, чем у сплава C71500, но меньше предела для C72200. (7)

Таблица 2. Принятые максимальные расчетные скорости трубок для некоторых медных сплавов
Сплав Максимальная расчетная скорость (м / с)
C12200 0,6
C44300 1,2
C68700 2,4
C70600 3,6
C71500 4,6
C72200 > 9,0
Минимальная скорость для предотвращения отложения отложений и коррозии под отложениями 1.0
Нормальная расчетная скорость 2,0

Два исследования (23) , (24) были проведены для характеристики поведения сплавов Cu-Ni в условиях, имитирующих частичную закупорку трубы конденсатора. В ходе одногодичных испытаний в морской воде для сплавов C72200 и C71640 была обнаружена повышенная стойкость к эрозионной коррозии по сравнению со сплавами C70600 и C71500. Некоторая локальная коррозия (точечная коррозия или щелевое воздействие) была отмечена на двух более высоколегированных материалах, но не на стандартных сплавах.Это наблюдение было также отмечено в сводной оценке влияния легирования на коррозию сплавов Cu-Ni. (25) Напряжение сдвига стенки трубы вокруг 90% блокировки было определено Sato (3) и приблизительно соответствует предельному напряжению сдвига, постулированному Efird (26) для сплава C72200. Это было определено при объемной скорости забортной воды всего 2 м / с, что находится в допустимых пределах для нормальных расчетных скоростей для насосно-компрессорных труб. Следует помнить о ранее обсуждавшихся системах впуска, в которых надлежащая конструкция и работа не должны допускать засорения трубы.

Хотя много написано о влиянии высокой скорости, гораздо меньше внимания уделяется чрезвычайно разрушительному эффекту малых скоростей. Авторы провели несколько анализов отказов НКТ C70600 только для того, чтобы обнаружить, что первоначальная расчетная скорость потока была менее 1 м / с (1–1,5 футов / с). При таких низких скоростях потока есть время, чтобы даже очень легкие загрязнения бурового раствора и отложений оседали в НКТ, что приводило к коррозии недостаточных отложений и выходу труб из строя. Низкие скорости потока столь же вредны (возможно, даже в большей степени), как и высокие скорости потока, и их следует избегать при первоначальной конструкции и эксплуатации.

Было опубликовано очень мало информации о схеме потока от трубопровода к водяной камере или головке канала и в конденсатор. Авторы столкнулись с рядом случаев, когда водяная камера, секция канала или плавающая головка были просто слишком малы, чтобы справиться с объемом, необходимым для конденсатора. Это привело к сильной турбулентности и эрозионной коррозии на впускном конце. Когда невозможно увеличить входную секцию, иногда можно установить распределительную пластину для поглощения турбулентности до того, как вода попадет в трубопровод.

Две трубы к водяной камере вызвали проблемы. Во-первых, входные отверстия с центральным соплом в неглубокой водяной камере привели к чрезмерной турбулентности в трубке в центре трубной решетки напротив входной трубы, а также к заиливанию и коррозии недостаточных отложений периферийных трубок с ограниченным потоком. Во-вторых, сопла с боковым входом в головки каналов привели к чрезмерной турбулентности и эрозионной коррозии на впускном конце, когда сопла были размещены близко к трубной решетке. Две рекомендации, которые могут быть полезны:

  1. допускает на 10-20% больший объем в водяной камере, головке канала или плавающей головке, чем может выдержать трубка;
  2. расположите центральную линию сопел с боковым входом на полном диаметре от трубной решетки.

Песок и ил

Эффект истирания песком был исследован, но его трудно определить количественно. Содержание песка менее 200 ppm редко повреждает хорошие защитные пленки на сплавах Cu-Ni. Нагрузки очень мелкого песка (<0,05 мм) допустимы до примерно 1000 частей на миллион. Частицы песка большего диаметра и более твердые, как правило, становятся все более абразивными по отношению к пленке в диапазоне 200-1000 частей на миллион. C71500 имеет несколько больший допуск на песок, а C68700 несколько меньше. При содержании песка выше 1000 ppm и для более крупных песков в диапазоне 200-1000 ppm сплав C71640 оказался очень устойчивым в мелководных устьях и в мелководных водозаборах опреснительных установок вдоль Персидского залива.Ожидается, что сплав C72200 также достаточно хорошо противостоит абразивному истиранию песком. Хороший порядок от наибольшего к наименьшему сопротивлению: C71640> C72200> C71500> C70600> C68700.

Ил или грязь не оказывают абразивного воздействия на коррозионную пленку, но могут быть очень разрушительными, если осесть в НКТ и оставаться на месте в течение значительного периода времени. Ил имеет тенденцию уноситься через НКТ, когда установки работают со скоростью около 2 м / с. При более низких скоростях количество ила, который может осаждаться, зависит от скорости осаждения, фактической скорости и длины трубы.Опыт показал, что при скоростях ниже 1 м / с отказов от коррозии можно ожидать в течение 6-12 месяцев, если только частая очистка не поможет удалить отложения до того, как начнется коррозия под отложениями.

