Самодельные теплообменники для ТН

Предлагаю в эту ветку перенести обсуждение о самодельных теплообменниках для ТН.
Итак, внесу свои пять копеек.
Какой смысл строить самодельный теплообменник вместо покупного ПТО.
1. "инженерная мысль покоя не дает". Хочется построить нечто свое и гордиться этим.
2. Попытка сэкономить. Весьма спорное предприятие.
3. Отсутствие в продаже необходимого типа теплообменника.
4. Наличие большого количества дешевой (бесплатной) меди. В результате переходим к пункту 2. Кстати, возникла интересная мысль - использовать остатки медной трубы после установки кондиционеров. Вполне приличные куски идут на выброс.
Возможно, кто-то найдет еще причины.

Лично для меня представляет интерес пункт номер один. Инженерная мысль уже целый месяц не дает покоя. Сейчас сезон закончен, станок для бурения я испытал, но не доделал, и есть прикрасная возможность провести эксперименты над узлами ТН.

В соседней ветке я описывал идею построения теплообменника, позволю себе немного повториться.
Теплообменник будет построен по принципу "труба в трубе". Роль внешней трубы будет играть труба из ППР с внутренним диаметром 22 миллиметра. Роль внутренней трубы будет играть труба из гофрированной нержавейки диаметром 18 миллиметров. Фреон пойдет внутри нержавейки. Для увеличения скорости потока и улучшения перемешивания внутрь нержавейки будет введен стержень либо пластина, закрученная в спираль. Склоняюсь а сторону второго варианта. Снаружи на нержавейку будет напаяна по спирали толстая проволока. В результате поток жидкости будет закручиваться по спирали, что теоретически приведет к увеличению скорости. Длина конструкции составит 1 метр, что соответствует площади теплообмена от 0.06 до 0.12 квадратных метра (в зависимости, как считать - по внешней поверхности или с учетом поверхности ребер). Соответственно, конструкции можно каскадировать впараллель для уменьшения гидравлического сопротивления.
Часть конструкции уже собрана и ожидает своей участи в коридоре. В ближайшее время постараюсь поместить фотографии.
Остается открытым вопрос испытаний получившейся конструкции. ТН у меня в московской квартире нет. Единственное, что могу сделать- это подключить систему к водопроводу с горячей и холодной водой. Насколько адекватны будут такие испытания (температуры, давления, скорость потока я померить смогу) ? Можно ли пересчитать полученные результаты под фреон?

Предлагаю в этой ветке описывать конструкции самодельных теплообменников и результаты их работы. Возможно, найдется достойная альтернатива ППТО.
Кстати, как вариант, можно наваять и самодельный ППТО. Например, я представляю, как недорого нарубить пластины. Однако, дальше инженерная мысли впадает в ступор...

 

==Например, я представляю, как недорого нарубить пластины. Однако, дальше инженерная мысли впадает в ступор... ==


А я даже не представляю,где взять метал для пластин чтобы эта
затея выглядела рентабельно,хотя идея изготовить самодельный
ПТО тоже витала в мозгу,не смог по картинкам из инета понять как
он устроен/работает.
Возможно ли разборный пластинчатый ТО использовать в качестве
испарителя/конденсора?


== Сейчас сезон закончен, станок для бурения я испытал, но не доделал,==


Вы где-нибудь "хвастались"станком,интересно посмотреть что у вас получилось?

 

Себе теплообменник изготовил следующим образом: в грунте рядом с колодцем выкопал яму 3х2х2 облицевал листовым железом (имелось в наличие, использовал как не съемную опалубку), изготовил из того же листового железа, что- то типа бочек, и вставил эти две бочки в эту яму, соединил их снизу трубой, и от каждой вывел трубы сверху, обернул бочки медной трубой и вывел в помещение под тн. Все вокруг бочек залил бетоном. Получился как бы бетонный паралилепипед с двумя пустыми бочками внутри и медной трубой в бетонных стенках. Планирую прокачивать воду через эти бочки, а в медь непосредственно впрыскивать фреон.

