Регистр теплообменник на трубе бани
Регистр теплообменник на трубе бани – это специальные устройства предназначенные для нагрева воды непрямым методом от огня, точнее от раскаленных продуктов сгорания – дымовых газов. Очень много бань, особенно, отдельно стоящих вдалеке от централизованного водоснабжения не имеют другого способа как нагреть воду чем получить тепло от печи в бани. Мы поговорим о нескольких типах регистров-теплообменников: устанавливаемых в печи и на трубу. Детализируем нагреватель на трубу. В банных печах много тепла передается дымоходу и не меньше улетучивается по трубе на улицу. Часть этой энергии можно снять с горячего дыма путем передачи воде, циркулирующей вокруг горячей трубы. Альтернативное название такого устройства – водяной контур или водяная рубашка. Кроме нагрева воды для мытья в холодное время года такой источник тепла может использоваться для нагрева смежного помещения.
Для нагрева воды в банных печах (точнее – с использование печи для бани) чаще встречается небольшой бак цилиндрической формы или металлическая изогнутая трубка (змеевик) навитый вокруг дымохода и не имеющие непосредственного контакта с огнем.
Принцип работы водяного регистра-теплообменника базируется на том, что вода более высокой температуры поднимается вверх, создавая ток жидкости. Таким образом система представляет собой замкнутый контур, в котором без применения насосов происходит постоянный ток воды: горячая поднимается вверх по одной трубе, одновременно в регистр 
приходит холодная вода по другой. Таким образом, постепенно происходит повышение температуры во всем контуре. Если к такому регистру-теплообменнику подключить бак, вода в нем постепенно будет нагреваться и циркулировать. Скорость нагрева бака зависит от множества показателей:
- Материал из которого сделан теплообменный регистр: нержавейка, медь и т.п.
- от начальной температуры воды в баке( ведь зимой это будет — 14 градусов летней воды, а не 3-4 градуса зимней);
- объема воды в баке и регистре с трубами;
- диаметра труб контура, которые не должны препятствовать току воды;
- мощности печи, а точнее – температуры трубы на выходе печи;
- площади поверхности трубы регистра соприкасающейся с водой.
Регистр – рубашка или змеевик-трубка? Выбор теплообменника
Если говорить о простоте изготовления, то кустарным способом проще всего изготовить медный теплообменник в виде змеевика. Для этого понадобится труба из мягкого металла, например медь, которая не ржавеет и легко гнется. Эту трубу можно намотать прямо на дымоход с некоторой оговоркой. Не смотря на то, что медь-отличный проводник тепла и быстро нагревает воду, такой регистр малоэффективен из-за малой площади поверхности контактирующей непосредственно с трубой. Труба должна быть как можно большего диаметра чтоб сопротивление канала воде было минимально.
Многие «теоретики банного дела» пишут что труба имеет температуру до 500 градусов! Да, у плохих банщиков трубу можно раскалить до малинового цвета, что значит: перегрузка по теплу, старение и разрушение печи, ускоренный износ дымохода, и «деньги на ветер» в виде низкого КПД печи. Измерения пирометром показали, что температура трубы при правильной эксплуатации не поднимется выше 200 градусов. Вариант, когда огонь горит в дымоходе, оставим любителям пожаров. Эмпирическим путем кустарщики установили, что для движения воды самотеком (без насоса) общая длина змеевика не должна превышать 3-х метров. Нагрев проходит раскаленным воздухом через контактное пятно с дымоходом. На концах нарезается наружная резьба, к которой затем подсоединяются через фитинги выносной бак смежного помещения.
Универсальный регистр для обмена тепла в виде водяной рубашки
Это самое эффективное с точки зрения теплообмена устройство. Конструкция из коаксиальных труб представляет стакан, внутри которого движется вода, соприкасаясь по всей площади поверхности с горячей трубой. Эффективность достигается максимальной площадью контакта воды с нагретой поверхностью. Внешняя труба большего диаметра с двумя патрубками для подачи и отвода воды, как правило, изготавливается из того же материала что и дымоход (нержавейка – лучшее решение). Принцип работы — такой же: горячая вода подымается вверх самотоком к верхней части регистра и создает некоторое давление, толкающее горячую воду в бак, а вниз поступает холодная вода из выносного бака.
Почему лучше купить регистр теплообменник на трубу?