Считается, что в отложениях типа ила или осадка происходит, во-первых, недостаток кислорода в нижней части отложения рядом с поверхностью трубы. Верхний слой отложений остается аэробным с активными бактериями. Во-вторых, после того, как нижний слой обеднен кислородом, сульфатредуцирующие бактерии становятся все более активными, производя сульфиды.По мере увеличения концентрации сульфида защитная пленка, уже ослабленная отсутствием кислорода, начинает разрушаться, и следует общий тип язвенной атаки. В настоящее время это обычно называют коррозией, вызванной микробиологическими факторами (MIC). (27)

Если отложения удаляются и поверхность очищается до того, как точечная коррозия проникает в стенку трубы, пленка легко восстанавливается, когда снова вводится чистая морская вода и трубка возвращается в эксплуатацию. Даже если трубка не станет чистой после удаления ила, пленка восстановится, но это займет больше времени.Оставшийся срок службы можно увеличить за счет установки более качественных фильтров и более частой механической очистки. Одной из сильных сторон сплавов Cu-Ni является их способность восстанавливаться после неправильного обращения, преобразовывать хорошие пленки и обеспечивать длительный срок службы.

Гальванические эффекты

Как правило, сплавы на основе меди гальванически совместимы друг с другом в морской воде. Сплавы Cu-Ni являются слегка катодными (благородными) по сравнению с безникелевыми сплавами на основе меди, но небольшие различия в потенциале коррозии обычно не приводят к серьезным гальваническим эффектам между сплавами, если не задействованы необычно неблагоприятные отношения анодной / катодной площадей.

Скорости коррозии гальванических пар из сплавов C70600 и C71500 с другими материалами показаны в Таблице 3 . (7) Эти данные демонстрируют повышенную агрессивность менее благородной углеродистой стали в сочетании со сплавами Cu-Ni, повышенную агрессивность сплавов Cu-Ni при соединении с более благородным титаном и общую совместимость сплавов Cu-Ni с алюминием. бронза. Следует отметить, что соединение сплавов Cu-Ni с менее благородными материалами, такими как углеродистая сталь, обеспечивает защиту Cu-Ni.Это эффективно снижает скорость его коррозии, тем самым подавляя естественное сопротивление биообрастанию сплава.

Таблица 3. Данные гальванической пары для C70600 и C71500 с другими материалами в потоке морской воды со скоростью 0,6 м / с (экспозиции в течение одного года — пары равной площади)
Несвязанный Скорость коррозии
(м / г)
C70600 31
C71500 20
Алюминиевая бронза (C61400) 43
Углеродистая сталь 330
Титан 2
Пары
C70600
Al бронза (C61400)
25
43
C70600
Углеродистая сталь
3
787
C70600
Титан
208
2
C71500
Al бронза (C61400)
18
64
C71500
Углеродистая сталь
3
711
C71500
Титан
107
2

Сплав C70600 очень слабо аноден по сравнению с C71500, и из этого факта было использовано некоторое преимущество.Сплав C70600 использовался в качестве покрытия на подложке из C71500 для масляных радиаторов. Любые локальные проникновения турбулентной морской воды, такие как эрозионная коррозия, C70600 прекращаются, когда достигается нижележащий сплав C71500, до тех пор, пока не будет израсходована значительная часть анодной оболочки. Эта плакированная конструкция увеличила срок службы всей конструкции пластинчатого охладителя C70600 примерно с шести месяцев до более пяти лет непрерывного использования.

Результаты краткосрочных испытаний гальванической пары между C70600 и несколькими литыми сплавами на основе меди и черными сплавами приведены в , Таблица 4 .На скорость коррозии отливки 70-30 Cu-Ni не повлияло соединение с равной площадью C70600, в то время как было отмечено некоторое усиление коррозии других литых сплавов на основе меди. Скорость коррозии литых нержавеющих сталей была снижена, что привело к увеличению коррозии до C70600. Серый чугун показал наибольший гальванический эффект, в то время как скорость коррозии сплавов Ni Resist номинально увеличилась вдвое. Хотя следует проявлять некоторую осторожность при использовании абсолютных значений любых краткосрочных испытаний, на относительную степень ускорения коррозии от гальванической муфты не повлияло продление некоторых испытаний с парами Ni Resist / C70600 до одного года.Следует отметить, что эти краткосрочные испытания проводились в относительно холодной морской воде при температуре 10 ° C, хотя пары Ni Resist продолжались в течение всего года при температуре окружающей среды 7–30 ° C.

Таблица 4. Данные по гальванической коррозии пар из литого сплава C70600 в морской воде *
Сплав Гальванический эффект **
C70600 Другой сплав
C70600 1.0
Литой 90-10 Cu-Ni 0,8 1,6
Литой 70-30 Cu-Ni 0,9 1,0
85-5-5-5 (C83600) 0,9 1,5
Монель бронза (C92200) 0,7 1,8
CN7M Нержавеющая сталь 1,5 0,6
CF8M Нержавеющая сталь 1,2 0.1
Серый чугун 0,1 6,0
Ni-резистор типа I 0,4 2,1
Ni-резистор типа II 0,3 2,6
Ni-резистор типа D2 0,3 2,0
* Скорость морской воды: 1,8 м / с
Температура морской воды: 10 ° C (испытания пары Ni Resist: 29 ° C)
Время воздействия: 32 дня
Пары одинаковой площади
** Отношение масс потеря супружеской пары

При рассмотрении вопроса о гальванической коррозии не следует упускать из виду пары разнородных металлов, которые так часто встречаются на входе в теплообменник, т.е.е., водяная камера, трубная решетка и трубки. Водяные боксы из углеродистой стали, покрытые 100% сплошным эпоксидным покрытием, довольно стандартны. Однако любое точечное отверстие, «выходное отверстие» или небольшое механическое повреждение, открывающее сталь-основу, приводит к тому, что крошечный анод из стали соединяется с более благородными сплавами семейства меди, титаном или нержавеющей сталью. В этих очень неблагоприятных точках соотношения катодной / анодной площадей можно ожидать глубокой коррозии стали, как показано на Рис. 9 . Коррозия оголенной стали также подрывает, поднимает и отслаивает покрытие.Ослабленные участки покрытия приводят к дальнейшему повреждению закупоривающих трубок. Обычно катодная защита с помощью гальванических анодов или системы подаваемого тока используется для защиты водяных камер с покрытием и рекомендуется при первоначальном проектировании.

