Trocador de calor faça você mesmo: tipos, projeto do sistema, fabricação e montagem faça você mesmo

Trocadores de calor são o nome comum para dispositivos unidos pelo princípio de operação.

Eles são usados nas indústrias química, de petróleo, gás e outras.

No dia a dia são utilizados para aumentar o rendimento dos fogões caseiros, nas caldeiras de aquecimento indireto, para o funcionamento conjunto de diferentes transportadores de calor, quando um deles é mais caro (para economizar), em geral, onde você precisar resfriar, aquecer ou transferir a temperatura de um líquido ou gás.

Como funciona, por que e como você pode fazer um trocador de calor com as próprias mãos.

Assim, o objetivo do dispositivo é transferir temperatura de um meio para outro. As fontes de calor e os refrigerantes podem ser vários líquidos, gases e vapor. Meios instáveis são separados por um material que possui condutividade térmica adequada para isso. O exemplo mais simples de trocador de calor é um radiador ambiente comum. A fonte de calor é a água no aquecimento. O meio aquecido é o ar da sala. E o material separador é o metal com o qual o radiador é feito.

Um grande papel no material intermediário a ser usado tem seu grau de condutividade térmica. Os líderes neste indicador são prata e cobre. Mas, por razões óbvias, o cobre é o mais usado.

Dispositivo trocador de calor

O cobre é 7,5 vezes melhor na transferência de calor que o aço, e o plástico é 200 vezes pior que o aço. Acontece que, em igualdade de circunstâncias, 1,7 metros de cobre, 12 metros de aço e 2.000 metros de tubos de plástico transferirão a mesma quantidade de calor.

Tipos

Por marcação, os trocadores de calor são divididos em:

Resfriamento.
Aquecimento.

Os aquecedores, por outro lado, contêm um gás aquecido (líquido), que compartilha o calor com um líquido frio (gás) circulante.

Dispositivo trocador de calor de superfície

Tanto os "aquecedores" quanto os "resfriadores" podem diferir em design:

Superfície (o caso em que a mídia está em contato através de uma superfície intermediária).
Regenerativo (fornecimento alternado de meios frios e quentes a um bico especial que, aquecendo e resfriando, regula a temperatura do meio).
Misturar (alimentar um meio diretamente em outro e misturá-los).

Deve-se dizer que os trocadores de calor de superfície são usados com mais frequência. Eles diferem significativamente na forma. Três tipos podem ser distinguidos aqui:

Lamelar (muitas placas coletadas em cassetes, por cujos labirintos passa o líquido).
Bobinas (um tubo fino torcido em espiral).
Cachimbo em cachimbo.

O aquecimento com duplo combustível pode ser muito conveniente, especialmente quando uma das fontes de aquecimento falha. possuem duas câmaras de combustão e são produzidos em diferentes versões: gás - eletricidade, gás - carvão e assim por diante. O projeto do sistema e os métodos de instalação serão discutidos abaixo.

Considere as características de escolha de um termostato para um radiador de aquecimento.

Os métodos usuais de aquecimento em algumas situações podem ser inconvenientes. O aquecimento sem gás e sem lenha pode ser uma boa alternativa. Aqui consideraremos maneiras de organizar o aquecimento ambiente sem o uso de lenha e gás.

Fazendo um trocador de calor "pipe in pipe" com suas próprias mãos

Princípio de operação, prós e contras

Como o nome indica, o trocador de calor é um tubo grande, dentro do qual está localizado um menor. O meio de resfriamento ou aquecimento se move através do tubo interno e o líquido a ser resfriado é fornecido ao tubo externo.

Um trocador de calor de um tubo pode consistir em vários links conectados em série.

Este design simples tem as seguintes vantagens:

adequado para qualquer refrigerante;
fácil de fazer você mesmo;
fácil de limpar;
serve por muito tempo;
adequado para trabalho sob pressão (ao contrário do lamelar);
Você pode escolher a velocidade de movimento dos líquidos alterando o tamanho dos tubos.

Porém, tudo deve ser calculado com cuidado e os tubos podem ser bastante caros.

Fabricação

Você precisará de:

Tubos de diferentes diâmetros (de preferência cobre) - 2 unid.
T-tees (o diâmetro é igual ao do tubo maior) - 2 peças.
Tubos curtos do mesmo comprimento, diâmetro = saída em T. - 2 peças.
Soldagem e eletrodos, ou um poderoso ferro de solda e solda para cobre.
Búlgaro.
Roleta.

Usaremos tubos de cobre de paredes finas. Selecionamos segmentos de comprimento adequado para que o diâmetro de um seja pelo menos 4 mm maior que o outro (a folga será de 2 mm de cada lado).

Soldamos camisetas no tubo externo em ambos os lados (lateralmente).
Inserimos um tubo de menor diâmetro em seu interior e, soldando as pontas do tubo maior, fixamos nele o tubo interno.
Soldamos tubos curtos nas saídas dos tees em forma de T, por onde passará o líquido.
Se não for usado um tarugo de cobre, mas sim de aço, sua eficácia será significativamente menor. Faz sentido aumentar a área da superfície de trabalho fazendo uma bateria de trocadores de calor separados. Eles são conectados em série por pequenos trechos de tubos soldados a um ou outro T. O resultado deve ser uma cobra.

Para trabalhar com meios poluídos, os trocadores de calor são dobráveis para que possam ser limpos no futuro. Para líquidos limpos, são feitos trocadores de calor indissociáveis.

Conjunto de trocador de calor de placas de ar faça você mesmo com ventilador

Vamos fazer um aquecedor doméstico a partir de um trocador de calor a placas. Pode, por exemplo, ser ligado a uma caldeira com camisa de água.

Você precisará de:

trocador de calor de placas acabado, tamanho pequeno;
tubos ramificados para dutos de ar;
fã;
compensado para montagem da moldura (suas dimensões devem corresponder às dimensões das paredes laterais do trocador de calor) - 4 peças;
compensado para a frente da moldura - 1 peça;
Folha de metal;
uma barra (de comprimento suficiente para uma moldura e 4 barras curtas);
parafusos auto-roscantes;
roleta;
quebra-cabeça;
Chave de fenda.

Progresso:

Uma caixa é derrubada com pedaços de madeira compensada. Os cantos internos são fixados com barras em parafusos auto-roscantes. O trocador de calor deve encaixar perfeitamente na estrutura.
Colocamos uma folha de metal em um dos lados da moldura, fazemos um furo no meio onde será inserido o ventilador.
Fazemos uma moldura de uma barra. Fixamos no lado oposto da moldura.
As saídas de ar estão fixadas na estrutura.

Ao instalar tal dispositivo no caminho do ar frio da rua, você pode obter ar fresco, mas quente. A perda de calor devido à ventilação das instalações será reduzida em 3 vezes.

Trocador de calor de água faça você mesmo para uma fornalha

Para aumentar a eficiência de uma caldeira com circuito de água. Uma estrutura metálica feita de tubos de grande diâmetro será embutida no forno e conectada à tubulação de aquecimento.

Algumas recomendações gerais:

O diâmetro dos tubos não deve ser inferior a 2,5 cm, caso contrário o trocador de calor retardará o movimento do líquido.
Cálculo aproximado da área do trocador de calor: 1m 2 por 3-5 kW de potência do forno.
Mas se o fogão não só aquece a casa, mas também a água, o trocador de calor deve “tirar” mais de 1/10 do calor.

O projeto do trocador de calor consiste em dois tubos horizontais, entre os quais é soldada uma bateria de 6 a 9 tubos do mesmo diâmetro.

A saída do trocador de calor é feita por cima, a entrada (por onde será fornecido o retorno) fica por baixo.
Os tubos de entrada e saída são rosqueados para conexão aos tubos de aquecimento.
A instalação na cavidade do forno começa na fase de assentamento da fundação do forno.
À medida que as fileiras do forno são construídas, a estrutura tubular é constantemente fixada e sua posição é controlada (para a saída do refrigerante um pouco mais acima do nível).
Terminado o forno, o permutador de calor é ligado ao aquecimento. Isso é feito com uma embreagem. Uma longa rosca é cortada em uma das extremidades, uma porca estreita é aparafusada e o acoplamento é aparafusado até o fim. As roscas do segundo tubo são enroladas com fita FUM, estopa, etc., depois o acoplamento é torcido na direção oposta. Para não vazar a junta do primeiro tubo, a rosca também é enrolada com fita FUM e prensada com uma porca.
O sistema com trocador de calor é abastecido com água e é feito um teste de fogo.

A qualidade das costuras deve ser perfeita, pois o trocador de calor terá que trabalhar em altas temperaturas, não haverá acesso e vazamentos levarão ao reparo de todo o forno!

Uma variante do trocador de calor para o forno pode ser um tanque, dentro do qual passa parte da chaminé quente. Tal dispositivo é mais fácil de manter, desmontar se necessário, mas é um pouco mais difícil de fazer.

O que fazer com o regulador de energia?

Um dispositivo pequeno e barato economizará muito dinheiro e ajudará você a definir a temperatura do trocador de calor para a temperatura desejada.