На главнуюСайт адаптирован для смартфонов, планшетов, ноутбуков, настольных компьютеров...

Главная > Отопление. > Устройство теплообменника котла.

  Устройство теплообменника котла.


Сейчас сначала пару слов о составе системы, а то непонятки возникают. Так вот, котел работает не более одного часа в сутки, тепло сохраняется частью в его массиве плюс в водяном тепловом аккумуляторе, и в течение суток вся эта сохраненная энергия используется на цели отопления.

Никаких связей системы радиаторов с котлом нет, только через аккумулятор. Позже мы непременно поговорим об алгоритме работы всех составляющих системы, а сейчас вернёмся к сегодняшней теме.

Я уже говорил в прошлых постах, что КПД котла состоит как минимум из двух составляющих: КПД топки и КПД теплообменника. Про топку в предыдущем видео поговорил, сегодня будет рассказ о теплообменнике котла.

Надо ли кому-то доказывать, что эффективность теплообмена напрямую зависит от площади теплообмена. Посмотрите, сколько всяких теплообменников существует, и в каждом из них этот фактор, это свойство самое наиважнейшее. Везде добиваются как можно большей площади.

В моем котле теплообменник трубчатый и представляет собой сборку из трех регистров, объединенных по входу и выходу в один блок. Общая площадь теплообмена такого блока составляет примерно четыре с половиной квадратных метра.

В разные моменты топки котла и при разных температурных условиях мощность теплообмена меняется. В основном на нее влияет разность температур между омывающими газами и водой внутри регистра.

Теоретически при максимально возможных температурах мощность теплообмена может достигать 10 киловатт с каждого квадратного метра площади регистра. Практически же в среднем можно считать ее значительно меньше, до 6 киловатт.

Зависит это как от фазы горения топлива, а следовательно и температуры выходящих газов из топки, так и в некоторой степени от температуры воды в регистре. Если придерживаться средней мощности теплообмена в 6 киловатт, то мощность регистра с площади поверхности можно считать 4,5 * 6 = 27 киловатт.

И возникает вопрос: а как же это согласуется с количеством выработанного тепла топкой? Если за один час можно сжечь 20 килограмм дров, которые в теории должны выдать до 80 киловатт-часов тепла, а мощность регистров лишь 27 киловатт. Куда же делись остальные 53 киловатт-часа?

И здесь ответ весьма простой: остальные израсходовались частью в трубу, а основная часть на прогрев массива кирпичей, составляющих как саму топку, так и стенки колпака, где находится регистры. Эта тепловая энергия также сохранилась и никуда не делась, она также может быть использована в целях отопления дома после того, как была закрыта дымовая труба котла.

Пожалуй, это самое главное отличие от твердотопливных котлов-буржуек, которые и определяют возможность заниматься протопкой котла не 24, а 1 час в сутки. 1 час - это, конечно, утрированно, ведь все зависит от погоды за бортом. Если там -30 давит, то может потребоваться и полтора часа, а если около нуля телепается, так и небольшой протопки на двое суток хватает. Особенно если аккумулятор тепла применяется.

Далее. Об обеспечении максимально возможного теплообмена максимальной эффективности. А она, между прочим, зависит не только от площади. Согласитесь, что если мы будем прогревать трубу горячими газами с большой скоростью, то львиная доля этих газов улетит мимо даже не задев стенки трубы. О каком тогда теплообмене речь?

И наоборот, если горячие газы имеют возможность медленно двигаться около труб, если они при этом имеют возможность циркулировать, перемешиваться, то вероятность наибольшего теплообмена гораздо выше. Следовательно, очень важно обеспечить медленное движение газов.

И цель снижения скорости движения газов вполне достижима, если увеличить тот объем, в котором они движутся. Происходит то же самое, что происходит с водой по трубам разного диаметра: в тонкой трубе она движется с высокой скоростью, а в более толстой трубе движение замедляется.

Поэтому состав блока из трех регистров вполне оправдан. Это обстоятельство определяет необходимость сделать пространство, в которым они находятся, более широким. Это пространство, кстати, и называется "колпак".

Таким образом, я выполнил эти два условия насколько это было возможно: увеличение площади теплообменника и снижение скорости движения газов около его стенок. Как показала практика, дальнейшего увеличения площади и объема в принципе не требуется. По крайней мере, для котла именно такой мощности.

Есть еще одно, третье обстоятельство, которое также влияет на эффективность теплообмена. В случае с регистрами это направление потока воды и направление потока газа. Самая горячая вода должна соприкасаться через стенки труб с самыми горячими газами, а самая холодная - с самыми холодными.

Возможно такое лишь в том случае, если вода при нагревании движется по регистрам снизу вверх, что совсем не противоречит законам физики. А газы, охлаждаясь, двигаются вниз, что опять же в полном соответствии с этими законами.

Благодаря этому в воде и газах не возникает никаких стремлений двигаться в противоположную сторону, все происходит естественным образом. И еще теория Кузнецова о свободном движении газов должна найти свое воплощение в этом котле. Обеспечивается эта специальной щелью в топке котла, соединяющей пространство топки и колпака. Кузнецов называет эту щель "сухой шов".

При работе топки, когда в ней горят дрова, никаких помех процессу сухой шов не оказывает, а вот когда протопили котел и закрыли трубу, между колпаком и топкой продолжает циркулировать воздух. При этом остывший воздух колпака может вернуться пространство топки, подогреться и подняться в камеру дожига, подогреться еще и вернуться к регистрам горячим, готовым отдать тепло, опуститься и вновь вернуться в топку через сухой шов.

Интересен и другой вариант. Когда в топке практически догорают жаркие угли, трубу прикрывают, но не закрывают полностью. При этом лишние холодные газы, если они есть, не поднимаются вверх до камеры, а через сухой шов уходят в нижнюю часть колпака и увлекаются в трубу.

Таким образом излишний воздух не остужает ни стенки камеры дожига, ни внутренности колпака вкупе с регистрами.

Какой металл использован при изготовлении регистров. Я не искал нержавеющую трубу для них не только из соображений экономии. До того, как я поставил этот котел, мой дом отапливался другой конструкцией, тоже кирпичной. Там прямо в топке был установлен этакий чемодан, представляющий собой две ёмкости с водой по бокам топки. Недостатки те же, что и у современных котлов-буржуек с холодными стенками топки.

Так вот, этот чемодан проработал в топке 25 лет и при работе никаких повреждений не обнаружилось. То есть, простая черная сталь, из которой он был сварен, прослужила четверть века, а что может быть с трубами из черного металла в колпаке? Совсем не обязательна нержавеющая сталь.

Есть что сказать?
Общаемся в комментариях к этому ролику на YouTube:





Выбор подовой или колосниковой печи.
Как работать с порядовкой кирпичного котла.
Резка кирпича алмазным кругом.
Раствор для кладки котла.
Первый ряд кладки котла.
Главная > Отопление. > Устройство теплообменника котла.

© 2010 - 2020 GoAndSee.ru
Копирование материалов сайта допустимо с указанием прямой работающей ссылки на источник.