Трубчатый теплообменник своими руками – чертежи и размеры. Как сделать обогреватель из свечи и масляного фильтра для зимней палатки? Самодельные газовые конструкции

Как сделать теплообменники для котла своими руками

Теплообменник — это один из самых важных элементов системы отопления. Его используют в водном или воздушном способе обогрева помещений. Наиболее часто устройство монтируют в радиатор батареи, температура которого повышается с помощью горячей воды. От небольшого по размерам теплообменника зависит прежде всего степень проводимости тепла. Среди всех материалов самыми лучшими считаются серебряные и медные изделия. Что касается меди, то она используется во всех сферах строительных отраслей, что и делает ее самым надежным расходником.

Благодаря аппарату КПД от выработки энергии эффективность обогрева повышается. При этом необязательно покупать готовую продукцию в магазине. Теплообменник можно сделать и своими руками, было бы желание.

1

Суть работы теплообменника

Для отопления жилых домов, офисов и промышленных помещений используют радиаторы, батареи. Существенно усилить их пользу способны электрокотлы.

Часто встречается теплообменник, который представлен двумя емкостями их металла. Одна помещается в другую наподобие матрешки. С помощью стенок вырабатываемая энергия превращается в тепло и поступает в комнату. Такая модель наиболее часто популярна среди отопительных систем.

Главным преимуществом этого устройства является герметичность. Дело в том, что разные среды не смешиваются между собой, что по законам физики не очень хорошо заканчивается. Теплоносители имеют разные свойства, и это благоприятно отображается на работе аппарата.

2

Достоинства и недостатки

У каждого предмета есть свои положительные и отрицательные стороны. Это касается даже теплообменника. Для начала следует выяснить, какие у него плюсы:

• Не нужно ломать голову над сложными схемами и поиском особых материалов. С теплообменником легко работать и в сборке, и в монтаже.
• Благодаря конструкции хозяин может комбинировать разные типы отопления. К централизованной системе часто подключается водяной теплый пол в качестве дополнительного источника обогрева.
• Для теплообменника используется разное по структуре топливо – дрова, уголь, торф, газ, вода. Работает при любых условиях.
• Устройство ни в коем случае не испортит интерьер помещения. Наоборот, оно аккуратно впишется в комнату, что его и вовсе будет незаметно.

У такого замечательного прибора есть два весьма значительных минуса:

• Работу теплообменника нельзя контролировать с помощью автоматики.
• КПД не настолько высок, что сможет мгновенно нагреть весь дом.

3

Разновидности конструкции

Поверхностный теплообменник пользуется большой популярностью среди населения. Он встречается не только в жилых комнатах, но и промышленных цехах. Обычно он комбинирует несколько отопительных систем. В устройстве между собой взаимодействуют пар и вода, масла и неорганические вещества.

В свою очередь этот теплообменник делится на рекуперативные и регенеративные. Первый вариант работает от нагрева стен носителя. В случае со вторым все обстоит иначе. Принцип заключается в том, что горячий теплоноситель нагревает поверхность обменника, затем к стенкам, которые аккумулировали тепло, подводится холодный теплоноситель.

Смесительный. Здесь горячий носитель проникает в холодный. Благодаря смешению вырабатывается тепло и подается к элементам. Такой вид встречается практически редко.

Исключение составляет лишь солнечный водяной коллектор. При воздействии лучей носитель поступает в накопительную емкость, куда идет и горячее, и холодное водоснабжение. В результате обработки происходит повышение температуры.

4

Самостоятельная сборка

Если хозяину нужна помощь в более сильном обогреве комнат, то ему следует приступить к созданию теплообменника. Но перед составлением проекта и чертежа требуется выяснить тип устройства.

Существует несколько видов приборов. Несмотря на одинаковые функции, конструкции обладают разными принципами работы. Поэтому стоит разобрать каждую и решить для себя, какой подходит больше всего.

4.1

Пластинчатый прибор

Для создания такой конструкции необходимо запастись материалами и арсеналом инструментов. В списке обязательно должны быть:

• сварочный аппарат;
• болгарка;
• пара листов нержавеющей рифленой стали толщиной 0,4 см;
• плоский лист нержавеющей стали толщиной 0,4 см;
• электроды.

Пошаговая инструкция по сборке:

Берется рифленая нержавейка и режется на тридцать один квадрат со сторонами 30 сантиметров. После этого из плоского листа стали делается лента длиной 18 метров и шириной 1 сантиметр. Получившаяся полоска делится на отрезки в 30 см. Рифленые квадраты соединяются между собой с помощью сварочного аппарата, полосой в сантиметр с двух противоположных сторон так, чтобы каждая следующая секция была перпендикулярна предыдущей.