Рис. 9. Коррозия водяной камеры из стали с покрытием в результате точечного разрушения покрытия

Контакт между трубками и трубной решеткой может привести к гальванической коррозии, особенно если не уделить должное внимание выбору материалов. Ключевыми проблемными комбинациями материалов в последние годы, по-видимому, стали использование трубок из титана или нержавеющей стали (особенно при замене труб на существующих установках), где существуют трубные решетки из металлического мунца (C63500) или алюминиевой бронзы (C61400). (28) Сильная гальваническая коррозия этих трубных решеток привела к исследованиям, которые показали, что эффективная катодная площадь была во много раз больше, чем предполагалось, приближаясь к соотношению катода к аноду 1000: 1. (29) Эти трубные решетки из медного сплава, соединенные с титаном или нержавеющей сталью, требуют тщательно разработанной системы катодной защиты. (30)

Последствия загрязнения

Загрязненная охлаждающая вода, особенно в прибрежных гаванях и эстуариях, по сообщениям, вызвала преждевременные выходы из строя силовых установок и трубопроводов судовых конденсаторов, в которых используются сплавы на основе меди, включая Cu-Nis.Гилберт (31) отметил, что в начале 1950-х годов загрязненные воды были наиболее важным фактором, способствовавшим выходу из строя трубок конденсатора. Несмотря на то, что загрязнение во многих гаванях резко снизилось за счет соблюдения строгих стандартов качества воды в последние годы, все еще сообщается об ускоренном воздействии загрязненной морской воды на трубы конденсатора и материалы трубопроводов. (22)

Атака сплавов на основе меди загрязненной морской водой (обычно сероводородом, или H 2 S) рассматривалась в многочисленных программах испытаний. (32-40) Первичные источники сульфид-иона:

  1. действие сульфатредуцирующих бактерий в анаэробных условиях (т. Е. В иле, иле или отложениях) на природный сульфат, присутствующий в морской воде;
  2. разложение органических соединений серы от разлагающихся растений и животных в системах морской воды в периоды длительного простоя.
Рис. 10. Влияние сульфида и кислорода на коррозионный ток в сплаве Cu-Ni, подверженном воздействию проточной морской воды.

Syrett (41) исследовал поведение сплава C70600 в аэрированных и загрязненных сульфидами водах.Он резюмировал большую часть этой работы в Рис. 10 . При полном отсутствии кислорода скорости коррозии были низкими, как указано в точке 1 и текущем i 1 , и оставались низкими вплоть до концентраций сульфидов до 55 г / м³ и скоростей до 5 м / с. В аэрированной воде скорость коррозии была несколько выше, относительно линии AB и тока i 2 . Более высокая скорость коррозии в аэрированной воде связана с переходом от восстановления водородом к восстановлению кислорода в качестве первичной катодной реакции.В загрязненных водах, где и кислород, и сульфид могут присутствовать в переходных условиях, катодной реакцией по-прежнему является восстановление кислорода с гораздо более высокой скоростью коррозии, что относится к пункту 2 и текущему состоянию i 4 . Эта работа иллюстрирует высокие скорости коррозии, которые могут иметь место в частично деаэрированной воде с присутствием сульфидов и в устьевых водах, где есть попеременное воздействие аэрированной воды и частично деаэрированной воды с каждой сменой прилива.

Syrett (41) также обнаружил, что толстая черная сульфидная пленка, образованная в водах, загрязненных сульфидами, будет заменена нормальной оксидной пленкой примерно через девять дней, когда загрязненная сульфидами вода будет заменена чистой аэрированной морской водой.Эта способность плохих пленок заменяться хорошими пленками при воздействии нормальной аэрированной морской воды оказалась одной из основных причин, по которым трубки из сплава C70600 так хорошо себя зарекомендовали на судах, многие из которых оборудованы в загрязненных гаванях.

Работа (42) Тодхантера с трубчатыми конденсаторами из Cu-Ni в гавани Лос-Анджелеса также иллюстрирует долговечность труб из Cu-Ni, подвергшихся воздействию сначала сульфида, а затем аэрированной морской воды ( Рисунок 11 ). Первоначально 10 конденсаторов были изготовлены из сплава C68700, который вышел из строя из-за сульфидного загрязнения.Затем блоки были повторно заполнены C71500 и C70600 в середине и конце 1940-х годов, когда, как показано на рис. 11 , в водах гавани все еще оставалось 1-2 ppm H 2 S. По мере улучшения качества воды после Второй мировой войны за первоначальным воздействием сульфидов последовало воздействие аэрированной воды (после 1948 г.). Первоначальные сульфидсодержащие пленки были заменены пленками из оксида меди, и 18 лет спустя Тодхантер сообщил, что трубки Cu-Ni, первоначально подвергавшиеся воздействию сульфидов, обеспечивали отличную работу с очень низкой частотой отказов.

