Fabricación de un intercambiador de calor para una estufa de barriga

El contenido del artículo

• Intercambiador de calor de aire
• A través de conductos rectos verticales y horizontales (tuberías)
• Canales curvos y redondeados
• Laberintos de tanques
• A través de canales en el reactor, integrados en el horno.
• Intercambiador de calor líquido

¿Cómo desarrollar un intercambiador de calor de horno? ¿Qué portador de calor es mejor: líquido o aire? ¿Cuál es el principio básico de cualquier intercambiador de calor? A partir de este artículo, aprenderá cómo crear de forma independiente una caldera completa para calentar agua a partir de material improvisado..

En artículos anteriores, examinamos varios tipos de combustión de combustible. También describimos cómo optimizar su caudal y controlar la temperatura de los gases. Todo el proceso de calentamiento se puede dividir aproximadamente en cuatro etapas:

1. Generación de emisión de calor. Esta es la combustión de combustible, en la que se produce una reacción termoquímica con la liberación de calor..
2. De intercambio de calor. En esta etapa, la energía térmica, que lucha por el equilibrio, pasa de un estado de exceso a uno estable. En pocas palabras: el calor se transfiere de un medio calentado a uno frío..
3. Transferir. El agente (líquido o aire) transfiere energía térmica al consumidor (radiador), que se encuentra en un lugar alejado del reactor. La circulación continua del agente en un sistema cerrado asegura su regreso al reactor en un estado enfriado, luego el ciclo se repite.
4. Disipación de calor. El consumidor (de hecho, un intercambiador de calor), debido a las propiedades de conductividad térmica, emite energía térmica al medio ambiente (aire), igualando su temperatura..

El resultado del proceso en el punto 1 es predecible: por el tamaño del horno, su tipo y combustible, podemos juzgar el modo de funcionamiento, la potencia y la productividad del reactor. Pero sin una transferencia de calor efectiva (punto 2), la mayor parte de la energía será excesiva y se eliminará junto con el portador primario en forma de gas caliente. En pocas palabras, volará hacia la tubería en el sentido literal de la palabra. Para evitar que esto suceda, debe elegir y organizar correctamente el intercambiador de calor..

La variedad de propiedades de varios materiales y medios ofrece una amplia variedad de opciones, pero nos centraremos en las más asequibles: aire y líquido..

El intercambiador de calor resuelve solo una, pero la tarea clave: enfriar el refrigerante primario. Estrictamente hablando, es un sistema de enfriamiento de reactores. El factor decisivo en la eficiencia de su trabajo es la capacidad calorífica y la conductividad térmica del medio (agente). Como saben, el agua y el aire tienen propiedades mutuamente excluyentes, pero hacen el mismo trabajo. Las propiedades físicas superiores de un fluido más denso que el aire no se pueden discutir. Sin embargo, requiere un sistema cerrado herméticamente sellado, sin el cual el aire puede prescindir..

Intercambiador de calor de aire

En el caso de que la cámara de combustión sirva como intercambiador de calor primario (estufas de acero, estufas de combustión prolongada – PDG, estufas de aceite usado – POM), se pueden tomar las siguientes medidas para aumentar la eficiencia de la transferencia de calor «seco».

A través de conductos rectos verticales y horizontales (tuberías)

Los tubos de acero se sueldan directamente a la cámara de combustión. Es mejor instalarlos verticalmente, esto mejorará la permeabilidad al aire. Adecuado si hay un material disponible: cortes de tubería (la forma de la sección no importa). Diámetro 50-200 mm. La solución original del horno sería soldar las paredes de secciones de tubería iguales.

Canales curvos y redondeados

La opción ideal es envolver toda la cámara de combustión en 1-2 vueltas. Esto requerirá habilidad y tiempo, pero el efecto será mucho mayor que el de los canales directos simples. Cuanto mayor sea la diferencia entre los niveles de entrada y salida, mejor funcionará el conducto. Si saca la cerca al exterior, el efecto será máximo, porque cuando se calienta la cámara de combustión, debido a la diferencia de temperatura, habrá un tiro que proporcionará un flujo constante en el modo «automático»..

Laberintos de tanques

Para implementar un intercambiador de calor de este tipo, se debe colocar una caja de acero adicional con una altura de aproximadamente 100 mm y paredes gruesas en la pared superior. En esta caja, coloque mamparos de acero de 5 a 8 mm de manera que se cree un «laberinto». Al principio y al final del mismo, debe haber entradas para la sección del conducto. Por encima del «laberinto» también se cubre con una tapa. En esta versión, el espacio entre la pared del horno y las paredes de la caja sirve como intercambiador de calor. Estos intercambiadores de calor pueden disponerse en las paredes laterales de un reactor de acero..

A través de canales en el reactor, integrados en el horno.

Dichos canales se colocan en el proyecto al crear el horno y luego se sueldan a las paredes. Pueden ubicarse uno al lado del otro en la parte superior de la cámara de combustión. Diámetro desde 50 mm.

En cualquier tipo de HT se utiliza el fenómeno de la convección *, sin embargo, en la mayoría de los casos, debido a la alta temperatura en el reactor, el movimiento natural del aire es insuficiente y es forzado por ventiladores. Este método también se llama inyección..

* Convección: una forma de transferir calor mediante chorros o chorros..

La inyección se puede realizar de cualquier forma posible: colocando una bomba de aire en el conducto o simplemente dirigiéndola al intercambiador de calor. Los intercambiadores de calor «secos» son los dispositivos de calefacción más simples y asequibles..

Ventajas de los intercambiadores de calor de aire:

1. No se requiere estanqueidad.
2. Puede funcionar sin inyectores.
3. Facilidad de instalación y disponibilidad de material disponible.

Desventajas de los intercambiadores de calor de aire (TO):

1. Se requiere un diámetro de conducto significativo (a partir de 100 mm).
2. Baja capacidad calorífica del medio (aire).
3. Corto rango de transferencia de temperatura.

Intercambiador de calor líquido

Cualquier líquido sobrepasa significativamente al aire atmosférico en términos de capacidad calorífica, lo que significa que es capaz de transferir calor a una distancia mucho mayor del reactor. Al mismo tiempo, requiere más atención a sí mismo: la rigidez de todo el sistema (excepto el gravitacional). Además, una propiedad distintiva es una gran masa, lo que significa que el efecto de la convección natural solo es posible con un diámetro de canal significativo (de 75 mm), o se requiere un inyector: un soplador mediano.

Todos los intercambiadores de calor líquido se pueden dividir condicionalmente en dos tipos: capacitivo y principal.

Tanques de mantenimiento o de intercambio de calor, son tanques integrados en el reactor. En otros casos, el reactor se puede integrar en el recipiente. El intercambio de calor se realiza en un medio líquido, que se encuentra en el tanque. Tiene (tanque) canales de alimentación (en la parte superior) y «retorno» (en la parte inferior). Si el diámetro de la tubería es inferior a 75 mm, debe haber un soplador en el «retorno», de lo contrario, la expansión térmica no podrá empujar el agua a través del canal..

Otro tipo de líquido TO se fabrica en forma de tanque cilíndrico con un canal recto en el interior. El canal puede actuar como una chimenea y, en muchos casos, dicho tanque se instala directamente en la estufa. El agua que contiene elimina la temperatura de los gases de escape y la transfiere mediante circulación forzada. Esta MOT también se llama caldera de tubería..

El principio descrito es la base de todos los tipos modernos de calderas que funcionan con combustión de combustible. En su diseño moderno, sirven como base para un sistema cerrado sellado con tubos de pequeño diámetro (16–32 mm) y radiadores. El funcionamiento de dicho sistema es imposible sin electricidad para la bomba. Sin embargo, existe una opción en la que el agua circula bajo la influencia de la gravedad. En este caso, un tubo de acero macizo lleno de agua sirve como intercambiador de calor. Esta tubería está en bucle con la caldera y siempre está ubicada en una pendiente, lo que permite que el agua fluya por gravedad desde el suministro hasta el «retorno»..

Los TO o bobinas principales son un tubo sólido de 16-25 mm de longitud considerable (desde 15 m) envuelto alrededor de un reactor, chimenea o tanque de intercambio de calor con agua. La circulación constante de agua a través del tubo permite que el agente (agua) alcance una temperatura máxima de 120 ° C. Este efecto hace posible un dispositivo de calentamiento de vapor. Sin embargo, requiere aislamiento térmico para mantener la temperatura..

Para ensamblar una caldera de este tipo, necesitamos lo siguiente:

1. Dos tambores o tanques en forma de barril con una diferencia de diámetro de 50-100 mm y una diferencia de altura de 100 mm.
2. Tubo de cobre macizo 16 mm – 50 m.
3. Arcilla de chamota.
4. Vibrador.
5. Bomba de circulación.
6. Material de instalación de la caldera: patas, puerta, chimenea, etc..

Procedimiento de operación:

1. Enrollamos un tubo de cobre en un barril de pequeño diámetro.

¡Atención! Envuelva con cuidado para no deformar el tubo..

2. Llevamos los extremos al lado del fondo del barril desde el extremo..
3. Cortamos agujeros en el barril grande para las salidas de alimentación y retorno..
4. Instalamos un barril pequeño con tubos en un gran.
5. Reforzamos la maza vibradora en la pared de un gran barril.
6. Llene el seno con una solución líquida de arcilla chamota, encendiendo periódicamente el vibrador..
7. Colocamos una chimenea dentro de un pequeño barril (con una disposición horizontal) o un pistón PDG del tipo «Bubafonya» (con una disposición vertical).

Otra idea interesante es la simbiosis de un horno de piedra y una caldera de líquido..

Video: circuito de agua en un horno de ladrillos.

En este caso, se cuece un registro hermético volumétrico en forma de cubo o figura compuesta (cubo + triángulo) a partir de tubos de 75–85 mm. Parece una casa con techo a dos aguas. El registro también tiene alimentación y devolución. Toda la estructura está instalada en la base y revestida con ladrillos de arcilla refractaria..

Ésta es la opción que consume más tiempo. Será rentable en el caso de libre acceso al material y la posibilidad de transportar el producto. El peso del registro es 200-300 kg.

El intercambiador de calor puede tener un diseño arbitrario – solo es necesario observar su principio básico – la transferencia de calor desde el reactor a la acumulación o flujo del agente. Luego, el agente distribuye el calor a los consumidores. La forma, el tamaño y las características de este elemento están determinados únicamente por sus necesidades e imaginación..