В результате этой процедуры должно выйти 15 секций в одну сторону и столько же в другую в одном корпусе в форме куба. Благодаря своей неровной поверхности рифленая нержавейка эффективно проводит тепло к носителям. При этом все среды прекрасно между собой гармонируют и не смешиваются.

Если в качестве топлива используется горячая вода, то дополнительно к коробу нужно установить специальный коллектор из нержавейки. Чтобы его сделать, требуется взять болгарку и вырезать стальные прямоугольники: две фигуры с размерами 30 на 30 см, и еще восемь – 30 на 3 см. Из заготовок выходит два полноценных коллектора, напоминающих крышки от коробки.

В каждом полученном изделии высверливается отверстие, куда затем встает патрубок. К нему в дальнейшем присоединяются все коммуникации системы отопления или водопроводные трубы по подаче горячей воды. Стоит помнить о том, что проделанные отверстия должны располагаться у одного из углов. При монтаже непосредственно на теплообменник входной патрубок ставится внизу сооружения конструкции, а выходной – вверху.

Эта модель монтируется таким образом, чтобы открытая сторона была доступна системе циркуляции горячих газов.

Теплоноситель дойдет до высокой температуры и передаст жар по рифленым пластинкам из нержавейки. Благодаря этому вода будет нагреваться и перемещаться по заданной магистрали, распространяя тепло по комнате. Пластинчатый агрегат используется для обмена теплоты между двумя жидкостями. Для осуществления этой задачи требуется приварить к пластинам специальную рубашку из стали с патрубком.

4.2

Водяное устройство

Печи еще встречаются среди владельцев частных домов. Но не все спешат модернизировать даже топки. Сегодня в качестве вспомогательного вида отопления довольно популярен водяной контур. Идеально подходит и для пиролизного твердотопливного котла.

Водяной теплообменник поможет более равномерно обогревать помещения. Хозяевам знакомо чувство, когда у самой печи словно раскаленная пустыня находится, а на некотором расстоянии – чуть ли не арктический холод. Но прибор исправит ситуацию.

Для создания водяного теплообменника потребуются расходники и оборудование. Профессионалы рекомендуют проверить наличие:

• труб из стали диаметром 32,5 см и метровой длины;
• труб из стали диаметром 5,7 см и длиной шесть метров;
• лист из стали толщиной 0,4 см;
• сварочный аппарат;
• электроды;
• газовый резак;
• маркер белого цвета.

Этапы сборки теплообменника:

Для начала хозяину следует взять трубу с самым широким диаметром и поставить ее на лист. Место стыка обводится маркером или мелом. Полученный кружок удаляется с помощью резака. После этого от окружности избавляться не стоит, потому что она пригодится как шаблон для еще одного отверстия.

Затем в каждом блине делается пять отверстий диаметром 5,7 см. Они должны располагаться на одинаковом друг от друга расстоянии. То же самое касается и расположения внутри – круги должны быть строго по центру. Затем берется сварочный аппарат, и с его помощью блины присоединяются к цилиндру. Все отверстия в обязательном порядке находятся напротив друг друга.

Берется вторая труба (с меньшим диаметром) и режется на куски. Длина для всех – 1 метр. Всего должно получиться пять штук. Теперь каждая из полученных трубок монтируется в ранее изготовленные отверстия так, чтобы края на миллиметр показывались из отверстий окружностей вверху и внизу конструкции. Все детали соединяются сварочным аппаратом.

Результатом проделанной работы является стальной цилиндр с небольшими трубками внутри. Они предназначены для передвижения горячего воздуха. Со временем он будет нагревать металл, а тот повысит температуру воды. Теплая жидкость разнесет тепло по помещениям дома.

Чтобы вода спокойно выполняла свои функции и протекала по коммуникациям, в самом верху и низу цилиндра фиксируются патрубки. Нижний отвечает за поступление холодной воды в емкость, а верхний нагревает ее.

4.3

Воздушный агрегат

Воздушный теплообменник – целая система пластин. Его обустройство абсолютно аналогично самой первой представленной модели. Разница между ними только в том, что для этого прибора нет необходимости в установке коллектора.

Вне зависимости от расположения (по вертикали или горизонтали), в качестве основного топлива используется газ. Это не тот бытовой газ, который поставляется к колонкам или кухонным плитам. Сырье – воздух в результате горения топлива. Для того чтобы воздушное устройство работало эффективнее, оно оборудуется дополнительными вентиляторами, которые помогают циркуляции теплоносителя.

4.4

Труба в трубе

Изготовление и пользование теплообменником по типу трубы в трубе – это весьма простые и интересные задачи. С таким прибором справится даже не очень опытный строитель.

Для самостоятельной сборки и монтажа владельцу необходимо позаботиться о наличии следующих материалов и инструментов:

• электрическая сварка;
• электроды;
• болгарка с насадкой по металлу;
• труба с диаметром 10,2 см двухметровой длины;
• труба с диаметром 5,7 см той же длины, что и предыдущая;
• лист из стали толщиной 0,4 сантиметра.