Рис. 11. Потребность в хлоре для остаточного хлора 0,25 ppm на выходе из конденсатора по сравнению с H 2 S и O 2 , присутствующими во внутренней гавани Лос-Анджелеса

Практически во всех опубликованных программах испытаний воздействия сульфидного загрязнения испытуемые образцы сначала подвергались воздействию сульфидсодержащей воды или, поочередно, загрязненной воды, а затем чистой, аэрированной морской воды. Один случай в наших собственных лабораториях включал первоначальное воздействие образцов C70600 и C71500 в чистой морской воде в течение периодов до 4 месяцев с последующим воздействием морской воды, содержащей до 0.5 ppm H 2 S. Защитная пленка оксида меди, образовавшаяся в течение 4 месяцев, обеспечивала почти полную защиту от атак в морской воде, загрязненной сульфидами. Это объясняет хорошо известную способность судов в море заходить в загрязненные гавани в течение разумных периодов времени без повреждения медно-никелевых труб.

Воздействие растворенных и неконденсирующихся газов

Как показано на Рисунке 2, газы, а также отложения и личинки проходят через экран и попадают в конденсатор. К газам относятся 0 2 , CO 2 , NH 3 , Cl 2 и в отсутствие кислорода H 2 S.

Растворенный кислород способствует хорошему образованию пленки и сохранению пленки на сплавах Cu-Ni. Кислород также способствует окислению H 2 S, уменьшая или устраняя его эффективность в коррозии труб из медного сплава. Однако избыток воздуха может быть опасным, как это произошло на одной группе судов, оснащенных черпаком. Компоновка корпуса и ковша была такой, что входило так много воздуха, что многие трубки в верхней части конденсатора были закрыты воздушной подушкой и были неэффективны.Эрозионная коррозия на впускных концах была достаточно серьезной, чтобы потребовать использования концевых вставок труб для защиты впускного конца.

Двуокись углерода в количествах, обычно обнаруживаемых в морской воде, не оказывает вредного воздействия на медно-никелевые трубки. Избыток C0 2 в количествах, снижающих pH ниже 5, может быть вредным, но такие концентрации редко, если вообще когда-либо, встречались на практике.

Аммиак из промышленных отходов или экскрементов животных повреждает C68700 и, в редких случаях, C70600.Действие аммиака не изучено в такой степени, как действие сульфидов. Тем не менее, присутствие любого значительного количества (например, в диапазоне 10-20 частей на миллион) должно быть причиной для рассмотрения полевых испытаний или мер по исправлению положения.

Действие хлора

Прибрежные электростанции и предприятия перерабатывающей промышленности уже много лет используют хлор для борьбы с биообрастанием и образованием шлама. Общий опыт показывает, что концентрации Cl 2 находятся в диапазоне 0,2-0.5 частей на миллион контролируют биообрастание, не влияя на коррозию сплавов Cu-Ni. Результаты испытаний C71500 в течение шести месяцев показаны на Рис. 12 , (43) , что указывает на отсутствие вредного воздействия на коррозию при скоростях забортной воды до 3 м / с. Фактически, небольшое снижение скорости коррозии было отмечено даже при уровнях хлора 1,5 ppm, вводимых с перерывами.

Рис. 12. Влияние скорости и хлорирования на коррозию трубопровода 70-30 Cu-Ni в морской воде (187 дней испытания при средней температуре морской воды 24 ° C)

Несмотря на то, что сплав C70600 по своей природе устойчив к прикреплению организмов-обрастателей, некоторые личинки, которые проходят даже через самые маленькие отверстия экрана, могут прикрепляться к поверхности в периоды низкого потока или отключения.Те немногие, которые устанавливаются, определяют интервал между механическими очистками, необходимый для восстановления полной теплопередачи. Без введения хлора может потребоваться механическая очистка для восстановления теплопередачи через один-два месяца. Впрыск хлора продлит интервал между механическими очистками и сохранит первоначальную способность к теплопередаче в течение длительных периодов времени. Впрыск хлора обычно предусматривается для теплообменников на прибрежных предприятиях, которые редко очищаются чаще, чем один раз в год, и для военно-морских судов, которые должны постоянно поддерживать свое оборудование с максимальной эффективностью.Хлор может быть добавлен в газообразной форме или выработан in situ путем электролитического образования хлора.

Последствия морского биообрастания

Сплавы Cu-Ni давно известны своей устойчивостью к загрязнению морской среды. Эта устойчивость обычно связана с макробиологическим обрастанием, таким как ракушки, мидии и морские беспозвоночные соответствующего размера. Отличный опыт обслуживания систем забора морской воды, включая трубопроводы, фильтры, водяные камеры, трубные решетки и трубки, подтвердил многие результаты исследований и испытаний, демонстрирующих противообрастающие свойства.Bulow (44) и LaQue and Clapp (45) продемонстрировали, что обрастания не наблюдалось на сплавах, содержащих 80% меди или более, и только начальное загрязнение было отмечено на C71500. Эфирд и Андерсон (14) позже подтвердили эти наблюдения в ходе испытаний воздействия в чистой морской воде продолжительностью до 14 лет. Аналогичным образом, практический опыт работы с корпусами лодок из сплавов Cu-Ni C70600 и C71500 продемонстрировал отличную стойкость к твердому обрастанию корпуса и соответствующее снижение затрат на техническое обслуживание корпуса.

Ritter and Suitor (46) изучали рост биообрастания на титане и C70600 при 27 ° C и различных скоростях морской воды. Они заметили, что основной проблемой загрязнения титана были частицы ила, связанные органическими наростами, которые прикрепляются с низкой скоростью, в то время как C70600 «загрязняется» продуктами коррозии и илом. Увеличение скорости удаляет ил, но не морские организмы, прикрепившиеся к титану. Начальная и постоянная скорости воды выше 1 м / с могут защитить большинство сплавов от биообрастания.Согласно сообщению (47) ВМС США, проблемы загрязнения морской среды в титановых конденсаторах или теплообменниках можно свести к минимуму, если всегда работать со скоростью воды, превышающей 1,2 м / с, в теплообменнике.

