راندمان سونا یا اجاق گرمایشی را می توان با تجهیز آن به مبدل حرارتی آب یا هوا افزایش داد. نصب مبدل حرارتی روی دودکش دو مشکل را به طور همزمان حل می کند: گرم کردن آب برای سیستم گرمایش یا مدار آب گرم و انجام عایق حرارتی دودکش.
دودکش اجاق فلزی نصب شده در حمام، خانه یا گاراژ هنگام آتش زدن بسیار داغ می شود. دمای اجاق گاز بسته به نوع طراحی آن می تواند از 200 تا 500 درجه باشد که آن را از نظر ایمنی در برابر آتش خطرناک می کند و دست زدن تصادفی به آن باعث سوختگی شدید می شود.
گرمای دودکش را می توان با قرار دادن یک مبدل حرارتی روی آن استفاده کرد: مخزن یا سیم پیچ. خنک کننده در این حالت معمولاً آب و در برخی موارد هوا است. هنگامی که مایع خنک کننده با دیواره های گرم شده دودکش تماس پیدا می کند، دمای آنها یکسان می شود: دودکش خنک می شود و آب یا هوا در مبدل حرارتی، برعکس، گرم می شود.
هنگامی که گرم می شود، آب گرم به قسمت بالایی مبدل حرارتی بالا می رود و از آنجا از طریق اتصالات خروجی و لوله به سیستم یا مخزن آب ذخیره می شود. به جای آب گرم شده، آب سرد از طریق اتصالات ورودی جریان می یابد. با گرم شدن آن، گردش خون ادامه می یابد، در نتیجه آب موجود در مخزن ذخیره می تواند تا دمای بالا گرم شود.
مبدل های حرارتی هوا بر اساس یک اصل مشابه عمل می کنند: هوای سرد از زیر گرفته می شود و پس از گرم شدن از طریق خط لوله به اتاق های گرم می شود. به این ترتیب می توانید اتاق زیر شیروانی را در یک خانه روستایی یا اتاق استراحت در حمام را گرم کنید که به طور دوره ای گرم می شوند. نصب گرمایش آب در آنها غیرممکن است، زیرا باید به طور مرتب سیستم را تخلیه و با مایع خنک کننده پر کنید.
مبدل حرارتی به صورت مخزنواقع در اطراف دودکش، ساخته شده از فولاد ضد زنگ یا ورق گالوانیزه. در این مورد، طراحی کوره باید در نظر گرفته شود. اگر حالت احتراق گازهای دودکش دارد و دمای دود در خروجی کوره از 200 درجه تجاوز نمی کند، می توانید از هر ماده ای برای ساخت مبدل حرارتی استفاده کنید.
در اجاق های ساده بدون گردش دود، دمای دود در خروجی می تواند به 500 درجه سانتیگراد برسد. در این مورد، استفاده از فولاد ضد زنگ ضروری است، زیرا پوشش روی در صورت گرم شدن شدید مواد مضر را آزاد می کند.
اغلب مبدل های حرارتی از این نوع بر روی اجاق سونا نصب می شوند و به عنوان آبگرمکن برای آب گرم خانگی استفاده می شوند. مخزن در قسمت های بالایی و پایینی خود مجهز به اتصالات است و لوله های منتهی به سیستم به آنها متصل می شوند. مخزن آب گرم در دوش یا اتاق بخار نصب می شود. استفاده از چنین سیستمی برای گرم کردن یک اتاق ابزار یا گاراژ امکان پذیر است.
مبدل های حرارتی برای کوره های صنعتی به طور کامل با تغییراتی به فروش می رسند؛ هنگام نصب کوره جدید می توانید مدل مناسب با مدار آب آماده را انتخاب کنید. همچنین می توانید یک مبدل حرارتی برای دودکش با دست خود بسازید. برای تهیه آن به مواد زیر نیاز دارید:
ترتیب ساخت اجاق سونا یا اجاق گاز قابلمه:
نصب مخزن مبدل حرارتی روی دودکش شامل کار جوشکاری است که همه نمی توانند انجام دهند. طراحی ساده تر - سیم پیچ، به صورت مارپیچی دور دودکش پیچیده شده است. می توان یک سیم پیچ درست کرد از لوله مسی یا آلومینیومی- این فلزات به راحتی خم می شوند، هدایت حرارتی بالایی دارند و در معرض خوردگی نیستند.
قطر لوله به گونه ای انتخاب می شود که اتصال آن به اتصالات مخزن ذخیره آب راحت باشد. برای خم شدن، لوله هایی با قطر بیش از 28 میلی متر راحت تر هستند. در هر صورت، طول نباید از 3 متر تجاوز کند - این یک پیش نیاز برای گردش طبیعی مایع خنک کننده است. برای اتصال کویل گرمایش به مخزن، از یک خط آب گرم قابل انعطاف استفاده کنید.
این طرح مبدل حرارتی را می توان برای تولید آب گرم و در موارد کمتر - برای گرم کردن اتاق های کوچک استفاده کرد. حداکثر راندمان گرمایش زمانی حاصل می شود که کویل روی دودکش یک اجاق گاز ساده مانند اجاق گازی با دمای بالای گازهای دودکش نصب شود.
کویل دودکش DIY
مبدل حرارتی لوله ای معمولاً روی دودکش اجاق فلزی نصب شده در گاراژ یا کارگاه برای تولید آب گرم یا گرمایش نصب می شود. همچنین امکان نصب کویل روی اجاق سونا وجود دارد.
دنباله کار:
می توانید یک اجاق گاز معمولی یا اجاق سونا را با دودکش مستقیم با نصب آن بر روی مبدل حرارتی هوا روی دودکش بهبود دهید. بدنه ای استوانه ای است که چندین لوله توخالی از آن عبور می کند. هوا از پایین مکیده می شود، در لوله گرم می شود، مبدل حرارتی را ترک می کند و راندمان کوره را 15-20٪ افزایش می دهد. کانال های هوا را می توان به یک اتاق مجاور هدایت کرد، بنابراین چندین اتاق یا بخش از گاراژ را از یک کوره گرم می کند.
طرح اصلی دیگری از اجاق گاز با مبدل حرارتی هوا روی دودکش برای گرم کردن گاراژ در این ویدیو نشان داده شده است. با کمک چنین اجاقی می توانید نه تنها یک گاراژ، بلکه هر اتاق ابزار، از جمله ساختمان های کشاورزی و گلخانه ها را گرم کنید.
از لوله راه راه
یک راه ارزان و ساده برای نصب مبدل حرارتی هوا، استفاده از لوله های تهویه موجدار برای این منظور است. آنها به دور قسمت بدون عایق دودکش پیچیده می شوند، در نتیجه هوای راه راه گرم می شود و به دلیل همرفت حرارتی، وارد اتاق های مجاور می شود. برای اینکه لوله راه راه به طور موثرتری گرم شود، می توانید آن را با دودکش در چندین لایه فویل بپیچید.
یک سیستم با لوله راه راه برای گرم کردن گاراژی که در آن یک اجاق گاز ساده ساخته شده از فلز خشن نصب شده است، مناسب است. چنین اجاقی به سرعت هوا را گرم می کند، اما تا سقف بالا می رود، به همین دلیل است که درجه حرارت در سطح کف پایین می ماند. اگر کانال‌های هوا را به کف نزدیکتر کنید، می‌توانید گردش طبیعی هوای گرم را ایجاد کنید و دما در سراسر گاراژ تقریباً یکسان می‌شود.
مبدل حرارتی زنگوله ای
مبدل های حرارتی به شکل زنگ معمولاً برای گرم کردن اتاق زیر شیروانی یا طبقه دوم استفاده می شود.. اصل عملکرد آن این است که هوای گرم شده از دودکش به سقف بالا می رود ، جایی که توسط هود حفظ می شود و به تدریج خنک می شود و به داخل اتاق می افتد.
درپوش را می توان از فلز گالوانیزه یا گچ تخته مقاوم در برابر آتش ساخته و مجرای هوا را به محل مورد نظر هدایت کرد. گاهی اوقات درپوش با سنگ تزئین می شود که وقتی گرم می شود به عنوان یک تجمع کننده حرارت اضافی عمل می کند.
با وجود مزایای بسیار، نصب المنت حرارتی بر روی لوله دودکش نیز دارد نقص ها. یکی از آنها، مهمترین آن کاهش شدید دمای دود استدر محلی که مبدل حرارتی نصب شده است. این می تواند منجر به بدتر شدن کشش و تشکیل تراکم، افزایش رسوب دوده در داخل لوله شود.
علاوه بر این، هنگام اتصال یک سیستم گرمایش، مانند گاراژ برای جلوگیری از جوشیدن آب و ترکیدن لوله ها باید حجم مایع خنک کننده را محاسبه کنید. جوش ها باید کاملاً آب بندی شوند.
هر طراحی مبدل حرارتی راندمان کوره را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. برای عملکرد بدون مشکل سیستم لازم است حداقل دو بار در سال یک بازرسی بصری از تمام عناصر آن انجام شودو در صورت لزوم تعمیرات به موقع، رسوب زدایی، تعویض واشر و سایر کارهای تعمیر و نگهداری ضروری. در این صورت سیستم های گرمایش و گرمایش آب برای مدت طولانی بی عیب و نقص عمل خواهند کرد.