Как выполнять:

Для начала следует сделать заготовки для заглушек. Берется стальной лист, на который ставится труба с диаметром 5,7 сантиметров. На этом этапе она служит шаблоном, по которому очерчиваются и вырезаются отверстия. Затем получившиеся заглушки с помощью сварки фиксируются на самую широкую трубу так, чтобы расположение отверстий заглушек было идентично основе.

В них вставляется меньшая, и сварочный аппарат соединяет их вместе. В главной трубе снова нужно сделать пару отверстий, куда впоследствии встанут патрубки (входящий и выходящий). Между ними должно пролегать довольно большое расстояние.

Воздушный теплообменник работает по следующему принципу: горячий воздух нагревает металл, когда проходит через узкую трубу. В свою очередь стенки повышают температуру воды в полости самой широкой. Каждая среда хранит свойства, не перемешивая компоненты. Особенно это касается воды и минерального масла, которое часто применяют в ремонте и эксплуатации отопительных систем.

Следует помнить о том, что для качественной теплоотдачи агрегат должен располагаться в горизонтальном направлении. Жидкости внутри обменника двигаются в разные стороны.

5

Процедура промывки

Любой аппарат при длительной эксплуатации нуждается в обязательном уходе. Наблюдение за его состоянием и чистка в определенные периоды времени продлевают жизнь и оставляют качество работы на высоте. Обязательной чистке подлежат все теплообменники. Но особое внимание стоит уделить воздушному, в камере сгорания которого находятся продукты горения угля или дров.

Известен тот факт, как твердое топливо оседает в дымоходе, а в зольнике остается много шлаков. То же самое случается и с теплообменником. Если он работает по аналогии с печью или камином, то внутри труб находится большое количество отложений, мешающих газу циркулировать. КПД снижается, тепла не ощущается.

Чтобы тщательно почистить устройство и привести его в надлежащий вид, необходимо разобрать его. Каждый канал обрабатывается бытовой химией и щетками. Отдельно нужно промыть пластины от пыли и отработки топлива.

В качестве чистящего средства для магистралей обычно используются порошки от накипи, которыми чистят чайники на кухне. В водопроводной воде, поступающей в жилые дома, в большом количестве содержатся химические элементы. В результате длительного пребывания в трубах они оставляют осадок, который мешает полноценной работе теплообменника.

Для очищения поверхностей от накипи домохозяйки часто используют лимонную кислоту.

Чистка начинается с того, что хозяин приносит болгарку и просто отпиливает теплообменник. После уборки возвращает его на место и приваривает обратно. Точно так же прочищаются и устройства, работающие от воздуха.

6

Советы на будущее

Для того чтобы на стенках труб не образовывались пласты накипи, в качестве теплоносителя профессионалы рекомендуют брать дистиллированную воду. Получить ее очень просто, особенно когда подключен обменник «труба в трубе». Благодаря ему образуется пар, в котором нет примесей и других веществ.

Если хозяин планирует подключить к котлу самодельный теплообменник, работающий от газа, ему следует проявить предельную осторожность, особенно во время сборки. Образовавшийся зазор способен пропустить угарный газ в помещение. А это чревато опасностью для здоровья и жизни.

Стоит помнить о том, что еще на этапе проекта необходимо рассчитать размеры агрегата. В котлах площадь сечения патрубка не должна быть больше диаметра теплообменника.

obustroen.ru

Как и из чего сделать теплообменники своими руками.

Теплообменник, змеевик – непонятные для многих слова, которые никак не связаны с представлением об этих предметах. Радиатор, батарея, полотенцесушитель – более понятны, потому что эти предметы мы видим и пользуемся ими каждый день. Между тем, это ведь тоже теплообменники, один из многочисленных их видов.

   Что такое – теплообменник.

Понятно, что, не выяснив, что же такое теплообменник  и принципов его работы, мы вряд ли сможем его сделать или применить в качестве теплообменника что-либо другое.

Если говорить простыми словами, теплообменник – это устройство для обмена энергией между различными средами, не имеющее собственного источника энергии. Т.е. печка – это не теплообменник, а тепловой щит или лежанка, через которые проходят дымовые газы от печки, и которые греют воздух в помещении, — это теплообменники.

Элементарный теплообменник мы сооружаем, когда хотим    охладить бутылки с пивом в раковине мойки, используя холодную воду из водопровода. При этом наше пиво охлаждается, а вода наоборот – нагревается.

Из определения теплообменника можно сделать выводы по оценке и увеличению его эффективности. Получается, что эффективность теплообменника зависит:

— от разницы температур между средами: чем больше разница, тем больше передается энергии.