Рис. 13. Устойчивость к засорению трубок C70600 при ежедневном периодическом хлорировании плюс очистка губчатым шариком, необходимая для поддержания R f

Исследования Льюиса (48) продемонстрировали отличную стойкость к биообрастанию и поддержание эффективности теплопередачи для сплава C70600 в естественной морской воде.Эта работа, показанная на рис. 13 , указывает на относительно медленное увеличение сопротивления теплопередаче на контрольной трубке (диаметр 1 дюйм при скорости потока морской воды 1,8 м / с) до тех пор, пока на 112 день из 180 не потребовалась очистка механической щеткой. -дневное испытание для поддержания сопротивления теплопередаче (R f ) ниже 0,9. Для сравнения, трубы из немедных сплавов очищали щеткой 12 раз за 120 дней, чтобы сохранить ту же теплопередачу. Когда вводили периодический ввод хлора при 0,25 ppm в течение 24 мин / день, сопротивление теплопередаче повышалось только до 0.4 в день 166, когда один проход мяча губкой снизил коэффициент R f на 50%. Важное наблюдение в работе Льюиса заключалось в том, что тщательно контролируемая и контролируемая механическая очистка трубок C70600 может поддерживать превосходное сопротивление теплопередаче и коррозионную стойкость. Если используется механическая очистка, следует помнить, что слишком большая частота может удалить защитную коррозионную пленку и отрицательно сказаться на сроке службы трубок. (49)

Обработка ионами железа

Хорошо известно, что не только железо в сплаве, но и добавки железа в морскую воду полезны для создания защитной поверхностной пленки на медных сплавах. (50), (51) Ионы двухвалентного железа из сульфата железа или забитых железных анодов использовались, (34), (52) , особенно там, где в охлаждающих водах было обнаружено загрязнение сульфидными ионами. Хак и Ли (53) продемонстрировали, что постоянное добавление сульфата железа на низком уровне может противодействовать ускоренной коррозии сплава C70600, как показано на рис. 14 . Как отмечалось ранее, суда в море, использующие конденсаторы из сплава Cu-Ni, редко сталкиваются с проблемами коррозии в порту.

Рис. 14. Устойчивость к засорению трубок C70600 при ежедневном периодическом хлорировании плюс очистка губчатым шариком, необходимая для поддержания хладагента R 1

Щелевая коррозия

Щелевая коррозия редко наблюдается на сплавах Cu-Ni, но при обнаружении обычно представляет собой щелевую коррозию с концентрацией ионов металлов. В этом механизме ионы металлов накапливаются в закрытой области. Щель становится облагороженной, и происходит растворение рядом с щелью на поверхностях, подверженных воздействию аэрированной морской воды.Скорость имеет тенденцию усугублять этот тип коррозии после ее возникновения, хотя скорость проникновения обычно не велика. Андерсон объяснил, что этот тип локализованного воздействия на сплавы Cu-Ni относительно нечувствителен к соотношению жирной / защищенной площади, поскольку площадь катода определяется размерами внутри щели, а не поверхностью вне щели.

Дилинг

Легирование сплавов Cu-Ni в чистой морской воде встречается довольно редко и наблюдается только при температурах выше 1000 C в условиях высокого теплового потока. (54)

Коррозионное растрескивание под напряжением

Сплавы Cu-Ni не подвержены растрескиванию, что было продемонстрировано на многих опреснительных установках дистилляционного типа.

Выбор материалов

Трубки

Конденсатор и теплообменник из адмиралтейской латуни с мышьяком преобладали в этой области, пока не была разработана алюминиевая латунь для лучшей стойкости к ударной коррозии. Многие исследования и разработки в медной промышленности в период 1920-1960 годов были посвящены разработке и улучшению стабильной защитной пленки от коррозии на сплавах Cu-Ni.Конечным результатом этой эпохи с точки зрения широко используемого сегодня семейства сплавов Cu-Ni является то, что сейчас считается основным сплавом для трубок C70600, плюс сплавы C71500, C71640 и C72200. Там, где наблюдаются более высокие скорости воды, турбулентность и увлеченные твердые частицы, логичным выбором являются последние три сплава. Например, на больших танкерах и контейнеровозах, оборудованных ковшами для их основных конденсаторов, турбулентность воды представляет собой проблему, которую трудно контролировать никакими средствами, кроме сплава C71640, выбранного конструкторами.Намного меньше опыта было получено с эрозионно-коррозионно-стойким сплавом C72200, но это остается интересной разработкой.

В обрабатывающей промышленности трубы C70600 также являются основным выбором для трубок теплообменников, если они совместимы с условиями технологического процесса. Когда они несовместимы, иногда используются дуплексные или биметаллические трубы из стали или специальной марки нержавеющей стали поверх внутренней медно-никелевой трубы. Это требует специальной конструкции теплообменника как в катаной, так и в сварной конструкции из труб / трубных решеток.

Очень известный обзор характеристик конденсаторных труб на береговых электростанциях был проведен около 25 лет назад, (56) , но до сих пор остается отличным эталоном. Как в чистой, так и в загрязненной морской воде, где использовались пять различных сплавов труб, расчетная интенсивность отказов на 10 000 часов работы составляла от 0,05 до 0,11 для C70600 и от 0,004 до 0,06 для C71500. Авторы пришли к выводу, что вероятность достижения 20-летнего срока службы при потере труб не более 5% для сплава C70600 составляет 85%.Вероятность для C71500 была немного меньше — 81%.

