Caratteristiche del progetto
Molto spesso, un serbatoio di metallo con una capacità fino a 5 litri con tubi integrati funge da scambiatore di calore. Non c'è contatto diretto con il fuoco. Il dispositivo permette di riscaldare l'acqua fredda, che poi entra nei termosifoni o in un serbatoio estraibile di maggiore capacità collocato nello stesso locale o in un locale attiguo.
Di conseguenza, riscaldando la stufa in una stanza, sarà possibile riscaldarne un'altra. Secondo il suo design, lo scambiatore di calore per il forno può essere esterno e interno.
Questo tipo è molto simile a un serbatoio pieno di liquido di raffreddamento. All'interno del serbatoio è presente una parte del tubo utilizzato per rimuovere i prodotti della combustione. In termini di design, lo scambiatore di calore esterno è più complesso di quello interno, poiché impone requisiti maggiori sulle prestazioni dei lavori di saldatura.
Tuttavia, la sua manutenzione è molto più semplice. Se necessario, il serbatoio può essere smontato per rimuovere il calcare o eliminare le perdite.
Interno
È montato sopra una camera di combustione direttamente nel forno. È facile da installare, ma se è necessaria una manutenzione, possono sorgere alcune difficoltà. Soprattutto se il forno è di mattoni.
Per evitare ciò, al momento dello sviluppo del progetto, vale la pena occuparsi della manutenibilità del futuro scambiatore di calore.
Pro e contro del forno
Una normale stufa distribuisce il calore in modo non uniforme: fa molto caldo proprio accanto alla stufa e più è lontana, più fa freddo. La presenza di un circuito ad acqua permette di distribuire uniformemente il calore generato dalla stufa in tutta la casa.
Realizzazione di un forno di riscaldo con circuito ad acqua
Pertanto, solo una stufa è in grado di riscaldare più stanze della casa contemporaneamente. La stufa funziona quasi come una caldaia a combustibile solido. Solo che non riscalda solo il liquido di raffreddamento e il circuito dell'acqua. Inoltre, vengono riscaldate le pareti e i canali del fumo, che svolgono anche un ruolo importante nel processo di riscaldamento.
Lo scambiatore di calore (serpentina) è l'elemento principale della stufa. È installato nella parte del combustibile della stufa e lì è collegato l'intero sistema di riscaldamento dell'acqua.
I vantaggi di un forno con circuito ad acqua includono le seguenti caratteristiche:
- Innanzitutto, per un tale forno non è necessario acquistare unità e componenti costosi.
- Un forno ben costruito ti servirà a lungo senza richiedere costose riparazioni. A volte, potresti aver bisogno solo di un piccolo cosmetico.
- Puoi creare una stufa di qualsiasi design: forma, dimensione, decorazione: tutto questo secondo i tuoi gusti e le tue capacità finanziarie.
- Se confrontiamo una stufa dotata di un circuito dell'acqua e una caldaia a combustibile solido, con l'aiuto della prima non viene riscaldato solo il liquido di raffreddamento, ma anche gli scarichi dei fumi.
- Una batteria può essere dotata di una stufa già costruita. Può essere inserito anche nel forno di cottura.
Un'opzione di stufa che si adatta perfettamente all'interno della stanza
Ci sono anche degli svantaggi in questo tipo di riscaldamento.
- Quando lo scambiatore di calore viene inserito nella parte del combustibile, lo spazio prezioso di quest'ultimo si riduce notevolmente. Il problema può essere risolto se lo scambiatore di calore è integrato nel forno nella fase della sua costruzione. Ha solo bisogno di essere allargato. Bene, se è inserito in una struttura già costruita, non c'è altra via d'uscita, tranne che per la posa incompleta del carburante, ma in parti.
- Con una tale stufa, il rischio di incendio aumenta. Un fuoco aperto brucia nella stufa e nel camino, inoltre la legna da ardere di scorta viene spesso conservata nelle vicinanze. Non lasciare questa unità incustodita.
- Se la stufa viene utilizzata in modo errato, il monossido di carbonio che entra nei locali della casa può portare a conseguenze molto tristi.
Un'immagine dalla quale risulta chiaro che è meglio non lasciare l'unità incustodita
Gli esperti consigliano di utilizzare liquido non congelante in tali strutture se le persone non vivono sempre in casa, ma, ad esempio, solo in estate.
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Caratteristiche del progetto
Se il proprietario dell'edificio ha esperienza nella posa di mattoni o nella fornace, l'installazione può essere eseguita a mano. Prima di collegare l'impianto di riscaldamento dell'acqua, sarà inoltre necessario realizzare un'unità di scambio termico.
Nonostante il mercato delle costruzioni offra un'ampia selezione di strutture finite, l'autoproduzione è più redditizia. Un'installazione autocostruita consente di tenere conto di tutti i parametri di questo particolare forno, del suo posizionamento e delle dimensioni del vano carburante.
Scambiatore di calore a tubi
Il dispositivo di un sistema di riscaldamento del forno con un circuito dell'acqua prevede l'installazione di uno scambiatore di calore nel vano combustibile del forno e il collegamento di tubi ad esso per l'alimentazione del fluido di lavoro. Per il riscaldamento e la cottura di stufe e stufe, sono adatte bobine saldate da tubi e collocate in contenitori di metallo. La loro fabbricazione richiede professionalità e la pulizia dai prodotti della combustione è piuttosto laboriosa, ma la superficie sinuosa fornirà un riscaldamento rapido.
I tubi a forma di U da 50 mm utilizzati nella progettazione possono essere sostituiti con sezioni di tubi profilati da 40x60 mm.Ciò semplificherà il lavoro di saldatura e faciliterà notevolmente l'installazione. Se il forno non viene utilizzato per la cottura, vengono saldati ulteriori tubi di piccolo diametro nella parte superiore dello scambiatore di calore. Un design fai-da-te emetterà molto più calore.
Scambiatore di calore in lamiera d'acciaio
Dispositivi di questo tipo sono utilizzati nei forni progettati esclusivamente per il riscaldamento degli ambienti. Per la loro fabbricazione, avrai bisogno di lamiera spessa mezzo centimetro, sezioni di tubi rettangolari 40x60 mm e tubi rotondi dello stesso diametro per fornire acqua alla superficie di lavoro. Le dimensioni degli scambiatori di calore dipendono dalle dimensioni dei vani del forno per il combustibile.
Un sistema di riscaldamento simile può essere utilizzato per un piano cottura e riscaldamento o per una semplice stufa. Per fare ciò, la struttura deve essere montata in modo che i gas riscaldati dalla camera del combustibile si muovano verso il ripiano superiore del registro, fluiscano attorno ad esso ed entrino nei canali del fumo.
Controllo di giunti saldati e curve
Ciascun giunto saldato viene sottoposto a ispezione e misurazione esterna per rilevare lo spostamento del bordo e la frattura del giunto (Fig. 8). Per spostamento b dei bordi da saldare si intende lo spostamento parallelo degli assi dei tubi tra loro. Il nodo k è una deviazione sotto forma di disallineamento degli assi dei tubi uniti. Gli spostamenti dei bordi e le rotture dei giunti sono misurati con un righello speciale lungo 400 mm con un'apertura al centro, che è installato saldamente lungo la generatrice di uno dei tubi con un'apertura in corrispondenza del giunto, e la deviazione è determinata sull'altro tubo con una sonda a una distanza di 200 mm dall'asse del giunto. Le misurazioni vengono eseguite in 3 - 4 punti attorno alla circonferenza dell'articolazione.
L'ispezione rivela difetti come incendio doloso (fusione) dei tubi nei punti di contatto con le ganasce e il corpo della macchina, bordi striscianti, rimozione incompleta delle bave esterne.
a - spostamento; b - frattura;
Figura 8 - Deviazione dei bordi dei tubi saldati
Per verificare la qualità delle saldature, oltre ai dispositivi per il controllo automatico dei parametri del processo di saldatura, vengono eseguiti test rapidi di controllo dei giunti saldati (campioni). I campioni vengono ricevuti prima dell'inizio di ogni turno. La saldatura è consentita solo se ci sono risultati positivi dei test rapidi dei campioni di controllo. Di norma, i campioni espressi sono sottoposti a esame metallografico.
Il controllo delle proprietà meccaniche e l'esame metallografico dei giunti saldati vengono effettuati su campioni ricavati da giunti saldati di controllo, oppure su campioni di giunti saldati ricavati dal manufatto. In caso di ritaglio dai prodotti finiti, il volume dei giunti di controllo deve essere almeno l'1% (ma non inferiore a tre giunti) del numero totale di giunti saldati identici eseguiti da ciascun saldatore in un turno.
Facendo scorrere la sfera con aria compressa si verifica la completezza della rimozione della bave interna (o perdita di metallo) garantendo una determinata sezione di flusso nei giunti saldati. Quando si testano giunti saldati su tubi diritti (ciglia), viene utilizzata una sfera con un diametro di 0,86din.nom, su bobine 0.8din.nom tubi. La diminuzione del diametro della sfera durante il controllo dell'area di flusso nella batteria è causata dall'ovalità dei tubi nelle curve. Sull'estremità libera della bobina è posizionato un trappola per sfere, che garantisce un funzionamento sicuro.
Il controllo dell'ovalità delle curve dei tubi e delle serpentine delle superfici riscaldanti è selettivo (almeno il 10% delle curve della stessa misura standard). L'ovalizzazione massima lungo l'intera lunghezza della curva non deve superare il valore consentito. La misurazione dei diametri esterni massimo e minimo del tubo in curva viene effettuata in una sezione di controllo.
È possibile determinare l'ovalità della sezione nei punti delle curve dei tubi
dove e sono, rispettivamente, il diametro esterno massimo e minimo del tubo in curva, misurato in un tratto della sezione, m.
Ovalità ammessa per superfici di riscaldamento della caldaia
dove R è il raggio di curvatura del tubo, m;
- diametro esterno del tubo, m.
L'assottigliamento della parete del tubo nel punto della curva sul lato teso (esterno) è determinato selettivamente da uno spessimetro ad ultrasuoni. Si consiglia un controllo obbligatorio del diradamento durante il cambio degli utensili di piegatura, l'allestimento della macchina e delle attrezzature.
Per tubi con un diametro fino a 60 mm, piegati senza riscaldamento, correnti ad alta frequenza (HF), ondulazione (ondulazione) all'interno della curva e rigonfiamenti sul lato teso non devono superare 0,5 mm di altezza con un gradino minimo di almeno tre altezze.
Scelta di un materiale
La batteria è tradizionalmente costituita da un tubo, la cui lunghezza e diametro sono determinati dal livello di scambio termico desiderato. L'efficienza della struttura dipenderà dalla conducibilità termica del materiale utilizzato. I tubi più comunemente usati sono:
- rame con un coefficiente di conducibilità termica di 380;
- acciaio con un coefficiente di conducibilità termica di 50;
- metallo-plastica con un coefficiente di conducibilità termica di 0,3.
Rame o plastica?
Con lo stesso livello di trasferimento di calore e uguali dimensioni trasversali, la lunghezza dei tubi in metallo-plastica sarà 11 e i tubi in acciaio 7 volte più lunghi dei tubi in rame.
Ecco perché per la fabbricazione della bobina è meglio utilizzare un tubo di rame ricotto.
Un tale materiale è caratterizzato da una sufficiente plasticità e quindi può essere facilmente conferito alla forma desiderata, ad esempio piegandolo. Un raccordo si collega facilmente a un tubo di rame con una filettatura.
Cerchiamo mezzi improvvisati
Dato l'alto costo dei materiali, sarebbe opportuno considerare la possibilità di utilizzare prodotti che hanno già svolto il loro scopo, ma non hanno ancora sviluppato appieno la loro risorsa. Ciò non solo ridurrà i costi di produzione dello scambiatore di calore, ma ridurrà anche il tempo per i lavori di installazione. Di norma viene data preferenza a:
- eventuali radiatori di riscaldamento che non presentano perdite;
- termoarredo;
- radiatori per auto e altri prodotti simili;
- scaldabagni istantanei.
Pagamento
Raggio minimo di curvatura
Il raggio di curvatura è determinato dalla formula
=3,0833,
dove è il raggio di curvatura, mm.
In base a questa condizione, è necessario applicare la flessione mediante avvolgimento con un mandrino (2 in base a considerazioni di progettazione).
Definizione di momento flettente
Il momento flettente richiesto per la curvatura del tubo è determinato dalla condizione di curvatura del tubo:
,
dov'è la sollecitazione nella zona di deformazione, MPa;
- carico di snervamento condizionato dell'acciaio, MPa;
=255 MPa per acciaio 15Kh1M1F.
L'apertura della condizione di flessione è determinata dalla formula
,
dove è il fattore di rinforzo del tubo determinato dalla forma della sezione;
è il fattore di rinforzo del tubo, determinato dalle proprietà del materiale;
Per fascio tubiero:
= 5,8 per acciaio 15Kh1M1F.
La determinazione del momento resistente, , Nm della sezione per flessione elastica è determinata dalla formula
dove
Il rapporto tra diametro interno ed esterno è determinato dalla formula
Il momento di resistenza è determinato dalla formula
Il momento flettente è determinato dalla formula
Determinazione della forza di serraggio del tubo
è determinato dalla formula
\u003d (1,5-2,0) \u003d 2.00.032 \u003d 0,09 m.
La forza di serraggio del tubo è determinata dalla formula
Determinazione del raggio richiesto del settore di piegatura
Durante la deformazione a freddo del metallo, compresi i tubi, si verifica un ritorno elastico: la capacità del tubo di piegarsi leggermente dopo aver rimosso il carico. Pertanto, è necessario determinare il raggio del settore di piegatura, R, m, che ridurrebbe questo effetto.
Il raggio del settore di piegatura richiesto è determinato dalla formula
dove E = 2,1.
Determinazione dell'angolo di piegatura
L'angolo di piegatura è determinato dalla formula
dove
è determinato dalla formula
L'angolo di piegatura è determinato dalla formula
Determinazione della coppia totale
La coppia totale è determinata dalla formula
dove è la coppia richiesta per vincere le forze di attrito, kNm.
Determinazione della coppia necessaria per vincere le forze di attrito
,
dove è il coefficiente di attrito risultante (empirico), tenendo conto dell'attrito volvente sul rullo, dell'attrito radente del rullo sugli assi, dell'attrito radente nei cuscinetti del settore di curvatura, dell'attrito del tubo sul mandrino, eccetera.
=0,05.
La coppia spesa per vincere le forze di attrito è determinata dalla formula
La coppia totale è determinata dalla formula
Determinazione della potenza sull'albero del settore di piegatura
Alimentare l'albero del settore di piegatura
dove
è determinato dalla formula
dove =1450 giri/min (accettato);
= 450 (accettato), l'unità stessa ci è sconosciuta, quindi tutti i dati sono speculativi.
La potenza sull'albero del settore di piegatura è determinata dalla formula
La potenza del motore di azionamento è determinata dalla formula
dove è il fattore di efficienza (CPD) dell'azionamento (accettato condizionalmente).
Analisi del calcolo del processo di curvatura dei tubi
Nel corso di questo calcolo è stato determinato il raggio di curvatura del tubo richiesto, il cui valore ha mostrato che era necessario applicare la curvatura dell'avvolgimento con un mandrino. È stata trovata la coppia richiesta sull'albero del settore curvatubi, il cui valore ha permesso di determinare la potenza richiesta del motore di azionamento per la curvatura tubi. Il suo valore non è così grande (1.895 kW), ma è sufficiente per piegare tubi di questo diametro.
Metodi per la produzione di bobine
Esistono tre schemi principali per ottenere bobine di superfici riscaldanti della caldaia (Fig. 7): elemento per elemento, vimini e il metodo di accumulo sequenziale. Indipendentemente dal metodo, il processo tecnologico per la produzione dei coil prevede: il controllo in ingresso dei tubi; smistamento dei tubi originali per lunghezza; sviluppo di schemi per tagliare i tubi in elementi; taglio tubi, rifilatura e pulizia delle estremità dei tubi. Scegliamo il metodo elemento per elemento.
Figura 7. Schema elemento per elemento per la produzione di bobine
Con il metodo di fabbricazione elemento per elemento, i tubi dritti preparati vengono prima piegati su macchine con successiva placcatura, quindi gli elementi piegati vengono saldati insieme in una bobina (Fig. 7).
Svantaggi del riscaldamento del forno con un circuito dell'acqua
- Perdita di spazio utilizzabile. Lo scambiatore di calore integrato nel focolare ne riduce notevolmente le dimensioni, quindi questo fattore deve essere preso in considerazione durante la posa del focolare. Ebbene, se lo scambiatore di calore è integrato in una struttura esistente, l'unica soluzione è il caricamento frequente del combustibile.
- Aumento del rischio di incendio. Poiché una stufa o un camino richiedono un fuoco aperto e una scorta di carburante nelle vicinanze, non è consigliabile lasciare una stufa del genere incustodita per molto tempo.
Avendo organizzato il riscaldamento della stufa in casa, è necessario monitorare costantemente la sicurezza antincendio
Monossido di carbonio. Se usato in modo improprio, il monossido di carbonio può entrare negli alloggi, il che è pericoloso per la vita umana.
Consigli. Se il riscaldamento con circuito idrico è installato in una casa di campagna in cui nessuno vive regolarmente, soprattutto in inverno, per evitare il congelamento dell'acqua nel circuito, è meglio utilizzare un liquido antigelo.
Iniziamo l'installazione
La sequenza di lavoro dipende dalle caratteristiche progettuali dello scambiatore di calore.
Installazione di un dispositivo con un registro
Durante l'installazione in una vecchia fornace, dovrai smontare parte della muratura. La sequenza di lavoro è la seguente:
- Stiamo preparando la fondazione per la bobina direttamente nella cavità del forno.
- Installazione della bobina.
- Posiamo la fila di mattoni smontata, lasciando spazio all'ingresso e all'uscita dei tubi.
- Colleghiamo lo scambiatore di calore all'impianto di riscaldamento.
Prima di iniziare il funzionamento, è necessario controllare a colpo sicuro la tenuta del serbatoio. Puoi assicurarti che non ci siano perdite riempiendolo di acqua, preferibilmente sotto pressione.
Montaggio del dispositivo con un contenitore
L'opzione migliore per una stufa o un camino. È composto da un serbatoio di metallo e due tubi di rame. Il volume del serbatoio, di regola, è di circa 20 litri.In assenza di un prodotto finito, una vasca di volume sufficiente viene realizzata a mano mediante saldatura della lamiera d'acciaio.
Per la fabbricazione dello scambiatore di calore deve essere utilizzato un materiale di spessore superiore a 2,5 mm. La saldatura deve essere eseguita in modo tale che lo spessore della giuntura formata sia minimo.
Il serbatoio deve essere installato a 1 metro sopra il livello del pavimento, ma a non più di 3 metri dalla stufa. Nel serbatoio sono praticati due fori: uno vicino al fondo, il secondo - nel punto più alto sul lato opposto. L'efficienza del trasferimento di calore dipende dalla posizione delle linee.
È necessario sforzarsi di garantire che la deviazione minima dell'uscita inferiore nella direzione del pavimento sia di 2 gradi. Quello superiore dovrebbe essere collegato con un angolo di 20 gradi nella direzione opposta.
Nel serbatoio di accumulo viene installata una valvola di scarico. Viene fornito un altro rubinetto per drenare l'intero sistema, che è installato nel punto più basso. Dopo aver verificato la tenuta, il sistema è pronto per il funzionamento. L'efficienza di un tale forno con scambiatore di calore può essere apprezzata nella stagione fredda.
Riscaldamento della stufa fai-da-te con una costruzione a fasi del circuito dell'acqua
Innanzitutto, prima di iniziare a costruire una stufa, devi preparare le fondamenta. Per fare ciò, è necessario scavare una fossa, la cui profondità è di 150-200 millimetri. Sul fondo, versa mattoni rotti, ghiaia e macerie a strati. Quindi riempire il tutto con malta cementizia. La fondazione dovrebbe salire di qualche centimetro dal pavimento. Stendere il materiale impermeabilizzante sul massetto.
Il processo di costruzione di una fornace con un circuito dell'acqua
Le caratteristiche principali della muratura
La stufa deve essere costruita con materiali di qualità. Le pareti possono essere costruite con mattoni con cottura normale, ma per la parte del forno, ottenere mattoni refrattari.
- Prima di iniziare la posa, i mattoni devono essere inumiditi. Per fare questo, immergili in acqua per un po'. Quando le bolle d'aria smettono di uscire, può iniziare la posa.
- Tutte le file e gli angoli devono essere legati.
- Applicare immediatamente malta cementizia su tutto il rad. Il suo strato dovrebbe essere di circa 5 millimetri. Rinfrescare la malta alla fine prima di posarvi sopra il mattone.
- Quando arrivi alla parte del forno, non applicare l'argilla con una cazzuola. Fallo con le mani.
- Ogni cinque file, tagliare con cura il cemento in eccesso dalle cuciture e pulirle con una spugna umida.
- Le pareti della stufa devono essere verticali e orizzontali. Utilizzare sempre una livella durante la muratura per verificarlo.
Specifiche dell'applicazione
Il riscaldamento standard della stufa implica una distribuzione non uniforme dell'energia termica: più lontano dalla fonte, più fredda. Dopo aver collegato i radiatori e aver versato l'acqua, i forni agiscono come analoghi delle caldaie a combustibile solido, fornendo il riscaldamento del liquido di raffreddamento, dei canali del fumo e delle pareti. Un tale sistema durante il forno consentirà il trasferimento del calore dalla bobina ai radiatori e, dopo che il combustibile si sarà estinto, utilizzerà l'energia delle pareti riscaldate del forno.
Quando si installa uno scambiatore di calore, è necessario tenere conto del fatto che la sua installazione ridurrà il volume utile del vano carburante e il carburante dovrà essere aggiunto molto più spesso. La corretta progettazione del circuito dell'acqua e il suo rapporto con le dimensioni della camera di riscaldamento aiuteranno ad eliminare questo problema. Una buona alternativa sarebbe una stufa a combustione lunga.
Ci sono alcune sfumature in un tale aggiornamento del sistema di riscaldamento. L'energia che viene rilasciata durante la combustione della legna da ardere inizierà a riscaldare l'unità di scambio termico e il fluido di lavoro posto in essa, ma le pareti del forno non cambieranno la loro temperatura.
La parte superiore del corpo con canali di fumo sarà riscaldata. Se l'edificio viene utilizzato come residenza temporanea, il forno non si accende regolarmente e può causare il congelamento del liquido all'interno dei tubi.Al fine di prevenire incidenti, si consiglia di sostituire l'acqua con antigelo.
Indicatori di qualità
Gli indicatori di qualità servono a valutare i vantaggi operativi dell'unità, i principali sono: il livello tecnico, l'affidabilità e la durata, le caratteristiche strutturali, estetiche ed ergonomiche dell'unità.
A. Livello tecnico. Esistono livelli tecnici assoluti, relativi e prospettici.
Il livello tecnico assoluto di un prodotto è caratterizzato dalle sue prestazioni. Il loro numero dovrebbe essere minimo. Per evitare molteplicità e confusione nella valutazione del livello assoluto, è necessario limitarsi solo alle più importanti: produttività, efficienza, continuità di processo, grado di automazione.
Il livello tecnico relativo caratterizza il grado di perfezione del prodotto quando si confronta (con indicatori pertinenti) il suo livello tecnico assoluto con il livello del miglior mondo moderno - nazionale ed estero - campioni e modelli con uno scopo simile.
Un livello tecnico promettente determina le tendenze pianificate e pianificate nello sviluppo di un determinato settore sotto forma di una serie di suoi indicatori potenziali.
