Fazendo um trocador de calor com suas próprias mãos

O trocador de calor (TO) é um dispositivo que transfere calor entre ambientes com diferentes temperaturas. Esses equipamentos são utilizados em sistemas industriais, de aquecimento, de ar condicionado e de ventilação. O exemplo mais simples é um radiador de ambiente, que aquece a partir de um fluido de transferência de calor e fornece aquecimento para o ambiente em que está localizado.

Estrutura do trocador de calor

O equipamento é composto por uma placa fixa e outra móvel, cada uma com orifícios para a movimentação do meio. Muitos outros menores menores são instalados entre as placas principais, de modo que cada segundo delas é girado em 180 graus em relação às placas vizinhas. As placas secundárias são seladas com juntas de borracha.

O segundo elemento importante de manutenção é o refrigerante. Ele flui através de canais corrugados de aço inoxidável. Os meios frios e quentes movem-se em todas as placas, exceto a primeira e a última, simultaneamente, mas de lados diferentes, evitando a mistura. Com uma alta vazão de água na camada corrugada, surge turbulência, o que aumenta o processo de troca de calor.

O dispositivo é conectado à tubulação por meio de orifícios nas paredes frontal e traseira. O refrigerante entra por um lado, passa por todos os canais e sai do equipamento pelo outro. As aberturas de entrada e saída são vedadas com uma gaxeta especial.

As placas do canal são um elemento de manutenção muito importante. Ao escolher um trocador de calor, seu desempenho deve ser levado em consideração. Quanto maiores os requisitos para o equipamento, mais placas devem estar nele. Seu número é responsável pela eficiência geral do dispositivo e pela capacidade de aquecer uma sala específica.

Tipos de manutenção

De acordo com o princípio de funcionamento, o equipamento é dividido em recuperativo e regenerativo. No primeiro, os portadores de calor móveis são separados por uma parede. Este é o tipo mais comum, podendo ter vários formatos e designs. No segundo caso, os refrigerantes quentes e frios, por sua vez, entram em contato com a mesma superfície. A alta temperatura aquece a parede do equipamento durante o contato com o meio quente, então a temperatura é transferida para o líquido frio ao entrar em contato com ele.

Por propósito, a manutenção é dividida em dois tipos: resfriamento - trabalham com líquido ou gás frio, enquanto resfriam o refrigerante quente; e aquecedores - interagem com um meio aquecido, dando energia aos fluxos frios.

Por design, os trocadores de calor são de vários tipos.

Dobrável

Eles consistem em uma estrutura, duas câmaras finais, placas separadas separadas por juntas resistentes ao calor e parafusos de fixação. Este equipamento é fácil de limpar e pode ser mais eficiente adicionando placas. Mas TOs dobráveis ​​são sensíveis à qualidade da água. Para estender sua vida útil, é necessária a instalação de filtros adicionais, o que aumenta o custo do projeto.

Lamelar

Eles diferem no método de união das placas internas:

• Na brasagem TO, as chapas corrugadas de aço inoxidável com espessura de 0,5 mm são feitas por estampagem a frio. Uma junta feita de borracha especial resistente ao calor é instalada entre eles.
• As placas soldadas são soldadas entre si para formar cassetes, que são então montados dentro das placas de aço.
• No TO semi-soldado, os cassetes são fixados por meio de juntas de paronita em uma estrutura de um pequeno número de módulos soldados. Esses módulos são selados com gaxetas de borracha e soldados a laser juntos. Em seguida, eles são montados entre duas placas usando parafusos.

Os trocadores de calor a placas são usados ​​em ambientes com altas pressões e temperaturas extremas. Esses dispositivos requerem manutenção mínima, são econômicos e altamente eficientes. Além disso, a eficiência do equipamento pode ser aumentada ou diminuída conforme necessário, aumentando ou diminuindo o número de placas de aço.

A única desvantagem de um trocador de calor de aço inoxidável corrugado é sua sensibilidade à qualidade do refrigerante, sendo necessário instalar filtros adicionais.

Carcaça e tubos

Consistem em um corpo cilíndrico, onde são colocados feixes de tubos, montados em treliças. As extremidades dos tubos são fixadas por alargamento, soldadura ou brasagem. A vantagem de tais equipamentos é a simplicidade da qualidade do refrigerante e a possibilidade de utilizá-lo em processos técnicos onde estão presentes meios agressivos e de alta pressão (na indústria de óleo, gás, química). As desvantagens da manutenção do casco e do tubo são a transferência de calor relativamente baixa, as grandes dimensões, o alto custo e a dificuldade de reparo.

Espiral

Eles consistem em duas folhas de metal enroladas em espiral. As bordas internas são conectadas por uma partição e fixadas com pinos. Esses trocadores de calor são compactos e autolimpantes. Eles são capazes de trabalhar com meios líquidos não homogêneos de qualquer qualidade. Com um aumento na velocidade do movimento do fluido, a intensidade da transferência de calor aumenta. Desvantagens: dificuldade de fabricação e reparo, limitando a pressão do fluido de trabalho a 10 kgf / cm².

Tubo duplo e tubo em tubo

Os primeiros consistem em tubos de diferentes diâmetros. O líquido e o gás são usados ​​como transportadores de calor. Os aparelhos são utilizados em locais com aumento de pressão, possuem alto índice de transferência de calor. Eles são caracterizados pela facilidade de instalação e manutenção. A única desvantagem é o alto custo.

O trocador de calor pipe-in-pipe consiste em dois tubos de diâmetros diferentes conectados um ao outro. São utilizados com caudais baixos e para equipar chaminés.

O tipo de operação depende do tipo de dispositivo. Desde o projeto do equipamento - a eficiência durante a operação em certas condições. Portanto, atenção suficiente deve ser dada ao estudo das características de cada tipo de equipamento.

