Realizzare uno scambiatore di calore con le tue mani

Lo scambiatore di calore (TO) è un dispositivo che trasferisce il calore tra ambienti con temperature diverse. Tali apparecchiature sono utilizzate nell'industria, negli impianti di riscaldamento, condizionamento e ventilazione. L'esempio più semplice è un radiatore ambientale, si riscalda da un fluido termovettore e fornisce il riscaldamento della stanza in cui si trova.

Struttura dello scambiatore di calore

L'attrezzatura è composta da una piastra fissa e una mobile, ciascuna con fori per la movimentazione del mezzo. Molti altri minori minori sono installati tra le piastre principali, in modo che ogni secondo di esse venga ruotato di 180 gradi rispetto a quelle vicine. Le piastre secondarie sono sigillate con guarnizioni in gomma.

Il secondo elemento importante della manutenzione è il liquido di raffreddamento. Scorre attraverso canali corrugati in acciaio inossidabile. I mezzi freddi e caldi si muovono su tutte le piastre, tranne la prima e l'ultima, contemporaneamente, ma da lati diversi, impedendo la miscelazione. Ad un'elevata portata d'acqua nello strato corrugato, si verifica turbolenza, che aumenta il processo di scambio termico.

Il dispositivo è collegato alla tubazione mediante fori sulle pareti anteriore e posteriore. Il refrigerante entra da un lato, passa attraverso tutti i canali e lascia l'attrezzatura dall'altro. Le aperture di ingresso e uscita sono sigillate con una guarnizione speciale.

Le piastre canale sono un elemento di manutenzione molto importante. Quando si sceglie uno scambiatore di calore, è necessario tener conto delle sue prestazioni. Più alti sono i requisiti per l'attrezzatura, più piastre devono essere presenti. Il loro numero è responsabile dell'efficienza complessiva del dispositivo e della capacità di riscaldare una determinata stanza.

Tipi di manutenzione

Secondo il principio di funzionamento, l'apparecchiatura è divisa in recuperativa e rigenerativa. Nella prima, i portatori di calore in movimento sono separati da un muro. Questo è il tipo più comune, può essere di varie forme e disegni. Nel secondo caso i refrigeranti caldi e freddi entrano in contatto a turno con la stessa superficie. L'alta temperatura riscalda la parete dell'apparecchiatura durante il contatto con il mezzo caldo, quindi la temperatura viene trasferita al liquido freddo al contatto con esso.

Di proposito, la manutenzione è divisa in due tipi: raffreddamento: funzionano con liquido o gas freddo, mentre raffreddano il liquido di raffreddamento caldo; e quelli di riscaldamento: interagiscono con un mezzo riscaldato, dando energia ai flussi freddi.

In base alla progettazione, gli scambiatori di calore sono di diversi tipi.

Collassabile

Sono costituiti da un telaio, due camere terminali, piastre separate separate da guarnizioni resistenti al calore e bulloni di fissaggio. Questa attrezzatura è facile da pulire e può essere più efficiente aggiungendo piastre. Ma i TO pieghevoli sono sensibili alla qualità dell'acqua. Per prolungare la loro durata, è necessaria l'installazione di filtri aggiuntivi, il che aumenta il costo del progetto.

Lamellare

Differiscono nel metodo di collegamento delle piastre interne:

• In TO brasato, le lastre ondulate in acciaio inossidabile con uno spessore di 0,5 mm sono realizzate mediante stampaggio a freddo. Tra di loro è installata una guarnizione in gomma speciale resistente al calore.
• Le piastre saldate vengono saldate insieme per formare cassette, che vengono poi assemblate all'interno delle piastre in acciaio.
• In TO semisaldato, le cassette sono fissate mediante giunti di paronite in una struttura di un numero ridotto di moduli saldati. Questi moduli sono sigillati con guarnizioni in gomma e saldati a laser insieme. Quindi vengono assemblati tra due piastre utilizzando bulloni.

Gli scambiatori di calore a piastre sono utilizzati in ambienti con alte pressioni e temperature estreme. Questi dispositivi richiedono una manutenzione minima, sono economici e altamente efficienti. Inoltre, l'efficienza dell'attrezzatura può essere aumentata o diminuita secondo necessità aumentando o diminuendo il numero di piastre di acciaio.