Это исследование также включало отчет о 20 эсминцах ВМС США, находящихся в эксплуатации не менее 20 лет. Все трубки были изготовлены из сплава C71500 с трубными решетками C71500 как в основном, так и во вспомогательных конденсаторах. Средняя интенсивность отказов составила 0,008 во вспомогательных конденсаторах и 0,018 в основных конденсаторах. (56)

Гильзы

Любая тенденция к привариванию труб к трубной решетке и соображения гальваники настоятельно предполагают использование того же сплава для трубных решеток, что и трубки.Сплав C70600 — хороший выбор с трубками из того же сплава. Сплавы трубных листов не должны быть благороднее сплава труб. Следовательно, при использовании трубок C71500 или C71640 наилучшим выбором трубных решеток будет C71500.

Бронзовые трубные решетки все еще используются, начиная с некоторых старых устройств, в которых используется металл Muntz C28000 или свинцовый сплав C63500. Также используется сплав алюминиевой бронзы C61400, но предпочтение отдается более стойкому к коррозии сплаву никель-алюминиевая бронза C63000.Эти материалы трубной решетки анодны для трубок C70600 и C71500 и обеспечивают небольшую степень защиты концов трубок.

Желательны трубные решетки из твердого сплава, хотя в некоторых случаях в теплообменниках перерабатывающей промышленности можно использовать плакированные трубные решетки, в зависимости от требований к межтрубному пространству. В случае плакированных трубных решеток для максимальной надежности рекомендуется сварное соединение трубки с трубной решеткой.

Водяные боксы

Водяные камеры из чугуна или углеродистой стали с покрытием из резины, пластика или эпоксидной краски со 100% содержанием твердых частиц встречаются довольно часто.Как упоминалось ранее в разделе о гальванических эффектах, катодная защита настоятельно рекомендуется для защиты стали от небольших разрывов или проколов в таких покрытиях.

Тонкая футеровка C70600 была использована для покрытия стальных водяных камер. Процесс крепления футеровки к стали с помощью точечной сварки MIG был разработан в Великобритании (57) , и британский Королевский флот использовал этот процесс.

Для небольших водяных камер можно использовать чугун Ni Resist, поскольку он имеет лучшую коррозионную стойкость, чем углеродистая сталь или обычный чугун, и, следовательно, более длительный срок службы.Однако, если его оставить без покрытия, он обеспечит гальваническую защиту трубных решеток и концов труб. Это может быть желательно для коррозионной стойкости, но не в том случае, если полагаются на противообрастающие характеристики сплавов Cu-Ni.

Solid Водяные камеры C70600 или C71500 широко используются на судах и опреснительных установках. В некоторых случаях сборная конструкция из углеродистой стали с усилением снаружи и медно-никелевым покрытием со стороны воды обеспечивает экономичный дизайн. Используются водяные камеры из литой алюминиевой бронзы или литой никель-алюминиевой бронзы, которые в большинстве случаев приемлемы для труб и трубных решеток из Cu-Ni.

Процедуры запуска / остановки

Продолжительные периоды пуска современных электростанций, а также продолжительные периоды оснащения судов привели к выходу из строя медных сплавов, когда вода остается в системе охлаждения забортной водой или не полностью сливается из нее. Если оставить системы заполненными, частично осушенными или просто влажными, это приведет к гниению морской воды, которое может произойти в течение трех-четырех дней. (32) Кислород расходуется на коррозию и биологическую потребность в кислороде, т.е., разложение органических веществ, обнаруженных почти во всех природных водах. Бактерии процветают и создают локальную среду, которая способствует микробиологической коррозии (MIC). Большинство отказов, о которых сообщалось во время этих пусковых периодов, вполне могут быть вызваны MIC, хотя обычно отказы считаются точечной коррозией сульфидного типа. Лекарство — просто хорошее домашнее хозяйство.

Если агрегаты должны оставаться заполненными более чем на два или три дня, насосы следует запускать один раз в день, чтобы заменить застойную воду свежей водой для естественного охлаждения. (10) Если агрегаты будут отключены более чем на неделю, их следует полностью осушить и высушить продувкой, чтобы удалить всю воду в низинах между опорами труб.

Выводы

  1. Обычная пленка, которая образуется на сплавах Cu-Ni в аэрированной морской воде, созревает примерно за три месяца при 60 F и становится все более защитной со временем эксплуатации.
  2. После созревания нормальная пленка вполне устойчива к загрязненной воде, скоростным скачкам и прочим злоупотреблениям.
  3. Аномальные пленки, образующиеся в загрязненной воде и при некоторых условиях запуска, менее защищают и легче разрушаются.Эти пленки заменяются обычными пленками, когда устройства возвращаются в нормальный режим работы в чистой воде.
  4. Присущая сплавам Cu-Ni устойчивость к биообрастанию позволяет агрегатам работать в течение нескольких месяцев между механическими очистками, необходимыми для восстановления исходной способности к теплопередаче. Введение хлора продлит интервалы между механическими очистками до года или более без вредного воздействия на коррозионную стойкость сплавов Cu-Ni.
  5. Конструкция системы всасывания для отсеивания мусора (палки, камни, крабовые клешни, морские ракушки и т. Д.)), которые могут застревать в трубах и частично блокировать их, имеет важное значение для хороших характеристик труб из медно-никелевого сплава. Отказы трубок ниже по потоку от ложек на самом деле являются отказами экрана и должны рассматриваться как таковые, чтобы предотвратить повторение.
  6. Низкая скорость может нанести такой же ущерб, а может быть, и больше, чем высокая скорость. Расчетные скорости менее 2 м / с могут привести к коррозии материалов труб и преждевременным выходам из строя.
  7. Во время периодов запуска и ожидания в агрегатах, оставшихся заполненными, вода должна циркулировать в течение 1 часа в день.Осушенные агрегаты необходимо высушить, чтобы удалить воду, оставшуюся на дне трубок между низкими точками.
  8. Сплавы
  9. Cu-Ni гальванически совместимы с трубными решетками из медного сплава и водяными боксами. Водяные камеры с покрытием требуют дополнительной гальванической защиты для предотвращения сильной коррозии стальной основы, которая обнажается в месте повреждения покрытия. Такие устройства также требуют впрыска хлора, поскольку гальваническая защита, необходимая для водяной камеры, сводит на нет присущее Cu-Ni сопротивление биологическому обрастанию.

