Изготовление теплообменника для буржуйки
Santeh-nik.ru

Инженерные системы

Изготовление теплообменника для буржуйки

Воздушный теплообменник на дымоход своими руками: примеры изготовления и советы от мастеров

Продуктивность работы котла, отопительной или банной печи можно повысить, установив на трубу простой и в то же время эффективный прибор – теплообменник. Однако для его продуктивной работы нужно знать конструктивные особенности и правила изготовления устройства. Согласны?

Мы расскажем, как сделать теплообменник на дымоход своими руками. Перечислим, какие модификации подходят для самостоятельного монтажа, объясним, чем воздушная модель отличается от водяной. С учетом наших рекомендаций вы сможете значительно увеличить теплоотдачу отопительных агрегатов.

Принцип работы воздушного теплообменника

Основное назначение теплообменника – передавать энергию от продуктов горения в дымоходе теплоносителю, в качестве которого выступает вода или воздух. Установленные в дымоходах теплообменники (это относится к водяным модификациям) часто называют экономайзерами.

Эти устройства собирают и передают в помещение тепло, которое просто уходит в атмосферу, благодаря чему вырабатываемая печью тепловая энергия используется по максимуму. Кроме обычной водопроводной воды иногда используют и другие жидкости – масло или «незамерзайку».

В связи с этим все устройства делят на две большие категории:

Выбор того или иного вида зависит от нескольких факторов. Важнейшие из них – это конфигурация и материал дымохода, а также характеристики самого прибора.

Разберем, как работает воздушная модель. Конструкция устройства проста: прочный корпус с перегороженным внутренним пространством. Роль перегородок играют пластины или трубки, основная функция которых – затормозить движение нагретых газов и направить тепло в нужное русло.

Некоторые перегородки (заслонки) не припаивают, а делают подвижными. С помощью задвигания/выдвигания металлических пластин можно регулировать силу тяги, тем самым снижая или увеличивая производительность обогревательного прибора.

Воздушные теплообменники называют конвекторами, та как в основе их работы лежит принцип конвекции. Холодный воздух из помещения попадает внутрь устройства, где от воздействия горячих дымовых газов повышается его температура. В нагретом состоянии он через другое отверстие движется дальше – обратно в помещение или в отопительную систему.

Виды устройств для дымохода

Среди воздушных разновидностей традиционной моделью для самостоятельного изготовления считается трубчатый теплообменник, хотя есть и множество других вариантов.

Рассмотрим основные виды, которые актуальны для монтажа на дымоход печей длительного горения, малогабаритных буржуек, печей на отработке. Тепло, которое они преобразуют из энергии продуктов горения, называют сухим.

Если представить схематично внутреннюю часть устройств, то она может иметь следующие вариации.

Горизонтально или вертикально расположенные трубы, приваренные к корпусу топки. Вертикальное расположение эффективнее, так как воздух лучше проходит сквозь каналы. Материал изготовления – сталь.

Обвитая вокруг топки труба. Для хорошей теплоотдачи достаточно 2-3 витков, которые лучше слегка раздвинуть, чтобы увеличить площадь обогрева.

Перегородки внутри корпуса. Своеобразный лабиринт составляют из металлических пластин, установленных вертикально. Оптимальная толщина деталей – от 6 мм до 8 мм.

Трубы, проходящие сквозь топку.

При вертикально расположенных каналах движение воздуха более интенсивное, следовательно, производительность прибора увеличена. Но в некоторых случаях уместны устройства с горизонтально расположенными трубами или с перегородками. Каждая из перечисленных моделей подходит для самостоятельного изготовления, если есть навыки сварки.

Какой материал лучше?

При устройстве теплообменника применяют металлические детали – оцинкованные листы, баллоны из-под газа, трубы различного диаметра, чугунные заготовки и т.д. Чугун использовать не рекомендуется, потому что он, по сравнению со сталью, хрупкий и тяжелый, что затрудняет его монтаж на дымоход.

