Mục đích, các loại bộ trao đổi nhiệt kim loại
Thiết kế và hiệu suất của các thiết bị gia nhiệt phụ thuộc vào mục đích, nguyên lý hoạt động và vật liệu của bộ trao đổi nhiệt. Ví dụ, không thể tạo ra một sản phẩm gang nhỏ gọn cho lan can hoặc lò sưởi treo tường. Vì thép cacbon hoặc gang có mật độ đáng kể, và do đó có khối lượng. Nồi gang cũ là dĩ vãng. Các cấu trúc sưởi ấm kích thước nhỏ với các bộ phận nhẹ và mức độ truyền năng lượng cao hơn đang phổ biến ngày nay. Chúng bao gồm nồi hơi treo tường bằng khí đốt với bộ trao đổi nhiệt bằng đồng.
Trong sản xuất cấu trúc nhiệt động lực học, người ta sử dụng các vật liệu như: • đồng; • thép các cấp khác nhau; • gang thép; • nhôm; • silumin.
Trong các nồi hơi gia nhiệt hiện đại trong nước, một bộ phận trao đổi nhiệt chiếm hầu hết bề mặt của nó. Các thông số kinh tế và môi trường của lò hơi phụ thuộc vào thiết kế và loại vật liệu.
Bộ trao đổi nhiệt được phân loại tùy theo mục đích cho các loại như sưởi ấm, làm lạnh, ngưng tụ, bay hơi. Theo nguyên lý hoạt động, các khối là tái sinh, phục hồi và trộn. Hai loại đầu tiên có tên chung là "thiết bị bề mặt nhiệt". Một ví dụ về các đơn vị như vậy là bộ tản nhiệt trong ô tô. Mục đích của chúng là tham gia vào hoạt động của hệ thống làm mát động cơ. Nước nóng tiếp xúc với không khí qua các bức tường của bộ trao đổi nhiệt bằng đồng-nhôm.
Trong máy trộn (tiếp xúc), hai dòng làm việc (nóng và lạnh) được trộn lẫn với nhau. Quá trình tương tự cũng được quan sát thấy trong bình ngưng phun, nơi chất lỏng được phun ra sử dụng năng lượng ngưng tụ. Chúng dễ sản xuất hơn và có nhiệt dung cao hơn. Nhưng phạm vi có hạn.
Tự làm cụm trao đổi nhiệt tấm không khí với quạt
Hãy làm một máy sưởi gia đình từ một thiết bị trao đổi nhiệt dạng tấm. Ví dụ, nó có thể được kết nối với một nồi hơi có vỏ bọc nước.
- bộ trao đổi nhiệt dạng tấm thành phẩm, kích thước nhỏ;
- kết nối ống dẫn;
- quạt;
- ván ép để lắp ráp khung (kích thước của nó phải phù hợp với kích thước của các bức tường bên của bộ trao đổi nhiệt) - 4 chiếc;
- ván ép cho mặt trước của khung - 1 cái;
- Tấm kim loại;
- một thanh (đủ dài cho một khung và 4 thanh ngắn);
- vít tự khai thác;
- cò quay;
- ghép hình;
- Cái vặn vít.
- Một chiếc hộp được đánh ra từ những mảnh ván ép. Các góc bên trong được cố định bằng các thanh tự khai thác. Bộ trao đổi nhiệt phải vừa khít với khung.
- Chúng tôi gắn một tấm kim loại vào một bên của khung, khoét một lỗ ở giữa để đưa quạt vào.
- Chúng tôi làm một khung từ một thanh. Chúng tôi sửa nó ở phía đối diện của khung.
- Các ống thoát khí được gắn vào khung.
Các thiết bị sưởi ấm bằng thép và hợp kim đồng
Kể từ khi sản xuất hàng loạt các thiết bị gia dụng tập trung vào sản xuất bộ trao đổi nhiệt từ kim loại đen, nồi hơi khí với bộ trao đổi nhiệt bằng đồng được coi là một sản phẩm có uy tín. Đồng có đặc tính truyền nhiệt cao. Vì vậy, có thể sử dụng các nồi hơi nhỏ với lượng chất mang nhiệt nhỏ để sưởi ấm một ngôi nhà lớn. Kết quả là, các thiết bị rất nhỏ gọn.
