Caractéristiques de conception
Le plus souvent, un réservoir en métal d'une capacité allant jusqu'à 5 litres avec des tuyaux intégrés sert d'échangeur de chaleur. Il n'y a pas de contact direct avec le feu. L'appareil vous permet de chauffer de l'eau froide, qui entre ensuite dans les radiateurs ou dans un réservoir amovible de plus grande capacité situé dans la même pièce ou dans une pièce adjacente.
En conséquence, en chauffant le poêle dans une pièce, il sera possible d'en chauffer une autre. Selon sa conception, l'échangeur de chaleur du four peut être externe et interne.
Ce type est très similaire à un réservoir rempli de liquide de refroidissement. À l'intérieur du réservoir se trouve une partie du tuyau servant à évacuer les produits de combustion. En termes de conception, l'échangeur de chaleur externe est plus complexe que l'interne, car il impose des exigences accrues sur la performance des travaux de soudage.
Cependant, son entretien est beaucoup plus facile. Si nécessaire, le réservoir peut être démonté afin d'éliminer le tartre ou d'éliminer les fuites.
Intérieur
Il est monté au-dessus d'une chambre de combustion directement dans le four. Il est facile à installer, mais si une maintenance est nécessaire, certaines difficultés peuvent survenir. Surtout si le four est en briques.
Pour éviter cela, au moment du développement de la conception, il convient de veiller à la maintenabilité du futur échangeur de chaleur.
Avantages et inconvénients du four
Un poêle ordinaire distribue la chaleur de manière inégale : il fait très chaud juste à côté du poêle, et plus on s'en éloigne, plus il fait froid. La présence d'un circuit d'eau permet de répartir uniformément la chaleur générée par le poêle dans toute la maison.
Construction d'un four de chauffage avec un circuit d'eau
Ainsi, un seul poêle est capable de chauffer plusieurs pièces de la maison en même temps. Le poêle fonctionne presque comme une chaudière à combustible solide. Seulement, il ne se contente pas de réchauffer le liquide de refroidissement et le circuit d'eau. De plus, les murs et les canaux de fumée sont chauffés, ce qui joue également un rôle important dans le processus de chauffage.
L'échangeur de chaleur (serpentin) est l'élément principal du poêle. Il est installé dans la partie combustible du poêle, et là tout le système de chauffage de l'eau y est connecté.
Les avantages d'une fournaise avec circuit d'eau comprennent les caractéristiques suivantes :
- Tout d'abord, pour un tel four, il n'est pas nécessaire d'acheter des unités et des composants coûteux.
- Un four bien construit vous servira longtemps sans nécessiter de réparations coûteuses. Parfois, vous n'aurez peut-être besoin que d'un petit cosmétique.
- Vous pouvez créer un poêle de n'importe quel design: forme, taille, décoration - tout cela selon vos goûts et vos capacités financières.
- Si l'on compare un poêle équipé d'un circuit d'eau et d'une chaudière à combustible solide, alors à l'aide de la première, non seulement le liquide de refroidissement est chauffé, mais également les sorties de fumée.
- Un serpentin peut être équipé d'un poêle déjà construit. Il peut également être inséré dans le four de cuisson.
Une option de poêle qui s'intègre parfaitement à l'intérieur de la pièce
Il y a aussi des inconvénients à ce type de chauffage.
- Lorsque l'échangeur de chaleur est inséré dans la partie combustible, l'espace précieux de cette dernière est fortement réduit. Le problème peut être résolu si l'échangeur de chaleur est intégré au four au stade de sa construction. Il a juste besoin d'être agrandi. Eh bien, s'il est inséré dans une structure déjà construite, il n'y a pas d'autre issue, à l'exception de la pose incomplète de carburant, mais par parties.
- Avec un tel poêle, le risque d'incendie augmente. Un feu ouvert brûle dans le poêle et la cheminée, et du bois de chauffage de rechange est souvent stocké à proximité. Ne laissez pas cet appareil sans surveillance.
- Si le poêle n'est pas utilisé correctement, le monoxyde de carbone pénétrant dans les locaux de la maison peut avoir des conséquences très tristes.
Une image à partir de laquelle il devient clair qu'il vaut mieux ne pas laisser l'appareil sans surveillance
Les experts conseillent d'utiliser un liquide non gelant dans de telles structures si les gens ne vivent pas tout le temps dans la maison, mais, par exemple, uniquement en été.
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Caractéristiques de conception
Si le propriétaire du bâtiment a de l'expérience dans la pose de briques ou dans les travaux de fournaise, l'installation peut être effectuée à la main. Avant de connecter le système de chauffage de l'eau, vous devrez également créer une unité d'échange de chaleur.
Malgré le fait que le marché de la construction offre un large choix de structures finies, l'autoproduction est plus rentable. Une installation faite maison vous permet de prendre en compte tous les paramètres de ce four particulier, son emplacement et les dimensions du compartiment à combustible.
Échangeur de chaleur à tuyaux
Le dispositif d'un système de chauffage de four avec un circuit d'eau implique l'installation d'un échangeur de chaleur dans le compartiment combustible du four et le raccordement de tuyaux à celui-ci pour fournir le fluide de travail. Pour les cuisinières et les poêles de chauffage et de cuisson, les bobines soudées à partir de tuyaux et placées dans des conteneurs en métal conviennent bien. Leur fabrication nécessite du professionnalisme et le nettoyage des produits de combustion est assez laborieux, mais la surface sinueuse assurera un chauffage rapide.
Les tuyaux en forme de U de 50 mm utilisés dans la conception peuvent être remplacés par des sections de tuyaux profilés de 40x60 mm.Cela simplifiera les travaux de soudage et facilitera grandement l'installation. Si le four n'est pas utilisé pour la cuisson, des tubes supplémentaires de petit diamètre sont soudés au sommet de l'échangeur de chaleur. Une conception à faire soi-même dégagera beaucoup plus de chaleur.
Échangeur de chaleur en tôle d'acier
Les appareils de ce type sont utilisés dans les fours conçus exclusivement pour le chauffage des locaux. Pour leur fabrication, vous aurez besoin d'une tôle d'un demi-centimètre d'épaisseur, de sections de tuyaux rectangulaires de 40x60 mm, ainsi que de tubes ronds de même diamètre pour l'alimentation en eau de la surface de travail. Les dimensions des échangeurs de chaleur dépendent des dimensions des compartiments du four pour le combustible.
Un système de chauffage similaire peut être utilisé pour un poêle de chauffage et de cuisson ou un simple poêle. Pour ce faire, la structure doit être montée de manière à ce que les gaz chauffés de la chambre à combustible se dirigent vers l'étagère supérieure du registre, circulent autour de celle-ci et pénètrent dans les canaux de fumée.
Contrôle des joints soudés et des coudes
Chaque joint soudé est soumis à une inspection et à une mesure externes pour détecter le déplacement du bord et la rupture au niveau du joint (Fig. 8). Par déplacement b des bords à souder, on entend le déplacement parallèle des axes des tuyaux entre eux. Le pli k est une déviation sous la forme d'un désalignement des axes des tuyaux assemblés. Les déplacements de bord et les ruptures de joint sont mesurés avec une règle spéciale de 400 mm de long avec une découpe au milieu, qui est installée étroitement le long de la génératrice de l'un des tuyaux avec une découpe au niveau du joint, et la déviation est déterminée sur l'autre tuyau avec une sonde à une distance de 200 mm de l'axe de l'articulation. Les mesures sont effectuées à 3 - 4 endroits autour de la circonférence de l'articulation.
L'inspection révèle des défauts tels que l'incendie criminel (fusion) des tuyaux aux points de contact avec les éponges et le corps de la machine, les bords rampants, l'élimination incomplète des bavures externes.
a - déplacement; b-fracture;
Figure 8 - Déviation des bords de tuyaux soudés
Pour vérifier la qualité des soudures, ainsi que des dispositifs de contrôle automatique des paramètres du processus de soudage, des tests express de contrôle des joints soudés (échantillons) sont effectués. Les échantillons sont reçus avant le début de chaque quart de travail. Le soudage n'est autorisé que s'il y a des résultats positifs des tests rapides des échantillons de contrôle. En règle générale, les échantillons express sont soumis à un examen métallographique.