— от площади соприкосновения различных сред с теплообменником, чем больше – тем лучше.

— и от теплопроводности материала самого теплообменника: чем лучше материал проводит тепловую энергию, тем эффективней теплообменник.

По сути, любая труба, в которой течет вода (или другая жидкость) с температурой отличной от температуры окружающей среды (воздуха или тоже жидкости) – является теплообменником.

   Как сделать теплообменник.

Получается, что если мы возьмем какое-то количество метров трубы, свернем её в кольца и запихнем в бочку, выведя наружу вход и выход этой трубы, мы получим теплообменник, который будет, либо греть воду в бочке, либо охлаждать, в зависимости от того, что нам нужно (обычно – греть).

Теперь, неплохо бы выяснить, какое именно количество метров трубы равно по мощности, например, 1,5 кВт ТЭНу. И вот тут на первое место выступает теплопроводность материала, из которого сделана труба. При прочих равных, а именно: диаметр трубы – 20 мм, разность температур ~ 40^оC, получается, что металлопластиковой трубы нам понадобиться  больше 4300 метров (коэффициент теплопроводности равен – 0,3), стальной – 25 метров (50), а медной – 3,5 метра (380). Вот такая вот арифметика. Вполне естественно, что лучший выбор материала для теплообменника – это медная отожженная труба, которая легко гнется, и к ней без особого труда можно присоединить резьбовой фитинг с помощью обжимного соединения (можно и припаять, но это на любителя). В этом случае у нас получится теплообменник змеевикового типа.

Своими руками, кроме змеевиков, можно сделать теплообменник типа «водяная рубашка». Это когда теплообмен происходит между двумя герметичными емкостями, вложенными одна в другую. Такой теплообмен часто используется в небольших твердотопливных котлах систем отопления. Недостатком таких теплообменников является небольшое эксплуатационное давление, на которое они обычно рассчитаны. Изготовить их сможет, пожалуй, только опытный сварщик. На «коленке» из подручных материалов сделать такой теплообменник очень проблематично.

И уж совсем сложно сделать один из самых эффективных теплообменников типа «трубная доска» из-за большого количества вальцовочных соединений. Этот теплообменник представляет собой три герметичных емкости, две из которых, по краям, соединены между собой трубами развальцованными в торцах этих емкостей. Теплообмен происходит в средней части при движении жидкости от одного края к другому.

Что еще можно использовать в качестве теплообменника.

Если негде достать медную трубу, а во дворе присутствует небольшая свалка металлолома, то можно попробовать найти какую-нибудь альтернативу. Например, полотенцесушители – прекрасно подойдут на роль змеевика в самодельном теплообменнике. Подойдут старые радиаторы системы отопления, лишь бы не текли. Автомобильные радиаторы и радиаторы автомобильных печек – это тоже готовые теплообменники, которые можно использовать как греющий элемент, придумав переходники для них, и ,если нужно, объединив их для увеличения общей площади теплообмена.

Прекрасные теплообменники получатся из старых газовых водогрейных колонок, тем более, что при этом практически ничего переделывать не нужно.

Принцип действия любого теплообменника везде, где бы он не находился, одинаков, поэтому, в зависимости от конкретных условий, он может греть или охлаждать любую среду: жидкость, газ или твердое вещество. Все зависит от задачи, которую наш теплообменник должен будет решать, и от вашей инженерной фантазии.

sansamuch.ru

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.

teplosniks.ru

виды, устройство, необходимые материалы и инструменты

Содержание статьи:

Теплообменник (ТО) – устройство, осуществляющее передачу тепла между средами с разной температурой. Такое оборудование используется в промышленности, системах отопления, кондиционирования и вентилирования. Простейшим примером служит комнатный радиатор, он нагревается от жидкости-теплоносителя и обеспечивает обогрев помещения, в котором расположен.

Строение теплообменника

Теплообменник можно изготовить своими руками в домашних условиях

Оборудование состоит из неподвижной и подвижной плит, в каждой имеются отверстия для движения среды. Между основными пластинами устанавливаются множество других более мелких второстепенных, так что каждая вторая из них повернута к соседним на 180 градусов. Второстепенные пластины герметизируются резиновыми прокладками.

Второй важный элемент ТО – теплоноситель. Он протекает по каналам гофрированной нержавейки. Холодная и горячая среды движутся по всем пластинам, кроме первой и последней, одновременно, но с разных сторон, не допуская смешивания. При высокой скорости потока воды в гофрированном слое возникает турбулентность, которая увеличивает теплообменный процесс.

К трубопроводу устройство подключается при помощи отверстий на передней и задней стенках. Теплоноситель поступает с одной стороны, проходит через все каналы и покидает оборудование с другой. Входное и выходное отверстия уплотняют специальной прокладкой.

