Caracteristicas de diseño
En la mayoría de los casos, un tanque de metal con una capacidad de hasta 5 litros con tuberías integradas actúa como intercambiador de calor. No hay contacto directo con el fuego. El dispositivo le permite calentar agua fría, que luego ingresa a los radiadores o un tanque extraíble de mayor capacidad ubicado en la misma habitación o en una adyacente.
Como resultado, al calentar la estufa en una habitación, será posible calentar otra. Según su diseño, el intercambiador de calor para el horno puede ser externo e interno.
Este tipo es muy similar a un tanque lleno de refrigerante. En el interior del depósito se encuentra una parte de la tubería que se utiliza para evacuar los productos de la combustión. En cuanto a su diseño, el intercambiador de calor externo es más complejo que el interno, ya que impone mayores requisitos en el desempeño del trabajo de soldadura.
Sin embargo, su mantenimiento es mucho más fácil. Si es necesario, el tanque se puede desmontar para eliminar las incrustaciones o eliminar las fugas.
Interior
Se monta encima de una cámara de fuego directamente en el horno. Es fácil de instalar, pero si es necesario un mantenimiento, pueden surgir ciertas dificultades. Especialmente si el horno está hecho de ladrillos.
Para evitar esto, en el momento del desarrollo del diseño, vale la pena cuidar la mantenibilidad del futuro intercambiador de calor.
Pros y contras del horno.
Una estufa común distribuye el calor de manera desigual: hace mucho calor justo al lado de la estufa, y cuanto más lejos, más frío hace. La presencia de un circuito de agua permite que el calor generado por la estufa se distribuya uniformemente por toda la casa.
Construcción de un horno de calentamiento con circuito de agua.
Por lo tanto, solo una estufa puede calentar varias habitaciones de la casa al mismo tiempo. La estufa funciona casi igual que una caldera de combustible sólido. Solo que no solo calienta el refrigerante y el circuito de agua. Además, se calientan las paredes y los canales de humo, que también juegan un papel importante en el proceso de calentamiento.
El intercambiador de calor (serpentín) es el elemento principal de la estufa. Se instala en la parte de combustible de la estufa, y allí se conecta todo el sistema de calentamiento de agua.
Las ventajas de un horno con circuito de agua incluyen las siguientes características:
- En primer lugar, para un horno de este tipo no es necesario comprar unidades y componentes costosos.
- Un horno correctamente construido le servirá durante mucho tiempo sin requerir reparaciones costosas. A veces, es posible que solo necesite un pequeño cosmético.
- Puede crear una estufa de cualquier diseño: forma, tamaño, decoración, todo esto a su gusto y capacidad financiera.
- Si comparamos una estufa equipada con un circuito de agua y una caldera de combustible sólido, con la ayuda de la primera, no solo se calienta el refrigerante, sino también las salidas de humo.
- Una bobina se puede equipar con una estufa ya construida. También se puede insertar en el horno de cocción.
Una opción de estufa que encaja perfectamente en el interior de la habitación.
También hay desventajas en este tipo de calefacción.
- Cuando el intercambiador de calor se inserta en la parte de combustible, el precioso espacio de este último se reduce considerablemente. El problema se puede resolver si el intercambiador de calor se integra en el horno en la etapa de su construcción. Solo falta agrandarlo. Bueno, si se inserta en una estructura ya construida, entonces no hay otra salida, excepto la colocación incompleta de combustible, pero en partes.
- Con una estufa de este tipo, aumenta el riesgo de incendio. Un fuego abierto arde en la estufa y la chimenea, además, la leña de repuesto a menudo se almacena cerca. No deje esta unidad desatendida.
- Si la estufa funciona incorrectamente, el monóxido de carbono que ingresa a las instalaciones de la casa puede tener consecuencias muy tristes.
Una imagen de la que queda claro que es mejor no dejar la unidad desatendida
Los expertos aconsejan usar líquido anticongelante en tales estructuras si las personas no viven en la casa todo el tiempo, sino, por ejemplo, solo en el verano.
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Caracteristicas de diseño
Si el propietario del edificio tiene experiencia en la colocación de ladrillos o en el trabajo del horno, la instalación se puede realizar a mano. Antes de conectar el sistema de calentamiento de agua, también deberá hacer una unidad de intercambio de calor.
A pesar de que el mercado de la construcción ofrece una gran selección de estructuras terminadas, la producción propia es más rentable. Una instalación hecha a sí misma le permite tener en cuenta todos los parámetros de este horno en particular, su ubicación y las dimensiones del compartimiento de combustible.
intercambiador de calor de tubo
El dispositivo de un sistema de calentamiento de horno con un circuito de agua implica la instalación de un intercambiador de calor en el compartimiento de combustible del horno y la conexión de tuberías para suministrar el fluido de trabajo. Para estufas y estufas de calefacción y cocina, las bobinas soldadas de tuberías y colocadas en recipientes de metal son muy adecuadas. Su fabricación requiere profesionalismo, y la limpieza de los productos de combustión es bastante laboriosa, pero la superficie sinuosa proporcionará un calentamiento rápido.
Los tubos en forma de U de 50 mm utilizados en el diseño se pueden sustituir por tramos de tubos de perfil de 40x60 mm.Esto simplificará el trabajo de soldadura y facilitará enormemente la instalación. Si el horno no se usa para cocinar, se sueldan tubos adicionales de pequeño diámetro a la parte superior del intercambiador de calor. Un diseño de bricolaje emitirá mucho más calor.
Intercambiador de calor de chapa de acero
Los dispositivos de este tipo se utilizan en hornos diseñados exclusivamente para calentar espacios. Para su fabricación, necesitará chapas de medio centímetro de espesor, secciones de tubos rectangulares de 40x60 mm, así como tubos redondos del mismo diámetro para suministrar agua a la superficie de trabajo. Las dimensiones de los intercambiadores de calor dependen de las dimensiones de los compartimentos del horno para combustible.
Se puede usar un sistema de calefacción similar para una estufa de calefacción y cocina o una estufa simple. Para hacer esto, la estructura debe montarse de manera que los gases calentados de la cámara de combustible se muevan hacia el estante superior del registro, fluyan alrededor de él y entren en los canales de humo.
Control de juntas soldadas y pliegues
Cada junta soldada está sujeta a inspección y medición externa para detectar el desplazamiento del borde y la fractura en la junta (Fig. 8). Por desplazamiento b de los bordes a soldar se entiende el desplazamiento paralelo de los ejes de los tubos entre sí. La torcedura k es una desviación en forma de desalineación de los ejes de las tuberías unidas. Los desplazamientos de los bordes y las roturas de juntas se miden con una regla especial de 400 mm de largo con un corte en el medio, que se instala firmemente a lo largo de la generatriz de uno de los tubos con un corte en la junta, y la desviación se determina en el otro tubo con una sonda a una distancia de 200 mm del eje de la articulación. Las mediciones se realizan en 3 - 4 lugares alrededor de la circunferencia de la junta.
La inspección revela defectos tales como incendios provocados (derretimiento) de las tuberías en los puntos de contacto con las esponjas y el cuerpo de la máquina, bordes que se deslizan, eliminación incompleta de rebabas externas.
a - desplazamiento; b - fractura;
Figura 8 - Desviación de los bordes de los tubos soldados
Para verificar la calidad de las soldaduras, así como los dispositivos para el control automático de los parámetros del proceso de soldadura, se realizan pruebas rápidas de juntas soldadas de control (muestras). Las muestras se reciben antes del inicio de cada turno. La soldadura solo está permitida si hay resultados positivos de pruebas rápidas de muestras de control. Por regla general, las muestras expresas se someten a un examen metalográfico.
La verificación de las propiedades mecánicas y el examen metalográfico de las uniones soldadas se realizan en muestras hechas a partir de uniones soldadas de control, o en muestras de uniones soldadas cortadas del producto fabricado. En el caso de corte de productos terminados, el volumen de juntas de control debe ser al menos el 1% (pero no menos de tres juntas) del número total de juntas soldadas idénticas realizadas por cada soldador en un turno.
Al hacer funcionar la bola con aire comprimido, se verifica que la eliminación de la rebaba interna (o fuga de metal) sea completa, lo que garantiza una sección de flujo dada en las juntas soldadas. Cuando se prueban uniones soldadas en tuberías rectas (látigos), se usa una bola con un diámetro de 0.86den.nom, en bobinas 0.8den.nom tubería. La disminución del diámetro de la bola durante el control del área de flujo en el serpentín se debe a la ovalidad de las tuberías en los codos. Se coloca una trampa de bolas en el extremo libre de la bobina, lo que garantiza un funcionamiento seguro.
El control de la ovalidad de los codos de tubería y serpentines de las superficies de calentamiento es selectivo (al menos el 10% de los codos del mismo tamaño estándar). La ovalidad máxima a lo largo de toda la longitud de la curva no debe exceder el valor permitido. La medición de los diámetros exteriores máximo y mínimo de la tubería en la curva se realiza en una sección de control.
Se puede determinar la ovalidad de la sección en los lugares de las curvas de la tubería.
donde y son, respectivamente, el diámetro exterior máximo y mínimo de la tubería en la curva, medidos en una sección de la sección, m.
Ovalidad admisible para las superficies de calentamiento de la caldera.
donde R es el radio de curvatura de la tubería, m;
- diámetro exterior de la tubería, m.
El adelgazamiento de la pared de la tubería en el lugar de la curva en el lado estirado (exterior) se determina selectivamente mediante un medidor de espesor ultrasónico. Se recomienda una verificación obligatoria de adelgazamiento al cambiar las herramientas de doblado, configurar la máquina y los accesorios.
Para tuberías con un diámetro de hasta 60 mm, dobladas sin calentamiento, corrientes de alta frecuencia (HF), ondulaciones (ondulaciones) en el interior de la curva y protuberancias en el lado estirado no deben exceder los 0,5 mm de altura con un paso mínimo de al menos tres alturas.
Elegir un material
El serpentín está hecho tradicionalmente de un tubo, cuya longitud y diámetro están determinados por el nivel deseado de transferencia de calor. La eficiencia de la estructura dependerá de la conductividad térmica del material utilizado. Las tuberías más utilizadas son:
- cobre con un coeficiente de conductividad térmica de 380;
- acero con un coeficiente de conductividad térmica de 50;
- metal-plástico con un coeficiente de conductividad térmica de 0,3.
¿Cobre o plástico?
Con el mismo nivel de transferencia de calor e iguales dimensiones transversales, la longitud de las tuberías de metal y plástico será 11 y las tuberías de acero 7 veces más largas que las tuberías de cobre.
Es por ello que para la fabricación de la bobina lo mejor es utilizar tubería de cobre recocido.
Dicho material se caracteriza por una plasticidad suficiente y, por lo tanto, se le puede dar fácilmente la forma deseada, por ejemplo, al doblarlo. Un accesorio se conecta fácilmente a una tubería de cobre con una rosca.
Estamos buscando medios improvisados
Dado el alto costo de los materiales, sería apropiado considerar la posibilidad de utilizar productos que ya han cumplido su propósito, pero que aún no han desarrollado completamente su recurso. Esto no solo reducirá el costo de fabricación del intercambiador de calor, sino que también reducirá el tiempo de trabajo de instalación. Como regla general, se da preferencia a:
- cualquier radiador de calefacción que no tenga fugas;
- toalleros calefactables;
- radiadores de automóviles y otros productos similares;
- calentadores de agua instantáneos.
Pago
Radio de curvatura mínimo
El radio de curvatura está determinado por la fórmula.
=3,0833,
donde es el radio de curvatura, mm.
En base a esta condición, se requiere aplicar doblado por bobinado con un mandril (2 en base a consideraciones de diseño).
Definición de momento flector
El momento de flexión requerido para la flexión de la tubería se determina a partir de la condición de flexión de la tubería:
,
donde está la tensión en la zona de deformación, MPa;
- límite elástico condicional del acero, MPa;
=255 MPa para acero 15Kh1M1F.
La divulgación de la condición de flexión está determinada por la fórmula
,
donde está el factor de refuerzo de la tubería determinado por la forma de la sección;
es el factor de refuerzo de la tubería, determinado por las propiedades del material;
Para haz de tubos:
= 5,8 para acero 15Kh1M1F.
La determinación del momento de resistencia, , Nm de la sección para flexión elástica está determinada por la fórmula
donde
La relación entre el diámetro interior y el exterior está determinada por la fórmula
El momento de resistencia está determinado por la fórmula
El momento de flexión está determinado por la fórmula.
Determinación de la fuerza de sujeción de la tubería.
está determinada por la fórmula
\u003d (1.5-2.0) \u003d 2.00.032 \u003d 0.09 m.
La fuerza de sujeción de la tubería está determinada por la fórmula
Determinación del radio requerido del sector de flexión
Durante la deformación en frío del metal, incluidas las tuberías, se produce un retroceso elástico: la capacidad de la tubería para desdoblarse un poco después de retirar la carga. Por tanto, es necesario determinar el radio del sector de flexión, R, m, que reduciría este efecto.
El radio del sector de flexión requerido está determinado por la fórmula
donde E = 2.1.
Determinación del ángulo de flexión
El ángulo de flexión está determinado por la fórmula.
donde
está determinada por la fórmula
El ángulo de flexión está determinado por la fórmula.
Determinación del par total
El par total está determinado por la fórmula
donde es el par requerido para vencer las fuerzas de fricción, kNm.
Determinación del par necesario para vencer las fuerzas de rozamiento
,
donde es el coeficiente de fricción resultante (empírico), teniendo en cuenta la fricción de rodadura en el rodillo, la fricción de deslizamiento del rodillo en los ejes, la fricción de deslizamiento en los cojinetes del sector de flexión, la fricción de la tubería en el mandril, etc
=0,05.
El par de torsión gastado para vencer las fuerzas de fricción está determinado por la fórmula
El par total está determinado por la fórmula
Determinación de la potencia en el eje del sector de flexión
Potencia en el eje del sector de flexión.
donde
está determinada por la fórmula
donde =1450 rpm (aceptado);
= 450 (aceptado), la unidad en sí es desconocida para nosotros, por lo que todos los datos son especulativos.
La potencia en el eje del sector de flexión está determinada por la fórmula
La potencia del motor de accionamiento está determinada por la fórmula.
donde es el factor de eficiencia (C.P.D.) del variador (aceptado condicionalmente).
Análisis del cálculo del proceso de doblado de tubería.
En el curso de este cálculo, se determinó el radio de curvatura de tubería requerido, cuyo valor mostró que era necesario aplicar curvatura de bobinado con un mandril. Se encontró el par requerido en el eje del sector de doblado de tuberías, cuyo valor permitió determinar la potencia requerida del motor de accionamiento para doblar tuberías. Su valor no es tan grande (1.895 kW), pero es suficiente para doblar tuberías de este diámetro.
Métodos para la fabricación de bobinas.
Existen tres esquemas principales para obtener bobinas de superficies de calentamiento de calderas (Fig. 7): elemento por elemento, mimbre y el método de acumulación secuencial. Independientemente del método, el proceso tecnológico para la fabricación de bobinas contempla: inspección de entrada de tuberías; clasificar los tubos originales por longitud; desarrollo de esquemas para cortar tuberías en elementos; corte de tuberías, recorte y limpieza de extremos de tuberías. Elegimos el método elemento por elemento.
Figura 7. Esquema elemento a elemento para la fabricación de bobinas
Con el método de fabricación elemento por elemento, los tubos rectos preparados se doblan primero en máquinas con un recubrimiento posterior, luego los elementos doblados se sueldan en una bobina (Fig. 7).
Desventajas del calentamiento del horno con un circuito de agua.
- Pérdida de espacio útil. El intercambiador de calor incorporado en la cámara de combustión reduce significativamente su tamaño, por lo que este factor debe tenerse en cuenta al colocar la cámara de combustión. Bueno, si el intercambiador de calor está integrado en una estructura existente, la única solución es la carga frecuente de combustible.
- Aumento del riesgo de incendio. Dado que una estufa o chimenea requiere un fuego abierto y un suministro de combustible cerca, no se recomienda dejarla desatendida durante mucho tiempo.
Habiendo organizado la calefacción de la estufa en la casa, debe monitorear constantemente la seguridad contra incendios
Monóxido de carbono. Si se usa incorrectamente, el monóxido de carbono puede ingresar a las viviendas, lo que es peligroso para la vida humana.
Consejo. Si se instala calefacción con un circuito de agua en una casa de campo en la que nadie vive regularmente, especialmente en invierno, para evitar que el agua del circuito se congele, es mejor usar un líquido anticongelante.
Comencemos la instalación
La secuencia de trabajo depende de las características de diseño del intercambiador de calor.
Instalación de un dispositivo con un registro
Al instalar en un horno antiguo, deberá desmontar parte de la mampostería. La secuencia de trabajo es la siguiente:
- Estamos preparando la base para la bobina directamente en la cavidad del horno.
- Instalación de la bobina.
- Colocamos la fila de ladrillos desmontada, dejando espacio para la entrada y salida de las tuberías.
- Conectamos el intercambiador de calor al sistema de calefacción.
Antes de comenzar la operación, el tanque debe ser revisado para detectar fugas sin falta. Puedes asegurarte de que no haya fugas llenándolo de agua, preferiblemente a presión.
Montaje del dispositivo con un contenedor
La mejor opción para una estufa o chimenea. Está hecho de un tanque de metal y dos tubos de cobre. El volumen del tanque, por regla general, es de unos 20 litros.En ausencia de un producto terminado, se fabrica a mano un depósito de volumen suficiente soldando chapa de acero.
Para la fabricación del intercambiador de calor se debe utilizar un material de espesor superior a 2,5 mm. La soldadura debe realizarse de tal manera que el grosor de la costura formada sea mínimo.
El tanque debe instalarse a 1 metro sobre el nivel del piso, pero a no más de 3 metros de la estufa. Se hacen dos agujeros en el tanque: uno cerca del fondo, el segundo, en el punto más alto en el lado opuesto. La eficiencia de la transferencia de calor depende de la ubicación de las líneas.
Es necesario esforzarse para garantizar que la desviación mínima de la salida inferior en la dirección del piso sea de 2 grados. El superior debe estar conectado en un ángulo de 20 grados en la dirección opuesta.
Se está instalando una válvula de drenaje en el tanque de almacenamiento. Se proporciona otro grifo para vaciar todo el sistema, que se instala en el punto más bajo. Después de comprobar la estanqueidad, el sistema está listo para funcionar. La eficiencia de un horno de este tipo con un intercambiador de calor se puede apreciar en la estación fría.
Calentamiento de estufa de bricolaje con circuito de agua construcción por etapas
Primero, antes de comenzar a construir una estufa, debe preparar los cimientos. Para hacer esto, es necesario cavar un hoyo, cuya profundidad es de 150-200 milímetros. En el fondo, vierta ladrillos rotos, grava y escombros en capas. Luego rellene todo con mortero de cemento. La base debe elevarse sobre el piso unos pocos centímetros. Coloque material impermeabilizante sobre la regla.