холодных пластин | Q ATS

Высокопроизводительные жидкостные холодные пластины

Проверить наличие на складе

Статьи по теме Qpedia


Стандартная холодная плита: Холодная пластина с IGBT: Холодная тарелка своими руками: Семейство высокопроизводительных холодных пластин

DIY предоставляет инженерам возможность сверлить отверстия в соответствии с конкретными точками подключения охлаждаемых устройств, таких как IGBT, MOSFET или другой силовой электроники.Каждая холодная пластина имеет протравленную зону без сверления для визуального контроля.

iFLOW 200 ™:

Система iFLOW-200 ™ измеряет тепловые и гидравлические характеристики холодной плиты.

При охлаждении модулей IGBT и мощных полупроводников воздушное охлаждение часто оказывается недостаточным и требуется жидкостное охлаждение.Холодные пластины — это способ реализации локального охлаждения силовой электроники путем передачи тепла от устройства жидкости, которая течет к удаленному теплообменнику и рассеивается либо в окружающую среду, либо в другую жидкость во вторичной системе охлаждения.

Пластины с жидкостным охлаждением

ATS — правильный выбор для охлаждения мощной электроники, модулей IGBT, лазеров, ветряных турбин, моторных устройств, автомобильных компонентов, медицинского оборудования и любых приложений, где требуется жидкостное охлаждение.

СВОЙСТВА И ПРЕИМУЩЕСТВА

  • Тепловые характеристики улучшены более чем на 30% по сравнению с имеющимися в продаже холодными пластинами
  • Совместимость с общепринятыми охлаждающими жидкостями
  • 1/4 (размер трубы) — 18 (плотность резьбы) Входная и выходная резьба NPT
  • Низкий перепад давления
  • Легкость для простоты использования
  • Обеспечивает равномерную температуру поверхности холодной пластины при установке БТИЗ
  • Испытание на герметичность при 100 фунт / кв. Дюйм
  • Настраивается для различных устройств

Внутренняя конструкция с мини-ребрами каналов увеличивает площадь поверхности, чтобы максимизировать теплопередачу с низкими характеристиками перепада давления и обеспечивает равномерную температуру поверхности холодной пластины.

Чтобы дать инженерам больше свободы в применении холодных пластин для конкретных приложений, ATS взяла семейство стандартных холодных пластин и создала семейство DIY («Сделай сам»). Семейство DIY Cold Plate имеет те же тепловые характеристики, что и семейство Standard Cold Plate, за исключением того, что в них могут быть просверлены отверстия для создания схемы установки, соответствующей конкретным точкам подключения охлаждаемого устройства. Каждая холодная пластина включает в себя вытравленную «зону без сверления» для визуального руководства. После того, как инженер удовлетворен монтажом, ATS может изготовить собственные холодные плиты для прототипов или производства.

Возможна индивидуальная настройка. ATS может проектировать холодные плиты в соответствии с ограничениями по размеру и производить холодные плиты для соединения с различными компонентами, включая


ATS предлагает продукты, необходимые для создания полного контура жидкостного охлаждения: холодные пластины для передачи и отвода тепла от источника; Теплообменник для передачи тепла от жидкости к воздуху с вентилятором или без него; и охладители для циркуляции и кондиционирования жидкости в системе. Кроме того, ATS предлагает расходомер для мгновенного измерения объемного расхода жидкости в системе и детектор утечек для уведомления пользователей о любых утечках в системе.

DIY — Автономный эффективный погружной охладитель | Homebrew Talk

Я читал статью Питера Коттона о его пивоварении без охлаждения. Я понятия не имел, как ограничения на воду в Австралии могут повлиять на домашнее пивоварение. Я лично принимал ледяную ванну в течение многих лет, но хотел перейти на погружной чиллер, чтобы ускорить охлаждение и сократить время варки. Методы Питера работают на него, но это требует большого объема работы, затрат и времени.Я вспомнил разговоры друзей из Южной Каролины, у которых были проблемы с тем, что грунтовые воды были слишком теплыми, чтобы быть эффективными. Плюс вся эта вода тратится зря. Должно было быть лучшее решение, поэтому у меня было домашнее пиво и я подумал о том, что я могу сделать, что было бы компактно, рентабельно и эффективно.