Le contrôle des propriétés mécaniques et l'examen métallographique des joints soudés sont effectués sur des échantillons réalisés à partir de joints soudés témoins, ou sur des échantillons de joints soudés découpés dans le produit fabriqué. Dans le cas de la découpe à partir de produits finis, le volume des joints de contrôle doit être d'au moins 1% (mais pas moins de trois joints) du nombre total de joints soudés identiques réalisés par chaque soudeur en une seule équipe.
En faisant fonctionner la boule avec de l'air comprimé, l'intégralité de l'élimination de la bavure interne (ou de la fuite de métal) est vérifiée - garantissant une section d'écoulement donnée dans les joints soudés. Lors du test de joints soudés sur des tuyaux droits (cils), une boule d'un diamètre de 0,86d est utiliséeen.nom, sur bobines 0.8den.nom tuyaux. La diminution du diamètre de la bille lors du contrôle de la section d'écoulement dans le serpentin est provoquée par l'ovalisation des tuyaux dans les coudes. Un piège à billes est placé sur l'extrémité libre de la bobine, ce qui garantit un fonctionnement en toute sécurité.
Le contrôle de l'ovalisation des coudes de tuyaux et des serpentins des surfaces chauffantes est sélectif (au moins 10% de coudes de même taille standard). L'ovalisation maximale sur toute la longueur du coude ne doit pas dépasser la valeur autorisée. La mesure des diamètres extérieurs maximum et minimum du tuyau au niveau du coude est effectuée dans une section de contrôle.
L'ovalité de la section aux endroits des coudes de tuyau peut être déterminée
où et sont, respectivement, les diamètres extérieurs maximum et minimum du tuyau au niveau du coude, mesurés à une section de la section, m.
Ovalité admissible pour les surfaces de chauffe de la chaudière
où R est le rayon de courbure du tuyau, m ;
- diamètre extérieur du tuyau, m.
L'amincissement de la paroi du tuyau à l'endroit du coude du côté étiré (extérieur) est déterminé sélectivement par une jauge d'épaisseur à ultrasons. Un contrôle obligatoire de l'amincissement est recommandé lors du changement d'outils de pliage, de la mise en place de la machine et des montages.
Pour les tuyaux d'un diamètre allant jusqu'à 60 mm, pliés sans chauffage, les courants haute fréquence (HF), les ondulations (ondulations) à l'intérieur du coude et les renflements du côté étiré ne doivent pas dépasser 0,5 mm de hauteur avec un pas minimum d'au moins trois hauteurs.
Choisir un matériau
Le serpentin est traditionnellement constitué d'un tuyau dont la longueur et le diamètre sont déterminés par le niveau de transfert de chaleur souhaité. L'efficacité de la structure dépendra de la conductivité thermique du matériau utilisé. Les tuyaux les plus couramment utilisés sont :
- cuivre avec un coefficient de conductivité thermique de 380;
- acier avec un coefficient de conductivité thermique de 50;
- métal-plastique avec un coefficient de conductivité thermique de 0,3.
Cuivre ou plastique ?
Avec le même niveau de transfert de chaleur et des dimensions transversales égales, la longueur des tuyaux métal-plastique sera de 11 et les tuyaux en acier 7 fois plus longs que les tuyaux en cuivre.
C'est pourquoi, pour la fabrication de la bobine, il est préférable d'utiliser un tuyau en cuivre recuit.
Un tel matériau se caractérise par une plasticité suffisante et peut donc facilement lui donner la forme souhaitée, par exemple par pliage. Un raccord se connecte facilement à un tuyau en cuivre avec un filetage.
Nous recherchons des moyens improvisés
Compte tenu du coût élevé des matériaux, il serait opportun d'envisager la possibilité d'utiliser des produits qui ont déjà rempli leur fonction, mais n'ont pas encore pleinement développé leur ressource. Cela réduira non seulement le coût de fabrication de l'échangeur de chaleur, mais réduira également le temps d'installation. En règle générale, la préférence est donnée à:
- les radiateurs de chauffage qui n'ont pas de fuite ;
- porte-serviettes chauffants;
- radiateurs de voiture et autres produits similaires ;
- chauffe-eau instantanés.