مبدل حرارتی برای لوله دودکش در حمام یا گاراژ: خودتان با استفاده از فیلم و عکس آن را بسازید
هنگام استفاده از کوره برای گرم کردن خانه، این سوال پیش می آید که چگونه می توان بهره وری دستگاه گرمایش را افزایش داد؟ این کار را می توان با نصب مبدل حرارتی روی دودکش انجام داد. از انرژی محصولات احتراق سوخت برای گرم کردن اتاق استفاده می کند.
این واحد از انرژی حرارتی لوله دودکش استفاده می کند که آن را به خنک کننده منتقل می کند. پیکربندی دستگاه به نوع و طراحی دودکش و موادی که از آن ساخته شده است بستگی دارد. مایع خنک کننده می تواند:
گزینه های مبدل حرارتی برای دودکش ها
همه مبدل های حرارتی به هوا و مایع تقسیم می شوند. تاسیسات هوایی طراحی نسبتاً ساده ای دارند. شما می توانید آنها را خودتان با استفاده از مواد موجود درست کنید. نقطه ضعف این دستگاه بهره وری پایین آن است.
مبدل حرارتی که از مایع به عنوان خنک کننده استفاده می کند، طراحی پیچیده تری دارد. برای اینکه این نصب به طور موثر کار کند، باید برخی از توصیه های نصب را دنبال کنید. اما اگر همه چیز به درستی انجام شود، یک دودکش با مبدل حرارتی می تواند به عنوان یک سیستم گرمایش کامل برای یک خانه کوچک روستایی یا حمام باشد.
مبدل حرارتی هوا برای دودکش یک بدنه توخالی است که با استفاده از لوله های مخصوص به سیستم گرمایش متصل می شود. یک دستگاه ترمز مخصوص در داخل محفظه برای گازهایی که در هنگام احتراق سوخت تشکیل می شوند نصب شده است. اغلب این یک سیستم دمپر خاص با برش های کوچک برای جریان هوا است. در برخی از مدل‌های مبدلهای حرارتی، می‌توان نیروی کشش را در کانال خروجی دود تنظیم کرد که بر بهره‌وری دستگاه تأثیر می‌گذارد.
مبدل حرارتی هوا (کنوکتور)
این دستگاه به لطف اصل قرارداد کار می کند. سوراخی در پایین مبدل حرارتی وجود دارد که هوای سرد از طریق آن وارد بدنه می شود. از دمای بالای دودکش به سرعت گرم می شود و پس از آن دوباره به اتاق باز می گردد. بنابراین، در عرض چند دقیقه اتاقی که این واحد نصب شده است به طور قابل توجهی گرمتر می شود.
این واحد یک کلاف معمولی با آب است که با سطح بیرونی دودکش در تماس است. لوله های نازک داخل یک محفظه فلزی قرار می گیرند و با پشم بازالت عایق بندی می شوند. مس به عنوان ماده ای برای ساخت لوله های خنک کننده استفاده می شود. دارای ضریب هدایت حرارتی بالایی است که باعث می شود قطر خط لوله به حداقل برسد.
کویل مستقیماً به سیستم گرمایش متصل شده و روی دودکش نصب می شود. در قسمت بالای دستگاه باید یک مخزن مخصوص وجود داشته باشد که برای جمع آوری مایعات منبسط شده از گرما طراحی شده است.
نحوه ساخت مبدل حرارتی (کویل)
اصل عملکرد مبدل حرارتی مایع:
با وجود بهره وری بالای این واحد، معایب زیادی نیز دارد. اول از همه، نصب مبدل حرارتی مایع بسیار دشوار است؛ شما باید به طور مداوم بر عملکرد سیستم گرمایش نظارت داشته باشید و نشانگرهای فشار را نظارت کنید. این نصب را نمی توان در زمستان استفاده کرد، زمانی که مایع موجود در کویل ممکن است یخ بزند. همچنین زمانی که به دلیل کاهش دما در دودکش، کشش کاهش می یابد، می توانید اثر معکوس داشته باشید که این امر مستلزم افزایش حجم هیزم برای تولید مقدار مشخصی گرما است.
یک مبدل حرارتی با کیفیت بالا برای دودکش از فولاد زنگ نزن آستنیتی با درجه مواد غذایی ساخته شده است. تحت قرار گرفتن مداوم در دمای بالا عالی عمل می کند. نیکل که در آلیاژ موجود است، لایه خاصی را روی سطح خط لوله تشکیل می دهد که در برابر محیط های تهاجمی مقاوم است.
مقادیر مقاومت کششی و ازدیاد طول برای فولاد گالوانیزه
فولاد گالوانیزه می تواند به عنوان ماده ای برای لوله مبدل حرارتی استفاده شود. با حرارت قوی بالای 200 درجه سانتیگراد، روی موجود در فلز شروع به تبخیر می کند. در دمای 500 درجه سانتی گراد غلظت آن در هوا برای سلامتی انسان خطرناک می شود. اما اگر سیستم گرمایش شما در محدوده دمایی کمتری کار می کند، این ماده کاملاً ایمن است.
ساخت مبدل حرارتی برای دودکش با دستان خود بسیار ساده است. برای این کار از مواد زیر استفاده کنید:
مبدل حرارتی آب ساخته شده از فولاد ضد زنگ
دستورالعمل گام به گام ساخت مبدل حرارتی:
مبدل حرارتی لوله مسی
این واحد یک کلاف ساخته شده از لوله مسی است که دور دودکش می پیچد. به سرعت گرم می شود و هوایی که در داخل حرکت می کند گرم می شود. برای اطمینان از راندمان بالای این سیستم بدون استفاده از پمپ، طول سیم پیچ نباید بیش از 3 متر باشد.
این طرح را می توان با استفاده از جوش آرگون ساخت. امکان بستن با استفاده از قلع مجاز است. در این حالت تمام سطوح باید با اسید فسفریک چربی زدایی شوند.
انتهای لوله مسی باید دارای رزوه خارجی برای اتصال مخزن آب خارجی باشد. باید بالای سیم پیچ قرار گیرد که حداکثر بهره وری سیستم را تضمین می کند.
این گزینه مبدل حرارتی ساده ترین است و به حداقل هزینه مواد نیاز دارد. برای این کار از یک لوله راه راه بلند استفاده کنید. باید دور دودکش پیچیده شود.
کاربرد لوله های موج دار برای ساخت مبدل های حرارتی
هوای داخل راه راه خیلی سریع گرم می شود. کافی است به سادگی آن را به اتاق بعدی هدایت کنید. برای افزایش انتقال حرارت، فویل غذا را دور راه راه بپیچید.
مبدل حرارتی برای لوله دودکش را خودتان انجام دهید: دستورالعمل
مبدل حرارتی، سیم پیچ - کلماتی که برای بسیاری غیرقابل درک هستند و هیچ ارتباطی با ایده این اشیاء ندارند.
رادیاتور، باتری، حوله گرم شده قابل درک تر است، زیرا اینها اشیایی هستند که ما هر روز می بینیم و استفاده می کنیم. در همین حال، اینها نیز مبدلهای حرارتی هستند، یکی از انواع متعدد آنها.
واضح است که بدون اینکه مبدل حرارتی چیست و اصول عملکرد آن را بدانیم، بعید است که بتوانیم آن را بسازیم یا از چیز دیگری به عنوان مبدل حرارتی استفاده کنیم.
به زبان ساده، مبدل حرارتی وسیله ای برای تبادل انرژی بین رسانه های مختلف است که منبع انرژی خود را ندارد. آن ها اجاق گاز یک مبدل حرارتی نیست، بلکه یک سپر حرارتی یا نیمکتی است که گازهای دودکش از اجاق گاز عبور می کند و هوای اتاق را گرم می کند، مبدل های حرارتی هستند.
از تعریف مبدل حرارتی می توان نتایجی برای ارزیابی و افزایش کارایی آن گرفت. به نظر می رسد که کارایی مبدل حرارتی به موارد زیر بستگی دارد:
- در مورد اختلاف دما بین رسانه ها: هر چه این اختلاف بیشتر باشد، انرژی بیشتری منتقل می شود.
- در ناحیه تماس رسانه های مختلف با مبدل حرارتی، هر چه بزرگتر باشد بهتر است.
- و در مورد رسانایی حرارتی مواد خود مبدل حرارتی: هر چه مواد انرژی حرارتی را بهتر هدایت کنند، مبدل حرارتی کارآمدتر است.
در واقع، هر لوله ای که در آن آب (یا مایع دیگر) در دمایی متفاوت از دمای محیط (هوا یا مایع) جریان داشته باشد، مبدل حرارتی است.
معلوم می شود که اگر تعدادی متر لوله برداریم، آن را به صورت حلقه درآوریم و داخل بشکه فشار دهیم و ورودی و خروجی این لوله را بیرون بیاوریم، یک مبدل حرارتی به دست می آوریم که یا آب داخل لوله را گرم می کند. بسته به آنچه ما نیاز داریم (معمولاً برای گرم کردن) آن را بشکه یا خنک کنیم.
این کاملا طبیعی است که بهترین انتخاب مواد برای مبدل حرارتی باشد لوله فولادی ضد زنگ راه راهکه به راحتی خم می شود و به راحتی می توان آن را با استفاده از اتصال رزوه ای به اتصالات رزوه ای متصل کرد. در این صورت، ما یک مبدل حرارتی از نوع کویل خواهیم داشت.
سیستم های دودکش استاندارد در خانه های خصوصی یا حمام ها دارای یک نقطه ضعف قابل توجه است که در مصرف بی معنی انرژی حرارتی بیان می شود. یک مبدل حرارتی ساده برای یک لوله در حمام این مشکل را اصلاح می کند و به شما امکان می دهد به طور موثر از گرمای اضافی برای نیازهای مالک استفاده کنید.
مبدل حرارتی مستقیم برای لوله دودکش به داخل حمام بهتر است از فولاد ضد زنگ ساخته شود که فولاد آستنیتی نامیده می شود. این ماده بهترین ویژگی های خود را حتی در هنگام استفاده شدید در دماهای شدید حفظ می کند.
جوش های این گونه لوله ها بسیار مستحکم بوده و ترک بر روی آنها ایجاد نمی شود و نیکل که بخشی از آلیاژ است، هنگام برهم کنش با اکسیژن، لایه لایه محافظی را تشکیل می دهد که در برابر اثرات نمک ها و اسیدها مقاوم است. چنین آلیاژی برای ایجاد مبدل حرارتی طولانی ترین گزینه است (بخوانید: "کدام مبدل حرارتی برای نصب در اجاق سونا بهتر است - گزینه های طراحی").
اگر حمام را از طریق مبدل حرارتی روی گرم کنید، این می تواند برای بدن انسان خطرناک باشد. هنگامی که این ماده تا دمای 200 درجه سانتیگراد گرم می شود، فرآیند آزادسازی دود مضر روی آغاز می شود و گرم شدن تا 500 درجه سانتیگراد منجر به تشکیل حداکثر غلظت مواد خطرناک در هوا می شود. اگر مبدل حرارتی روی بیش از 200 درجه سانتیگراد گرم نشود، طبیعتاً دلیلی برای نگرانی وجود ندارد.
شایان ذکر است که مزیت مبدل حرارتی روی، که شامل افزایش همرفت جریان هوا در اطراف مبدل حرارتی است. از مبدل حرارتی روی نمی توان برای گرم کردن خانه به موازات گرمایش حمام استفاده کرد، اما انرژی حرارتی اضافی برای گرم کردن آلاچیق یا تراس کافی است.
شما می توانید بدون هیچ مشکلی مبدل حرارتی رجیستر را روی لوله داخل حمام نصب کنید. حتی می توانید آن را روی یک اجاق آهنی معمولی نصب کنید، سپس آجرکاری را با اجاق گاز مجهز کنید و با خیال راحت از آن استفاده کنید. حتی اگر آجر روی لبه آن گذاشته شود، پایداری سازه کاهش نمی یابد. در عکس و در حین بازرسی بصری، مبدل حرارتی از پس زمینه عمومی متمایز نخواهد شد، که به آن اجازه می دهد در هر اتاقی که از آن دودکش عبور می کند نصب شود.
مبدل حرارتی می تواند در دو حالت مختلف کار کند. آنها دارای ویژگی های متمایز هستند که شامل منحصر به فرد بودن فرآیند انتقال انرژی حرارتی از دود ساطع شده به لوله داخلی ثبت است.
در حالت اول، مبدل حرارتی برای اجاق گاز سونا روی دودکش به شکل یک ظرف خارجی با آب اصلاح شده است. هنگام جوشیدن، آب بر روی لوله مبدل حرارتی متراکم می شود و در نتیجه خود ساختار را گرم می کند. دمای سطح لوله از 100 درجه سانتیگراد تجاوز نخواهد کرد که با نقطه جوش آب مطابقت دارد. خود ظرف آب مدت زیادی طول می کشد تا گرم شود.
در حالت دوم، بخار متراکم شده بر ساختار مبدل حرارتی تأثیر نمی گذارد. جریان گرما بدون مانع در لوله حرکت می کند و آب بسیار سریعتر گرم می شود. برای درک فناوری فرآیند گرمایش در حمام از مبدل حرارتی، می توانید ببینید که چگونه فرآیند گرم کردن آب در یک تابه معمولی روی مشعل اجاق گاز خانگی اتفاق می افتد.
مشاهده این نکته دشوار نیست که درست تا لحظه جوشیدن، رطوبت روی دیواره های قابلمه متراکم شده و روی سطح اجاق گاز جاری می شود. بر این اساس، هنگام چیدمان مبدل حرارتی با استفاده از روش دوم، لازم است اطمینان حاصل شود که لوله دارای ضخامت دیواره بزرگ است، که به میزان قابل توجهی درجه تشکیل میعانات را کاهش می دهد.
قلع به عنوان ماده ای برای ذوب مبدل حرارتی بسیار کاربردی و قابل اعتماد است. اساساً یک دودکش با مبدل حرارتی برای حمام شبیه لوله ای است که دور یک لوله فلزی یا مسی کوچکتر پیچیده شده است. در طی فرآیند گرمایش از لوله، هوای عبوری نیز گرم می شود.
برای جوش دادن لوله مارپیچ کافی است. لحیم کاری را می توان با قلع نیز انجام داد که قبلاً با اسید اورتوفسفات چربی زدایی شده است. در این حالت، مبدل حرارتی به طور ویژه ایمن می شود، زیرا بی دلیل نیست که سماورهای قلع استاندارد قابلیت اطمینان در بین محصولات آنالوگ در نظر گرفته می شوند.
ارزان ترین گزینه برای نصب مبدل حرارتی راه راه آلومینیومی است. تنها سه عدد از این لوله ها برای گرم کردن هر اتاق در خانه کافی است. کافی است آنها را دور دودکش بپیچید و به جای مناسب ببرید.
این فناوری به شما امکان می دهد در طول فرآیند روشنایی حمام، یک اتاق نسبتاً بزرگ را تا حداکثر دما گرم کنید که حتی گرم است. اگر ابتدا موج‌ها را در فویل غذا بپیچید، می‌توانید کارایی طرح را افزایش دهید.
در اتاق زیر شیروانی، نصب یک مبدل حرارتی زنگوله ای که بر اساس اصل یک کنوکتور کار می کند، منطقی است. هوای گرم موجود در آن به آرامی به سمت بالا می رود و هنگامی که خنک می شود به آرامی پایین می آید. مزیت این طرح افزایش ایمنی دودکش در سطح طبقه دوم است.
برخی علاوه بر این، یک مش با سنگ را در نزدیکی چنین مبدل حرارتی نصب می کنند که به افزایش انباشت انرژی حرارتی کمک می کند. همچنین، چنین طراحی از نظر زیبایی در عکس و در هنگام بازرسی بصری به نظر می رسد.
در این مقاله به طور مفصل انواع اصلی مبدل های حرارتی و روش نصب آنها توضیح داده شده است. اگر کار را با رعایت توصیه های اساسی انجام دهید، می توانید یک سیستم با کیفیت، کارآمد، قابل اعتماد، ایمن و بادوام برای گرم کردن اتاق های مختلف خانه به موازات گرمایش حمام دریافت کنید. می توانید کار نصب را به متخصصان بسپارید.
مبدل حرارتی برای لوله در حمام: گرمایش از طریق دودکش از یک ثبت، عکس و فیلم
یکی از ویژگی های اجاق گازهای سوخت جامد یا مایع، راندمان کلی پایین آنها است. هنگامی که این نوع سوخت ها سوزانده می شوند، مقدار زیادی انرژی حرارتی تولید می شود، اما بیشتر آن همراه با محصولات احتراق وارد جو می شود. حذف حرارت را می توان با نصب یک مبدل حرارتی اضافی روی لوله دودکش بهبود بخشید.
در خروجی دیگ، دمای محصولات گازی احتراق سوخت می تواند به بیش از 600 درجه سانتیگراد برسد. برای اطمینان از پیش نویس طبیعی در دودکش، چنین گرمایشی بیش از حد و در برخی موارد حتی مضر است، زیرا می تواند منجر به گرم شدن بیش از حد سازه شود.
منطقی تر است که از گرمای اضافی موجود در گازهای خروجی برای تهیه آب گرم یا نیاز به گرمایش مایع یا هوا اضافی استفاده شود. در این حالت، عملکرد کوره مختل نخواهد شد و مقدار توان اضافی حذف شده می تواند به چندین کیلووات برسد.
خروجی حرارت اضافی توسط یک مبدل حرارتی اضافی نصب شده بر روی دودکش حذف می شود. مبدل حرارتی در خارج از دودکش قرار می گیرد. نصب آن در داخل دودکش توصیه نمی شود، زیرا ... این منجر به کشش ضعیف، تجمع سریع دوده و تراکم شدید در طول فصل سرد می شود.
هوا و آب را می توان به عنوان خنک کننده برای چنین مبدل حرارتی استفاده کرد. هوا معمولاً برای سازماندهی گرمایش هوای اضافی استفاده می شود. آب را می توان هم برای نیازهای گرمایشی و هم برای تامین آب گرم استفاده کرد.
اغلب، مبدل های حرارتی اضافی به شکل ساختارهای زیر مرتب می شوند:
گزینه دوم فقط برای گرمایش محلی در مجاورت دیگ بخار یا کوره مناسب است. دو مورد اول را می توان برای سازماندهی تامین آب گرم و گرمایش مایع استفاده کرد.
ویژگی اصلی مبدل های حرارتی برای دودکش ها، حذف شدید حرارت از گازهای خروجی است. از یک طرف، تبادل گرمای کارآمد به کاهش تلفات گرمای گران قیمت کمک می کند. از طرف دیگر، عملکرد چنین دستگاهی می تواند منجر به این واقعیت شود که بخش دودکش زیر مبدل حرارتی همیشه خنک خواهد بود. این مملو از تشکیل تراکم است.
راه های مختلفی برای خلاص شدن از چگالش رطوبت در دودکش وجود دارد:
فولاد ضد زنگ معمولاً به عنوان ماده ای برای ساخت دستگاه هایی برای انتقال حرارت اضافی استفاده می شود. در برابر تغییرات دما مقاوم است و می توان آن را به راحتی سمباده زد تا تراکم به سرعت تخلیه شود و به تشکیل دوده کمکی نکند.
یکی از منطقی ترین گزینه ها برای سازماندهی چنین سیستم هایی، مار لوله مسی با قطر کوچک است که در اطراف دودکش پیچیده شده است. برای یک خانه خصوصی با اندازه متوسط، حذف گرما بهینه را می توان با سیم پیچی 3-4 متر لوله با قطر ¾ اینچ به دست آورد. تماس محکم با لوله اگزوز دود فایده ای ندارد، زیرا ... این می تواند منجر به حذف بیش از حد گرما و اختلال در پیش نویس در لوله شود.
برای جلوگیری از تشکیل تراکم در دودکش، استفاده از مخازن ذخیره حرارت توصیه می شود. ظرفیت چنین مخازنی بسته به ظرفیت دیگ بخار و مبدل حرارتی اضافی و همچنین با در نظر گرفتن حجم مایع خنک کننده در گردش به صورت جداگانه محاسبه می شود.
اجرای گزینه با ژاکت آب کمی دشوارتر است ، زیرا هنگام نصب چنین سیستمی ممکن است نصب یک مخزن استوانه ای روی دودکش موجود دشوار باشد. در عین حال، چنین ساختارهایی به دلیل حذف بهتر گرما فشرده تر هستند.
استفاده از انرژی گازهای خارج شده از دیگ بخار برای گرم کردن خانه کاملاً ممکن است، اما همیشه منطقی نیست. به عنوان یک قاعده، چنین سازه هایی فقط به عنوان کمکی برای سیستم های گرمایش اصلی استفاده می شود.
برای اجاق سونا، حذف حرارت از دودکش برای مقاصد گرمایشی بسیار نادر استفاده می شود. اجاق های سونا، به عنوان یک قاعده، دارای قدرت قابل توجهی هستند که با قدرت دستگاه های گرمایش غیر مستقیم قابل مقایسه نیست. بنابراین، منطقی تر است که اجاق گاز را به عنوان وسیله گرمایش اصلی در نظر بگیریم. جمع کننده های حرارتی برای دودکش ها فقط می توانند برای سازماندهی گرمایش اضافی در اتاق های رختکن، راهروها و سایر اتاق هایی که در تماس مستقیم با اجاق گاز نیستند مفید باشند.
در عین حال، هیت سینک نصب شده روی لوله کاملاً قادر به تامین آب گرم است.
با تمام راحتی ها و صرفه جویی های آشکار، مبدل های حرارتی روی لوله دودکش می توانند با یک مشکل جدی گیج کننده باشند: دشواری تنظیم قدرت. هنگامی که دیگ بخار یا اجاق سونا در حال کار است، تقریباً غیرممکن است که حرارت مایع خنک کننده را متوقف کنید. اگر مدار را ببندید، آب متوقف شده در داخل هیت سینک به سرعت بیش از حد گرم می شود، می جوشد و کل ساختار را از بین می برد. بنابراین، آب گرم شده باید در یک ظرف جداگانه ریخته شود، که همیشه راحت نیست.
با بستن دودکش با دمپرها می توانید میزان گرمایش آب را کاهش دهید. با این حال، چنین اقداماتی ممکن است عملکرد دیگ یا کوره را مختل کند که می تواند منجر به مسمومیت با مونوکسید کربن، آتش سوزی و سایر عواقب فاجعه آمیز شود. راه حل مشکل می تواند نصب یک بای پس - یک دودکش موازی باشد. با این حال، در این مورد، هزینه نصب افزایش می یابد، به علاوه کل ساختار بسیار دست و پا گیر می شود.
بنابراین، قبل از نصب یک مبدل حرارتی اضافی روی لوله، عاقلانه است که تمام مزایا و معایب استفاده از چنین سیستم هایی را با دقت وزن کنید و همچنین ویژگی های قدرت آنها را تعیین کنید. هنگام حل چنین مشکلاتی بهتر است یک متخصص با تجربه را درگیر کنید.
چرا برای لوله دودکش به مبدل حرارتی نیاز دارید؟
پدربزرگ های ما چگونه در حمام می شستند؟ یک خمره بزرگ برای آب در تنور تعبیه شده بود. در حین گرم شدن بخاری، آب در خمره گرم می شد که حجم آن (حدود 50 لیتر) برای کل خانواده کافی بود. آب سرد از ظرف دیگری گرفته شد. مردم در همان اتاق بخارپز می کردند و سپس می شستند که خیلی راحت نبود. شستن در اتاق بخار بیش از حد گرم و بخار شده دشوار بود.
جای تعجب نیست که امروزه صاحبان حمام می خواهند راحتی در مصرف آب را افزایش دهند و فرآیند بخارپزی و شستشو را به اتاق های مختلف تقسیم کنند.
مشکلات آب گرم به دو صورت حل می شود: استفاده از دیگ برقی که جداگانه نصب شده است و استفاده از مبدل حرارتی که گرما را از اجاق گاز می گیرد. ما روش اول را در نظر نخواهیم گرفت؛ هیچ چیز جالب یا پیچیده ای در آن وجود ندارد. علاوه بر این، گرم کردن مقدار زیادی آب به مقدار قابل توجهی انرژی الکتریکی نیاز دارد و هزینه آن در حال حاضر دائما در حال افزایش است.
بیایید در مورد مبدل های حرارتی صحبت کنیم، دستورالعمل های گام به گام برای ساخت برخی از آنها و توصیه های عملی در مورد مشکلات مهندسی مبدل های حرارتی ارائه دهیم.
طبقه بندی عمومی پذیرفته شده واحدهای فنی، همه محصولات را به انواع تقسیم می کند که به نوبه خود زیرگروه های خاص خود را دارند. می‌تواند تعداد زیادی زیرگروه مبدلهای حرارتی وجود داشته باشد؛ هر صاحب حمام، با ایجاد تغییرات جزئی در طراحی یا مواد ساخت، می‌تواند زیرشاخه‌های شخصی خود را ایجاد کند. و با توجه به ویژگی های اصلی طراحی، مبدل های حرارتی به انواع زیر تقسیم می شوند:
مخازن را می توان در اتاق بخار، اتاق دوش یا در اتاق زیر شیروانی قرار داد. هر مکانی مزایا و معایب خود را دارد.
اولین گزینه یک مخزن در اتاق بخار است.مزایا - طول لوله های آب به طور قابل توجهی کاهش می یابد و این تأثیر مثبت زیادی بر میزان گرمایش آب دارد. ما در مورد این و بسیاری دیگر از ویژگی های عملکرد مبدل های حرارتی و الزامات طراحی دستگاه های آنها در پایان مقاله صحبت خواهیم کرد. نقطه ضعف این است که یک اتاق کوچک از قبل حتی بیشتر "کوچک می شود".
گزینه دوم مخزن زیر دوش است.به نظر ما، بهینه ترین گزینه، نقطه ضعف این است که طول خطوط لوله کمی افزایش می یابد.
مخزن آب در حمام - نمودار
یک مشکل رایج برای دو گزینه اول فشار کم آب است. واقعیت این است که ارتفاع حمام به ندرت از دو متر تجاوز می کند. اگر ارتفاع مخزن آب را از این مقدار کم کنیم (تقریباً 50 سانتی متر)، حداکثر ارتفاع لوله آبگیری به 1.5 متر کاهش می یابد. چه مفهومی داره؟ این بدان معنی است که نصب دوش ثابت غیرممکن است، فقط باید با یک شلنگ قابل انعطاف بشویید. و سپس آن را از 1.5 متر بالاتر نبرید. حتی کمتر، کم و بیش قابل تحمل فشار آب تنها با اختلاف ارتفاع حداقل 10 سانتی متر خواهد بود.
این مشکلات در حال حل شدن است انتقال ظرف آب گرم به اتاق زیر شیروانی حمام (گزینه سه).
اما در این مورد، مشکلاتی ایجاد می شود - طول خطوط لوله افزایش می یابد و تلفات حرارتی افزایش می یابد؛ مخزن باید عایق بندی شود. اما این همه چیز نیست - اضافه کردن آب به ظرف مشکل دارد. هر صاحب حمام نمی خواهد سطل را از پله ها بالا بیاورد. اما آب روان همه جا وجود ندارد. ارائه توصیه های جهانی به همه خوانندگان در مورد محل مخزن آب غیرممکن است؛ هر کس باید به طور مستقل با در نظر گرفتن ویژگی های فردی سازه خود، وجود شبکه های آب و برق، منطقه آب و هوایی محل سکونت و حداکثر تعداد، حرکت کند. افرادی که به طور همزمان شستشو می دهند
دو گزینه برای قرار دادن مبدل حرارتی وجود دارد - در اجاق گاز یا نزدیک دودکش (دودکش در این مورد باید از لوله های فلزی ساخته شود). هر دو گزینه قابل اجرا هستند، اما ویژگی های خاص خود را دارند.
گزینه اول یعنی مبدل حرارتی داخلی،به شما امکان می دهد آب را نسبتاً سریع گرم کنید، اما خطر جوشیدن آن زیاد است.
علاوه بر این، در انجام تعمیرات دوره ای یا تعویض مبدل های حرارتی مشکلات زیادی وجود دارد.
به طور کلی یک مشکل در تعویض وجود دارد - شما باید اجاق گاز را جدا کنید. در مورد تعمیر و نگهداری، می توان آنها را انجام داد، اما به قیمت تلاش قابل توجه. واقعیت این است که آب در داخل مبدل های حرارتی رسوب ایجاد می کند؛ یک میلی متر رسوب انتقال حرارت را تا 10 درصد کاهش می دهد که تلفات قابل توجهی است. در بسیاری از مناطق کشور ما آب جامد است (دارای مقدار زیادی یون کلسیم) که برای آب آشامیدنی خوب است، اما برای انواع مبدل های حرارتی مضر است.
برای تشکیل رسوب، لازم نیست آب در کل حجم بجوشد. لایه کوچکی از آب به طور مداوم در نزدیکی دیواره های گرم شده مبدل حرارتی می جوشد؛ کل حجم به دلیل اختلاط مداوم آن توسط جریان های همرفتی نمی جوشد، اما کلسیم روی دیواره ها به سنگ تبدیل می شود. در برخی موارد، تنها پس از چند سال استفاده از سونا، ضخامت ترازو به حدی می رسد که به طور محسوسی بر میزان گرمایش آن تأثیر می گذارد. مبدل حرارتی را فقط می توان با محلول غلیظ اسید هیدروکلریک تمیز کرد؛ محصولات ویژه ای که در بازار موجود است چندان مؤثر نیستند. کار با اسید کلریدریک بر خلاف مقررات ایمنی تاثیر منفی بر سلامتی دارد.
مبدل حرارتی نزدیک دودکشاین معایب را ندارد، دمای لوله آنقدر بالا نیست که آب نزدیک دیواره مبدل حرارتی بجوشد. این مزیت باعث معایبی می شود - زمان گرم شدن آب در ظرف به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
گاهی اوقات گزینه دیگری برای قرار دادن مبدل حرارتی وجود دارد - بخاری زیر سنگ. البته می توانید یک مبدل حرارتی را در آنجا قرار دهید، اما چرا در اتاق بخار سنگ وجود دارد؟ فقط به آنها نگاه کنید؟ واقعیت این است که با این آرایش مبدل حرارتی، دمای گرمایش سنگ ها برای تشکیل بخار ناکافی خواهد بود. و بخار در حمام روسی نقش تعیین کننده ای دارد و نه تنها برای گرم کردن بدن. عاشقان واقعی حمام های روسی برای آبیاری سنگ ها، دم کرده گیاهان دارویی یا معطر را به آب اضافه می کنند. و اگر کمی کواس طبیعی یا آبجو به آب اضافه کنید (فقط طبیعی و نه از الکل و رنگ "پخته" شده باشد)، هوای اتاق بخار با عطر وصف ناپذیر نان تازه پر می شود. اگر زیر سنگ ها مبدل حرارتی نصب کنید بسیاری از لذت ها را از خود سلب خواهید کرد.
ما ویژگی های کلی مبدل های حرارتی و ظروف آب گرم را دریافتیم؛ اکنون می توانیم به بررسی دقیق فناوری ساخت و نصب آنها بپردازیم. این موضوع بسیار بزرگ است، ارزش آن را دارد که آن را به چند قسمت تقسیم کنیم. اجازه دهید به طور جداگانه گزینه های ساخت ظروف، مبدل های حرارتی و روش های نصب آنها را در نظر بگیریم.
مبدل های حرارتی
گزینه های مختلفی برای ظروف وجود دارد - از فولاد ضد زنگ گران قیمت گرفته تا پلاستیک های ارزان قیمت خریداری شده در فروشگاه. ما این گزینه ها را در نظر نخواهیم گرفت؛ ما بر روی موفق ترین، از نظر ما، فلز ساخته شده از ورق آهن تمرکز خواهیم کرد. مزایای آن نه تنها هزینه نسبتا پایین آن است (اگرچه این مهم است)، بلکه توانایی ساخت مخزنی است که از نظر پارامترهای خطی به طور ایده آل برای هر اتاق از حمام مناسب است. در مورد ظاهر، انتخاب زیادی از رنگ های بادوام وجود دارد؛ سطوح را می توان به هر رنگی رنگ کرد یا با فیلم پلی اتیلن تزئینی خود چسب پوشانید.
جدول. محاسبه حجم مخزن
| صحنه | شرح | طرح |
|---|---|---|
| حجم مخزن خود را پیدا کنید | ضرب طول (l)، عرض (w) و ارتفاع (h) |  |
| محاسبه حجم پر شده (d) | برای مخازن مستطیلی، حجم پر شده طول و عرض یکسان، اما ارتفاع کمتر است. ارتفاع جدید ارتفاع پر شدن مخزن است. |
|
جدول. ساخت تانک
| مرحله، شماره | شرح کار |
|---|---|
| مرحله 1. مواد را آماده کنید. | شما به ورق آهنی با ضخامت حداقل 0.5 میلی متر نیاز دارید. پیشنهاد ما ساخت یک مخزن مستطیلی به طول 80 سانتی متر، ارتفاع 40 سانتی متر، عرض 20 سانتی متر است. مخزن 64 لیتر آب دارد، اما شما باید بیش از 60 لیتر آب پر کنید. شما باید سه لوله فلزی را با نخ به مخزن جوش دهید؛ آنها در فروشگاه ها فروخته می شوند. بهتر است قطر اسمی لوله ها حداقل 3/4 اینچ باشد. این رایج ترین قطر خطوط لوله است که گردش طبیعی طبیعی آب را تضمین می کند. برای نصب کامل مبدل حرارتی، باید وسایل و اتصالات لوله کشی اضافی داشته باشید؛ در زیر هنگام بررسی مسائل مربوط به نصب، در مورد آن صحبت خواهیم کرد. |
| مرحله 2. مخزن را روی یک ورق فلزی علامت گذاری کنید. | شما به دو صفحه 80x60 سانتی متر، دو صفحه 40x20 سانتی متر و یکی 80x20 سانتی متر نیاز دارید.ما مخزن را به طور خاص مستطیل شکل ساختیم. واقعیت این است که فاصله بین لوله های ورودی و خروجی باید تا حد امکان افزایش یابد. این به آب گرم اجازه می دهد بلافاصله با آب سرد مخلوط نشود؛ تفاوت قابل توجهی در دمای آنها حاصل می شود که تأثیر تعیین کننده ای بر سرعت جریان آب در خطوط لوله دارد. و نه تنها کارایی، بلکه ایمنی استفاده از مبدل حرارتی نیز تا حد زیادی به این معیار بستگی دارد. |
| مرحله 3. قسمت های خالی را به اندازه برش دهید. | شما باید از آسیاب استفاده کنید؛ هنگام کار با این ابزار، قوانین ایمنی را به شدت رعایت کنید - بسیار خطرناک است. سعی کنید برش را تا حد امکان یکدست نگه دارید. کیفیت برش هر لبه را روی یک سطح صاف بررسی کنید، عیوب بزرگ را از بین ببرید. |
| مرحله 4. تمام قسمت های مخزن را به صورت جفت جمع کنید و آنها را کاملاً یکسان کنید. | به گوشه ها توجه ویژه ای داشته باشید، آنها فقط باید مستطیل شکل باشند. |
| مرحله 5. قسمت جلوی مخزن را روی یک سطح صاف قرار دهید و کنار مخزن را در چند نقطه با یک درز کوتاه جوش دهید. | همین عمل را در سمت دیگر انجام دهید. موقعیت آنها را بررسی کنید؛ قطعاً با سرد شدن درز حرکت خواهند کرد. |
| مرحله 6. دومین قسمت بزرگ را روی دیواره های جانبی جوش داده شده قرار دهید، موقعیت آن را بررسی کنید و در صورت لزوم دیواره های جانبی را تنظیم کنید. | عناصر را بگیرید. اطمینان حاصل کنید که فاصله بین قطعات جداگانه از 2-3 میلی متر تجاوز نمی کند، در غیر این صورت در حین جوشکاری باید سیم را در آنها قرار دهید و این نامطلوب است. |
| مرحله 7. ساختارها را وارونه قرار دهید و پایین را بگیرید. | موقعیت آن را بررسی و تصحیح کنید. |
| مرحله 8. اگر همه چیز خوب است، تمام عناصر را جوش دهید. | بر کیفیت درز نظارت کنید؛ حذفیات کاملاً مستثنی هستند. می توانید کمی در ضخامت درز جوش "تقلب" کنید؛ ظرف بارهای قابل توجهی را حمل نمی کند، اما حذف آن ممنوع است. |
| مرحله 9. لوله های فلزی را به پایین جوش دهید. | قبلاً گفتیم که ورودی و خروجی باید تا حد امکان از یکدیگر حذف شوند. بهتر است لوله ورودی آب حمام را نه در وسط، بلکه نزدیکتر به زهکشی قرار دهید؛ ورودی آب باعث تسریع گردش خون در مخزن می شود. |
| مرحله 10. سوراخ های لوله ها را بسوزانید. | برای لوله‌ها، ابتدا باید سوراخ‌های کف مخزن را بسوزانید؛ این کار با جوش برقی راحت‌تر انجام می‌شود. |
| مرحله 11. راهی برای اتصال مخزن به دیوار بیابید. | می توانید براکت های مخصوص را به دیوار پشتی جوش دهید یا آن را روی پایه نصب کنید. در صورت تمایل و مواد، درب قابل جابجایی بسازید. |
| مرحله 12. با استفاده از یک آسیاب استوانه ای، تمام درزها را تمیز کنید، آب بریزید و سفت بودن آنها را بررسی کنید. | در صورت لزوم سوراخ ها را ببندید. |
| مرحله 13. سطوح جلویی ظرف را برای تکمیل آماده کنید. |
این با مخزن آب تمام می شود، می توانید آن را در هر اتاقی در حمام نصب کنید. حالا بیایید با جزئیات بیشتری در مورد مبدل های حرارتی صحبت کنیم.
مهم ترین عناصر، راحتی شستشو تا حد زیادی به طراحی صحیح و عملکرد موثر آنها بستگی دارد. ما چندین گزینه را برای مبدل های حرارتی در نظر خواهیم گرفت و نظرات خود را بیان خواهیم کرد؛ تصمیم نهایی با شماست. یکی از مشکلات اصلی انواع مبدل های حرارتی عدم قابلیت تنظیم دمای گرمایش آب است. آب مخزن ممکن است به اندازه کافی گرم یا خیلی داغ نباشد. شما باید آب گرم را به صورت دستی با آب سرد رقیق کنید. اما این همه ماجرا نیست - خطر جوشیدن آب در مبدل حرارتی بسیار زیاد است. این سیستم از بخار زیاد رنج نمی برد، این یک نوع باز است، اما برای مبدل حرارتی چنین شرایطی "بیهوده" نخواهد بود. اگر آب مبدل حرارتی به جوش آمد چه باید کرد؟ خاموش کردن آتش در اجاق گاز؟ چگونه می توان دمای آب را حداقل کمی تنظیم کرد؟ آیا دائماً یک کنده را در جعبه آتش قرار می دهید و نیمی از چوب را از آن خارج می کنید؟ در پایان مقاله به این سوالات پاسخ خواهیم داد.
بیایید با مبدل های حرارتی ساده شروع کنیم و با مبدل های پیچیده تر پایان دهیم.
ساده ترین، اما بسیار موثر مبدل حرارتی ساخته شده از لوله مسی.
بسته به قطر دودکش، باید 1.5÷2.0 متر لوله مسی با قطر تقریبی 10 میلی متر خریداری کنید. هرچه قطر لوله کوچکتر باشد، سطح تماس مستقیم آن با لوله بزرگتر باشد، آب سریعتر گرم می شود. اما از طرف دیگر قطر کم لوله سرعت جریان آب را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد و این می تواند باعث جوشیدن آن شود. با در نظر گرفتن هر دو عامل، توصیه می کنیم یک لوله با قطر 10 میلی متر استفاده کنید.
آداپتورها باید در انتهای لوله قرار داده شوند و باز شوند. دستگاه های خاصی برای شعله ور شدن وجود دارد.
لوله های فولادی را می توان به انتهای لوله ها متصل کرد. اتصالات به مهره ها پیچ می شوند 
اتصالات. مخروط اتصالات باید به خوبی در انتهای گشاد شده لوله قرار گیرد
فلرینگ را با احتیاط انجام دهید؛ صفحه انتهای گشاد شده باید یکنواخت و صاف باشد، در غیر این صورت در محل اتصال خطوط لوله نشتی وجود خواهد داشت.
لوله های مسی
ساخت مبدل حرارتی دشوارتر را می توان از دو لوله فلزی ساخت. قطر اولی باید کمی بزرگتر از قطر دودکش باشد و قطر دومی باید 5-10 سانتی متر بزرگتر از اولی باشد. چگونه می توان چنین مبدل حرارتی ساخت؟
مرحله 1.از آسیاب برای برش دو قطعه لوله با قطرهای مختلف به طول 20 ÷ 30 سانتی متر استفاده کنید. انتهای لوله ها باید در همان صفحه قرار بگیرند، یکنواخت و مرتب باشند.
گام 2.دو دایره از ورق فولادی با قطر لوله بزرگتر ببرید. در این دایره ها سوراخ هایی را دقیقا از وسط با قطر لوله کوچکتر برش دهید.
مرحله 3.بخش های لوله را داخل سوراخ ها قرار دهید و آنها را جوش دهید. با دقت جوش دهید، از درز رد نشوید.
مرحله 4.در بالا و پایین سازه، لوله های فلزی را با رزوه هایی در انتها جوش دهید؛ برای هر لوله باید یک سوراخ ایجاد کرد. مبدل حرارتی را برای نشتی بررسی کنید.
سازه آماده است، می توانید آن را روی دودکش نصب کنید و لوله ها را نصب کنید. توصیه می شود هر دو مبدل حرارتی را با پشم معدنی با پوشش بالایی از فویل آلومینیومی عایق بندی کنید. این امر تلفات حرارتی غیرمولد را تا حد زیادی کاهش می دهد و سرعت گرمایش آب را افزایش می دهد.
با کمک چنین مبدل های حرارتی، آب بسیار سریعتر گرم می شود. مبدل های حرارتی در یک کوره می توانند از لوله هایی به شکل طرح های هندسی مختلف ساخته شوند یا تخت معمولی باشند. راندمان مبدل های حرارتی صفحه تخت کمتر است. اما آنها بسیار بادوام تر و تولید آسان تر هستند.
مبدل های حرارتی باید همزمان با تخمگذار کوره نصب شوند. با در نظر گرفتن پارامترهای جعبه آتش، ابعاد مبدل های حرارتی انتخاب می شود. خروجی لوله ها می تواند در یک طرف کوره یا در هر دو باشد. امکان ورود آب سرد از پایین و خروج از بالای صفحه کوره مجاز است. در یک کلام، گزینه های زیادی هم از نظر جنس مبدل حرارتی، نوع، هندسه، ابعاد خطی و ویژگی های طراحی وجود دارد. ارائه توصیه های جهانی بدون ابهام غیرممکن است؛ شما باید تصمیم خود را با در نظر گرفتن ویژگی های اجاق سونا و حالت های استفاده از دوش و اتاق بخار بگیرید.
برای ساخت مبدل حرارتی، مواد بادوام و باکیفیت را انتخاب کنید؛ درزهای جوشکاری باید مطابق با قوانین و ویژگی های مواد ساخته شوند. به خاطر داشته باشید که در بسیاری از موارد، تعمیر مبدل حرارتی آسیب دیده در کوره بدون جدا کردن آن غیرممکن است. ارزش توضیح دادن به معنای جدا کردن و سرهم کردن اجاق گاز را ندارد.
ساده ترین گزینه خرید اجاق سونای فلزی کارخانه ای با مبدل حرارتی داخلی است. اما چنین کوره هایی یک اشکال دارند - راندمان کم مبدل حرارتی.
قبلاً اشاره کردیم که برای خطوط لوله بهتر است از لوله هایی با قطر 3/4 اینچ استفاده شود؛ این قطر بیشتر در تمام سیستم های گرمایشی استفاده می شود و از همه نظر برای مبدل حرارتی حمام مناسب است.
لوله ها می توانند فلزی یا پلاستیکی باشند. شما همچنین می توانید از شیلنگ های موجدار انعطاف پذیر استفاده کنید، اما باید در نظر داشته باشید که قطر اسمی آنها به طور قابل توجهی کمتر است و این بر سرعت جریان آب تأثیر منفی می گذارد.
بیایید نکاتی در مورد نصب خطوط لوله ارائه دهیم.
لوله فولادی ضد زنگ موجدار انعطاف پذیر
هنگام استفاده از مبدل های حرارتی، برخی از مشکلات ایجاد می شود که می تواند خلق و خوی شما را خراب کند. این مشکلات چیست و چگونه می توان آنها را حل کرد؟
شما باید لحظه ای را که قابل قبول است، "گرفتن" کنید، اما گرفتن چنین "لحظه ای" تقریبا غیرممکن است. واقعیت این است که هنگام دوش گرفتن، اجاق گاز همچنان می سوزد و بر این اساس، دمای آب دائماً افزایش می یابد. چه باید کرد؟ خاموش کردن آتش در اجاق گاز؟ البته این یک گزینه نیست.
پیشنهاد می کنیم با استفاده از میکسر مشکل را حل کنید. اگر یک لوله آب در حمام وجود داشته باشد، عالی است؛ نه تنها به ایجاد دمای راحت کمک می کند، بلکه با استفاده از اتوماسیون ساده، پر کردن ظرف آب را به صورت خودکار انجام می دهد. شستشو بدون صرفه جویی در آب امکان پذیر خواهد بود و خطر جوشیدن آن در مبدل حرارتی تا حدودی کاهش می یابد. در صورت عدم وجود آب، توصیه می کنیم یک ظرف اضافی برای آب سرد در کنار مخزن آب گرم نصب کنید. باید از طریق میکسر به دوش وصل شود.
این امر به ویژه در هنگام نصب مبدل حرارتی به طور مستقیم در جعبه آتش سوزی کوره اتفاق می افتد. ما تضمین می کنیم که هرگز نمی توانید پارامترهای مبدل حرارتی را به گونه ای محاسبه کنید که چنین پدیده ای را کاملاً از بین ببرید. محاسبات بسیار پیچیده است و شاخص های ناشناخته و تنظیم نشده زیادی وجود دارد. محاسبات بر اساس سرعت جریان آب تنها توسط یک مهندس طراح واجد شرایط که دانش بسیار خوبی از قوانین مهندسی حرارت، مهندسی هیدرولیک و نصب داشته باشد، انجام می شود. اما مهمترین کمیت ناشناخته شعله در کوره است.
هیچ کس هرگز نمی تواند بگوید که یک اجاق گاز در هر واحد زمان دقیقا چقدر گرما تولید می کند. افزایش یا کاهش سریع شدت شعله بسته به دمای آب غیرممکن است. ما پیشنهاد می کنیم مشکل آب جوش را با استفاده از پمپ های آب تک فاز معمولی برای سیستم های گرمایش حل کنیم. آنها به طور مستقیم در خط لوله ساخته می شوند، قدرت دستگاه ها 100÷300 وات است. نصب پمپ سیرکولاسیون نه تنها خطر جوش را از بین می برد، بلکه زمان گرم شدن آب را نیز به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.
ما امیدواریم که اطلاعات ما برای صاحبان حمام مفید باشد و این امکان را فراهم کند که مشکلات مبدل های حرارتی را حل نکنند، بلکه از بروز آنها در مرحله ساخت و نصب جلوگیری کنند.
پمپ گردش خون
به هر حال راندمان گرمایش اجاق گاز خیلی بالا نیست. چرا اجازه دهید گرمای گازهای خارج شده توسط دودکش به سادگی بدون انجام کارهای ضروری اضافی به جو فرار کند؟ به همین دلیل بود که دستگاه های تبادل حرارت اختراع شدند.
اصل مبدل حرارتی این است که گرما را از محصولات احتراق خارج شده از دودکش خارج کرده و از طریق طرح های مختلف صفحات فولادی (یا لوله ها) به فضای گرم بازگرداند.
مبدل حرارتی همچنین دارای قابلیت های چشمگیرتری است - به عنوان مثال، کاهش مقدار هوای مورد نیاز برای عملکرد پایدار کوره. در این حالت به آن Recuperator می گویند و برای افزایش راندمان دیگ های سوخت جامد استفاده می شود.
از آنجایی که محصولات احتراق از طریق دودکش خارج می شوند، بهتر است مبدل حرارتی را در آنجا نصب کنید. در ساده ترین حالت، ساخت و نصب یک کلاف از لوله های فولادی ضروری است که اجزای آن باید کاملاً در مجاورت سطح داخلی دودکش قرار گیرند. هرچه گام سیم پیچ کوچکتر و قطر خط لوله بزرگتر باشد، مبدل حرارتی کارآمدتر خواهد بود.
بر اساس نوع خنک کننده مورد استفاده در مدار ثانویه، مبدل های حرارتی هوا و آب متمایز می شوند.
از آنجایی که ضریب انتقال حرارت برای آب به طور قابل توجهی بیشتر از هوا است، راندمان مبدل های حرارتی آب بیشتر است.
با این حال، هنگام نصب چنین دستگاهی بر روی دودکش، باید از گزینه دوم راضی باشید، زیرا مبدل حرارتی باید در خارج نصب شود و استفاده از آب به عنوان خنک کننده در این مورد با مشکلات قابل توجهی همراه است. به خصوص اگر مبدل حرارتی به طور مستقل نصب شود.
انتخاب بستگی به این دارد که آیا کوره با امکان نصب بعدی مبدل حرارتی طراحی شده است یا اینکه همه کارها باید از ابتدا شروع شوند. در مورد اول، توصیه می شود از مبدل حرارتی آب نصب شده در کنار یک کوره گرمایش معمولی استفاده کنید. چنین مبدل حرارتی شامل موارد زیر خواهد بود:
مبدل حرارتی برای یک دودکش نوع هوا ساختار کاملاً متفاوتی دارد:
وجود دمپرهای دوار، اگرچه نیاز به کنترل دقیق تر مبدل حرارتی در حین کار خواهد داشت، اما در عوض به دلیل تغییر هدفمند در مسیر حرکت آنها در طول دودکش، راندمان انتقال حرارت توسط گازهای دودکش را افزایش می دهد.
از آنجایی که گازهای دودکش عبوری از دودکش تا 300 تا 350 درجه سانتیگراد حرارت دارند، استفاده از فولاد معمولی برای ساخت بدنه مناسب نیست. مبدل های حرارتی ساخته شده از فولاد ضد زنگ بادوام هستند (معروف ترین مارک 08Х18Н10 یا AISI 304 است). اگر توانایی های مالی به شما اجازه چنین انتخابی را نمی دهد، می توانید با فولاد گالوانیزه کار کنید.
با این حال، در دمای بالاتر از 200-250 درجه سانتیگراد، دوام محفظه شروع به کاهش می کند. علاوه بر این، با افزایش بیشتر دما، پوشش روی به سرعت شروع به تبخیر می کند و در برخی موارد می تواند به داخل اماکن مسکونی مکیده شود، که برای سلامتی بسیار خطرناک است.
در عین حال، اگر اجاق گاز در یک خانه روستایی نصب شده باشد و برای استفاده طولانی مدت در نظر گرفته نشده باشد، گزینه دوم بسیار مناسب خواهد بود.
ساده ترین راه این است که محفظه را به ابعاد موجود دودکش در زمانی که اجاق گاز کار نمی کند نصب کنید. یک محفظه در داخل کانال دود نصب شده است، به طوری که کاهش دهانه عبور از 40٪ تجاوز نمی کند. البته، در این حالت رانش افزایش می‌یابد و تبادل حرارت با شدت بیشتری انجام می‌شود، اما کنترل چنین فرآیندی نیز بسیار دشوارتر خواهد بود.
همچنین می توانید مبدل حرارتی را به اجاق گاز وصل کنید و سپس آن را با آجرهای مقاوم در برابر آتش بپوشانید. از آنجایی که بارهای خاصی بر روی دستگاه وجود ندارد، آجرکاری معمولاً "در لبه" انجام می شود. کارایی مبدل حرارتی به دیواره های محفظه بستگی دارد - با افزایش ضخامت آنها، دستگاه آهسته تر گرم می شود، اما پس از آن پایدارتر عمل می کند. در این حالت تلفات ناشی از تشکیل تراکم نیز کاهش می یابد.
یک سیم پیچ از لوله های مسی با دیواره نازک در داخل دودکش گذاشته می شود (یک گزینه کمتر موفق لوله های فولادی ضد زنگ) است که متعاقباً هوا از طریق آن پمپ می شود. گام لوله ها به گونه ای است که فاصله بین محورهای پیچ های مجاور حداقل چهار تا پنج قطر لوله باشد. در مقادیر بالاتر، تلفات حرارتی غیرضروری رخ می دهد و در مقادیر کمتر، مصرف لوله های مسی افزایش می یابد و اثر محافظ ظاهر می شود که منجر به گرم شدن بیش از حد خطوط لوله می شود.
این ویدیو نحوه ساخت مبدل حرارتی برای دودکش را با دستان خود نشان می دهد
سیم پیچ با استفاده از جوش آرگون جوش داده می شود. لحیم کاری به دلیل دمای عملیاتی لوله ها بالا (در برابر دمایی که معمولاً برای سازه های لحیم کاری توصیه می شود) مناسب نیست.
یک مبدل حرارتی ساده تر (البته کمتر جذاب) برای اهداف گرمایشی را می توان از لوله های فولادی موجدار ساخت. آنها به سادگی دور سطح بیرونی دودکش پیچیده می شوند و برای هدایت مجدد هوای گرم به اتاق های دیگر خانه، می توانید از سیستم تهویه داخلی موجود استفاده کنید. اگر نازل های موجدار روی آن با مواد فویل عایق حرارتی پوشانده شوند، حذف حرارت افزایش می یابد.
وجود مبدل حرارتی همیشه مفید است، زیرا امکان استفاده از اجاق‌ها یا دیگ‌های با قدرت نسبتاً کم را برای گرم کردن خانه‌های فردی و در نتیجه مصرف سوخت کمتر می‌دهد. علاوه بر این، عمر دودکش افزایش می یابد و به طور موثرتری خنک می شود.
اجاق گازهای سوخت جامد یا مایع مقدار زیادی گرما تولید می کنند، اما مقدار زیادی از آن بدون مانع وارد دودکش می شود. مبدل حرارتی برای لوله دودکش به شما کمک می کند تا انرژی مفید خود را از دست ندهید و گرمای خیابان را متوقف کنید. یک دستگاه ساده و جمع و جور می تواند انتقال حرارت را تقریباً یک سوم افزایش دهد، بدون اینکه ویژگی های خود اجاق گاز را کاهش دهد، اما باید تعدادی از عوامل را در نظر گرفت، مانند حفظ آبکشی معمولی و توانایی تمیز کردن دودکش، به طوری که این کار انجام نشود. تا با مبدل حرارتی مشکل پیدا کنید.
هنگام سوزاندن سوخت مایع یا زغال سنگ، به خصوص در اجاق های خانگی، دمای گازهای ورودی دودکش به 600 درجه سانتی گراد و حتی بیشتر می رسد. چنین دماهایی برای حفظ کشش فعال مورد نیاز نیست، آنها فقط وضعیت را بدتر می کنند. هیچ چیز مانع از آن نمی شود که بخشی از گرما را بدون به خطر انداختن عملکرد اجاق گاز و رها کردن آن در هوای اتاق یا آب در سیستم گرمایش یا آب گرم، حفظ کنید. بنابراین، اگر دمای گاز را از 600 درجه سانتیگراد به 400 درجه سانتیگراد کاهش دهید، بسته به کیفیت مبدل حرارتی و حجم گازهای جاری، قدرت گرمایش می تواند به چندین کیلووات برسد.
وظیفه اطمینان از تبادل گرمای فعال بین گازهای فوق گرم خارج شده از پشته و محیط هدف است: آب یا هوا. کلید منطقه تماس است. به عنوان مثال، قرار دادن کانال های هوا یا یک سیم پیچ لوله آب در داخل دودکش ایده خوبی نیست؛ حتی با در نظر گرفتن تمام ویژگی های دیگر، هر جسمی در مجرای تنها به تشکیل دوده و تراکم کمک می کند که به سرعت آسیب می رساند. دودکش و بر این اساس، عملکرد اجاق گاز را به یک رویداد خطرناک برای دیگران تبدیل می کند.
سه گزینه بهینه برای حذف گرما از دودکش وجود دارد:
دو گزینه اول برای تشکیل مدار آب و استفاده از گرما در سیستم گرمایش یا آب گرم مناسب هستند. طرح سوم بیشتر برای گرمایش هوای محلی مناسب است.
انواع مبدل های حرارتی دارای ویژگی هایی هستند که نباید نادیده گرفته شوند. اگر محیط گرم شده آب باشد، انتقال حرارت بیش از حد مشکل دارد. هنگامی که دودکش از قبل گرم است و اجاق گاز به طور فعال گرم می شود، تامین آب سرد به مبدل حرارتی باعث افت شدید دمای دیواره های دودکش می شود. این امر به ناچار منجر به تراکم رطوبت از گازهای خروجی بر روی دیواره های دودکش می شود و در نتیجه کانال به سرعت پر از دود و خاکستر می شود. برای مقابله با این، لازم است سرعت انتقال حرارت و اختلاف دما کاهش یابد.
مبدل حرارتی هوا در کنار عملکرد بالا، دستیابی به دوام بسیار دشوار است. از یک طرف افزایش سطح تماس بین مبدل حرارتی و دودکش باعث افزایش خروجی حرارت می شود، از طرف دیگر گرمای بیش از حد، مشکلات بزرگی را تا از کار افتادن کامل دودکش تهدید می کند.
ویژگی های بهینه مبدل حرارتی برای دودکش:
بهتر است برای مبدل حرارتی، فولاد ضد زنگ را انتخاب کنید که بتواند تغییرات دمایی ناگهانی را تحمل کند. سطح داخلی مبدل حرارتی در تماس با دود در صورت امکان باید کاملاً صاف باشد تا چگالش حتی در زمان ظاهر شدن بدون ایجاد مشکلات غیر ضروری به داخل جمع کننده کندانس بیفتد.
مبدل های حرارتی خانگی برای دودکش اغلب بدون در نظر گرفتن این الزامات و بدون محاسبات اولیه مونتاژ می شوند که باعث ایجاد مشکلات زیادی هم در گرم کردن آب و هم در شرایط دودکش می شود.
با مبدل های حرارتی هوا همه چیز ساده تر است. اگر حجم زیادی از هوای سرد را از خیابان تامین نکنید، اما از آن برای گرم کردن حجم داخلی اتاق استفاده کنید، اختلاف دما برای تراکم فعال کافی نخواهد بود.
برای سازماندهی گرمایش آب در خانه، مبدل حرارتی دودکش یک راه حل عالی خواهد بود، اما تنها در صورت وجود مخزن ذخیره گرما. برای گرم کردن خانه، نیازی به گرم کردن مداوم آب سرد نیست، مایع خنک کننده در سیستم پس از عبور از مدار بین 20-25 درجه سانتیگراد از دست می دهد و بس. بر این اساس، خطر تشکیل تراکم در سطح دودکش کاهش می یابد.
ساده ترین نسخه مبدل حرارتی یک سیم پیچ ساخته شده از یک لوله مسی است که به صورت مارپیچ در اطراف دودکش پیچیده شده است. طول لوله حتی با در نظر گرفتن مسیر دیگ و عقب نباید زیاد باشد و بستگی به قطر آن دارد. اگر به عنوان مثال اندازه ¼ اینچ را در نظر بگیریم، توصیه می شود طول را به 3.5-4 متر محدود کنید. به این ترتیب می توان از تبادل حرارتی طبیعی با گردش طبیعی آب در مدار "مبدل حرارتی - مخزن ذخیره" اطمینان حاصل کرد.
اگر امکان نصب دیگ نزدیک به اجاق گاز وجود ندارد، بهتر است از یک پمپ گردش خون استفاده کنید و آب را وارد مبدل حرارتی کنید، در این صورت طول لوله دیگر اهمیت زیادی ندارد. به هیچ وجه نیازی به استفاده از لحیم کاری یا بهبود تماس بین سیم پیچ و دودکش نیست. انتقال حرارت خیلی خوب مضرتر خواهد بود.
انتقال حرارت بیشتر توسط یک ژاکت آب حاصل می شود، طرحی که در آن یک سیلندر خارجی در بالای قسمت دودکش نصب شده و آب بین آنها ریخته می شود. بخش دودکش را می توان با مجموعه ای از لوله های با قطر کمتر، به عنوان مثال 5-6 قطعه جایگزین کرد، به طوری که سطح مقطع کل آنها برابر با کانال دودکش یا کمی بزرگتر از آن باشد.
مشکل اصلی در تعیین قدرت انتقال حرارت نهفته است. ارزش واقعی فقط در عمل به دست می آید و این گزینه برای افراد کمی مناسب است. می توان آن را تقریباً بر اساس دمای گازهای داغ در خروجی کوره و عبور مبدل حرارتی محاسبه کرد. ظرفیت گرمایی ویژه گازهای داغ خروجی تقریباً 1.042 kJ/kg*K است که کمی بیشتر از هوای اشباع شده با بخار آب است. بسته به اختلاف دما در ورودی و خروجی مبدل حرارتی و منطقه تماس، توان محاسبه می شود.
ظرفیت گرمایی ویژه آب 4.183 kJ/kg*K است. بیایید اختلاف دما را 150 درجه در نظر بگیریم، سپس به ازای هر کیلوگرم دود خروجی می‌توان یک کیلوگرم یا لیتر آب را 38 درجه سانتیگراد گرم کرد. بعد محاسبه حجم گازهای عبوری و راندمان مبدل حرارتی است که در واقع از 60٪ تجاوز نمی کند.
برای گرم کردن یک اتاق کوچک، یک مبدل حرارتی دودکشی کافی خواهد بود، اما بهتر است از آن به عنوان منبع گرمای کمکی علاوه بر مدار اصلی آب یا دیگ آب گرم استفاده کنید و خروجی حرارت کلی را افزایش دهید.
در عمل، گرم کردن یک خانه کوچک یا یک اتاق مجاور با استفاده از مبدل حرارتی هوا برای دودکش آسان تر است. از همان اصل ژاکت آب استفاده می کند، فقط گاز اجاق گاز به فضای بین گروه لوله ها رها می شود و ساختار خود عمود بر دودکش است. معلوم می شود که دود در اطراف لوله های مبدل حرارتی جریان دارد و هوای داخل آنها را گرم می کند؛ سپس از طریق تهویه اجباری، از طریق مجرای هوا به اتاق های دیگر خانه می رسد.
در حمام، استفاده از گرما از دودکش فقط برای تامین آب گرم یا استفاده از گرمایش هوا مناسب است. مبدل حرارتی هوا در درجه اول برای گرم کردن اتاق رختکن و رختکن و سایر اتاق های حمام مهم است، به جز اتاق بخار که در آن گرمای کافی از خود بخاری وجود دارد.
مدار DHW برای یک ساختمان حمام جداگانه مرتبط است. کافی است در اتاق کنار اتاق بخار یک ظرف کوچک زیر سقف نصب کنید و از مبدل حرارتی برای گرم کردن آب موجود در آن استفاده کنید.
نصب مدار گرمایشی بر اساس مبدل حرارتی برای دودکش، حداقل بگوییم، موضوعیتی ندارد. طبق تعریف، برای اطمینان از گردش طبیعی بسیار زیاد است و نصب پمپ گردش خون و بر این اساس، خنک کردن دیواره های دودکش بر پیش نویس تأثیر می گذارد. همه چیز به افزایش ظرفیت گرمایی هر یک، حتی ابتدایی ترین مدار گرمایش آب بستگی دارد.
مشکل اصلی مبدلهای حرارتی دودکش، عدم کنترل کافی برق است؛ هیچ راه ثابتی برای متوقف کردن گرم کردن مایع خنک‌کننده یا آب گرم در حین کارکرد اجاق گاز وجود ندارد. اگر به سادگی مدار آب را ببندید، باقیمانده در مبدل حرارتی می تواند بجوشد و دودکش و بدنه دستگاه را پاره کند. مایع باید کاملاً تخلیه شود.
شما می توانید به نحوی قدرت را با استفاده از دمپرها محدود کنید، اما پس از آن کشش و عملکرد تنظیم شده اجاق گاز آسیب می بیند. مسیر بای پس، در واقع یک بای پس، طراحی دودکش را به طور قابل توجهی پیچیده می کند و آن را بیش از حد حجیم می کند.
همه چیز به یک ایده ساده ختم می شود. نیازی به تحمل گرمای از دست رفته به لوله نیست. اما هنگام نصب مبدل حرارتی، شایان ذکر است که می تواند نقش های ثانویه را هم در گرمایش و هم در تامین آب گرم ایفا کند و بار منبع اصلی گرما را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. هنگام انتخاب مدل فعلی، لازم است که قدرت و حالت های عملکرد را با دقت انتخاب کنید تا شرایط کار خود اجاق گاز خراب نشود.