B. Durabilità e affidabilità. Questi indicatori sono i più importanti degli indicatori di qualità.
Durabilità - la proprietà dell'unità di mantenere le prestazioni con il minor numero di interruzioni possibili per la manutenzione e le riparazioni fino alla distruzione o ad un altro stato limite. I principali indicatori quantitativi di durabilità sono le risorse tecniche e la durata.
Risorsa tecnica: il tempo di funzionamento totale dell'unità per il periodo di funzionamento.
Vita utile: la durata del calendario del funzionamento dell'unità prima della distruzione o di un altro stato limite (ad esempio, fino alla prima revisione importante). La durata è limitata dall'usura fisica e morale dell'unità.
L'affidabilità è una proprietà dell'unità, determinata dall'affidabilità, durata e manutenibilità dell'unità. Indicatori quantitativi di affidabilità: tempo di funzionamento, probabilità di funzionamento senza guasti, fattore di disponibilità.
Tempo di funzionamento: la durata o la quantità di lavoro dell'unità,
misurata dal numero di cicli, dal numero di prodotti fabbricati o da altre unità.
La probabilità di funzionamento senza guasti è la probabilità che, in determinate modalità e condizioni operative, non si verifichi alcun guasto entro una determinata durata di funzionamento. Il fattore di disponibilità è il rapporto tra il tempo di funzionamento dell'unità in unità di tempo per un certo periodo di funzionamento e la somma di questo tempo di funzionamento e il tempo impiegato per trovare ed eliminare i guasti nello stesso periodo di funzionamento.
B. Ergonomia ed estetica tecnica. Realizzazione di moderni scambiatori di calore che soddisfano i migliori campioni e gli standard mondiali in termini di qualità, facilità di manutenzione ed estetica. La progettazione di uno scambiatore di calore industriale dovrebbe basarsi sulle condizioni tecniche e, insieme a ciò, sui requisiti proposti dalle nuove discipline scientifiche: ergonomia ed estetica tecnica.
L'ergonomia è una disciplina scientifica che studia le capacità funzionali di una persona nei processi lavorativi al fine di creare strumenti perfetti per lui e condizioni di lavoro ottimali.
L'estetica tecnica è una disciplina scientifica, la cui materia è il campo di attività di un artista-designer. Lo scopo della progettazione artistica è (in stretta connessione con la progettazione tecnica) la realizzazione di impianti industriali che rispondano al meglio alle esigenze del personale di servizio, più adatti alle condizioni operative, aventi elevate qualità estetiche, in armonia con l'ambiente e l'ambiente.
Il bell'aspetto corrisponde, di regola, a un design razionale ed economico. L'aspetto del prodotto dipende in gran parte dal suo colore.Il colore è il fattore più importante che non solo determina il livello estetico della produzione, ma influisce anche sulla fatica dei lavoratori, sulla produttività del lavoro e sulla qualità del prodotto.
Scambiatori di calore per forni
Schema di disposizione della bobina
Il diagramma mostra una delle opzioni per la bobina. È bene posizionare questo tipo di scambiatore nei forni di riscaldamento e di cottura, perché la sua struttura permette di posizionare facilmente sopra una stufa.
Al fine di ridurre la complessità del processo di produzione, è possibile apportare alcune modifiche a questo design e sostituire i tubi a forma di U superiore e inferiore con un tubo profilato. Inoltre, se necessario, i tubi verticali vengono sostituiti con profili rettangolari.
Se una batteria di questo tipo è installata in forni dove non è presente il piano di cottura, per aumentare l'efficienza dello scambiatore, è consigliabile aggiungere più tubi orizzontali. Il trattamento e il prelievo dell'acqua possono essere eseguiti da diversi lati, dipende dal design del forno e dal design del circuito dell'acqua.
Indicatori economici
A. Perfezione termica e idrodinamica. La potenza spesa per pompare i vettori di calore nello scambiatore di calore determina in larga misura il coefficiente di trasferimento del calore, cioè la potenza termica complessiva dell'apparato. Pertanto, un indicatore importante della perfezione dello scambiatore di calore è il grado di utilizzo della potenza per pompare il liquido di raffreddamento per garantire il trasferimento di calore richiesto.
La perfezione termoidrodinamica dell'apparato può essere caratterizzata dal rapporto di due tipi di energia: il calore Q ceduto attraverso la superficie di scambio termico, e il lavoro N impiegato per vincere la resistenza idrodinamica ed espresso nelle stesse unità per tutti i flussi. Pertanto, la misura dell'uso del lavoro speso per il trasferimento di calore può essere espressa dal rapporto
Maggiore è il valore di E, più perfetto è lo scambiatore di calore o la sua superficie di scambio termico dal punto di vista termoidrodinamico (energetico), a parità di condizioni. Il coefficiente di energia E è una grandezza adimensionale, quindi numeratore e denominatore dell'espressione E = Q/N possono essere riferiti ad un'unità arbitraria ma uguale, ad esempio, ad un'unità di superficie di scambio termico (indice termico), ad un calore scambiare unità di massa superficiale (indice di massa) o unità di volume (indice di volume). Quando si confrontano i dispositivi, il valore di E può essere attribuito a tutto il calore ea tutto il lavoro speso, oppure a un'unità di superficie, massa o volume del dispositivo.
L'analisi mostra che, a parità di altre condizioni, una variazione della velocità del liquido di raffreddamento ha un effetto diverso sulle varie grandezze che caratterizzano il funzionamento dello scambiatore di calore: il coefficiente di scambio termico varia in proporzione alla velocità (o portata) alla potenza di 0,6-0,8, la resistenza idrodinamica è proporzionale alla velocità alla potenza 1,7-1,8 e alla potenza per pompare il liquido di raffreddamento - alla potenza di 2,75.
Con un aumento della velocità del liquido di raffreddamento, la potenza per pomparlo cresce molto più velocemente della quantità di calore trasferito, ovvero per un determinato apparato o una certa superficie di scambio termico, il valore del coefficiente energetico E diminuisce con l'aumento del velocità del liquido di raffreddamento. Pertanto, il valore assoluto del coefficiente E non può servire come misura della perfezione termoidrodinamica di uno scambiatore di calore, ma è utile solo quando si confrontano due o più dispositivi.
B. Efficienza. L'indicatore termico della perfezione dello scambiatore di calore è la sua efficienza (rendimento):
dove Q1 è la quantità massima possibile di calore che può essere trasferita da un liquido di raffreddamento caldo a un liquido di raffreddamento freddo in determinate condizioni; Q2 è la quantità di calore trasferita dal refrigerante caldo a quello freddo, ovvero il calore speso per il processo tecnologico.
La massima quantità possibile di calore, o calore disponibile, dipende dalle temperature iniziali e dagli equivalenti d'acqua dei fluidi termovettori.
Come installare un circuito idraulico
L'installazione avviene allo stesso modo dell'installazione di qualsiasi altro impianto di riscaldamento. L'unico punto da considerare è che il “ritorno” per il riscaldamento della stufa si trova più in alto.
Esistono tre tipi di circolazione del liquido di raffreddamento:
- Naturale. Per la circolazione naturale, l'installazione delle tubazioni deve essere eseguita alla massima pendenza consentita. Inoltre, nel punto in cui il tubo esce dal forno, è necessario predisporre un "collettore di accelerazione": per questo, il tubo viene diretto verticalmente ad un'altezza di 1–1,5 m, quindi scende ai radiatori lungo una pendenza sentiero.
Costretto. Questo tipo di circolazione aumenta l'efficienza fino al 30%. Una pompa di circolazione viene aggiunta al circuito, che crea la pressione del liquido di raffreddamento. Tuttavia, non è desiderabile predisporre un sistema con un solo tipo di circolazione forzata, perché in caso di interruzione di corrente o guasto della pompa, l'acqua non circolerà, il che porterà all'ebollizione del liquido di raffreddamento nel sistema.
Combinato. Per questo tipo di circolazione è necessario abbinare l'installazione di tubazioni con pendenza, come descritto nel primo paragrafo, alla pompa. La pompa in questo caso è collegata all'impianto tramite una linea parallela, come mostrato nello schema 4. Con questa combinazione la pompa lavorerà in presenza di energia elettrica, in sua assenza la circolazione sarà effettuata naturalmente.