Quan trọng! Thông thường, người mua quan tâm đến việc chọn bộ trao đổi nhiệt nào - thép hoặc đồng. Bạn cần phải tiến hành từ các tính chất vật lý và hóa học của kim loại đen và kim loại màu. Nhiệt dung riêng của đồng thấp hơn của thép.
Tức là để đốt nóng một lượng chất bằng nhau thì đồng cần truyền nhiệt ít hơn thép. Theo đó, quán tính của hệ thống sưởi, nơi có bộ phận truyền nhiệt bằng thép, càng lớn. Tự động hóa lò hơi, làm việc với một khối truyền nhiệt bằng đồng, phản ứng nhanh hơn với sự gia tăng nhiệt độ của chất làm mát. Kết quả là, điều này dẫn đến tiết kiệm nhiên liệu. Một phản ứng lớn hơn của hệ thống sưởi để làm nóng xảy ra khi máy bơm đang chạy. Ngoài ra, nó còn cung cấp khả năng lưu thông được cải thiện ngay cả khi đường ống bị xáo trộn và ngăn nước sôi.
So sánh các bộ trao đổi nhiệt bằng đồng cho nồi hơi với thép, chúng ta có thể nói rằng bộ trao đổi nhiệt sau này bằng nhựa nhiều hơn. Yếu tố này rất quan trọng vì có một quá trình tương tác liên tục với lửa hở. Kết quả là, ứng suất nhiệt trong kim loại phát triển và xuất hiện các vết nứt. Về mặt này, thép bền hơn và có thể chịu được một số lượng lớn các chu trình: nung nóng - làm nguội.
Các lưu ý! Các nhược điểm của thép, ngoài quán tính, nhiệt dung riêng tăng, bao gồm: • dễ bị ăn mòn; • tăng thể tích của bề mặt lò sưởi không khí; • một lượng lớn chất làm mát; • một khối lượng đáng kể các thiết bị sưởi ấm.
Nồi hơi đốt khí nào tốt hơn: thép hay gang?
Khi bạn cần sưởi ấm gấp một ngôi nhà ở nông thôn, tốt hơn hết là bạn nên sử dụng các lò hơi gas đã được kiểm chứng, đảm bảo chắc chắn mức tỏa nhiệt cao với mức tiêu thụ nhiên liệu thấp. Tuy nhiên, các nồi hơi khí, có sẵn rộng rãi trên thị trường, không chỉ được tìm thấy từ gang xám cổ điển, mà còn từ thép. Nhưng lựa chọn nào được coi là ưu tiên hơn?
Nếu chúng ta tính đến nguồn lực vận hành, thì tốt hơn là nên mua các nồi hơi đốt bằng gang, mà trong thực tế của chúng ta, thực tế đã trở thành những tác phẩm kinh điển sống động. Thật vậy, do sự hiện diện của một tỷ lệ cacbon dư thừa (2%) trong gang, gang có xu hướng ăn mòn cực kỳ chậm.
Xem xét thực tế là trong khu vực tư nhân, chất làm mát chất lượng cao chủ yếu được sử dụng ở dạng nước mềm thông thường mà không bổ sung muối hoặc phốt phát, trong thực tế, có thể an toàn mong đợi rằng một nồi hơi khí gang từ các nhà sản xuất tốt nhất thực sự có thể kéo dài đến 50 năm mà không bị ăn mòn và sửa chữa.
Gang cũng được phân biệt bởi khả năng sửa chữa của nó. Nếu một lỗ rò xuất hiện ở đâu đó, thì mọi thứ có thể được hàn bằng hàn khí thông thường. Nhân tiện, đây là điều mà hầu hết những người bán thiết bị gia nhiệt khí làm - họ lắp ráp hầu hết các nồi hơi bằng gang sử dụng hàn axetylen ngay tại cơ sở của khách hàng, điều này cho phép bạn mang các khối liền khối nhỏ gọn trước và sau đó hàn một- nồi hơi gas mảnh của bất kỳ công suất nào! Theo quy định, nồi hơi công suất trung bình (đến 20 kW) được các nhà sản xuất sản xuất ở dạng làm sẵn, cho phép người mua có thể mua, mang đến tận nhà, nhanh chóng lắp đặt và bắt đầu sử dụng ngay.
Nhưng nồi hơi bằng thép cũng có những ưu điểm của chúng - chúng được phân biệt bởi độ dẫn nhiệt cao hơn, trọng lượng thấp và giá cả bình dân, nhờ đó hầu hết các chủ nhà đều có thể mua được. Trong nồi hơi bằng thép, không chỉ các thành bên trong được làm bằng thép không gỉ, mà ngay cả bộ trao đổi nhiệt, do đó chất làm mát có xu hướng nóng lên nhanh hơn nhiều và bản thân nồi hơi sẽ bắt đầu tiêu thụ một lượng khí tối thiểu, điều này trên thực tế cho phép một lò hơi bằng thép sẽ được đền đáp chỉ sau một vài mùa sưởi ấm!
Nồi hơi bằng thép cực kỳ nhẹ. Ví dụ, nếu chúng ta tính đến một nồi hơi gang đặt sàn có công suất 17 kW, thì trọng lượng của nó sẽ là khoảng 180 kg, điều này sẽ cần một lớp bê tông sàn riêng trong phòng tiện ích. Nhưng nếu bạn mua một lò hơi bằng thép, thì trọng lượng của nó với cùng một công suất sẽ ít hơn 3-4 lần, điều này cho phép bạn sử dụng bất kỳ tầng nào yếu hơn cả trong nhà ở và phòng tiện ích.Tuổi thọ sử dụng của nồi hơi bằng thép kém hơn gang một chút (trung bình không quá 15 năm), nhưng nếu chúng ta tính đến hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao và giá thành rẻ, thì việc mua thiết bị sưởi ấm này cho một hộ gia đình sẽ ban đầu là một giải pháp tài chính có lợi nhuận và thực tế.
Máy nước nóng gas với bộ trao đổi nhiệt bằng đồng
Cột khí chứa bộ trao đổi nhiệt, trong đó nước được làm nóng bằng vòi đốt. Đồng có hệ số truyền nhiệt cao truyền nhiệt nhanh vào nước dùng để tắm. Hợp kim càng ít tạp chất thì các sản phẩm bằng đồng càng hoạt động tốt. Nếu có chúng, thành bình chứa sẽ nóng lên không đều, khiến chúng nhanh chóng bị cháy. Đôi khi, để giảm giá thiết bị trao đổi nhiệt bằng đồng, người ta giảm độ dày thành ống và đường kính ống. Trọng lượng của bộ máy rỗng lên tới 3,5 kg.
Bộ phận trao đổi nhiệt được sản xuất dưới dạng ống. Ở phần dưới, nó có hình dạng của một con rắn với xương sườn. Một tấm kim loại được lắp đặt xung quanh nó, và trên nó là một đường ống xoắn ốc. Ngoài đồng, thép mạ kẽm và thép không gỉ được sử dụng. Bộ trao đổi nhiệt nào tốt hơn, đồng hay thép không gỉ, nói lên thực tế giá thành của thiết bị. Đồng đắt hơn 20 lần so với hợp kim thép. Nhưng nó truyền nhiệt tốt hơn và hoạt động kinh tế hơn. Thép không gỉ bền hơn.
Quan trọng! Trước khi mua máy nước nóng gas với bộ trao đổi nhiệt bằng đồng, bạn nên tìm hiểu kỹ các thông số kỹ thuật của nó. Một điều tốt sẽ không rẻ. Đồng bị oxy hóa mạnh khi tiếp xúc với nước. Quá trình này đặc biệt quan sát ở nơi cung cấp nước lạnh. Sự ngưng tụ hình thành ở đó. Độ ẩm cao ăn mòn thành ống và xuất hiện các lỗ rò rỉ. Chúng hình thành nhanh chóng trên các bức tường mỏng. Hàng hóa chất lượng sẽ kéo dài thời gian.
Thiết kế hệ thống
Vì vậy, mục đích của thiết bị là truyền nhiệt độ từ môi trường này sang môi trường khác. Các chất lỏng, khí và hơi nước khác nhau có thể là nguồn nhiệt và chất mang nhiệt. Môi trường không ổn định được ngăn cách bằng vật liệu có chỉ số dẫn nhiệt thích hợp cho việc này. Ví dụ đơn giản nhất về bộ trao đổi nhiệt là bộ tản nhiệt thông thường trong phòng. Nguồn nhiệt là nước trong quá trình đun nóng. Môi chất được đốt nóng là không khí trong phòng. Và vật liệu phân tách là kim loại mà từ đó bộ tản nhiệt được tạo ra.
Một vai trò quan trọng mà vật liệu trung gian sử dụng được đóng bởi mức độ dẫn nhiệt của nó. Các nhà lãnh đạo trong chỉ số này là bạc và đồng. Nhưng vì những lý do rõ ràng, đồng thường được sử dụng nhiều nhất.
Đồng truyền nhiệt tốt hơn thép 7,5 lần và nhựa kém hơn thép 200 lần. Nó chỉ ra rằng, tất cả những thứ khác bằng nhau, 1,7 mét đồng, 12 mét thép và 2000 mét ống nhựa sẽ truyền một lượng nhiệt như nhau.
Theo chỉ định, bộ trao đổi nhiệt được chia thành:
Trước đây chứa khí lạnh hoặc chất lỏng. Tiếp xúc với nó, chất làm mát được làm nóng sẽ nguội đi.
Ngược lại, lò sưởi chứa một chất khí (chất lỏng) được đốt nóng, chia sẻ nhiệt lượng với chất lỏng lạnh tuần hoàn (khí).
Thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt
Cả "máy sưởi" và "máy làm mát" có thể khác nhau về thiết kế:
- Bề mặt (trường hợp khi vật liệu in tiếp xúc qua bề mặt trung gian).
- Tái sinh (cung cấp thay thế môi trường lạnh và nóng cho một vòi phun đặc biệt, bằng cách làm nóng và làm mát, điều chỉnh nhiệt độ của vật liệu).
- Trộn (nạp trực tiếp môi trường này vào môi trường khác và trộn chúng).
Tôi phải nói rằng thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt được sử dụng thường xuyên nhất. Chúng khác nhau đáng kể về hình dạng. Có thể phân biệt ba loại ở đây:
- Lamellar (nhiều tấm, được thu thập trong các băng cassette, xuyên qua mê cung mà chất lỏng đi qua).
- Cuộn dây (ống mỏng xoắn thành hình xoắn ốc).
- Một đường ống trong một đường ống.
Hệ thống sưởi bằng nhiên liệu kép có thể rất thuận tiện, đặc biệt khi có sự cố gián đoạn đối với một trong các nguồn sưởi. Lò hơi gia nhiệt kết hợp có hai buồng đốt và được sản xuất theo các phiên bản khác nhau: khí - điện, khí - than, v.v. Chúng tôi sẽ xem xét thiết kế của hệ thống và phương pháp cài đặt dưới đây.
Chúng tôi sẽ xem xét các tính năng của việc chọn bộ điều chỉnh nhiệt cho bộ tản nhiệt sưởi ấm ở đây.
Các phương pháp sưởi ấm thông thường có thể bất tiện trong một số trường hợp. Hệ thống sưởi mà không có gas hoặc củi có thể là một lựa chọn thay thế tốt. Tại đây https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/bez-gaza-i-drov.html, hãy xem xét cách tổ chức sưởi ấm phòng mà không sử dụng củi và khí đốt.
Sửa chữa bộ trao đổi nhiệt bằng đồng
Trong quá trình vận hành thiết bị bay hơi, các loại hư hỏng khác nhau xuất hiện: • vỡ đường ống tại điểm cấp nước và đầu ra của nó; • vi phạm tính chính trực do búa nước; • vết lõm, lỗ rò; • vi phạm độ chặt chẽ của các kết nối ren.
Trước khi bắt đầu sửa chữa, một cuộc tìm kiếm được thực hiện để tìm các vết nứt nhỏ không dễ nhận thấy bằng mắt thường. Các khuyết tật tiềm ẩn chỉ có thể được phát hiện bằng cách gấp mép. Các kẽ hở được loại bỏ bằng cách hàn bộ trao đổi nhiệt bằng đồng sử dụng hàn nhiệt độ cao.
Đối với công việc, bạn cần một mỏ hàn, chất trợ dung và thuốc hàn. Đầu tiên, một chất trợ dung được áp dụng, làm sạch bề mặt của các hạt bị oxy hóa. Nó cũng giúp phân phối chất hàn đồng đều. Một chất dán có chứa đồng được sử dụng như một chất trợ dung. Nếu nó không có ở đó, thì bạn có thể dùng nhựa thông và thậm chí là một viên aspirin.
Các lưu ý! Khi hàn một bộ trao đổi nhiệt bằng đồng, cần thiết để chất hàn nóng chảy khỏi ống và không tiếp xúc với mỏ hàn.