Создание системы охлаждения для вашего сусла



Сначала я решил, что мне нужен погружной чиллер над плитой с холодным охлаждением. Меньше уборки и хлопот, а если вы сделаете это самостоятельно, значительное снижение затрат.20-футовая спираль из мягкой медной трубки 3/8 стоит менее 15 долларов в магазине Big Box Store, может быть, немного больше в магазине товаров для дома. Он уже свернут, так что половина работы сделана за вас. Просто выньте катушку и вручную разделите ее на длинную обтягивающую вещь. Я накинул его на банку с краской и вручную затянул катушки, чтобы получилось довольно хорошее копирование того, что вы покупаете в LHBS. Затем я взял трубогиб для медных труб, чтобы сделать изгибы под углом 90 градусов. Если у вас его нет, то при следующем посещении магазина Big Box Store вы сможете приобрести трубогиб Brasscraft трех размеров менее чем за 13 долларов.Наденьте несколько нейлоновых трубок 3/8 на каждый конец, зажмите их, и все готово (и не забудьте проверить хомуты перед варкой).

Слева вверху — мой самодельный иммерсионный кулер, а справа — охладитель LHBS. Купленный в магазине один стоит 70 долларов, а я сделал свой, включая трубки, зажимы и шланг, менее чем за 18 долларов. Если у вас нет гибочного инструмента, вы можете одолжить или купить его. Я намеренно расширил свои катушки, чтобы получить большую доступную площадь поверхности, поэтому они немного отличаются от катушек LHBS.Если вы хотите получить техническую информацию, вы можете сосредоточить большую часть своих катушек как на вершине для максимальной эффективности охлаждения.

Как работает погружной чиллер с рециркуляцией


Заметьте, у меня нет крана, и они нам не понадобятся. Мы будем рециркулировать охлажденную воду, чтобы не было отходов. Идея проста — взять охладитель и поставить в него погружной фонтан / отстойник. Заполните кулер водой и кучей повторно замораживаемых гелей для завтрака, которые вы используете в коробках для завтраков или холодильниках.Это сокращает количество необходимой воды и помогает поддерживать температуру воды. Теперь у вас также есть многоразовый источник «льда» для вашей охлаждающей воды. Выход насоса входит в одну из трубок погружного охладителя, а другая трубка погружного охладителя возвращается в охладитель. Включите насос, и холодная вода будет поступать из насоса в погружной охладитель в чайнике и обратно в охладитель. Горячая вода возвращается в охладитель, и если у вас достаточно геля, вода будет достаточно прохладной, чтобы быстро и эффективно снизить температуру в сусле.

Правильный насос



Это все хорошо, но как насчет помпы? Он должен быть водонепроницаемым, иметь необходимое количество галлонов в минуту для нормальной теплопередачи, иметь достаточный максимальный подъем головы для работы. Максимальный подъем напора — это высота, на которую насос может перемещать воду над насосом. Это важно, особенно если у вас есть несколько уровней в вашей пивоваренной системе. Если вы подниметесь выше максимального подъема головы, вода просто не будет качать. Так что это был единственный предмет, который мог оказаться достаточно дорогим, чтобы не пойти по этому пути.К счастью, Harbour Freight — ваш друг, и хотя их инструменты могут не подходить для профессионального или повседневного использования, вы, тем не менее, можете получить большую ценность от того, что у них есть. Я купил фонтанный насос Pacific Hydrostar в Harbour Freight за 16 долларов. Он водонепроницаем, может перекачивать со скоростью 264 галлона в час и имеет высоту подъема 4,6 фута. Это означает, что насос способен перекачивать воду на 4,6 фута выше уровня воды, что для моих целей вполне достаточно.

Отвечая на вопросы



Так может ли эта жидкость охладить жидкость от кипения до минимальной температуры? Не станет ли холодная вода слишком теплой из-за теплопередачи? Придется ли мне добавить лед или несколько замороженных гелей? И наконец, будет ли это быстрее, чем ледяная ванна? Единственный способ узнать это — протестировать.Для теста я использовал свой цифровой термометр с двойным зондом Thermoworks Smoke с быстрым считыванием и чайник с 4 галлонами кипящей воды. Из-за того, что внешняя температура ниже нуля, я предпочитаю кипятить на своей плите и использую температуру в помещении, чтобы наружная температура не влияла на результаты теста, поэтому я использовал только 4 галлона воды. Я использовал один датчик в охладителе для отслеживания повышения температуры, а другой — в чайнике для отслеживания падения температуры. Вот что я выяснил.

Через 1 минуту температура сусла была 165 градусов, а в холодильнике — 42 градуса.
Через 8 минут сусло было 98 градусов, а сусло 79 градусов.
В этот момент тепловая энергия от сусла к охладителю замедлялась из-за повышения температуры охладителя. Я должен был заменить голубые гели на замороженные, чтобы снизить температуру. Но поскольку я больше не замерзал, я продолжал смотреть, как далеко я могу зайти с этой уменьшенной теплопередачей.
На 13-й минуте сусло было 89 градусов, а температура в холодильнике — 78.
В этот момент не было больше тепловой энергии, которую можно было бы передать за разумный промежуток времени.Я полагаю, что если бы я заменил голубые гели, когда температура воды была выше 50 градусов, я смогу охладить сусло до температуры осаждения менее чем за 10 минут, используя всего 5 галлонов воды. Если бы я нашел более эффективный кулер, такой как 5-галлонный иглу, который я использовал в предыдущей статье, я полагаю, что смог бы упаковать больше голубых гелей из-за того, что контейнер выше, чем шире, и использовать меньше воды, чтобы по-прежнему покрывать голубые гели. Когда я закончил эксперимент, я налил воду в свою дождевую бочку, чтобы использовать ее для полива растений во дворе.На мой взгляд, эксперимент удался. Мне придется попробовать это с заменой голубых гелей и моего нового чайника с тангенциальным портом джакузи, который будет циркулировать сусло для лучшей теплопередачи. .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *