Теплообмінник своїми руками: види, будова системи, виготовлення та збирання своїми руками

Теплообмінники - це загальна назва пристроїв, об'єднаних принципом роботи.

Вони застосовуються в хімічній, нафтовій, газовій та інших промислових галузях.

У побуті їх використовують для підвищення ККД саморобних печей, у бойлерах непрямого нагріву, для спільної роботи різних теплоносіїв, коли один з них є дорожчим (щоб заощадити кошти), загалом, скрізь, де потрібно охолодити, нагріти або передати температуру рідини чи газу.

Як це працює, навіщо і як можна зробити теплообмінник своїми руками.

Отже, призначення пристрою – передавати температуру від одного середовища до іншого. Джерелами тепла та теплоносіями можуть бути різні рідини, гази та пара. Нестабільні середовища поділяються матеріалом, що має для цього відповідний показник теплопровідності. Найпростіший приклад теплообмінника – звичайний кімнатний радіатор. Джерело тепла – вода в опаленні. Середовище, що нагрівається - повітря в кімнаті. А матеріал, що розділяє, - метал, з якого зроблений радіатор.

Велику роль тому, який використовувати проміжний матеріал, має його ступінь теплопровідності.Лідерами за цим показником є срібло та мідь. Але зі зрозумілих причин найчастіше застосовується мідь.

Влаштування теплообмінника

Мідь у 7,5 разів краще передає тепло, ніж сталь, а пластик у 200 разів гірший, ніж сталь. Виходить, що за інших рівних умов, 1,7 метра мідної, 12 метрів сталевої та 2000 метрів пластикової труби передадуть одну й ту саму кількість тепла.

Види

За призначенням, теплообмінники поділяють на:

Охолоджувальні.
Нагрівальні.

Нагрівачі навпаки, містять у собі розігрітий газ (рідина), який ділиться теплом з циркулюючою холодною рідиною (газом).

Влаштування поверхневого теплоомбенника

І «нагрівачі» і «охолоджувачі» можуть відрізнятися за конструкцією:

Поверхневі (той випадок, коли середовища контактують через проміжну поверхню).
Регенеративні (почергова подача холодного та гарячого середовища до спеціальної насадки, яка, нагріваючись та охолоджуючись, регулює температуру середовищ).
Змішувальні (подача одного середовища безпосередньо в інше та їх перемішування).

Потрібно сказати, що поверхневі теплообмінники використовуються найчастіше.Вони значно відрізняються формою. Тут можна виділити три типи:

Пластинчасті (безліч пластин, зібраних у касети, по лабіринтах яких проходить рідина).
Змійовики (тонка трубка, закручена в спіраль).
Труби в трубі.

Опалення на двох видах палива може бути дуже зручним, особливо коли виникають перебої з одним із джерел обігріву. мають дві камери згоряння і виробляються у різних виконаннях: газ – електрика, газ – вугілля тощо. Конструкцію системи та способи монтажу розглянемо далі.

Особливості вибору терморегулятора для радіатора опалення розглянемо.

Звичні способи опалення в деяких ситуаціях можуть виявитися незручними. Опалення без газу та дров може бути гарною альтернативою. Тут розглянемо способи організації обігріву приміщення без використання дров та газу.

Виготовлення теплообмінника «труба в трубі» своїми руками

Принцип роботи, плюси та мінуси

За назвою зрозуміло, що теплообмінник є великою трубою, всередині якої розташована менша. Охолоджувальне або нагрівальне середовище переміщається внутрішньою трубою, а рідина, яку потрібно охолодити, подається у зовнішню.

Теплообмінник із труби може складатися з кількох ланок, з'єднаних послідовно.

Така нескладна конструкція має переваги:

підходить для будь-яких теплоносіїв;
просто виготовити самостійно;
легко чистити;
служить довго;
підходить для роботи під тиском (на відміну від пластинчастих);
можна підібрати швидкість руху рідин шляхом зміни розмірів труб.

Однак все потрібно ретельно розраховувати, а труби можуть коштувати досить дорого.

Виготовлення

Знадобиться:

Трубки різного діаметра (бажано мідь) – 2шт.
Трійники т-подібні (діаметр такий самий, як у більшої трубки) – 2 шт.
Короткі трубки однакової довжини, діаметр = виходу трійника. - 2 шт.
Зварювання та електроди, або потужний паяльник і припій для міді.
Чернівці.
Рулетка.

Використовуватимемо тонкостінні мідні трубки.Вибираємо відповідні по довжині відрізки так, щоб діаметр одного був мінімум на 4мм більше за інший (зазор буде по 2 мм з кожного боку).

На зовнішню трубку з двох сторін приварюємо трійники (бічною стороною).
Вставляємо внутрішньо трубку меншого діаметру і, проварюючи торці більшої трубки, фіксуємо в ній внутрішню трубку.
До виходів т-подібних трійників приварюємо короткі трубки, якими підходитиме рідина.
Якщо була використана не мідна, а сталева заготівля, її ефективність буде значно нижчою. Має сенс збільшити площу робочої поверхні, зробивши батарею із окремих теплообмінників. Вони послідовно з'єднуються невеликими відрізками труб, приварених то одного, то іншого трійнику. В результаті має вийти змійка.

Для роботи із забрудненими середовищами теплообмінники робляться розбірними, щоб було можливість чистити його у майбутньому. Для чистих рідин роблять нерозбірні теплообмінники.

Складання повітряного пластинчастого теплообмінника своїми руками з вентилятором

Зробимо із пластинчастого теплообмінника побутовий обігрівач. Його можна, наприклад, приєднати до казана з водяною сорочкою.

Знадобиться:

готовий пластинчастий теплообмінник, невеликий розмір;
патрубки для повітроводу;
вентилятор;
фанера для збирання каркаса (її розміри повинні збігатися з розмірами бічних стін теплообмінника) – 4 шт;
фанера для передньої частини каркасу – 1 шт;
лист металу;
брусок (такої довжини, щоб вистачило на рамку та 4 короткі бруски);
саморізи;
рулетка;
електролобзик;
шуруповерт.

Хід роботи:

З фанерних шматків збивається ящик. Внутрішні кути фіксуються за допомогою брусків на шурупи. Теплообмінник повинен щільно вставлятись у каркас.
На один бік каркаса кріпимо лист металу, посередині прорізаємо отвір, в який буде вставлений вентилятор.
Робимо рамку із бруска. Кріпимо її на протилежному боці каркасу.
До рамки додаються патрубки для повітровідведення.

Встановивши такий прилад на шляху проходження холодного повітря з вулиці, можна отримати свіже, але тепле повітря. Втрати тепла через вентиляцію приміщень скоротяться в 3 рази.

Водяний теплообмінник для печі своїми руками

Для підвищення ККД казана з водяним контуром. Металева конструкція з труб великого діаметру вбудовуватиметься в піч і підключатиметься до опалювального трубопроводу.

Декілька загальних рекомендацій:

Діаметр труб не повинен бути менше 2,5 см. Інакше теплообмінник уповільнюватиме рух рідини.
Приблизний розрахунок площі теплообмінника: 1м2 на 3-5 кВт потужності печі.
Але якщо піч не тільки опалює будинок, а й гріє воду, теплообмінник має «забирати» понад 1/10 частини тепла.

Конструкція теплообмінника – дві горизонтальні труби, між якими наварюється батарея із 6-9 труб того ж діаметра.

Вихід теплообмінника виробляється у верхній частині, вхід (за яким подаватиметься обратка) – у нижній.
На вхідному та вихідному патрубках нарізається різьблення для приєднання до труб опалення.
Установка в топковій порожнині починається на стадії закладки фундаменту печі.
У міру будівництва рядів печі, трубчаста конструкція постійно кріпиться і контролюється її положення (до виходу теплоносія трохи вище рівня).
Коли піч закінчено, теплообмінник приєднується до опалення. Робиться це за допомогою муфти. На одному з кінців нарізається довге різьблення, накручується вузька гайка, потім муфта до упору. Різьблення на другій трубі обертається стрічкою ФУМ, клоччям і т. п., потім муфта скручується у зворотний бік. Щоб не потік стик на першій трубі, різьблення теж обертається стрічкою ФУМ і притискається гайкою.
Система з теплообмінником заповнюється водою та проводиться пробна топка.

Якість швів має бути ідеальною, адже теплообмінник має працювати при високих температурах, доступу до нього не буде, а течі приведуть до ремонту всієї печі!

Варіантом теплообмінника для печі може бути резервуар, у якому проходить частина гарячої димової труби. Такий прилад легше обслуговувати, демонтувати у разі потреби, але зробити трохи складніше.

Що робити із регулятором потужності?

Маленький, недорогий пристрій значно заощадить кошти та допоможе виставляти на теплообміннику потрібну вам температуру.