Lớp hàn ở vị trí hư hỏng tích tụ dần dần cho đến khi độ dày của nó đạt 1-2 mm. Ngọn lửa đầu đốt phải vừa, nếu không thiết bị bay hơi có thể bị hỏng thêm. Sau khi kết thúc quá trình hàn, bạn cần loại bỏ chất trợ dung còn lại. Vì axit nó có chứa đồng sẽ ăn mòn.
Tự tay bạn chế tạo bộ trao đổi nhiệt dạng ống trong ống
Cách thức hoạt động, ưu và nhược điểm
Như tên cho thấy, bộ trao đổi nhiệt là một ống lớn với một ống nhỏ hơn bên trong. Môi chất làm mát hoặc sưởi ấm di chuyển qua đường ống bên trong và chất lỏng cần làm mát được cung cấp cho đường ống bên ngoài.
Một bộ trao đổi nhiệt từ một đường ống có thể bao gồm một số đơn vị được kết nối nối tiếp.
Thiết kế đơn giản này có những ưu điểm sau:
- thích hợp cho bất kỳ chất mang nhiệt nào;
- dễ làm cho mình;
- dễ dàng để làm sạch;
- phục vụ trong một thời gian dài;
- thích hợp cho công việc dưới áp lực (trái ngược với tấm);
- bạn có thể chọn tốc độ di chuyển của chất lỏng bằng cách thay đổi kích thước của đường ống.
Tuy nhiên, mọi thứ cần được tính toán cẩn thận, và đường ống có thể khá tốn kém.
Chế tạo
- Ống có đường kính khác nhau (tốt nhất là bằng đồng) - 2 chiếc.
- Tees hình chữ T (đường kính bằng đường kính của ống lớn hơn) - 2 chiếc.
- Các ống ngắn có chiều dài bằng nhau, đường kính = lỗ thoát tee. - 2 chiếc.
- Hàn và điện cực, hoặc mỏ hàn mạnh và hàn đồng.
- Tiếng Bungari.
- Cò quay.
Chúng tôi sẽ sử dụng các ống đồng có thành mỏng. Chúng tôi chọn các đoạn có chiều dài phù hợp sao cho đường kính của đoạn này lớn hơn đoạn kia ít nhất là 4 mm (khoảng cách mỗi bên sẽ là 2 mm).
- Mối hàn trên cả hai mặt của ống ngoài (bên).
- Chúng tôi chèn một ống có đường kính nhỏ hơn vào bên trong và đun sôi các đầu của ống lớn hơn, cố định ống bên trong vào đó.
- Chúng tôi hàn các ống ngắn vào đầu ra của các tees hình chữ T, qua đó chất lỏng sẽ đến.
- Nếu thép, chứ không phải đồng, được sử dụng, hiệu quả của nó sẽ thấp hơn đáng kể. Việc tăng diện tích bề mặt làm việc bằng cách tạo pin từ các bộ trao đổi nhiệt riêng biệt là rất hợp lý. Chúng được kết nối nối tiếp với nhau bằng các đoạn ống nhỏ được hàn vào một hoặc tee khác. Kết quả là một con rắn.
Làm gì với bộ điều chỉnh điện?
Một thiết bị nhỏ, rẻ tiền sẽ tiết kiệm rất nhiều tiền và giúp bạn cài đặt nhiệt độ cần thiết trên bộ trao đổi nhiệt.
Để lắp đặt nó trên ống trao đổi nhiệt, bạn cần kết nối bộ điều nhiệt với các đầu nối, sau đó là dây nguồn.
Bạn có thể tránh những công việc không cần thiết bằng cách mua một bộ điều chỉnh có tích hợp thiết bị sưởi ấm. Sẽ không có sự khác biệt hữu hình về giá cả.
Bộ trao đổi nhiệt có thể là một bổ sung tuyệt vời cho lò, nó sẽ làm tăng hiệu quả của nó. Nó có thể được lắp đặt trên các lỗ thông gió và làm nóng không khí đi vào nhà, cung cấp nước nóng cho ngôi nhà, làm cho bếp thông thường tỏa nhiều nhiệt hơn, và nhiều hơn thế nữa.
Bếp trong nước không phải là một thiết kế thừa, vì thời tiết trái mùa có thể không thể đoán trước được. Lò gạch tự làm cho nơi ở mùa hè: các loại lò nướng, lựa chọn vị trí phù hợp, các khuyến nghị cho công việc.
Đọc về cách tính toán chính xác công suất của lò hơi gia nhiệt trong bài viết này.