Пластины, образующие каналы, – очень важный элемент ТО. При выборе теплообменника необходимо учитывать его рабочие характеристики. Чем выше требования к оборудованию, тем больше должно быть в нем пластин. Их число отвечает за общую эффективность устройства и способность обогреть определенное помещение.

Виды ТО

Схема и принцип работы рекуперативного теплообменника

По принципу работы оборудование делится на рекуперативное и регенеративное. В первых движущиеся теплоносители разделены стенкой. Это самый распространенный вид, он может быть различных форм и конструкций. Во втором случае с одной и той же поверхностью по очереди контактируют горячий и холодный теплоносители. Высокая температура нагревает стенку оборудования во время контакта с горячей средой, далее температура передается холодной жидкости при контакте с ней.

По назначению ТО делятся на два вида: охладительные – работают с холодной жидкостью или газом, остужая при этом горячий теплоноситель; и нагревательные – взаимодействуют с разогретой средой, отдавая энергию потокам холодной.

По конструкции теплообменники бывают нескольких видов.

Разборные

Состоят из рамы, двух концевых камер, отдельных пластин, разделенных термостойкими прокладками и крепежных болтов. Такое оборудование отличается простотой очистки и возможностью увеличения эффективности путем добавления пластин. Но разборные ТО чувствительны к качеству воды. Для продления срока их службы требуется установка дополнительных фильтров, что увеличивает стоимость проекта.

Пластинчатые

Пластинчатый теплообменник нуждается в установке дополнительных фильтров на теплоноситель

Отличаются методом соединения внутренних пластин:

• В паяных ТО гофрированные пластины из нержавеющей стали толщиной 0,5 мм сделаны путем холодной штамповки. Между ними устанавливается прокладка из специальной термостойкой резины.
• В сварных пластины свариваются и образуют кассеты, которые затем компонуются внутри стальных плит.
• В полусварных ТО кассеты скрепляются посредством паронитовых соединений в конструкции из небольшого количества сварных модулей. Эти модули уплотняются резиновыми прокладками и соединяются лазерной сваркой. После чего собираются между двумя плитами при помощи болтов.

Пластинчатые теплообменники используются в условиях повышенного давления и экстремальных температурах. Такие устройства требуют минимального технического обслуживания, экономичны и отличаются высокой эффективностью. Кроме того, по необходимости можно увеличить или уменьшить эффективность оборудования путем увеличения или уменьшения количества стальных пластин.

Единственным недостатком теплообменника из гофрированной нержавейки служит чувствительность к качеству теплоносителя, необходима установки дополнительных фильтров.

Кожухотрубные

Состоят из цилиндрического корпуса, куда помещены пучки трубок, собранных в решетки. Концы труб крепятся развальцовкой, сваркой или пайкой. Достоинством такого оборудования служит нетребовательность к качеству теплоносителя и возможность использования в технических процессах, где присутствуют агрессивные среды и высокое давление (в нефтяной, газовой, химической промышленности). Недостатки кожухотрубных ТО – относительно низкая теплоотдача, большие габариты, высокая стоимость и сложность в ремонте.

Спиральные

Состоят из двух листов металла, свернутых в спирали. Внутренние края соединены перегородкой и закреплены штифтами. Такие теплообменники компактны и обладают эффектом самоочистки. Они способны работать с жидкими неоднородными средами, любого качества. При повышении скорости движения жидкости, увеличивается интенсивность теплообмена. Недостатки: сложность в изготовлении и ремонте, ограничение давления рабочей жидкости до 10 кгс/см².

Спиральный

Кожухотрубный

Двухтрубные и труба в трубе

Схема теплообменника “труба в трубе”

Первые состоят из труб разного диаметра. В качестве теплоносителя используется жидкость и газ. Устройства используются в местах с повышенным давлением, имеют высокий уровень теплоотдачи. Отличаются простотой монтажа и обслуживания. Единственный недостаток – высокая стоимость.

Теплообменник «труба в трубе» состоит из двух труб разного диаметра, соединенных между собой. Они используются при небольшом расходе теплоносителя и чтобы оборудовать дымоход.

От вида устройства зависит тип его работы. От конструкции оборудования – эффективность при эксплуатации в тех или иных условиях. Поэтому следует уделить достаточное внимание изучению особенностей каждого вида оборудования.

Изготовление теплообменника своими руками

Теплообменник для банной печи спиральный

Чтобы сделать ТО самостоятельно, необходимо обладать определенными знаниями и навыками. Для начала стоит определить, какие требования должно выполнять оборудование, от этого зависит вариант устройства. Необходимо произвести расчет материалов и выполнить чертеж будущего ТО.

Баня – место, где довольно часто возникает необходимость сделать самодельный теплообменник. Так как обычная печь с топкой нагревает ограниченный объем жидкости, может понадобиться водяной погружной витой ТО. Он предназначен для нагрева большего количества воды. В бак с нагретым теплоносителем опускается змеевик, через него проходит вода.