Оптимальный вариант – аустенитная сталь. Нержавейка легко переносит термические перепады, устойчива к механическим повреждениям, поддается самостоятельной обработке и сварке.

Оцинкованная сталь уступает легированной или аустенитной, так как она не предназначена для нагревания. Высокотемпературный режим приводит к выделению окислов цинка, вредных для здоровья, поэтому если планируется повышение температуры в дымоходе до + 419,5 ºС, следует отказаться от оцинковки. Лучше приобрести дорогой, но безопасный материал.

Варианты изготовления приборов своими руками

Предлагаем несколько простых для самостоятельного производства проектов, которые при желании можно сделать из металлических деталей с помощью сварки и электроинструмента.

Обзор теплообменника из газового баллона

Если установить самодельное устройство на буржуйку, эффективность обогрева в помещении вырастет на 30-40%. Чем меньше по площади гараж или мастерская, тем выше продуктивность работы прибора.

Предлагаем рассмотреть вариант, который идеально подходит для маленьких печей типа «буржуйка», активно применяющихся для отопления гаражей.

Теплообменник для буржуйки своими руками

Многие люди, у которых имеются свои мастерские, гаражи или просто дачные домики, устанавливают туда так называемые печки буржуйки. Таким именем данная печь обзавелась в 1917 году, во время революции. Получила она его за свою «прожорливость» и неприхотливость к используемым для топки горючим материалам. Данная печь несомненно выигрывает в простоте своей конструкции, относительной небольшой стоимости, однако имеет такой серьезный недостаток как малый КПД (коэффициент полезного действия), который составляет примерно 15 – 20 процентов. Так же не очень толстые металлические стенки печки плохо аккумулируют тепло и при сгорании топлива она довольно быстро остывает, так как основное тепло, вырабатываемое печью, просто вылетает в трубу и «греет улицу». Чтобы увеличить КПД можно увеличить площадь теплопроводящей поверхности. Для этого пригодится так называемый теплообменник. Он устанавливается в месте наибольшей концентрации тепла и может значительно повысить КПД печи.

Для создания теплообменника понадобятся:
– Труба диаметром 32 мм, длиной около 2,5 метра;
– Труба 57 мм, длиной 300мм;
– Листовой метал толщиной 1мм, два квадрата по 350мм;
– Металлическое ведро на 20 литров;
– Дрель, болгарка, сварочный аппарат (желательно полуавтомат);

Читать еще:  Бассейны для дачи: виды и устройство

Шаг 1. Изготовление торцевых заглушек.

Для этого в квадратах листового метала, размечается отверстие по центру. От него размечается круг, радиусом 150 мм. Это будет его внешний радиус. Далее размечаются центра отверстий для 32 мм трубы, по радиусу 100 мм, и расстоянием между собой 45 градусов. Центр листа размечается под трубу 57 мм.

Для того чтобы просверлить такие отверстия необходимо сверло небольшого диаметра высверлить отверстия (с запасом) по окружности, удалить середину и расточить до нужного диаметра напильником.
Вот что должно получится:

Шаг 2. Сборка труб и заглушек.

Труба 32 диаметра режется на 8 частей, каждая их которых имеет длину 300 мм. Для упрощения процесса сборки используется вот такой шаблон, изготовленный из 22-х миллиметровой фанеры:

Корпус изготавливается из круглого ведра на 20 литров. Для удаления лакокрасочного покрытия он опаливается в костре.

Далее необходимо проделать два отверстия на вход и выход дымоходной трубы. Их диаметр подбирается зависимо от ее размеров. В данном случае использовалась стандартная труба, купленная в магазине.

Вот процесс сборки:

Покраска проводится огнеупорной краской.

Шаг 5. Установка.

Готовая конструкция устанавливается на дымоходную трубу. Для повышения эффективности ее работы, с одной стороны устанавливается вентилятор, который будет задувать воздух в теплообменник. На выходе из него он будет значительно теплее. Вентилятор необходимо устанавливать на металлических или других термоустойчивых креплениях.

После такой доработки значительно снизилось время, необходимое для полного обогрева помещения. Так же снизилось потребление печи.