 

А если у бочек герметичность нарушится? как, вообще, обслуживать такую конструкцию?

 

Конструкция не обслуживаемая, а поэтому я туда 4 контура меди положил (на всякий случай). Гермитичность проверял дважды, не было замечено даже незначительной, но абсолютная герметичность меня и не сильно волнует, волнует та которая может привести: либо к разрушениям (например: подмытие фудамента дома), либо к неверному охлаждению конструкции. Вседствии весьма простой конструкции, мне кажется ни одно из событий не произойдет.

 

Преимущества такой конструкции перед ППТО опишу:
1. Цена, обешелся мне примерно в 2-3 раза дешевле, чем ППТО примерно такой же мощности, считал только бетон и трубу, поскольку листы металла для меня - метталолом (не использовал бы туда ушли в металолом).
2. На несколько порядков большая инерция (собственная теплоемкость) и равномерность съема тепла.
Что позволит например: использовать ТН в ночном режиме с утроеной мощностью (на которую ППТО не способен).
При работе с водой все производители рекомендуют использовать предохранительнй ППТО, что увеличивает пункт 1 (т.е. цену) вдвое. Необходимо это вследствии, малой инерции ППТО (собственной теплоемкости), и не равномерности съема тепла свойственного контакту фреон-металл-вода.
Преимущества большей инерции и равномерности: возможность съема тепла во время работы компрессора в Х раз больше (где Х отношение общего времени ко времени работы компрессора), чем расчетная, на что ППТО не способен.
3. Надежность, медные трубы паяются так же, как в кондиционерах и холодильниках, значительно меньший контроль и как следствие отсутствие автоматики (самых ненадежных элементов любой системы).
4. Более высокий СОР (соизмеримый с непосредственным впрыском).

• поскольку вода
• меньшее гидравлическое сопротивление потоку

5. Возможность увеличить СОР за счет утилизации тепла. Например, утилизация дневной выробатки СК зимой (температуры 10-25), которые все равно не используешь и съем его же ночью (по ночному тарифу). Своеобразная аккумуляция тепла, за счет высокой теплоемкости теплообменника.
6. Более малые размеры ТН, который расположен в доме.
и др. малозначительные.

 

Сталь дешевле меди в разы (45 руб за кг трубы). Корродирует в скважной воде 1мм за 10 лет, толщина труб от 2.3 мм до 4мм, без защиты хватит лет на 30. В замкнутых системах отопления применяя воду без хлоридов и добавив ингибитор можно законсервировать сталь. Сталь не реагирует с фреонами (надо уточнить)

Оцинкованная сталь (стоит примерно 58 руб за кг). Цинк защищает сталь, цинк более устойчив в воде. Применяя магниевый (анод) электрод, можно защитить и сталь и цинк, так делают при защите электроводонагревателей.

Так называемая "черная нержавейка" стоит (100 руб за кг). Стойкость поболее чем у оцинковки, можно паять медью. Мысли по поводу теплообменников можно почитать тут.

 

Для себя рассматривать не буду, поскольку затарился медью, похоже на все жизнь. А для коммерческого использования можно рассмотреть (но не совсеми фреонами при определенных условиях дружит даже медь). Спасибо за информацию.

 

Поменять медь на готовый ППТО - шутка .

Никто не запрещает медь в теплый пол залить - получиться теплообменник (конденсатор) непосредственного обогрева. То же самое можно и медь в землю зарыть получится непосредственный испаритель.

Медь не дружит с аммиаком, зато аммиак дружит со сталью

 

RuslanGu

Это шутка или нет? В моих условиях расходы на ПТО, гребёнки и теплоноситель оправдают разницу между стоимостью медной трубы и трубы для ТП.

 

Нет не шутка я так хотел сделать у себя дома. Хотел в МП засунуть медную трубку и все это залить в пол или стену (теплая стена). Таким образом я мечтал , получить конденсатор и теплообменник в одном флаконе. По МП я пустил бы воду которая нагревала бы остальные комнаты.

Потом это уже не шутка у нас в городе есть некоторая прослойка граждан, которая в теплых полах и теплых стенах используют медь - якобы на века и круто. Вот в такую систему можно непосредственно сконденсировать фреон.

Стоимость ППТО с доставкой на 10кВт около 20 тыс. руб. При стоимости медной трубки 6.35мм (800 руб за 15 м) получиться около 20000 / 800 * 15 = 375м медной трубки 6.35мм. Не забываем что непосредственное испарение в систему отопления уменьшает температуру конденсации не менее чем на 5 градусов, за счет исключения теплоносителя (воды). А это уже СОР 3,103 (при -10/35) / 2,710 (при -10/40) = 1,145 То есть эффективность ТН + 14,5%. У меня длина МП в теплых стенах около 400 м. Экономика должна быть экономной. Блин что же я раньше не почитал о ТН.

 

Если планируется использовать теплообменник как испаритель/конденсатор, располагайте его вертикально (направление движения фреона снизу вверх для испарителя и сверху вниз для конденсатора).
По поводу расчета испарителя/конденсатора - основное это определение коэффициента теплопередачи, который в свою очередь зависит от коэффициента теплоотдачи при конденсации/испарении и коэф. теплоусвоения/теплоотдачи воды. Самым сложное - это найти формулу для расчета коэф. теплоотдачи при конденсации/испарении, многие формулы в инете левые.
Во вложении формулы Нуссельта для определения коэф. теплоотдачи при конденсации на вертикальной пластине и на одиночной горизонтальной трубе.
Формулу для определения коэф. теплоотдачи при конденсации в трубе так и не смог найти.
Успехов ТСу.


Определение коэф. теплоотдачи/теплоусвоения со стороны воды думаю найдете сами, их полным полно для разных условий.

 

В сантехническом разделе. в теме " Трубы и фитинги" почитал страшилки про гофрированную трубу. Оказывается не всё так прекрасно в нержавеющем мире, самый страшный зверь - это подшламовая коррозия, обитает в системах, где имеются чёрные стальные трубы, чугунные радиаторы или котлы.
Гидрооксиды и другие соединения железа образуют гальваническую пару с хромом и никелем, через
год-полтора имеем сквозную точечную коррозию.
Не так давно тоже озаботился созданием самопального ТН, уж было присмотрелся к пластинчатым ТО, да призадумался, поскольку имею стальной котёл с обвязкой из чёрной водопроводной трубы, недолго
проживут пластинки германьского ПТО, что русскому на пользу, то немцу - смерть.

 

У нас у многих частников и не только, ТНы с ПТОшниками уживаются с ТТшными котлами из черного металла, 10 и более лет первым установленным машинкам прошло и ниче, полет нормальный.
P. S. Забыл сказать про свой личный ТН- он самый первый, в прошлом году только заменил на ЭВИ модель, так же работает с самопальным ТТ котлом из чернухи.

 

Сильно сомневаюсь что разрушается нержавейка - скорее будут разрушатся черные металлы в местах контакта с нержавейкой. Но осмотрев ППТО Danfoss китайского пошиба, нержавейка мне показалась не столь уж и стойкой. Скорее всего там незначительная добавка никеля, а в остальном железо.
На сантехнических сайтах встречал ссылку на таблицу напряженности металлов и сплавов, нержавейка по электроотрицательности ближе к меди стоит чем к железу. Поэтому в контакте с железом корродировать не должна. Но у железа есть оксиды которые по электроотрицательности тоже более положительны чем железо потому и вызывают коррозию. И потом хлориды и прочие ионы в воде разрушают защитные оксиды металлов и вызываю коррозию меди, латуни, и нержавейки.
Нержавейка в ППТО настолько дешевая и тонкая, что создает условно говоря иллюзию.
С другой стороны у меня система отопления МП+латунь (коллектора) и котел из черного железа. В системе отопления обнаружено большое количество осадка коричневого цвета - очень похожа на гидроксид железа, значит стальной котел потихоньку выпадает в осадок.