нагрев происходит за счет тепла, которое раньше просто удалялось через трубы- уменьшается тепловая нагрузка на весь дымоход
- экранируется помещение парилки от вредного – жесткого ИК излучения;
- Экономится часть средств на покупку составляющей части дымохода
- Малые размеры позволяют установить регистр на самые маленькие печи и уменьшая мощности нагрева для воды;
- установить можно на любой металлический дымоход и для этого не нужно разбирать печь и делать в ней конструктивные изменения
- теплообменник – регистр на трубе легко демонтируется и в отличие от теплообменников внутри топки – не прогорает, так как не перегревается.
- Универсальность заключается в том, что регистр теплообменник не зависит от параметров и конструкции печи, а только определятся диаметров дымоходной трубы.
нагрев происходит за счет тепла, которое раньше просто удалялось через трубыВсе эти плюсы делают такое оборудование для бани достаточно привлекательным. Конечно, самым большим минусом такого устройства есть его цена и сложность изготовления в домашних условиях. Еще несколько слов о том, что существуют регистр-теплообменники самоварного типа, но это тема следующей статьи.
Источник статьи: http://dombrus.org.ua/registr-teploobmennik-na-trube-bani/
Регистр труба в трубе для бани
Система горячего водоснабжения (ГВС) включает в себя регистр ГВС (отрезок металлической трубы, вмонтированный в кирпичную печь, часто за свою изогнутую форму называемый «змеевиком»), соединенный 2-мя трубопроводами (напорным и обратным) с баком для нагрева воды.
Расчетными величинами в нашем случае будут являться геометрические размеры регистра ГВС и бака для горячей воды.
Сразу оговоримся, что размеры «змеевика» будут определяться количеством воды, которую необходимо нагреть для своих нужд в бане (для мытья, запаривания веников, поддач на каменку, опаривания стен, потолка, полоков и пр.). В свою очередь время нагрева воды должно быть не больше времени приготовления бани.
Как правило, время приготовления бани с кирпичной печью может варьироваться от 2,5 до 4 часов (в зависимости от времени года и температуры воздуха).
Если же учесть еще время для «настаивания» бани (равномерного прогрева ограждающих поверхностей парной до температур порядка 42-45*С), то в среднем на приготовление бани уходит 4 часа.
Поэтому в наших расчетах примем, что время приготовления бани составляет 4 часа.
Баню планируют принимать 4 человека.
Для мытья 1 человека в среднем требуется 3 ведра теплой воды, т.е.
36 литров воды с температурой
Теплую воду будем получать путем разбавления горячей воды в баке, нагретую с помощью вмонтированного в печь регистра ГВС, холодной водой из колодца (скважины).
Тогда, в первом приближении, воспользуемся соотношением
mх.в.* Тх.в. + mг.в.* Тг.в = mт.в.* Тт.в., (1)
из которого можно определить количество mг.в. и температуру Тг.в. горячей воды, которую надо взять для приготовления требуемого количества теплой воды с параметрами mт.в.и Тт.в.
Пусть для нашего случая для получения 36 литров теплой воды (mт.в.= 36 кг) с температурой Тт.в.=38*С возьмем 2 ведра (24 литра = mх.в.= 24кг) холодной воды с температурой Тх.в.=10*С. Горячая вода в баке должна иметь температуру Тг.в.=90*С.
Из уравнения (1) следует, что нам для этих целей потребуется mг.в.=12,9 кг (
1 ведро) горячей воды с температурой Тг.в.=90*С.
Таким образом, на семью из 4 человек потребуется 4*12,9=51,6 кг (литра) горячей воды с температурой 90*С.
Прибавим сюда еще 1 ведро (
12 л) горячей воды для запаривания веников, плюс 2 дополнительных ведра горячей воды для поддач на каменку и разбрызгивания на потолок и стены парной для создания требуемой климатической обстановки в парной.
На круг выходит потребность в
90 литрах горячей воды для принятия бани 4 человеками. Следовательно, бака для горячей воды объемом в 100 литров будет достаточно.
При этом помним, что этот объем воды должен быть нагрет за время приготовления бани, то есть за 4 часа.
Для нагрева 90 кг воды от температуры 10*С до температуры 90*С потребуется тепла:
Q = c * m * (Тг.в. — Тх.в.) = 4,2*90*80 = 30 240кДж, (2)
где с=4,2– удельная теплоемкость воды, кДж/(кг*гр.С); m – масса воды,кг; Тг.в. и Тх.в. –температура горячей и холодной воды, гр.С.
Для выработки такого количества тепла потребуется источник тепла мощностью
W = Q/t = 30 240* 0,2778*10-3 = 8,4 кВт, (3)
где 0,2778*10-3 – коэффициент перевода количества тепла из кДж в мощность источника тепла в кВт.
Таким образом, тепловая мощность регистра ГВС («змеевика»), вмонтированного в кирпичную печь, должна быть в 4 раза меньше (W
2 100 Вт/час), поскольку мы предполагаем нагреть данный объем воды (90 кг) не за 1 час, а за 4 часа (время приготовления бани).
Тепловая мощность регистра ГВС W (тепловая энергия Q, передаваемая через металлические стенки «змеевика» циркулирующей в нем воде, в течение t = 1 часа) будет прямо пропорциональна:
величине площади поверхности регистра S, м2;
разности средних температур печных газов снаружи регистра между его верхним и нижним концами dТвнеш. средн. = (Твнеш.верх. + Твнеш.низ.)/2, *С;
разности средних температур воды в регистре на его входе (нижний конец трубы, «обратка») и выходе (верхний конец трубы, напорный) dТвнутр.средн.= (Твнутр.верх. + Твнутр.низ.)/2, гр.С.
W = Q/t = a * S * (ΔТвнеш. средн. — ΔТвнутр. средн.), Вт, (4)
где a – коэффициент теплопередачи (теплоотдачи) от горячего воздуха (печных газов, омывающих «змеевик») через стенку стальной трубы регистра ГВС протекающей в нем воде, Вт/м2*гр.С.
Коэффициент теплоотдачи а является сложной функцией, зависящей от большого числа факторов (теплофизических свойств теплоносителей (печных газов и воды), их агрегатного состояния (газ, жидкость), геометрии стенки контакта между теплоностелями, температуры этой стенки, режимов (турбулентный или ламинарный) теплоносителей и их скорости).
Для рассматриваемой системы нагрева воды расчеты показывают, что а
В кирпичных банных печах разработки И.В.Кузнецова температура печных газов под крышей нижнего колпака, объединенного с топливником через «сухой шов» в единое целое, достигает температур порядка 900 — 1000*С.
Температура печных газов в колпаке за стенкой топливника на уровне его (топливника) пода достигает 500-600*С.
Именно в нижнем колпаке кирпичной банной печи за стенкой топливника и размещают регистр ГВС.
Таким образом, можно принять, что в режиме активного горения дров в печи средняя температура, омывающих «змеевик» печных газов, в среднем равна dТвнеш. средн. = ((900-1000)+(500-600))/2 = 700-800*С.
В то же время температура воды, выталкиваемая через верхний напорный патрубок «змеевика» в бак с нагреваемой водой, будет иметь во время нагрева более стабильную температуру, равную 80-90*С.
Температура воды, поступающая из бака с нагреваемой водой в нижний патрубок «змеевика» (по «обратке»), будет постоянно меняться по мере нагрева воды в баке. На первоначальном этапе это будет температура воды равная температуре залитой в бак холодной воды (в нашем случае это 10 *С). По мере поступления в бак все больше порций нагретой воды, температура воды в «обратке» будет неуклонно повышаться и в пределе стремиться к температуре, выходящей из верхнего конца регистра ГВС нагретой воды.
В конце концов, если горение дров в печи прекратиться, а вся вода в системе примет одну и ту же температуру, циркуляция через «змеевик» прекратится.
В общем случае можно принять, что в среднем на этапе активного горения дров температура воды на верхнем напорном конце «змеевика» равняется 80*С, а температура воды, поступающая через «обратку», равна 60*С.
Тогда средняя разность температур воды в регистре ГВС на этапе активного горения дров будет равна (80+60)/2=70ºС.
И вот мы подошли к конечному пункту наших расчетов – определению геометрических размеров «змеевика», способного нагреть за определенное время (4 часа) требуемый объем воды (90 литров) до заданной температуры (90*С).
Все необходимые для расчета величины у нас уже есть.
Итак, наш регистр ГВС должен иметь площадь поверхности равную (см.формулу (4)):
S = W / (a * (dТвнеш. средн. — dТвнутр. средн.)) = 2100 / (14*(800-70))
Принимая во внимание, что труба имеет форму цилиндра, тогда площадь ее поверхности можно представить как:
S = п * D * l, м2, (5)
где п=3,14; D – диаметр «змеевика»,м; l – длина «змеевика»,м.
Имеем две неизвестные – длину регистра ГВС l и его диаметр D.
Верхний конец регистра ГВС, желательно, размещать за стенкой топливника чуть ниже хайла (отверстия в верхней части топливника для выпуска печных газов). Нижний конец регистра ГВС не целесообразно опускать ниже уровня пода топливника.
В банных печах И.В.Кузнецова под топливника находится в 5 ряду внешней кирпичной кладки. Хайло топливника, в зависимости от модели печи», может находиться на уровне 14 ряда кирпичной кладки (модель печи БИК 41), 18 ряда кирпичной кладки (БИК П1 и БИК П2) или, как в случае печи БИК П3 – 24 ряда.
Принято считать, что толщина 1 ряда кирпичной кладки печи с толщиной шва между двумя смежными рядами кирпичей составляет 7 см.
Тогда для модели банной печи периодического действия БИК П1, вполне достаточной для семейной бани, в нижнем колпаке печи у нас имеется пространство высотой в 13 рядов (0,9м) для размещения регистра ГВС.
Глубина внутреннего пространства колпака, где можно разместить регистр ГВС, в указанных печах БИК составляет 1 3/4 кирпича, т.е.
Таким образом, теоретически, в печь БИК П1 можно вставить регистр ГВС П-образной формы с максимальной общей длиной до 1,78 м.
Принимая эту длину «змеевика» для наших расчетов из формулы (5) определим диаметр трубы, из которой должен быть изготовлен этот «змеевик».
Расчеты дают значение диаметра трубы D
Но при этом, при расчетах следует, в обязательном порядке, учесть два фактора.
1-й фактор. Бак с нагреваемой горячей водой, который, как правило, находится в моечной, должен быть теплоизолирован. Это следует сделать, чтобы свести к минимуму теплопотери нагреваемой в баке воды. Если этого не сделать, бак с нагреваемой водой будет своими стенками греть моечную. Интенсивность тепловых потерь будет прямо пропорциональна разности температур нагреваемой воды в баке и температуры воздуха в моечной. Следовательно, за время подготовки бани можно не достичь желаемой температуры нагреваемого объема воды.
2-й фактор. При изготовлении регистра ГВС надо учитывать то, что рано или поздно придется производить его замену в печи на новый. Срок эксплуатации регистра напрямую будет зависеть от марки стали, из которой он изготовлен. Поэтому следует продумать вопрос, каким образом его придется извлекать из печи. Это обстоятельство накладывает ограничения на реальные максимальные размеры данного регистра, а также его геометрическую форму (наличие скругленных углов, наличие дополнительной секции, ввариваемой параллельно вертикальному отрезку «змеевика»).
Примечание. Для изготовления регистра ГВС лучше всего использовать аустенитную хромистую жаропрочную нержавеющую сталь марки 12Х18H9 или 12Х18H10T. В этом случае (при условии обеспечения качественной сварки) он прослужит у Вас без ремонта лет 10 и более!
Итак, подведем черту сказанному.
В результате проведенных расчетов мы выяснили, что семье из 4 человек в бане вполне может хватить 90 литров горячей воды, нагретой до 90ºС. Для этого достаточно иметь бак под горячую воду объемом до 100 литров. В кирпичную банную печь конструкции БИК разработки И.В.Кузнецова достаточно вмонтировать регистр ГВС П-образной формы из металлической трубы диаметром 36 мм и максимальной общей длинной 1,78м.
Руководствуясь изложенными в данной статье подходами, теперь в силах каждого рассчитать под свои запросы для своей бани конструктивные параметры основных элементов такой системы горячего водоснабжения.
Вот и все.
Оригинал статьи http://forum.rusbani.ru/viewtopic.php?t=10361
Русская Печная АртелЪ -Возрождение старинных ремесел. Печные работы под ключ от зонтика до зольника . 89213537822
| GVS-v-BIK2.png | ||||||||||
| Описание: | ||||||||||
| Размер файла: | 104.79 КБ | |||||||||
| Просмотров: | 602 раз(а) | |||||||||
| ||||||||||
 | ||||||||||
| Вафа Зарегистрирован: Пн 19 Октябрь 2015, 16:24 |
| |||||||||
| ||||||||||
| Митрий
Зарегистрирован: Пн 31 Май 2010, 16:38 |
| |||||||||
| ||||||||||
| Селиван Виктор Проектировщик  Зарегистрирован: Сб 2 Январь 2010, 14:33 |
| |||||||||
| ||||||||||
  | Список форумов Форум «Печных Дел Мастера» » Банные печи каменки |  |
| Следующая тема Предыдущая тема Вы не можете начинать темы Вы не можете отвечать на сообщения Вы не можете редактировать свои сообщения Вы не можете удалять свои сообщения Вы не можете голосовать в опросах Вы не можете добавлять приложения в этом форуме Вы можете скачивать файлы в этом форуме |
Powered by phpBB © 2001, 2002 phpBB Group :: FI Theme :: Часовой пояс: GMT + 3
Проект форум печников «Альянс. Печных Дел Мастера» © 2006-2020
Источник статьи: http://forum.stovemaster.ru/viewtopic.php?t=10228