El proceso de construcción de un horno con un circuito de agua.
Las principales características de la albañilería.
La estufa debe construirse con materiales de calidad. Las paredes se pueden construir con ladrillos con cocción normal, pero para la parte del horno, obtenga ladrillos refractarios.
- Antes de comenzar la colocación, los ladrillos deben humedecerse. Para hacer esto, sumérjalos en agua por un tiempo. Cuando dejen de salir burbujas de aire, puede comenzar la colocación.
- Todas las filas y esquinas deben estar atadas.
- Aplique mortero de cemento inmediatamente a todo el rad. Su capa debe ser de unos 5 milímetros. Refresque el mortero al final justo antes de colocar el ladrillo sobre él.
- Cuando llegue a la parte del horno, no aplique arcilla con una paleta. Hazlo con tus manos.
- Cada cinco filas, corte con cuidado el exceso de cemento de las costuras y límpielos con una esponja húmeda.
- Las paredes de la estufa deben ser verticales y horizontales. Utilice un nivel de burbuja en todo momento durante la mampostería para verificar esto.
Especificaciones de la aplicación
El calentamiento estándar de la estufa implica una distribución desigual de la energía térmica: cuanto más lejos de la fuente, más frío. Después de conectar los radiadores y verter agua, los hornos actúan como análogos de las calderas de combustible sólido y calientan el refrigerante, los canales de humo y las paredes. Tal sistema durante el horno permitirá que el calor se transfiera de la bobina a los radiadores, y después de que se apague el combustible, utilizará la energía de las paredes calentadas del horno.
Al instalar un intercambiador de calor, se debe tener en cuenta que su instalación reducirá el volumen útil del compartimiento de combustible y se deberá agregar combustible con mucha más frecuencia. El correcto diseño del circuito de agua y su relación con las dimensiones de la cámara de calentamiento ayudarán a eliminar este problema. Una buena alternativa sería una estufa de larga duración.
Hay algunos matices en tal actualización del sistema de calefacción. La energía que se libera durante la combustión de la leña comenzará a calentar la unidad de intercambio de calor y el fluido de trabajo colocado en ella, pero las paredes del horno no cambiarán su temperatura.
Se calentará la parte superior del cuerpo con canales de humo. Si el edificio se usa como residencia temporal, el horno no se encenderá regularmente y puede causar que el líquido dentro de las tuberías se congele.Para evitar accidentes, se recomienda sustituir el agua por anticongelante.
Indicadores de calidad
Los indicadores de calidad sirven para evaluar las ventajas operativas de la unidad, los principales son: el nivel técnico, la confiabilidad y durabilidad, las características estructurales, estéticas y ergonómicas de la unidad.
A. Nivel técnico. Hay niveles técnicos absolutos, relativos y prospectivos.
El nivel técnico absoluto de un producto se caracteriza por sus prestaciones. Su número debe ser mínimo. Para evitar la multiplicidad y la confusión al evaluar el nivel absoluto, es necesario limitarnos solo a los más importantes: productividad, eficiencia, continuidad del proceso, grado de automatización.
El nivel técnico relativo caracteriza el grado de perfección del producto cuando se compara (mediante indicadores relevantes) su nivel técnico absoluto con el nivel de las mejores muestras y modelos del mundo moderno, nacionales y extranjeros, de propósito similar.
Un nivel técnico prometedor determina las tendencias planificadas y planificadas en el desarrollo de una industria determinada en forma de un conjunto de sus indicadores prospectivos.
B. Durabilidad y confiabilidad. Estos indicadores son los más importantes de los indicadores de calidad.
Durabilidad - la propiedad de la unidad para mantener el rendimiento con las interrupciones más pequeñas posibles para el mantenimiento y las reparaciones hasta la destrucción o hasta otro estado límite. Los principales indicadores cuantitativos de durabilidad son el recurso técnico y la vida útil.