L'unico inconveniente di uno scambiatore di calore in acciaio inossidabile corrugato è la sua sensibilità alla qualità del liquido di raffreddamento, è necessario installare filtri aggiuntivi.

Guscio e tubo

Sono costituiti da un corpo cilindrico, dove sono posti fasci di tubi, assemblati in reticoli. Le estremità dei tubi sono fissate mediante svasatura, saldatura o brasatura. Il vantaggio di tali apparecchiature è la semplicità della qualità del liquido di raffreddamento e la possibilità di utilizzarlo in processi tecnici in cui sono presenti mezzi aggressivi e alta pressione (nell'industria petrolifera, del gas, chimica). Gli svantaggi della manutenzione a fascio tubiero sono un trasferimento di calore relativamente basso, grandi dimensioni, costi elevati e difficoltà di riparazione.

Spirale

Sono costituiti da due fogli di metallo arrotolati a spirale. I bordi interni sono collegati da un divisorio e fissati con perni. Questi scambiatori di calore sono compatti e autopulenti. Sono in grado di lavorare con liquidi disomogenei di qualsiasi qualità. Con un aumento della velocità di movimento del fluido, aumenta l'intensità del trasferimento di calore. Svantaggi: difficoltà di fabbricazione e riparazione, limitando la pressione del fluido di lavoro a 10 kgf / cm².

Doppio tubo e tubo in tubo

I primi sono costituiti da tubi di diverso diametro. Liquido e gas sono usati come vettore di calore. I dispositivi sono utilizzati in luoghi con maggiore pressione, hanno un alto livello di trasferimento di calore. Sono caratterizzati da semplicità di installazione e manutenzione. L'unico inconveniente è il costo elevato.

Lo scambiatore di calore pipe-in-pipe è costituito da due tubi di diverso diametro collegati tra loro. Sono utilizzati a basse portate e per attrezzare un camino.

Il tipo di operazione dipende dal tipo di dispositivo. Dal design dell'attrezzatura - l'efficienza durante il funzionamento in determinate condizioni. Pertanto, dovrebbe essere prestata sufficiente attenzione allo studio delle caratteristiche di ciascun tipo di attrezzatura.

Realizzare uno scambiatore di calore con le tue mani

Per eseguire la manutenzione da soli, è necessario disporre di determinate conoscenze e abilità. Per cominciare, vale la pena determinare quali requisiti deve soddisfare l'apparecchiatura, la versione del dispositivo dipende da questo. È necessario calcolare i materiali e fare un disegno della futura manutenzione

Lo stabilimento balneare è un luogo in cui è spesso necessario realizzare uno scambiatore di calore fatto in casa. Poiché un forno convenzionale con focolare riscalda un volume limitato di liquido, potrebbe essere necessario un TO attorcigliato sommerso in acqua. È progettato per riscaldare più acqua. Una bobina viene abbassata nel serbatoio con un liquido di raffreddamento riscaldato, l'acqua la attraversa.

Quando è necessario mantenere calda l'acqua in vasca, la vasca viene collegata alla caldaia di riscaldamento tramite due tubi di mandata e ritorno.

acqua-acqua

Per realizzare uno scambiatore di calore acqua-acqua con le tue mani avrai bisogno di:

• Un contenitore in acciaio inossidabile con un'altezza di 50-60 cm e un diametro di 30-40 cm Può essere utilizzato anche l'acciaio ordinario, ma deve essere protetto da un rivestimento polimerico resistente.
• Coperchio del serbatoio.
• Tubo di rame di circa 10 m.La lunghezza è presa dal calcolo: per ogni giro della spirale con un diametro di 30 cm, passa circa 1 m di tubo. Meglio prendere con un piccolo margine.
• Saldatrice per brasatura acciaio inox e rame.
• Equipaggiamento protettivo: guanti, maschera per saldatura.