Fazendo um trocador de calor com suas próprias mãos

Para fazer a manutenção sozinho, você precisa ter certos conhecimentos e habilidades. Para começar, vale a pena determinar quais requisitos o equipamento deve cumprir, a versão do dispositivo depende disso. É necessário calcular os materiais e fazer um desenho da futura manutenção.

O balneário é um local onde muitas vezes é necessário fazer um trocador de calor caseiro. Como um forno convencional com fornalha aquece um volume limitado de líquido, pode ser necessário um TO torcido submerso em água. Ele é projetado para aquecer mais água. Uma bobina é baixada para o tanque com um refrigerante aquecido, a água passa por ele.

Quando é necessário manter a água do tanque quente, o tanque é conectado à caldeira de aquecimento por meio de dois tubos de alimentação e retorno.

Água Água

Para fazer um trocador de calor água-água com suas próprias mãos, você precisará de:

• Recipiente de aço inoxidável com altura de 50-60 cm e diâmetro de 30-40 cm. Também pode ser usado aço comum, mas deve ser protegido por um revestimento de polímero durável.
• Tampa do tanque.
• Tubo de cobre com cerca de 10m.O comprimento é tirado do cálculo: para cada volta da espiral com diâmetro de 30 cm, passa aproximadamente 1 m do tubo. Melhor tomar com uma pequena margem.
• Máquina de solda para aço inoxidável e brasagem de cobre.
• Equipamentos de proteção: luvas, máscara de soldagem.

O trabalho é realizado na seguinte ordem:

1. É feita uma tampa para o tanque e é assegurada a sua forte fixação hermética. Não pode ser soldado, porque deve ser removido para permitir a limpeza do interior do recipiente. A opção de montagem mais conveniente neste caso é o flange. Ele pode ser encomendado imediatamente junto com o tanque ou você mesmo pode fazer. O número de furos é calculado levando em consideração a localização da vedação, geralmente 4 ou 6 fechos.
2. Em seguida, uma entrada para água fria é criada no fundo do recipiente e uma saída para água aquecida em sua parte superior na parede lateral. Adaptadores rosqueados são soldados nos orifícios para conectar a tubulação. Deve ser possível remover a estrutura para lavagem ou reparo.
3. O próximo passo é fazer uma bobina de cobre. Se o tubo for macio, pode ser facilmente enrolado com um mandril. Se for difícil, você deve usar um queimador. Os acessórios são soldados nas extremidades livres. Eles são passados ​​por orifícios na tampa. É importante monitorar o aperto da solda, porque a tubulação de água quente será conectada aos adaptadores.
4. A última etapa será a montagem do trocador de calor. Para isso, uma tampa com uma espiral de tubo de cobre e um selo de borracha cobre o tanque. As montagens do flange são apertadas com parafusos. Neste caso, é necessário garantir que a espiral fique estritamente no meio do recipiente, sem tocar nas paredes. Caso contrário, a eficácia da manutenção diminuirá muito.

A opção considerada também é adequada para aquecimento de água em residências particulares. Tais dispositivos funcionam segundo o princípio da circulação natural: uma caldeira a lenha ou a gás aquece a água, sobe pelo tubo de alimentação, emite calor e desce. Em seguida, o processo é repetido.

Nem sempre é possível garantir uma circulação natural constante. Portanto, é melhor usar uma bomba de circulação.

Ar

O dispositivo consiste em uma caixa e tubos com um meio aquecido instalado nele. Por meio deles, o ventilador aciona uma corrente de ar para a qual o calor é transferido. Um processo de troca de calor ocorre. Essa opção é chamada de aquecedor.

Além disso, as estruturas de placa são usadas para sistemas de ventilação e aquecimento de ar. Lá, o metal corrugado desempenha o papel de uma parede de transferência de calor. Onde duas correntes de ar, frio e quente, se movem perpendicularmente uma à outra. Eles são separados por placas de forma que os riachos quentes e frios fiquem alternadamente localizados nas brechas. A eficiência desses dispositivos é alta, mas são difíceis de fazer sozinho.

Procedimento de instalação de manutenção de ar:

1. O corpo é feito de uma folha de metal. A área de sua parte inferior deve ser igual ao tamanho do ventilador. Para um projeto centrífugo, uma caixa com uma área de 70% maior do que o tubo de saída é tomada.
2. Furos para um tubo de cobre são feitos nas paredes da caixa em lados opostos.
3. As seções de tubo preparadas são instaladas nos orifícios feitos de modo que suas bordas se estendam além da caixa em 2 cm em ambos os lados.
4. As conexões angulares são soldadas às extremidades livres dos tubos. Eles estão conectados na forma de uma cobra. Você pode fazer dois paralelos. Portanto, o refrigerante esfriará menos ao soprar.
5. Adaptadores rosqueados são soldados nas extremidades de saída e entrada, e o suprimento de água é conectado a eles. A água é fornecida, verifique se as conexões estão firmes.
6. O case é montado em uma base com um ventilador. A estrutura é fechada com um invólucro para que o fluxo de ar não vá para os lados.

Para fazer um trocador de calor para aquecimento de uma casa particular com as próprias mãos, é necessário entender o princípio de seu funcionamento, para fazer um cálculo preciso da potência necessária para o aquecimento suficiente da sala, principalmente no inverno.Você precisa usar os materiais mais condutores de calor, o cobre é a melhor opção. Possui uma eficiência muito superior a outros metais. Todas as ações durante a fabricação do TO devem ser realizadas com cuidado, evitando a entrada de objetos estranhos em seu interior. Se houver dúvida, é melhor recorrer a um mestre experiente. Ele realizará a conexão de todos os elementos de forma eficiente e firme.