Quale caldaia è migliore, ghisa o acciaio (sia a gas che a combustibile solido).

Scopo, tipi di scambiatori di calore in metallo

La progettazione e le prestazioni dei dispositivi di riscaldamento dipendono dallo scopo, dal principio di funzionamento e dal materiale dello scambiatore di calore. Ad esempio, è impossibile creare un prodotto compatto in ghisa per un parapetto o un riscaldatore a parete. Poiché l'acciaio al carbonio o la ghisa ha una densità significativa e quindi una massa. Le vecchie caldaie in ghisa appartengono al passato. Le strutture di riscaldamento di piccole dimensioni con parti leggere e un livello più elevato di trasferimento di energia sono popolari oggi. Questi includono caldaie murali a gas con scambiatore di calore in rame.

Nella produzione di una struttura termodinamica vengono utilizzati materiali quali: • rame; • acciaio di diverse qualità; • ghisa; • alluminio; • silumin.

Nelle moderne caldaie per il riscaldamento domestico, un'unità di scambio di calore occupa la maggior parte della sua superficie. I parametri economici e ambientali della caldaia dipendono dal design e dal tipo di materiale.

Gli scambiatori di calore sono classificati a seconda dello scopo per tipi come riscaldamento, raffreddamento, condensazione, evaporazione. Secondo il principio di funzionamento, i blocchi sono rigenerativi, recuperativi e miscelanti. I primi due tipi hanno il nome generico di "apparato di superficie termica". Un esempio di tali unità sono i radiatori nelle automobili. Il loro scopo è partecipare al funzionamento del sistema di raffreddamento del motore. L'acqua riscaldata entra in contatto con l'aria attraverso le pareti degli scambiatori di calore rame-alluminio.

Nelle macchine di miscelazione (a contatto), due flussi di lavoro (caldo e freddo) vengono miscelati tra loro. Un processo simile si osserva nei condensatori a getto, dove il liquido spruzzato utilizza l'energia di condensazione. Sono più facili da produrre e hanno una maggiore capacità termica. Ma l'ambito è limitato.

Scambiatore di calore a piastre d'aria fai-da-te con ventola

Facciamo un riscaldatore domestico da uno scambiatore di calore a piastre. Può, ad esempio, essere collegato a una caldaia a camicia d'acqua.

• scambiatore di calore a piastre finito, di piccole dimensioni;
• collegamenti del condotto;
• fan;
• compensato per l'assemblaggio del telaio (le sue dimensioni devono corrispondere alle dimensioni delle pareti laterali dello scambiatore di calore) - 4 pezzi;
• compensato per la parte anteriore del telaio - 1 pz;
• Lamina di metallo;
• una barra (abbastanza lunga per un frame e 4 barre corte);
• viti autofilettanti;
• roulette;
• seghetto alternativo;
• Cacciavite.

1. Una scatola viene fatta fuoriuscire da pezzi di compensato. Gli angoli interni sono fissati con barre autofilettanti. Lo scambiatore di calore deve adattarsi saldamente al telaio.
2. Attacchiamo un foglio di metallo su un lato del telaio, praticiamo un foro nel mezzo in cui verrà inserita la ventola.
3. Realizziamo una cornice da un bar. Lo ripariamo sul lato opposto del telaio.
4. I tubi di uscita dell'aria sono fissati al telaio.

Dispositivi di riscaldamento in acciaio e leghe di rame

Poiché la produzione di massa di elettrodomestici è focalizzata sulla produzione di scambiatori di calore in metallo ferroso, le caldaie a gas con scambiatore di calore in rame sono considerate un prodotto prestigioso. Il rame ha elevate caratteristiche di trasferimento del calore. Pertanto, piccole caldaie con una piccola quantità di portatore di calore possono essere utilizzate per riscaldare una grande casa. Di conseguenza, i dispositivi sono molto compatti.

Importante! Spesso gli acquirenti sono interessati a quale scambiatore di calore scegliere: acciaio o rame. È necessario procedere dalle proprietà fisiche e chimiche dei metalli ferrosi e non ferrosi. La capacità termica specifica del rame è inferiore a quella dell'acciaio.

Cioè, per riscaldare una quantità uguale di sostanza, il rame deve trasferire meno calore dell'acciaio. Di conseguenza, l'inerzia del sistema di riscaldamento, dove è presente un'unità di trasferimento del calore in acciaio, è maggiore. L'automazione della caldaia, lavorando con un blocco di trasferimento del calore in rame, reagisce più rapidamente all'aumento della temperatura del liquido di raffreddamento. Di conseguenza, questo porta a un risparmio di carburante. Una reazione ancora maggiore del sistema di riscaldamento al riscaldamento si verifica quando la pompa è in funzione. Inoltre, fornisce una migliore circolazione anche con pendenze dei tubi disturbate e impedisce l'ebollizione dell'acqua.