Paiement
Rayon de courbure minimal
Le rayon de courbure est déterminé par la formule
=3,0833,
où est le rayon de courbure, mm.
Sur la base de cette condition, il est nécessaire d'appliquer une flexion par enroulement avec un mandrin (2 basé sur des considérations de conception).
Définition du moment de flexion
Le moment de flexion requis pour le cintrage du tuyau est déterminé à partir de la condition de cintrage du tuyau :
,
où est la contrainte dans la zone de déformation, MPa ;
- limite d'élasticité conditionnelle de l'acier, MPa ;
=255 MPa pour l'acier 15Kh1M1F.
La divulgation de la condition de flexion est déterminée par la formule
,
où est le facteur de renforcement du tuyau déterminé par la forme de la section ;
est le facteur de renforcement du tuyau, déterminé par les propriétés du matériau ;
Pour le faisceau de tubes :
= 5,8 pour l'acier 15Kh1M1F.
La détermination du moment de résistance, , Nm de la section pour la flexion élastique est déterminée par la formule
où
Le rapport du diamètre intérieur au diamètre extérieur est déterminé par la formule
Le moment de résistance est déterminé par la formule
Le moment de flexion est déterminé par la formule
Détermination de la force de serrage du tuyau
est déterminé par la formule
\u003d (1,5-2,0) \u003d 2,00.032 \u003d 0,09 m.
La force de serrage du tuyau est déterminée par la formule
Détermination du rayon requis du secteur de courbure
Lors de la déformation à froid du métal, y compris des tuyaux, un retour élastique se produit - la capacité du tuyau à se détendre quelque peu après le retrait de la charge. Par conséquent, il est nécessaire de déterminer le rayon du secteur de flexion, R, m, qui réduirait cet effet.
Le rayon du secteur de courbure requis est déterminé par la formule
où E = 2,1.
Détermination de l'angle de pliage
L'angle de pliage est déterminé par la formule
où
est déterminé par la formule
L'angle de pliage est déterminé par la formule
Détermination du couple total
Le couple total est déterminé par la formule
où est le couple nécessaire pour surmonter les forces de frottement, kNm.
Détermination du couple nécessaire pour vaincre les forces de frottement
,
où est le coefficient de frottement résultant (empirique), prenant en compte le frottement de roulement sur le galet, le frottement de glissement du galet sur les axes, le frottement de glissement dans les paliers du secteur de flexion, le frottement du tube sur le mandrin, etc.
=0,05.
Le couple dépensé pour surmonter les forces de frottement est déterminé par la formule
Le couple total est déterminé par la formule
Détermination de la puissance sur l'arbre du secteur de flexion
Puissance sur l'arbre du secteur de pliage
où
est déterminé par la formule
où =1450 rpm (accepté);
= 450 (accepté), le lecteur lui-même nous est inconnu, donc toutes les données sont spéculatives.
La puissance sur l'arbre du secteur de flexion est déterminée par la formule
La puissance du moteur d'entraînement est déterminée par la formule
où est le facteur d'efficacité (C.P.D.) du variateur (accepté sous condition).
Analyse du calcul du processus de cintrage des tuyaux
Au cours de ce calcul, le rayon de courbure requis du tuyau a été déterminé, dont la valeur a montré qu'il était nécessaire d'appliquer une courbure d'enroulement avec un mandrin. Le couple requis sur l'arbre du secteur de cintrage de tuyaux a été trouvé, dont la valeur a permis de déterminer la puissance requise du moteur d'entraînement pour le cintrage de tuyaux. Sa valeur n'est pas si grande (1,895 kW), mais c'est suffisant pour plier des tuyaux de ce diamètre.
Méthodes de fabrication de bobines
Il existe trois schémas principaux pour obtenir des serpentins de surfaces chauffantes de chaudière (Fig. 7): élément par élément, osier et méthode d'accumulation séquentielle. Quelle que soit la méthode, le processus technologique de fabrication des bobines prévoit : l'inspection à l'entrée des tuyaux ; trier les tuyaux d'origine par longueur ; développement de schémas de découpe de tuyaux en éléments; coupe de tuyaux, ébarbage et nettoyage des extrémités de tuyaux. Nous choisissons la méthode élément par élément.