Recurso técnico: el tiempo total de funcionamiento de la unidad durante el período de funcionamiento.
Vida útil: la duración del calendario de funcionamiento de la unidad antes de la destrucción o hasta otro estado límite (por ejemplo, hasta la primera revisión general). La vida útil está limitada por el desgaste físico y moral de la unidad.
La confiabilidad es una propiedad de la unidad, determinada por la confiabilidad, durabilidad y mantenibilidad de la unidad. Indicadores cuantitativos de confiabilidad: tiempo de operación, probabilidad de operación sin fallas, factor de disponibilidad.
Tiempo de funcionamiento: la duración o la cantidad de trabajo de la unidad,
medido por el número de ciclos, el número de productos fabricados u otras unidades.
La probabilidad de operación libre de fallas es la probabilidad de que, bajo ciertos modos y condiciones de operación, no ocurra ninguna falla dentro de una duración dada de operación. El factor de disponibilidad es la relación entre el tiempo de operación de la unidad en unidades de tiempo durante un cierto período de operación y la suma de este tiempo de operación y el tiempo dedicado a encontrar y eliminar fallas en el mismo período de operación.
B. Ergonomía y estética técnica. Creación de modernos intercambiadores de calor que cumplan con las mejores muestras y estándares mundiales en cuanto a calidad, facilidad de mantenimiento y apariencia. El diseño de un intercambiador de calor industrial debe basarse en las condiciones técnicas y, junto con esto, en los requisitos planteados por las nuevas disciplinas científicas: la ergonomía y la estética técnica.
La ergonomía es una disciplina científica que estudia las capacidades funcionales de una persona en los procesos laborales con el fin de crear herramientas perfectas para él y condiciones óptimas de trabajo.
La estética técnica es una disciplina científica, cuyo tema es el campo de actividad de un artista-diseñador. El propósito del diseño artístico es (en estrecha relación con el diseño técnico) la creación de instalaciones industriales que satisfagan más plenamente las necesidades del personal de servicio, que mejor se adapten a las condiciones operativas, que tengan altas cualidades estéticas, en armonía con el medio ambiente y el medio ambiente.
La apariencia hermosa corresponde, por regla general, a un diseño racional y económico. La apariencia del producto depende en gran medida de su color.El color es el factor más importante que no solo determina el nivel estético de producción, sino que también afecta la fatiga del trabajador, la productividad laboral y la calidad del producto.
Intercambiadores de calor de horno
Esquema de disposición de la bobina.
El diagrama muestra una de las opciones para la bobina. Es bueno colocar este tipo de intercambiador en hornos de calefacción y cocina, ya que su estructura facilita la colocación de una estufa encima.
Para reducir la complejidad del proceso de fabricación, puede realizar algunos cambios en este diseño y reemplazar los tubos en forma de U superior e inferior con un tubo de perfil. Además, las tuberías verticales también se reemplazan por perfiles rectangulares si es necesario.
Si se instala una batería de este diseño en hornos donde no hay superficie de cocción, entonces para aumentar la eficiencia del intercambiador, es recomendable agregar varias tuberías horizontales. El tratamiento y la extracción de agua se pueden realizar desde diferentes lados, depende del diseño del horno y del diseño del circuito de agua.
Indicadores económicos
A. Perfección térmica e hidrodinámica. La energía gastada en bombear portadores de calor en el intercambiador de calor determina en gran medida el coeficiente de transferencia de calor, es decir, la producción de calor total del aparato. Por lo tanto, un indicador importante de la perfección del intercambiador de calor es el grado de uso de energía para bombear el refrigerante para asegurar la transferencia de calor requerida.