Confrontando gli scambiatori di calore in rame per caldaie con l'acciaio, possiamo dire che questi ultimi sono più plastici. Questo fattore è importante perché c'è un processo costante di interazione con il fuoco aperto. Di conseguenza, si sviluppano sollecitazioni termiche nel metallo e compaiono crepe. L'acciaio è più durevole sotto questo aspetto e può sopportare un gran numero di cicli: riscaldamento - raffreddamento.

La nota! Gli svantaggi dell'acciaio, oltre all'inerzia, maggiore capacità termica specifica, includono: • suscettibilità alla corrosione; • aumento del volume della superficie del riscaldatore d'aria; • una grande quantità di refrigerante; • una massa significativa di dispositivi di riscaldamento.

Quale caldaia a gas è migliore: acciaio o ghisa?

Quando è necessario riscaldare urgentemente una casa rurale, è meglio utilizzare caldaie a gas collaudate, che garantiscono fermamente un alto livello di potenza termica con un basso consumo di carburante. Ma le caldaie a gas, ampiamente disponibili sul mercato, si trovano non solo dalla classica ghisa grigia, ma anche dall'acciaio. Ma quale opzione è considerata preferibile a priori?

Se prendiamo in considerazione la risorsa operativa, è meglio acquistare caldaie a gas in ghisa, che nelle nostre realtà sono diventate praticamente dei classici viventi. Infatti, a causa della presenza di una percentuale in eccesso di carbonio (2%) nella ghisa, la ghisa tende a corrodersi molto lentamente.

Considerando il fatto che nel settore privato un refrigerante di alta qualità viene utilizzato principalmente sotto forma di normale acqua dolce senza l'aggiunta di sali o fosfati, nella pratica reale ci si può tranquillamente aspettare che una caldaia a gas in ghisa dei migliori produttori può davvero durare fino a 50 anni senza corrosione e riparazioni.

La ghisa si distingue anche per la sua riparabilità. Se una fistola appare da qualche parte, allora tutto può essere saldato con la normale saldatura a gas. A proposito, questo è ciò che fa la maggior parte dei venditori di apparecchiature per il riscaldamento a gas: assemblano la maggior parte delle caldaie a gas in ghisa utilizzando la saldatura ad acetilene direttamente presso la sede del cliente, il che consente di portare in anticipo monoblocchi compatti e quindi saldarne uno- caldaia a gas pezzo di qualsiasi capacità! Le caldaie di media potenza (fino a 20 kW), di norma, sono prodotte dai produttori in una forma già pronta, che consente all'acquirente di acquistarle, portarle a casa sua, installarle rapidamente e iniziare immediatamente a utilizzarle.

Ma le caldaie in acciaio hanno anche i loro vantaggi: si distinguono per una maggiore conduttività termica, un peso ridotto e un prezzo democratico, grazie al quale la maggior parte dei proprietari di case può permetterseli. Nelle caldaie in acciaio, non solo le pareti interne sono in acciaio inossidabile, ma anche lo scambiatore di calore, a causa del quale il liquido di raffreddamento tende a riscaldarsi molto più velocemente, e la caldaia stessa inizierà a consumare un minimo di gas, il che in realtà consente una caldaia in acciaio da ripagare in un paio di stagioni di riscaldamento!

Le caldaie in acciaio sono estremamente leggere. Ad esempio, se prendiamo in considerazione una caldaia in ghisa a basamento con una capacità di 17 kW, il suo peso sarà di circa 180 kg, il che richiederà un massetto in cemento separato nel ripostiglio. Ma se acquisti una caldaia in acciaio, il suo peso con la stessa potenza sarà 3-4 volte inferiore, il che ti consentirà di utilizzare qualsiasi pavimento più debole sia in un locale residenziale che in quello di servizio.La durata delle caldaie in acciaio è leggermente inferiore a quella della ghisa (in media, non più di 15 anni), ma se prendiamo in considerazione la loro elevata efficienza del carburante e il basso prezzo, l'acquisto di questa apparecchiatura di riscaldamento per una famiglia lo farà essere inizialmente una soluzione finanziaria e pratica redditizia.

Scaldabagno a gas con scambiatore di calore in rame

La colonna di gas contiene uno scambiatore di calore, in cui l'acqua viene riscaldata da un bruciatore. Il rame con un elevato coefficiente di trasferimento del calore trasferisce rapidamente il calore all'acqua, che viene utilizzata per fare il bagno. Meno sono le impurità nella lega, meglio è il funzionamento dei prodotti in rame. Se sono presenti, le pareti del contenitore si riscaldano in modo non uniforme, il che le fa bruciare rapidamente. A volte, per abbassare il prezzo di uno scambiatore di calore in rame, lo spessore della parete e il diametro del tubo vengono ridotti. Il peso dell'apparato vuoto è fino a 3,5 kg.

L'unità di scambio termico è realizzata sotto forma di un tubo. Nella parte inferiore ha la forma di un serpente con le costole. Intorno ad esso è installata una lamiera e sopra di essa c'è un tubo a spirale. Oltre al rame, viene utilizzato acciaio zincato e inossidabile. Quale scambiatore di calore è migliore, rame o acciaio inossidabile, dice il fatto stesso del costo del dispositivo. Il rame è 20 volte più costoso della lega di acciaio. Ma trasferisce meglio il calore ed è più economico durante il funzionamento. L'acciaio inossidabile è più durevole.

Importante! Prima di acquistare uno scaldabagno a gas con uno scambiatore di calore in rame, è necessario studiarne i parametri tecnici. Una buona cosa non costa poco. Il rame si ossida fortemente al contatto con l'acqua. Questo processo è particolarmente osservato nel luogo in cui viene fornita acqua fredda. Là si forma della condensa. L'elevata umidità consuma la parete del tubo e compaiono fistole. Si formano rapidamente su pareti sottili. Le merci di qualità dureranno il tempo stabilito.

Sistema di design

Quindi, lo scopo del dispositivo è trasferire la temperatura da un ambiente all'altro. Vari liquidi, gas e vapore possono essere fonti di calore e portatori di calore. I mezzi instabili sono separati da un materiale che ha un indice di conducibilità termica adatto a questo. L'esempio più semplice di uno scambiatore di calore è un radiatore ambiente convenzionale. La fonte di calore è l'acqua in riscaldamento. Il mezzo riscaldato è l'aria nella stanza. E il materiale di separazione è il metallo con cui è realizzato il radiatore.

Un ruolo importante in cui il materiale intermedio da utilizzare è giocato dal suo grado di conduttività termica. I leader in questo indicatore sono argento e rame. Ma per ovvi motivi, il rame è più spesso utilizzato.

Il rame trasferisce il calore 7,5 volte meglio dell'acciaio e la plastica è 200 volte peggiore dell'acciaio. Si scopre che, a parità di altre condizioni, 1,7 metri di rame, 12 metri di acciaio e 2000 metri di tubi di plastica trasferiranno la stessa quantità di calore.

Per designazione, gli scambiatori di calore sono suddivisi in:

I primi contengono un gas o un liquido freddo. A contatto con esso, il refrigerante riscaldato si raffredda.

I riscaldatori, al contrario, contengono un gas riscaldato (liquido), che condivide il calore con il liquido freddo circolante (gas).

Dispositivo scambiatore di calore superficiale

Sia i "riscaldatori" che i "refrigeratori" possono differire nel design:

1. Superficie (il caso in cui i supporti sono in contatto attraverso la superficie intermedia).
2. Rigenerativo (fornitura alternata di fluidi freddi e caldi a uno speciale ugello che, riscaldando e raffreddando, regola la temperatura del fluido).
3. Mescolando (alimentando un mezzo direttamente in un altro e mescolandoli).

Devo dire che gli scambiatori di calore a superficie vengono utilizzati più spesso. Differiscono in modo significativo nella forma. Qui si possono distinguere tre tipi:

1. Lamellare (molte lastre, raccolte in cassette, attraverso i labirinti di cui passa il liquido).
2. Bobine (tubo sottile attorcigliato a spirale).
3. Una pipa in una pipa.

Il riscaldamento a doppia alimentazione può essere molto conveniente, soprattutto in caso di interruzione di una delle fonti di riscaldamento. Le caldaie per il riscaldamento combinato hanno due camere di combustione e vengono prodotte in diverse versioni: gas - elettricità, gas - carbone e così via. Considereremo il design del sistema e i metodi di installazione di seguito.

Considereremo le caratteristiche della scelta di un termostato per un radiatore di riscaldamento qui.

I normali metodi di riscaldamento possono essere scomodi in alcune situazioni. Il riscaldamento senza gas o legna può essere una buona alternativa. Qui https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/bez-gaza-i-drov.html, considera come organizzare il riscaldamento di una stanza senza usare legna e gas.

Riparazione di scambiatori di calore in rame

Durante il funzionamento degli evaporatori compaiono diversi tipi di danni: • rotture dei tubi nel punto di alimentazione dell'acqua e della sua uscita; • violazione dell'integrità a seguito di colpo d'ariete; • ammaccature, fistole; • violazione della tenuta delle connessioni filettate.

Prima di iniziare la riparazione, viene eseguita una ricerca di microfessure non visibili visivamente. I difetti nascosti possono essere rilevati solo mediante crimpatura. Le fistole vengono rimosse mediante brasatura dello scambiatore di calore in rame utilizzando saldature ad alta temperatura.

Per il lavoro è necessario un saldatore, un flusso e una lega per saldatura. Innanzitutto, viene applicato un flusso che pulisce la superficie dalle particelle ossidate. Aiuta anche a distribuire la saldatura in modo uniforme. Come disossidante viene utilizzata una pasta che contiene rame. Se non è lì, puoi prendere la colofonia e persino una compressa di aspirina.

La nota! Quando si salda uno scambiatore di calore in rame, è necessario che la lega per saldatura si sciolga dal tubo e non dal contatto con il saldatore.

Lo strato di saldatura al posto del danno si accumula gradualmente fino a raggiungere lo spessore di 1-2 mm. La fiamma del bruciatore deve essere media, altrimenti l'evaporatore può essere ulteriormente danneggiato. Dopo la fine della saldatura, il flusso rimanente deve essere rimosso. Perché l'acido che contiene corrode il rame.

Realizzare uno scambiatore di calore pipe-in-pipe con le proprie mani

Come funziona, pro e contro

Come suggerisce il nome, lo scambiatore di calore è un tubo grande con un tubo più piccolo all'interno. Il mezzo di raffreddamento o riscaldamento si muove attraverso il tubo interno e il liquido da raffreddare viene fornito a quello esterno.

Uno scambiatore di calore a tubi può essere costituito da più unità collegate in serie.

Questo design semplice presenta i seguenti vantaggi:

• adatto a qualsiasi vettore di calore;
• facile da farsi;
• facile da pulire;
• serve a lungo;
• adatto per lavori in pressione (al contrario della piastra);
• è possibile scegliere la velocità di movimento dei fluidi modificando le dimensioni dei tubi.

Tuttavia, tutto deve essere calcolato con attenzione e i tubi possono essere piuttosto costosi.

Produzione

• Tubi di diversi diametri (preferibilmente rame) - 2 pezzi.
• Tees a forma di T (il diametro è uguale a quello del tubo più grande) - 2 pezzi.
• Tubi corti di uguale lunghezza, diametro = uscita a T. - 2 pz.
• Saldatura ed elettrodi, o un potente saldatore e lega per saldatura per rame.
• Bulgaro.
• Roulette.

Useremo tubi di rame a pareti sottili. Selezioniamo segmenti di lunghezza adatta in modo che il diametro di uno sia almeno 4 mm più grande dell'altro (lo spazio sarà di 2 mm su ciascun lato).

1. Saldare i tee su entrambi i lati del tubo esterno (lato).
2. Inseriamo un tubo di diametro inferiore all'interno e, facendo bollire le estremità del tubo più grande, fissiamo il tubo interno.
3. Saldiamo tubi corti alle uscite dei tee a forma di T, attraverso i quali arriverà il liquido.
4. Se è stato utilizzato l'acciaio, anziché il rame, la sua efficacia sarà notevolmente inferiore. Ha senso aumentare la superficie di lavoro realizzando una batteria da scambiatori di calore separati. Sono collegati in serie con piccoli pezzi di tubi saldati all'uno o all'altro tee. Il risultato dovrebbe essere un serpente.

Cosa fare con il regolatore di potenza?

Un dispositivo piccolo ed economico farà risparmiare un sacco di soldi e ti aiuterà a impostare la temperatura di cui hai bisogno sullo scambiatore di calore.

Per installarlo sul tubo dello scambiatore di calore, è necessario collegare il termostato con i terminali e quindi i cavi di alimentazione.

È possibile evitare lavori non necessari acquistando un regolatore con un dispositivo di riscaldamento integrato. Non ci sarà alcuna differenza tangibile di prezzo.

Lo scambiatore di calore può essere un'ottima aggiunta al forno, ne aumenterà l'efficienza. Può essere installato su fori di ventilazione e riscaldare l'aria che passa in casa, fornire acqua calda alla casa, fare in modo che una normale stufa emetta più calore e molto altro ancora.

Una stufa in campagna non è un design superfluo, poiché il tempo può essere imprevedibile in bassa stagione. Forno in mattoni fai-da-te per una residenza estiva: tipi di forni, la giusta scelta del luogo, consigli per il lavoro.

Leggi come calcolare correttamente la potenza di una caldaia per il riscaldamento in questo articolo.