Figure 7. Schéma élément par élément pour la fabrication de bobines
Avec la méthode de fabrication élément par élément, les tuyaux droits préparés sont d'abord pliés sur des machines avec placage ultérieur, puis les éléments pliés sont soudés ensemble en une bobine (Fig. 7).
Inconvénients du chauffage du four avec un circuit d'eau
- Perte d'espace utilisable. L'échangeur de chaleur intégré au foyer réduit considérablement sa taille, ce facteur doit donc être pris en compte lors de la pose du foyer. Eh bien, si l'échangeur de chaleur est intégré dans une structure existante, la seule solution est un chargement fréquent du combustible.
- Risque d'incendie accru. Étant donné qu'un poêle ou une cheminée nécessite un feu ouvert et un approvisionnement en combustible à proximité, il n'est pas recommandé de laisser un tel poêle sans surveillance pendant une longue période.
Après avoir organisé le chauffage du poêle dans la maison, vous devez surveiller en permanence la sécurité incendie
Monoxyde de carbone. S'il n'est pas utilisé correctement, le monoxyde de carbone peut pénétrer dans les locaux d'habitation, ce qui est dangereux pour la vie humaine.
Conseils. Si le chauffage avec un circuit d'eau est installé dans une maison de campagne dans laquelle personne ne vit régulièrement, surtout en hiver, alors pour éviter de geler l'eau du circuit, il est préférable d'utiliser un liquide antigel.
Commençons l'installation
La séquence de travail dépend des caractéristiques de conception de l'échangeur de chaleur.
Installer un appareil avec un registre
Lors de l'installation dans un ancien four, vous devrez démonter une partie de la maçonnerie. La séquence de travail est la suivante:
- Nous préparons la fondation du serpentin directement dans la cavité du four.
- Installation de la bobine.
- Nous posons la rangée de briques démontées en laissant de la place pour l'entrée et la sortie des tuyaux.
- Nous connectons l'échangeur de chaleur au système de chauffage.
Avant de commencer l'opération, le réservoir doit être vérifié pour les fuites sans faute. Vous pouvez vous assurer qu'il n'y a pas de fuite en le remplissant d'eau, de préférence sous pression.
Montage de l'appareil avec un conteneur
La meilleure option pour un poêle ou une cheminée. Il est composé d'une cuve en métal et de deux tubes en cuivre. Le volume du réservoir, en règle générale, est d'environ 20 litres.En l'absence de produit fini, un réservoir de volume suffisant est réalisé à la main par soudage de tôles d'acier.
Pour la fabrication de l'échangeur de chaleur, un matériau d'une épaisseur supérieure à 2,5 mm doit être utilisé. Le soudage doit être effectué de manière à ce que l'épaisseur du joint formé soit minimale.
Le réservoir doit être installé à 1 mètre au-dessus du niveau du sol, mais pas à plus de 3 mètres du poêle. Deux trous sont percés dans le réservoir: un près du fond, le second - au point le plus élevé du côté opposé. L'efficacité du transfert de chaleur dépend de l'emplacement des lignes.
Il est nécessaire de s'efforcer de garantir que la déviation minimale de la sortie inférieure en direction du sol est de 2 degrés. Celui du haut doit être connecté à un angle de 20 degrés dans la direction opposée.
Une vanne de vidange est en cours d'installation dans le réservoir de stockage. Un autre robinet est prévu pour vidanger l'ensemble du système, qui est installé au point le plus bas. Après vérification de l'étanchéité, le système est prêt à fonctionner. L'efficacité d'un tel four avec un échangeur de chaleur peut être appréciée pendant la saison froide.
Chauffage par poêle à faire soi-même avec un circuit d'eau à construction progressive
Tout d'abord, avant de commencer à construire un poêle, vous devez préparer les fondations. Pour ce faire, il est nécessaire de creuser une fosse dont la profondeur est de 150 à 200 millimètres. Au fond, versez des briques brisées, du gravier et des gravats en couches. Remplissez ensuite le tout avec du mortier de ciment. La fondation doit s'élever au-dessus du sol de quelques centimètres. Poser le matériau d'étanchéité sur la chape.
Le processus de construction d'un four avec un circuit d'eau
Les principales caractéristiques de la maçonnerie
Le poêle doit être construit avec des matériaux de qualité. Les murs peuvent être construits à partir de briques à cuisson normale, mais pour la partie four, procurez-vous des briques réfractaires.
- Avant de commencer la pose, les briques doivent être humidifiées. Pour ce faire, plongez-les dans l'eau pendant un certain temps. Lorsque les bulles d'air cessent d'en sortir, la ponte peut commencer.
- Toutes les rangées et tous les coins doivent être liés.
- Appliquer immédiatement le mortier de ciment sur l'ensemble du rad. Sa couche doit être d'environ 5 millimètres. Rafraîchir le mortier à la fin juste avant de poser la brique dessus.
- Lorsque vous arrivez à la partie four, n'appliquez pas d'argile à la truelle. Faites-le avec vos mains.
- Tous les cinq rangs, coupez soigneusement l'excès de ciment des coutures et essuyez-les avec une éponge humide.
- Les parois du poêle doivent être verticales et horizontales. Utilisez un niveau à bulle à tout moment pendant la maçonnerie pour vérifier cela.
Spécificités de l'application
Le chauffage par poêle standard implique une répartition inégale de l'énergie thermique - plus on s'éloigne de la source, plus il fait froid. Après avoir connecté les radiateurs et versé de l'eau, les fours agissent comme des analogues de chaudières à combustibles solides, assurant le chauffage du liquide de refroidissement, des canaux de fumée et des murs. Un tel système pendant le four permettra de transférer la chaleur du serpentin vers les radiateurs, et après l'extinction du combustible, il utilisera l'énergie des parois chauffées du four.
Lors de l'installation d'un échangeur de chaleur, il convient de tenir compte du fait que son installation réduira le volume utile du compartiment à carburant et que du carburant devra être ajouté beaucoup plus souvent. La conception correcte du circuit d'eau et sa relation avec les dimensions de la chambre de chauffage aideront à éliminer ce problème. Une bonne alternative serait un poêle à combustion longue.
Il y a quelques nuances dans une telle mise à niveau du système de chauffage. L'énergie libérée lors de la combustion du bois de chauffage commencera à chauffer l'unité d'échange de chaleur et le fluide de travail qui y est placé, mais les parois du four ne changeront pas de température.
La partie supérieure du corps avec des canaux de fumée sera chauffée. Si le bâtiment est utilisé comme résidence temporaire, le four ne s'allumera pas régulièrement et peut faire geler le liquide à l'intérieur des tuyaux.Afin d'éviter les accidents, il est recommandé de remplacer l'eau par de l'antigel.
Indicateurs de qualité
Les indicateurs de qualité servent à évaluer les avantages opérationnels de l'unité, les principaux sont : le niveau technique, la fiabilité et la durabilité, les caractéristiques structurelles, esthétiques et ergonomiques de l'unité.
A. Niveau technique. Il existe des niveaux techniques absolus, relatifs et prospectifs.
Le niveau technique absolu d'un produit se caractérise par ses performances. Leur nombre doit être minimal. Afin d'éviter la multiplicité et le flou dans l'évaluation du niveau absolu, il est nécessaire de se limiter aux plus importants d'entre eux - productivité, efficacité, continuité des processus, degré d'automatisation.
Le niveau technique relatif caractérise le degré de perfection du produit lorsque l'on compare (par des indicateurs pertinents) son niveau technique absolu avec le niveau des meilleurs échantillons et modèles du monde moderne - nationaux et étrangers - à des fins similaires.
Un niveau technique prometteur détermine les tendances planifiées et planifiées du développement d'une industrie donnée sous la forme d'un ensemble de ses indicateurs prospectifs.
B. Durabilité et fiabilité. Ces indicateurs sont les plus importants des indicateurs de qualité.
Durabilité - la propriété de l'unité de maintenir les performances avec les plus petites interruptions possibles pour l'entretien et les réparations jusqu'à la destruction ou à un autre état limite. Les principaux indicateurs quantitatifs de durabilité sont la ressource technique et la durée de vie.
Ressource technique - le temps de fonctionnement total de l'unité pour la période de fonctionnement.
Durée de vie - la durée calendaire du fonctionnement de l'unité avant destruction ou à un autre état limite (par exemple, jusqu'à la première révision majeure). La durée de vie est limitée par l'usure physique et morale de l'appareil.
La fiabilité est une propriété de l'unité, déterminée par la fiabilité, la durabilité et la maintenabilité de l'unité. Indicateurs quantitatifs de fiabilité : temps de fonctionnement, probabilité de fonctionnement sans panne, facteur de disponibilité.
Temps de fonctionnement - la durée ou la quantité de travail de l'unité,
mesurée par le nombre de cycles, le nombre de produits fabriqués ou d'autres unités.
La probabilité de fonctionnement sans panne est la probabilité que, dans certains modes et conditions de fonctionnement, aucune panne ne se produise pendant une durée de fonctionnement donnée. Le facteur de disponibilité est le rapport du temps de fonctionnement de l'unité en unités de temps pour une certaine période de fonctionnement à la somme de ce temps de fonctionnement et du temps consacré à la recherche et à l'élimination des pannes au cours de la même période de fonctionnement.
B. Ergonomie et esthétique technique. Création d'échangeurs de chaleur modernes qui répondent aux meilleurs échantillons et aux normes mondiales en termes de qualité, de facilité d'entretien et d'apparence. La conception d'un échangeur de chaleur industriel doit être basée sur des conditions techniques et, avec cela, sur les exigences posées par de nouvelles disciplines scientifiques - l'ergonomie et l'esthétique technique.
L'ergonomie est une discipline scientifique qui étudie les capacités fonctionnelles d'une personne dans les processus de travail afin de lui créer des outils parfaits et des conditions de travail optimales.
L'esthétique technique est une discipline scientifique dont l'objet est le domaine d'activité d'un artiste-designer. Le but de la conception artistique est (en lien étroit avec la conception technique) la création d'installations industrielles répondant le mieux aux besoins du personnel de service, les mieux adaptées aux conditions d'exploitation, présentant de hautes qualités esthétiques, en harmonie avec l'environnement et l'environnement.
Une belle apparence correspond, en règle générale, à une conception rationnelle et économique. L'apparence du produit dépend en grande partie de sa couleur.La couleur est le facteur le plus important qui non seulement détermine le niveau esthétique de la production, mais affecte également la fatigue des travailleurs, la productivité du travail et la qualité des produits.
Échangeurs de chaleur de four
Schéma de disposition de la bobine
Le diagramme montre l'une des options pour la bobine. Il est bon de placer ce type d'échangeur dans les fours de chauffage et de cuisson, car sa structure permet de placer facilement un poêle dessus.
Afin de réduire la complexité du processus de fabrication, vous pouvez apporter quelques modifications à cette conception et remplacer les tuyaux en forme de U supérieur et inférieur par un tuyau profilé. De plus, les tuyaux verticaux sont également remplacés par des profilés rectangulaires si nécessaire.
Si un serpentin de cette conception est installé dans des fours où il n'y a pas de surface de cuisson, alors pour augmenter l'efficacité de l'échangeur, il est conseillé d'ajouter plusieurs tuyaux horizontaux. Le traitement et le soutirage de l'eau peuvent se faire de différents côtés, cela dépend de la conception du four et de la conception du circuit d'eau.
Indicateurs économiques
A. Perfection thermique et hydrodynamique. La puissance dépensée pour pomper les caloporteurs dans l'échangeur de chaleur détermine dans une large mesure le coefficient de transfert de chaleur, c'est-à-dire la puissance calorifique globale de l'appareil. Par conséquent, un indicateur important de la perfection de l'échangeur de chaleur est le degré d'utilisation de l'énergie pour pomper le liquide de refroidissement afin d'assurer le transfert de chaleur requis.
La perfection thermohydrodynamique de l'appareil peut être caractérisée par le rapport de deux types d'énergie : la chaleur Q transférée à travers la surface d'échange thermique, et le travail N dépensé pour vaincre la résistance hydrodynamique et exprimé dans les mêmes unités pour tous les débits. Ainsi, la mesure de l'utilisation du travail dépensé sur le transfert de chaleur peut être exprimée par le rapport
Plus la valeur de E est grande, plus l'échangeur ou sa surface d'échange thermique est parfait du point de vue thermohydrodynamique (énergétique), toutes choses égales par ailleurs. Le coefficient d'énergie E est une grandeur sans dimension, donc le numérateur et le dénominateur de l'expression E = Q/N peuvent être rapportés à une unité arbitraire mais la même, par exemple, à une unité de surface d'échange de chaleur (indice thermique), à une chaleur unité de masse de surface d'échange (indice de masse), ou en unité de volume (indice de volume). Lors de la comparaison d'appareils, la valeur de E peut être attribuée à toute la chaleur et à tout le travail dépensé, ou à une unité de surface, de masse ou de volume de l'appareil.
L'analyse montre que, toutes choses égales par ailleurs, une variation de la vitesse du fluide caloporteur a un effet différent sur différentes grandeurs caractérisant le fonctionnement de l'échangeur : le coefficient de transfert thermique évolue proportionnellement à la vitesse (ou débit) au puissance de 0,6-0,8, la résistance hydrodynamique est proportionnelle à la vitesse à la puissance 1,7-1,8, et la puissance de pompage du liquide de refroidissement - à la puissance 2,75.
Avec une augmentation de la vitesse du liquide de refroidissement, la puissance pour le pomper augmente beaucoup plus rapidement que la quantité de chaleur transférée, c'est-à-dire que pour un certain appareil ou une certaine surface d'échange de chaleur, la valeur du coefficient énergétique E diminue avec une augmentation de la vitesse du liquide de refroidissement. Par conséquent, la valeur absolue du coefficient E ne peut pas servir de mesure de la perfection thermohydrodynamique d'un échangeur de chaleur, mais n'est utile que pour comparer deux ou plusieurs appareils.
B. Efficacité. L'indicateur thermique de la perfection de l'échangeur de chaleur est son efficacité (rendement):
où Q1 est la quantité maximale possible de chaleur qui peut être transférée d'un caloporteur chaud à un caloporteur froid dans des conditions données ; Q2 est la quantité de chaleur transférée du liquide de refroidissement chaud au froid, ou la chaleur dépensée pour le processus technologique.
La quantité de chaleur maximale possible, ou chaleur disponible, dépend des températures initiales et des équivalents en eau des fluides caloporteurs.
Comment installer un circuit d'eau
L'installation s'effectue de la même manière que l'installation de tout autre système de chauffage. Le seul point à considérer est que le "rendement" pour le chauffage du poêle est situé plus haut.
La circulation du liquide de refroidissement est de trois types :
- Naturel. Pour une circulation naturelle, l'installation des tuyaux doit être effectuée à la pente maximale autorisée. De plus, à l'endroit où le tuyau quitte le four, il est nécessaire d'aménager un «collecteur d'accélération»: pour cela, le tuyau est dirigé verticalement jusqu'à une hauteur de 1 à 1,5 m, puis vers les radiateurs le long d'une pente inclinée chemin.
Forcé. Ce type de circulation augmente l'efficacité jusqu'à 30 %. Une pompe de circulation est ajoutée au circuit, ce qui crée la pression du liquide de refroidissement. Cependant, il n'est pas souhaitable d'organiser un système avec un seul type de circulation forcée, car en cas de panne de courant ou de panne de pompe, l'eau ne circulera pas, ce qui entraînera l'ébullition du liquide de refroidissement dans le système.
Combiné. Pour ce type de circulation, il est nécessaire de combiner l'installation de tuyaux avec une pente, comme décrit au premier paragraphe, avec la pompe. La pompe dans ce cas est connectée au système via une ligne parallèle, comme indiqué sur le schéma 4. Avec cette combinaison, la pompe fonctionnera en présence d'électricité, en son absence, la circulation se fera naturellement.