Когда нужно поддерживать воду в баке в горячем состоянии, емкость при помощи двух труб подачи и обратки соединяется с нагревательным котлом.

Вода-вода

Спираль из медной трубы монтируется в емкость из нержавеющей стали

Для изготовления теплообменника вода-вода своими руками понадобится:

• Емкость из нержавеющей стали высотой 50-60 см и диаметром 30-40 см. Можно использовать и обычную сталь, но она должна быть защищена прочным полимерным покрытием.
• Крышка для бака.
• Медная трубка около 10м. Длину берут из расчета: на каждый виток спирали диаметром 30 см уходит примерно 1 м трубки. Лучше взять с небольшим запасом.
• Сварочный аппарат для нержавейки и пайки меди.
• Средства защиты: перчатки, маска для сварки.

Работы выполняются в следующем порядке:

1. Делается крышка для бака и обеспечивается ее прочное герметичное крепление. Приваривать ее нельзя, т.к. она должна сниматься для возможности очистки внутренней части емкости. Самый удобный вариант крепления в этом случае – фланцевое. Его можно заказать сразу вместе с баком, или сделать самостоятельно. Количество отверстий рассчитывают с учетом расположения уплотнителя, обычно это 4 или 6 креплений.
2. Далее создается вход для холодной воды на дне емкости и выход для нагретой в верхней ее части в боковой стенке. В отверстия ввариваются резьбовые переходники для подсоединения трубопровода. Следует предусмотреть возможность съема конструкции для его промывки или ремонта.
3. Следующим этапом будет изготовление спирали из меди. Если трубка мягкая, она легко навивается с помощью оправки. Если же она жесткая, необходимо воспользоваться горелкой. На свободные концы навариваются фитинги. Они проводятся через отверстия на крышке. Важно следить за герметичностью пайки, т.к. к переходникам будет подсоединяться трубопровод для горячей воды.
4. Заключительным этапом будет сборка теплообменника. Для этого крышка со спиралью из медной трубы и резиновым уплотнителем накрывает бак. Фланцетные крепления затягиваются при помощи болтов. При этом необходимо следить, чтобы спираль находилась строго в середине емкости, не касаясь стенок. Иначе эффективность ТО сильно понизится.

Рассмотренный вариант подходит и для нагрева воды в частных домах. Такие устройства функционируют на принципе естественной циркуляции: дровяной или газовый котел нагревает воду, она поднимается по трубе подачи вверх, отдает тепло и спускается обратно. Далее процесс повторяется.

Не всегда получается обеспечить постоянную естественную циркуляцию. Поэтому лучше использовать циркуляционный насос.

Воздушный

Воздушный теплообменник устанавливается на трубу дымохода печи

Устройство состоит из корпуса и установленных в нем трубок с нагретой средой. Через них вентилятор прогоняет поток воздуха, которому передается тепло. Происходит теплообменный процесс. Такой вариант называется калорифером.

Также для систем вентиляции и воздушного отопления применяются пластинчатые конструкции. Там роль теплопередающей стенки выполняют гофрированный металл. Где два потока воздуха, холодный и теплый, движутся перпендикулярно друг к другу. Они разделены пластинами так, что в зазорах теплый и холодный потоки располагаются поочередно. Эффективность этих устройств высока, но они сложны для самостоятельного изготовления.

Порядок монтажа воздушного ТО:

1. Из листа металла делается корпус. Площадь его нижней части должна быть равна размеру вентилятора. Для центробежной конструкции берется короб с площадью на 70% больше чем выходная труба.
2. В стенках короба на противоположных сторонах просверливаются отверстия для медной трубки.
3. В проделанные отверстия устанавливаются, подготовленные отрезки труб, чтобы их края выходили за пределы короба на 2 см с обеих сторон.
4. К свободным концам трубок привариваются угловые фитинги. Они соединяются в виде змейки. Можно сделать две параллельные. Так теплоноситель будет меньше остывать при обдуве.
5. На выходной и входной концы припаиваются переходники с резьбой, к ним присоединяется водопровод. Подается вода, проверяют, чтобы соединения были герметичны.
6. Корпус крепится на основание с вентилятором. Конструкция закрывается кожухом, чтобы воздушный поток не уходил в стороны.

Чтобы сделать теплообменник для отопления частного дома своими руками, необходимо представлять принцип его работы, произвести точный расчет требуемой мощности для достаточного обогрева помещения особенно в зимний период. Применять нужно наиболее теплопроводные материалы, лучшим вариантом послужит медь. Она обладает эффективностью, намного превышающей другие металлы. Все действия при изготовлении ТО следует производить аккуратно, не допуская попадания внутрь посторонних предметов. Если присутствует неуверенность в себе, лучше обратиться к опытному мастеру. Он выполнит соединение всех элементов качественно и герметично.

strojdvor.ru

Теплообменник для печи своими руками

Теплообменники, змеевики – для большинства из нас эти термины непонятны. Другое дело радиаторы, сушилки и батареи, ведь мы сталкиваемся с ними каждый день. К слову, это тоже теплообменники, точнее, некоторые из типов.

Теплообменник

В этой статье речь пойдет о том, как самому изготовить теплообменник.

Змеевик для печи

Содержание пошаговой инструкции:

Видео — Как самому сделать теплообменник

Особенности теплообменников

Создание теплообменника едва ли возможно без предварительного изучения особенностей и принципа работы этого устройства. В целом теплообменник – это прибор для обмена тепловой энергией между двумя средами, у которых нет собственного энергоисточника. Печь, к примеру, не теплообменник, в то время как лежанка, пропускающая через себя дымный газ и нагревающая с его помощью воздух в помещении, является таковым.

Схема теплообменника труба в трубе

Другим, более примитивным видом теплообменника можно считать процесс охлаждения бутылки под напором холодной водопроводной воды. В таком случае вода нагревается, а жидкость внутри бутылки охлаждается.

От чего зависит эффективность теплообменника

1. Прежде всего, на эффективность данного устройства влияет разница в температуре между двумя средами – чем она больше, тем большим количеством энергии они обмениваются.
2. Другим не менее важным фактором является теплопроводность материала.
3. Наконец, площадь теплообмена прямо пропорциональна эффективности прибора.

Важно! Любой трубопровод, по которому циркулирует жидкость с температурой, отличающейся от температуры воздуха, считается теплообменником.

Из чего делают теплообменники

Трубы оребренные

Конструкций этого устройства сегодня существует великое множество. Каждый народный умелец, занимавшийся изготовлением теплообменника, пытался внести что-нибудь свое, как-то усовершенствовать его. Поэтому все варианты рассмотреть невозможно. Между тем, самые популярные комплектующие приведены ниже:

• коллекторы;
• радиаторы от автомобилей;
• регистры;
• отопительные радиаторы;
• металлические емкости;
• змеевики.

Технология изготовления

Простейшим устройством такого типа можно считать медную трубу длиной в несколько метров, свернутую кольцами и установленную в бочку с водой таким образом, чтобы снаружи оставались лишь вход и выход. Такая конструкция (ее называют «змеевиком») способна охлаждать или нагревать жидкость в бочке, в зависимости от того, что именно нужно (в большинстве случаев необходим нагрев).

Схема монтажа теплообменника

«Змеевик» врезается в трубопровод рядом с печью или в накопительный бак. Спиралевидная труба устанавливается на высоте 1,5-2 м и становится дополнительным источником тепла.

Важно! Если печь используется не только для обогрева, но и для горячего водоснабжения, то теплообменник не должен отбирать больше десятой части вырабатываемой ею тепла.

Простейший теплообменник типа «труба в трубе»

Отдельно стоит рассказать о том, какой длины труба будет равняться, к примеру, 2 киловаттам. Основным критерием в данном случае является теплопроводность материала. Допустим, диаметр трубы составляет 2 см, а разница в температуре – 40ᵒС. Если произвести несложные расчеты, то выходит, что:

• металлопластиковых труб с их коэффициентом теплопроводности в 0,3 потребуется более 4 км;
• стальных труб с показателем в 50 – 25 м;
• медных труб с теплопроводностью свыше 380 – всего 3 м.

После подобных арифметических задач вполне очевидно, что наиболее подходящим материалом является медь. Более того, этот металл с легкостью гнется и подсоединяется резьбовым фитингом.

Теплообменник с емкостью

Теплообменник с емкостью

Самый подходящий для котла или печи вариант. Для его изготовления потребуется металлический бак литров на двадцать и две медных трубки.

Шаг первый. Если подходящего бака нет, то берется листовая сталь толщиной 2,5 мм и из нее сваривается резервуар необходимого объема. Сварка должна выполняться с минимальной толщиной швов.

Шаг второй. Резервуар устанавливается на высоте 1 м от пола, но не далее, чем в 3 м от отопительного печи. В нем проделываются два отверстия: одно – справа, возле дна конструкции, второе – слева, в самой высокой точке.

Шаг третий. Нижний отвод подводится к печи с минимальным наклоном вниз в 2ᵒ. Верхний отвод при этом подключается с наклоном в 20ᵒ, но уже в другую сторону.

Шаг четвертый. На выходе нижнего отвода врезается сливной кран накопительного бака. В нижней точке этого же отвода врезается еще один кран – для слива всей системы.

