Изготовление теплообменника в палатку для зимней рыбалки своими руками

Легко ли сделать теплообменник своими руками и как установить отопление в доме: подавляющее большинство владельцев дач и загородных домов рано или поздно задаются вопросами.

Теплообменники – промышленные и бытовые технические устройства для передачи энергии между двумя средами с разной температурой. Среды называются теплоносителями и могут быть однородными (например, жидкость/жидкость) и разнородными (жидкость/газ). В быту это важная часть системы отопления. Он может быть нагревательным и охлаждающим. В большинстве случаев на границе двух сред имеется твердая перегородка с хорошей теплопроводностью. Среды никогда не соприкасаются между собой, передача энергии всегда идёт в одном направлении. Такие аппараты называются рекуперативными. В металлургической и химической промышленности есть также регенераторные устройства, в которых один и тот же теплоноситель то отдаёт, то забирает тепло. В отдельных случаях к ним относят смесители, в которых встречаются две струи газа или жидкости с разной температурой, но в техническом плане такое определение не выдерживает критики.

Как сделать теплообменник для печи

Изготовление теплообменника не является самым сложным техническим процессом. Самая простая схема теплообменника имеет название «змейка». Для изготовления подобной конструкции необходимо взять обычную трубу, свернутую спиралью, и поместить ее, например, в бочку, оставив концы трубы снаружи. Конечно, такое отопление будет в значительной степени зависеть от теплопроводности используемого материала.

Спиральная форма позволяет обеспечить максимальную площадь соприкосновения. Такой самодельный теплообменник для печи является самым простым и неэффективным, поэтому стоит рассмотреть и другие виды теплообменников.

Для создания теплообменника типа «трубная доска» используются две герметичных емкости и трубы. Емкости располагаются по разным сторонам и соединяются большим количеством труб. Жидкость попадает в емкости по отдельно расположенным трубам, а в месте соединения происходит обмен тепловой энергией. На этой системе базируется отопление в многоэтажных домах. Печь с теплообменником своими руками очень хорошо подходит для самых разных ситуаций.

Высокой популярностью пользуется также теплообменник под названием «водяная рубашка». Эта конструкция предусматривает наличие двух емкостей, одна из которых находится внутри другой. Создание данной конструкции своими руками без специального оборудования и опыта невозможно.

Типы грунтовых теплообменников

Теплообменники подземного типа классифицируют на несколько групп:

• гравийные;
• трубные;
• безмембранные.

В первом случае воздушный поток проходит через расположенный под землей слой гравия. Во втором варианте используются трубы. Безмембранный тип – комбинированная конструкция из гравия и труб. При ее изготовлении на слой гравия укладывают полимерные плиты. Независимо от выбранной конструкции основной канал соединяют с вентиляцией дома, в которой предусматривается устройство, позволяющее переключать режимы прямой подачи воздуха и через теплообменник.

Эксплуатация теплообменника

Чтобы обеспечить теплообменнику долгую и полезную жизнь, его необходимо правильно использовать.
Для этого достаточно выполнять несколько простых правил:

• трубы теплообменника нельзя устанавливать на закрытом креплении, поскольку при нагреве материал будет расширяться, а если у него не будет для этого свободного пространства, то разрушения не избежать;
• при невысокой мощности печки стоит делать теплообменник своими руками поменьше, поскольку большое устройство будет перетягивать всю энергию на себя;
• если кирпичная печь с установленным в ней теплообменником уже прогрета, то доливать в нее воду нельзя;
• для уплотнения соединения теплообменника с трубами необходимо использовать устойчивые к высоким температурам материалы.

Выполнение этих правил позволит значительно увеличить длительность службы отопительных приборов и существенно повысить безопасность их эксплуатации.

Особенности выбора теплообменника

В настоящее время рыболовами применяется большое разнообразие вариантов обогрева палаток. Каждый из них имеет массу преимуществ, но и ряд недостатков.

В списке наиболее эффективных и популярных способов добычи тепла находятся следующие:

1. Спиртовые горелки.
2. Газовые обогреватели.
3. Бензиновые теплообменники.

Если говорить о спиртовых моделях, то они считаются самыми простыми и доступными теплообменными агрегатами, которые позволяют получать тепло непосредственно от сгорания сухого спирта. Среди преимуществ подобных конструкций выделяют повышенную экономичность и легкую массу, но это вредит производительности. Такие горелки по-особому незаменимы для межсезонья, например, осени или весны, а зимой от них много тепла не получишь.

В свою очередь, газовые теплообменники подходят для суровых погодных условий, поэтому их используют даже при самом сильном морозе. Кроме функции обогрева, такие устройства могут предназначаться и для приготовления пищи. Принцип работы остается предельно простым и заключается в сгорании газа, который поддается из специального баллона.

Однако именно тяжелый баллон усложняет процедуру транспортировки системы зимой, а также повышает риск замерзания газа при отрицательных температурах. Тем не менее, современные газовые горелки оснащаются компактными газовыми баллончиками, а для решения проблемы с замерзанием достаточно применить медную пластину или трубку, одна часть которой нагревается горелкой, а другая помещается на баллончик.

Газовые системы обладают простой конструкцией и особой надежностью, поэтому они пользуются широкой популярностью не только среди профессиональных рыбаков, но и среди новичков.

Модели, работающие на бензиновом топливе, были популярны много лет назад. Несмотря на приличный «возраст», их конструкция осталась практически прежней, но это никак не навредило высокой эффективности. Если сравнивать бензиновые модели с газовыми, то они намного компактнее и дешевле. Связано это с доступностью бензина, особенно если покупать его в небольших баллончиках.

Из недостатков подобных систем — риск появления пожаров при неправильном использовании. Также при сильном перегреве прибор может взорваться, а это уже приведет к более плачевным последствиям.

Печь с теплообменником своими руками

Если нужно обогреть всего две комнаты, и при этом предпочтение отдается живому огню, то каминная печка с теплообменником будет лучшим вариантом из всех возможных. Кроме того, существует еще такой отопительный прибор, как печь с воздушным теплообменником, но ее устройство отличается от печей-каминов.

В качестве нагревающего элемента используется непосредственно печь-камин или котел, к которым подключены трубы. В трубопроводе обычно находится дистиллированная вода, но в холодное время стоит менять ее на антифриз или хотя бы разбавлять. Жидкость может циркулировать как естественно, так и под воздействием насоса.

Таким образом, нагретая вода начинает двигаться по дому при помощи трубопровода. Дальше вода демонстрирует свои качества теплообменника, отдавая тепло помещениям. Таким образом, при том же расходе топлива будет отапливаться гораздо большая площадь – и все благодаря тому, что установлен теплообменник в печь для отопления.

Виды теплообменников

В большинстве случаев задача теплообменника – нагрев холодной жидкости, воздуха или твёрдых тел (строительных конструкций). Однако существуют и охлаждающие устройства, примеры которых мы видим в холодильниках и морозильных камерах. Рабочим теплоносителем в них служит газ фреон, принимающий на себя тепло окружающей среды. В двигателях внутреннего сгорания избыток тепла забирает тосол.

В ходе технического прогресса инженеры разработали различные варианты нагревательного теплообменного оборудования рекуперативного типа, в которых используются разные виды активных теплоносителей – горячая вода, водяной пар, нагретая парогазовая смесь, выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания и т.д. Конструктивно можно выделить следующие виды теплообменников:

• кожухотрубные, где под общим кожухом с низкой теплопередачей тесно проложены пучки труб с горячей и холодной жидкостями;
• “труба в трубе”, когда конструкция состоит из внешнего и внутреннего цилиндрических контуров. По внутренней трубе циркулирует горячий теплоноситель, по внешней – холодный. При этом внутренняя труба должна быть сделана из меди или другого материала с хорошей теплопроводностью, а внешняя – из материала с минимальным коэффициентом теплопередачи – например, из полипропилена;
• погружные (змеевиковые), представляющие собой бак с помещённым в нём проточным змеевиком. Горячая жидкость, протекающая по змеевику, нагревает содержимое бака;
• спиральные, в которых нагревающий носитель перемещается по трубкам, завитым в форме спирали. Такая форма обеспечивает максимальную поверхность теплопередачи;
• пластинчатые и пластинчато-ребристые. Они оптимальны как для разогрева теплоносителя внутри них, так и для нагревания воздуха и строительных конструкций вокруг.

Пример такого теплообменника – привычные плоские радиаторы отопления, которые устанавливаются вдоль стен или размещаются в них.

Пластинчатые и цилиндрические конструкции размещаются также и в зоне горения топлива в котлах м печах. В них вода мгновенно превращается в пар и устремляется по контуру.

К теплообменному оборудованию не относятся нагревательные элементы, которые сами генерируют тепло (например, за счёт высокого электрического сопротивления или химических реакций). Часто мы сталкиваемся с многоступенчатым теплообменом. Характерный пример – замкнутый нагревательный контур с горячей водой. С одной стороны, вода проходит через топку котла, где принимает энергию горения топлива, с другой — отдаёт тепло помещению через поверхность радиаторов отопления или труб, проложенных в полу.

Классификация печей-каминов

На современном рынке представлено огромное количество самых разных моделей печей-каминов. Все эти конструкции – это печи со встроенным теплообменником, поэтому для выбора подходящего варианта используются другие параметры, например, тип используемого топлива или номинальная мощность.
Самые популярные печи-камины:

1. Печи-камины «Викинг»
   . Одни из наиболее эффективных типов печей. Обладают потрясающей скоростью прогрева помещения, вне зависимости от его габаритов. В качестве топлива используются дрова или бурый уголь. Единственный недостаток: «Викинги» отказываются работать с каменным углем.
2. Печи-камины на пеллетах
   . Как следует из названия, эти печи «питаются» не привычными дровами или углем, а пеллетами. Пеллет – это вид топлива, который отличается экологической чистотой и выпускается в гранулах. Изготавливается из отходов деревообрабатывающей промышленности методом прессовки. Такое топливо не представляет никакой опасности для окружающей среды и обходится очень дешево, чем и обуславливается его высокая популярность. Кроме того, пеллеты не будут чадить в доме, поэтому к их плюсам можно отнести и повышенный комфорт.
3. Печи-камины «Кедди»
   . Конструкция шведского происхождения, выпускается в двух вариантах: угловом и пристенном. Печки обладают рядом преимуществ по сравнению с аналогами: во-первых, их дизайн значительно превосходит другие конструкции. Во-вторых, «Кедди» обладают небольшим весом, поэтому им не нужен фундамент, да и процесс установки будет значительно упрощен. Подключение к дымоходу и система каналов тоже довольно просты, потому-то эти системы так популярны.
4. Варочная печь с камином
   . Основной отличительной особенностью этих конструкций является функциональность. Такие печки отлично подходят для готовки, греют дом и при этом приятно выглядят. Свою популярность эти комбинированные печки заслужили именно за эти качества, которые позволяют реализовать широкий круг задач и при этом мысленно вернуться в прошлое, когда открытый огонь был основным способом готовки и обогрева.
5. Печи-камины «Байкал»
   . Этот вариант чаще всего используется в загородных домах. Данная модель крайне эффективна, а при необходимости более точного выбора можно рассмотреть весь модельный ряд. Используемое топливо – дрова. Основная характеристика таких печей – невероятно долгая сохранность тепла даже при давно потухшем огне.

Заключение
В данной статье были рассмотрены виды теплообменников и их классификация. Теперь изготовить теплообменник для печи своими руками не будет составлять особых проблем. Для большей наглядности можно обратить внимание на фото, где показаны теплообменники и особенности их производства.

Общие характеристики и принцип работы

Большинство новичков придерживается мнения, что укрыться от тепла можно в простой и недорогой палатке, но это глубокое заблуждение. Палатка лишь сохраняет тепло в ограниченном пространстве, но если она не оборудована устройством теплообмена, всё, что вы сможете от нее получить — это защиту от сильного ветра.

Важно отметить, что эффективный прогрев и сохранение температуры внутри палатки возможно лишь при наличии своеобразного двухслойного шлюза на входе и люка в месте расположения обогревателя. Если люк отсутствует, то этот участок нужно защитить ковриком из стекловолокна во избежание пожароопасных ситуаций.

Будете ли вы изготовлять теплообменник для зимней палатки своими руками или же купите готовый вариант — решать вам. Но в любом случае необходимо заранее разобраться с принципом работы такого устройства, т. к. и в магазинных изделиях, и в самодельных он аналогичный. То же самое касается требований в плане эксплуатации и безопасности.

Работа теплообменника построена на сгорании топлива, которое преобразуется в тепло. Среди основных характеристик подобных агрегатов особое внимание уделяется мощности теплового излучения. Она может зависеть от таких факторов:

1. Максимально возможный температурный диапазон.
2. Площадь нагрева.
3. Тип материала, из которого изготовлена система.

Еще немаловажную роль отыгрывает и форма обогревателя, ведь известно, что круглые модели демонстрируют более эффективную работу, если сравнивать их с квадратными, т. к. в них отсутствуют участки застоя тепла.

Чаще всего теплообменники изготовляют из жаропрочной стали, хотя в самодельных изобретениях могут присутствовать самые различные материалы и подручные средства.

Теплообменник

.

Материал, необходимый для изготовления теплообменника, должен обладать большой теплопроводностью. См. таблицу. Посмотрели? Не хреново бы из серебра на худой конец. Теплопроводность хорошая. Ну да ладно. Медь, тоже не плохо, но дороговато, а с другой стороны простая технология сборки тем более, что все необходимое сейчас продается (см. фото).

Алюминий – тут конечно проблемы со сваркой. Самый простой выход, это тонкие стальные трубы, но здесь ржавчина тут, как тут. Значит нужна нержавейка. Из не ржавеющих труб можно сварить прекрасный теплообменник, из листовой нержавейки можно сварить плоский параллелепипед размеры, которого зависят от нужного для хозяйства объема нагретой воды. И так, допустим с материалом определились и то, что он из металла – это точно. Металлическая поверхность совершенно «голой» и чистой. Если обменник алюминиевый, то вместо черной краски, которая кстати очень сильно нарушает теплообмен, поверхность следует обработать кислотой, после чего она приобретает темно-серый цвет и матовость. Так же можно поступить и со сталью, но при этом кислота должна быть ортофосфорная, после обработки, которой, поверхность становиться тоже темно-серой. Нержавейка к кислотам относится совершенно спокойно, поэтому ее придется красить. Краска должна быть обязательно черная и матовая, а слой должен быть самый тонкий в мире. Очень хорошо для этих целей подходит автогрунтовка черного цвета, к сожалению я не помню, как она называется. Находится она в аэрозольной упаковке. Поверхность можно укрыть ею очень тонким слоем.

Проведение расчета теплообменника

Базовые знания о законах теплообмена понадобятся при расчете оборудования. Специалисты обычно используют удельную теплоту фазовых и химических превращений. Важно знать и удельное теплосодержание, а именно объем тепла, который требуется для нагрева 1 килограмма вещества. Эффективность пластинчатого теплообменника вычисляется по следующей формуле: КПД = (Q2 * C2 * (t под-t обр)) / (Q1 * C1 * (T под-T обр)) * 100 % = 80 %, где С равно 1,163, что составляет теплоемкость воды. А вот Q – это расход, который выражен в метрах кубических за секунду. Наиболее часто данные значение на практике не превышают 85 %.

После того как вам стало известно, как производится расчет теплообменника пластинчатого типа, вы можете приступать к выбору оборудования. Однако подобный прибор можно выполнить и самостоятельно.

Зачем нужен теплообменник?

Есть достаточно много видов отопительных систем. Но в конструкции большинства из них есть водяной теплообменник. Для чего нужен этот агрегат? Он является одним из популярных, недорогих и одновременно качественных решений дающих возможность поддерживать регулярную температуру в помещении. Устройство подобного типа довольно актуально для частного дома или квартиры.

Но в том случае, когда идет речь о других типах помещений, нужно рассмотреть другие виды теплообменников. Допустим в бане, наиболее нужен теплообменник кирпичный. С его помощью можно по настоящему открыть все прелести парной. Водная система не будет настолько же хороша в помещении данного типа.

Если рассматривать вопрос о том какую роль играет теплообменник в системе отопления, можно увидеть некоторые яркие преимущества:

1. Простота исполнения. Если в доме уже есть в наличии печь, деньги придется тратить только на то, чтобы самостоятельно сделать теплообменник и установку отопительной системы.
2. Комбинированное отопление. Помимо обогрева дома печью, появится еще и водяная отопительная система.
3. Разнообразие горючих материалов. В отличие от котлов, которые сделаны непосредственно под определенный вид топлива, печь можно топить любым твердым топливом.
4. Внешняя эстетика. Во время создания интерьера в национальном стиле, традиционный вид русской печи его прекрасно дополнит.
5. К недостаткам обогрева с помощью теплообменника можно причислить: более низкий КПД в отличие от котлов заводского исполнения и отсутствие автоматического контроля за уровнем нагрева теплоносителя.

В специализированных магазинах достаточно много такого товара. Здесь вам предложат товар самого разного качества, уровня обмена температур и цены от самых разных производителей. Цена на данный товар бывает самая разная, и зависящая от множества факторов. Но в том случае если приобрести готовое устройство вам не позволяет бюджет, его можно сделать самостоятельно.

Теплообменники для котлов

Если вам необходим теплообменник для котла, то перед приобретением ознакомьтесь с основными параметрами таких устройств. В продаже можно встретить разборные пластинчатые, полусварные и сварные, а также паяные пластинчатые теплообменники. Если речь идет о разборных пластинчатых агрегатах, то в их основе может быть тонколистовая сталь, которая ложится в основу пластин. Теплоноситель, находящийся внутри, может обладать температурой до 180 градусов. А давление в пластинах не больше 25 кгс/см2. В зависимости от преследуемых целей, вы можете выбрать оборудование, число пластин в котором может колебаться от самых маленьких, до самых больших. В первом случае речь идет о 7-10 единицах.

Устройство пластинчатого теплообменника

Пластинчатый теплообменник состоит из задней прижимной плиты, верхней направляющей, задней стойки, неподвижных плит, а также теплообменных пластин с уплотнительными прокладками. Подобная конструкция обеспечивает эффективную компоновку поверхностей, соответственно, небольшие размеры самого аппарата. Все пластины в системе имеют одинаковые размеры, однако развернуты они одна за другой на 180 градусов. Именно поэтому при стягивании пакета пластин удается образовать каналы, по которым протекает вода, участвующая в теплообмене. Устройство теплообменника почти во всех моделях неизменно. Подобная установка элементов обеспечивает чередование холодных и горячих каналов.

Корпус.

Самое простое конечно это изготовить корпус СК из дерева. Смотрим рисунок. Для этого по размеру теплообменника, с небольшим запасом для утеплителя, нужно изготовить ящик. Ящик можно изготовить из многослойной фанеры и досок. После изготовления, в ящике замазываются все щели автогерметиком или автошпатлевкой, силиконовый герметик через год – два отслаивается. Дно и борта ящика нужно утеплить пенопластом. Думаю пенопласт толщиной 30мм средней плотности вполне для этого подойдет, если работа СК предполагается и в холодное время года, если нет, то толщина пенопласта может быть выбрана поменьше. Сверху пенопласта наклеивается черная матовая бумага, ни один лучик не должен от чего либо отразиться. Приклеиваем пенопласт к ящику при помощи строительной пены и при помощи той же пены, утепляем все соединения пенопласта. Далее опускаем в ящик наш теплообменник и крепим его при помощи болтов. После этого верх ящика нужно укрыть максимально прозрачным материалом, чтобы он пропускал солнечное излучение, но препятствовал проникновению атмосферного воздуха. Для этого вполне подойдет стекло, или прозрачный поликарбонат. Закрываем ящик «стеклопакетом» и не жалея герметика, уплотняем соединения. Кроме теплообменника нам понадобится аккумулятор горячей воды, в качестве которого можно использовать готовую емкость или изготовить емкость самому. Аккумулятор может быть любым, как круглым так и прямоугольным, объемом…, кокой вам хочется, главное его хорошо утеплить. Ящик для водяного аккумулятора, как и корпус СК, обязательно должен быть герметичным. Все теперь размещаем теплообменник на вращающейся платформе и ориентируем его в сторону солнца. Соединяем его с накопителем шлангами в теплоизоляции. Если конвекция воды предполагается быть свободной, то расстояние между СК и аккумулятором должно быть, как можно меньше, а диаметр соединительных шлангов, как можно больше. Свободной (естественной, плотностной) конвекцией называется движение жидкости, вызываемое неоднородностью плотности частиц жидкости, находящихся в поле тяготения. Поэтому свободно конвективный перенос теплоты обусловлен перемещением частиц жидкости лишь в силу изменения их плотности, что, в свою очередь, обусловлено нагреванием или охлаждением ее. Например, если воду в сосуде, находящуюся при температуре выше 4°С, охлаждать сверху, то в воде возникнет свободная конвекция, т. е. активный перенос частиц воды снизу вверх. Одновременно будет происходить перенос более охлажденных частиц в обратном направлении. В этом случае наблюдается нестационарная свободная конвекция. Пока все. До свидания. К.В.Ю.

Как вам статья?

Сергей

Задавайте свои вопросы эксперту в комментариях

Задать вопрос