Теплообменник для буржуйки

Воздушный теплообменник для буржуйки: фото пошагового изготовления с описанием.

Печь буржуйка часто используется для отопления дачных домов, гаражей и мастерских, печка работает на дровах и это более экономный вариант по сравнению с отоплением газом или электричеством. Но у буржуек есть один существенный недостаток — при горении топлива большая часть тепла уходит в дымоход.

Чтобы уменьшить потери тепла и направить его в помещение, можно сделать буржуйку с дополнительным теплообменником, который будет снимать часть тепла с трубы дымохода, и принудительно с помощью вентилятора направлять его в помещение. Изготовление такого приспособления мы и рассмотрим в этой статье.

Процесс сборки теплообменника для буржуйки следующий: — из металлических пластин нужно сделать две вот такие боковины.

По кругу сверлим отверстия.

По центру также сделаем отверстие но диаметром чуть больше.

Из труб будут сделаны воздушные каналы.

Трубы нужно приварить напротив отверстий к основаниям.

Сам корпус теплообменника будет сделан из металлического ведра, на костре обжигаем ведро от краски.

Дно ведра срезаем болгаркой.

Также нам понадобятся два соединения для труб дымохода.

В корпусе ведра размечаем два отверстия расположенные напротив один одного (для трубы дымохода).

Вырезаем отверстия под трубу дымохода.

Края загибаем во внутрь.

Места соединений прихватываем сваркой.

Щели замазаны термостойким герметиком.

Теплообменник покрашен термостойкой краской.

Одеваем устройство на трубу дымохода печки.

Автор протестировал работу устройства.

Поток воздуха от вентилятора прогревается в воздушных каналах и поступает в помещение.

Электровентилятор закрепили на теплообменнике.

В результате установки на буржуйку теплообменника, теплоотдача значительно повысилась, дополнительная принудительная циркуляция воздуха позволяет прогреть помещение мастерской значительно быстрее.

Изготовление теплообменника для буржуйки

Как развить теплообменник печи? Какой теплоноситель лучше — жидкость или воздух? Какой основной принцип работы любого теплообменника? Из этой статьи вы узнаете, как из подручного материала самостоятельно создать полноценный котёл для водяного отопления.

В предыдущих статьях мы рассмотрели различные виды организации сгорания топлива. Также мы рассказали, как оптимизировать его расход и контролировать температуру газов. Весь процесс отопления можно условно разделить на четыре этапа:

  1. Создание выброса тепловой энергии. Это и есть сжигание топлива, при котором происходит термохимическая реакция с выделением тепла.
  2. Теплообмен. На этом этапе тепловая энергия, стремясь к равновесию, переходит от избыточного состояния к стабильному. Проще говоря — тепло передаётся от разогретого носителя к охлаждённому.
  3. Перенос. Агент (жидкость или воздух) переносит тепловую энергию к потребителю (радиатор), который находится в отдалённом от реактора месте. Непрерывная циркуляция агента в замкнутой системе обеспечивает его возврат к реактору в охлаждённом состоянии, затем цикл повторяется.
  4. Теплоотдача. Потребитель (по сути, теплообменник) за счёт свойств теплопроводности отдаёт тепловую энергию окружающей среде (воздуху), выравнивая её температуру.

Результат процесса в пункте 1 предсказуем — по размеру топки, её типу и топливу мы можем судить о режиме работы, мощности и производительности реактора. Но без эффективного теплообмена (пункт 2) большая часть энергии окажется избыточной и будет удалена вместе с первичным носителем в виде раскалённого газа. Проще говоря — вылетит в трубу в прямом смысле слова. Чтобы этого не произошло, нужно правильно подобрать и организовать теплообменник.

Разнообразие свойств различных материалов и сред даёт широкие возможности выбора, но мы остановимся на самых доступных — воздух и жидкость.

Теплообменник решает всего одну, но ключевую задачу — охлаждения первичного теплоносителя. Строго говоря, он является системой охлаждения реактора. Решающий фактор эффективности его работы — теплоёмкость и теплопроводность среды (агента). Как известно, вода и воздух имеют взаимоисключающие свойства, но при этом выполняют одну работу. Невозможно оспорить превосходящие физические свойства жидкости, которая плотнее воздуха. Однако она требует устройства герметичной замкнутой системы, без чего воздух вполне может обойтись.

Читать еще:  Особенности выращивания декоративного лука — аллиума

Воздушный теплообменник

В случае, когда первичным теплообменником служит топка (стальные буржуйки, печи длительного горения — ПДГ, печи на отработанном масле — ПОМ), можно принять следующие меры для повышения эффективности «сухой» теплоотдачи.

Сквозные вертикальные и горизонтальные прямые каналы (трубы)

Стальные трубы навариваются прямо на топку. Лучше устанавливать их вертикально — это улучшит проходимость воздуха. Подходит при наличии подручного материала — обрезков труб (форма сечения не имеет значения). Диаметр 50–200 мм. Оригинальным решением топки будет сварить стенки из равных отрезков трубы.

Изогнутые и закруглённые каналы

Идеальный вариант — «обернуть» в 1–2 витка всю топку. Для этого потребуется навык и время, но эффект будет гораздо выше, чем от простых прямых каналов. Чем больше разница уровней забора и выхода воздуха, тем лучше будет работать канал. Если вывести забор на улицу, эффект будет максимальным, т. к. при разогретой топке за счёт разницы температур возникнет тяга, которая обеспечит постоянный поток в «автоматическом» режиме.

Лабиринты с переборками в ёмкости

Для реализации такого теплообменника нужно устроить на верхней стенке дополнительный стальной короб высотой около 100 мм и толстыми стенками. В этом коробе следует расположить стальные 5–8 мм переборки таким образом, чтобы получился «лабиринт». В начале и конце его должны располагаться входные отверстия под сечение воздуховода. Сверху «лабиринт» также накрывается крышкой. В этом варианте теплообменником служит пространство между стенкой топки и стенками короба. Такие теплообменники можно устроить и на боковых стенках стального реактора.

Сквозные каналы в реакторе, интегрированные в топку

Такие каналы закладываются в проект при создании печи, затем ввариваются в стенки. Они могут быть расположены рядом в верхней части топки. Диаметр от 50 мм.

В любом из видов ВТ используется явление конвекции*, однако в большинстве случаев из-за высокой температуры в реакторе естественного движения воздуха недостаточно и его нагнетают принудительно — вентиляторами. Этот способ ещё называют инжектирование.

* Конвекция — способ передачи тепла потоками или струями.

Инжектирование можно производить любым доступным способом — встраивая воздушный насос в канал или просто направляя его на теплообменник. «Сухие» теплообменники — самые простые и доступные устройства отопления.

Достоинства воздушных теплообменников:

  1. Не требуется герметичность соединений.
  2. Может работать без инжекторов.
  3. Простота монтажа и доступность подручного материала.

Недостатки воздушных теплообменников (ТО):

  1. Требуется значительный (от 100 мм) диаметр воздуховода.
  2. Низкая теплоёмкость среды (воздуха).
  3. Малая дальность переноса температуры.

Жидкостный теплообменник

Любая жидкость значительно превосходит атмосферный воздух по теплоёмкости, а значит, способна перенести тепло на гораздо большее расстояние от реактора. При этом она требует к себе большего внимания — герметичность всей системы (кроме гравитационной). Также отличительным свойством является бóльшая масса, а это значит, что эффект естественной конвекции возможен только при значительном диаметре канала (от 75 мм), либо требуется инжектор — нагнетатель среды.

Все жидкостные теплообменники можно условно разделить на два типа — ёмкостные и магистральные.

Ёмкостные ТО, или теплообменные баки, представляют собой ёмкости, интегрированные в реактор. В других случаях реактор может быть интегрирован в ёмкость. Теплообмен производится в жидкой среде, которая находится в баке. Он (бак) имеет каналы подачи (в верхней части) и «обратки» (в нижней). При диаметре труб меньше 75 мм обязательно наличие нагнетателя на «обратке», иначе температурное расширение не сможет протолкнуть воду по каналу.