Шаг пятый. По окончании монтажа теплообменник проверяется на герметичность. В целях проверки он заполняется водой под незначительным напором – это позволит обнаружить протечки, если таковые имеются.

Трубная доска

Теплообменник с таким замысловатым названием также может быть изготовлен своими руками, хотя для этого понадобится опытный сварщик или же навыки работы со сварочным аппаратом.

Для изготовления потребуются:

• герметичные металлические резервуары, 2 шт.;
• медные трубки небольшого диаметра, 15-20 шт.

Резервуары располагаются по краям и соединяются между собой медными трубками, установленными под углом в разных точках емкостей. Вода будет перемещаться из одного резервуара в другой, а между ними, в том месте, где проходят соединительные трубки, и будет происходить обмен теплом.

Важно! Эта схема легла в основу отопления многоэтажных домов.

Водяная рубашка

Не менее популярной разновидностью теплообменников является так называемая водяная рубашка. Она состоит из двух герметичных резервуаров разного диаметра, при этом один из них помещен в другой. Но сразу отметим, что подобная конструкция достаточно сложна в изготовлении, и справиться с ним самостоятельно, не имея специальных навыков, невозможно.

Что еще может быть использовано

Если отыскать трубу из меди по тем или иным причинам не вышло, то можно попытаться найти что-нибудь подходящее в «домашней» свалке металлолома (она должна быть у каждого хозяина). Например, змеевик можно заменить старым полотенцесушителем, также можно использовать чугунные батареи, предварительно проверив их на предмет протечек.

Полотенцесушитель

Готовыми теплообменниками можно считать и радиаторы из автомобильных печек. Их можно применять в качестве нагревательных элементов, предварительно продумав переходники и, если потребуется, соединив несколько радиаторов, чтобы увеличить общую площадь теплообмена.

Отлично подходят и старые газовые колонки для нагрева воды. Более того, в таком случае даже не придется ничего переделывать.

Особенности эксплуатации

Существует ряд требований, которых обязательно нужно придерживаться при эксплуатации данного устройства, чтобы оно прослужило максимально долго, не нанося абсолютно никакого вреда.

1. Трубы теплообменника (при наличии таковых) нежелательно фиксировать на стенах помещения неподвижными крепежами ввиду высокой температуры и, как следствие, расширения металла.
2. Если необходимо уплотнить соединение трубопровода с теплообменником, то для этого можно использовать только тот материал, который выдерживает высокую температуру.
3. Не стоит заливать воду в уже разогревшуюся кирпичную печь с теплообменником.
4. Если производительность печи низкая, то устанавливать на нее габаритный теплообменник нежелательно, т. к. он будет отбирать у нее слишком много энергии.

Теплообменник и печь-камин

Такой вариант подойдет для тех, кто планирует обогреть несколько комнат, но при этом любит живой огонь.

Теплообменник и печь-камин

Конструкция

Основным элементом такой системы является печь-камин, от которого во все стороны идут многочисленные трубы, заполненные теплоносителем (зачастую им выступает вода).

Важно! В зимнее время рекомендуется добавлять в воду немного антифриза!

Жидкость может циркулировать как естественным путем, так и принудительно – при помощи специальных насосов. Иными словами, печь нагревает теплоноситель, а насосы разносят его по всей отапливаемой площади.

Печь с теплообменником

Установка теплообменника позволяет существенно повысить эффективность теплогенератора, а вместо одной комнаты, как в предыдущих вариантах, можно отапливать сразу две без каких-либо особых на то затрат.

Основные виды

Современный рынок предлагает массу разнообразных печей-каминов, и все они могут оборудоваться теплообменником при необходимости в обогреве большой площади. При этом кто-то обращает внимание на тип используемого топлива, кто-то на мощность. Ниже рассмотрены самые популярные варианты.

Устройство на пеллетах, как можно судить из названия, отличается тем, что вместо дерева его заправляют пеллетами – экологически чистым топливом, которое производится путем прессования отходов деревообрабатывающей промышленности и поставляется в виде гранул.

Пеллеты

Главной причиной популярности такого вида топлива является его низкая стоимость. Более того, при горении оно практически не выделяет сажи, поэтому принято считать, что за ним – будущее.

Не меньшей популярностью пользуются варочные печи, и причина тому – полифункциональность. С их помощью можно не только обогревать помещение, но и готовить пищу. Оригинально, практично и, наверное, даже романтично (имеется в виду приготовление пищи над камином).

Выводы

Теперь, после прочтения статьи, вы должны понимать, что представляет собой теплообменник для печи и каково его предназначение, а также как изготовить простейшие его варианты самостоятельно. Сделать это не так сложно, как кажется на первый взгляд, нужно только определиться с типом теплообменника и подобрать оптимальный вариант отопительной системы.

Видео – Печь-камин с теплообменником. Теплообменник для печи своими руками

svoimi-rykami.ru