La perfección termohidrodinámica del aparato se puede caracterizar por la relación de dos tipos de energía: el calor Q transferido a través de la superficie de intercambio de calor y el trabajo N gastado para vencer la resistencia hidrodinámica y expresado en las mismas unidades para todos los flujos. Por lo tanto, la medida del uso del trabajo gastado en la transferencia de calor se puede expresar mediante la relación
Cuanto mayor sea el valor de E, más perfecto será el intercambiador de calor o su superficie de intercambio de calor desde el punto de vista termohidrodinámico (energético), en igualdad de condiciones. El coeficiente de energía E es una cantidad adimensional, por lo que el numerador y el denominador de la expresión E = Q/N pueden referirse a una unidad arbitraria pero igual, por ejemplo, a una unidad de superficie de intercambio de calor (índice térmico), a un calor cambiar la unidad de masa superficial (índice de masa), o a la unidad de volumen (índice de volumen). Al comparar dispositivos, el valor de E se puede atribuir a todo el calor y a todo el trabajo gastado, oa una unidad de superficie, masa o volumen del dispositivo.
El análisis muestra que, en igualdad de condiciones, un cambio en la velocidad del refrigerante tiene un efecto diferente en varias cantidades que caracterizan el funcionamiento del intercambiador de calor: el coeficiente de transferencia de calor cambia en proporción a la velocidad (o caudal) a la potencia de 0,6-0,8, la resistencia hidrodinámica es proporcional a la velocidad a la potencia 1,7-1,8, y la potencia para bombear el refrigerante - a la potencia de 2,75.
Con un aumento en la velocidad del refrigerante, la potencia para bombearlo crece mucho más rápido que la cantidad de calor transferido, es decir, para un determinado aparato o una determinada superficie de intercambio de calor, el valor del coeficiente de energía E disminuye con un aumento en el velocidad del refrigerante. Por lo tanto, el valor absoluto del coeficiente E no puede servir como medida de la perfección termohidrodinámica de un intercambiador de calor, sino que es útil solo cuando se comparan dos o más dispositivos.
B. Eficiencia. El indicador térmico de la perfección del intercambiador de calor es su eficiencia (eficiencia):
donde Q1 es la cantidad máxima posible de calor que se puede transferir de un refrigerante caliente a un refrigerante frío en determinadas condiciones; Q2 es la cantidad de calor transferido del refrigerante caliente al frío, o el calor gastado en el proceso tecnológico.
La cantidad máxima posible de calor, o calor disponible, depende de las temperaturas iniciales y los equivalentes en agua de los fluidos de transferencia de calor.
Cómo instalar un circuito de agua
La instalación se realiza de la misma manera que la instalación de cualquier otro sistema de calefacción. El único punto a considerar es que el “retorno” para el calentamiento de la estufa se encuentra más arriba.
La circulación del refrigerante es de tres tipos:
- Natural. Para la circulación natural, la instalación de tuberías debe realizarse con la pendiente máxima permitida. Además, en el lugar donde la tubería sale del horno, es necesario colocar un "colector de aceleración": para esto, la tubería se dirige verticalmente a una altura de 1 a 1,5 m, y luego hacia los radiadores a lo largo de una pendiente. sendero.
Forzado. Este tipo de circulación aumenta la eficiencia hasta en un 30%. Se agrega una bomba de circulación al circuito, que crea la presión del refrigerante. Sin embargo, no es deseable configurar un sistema con un solo tipo de circulación forzada, porque en caso de corte de energía o falla de la bomba, el agua no circulará, lo que provocará la ebullición del refrigerante en el sistema.
Conjunto. Para este tipo de circulación, es necesario combinar la instalación de tuberías con pendiente, como se describe en el primer párrafo, con la bomba. La bomba en este caso está conectada al sistema a través de una línea paralela, como se muestra en el diagrama 4. Con esta combinación, la bomba funcionará en presencia de electricidad, en su ausencia, la circulación se realizará de forma natural.