Il lavoro viene eseguito nel seguente ordine:

1. Viene realizzato un coperchio per il serbatoio e viene garantito il suo forte fissaggio sigillato. Non può essere saldato, perché deve essere rimosso per consentire la pulizia dell'interno del contenitore. L'opzione di montaggio più conveniente in questo caso è flangiata. Può essere ordinato immediatamente insieme al serbatoio, oppure puoi farlo da solo. Il numero di fori viene calcolato tenendo conto della posizione del sigillo, di solito 4 o 6 elementi di fissaggio.
2. Successivamente, viene creata un'entrata per l'acqua fredda nella parte inferiore del contenitore e un'uscita per l'acqua riscaldata nella sua parte superiore nella parete laterale. Gli adattatori filettati sono saldati nei fori per collegare la tubazione. Dovrebbe essere possibile rimuovere la struttura per il lavaggio o la riparazione.
3. Il prossimo passo è creare una bobina di rame. Se il tubo è morbido, può essere facilmente avvolto con un mandrino. Se è duro, devi usare un bruciatore. I raccordi sono saldati alle estremità libere. Sono passati attraverso i fori nel coperchio. È importante monitorare la tenuta della saldatura, perché le tubazioni dell'acqua calda saranno collegate agli adattatori.
4. La fase finale sarà l'assemblaggio dello scambiatore di calore. Per questo, un coperchio con una spirale in tubo di rame e una guarnizione in gomma copre il serbatoio. I fissaggi della flangia sono serrati con bulloni. In questo caso è necessario assicurarsi che la spirale sia rigorosamente al centro del contenitore, senza toccare le pareti. Altrimenti, l'efficacia della manutenzione diminuirà notevolmente.

L'opzione considerata è adatta anche per il riscaldamento dell'acqua nelle case private. Tali dispositivi funzionano secondo il principio della circolazione naturale: una caldaia a legna oa gas riscalda l'acqua, risale il tubo di alimentazione, emette calore e torna indietro. Quindi il processo viene ripetuto.

Non è sempre possibile garantire una circolazione naturale costante. Pertanto, è meglio utilizzare una pompa di circolazione.

Aria

Il dispositivo è costituito da un alloggiamento e tubi con un mezzo riscaldato installato al suo interno. Attraverso di loro, la ventola guida un flusso d'aria a cui viene trasferito il calore. Ha luogo un processo di scambio termico. Questa opzione è chiamata riscaldatore.

Inoltre, le strutture a piastre vengono utilizzate per i sistemi di ventilazione e riscaldamento dell'aria. Lì, il metallo ondulato svolge il ruolo di parete di trasferimento del calore. Dove due correnti d'aria, fredda e calda, si muovono perpendicolarmente l'una all'altra. Sono separati da piastre in modo che i flussi caldi e freddi si trovino alternativamente negli spazi vuoti. L'efficienza di questi dispositivi è elevata, ma sono difficili da realizzare da soli.

Procedura di installazione della manutenzione dell'aria:

1. Il corpo è costituito da un foglio di metallo. L'area del suo fondo dovrebbe essere uguale alla dimensione della ventola. Per un design centrifugo, viene presa una scatola con un'area del 70% più grande del tubo di uscita.
2. I fori per un tubo di rame sono praticati nelle pareti della scatola sui lati opposti.
3. Le sezioni di tubo preparate sono installate nei fori realizzati in modo che i loro bordi si estendano oltre la scatola di 2 cm su entrambi i lati.
4. I raccordi angolari sono saldati alle estremità libere dei tubi. Sono collegati sotto forma di serpente. Puoi crearne due paralleli. Quindi il liquido di raffreddamento si raffredderà meno durante il soffiaggio.
5. Gli adattatori filettati sono saldati alle estremità di uscita e di ingresso e l'alimentazione dell'acqua è collegata ad essi. L'acqua è fornita, controllare che i collegamenti siano serrati.
6. Il case è montato su una base con una ventola. La struttura è chiusa con un involucro in modo che il flusso d'aria non vada ai lati.

Per realizzare uno scambiatore di calore per il riscaldamento di una casa privata con le proprie mani, è necessario comprendere il principio del suo funzionamento, effettuare un calcolo accurato della potenza richiesta per un riscaldamento sufficiente della stanza, soprattutto in inverno.È necessario utilizzare i materiali più conduttori di calore, il rame è l'opzione migliore. Ha un'efficienza di gran lunga superiore ad altri metalli. Tutte le azioni durante la fabbricazione della manutenzione devono essere eseguite con attenzione, evitando l'ingresso di corpi estranei all'interno. Se c'è insicurezza, è meglio rivolgersi a un maestro esperto. Eseguirà la connessione di tutti gli elementi in modo efficiente e stretto.