Другой тип жидкостного ТО выполнен в виде цилиндрического бака с прямым сквозным каналом внутри. Канал может выполнять функцию дымохода и во многих случаях такой бак устанавливают прямо на буржуйку. Вода в нём снимает температуру отработанных газов и переносит её при помощи принудительной циркуляции. Такой ТО ещё называют трубным котлом.

Описанный принцип — основа для всех современных видов котлов, работающих на сжигании топлива. В современном исполнении они служат основой замкнутой герметичной системы с трубами малого диаметра (16–32 мм) и радиаторами. Работа такой системы невозможна без электричества для насоса. Однако есть вариант, при котором вода циркулирует под действием гравитации. В этом случае теплообменником служит сплошная стальная труба, заполненная водой. Это труба закольцована с котлом и расположена всегда под уклоном, что позволяет воде самотёком проходить путь от подачи до «обратки».

Магистральные ТО или змеевики представляют собой сплошную трубку 16–25 мм значительной длины (от 15 м), обёрнутую вокруг реактора, дымохода или теплообменного бака с водой. Постоянная циркуляция воды по трубке позволяет агенту (воде) набирать максимальную температуру до 120 °С. Такой эффект делает возможным устройство парового отопления. Однако он требует термоизоляции для того, чтобы удержать температуру.

Чтобы собрать такой котёл, нам потребуется следующее:

  1. Две бочки или бочковидных бака с разницей диаметров 50–100 мм и разницей по высоте от 100 мм.
  2. Сплошная медная трубка 16 мм — 50 м.
  3. Шамотная глина.
  4. Вибратор.
  5. Циркуляционный насос.
  6. Материал для установки котла — ножки, дверца, дымоход и т. д.
  1. Наматываем медную трубку на бочку малого диаметра

Внимание! Наматывайте осторожно, чтобы не деформировать трубку.

  1. Выводим концы на сторону дна бочки с торца.
  2. Прорезаем в большой бочке отверстия под выводы подачи и «обратки».
  3. Устанавливаем малую бочку с трубками в большую.
  4. Укрепляем булаву вибратора на стенке большой бочки.
  5. Заливаем пазуху жидким раствором шамотной глины, периодически включая вибратор.
  6. Внутри малой бочки устраиваем камин (при горизонтальном расположении) или поршневую ПДГ типа «Бубафоня» (при вертикальном расположении).
Читать еще:  Минимализм в интерьере — многое в малом

Ещё одна интересная идея — симбиоз каменной печи и жидкостного котла.

Видео: водяной контур в кирпичной печи

В этом случае из труб 75–85 мм варится объёмный герметичный регистр в форме куба или составной фигуры (куб + треугольник). С виду она напоминает дом с двускатной крышей. Регистр также имеет подачу и «обратку». Вся конструкция устанавливается на фундамент и обкладывается шамотным кирпичом.

Это самый трудоёмкий вариант. Он будет рентабельным в случае свободного доступа к материалу и возможности транспортировки изделия. Вес регистра составляет 200–300 кг.

Теплообменник может иметь произвольную конструкцию — необходимо только соблюсти основной его принцип — передача тепла от реактора к скоплению или потоку агента. Затем агент разносит тепло по потребителям. Форма, размеры и особенности этого элемента определяются лишь вашими потребностями и фантазией.

Изготовление теплообменника для буржуйки

Давайте сначала рассмотрим весь процесс отопления. Сначала нужно создать выброс тепловой энергии. То есть, нужно начать сжигать топливо для получения тепла из термохимической реакции. Этот процесс мы можем рассчитать и проконтролировать исходя из размеров топки, производительности и мощности реактора.

Следующим пунктом в процессе идет теплообмен. Тепло должно передаваться к охлажденному теплоносителю от нагретого. Чем эффективнее это будет происходить, тем меньше тепла потеряется в процессе теплообмена. Правильно подобранный теплообменник позволит сохранить максимальное количество тепла.

Перенос тепловой энергии может осуществляться как воздухом, так и жидкостью. Энергия переносится от реактора к радиатору, который может находиться на некотором отдалении, а затем возвращаться, чтобы повторить цикл.

Последним этапом в процессе отопления является теплоотдача. Температура выравнивается в процессе отдаче тепловой энергии окружающей среде.

Наша задача – определиться с выбором теплообменника, ключевой задачей которого служит охлаждение первичного носителя тепла. Говоря простым языком, нам предстоит выбрать систему охлаждения реактора. Главное, на что нудно обращать внимание при выборе и покупке, — теплопроводность среды и теплоемкость. Свойства воды и воздуха взаимоисключающие, хоть и выполняют одну и ту же работу. Превосходящие физические свойства жидкости неоспоримы, но вместе с тем существует реальная проблема устройства системы – она должна быть замкнутой. А вот воздух, являясь менее плотной средой, может обойтись и без замкнутости.

Жидкий теплообменник

Вне зависимости от качества жидкости, она всегда будет превосходить воздух по теплоемкости. Жидкость всегда будет переносить тепло на большие расстояния, нежели воздух. Но это требует герметичности системы. Жидкость также имеет большую массу, что говорит о том, что естественная конвекция возможна при диаметре больше 75мм, в ином случае требуется нагнетатель воды – инжектор.

Жидкие теплообменники могут быть либо емкостными, либо магистральными.

  • Теплообменные баки или емкостные теплообменники являют собой емкость, интегрированную в реактор. Весь теплообмен происходит в баке, который имеет каналы подачи и обратки. Нагнетатель на обратке необходим в случае, если диаметр трубы меньше 75мм. Если же диаметр больше, то температурное расширение самостоятельно проталкивает по каналу жидкость.
  • Магистральный теплообменник на основе воды является цилиндрическим баком, имеющим внутри сквозной канал. Канал может работать дымоходом, если его устанавливать прямо на печь – буржуйку. В такой конструкции вода переносит тепло, снятое с отработанных газов. Устройство такого теплообменника больше похоже на трубный котел.

Самый простой способ собрать котел – это взять две бочки, различные по высоте и диаметру, намотать медную трубку диаметром 16мм на меньшую бочку, вывести концы трубки на сторону дна с торца. Прорезать в большой бочке отверстие, чтобы можно было поставить в нее малую бочку, укрепить, залить отверстие, а внутри малой бочки устроить камин. Не сказать, что вариант самый подходящий, но трудоемкость работы компенсируется сохраненным теплом. На основе такого котла возможно паровое отопление.

Воздушный теплообменник

Очень часто встречается топка стальной буржуйки, служащая первичным теплообменником. Для того, чтобы сохранить и передать тепло, необходимо повысить эффективность «сухой» теплопередачи.

Если сварить стенки теплообменника из труб, можно получить теплообменник со сквозными трубами. Трубы могут быть закругленными или изогнутыми. В идеале труба должна обвивать топку всего лишь 1-2 раза. Выведенный при этом на улицу канал, увеличит эффект передачи. В емкости также можно устроить лабиринты с переборками. На концах лабиринта располагаются входные отверстия, а сверху лабиринт закрыт крышкой. Каналы могут быть и сквозными. Диаметр их должен быть больше 50мм.

Каким бы ни был воздушный теплообменник , в нем должно быть место и конвекции, но чаще всего воздух нагнетается обычными вентиляторами. Инжектирование (нагнетание воздуха) может производиться любым известным способом. Но у воздушных теплообменников есть свои недостатки и достоинства.

К недостаткам можно отнести низкую теплоемкость воздуха, малую дальность переноса тепла и большой (больше 100мм) диаметр труб переноса. К достоинствам же можно отнести возможность отсутствия инжекторов и герметизации, а так же доступная простота монтажа.

Буржуйка из баллонов с теплообменником – видео

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector