Fabrication d’un échangeur de chaleur pour un poêle à ventre plat

Points d’article



Comment développer un échangeur de chaleur de four? Quel caloporteur est le meilleur – liquide ou air? Quel est le principe de base de tout échangeur de chaleur? À partir de cet article, vous apprendrez à créer indépendamment une chaudière à part entière pour le chauffage de l’eau à partir de matériaux improvisés.

Fabrication d'un échangeur de chaleur pour un poêle à ventre plat

Dans les articles précédents, nous avons examiné différents types de combustion de carburant. Nous avons également décrit comment optimiser sa consommation et contrôler la température des gaz. L’ensemble du processus de chauffage peut être divisé en quatre étapes:

  1. Génération d’émission de chaleur. Il s’agit de la combustion de carburant, dans laquelle une réaction thermochimique se produit avec le dégagement de chaleur.
  2. Échange de chaleur. A ce stade, l’énergie thermique, en quête d’équilibre, passe d’un état excédentaire à un état stable. En termes simples, la chaleur est transférée d’un milieu chauffé à un milieu refroidi..
  3. Transfert. L’agent (liquide ou air) transfère l’énergie thermique au consommateur (radiateur), qui est situé dans un endroit éloigné du réacteur. La circulation continue de l’agent dans un système fermé assure son retour dans le réacteur à l’état refroidi, puis le cycle se répète.
  4. Dissipation de la chaleur. Le consommateur (en fait, un échangeur de chaleur), en raison des propriétés de conductivité thermique, dégage de l’énergie thermique dans l’environnement (air), en égalisant sa température.

Le résultat du processus au point 1 est prévisible – par la taille du four, son type et son combustible, nous pouvons juger du mode de fonctionnement, de la puissance et de la productivité du réacteur. Mais sans échange thermique efficace (point 2), la majeure partie de l’énergie sera excédentaire et sera évacuée avec le vecteur primaire sous la forme d’un gaz chaud. En termes simples, il s’envolera dans le tuyau au sens littéral du terme. Pour éviter que cela ne se produise, vous devez choisir et organiser correctement l’échangeur de chaleur..

La variété des propriétés de divers matériaux et supports donne un large choix, mais nous nous concentrerons sur le plus abordable – l’air et le liquide.

L’échangeur de chaleur ne résout qu’une seule tâche, mais la tâche clé – le refroidissement du liquide de refroidissement primaire. Il s’agit à proprement parler d’un système de refroidissement de réacteur. Le facteur décisif dans l’efficacité de son travail est la capacité calorifique et la conductivité thermique du milieu (agent). Comme vous le savez, l’eau et l’air ont des propriétés mutuellement exclusives, mais ils font le même travail. Les propriétés physiques supérieures d’un liquide plus dense que l’air ne peuvent être contestées. Cependant, il nécessite un système fermé hermétiquement fermé, dont l’air peut se passer..

Échangeur de chaleur à air

Dans le cas où la chambre de combustion sert d’échangeur de chaleur primaire (poêles en acier, poêles longue durée – PDG, poêles à huile usée – POM), les mesures suivantes peuvent être prises pour augmenter l’efficacité du transfert de chaleur «à sec».

À travers des conduits droits verticaux et horizontaux (tuyaux)

Les tuyaux en acier sont soudés directement sur la chambre de combustion. Il est préférable de les installer verticalement – cela améliorera la perméabilité à l’air. Convient si vous avez du matériel disponible – des chutes de tuyaux (la forme de la section n’a pas d’importance). Diamètre 50-200 mm. La solution originale du four serait de souder les parois à partir de sections de tuyau égales.

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Canaux courbes et arrondis

L’option idéale consiste à «envelopper» toute la chambre de combustion en 1 à 2 tours. Cela prendra du temps et des compétences, mais l’effet sera beaucoup plus élevé que celui des simples canaux directs. Plus la différence entre les niveaux d’entrée et de sortie est grande, mieux le conduit fonctionnera. Si vous sortez la clôture, l’effet sera maximal, car lorsque le foyer est chauffé, en raison de la différence de température, il y aura un tirage qui fournira un débit constant en mode «automatique».

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Labyrinthes de réservoir

Pour mettre en œuvre un tel échangeur de chaleur, un caisson en acier supplémentaire d’une hauteur d’environ 100 mm et de parois épaisses doit être aménagé sur la paroi supérieure. Dans cette boîte, placez des cloisons en acier de 5 à 8 mm de manière à créer un «labyrinthe». Au début et à la fin de celui-ci, il devrait y avoir des entrées pour la section du conduit. Au-dessus du « labyrinthe » est également recouvert d’un couvercle. Dans cette version, l’espace entre la paroi du four et les parois du caisson sert d’échangeur de chaleur. De tels échangeurs de chaleur peuvent être disposés sur les parois latérales d’un réacteur en acier..

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Par des canaux dans le réacteur, intégrés dans le four

Ces canaux sont posés dans le projet lors de la création du four, puis soudés dans les murs. Ils peuvent être placés côte à côte en haut de la chambre de combustion. Diamètre à partir de 50 mm.

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Dans tout type de BT, le phénomène de convection est utilisé *, cependant, dans la plupart des cas, en raison de la température élevée dans le réacteur, le mouvement naturel de l’air est insuffisant et il est forcé par les ventilateurs. Cette méthode est également appelée injection.

* Convection – un moyen de transférer la chaleur par courants ou jets.

L’injection peut être effectuée de toutes les manières possibles – en installant une pompe à air dans le conduit ou en la dirigeant simplement vers l’échangeur de chaleur. Les échangeurs de chaleur «secs» sont les appareils de chauffage les plus simples et les plus abordables.

Avantages des échangeurs de chaleur à air:

  1. Aucune étanchéité requise.
  2. Peut fonctionner sans injecteurs.
  3. Facilité d’installation et disponibilité du matériel disponible.

Inconvénients des échangeurs de chaleur à air (TO):

  1. Un diamètre de conduit important (à partir de 100 mm) est nécessaire.
  2. Faible capacité thermique du fluide (air).
  3. Courte plage de transfert de température.

Échangeur de chaleur liquide

Tout liquide surpasse considérablement l’air atmosphérique en termes de capacité thermique, ce qui signifie qu’il est capable de transférer la chaleur à une distance beaucoup plus grande du réacteur. Dans le même temps, il nécessite plus d’attention à lui-même – l’étanchéité de l’ensemble du système (à l’exception du système gravitationnel). En outre, une propriété distinctive est une masse importante, ce qui signifie que l’effet de la convection naturelle n’est possible qu’avec un diamètre de canal important (à partir de 75 mm), ou qu’un injecteur est nécessaire – un ventilateur moyen.

Tous les échangeurs de chaleur liquide peuvent être conditionnellement divisés en deux types – capacitif et principal.

Les réservoirs de maintenance, ou réservoirs d’échange de chaleur, sont des réservoirs intégrés au réacteur. Dans d’autres cas, le réacteur peut être intégré dans la cuve. L’échange de chaleur est effectué dans un milieu liquide, qui se trouve dans le réservoir. Il (réservoir) a des canaux d’alimentation (en haut) et « retour » (en bas). Avec un diamètre de tuyau inférieur à 75 mm, un ventilateur doit être présent sur le «retour», sinon la dilatation thermique ne pourra pas pousser l’eau à travers le canal.

Un autre type de liquide TO est réalisé sous la forme d’un réservoir cylindrique avec un canal droit à l’intérieur. Le canal peut servir de cheminée et dans de nombreux cas, un tel réservoir est installé directement sur le poêle. L’eau qu’il contient élimine la température des gaz d’échappement et la transfère par circulation forcée. Ce MOT est également appelé une chaudière tubulaire..

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Le principe décrit est à la base de tous les types modernes de chaudières fonctionnant à la combustion de combustible. Dans leur conception moderne, ils servent de base à un système fermé étanche avec des tuyaux de petit diamètre (16–32 mm) et des radiateurs. Le fonctionnement d’un tel système est impossible sans électricité pour la pompe. Cependant, il existe une option dans laquelle l’eau circule sous l’influence de la gravité. Dans ce cas, un tube en acier plein rempli d’eau sert d’échangeur de chaleur. Ce tuyau est bouclé avec la chaudière et est toujours situé à une pente, ce qui permet à l’eau de s’écouler par gravité de l’alimentation au «retour».

Le TO principal ou les serpentins sont un tube solide de 16 à 25 mm de longueur considérable (à partir de 15 m) enroulé autour d’un réacteur, d’une cheminée ou d’un réservoir d’échange de chaleur avec de l’eau. La circulation constante de l’eau à travers le tube permet à l’agent (eau) d’atteindre une température maximale de 120 ° C. Cet effet rend possible un appareil de chauffage à vapeur. Cependant, il nécessite une isolation thermique afin de maintenir la température.

Pour assembler une telle chaudière, nous avons besoin des éléments suivants:

  1. Deux fûts ou cuves en forme de tonneau avec une différence de diamètre de 50 à 100 mm et une différence de hauteur de 100 mm.
  2. Tube en cuivre massif 16 mm – 50 m.
  3. Argile de chamotte.
  4. Vibreur.
  5. Pompe de circulation.
  6. Matériel d’installation de la chaudière – pieds, porte, cheminée, etc..

Mode opératoire:

  1. Nous enroulons un tube de cuivre sur un canon de petit diamètre

Attention! Enveloppez soigneusement pour ne pas déformer le tube.

  1. Nous amenons les extrémités sur le côté du fond du canon à partir de la fin.
  2. Nous avons découpé des trous dans le grand fût pour les sorties d’alimentation et de retour.
  3. Nous installons un petit baril avec des tuyaux dans un grand.
  4. Nous renforçons la masse vibrante sur la paroi d’un grand baril.
  5. Remplissez le sinus avec une solution liquide d’argile chamotte en allumant périodiquement le vibrateur.
  6. Nous aménageons une cheminée à l’intérieur d’un petit tonneau (avec une disposition horizontale) ou un piston PDG de type « Bubafonya » (avec une disposition verticale).

Fabrication d'un échangeur de chaleur pour un poêle à ventre plat

Une autre idée intéressante est la symbiose d’un four en pierre et d’une chaudière à liquide..

Vidéo: circuit d’eau dans un four en brique

Dans ce cas, un registre volumétrique hermétique sous la forme d’un cube ou d’une figure composite (cube + triangle) est cuit à partir de tuyaux de 75 à 85 mm. Cela ressemble à une maison avec un toit à pignon. Le registre a également une alimentation et un retour. Toute la structure est installée sur la fondation et revêtue de briques en argile réfractaire.

C’est l’option la plus longue. Il sera rentable dans le cas d’un libre accès au matériel et de la possibilité de transporter le produit. Le poids du registre est de 200 à 300 kg.

L’échangeur de chaleur peut avoir une conception arbitraire – il suffit de respecter son principe de base – le transfert de chaleur du réacteur vers l’accumulation ou l’écoulement de l’agent. Ensuite, l’agent distribue la chaleur aux consommateurs. La forme, la taille et les caractéristiques de cet élément ne sont déterminées que par vos besoins et votre imagination..

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