Как сделать теплообменник: как сделать своими руками с фото и видео

alexxlab

Содержание

Как сделать теплообменник на дымоход своими руками: советы от мастера

Главная » Вытяжная вентиляция » Как сделать теплообменник на дымоход своими руками

В последнее десятилетие стало очень модным приобщение человека к природе. Наши соотечественники стали все чаще выбираться на пикники и вылазки, строить дачи и загородные дома. Но житель современного мегаполиса не привык жить в некомфортных условиях и с присущим только нашему человеку азартом и смекалкой стал оборудовать жилище электричеством, водопроводом и отопительными системами.

[contents]

Основным источником тепла в загородном строении, естественно, является обычная печь или камин, в качестве топлива «пожирающие» твердое топливо в невероятных количествах. Для строений поменьше и подешевле, наш человек чаще всего использует буржуйку и все ее производные. Особенностью буржуек является простая и достаточно пожароопасная конструкция, и низкий КПД. Общим для отопления помещений посредством печи, камина, буржуйки является достаточно высокая температура отработанных газов, выбрасывающихся в атмосферу и то, что обогреть такие устройства могут только помещение, в котором установлены.

Сопоставив два этих недостатка, наш человек придумал приспособление, позволяющее превратить их в сплошное достоинство, а именно изобрел теплообменник на трубу дымохода.

Содержание

  1. Назначение и особенности устройства
  2. Конструкция жидкостного теплообменника для дымоотвода
  3. Воздушный теплообменник для буржуйки

Назначение и особенности устройства

Данная конструкция предназначена для отбора тепла у нагретой дымовой трубы и передачи его теплоносителя, циркулирующему в теплообменнике. Сама конструкция такого устройства зависит от формы и сечения дымохода, материала, из которого он изготовлен, мощности отопительного устройства и теплоносителя, в качестве которого может выступать воздух, вода, масло и различные незамерзающие жидкости.

По циркулирующему внутри устройства теплоносителю, все теплообменники можно классифицировать на воздушные и жидкостные. Воздушные – более просты в изготовлении, но имеют не самую высокую эффективность. Например, для обогрева второго помещения, предбанника или мансарды, необходимо провести туда воздуховод, а если такое помещение расположено достаточно далеко от печи, то необходимо установить вентилятор для создания принудительного воздушного потока.

Теплообменники с жидким теплоносителем, более требовательны к качеству изготовления и материалу, но имеют большую эффективность. Например, дымоход с теплообменником, по которому циркулирует вода, может служить полноценной системой водяного отопления для небольшого дачного домика, если к входу и выходу устройства подключить подачу и обратку на один-два радиатора.

Конструкция жидкостного теплообменника для дымоотвода

Стандартный теплообменник представляет собой змеевик и металла, с высоким коэффициентом теплопроводности, который непосредственно контактирует с поверхностью трубы дымохода. Для безопасности и лучшего теплообмена змеевик устанавливают в металлический кожух и тщательно изолируют изнутри негорючими типами утеплителя. Лучше всего для этого подходит базальтовая вата.

Всю конструкцию устанавливают на участок дымоотводной трубы. Концы змеевика выводят через кожух и подсоединяют к системе отопления, в самой верхней точке которой устанавливается расширительный бачок, который служит в качестве емкости для расширившейся под нагревом жидкости. В качестве материала для змеевика лучше всего подходит отожженная медная труба. Теплообменник из медной трубки на дымоход будет иметь в 7 раз меньшие размеры, чем из стали, за счет высокого коэффициента теплопроводности.

Вода нагревается в змеевике. Расширяясь он поднимается по змеевику, после чего самотеком по трубе попадает в радиатор отопления. Попадая в радиатор горячая вода выталкивает холодную, которая попадая в змеевик – нагревается. Так происходит естественная циркуляция теплообменника по системе. Но, это всего лишь физика процесса. Для создания движения воды в системе, следует точно рассчитать диаметр и длину змеевика, соблюсти углы наклона подачи и обратки, предусмотреть степень расширения теплоносителя при нагреве до определенной температуры и еще много факторов.

Важность расчетов нельзя недооценивать: неработающая конструкция – это не так страшно, как последствия гидроудара при кипении теплоносителя.

Такое, на первый взгляд полезное приспособление имеет ряд недостатков: сложность в расчетах и изготовлении, постоянный контроль температуры теплоносителя и давления в системе, высокий расход воды связанный с испарением жидкости из расширительного бачка. Если в качестве теплоносителя используется вода, то ее необходимо сливать при неиспользовании системы в зимний период. Кроме этого, теплообменник значительно снижает температуру отводящихся из дымохода газов, что может повлечь за собой снижение тяги и неполное сгорание топлива.

Несмотря на все недостатки, такой теплообменник на дымоход своими руками сделать по силам практически любому человеку, обладающему школьными знаниями по физике и умеющему держать в руках инструмент.

Воздушный теплообменник для буржуйки

Такое приспособление, как правило, состоит из полого металлического корпуса с в котором установлено несколько входных и выходных патрубков. Вся конструкция монтируется на дымоход буржуйки. Принцип действия такого устройства достаточно прост.

Снизу, по принципу конвекции более холодный воздух поступает в патрубки, где нагреваясь выбрасывается из верхней части конструкции непосредственно в помещение. Именно такой принцип позволяет значительно повысить КПД буржуйки и в два-три раза снизить потребление топлива.

Изготовить воздушный теплообменник на дымоход своими руками достаточно просто, при наличии сварочного аппарата, металлических труб разного диаметра, болгарки, для резки труб и большого желания.

Материал:

  • Отрезок металлического листа, толщиной 1 мм и размерами 35 см х35 см.
  • Стальная труба, диаметром 1 ¼ дюйма длиной 2,4 м.
  • Отрезок трубы с диаметром 57- 60 мм.
  • Металлический бак. Подойдет ведро из под машинного масла, объемом 20л.

Изготовление:

  1. Изготавливаем торцевые части конструкции. Для этого следует вырезать окружности из металлического листа. Диаметр заглушек должен быть как у бака или ведра, заготовленного заранее.
  2. В центре следует вырезать отверстие под центральную трубу (57-60 мм).

  3. По краям равномерно разметить и вырезать отверстия под трубу 1 ¼.

    Таких заготовок следует сделать две.

  4. Разрезать с помощью болгарки трубу 1 ¼ на восемь одинаковых отрезков по 30 см.
  5. Приварить к центральному отверстию заглушек отрезок трубы диаметром 60 мм и длиной 300 мм.
  6. По окружности проварить к отверстиям заглушек восемь отрезков на 1 ¼ дюйма.

Вот такая конструкция должна получиться.

Следующим этапом будет изготовление корпуса теплообменника из ведра. Для этого необходимо:

  • Болгаркой отрезать от ведра дно.
  • С боков (по центру) кожуха прорезать отверстия по диаметру дымохода.
  • Приварить патрубки нужного диаметра к боковым отверстиям в кожухе.

Теперь подготовленную «сердцевину» следует вставить в корпус и тщательно закрепить заглушки при помощи сварки. Готовый теплообменник следует покрасить термостойкой краской для печей.

Осталось установить готовый теплообменник на дымоход буржуйки и наслаждаться. Если эффект вас не устраивает, то усильте его, создав направленный поток воздуха при помощи вентилятора.

Создать воздушный теплообменник можно «и на коленках», используя для этого подручные средства. Если вы решили создать полноценное водяное отопление, посредством теплообменника на дымоходе, то лучше всего обратитесь к специалистам за помощью в расчетах и создании устройства.

Теплообменник своими руками

Легко ли сделать теплообменник своими руками и как установить отопление в доме: подавляющее большинство владельцев дач и загородных домов рано или поздно задаются вопросами.

Теплообменники – промышленные и бытовые технические устройства для передачи энергии между двумя средами с разной температурой. Среды называются теплоносителями и могут быть однородными (например, жидкость/жидкость) и разнородными (жидкость/газ). В быту это важная часть системы отопления. Он может быть нагревательным и охлаждающим. В большинстве случаев на границе двух сред имеется твердая перегородка с хорошей теплопроводностью. Среды никогда не соприкасаются между собой, передача энергии всегда идёт в одном направлении. Такие аппараты называются рекуперативными. В металлургической и химической промышленности есть также регенераторные устройства, в которых один и тот же теплоноситель то отдаёт, то забирает тепло. В отдельных случаях к ним относят смесители, в которых встречаются две струи газа или жидкости с разной температурой, но в техническом плане такое определение не выдерживает критики.

Виды теплообменников

В большинстве случаев задача теплообменника – нагрев холодной жидкости, воздуха или твёрдых тел (строительных конструкций). Однако существуют и охлаждающие устройства, примеры которых мы видим в холодильниках и морозильных камерах. Рабочим теплоносителем в них служит газ фреон, принимающий на себя тепло окружающей среды. В двигателях внутреннего сгорания избыток тепла забирает тосол.

В ходе технического прогресса инженеры разработали различные варианты нагревательного теплообменного оборудования рекуперативного типа, в которых используются разные виды активных теплоносителей – горячая вода, водяной пар, нагретая парогазовая смесь, выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания и т.д. Конструктивно можно выделить следующие виды теплообменников:

  • кожухотрубные, где под общим кожухом с низкой теплопередачей тесно проложены пучки труб с горячей и холодной жидкостями;
  • “труба в трубе”, когда конструкция состоит из внешнего и внутреннего цилиндрических контуров. По внутренней трубе циркулирует горячий теплоноситель, по внешней – холодный. При этом внутренняя труба должна быть сделана из меди или другого материала с хорошей теплопроводностью, а внешняя – из материала с минимальным коэффициентом теплопередачи – например, из полипропилена;
  • погружные (змеевиковые), представляющие собой бак с помещённым в нём проточным змеевиком.
    Горячая жидкость, протекающая по змеевику, нагревает содержимое бака;
  • спиральные, в которых нагревающий носитель перемещается по трубкам, завитым в форме спирали. Такая форма обеспечивает максимальную поверхность теплопередачи;
  • пластинчатые и пластинчато-ребристые. Они оптимальны как для разогрева теплоносителя внутри них, так и для нагревания воздуха и строительных конструкций вокруг.

Пример такого теплообменника – привычные плоские радиаторы отопления, которые устанавливаются вдоль стен или размещаются в них.

Пластинчатые и цилиндрические конструкции размещаются также и в зоне горения топлива в котлах м печах. В них вода мгновенно превращается в пар и устремляется по контуру.

К теплообменному оборудованию не относятся нагревательные элементы, которые сами генерируют тепло (например, за счёт высокого электрического сопротивления или химических реакций).

Часто мы сталкиваемся с многоступенчатым теплообменом. Характерный пример – замкнутый нагревательный контур с горячей водой. С одной стороны, вода проходит через топку котла, где принимает энергию горения топлива, с другой — отдаёт тепло помещению через поверхность радиаторов отопления или труб, проложенных в полу.

Из чего делают теплообменники?

Лучше всех в мире проводит тепло искусственная разновидность углерода под названием графен. Его теплопроводность – более 4.000 ватт на метр-Кельвин, в 10 раз выше теплопередачи серебра. Графит и алмаз значительно отстают от графена, но тоже проводят тепло гораздо лучше любых металлов. Вполне возможно, в недалёком будущем обогрев зданий будет осуществляться с помощью батарей из кристаллического углерода. Опыты в этом направлении ведутся уже давно.

Пока же человек пользуется почти исключительно металлическими теплообменниками. Ввиду дороговизны серебра чаще всего применяются медные трубы и пластины. Теплопроводность меди – 401 Вт/(м-K), что лишь на 29 единиц меньше теплопередачи серебра. Недостаток – значительный удельный вес. Поэтому в помещениях медь заменяют лёгким алюминием. Правда, коэффициент теплопередачи этого металла в 2 раза ниже, чем у меди.

Нержавеющая сталь при всей своей коррозионной стойкости и внешней привлекательности, в качестве материала для теплопередачи не годится. Она проводит тепло в 10 раз хуже, чем серебро и медь.

Бак с теплообменником для печи

Эксплуатация отопительного и нагревательного оборудования связана с потенциальным риском. Горячие носителтели в случае протечки или прорыва трубопровода могут причинить вред здоровью и испортить имущество. Лучший вариант – использовать сертифицированное нагревательное оборудование ведущих мировых производителей. Но если вы имеете техническое образование и навыки работы своими руками, можно для начала попробовать собрать и установить несложный, но эффективный пластинчатый теплообменник для бани.

Несомненный плюс этой конструкции состоит в том, что бак с горячей водой не обязательно встраивать в печь-каменку. Бак располагается автономно, не раскаляется докрасна и не представляет опасности для неосторожных банщиков. Циркуляция воды происходит по двум жаропрочным каучуковым шлангам и медному змеевику, который размещается непосредственно в топке. Секрет в том, что входное отверстие бака находится в его дне, а выходное – ближе к крышке. Змеевик должен располагаться на уровне дна циркуляционного бака. Когда баня не топится, контур находится в состоянии покоя. Как только в змеевике повышается температура, нагретая вода устремляется через отверстие в дне бака, а её место занимает холодная вода из верхней части резервуара. В результате интенсивной конвекции бак объёмом 100 литров можно нагреть до 80 градусов меньше чем за час. Стенки бака делаются из нержавеющей стали, здесь её невысокая теплопроводность играет уже вам на руку, вода не остывает, пока не остынет воздух в бане.

Дополнительным преимуществом такой мини-системы является то, что её монтаж не требует сварки. Отверстия в корпусе бака можно просверлить перфоратором, соединения шлангов и змеевика производится с помощью герметичных переходников. Сделать такой теплообменник своими руками вполне может человек, не имеющий большого опыта работы в области водоснабжения и отопления.

Если вы не понаслышке знаете, что такое электросварка и задумались, как сделать теплообменник для дополнительного обогрева дома, то лучше всего использовать пластинчатую или трубчатую конструкцию, о которой уже говорилось выше. Оптимальный материал для такого устройства – медь. Медный регистр из труб, секция пластин или спираль размещаются непосредственно в топке печи или в нижней части дымохода. При изготовлении самодельного теплообменника важно соблюдать технические условия, следить за качеством сварных швов и герметичностью соединений. Иначе можно вместо тепла в доме или подсобных помещениях получить нешуточную аварию.

Планируя работы, важно помнить, что вход холодной воды в нагревательную часть контура (так называемая «обратка») должен располагаться в самой нижней точке контура. Если дом имеет больше одного этажа и нагрев теплоносителя ведётся постоянно, на чердаке можно устроить накопительный бак. Также не представляет сложности установить на контуре термостаты, которые будут автоматически перекрывать циркуляцию при достижении заданной температуры теплоносителя. Это поможет обеспечить оптимальную температуру в доме. Система должна иметь кран для слива теплоносителя в случае неисправности или перед консервацией дома на зиму.

Heat Exchanger Tutorial — SimFlow CFD Software

Вернуться ко всем учебным пособиям

1. Создать пример

Постобработка для моделирования нескольких областей требует более новой версии ParaView. Для целей этого урока мы использовали ParaView 5.9.0. Вы можете скачать новейшую версию ParaView [здесь].
Чтобы обновить ParaView и использовать его с SimFlow, следуйте этим инструкциям.

После открытия SimFlow мы создадим новый случай с именем heat_exchanger

  1. Go to New panel

  2. Provide name heat_exchanger

  3. Click Create Case button

2.

Import Geometry — Heat Exchanger

Firstly we need to Download GeometriesBafflesExchangerPipes

  1. Click Импорт геометрии

  2. Выберите файлы геометрии: baffles.stl exchanger.stl pipe.stl

  3. Щелкните Открыть

3. Импортированные единицы геометрии

Формат STL не содержит информации о единицах измерения, которая определяется во время экспорта геометрии. Если мы не знаем экспортируемую единицу, мы можем оценить ее на основе общего размера импортированных геометрий. Размер отображается рядом с меткой Размер геометрии . В нашем случае единица измерения по умолчанию верна.

  1. Для подтверждения единицы измерения по умолчанию метр , нажмите OK

4. Геометрия — Теплообменник

После импорта геометрия появится в 3D окне. Мы сделаем геометрию теплообменника прозрачной, чтобы увидеть внутреннюю часть теплообменника.

  1. Щелкните Fit View , чтобы увеличить геометрию

  2. Удерживая нажатой клавишу CTRL , щелкните обменник стена

  3. 0 Свойства0003

5. Изменение непрозрачности — Теплообменник

  1. Выбрать Опущность вкладка

  2. Корректировка непрозрачно будет использовать операцию Extract Features . Эти ребра будут обозначать дополнительные области уточнения сетки.

    1. Расширение Опции список рядом с обменником геометрия

    2. Select Extract Features

    1. Select Extract

    Repeat extract operation for the pipes

    1. Extend Options list next to the pipes geometry

    2. Выбрать Извлечь элементы

    1. Выбрать Извлечь

    10.

    Создать группы лиц (I)

    Нам нужно выделить поверхности, которые будут использоваться в качестве границ сетки (как внешних, так и внутренних). Мы сделаем это в 3D графической панели.

    1. Выберите первый вход Face
      (Hold Ctrl и левый щелчок на лице геометрии)

    2. Click Геометрия КЛЕЙСКИЙ

      3. 4 КЛИК CRATIO

    3. Нажмите Создать группу из 3D-выбора

    4. Rename Group_1 до HOT_INLET
      (двойной щелчок по группе, чтобы переименовать, нажмите Введите , чтобы подтвердить)

    5. Click Очистить выбор к FaceS Deselect
      (Use Ase Prote Rate Rose Crotection Cropect Astive Crotection. та же геометрия)

    11. Создание групп граней (II)

    Повторим предыдущие операции для остальных входов и выходов. Окончательный список лицевых групп для обменника should look like below:

    1. hot_inlet (darak red)

    2. hot_outlet (light red)

    3. cold_inlet (dark blue)

    4. cold_outlet (light blue)

      Чтобы создать группы поверхностей для геометрии труб , сначала скройте теплообменник геометрии . Затем создайте две группы граней, как показано ниже:

    5. inlet_baffle (желтый)

    6. outlet_baffle (green)

    Tip #1 To select a single face, first exit selection by clicking Esc

    Tip #2 Чтобы скрыть геометрию теплообменника, щелкните значок STL слева от его имени.

    сетки на каждую подобласть жидкости и твердого тела.

    В типичном теплообменнике у нас будет три области: область горячей жидкости, область холодной жидкости и сплошная область, представляющая трубы и перегородки.

    В этом уроке мы будем использовать альтернативный подход, в котором мы пропустим сплошную область и представим ее бесконечно тонкими стенками. Влияние стен на теплопередачу между жидкостями будет моделироваться с помощью Теплового сопротивления . Следовательно, нам нужно будет создать сетку только для двух областей жидкости: горячей и холодной областей жидкости.

    13. Сетка горячей жидкости — Параметр создания сетки — Теплообменник

    Область горячей жидкости

    Мы начнем создание сетки с области горячей жидкости.

    1. перейдите к Hex Meshing Панель

    2. Убедитесь, что все геометрии видны
      (вы можете безымять геометрию, щелкнув значок рядом с названием геометрии)

    3. SELECT Обменной обменной.

    4. Включить геометрию сетки

    5. Set Refinement to Min 0 Max 1

    14. Hot Fluid Mesh — Meshing Parameter — Pipes

    1. Select pipes geometry

    2. Enable Mesh Geometry

    3. Установить Уточнение до Мин. 1 Макс. 1

    15. Базовая сетка

    Нам нужно определить базовую сетку. Геометрия блока определяет домен фоновой сетки. Он охватывает обе области жидкости – горячую и холодную.

    1. Перейдите на вкладку Base

    2. Нажмите кнопку Autosize
      (убедитесь, что все геометрические фигуры видны – опция авторазмера настроит базовую сетку только на видимую геометрию)

      Определяет количество делений
      Division 37 25 91

    -домен. Полученная сетка останется только в этой области.

    1. перейдите к точке Tab

    2. Укажите местоположение внутри области горячей жидкости
      МАТЕРИАЛЬНА . Удерживая клавишу Ctrl , перетащите стрелки к месту назначения.

      17. Сетка горячей жидкости — начало создания сетки

      Теперь пришло время создать сетку области горячей жидкости.

      1. Перейдите на вкладку Mesh

      2. Начните процесс создания сетки с помощью кнопки Mesh

      18. Hot Fluid Mesh

      Когда процесс создания сетки завершен, на экране появится сетка горячей жидкости.

      19. Hot Fluid Mesh — Create Sub-region

      Для моделирования CHT нам нужно пометить каждую область сетки как поддомены. Поддомены представляют частичную сетку, которая не будет перезаписана операциями построения сетки, использующими область по умолчанию в качестве цели.

      1. Expand the Options list next to the default region

      2. Select Make sub-region

      3. Enter Region Name to hot

      4. Press OK

      20. Сетка холодной жидкости — Параметр создания сетки — Перегородки

      Область холодной жидкости

      Теперь мы можем создать сетку второй области — области холодной жидкости. Мы будем использовать уже определенные параметры геометрии для 9теплообменник 0010 и трубы . Нам просто нужно добавить перегородки, которые будут включены в сетку.

      1. Перейдите к Hex Meshing Панель

      2. Перейти к геометрии TAB

      3. SELECT Сэкинг

      4. ENABL Мин. 0 Макс. 1

      5. Включить Создать перегородку

      21. Сетка холодной жидкости — точка материала

      Нам нужно переместить точку материала, чтобы она оказалась внутри области холодной жидкости.

      1. перейдите к точкам Tab

      2. Укажите местоположение внутри области горячей жидкости
        Материал. , пришло время создать сетку области холодной жидкости. Обратите внимание, что результирующая сетка будет автоматически назначена области по умолчанию и будет существовать рядом с ранее созданной сеткой горячей жидкости.

        1. Перейдите на вкладку Mesh

        2. Начните процесс создания сетки с помощью кнопки

      23. Полная сетка

      должна выглядеть, как показано на рисунке ниже.

      24. Сетка Cold Fluid — создание подобласти

      Переместите область по умолчанию в область cold Fluid. Моделирование CHT может использовать только сетки субрегиона.

      1. Перейти к MESH Панель

      2. Расширить список Рядом с областью по умолчанию

      3. Выбор Сделать подрегион

      4. Введите регион. Создание интерфейса сетки (I)

        В предыдущих шагах мы создали сетку для горячих и холодных областей жидкости. На данный момент они обрабатываются отдельно, поэтому обмен информацией о потоке между ними невозможен. Пришло время создать интерфейс (связь) между обеими областями жидкости. Позже мы определим граничные условия, которые будут описывать, как мы хотим обмениваться информацией между горячая и холодная жидкая область.

        1. Выберите труб в области холодной жидкости и Pipes в области горячей жидкости
          (удержание CTRL и выберите обе границы)

        2. Нажмите Create Enterface

        66 2616 2616 2616 2616. Создать сетчатый интерфейс (II)

        1. Повторите предыдущие шаги для пары pipe_inlet_baffle и pipe_outlet_baffle . Проверьте список интерфейсов
          _pipes _in cold \(\leftrightarrow\) _pipes _in hot
          _pipes_inlet_baffle _in cold \(\leftrightarrow\) _pipes_inlet_baffle _in hot
          _pipes_outlet_baffle _in cold \(\leftrightarrow\) _pipes_outlet_baffle _in hot
          +

        2. Настройка остальных типов границ
          перегородки стена
          перегородка_ведомая стена
          теплообменник _in cold _inwall
          теплообменник0011 patch
          exchanger_cold_outlet patch
          exchanger _in hot _wall
          exchanger_hot_inlet patch
          exchanger_hot_outlet patch

        27.

        Select Solver

        For the calculations, we will use решатель установившегося сопряженного теплообмена. Семейство решателей CHT активируется, только если существуют сетки субрегионов.

        1. Перейти к Установка Панель

        2. Выбор CHT Multi область простой Solver

        3. SELECT Solver

        28. Радиация

        Мы отключим излучение для нашего симуляции.

        1. Перейти к панели Radiation

        2. Снимите флажок Enable Radiation option

        29. Свойства терможидкости — Горячая область

        6 Теперь нам нужно определить свойства жидкости. Будем считать, что рабочим телом для горячих и холодных областей является вода.

        1. перейдите к Thermo Панель

        2. Выбор HOT область

        3. Выбор Постоянная плотность для Уравнение состояния

        4. Open Материал. найти Вода

        5. Нажмите Применить

        30. Свойства терможидкости — Холодная область

        1. Выбрать Cold Региона

        2. Выбрать Постоянная плотность для Уравнение состояния

        3. Открыть Материал базы данных

        4. СВЯТЬ

        5. СВЯЗИ ДУНА WATER

        6. DOWN DOWN DOWN WAT

          31. Условия эксплуатации

          Мы отключим гравитационное ускорение и установим эталонное давление.

          1. Перейти к Условия эксплуатации 92]}\) 0 0 0

          32. Граничные условия — Холодный вход теплообменника — Поток

          Для перегородок и адиабатических внешних поверхностей оставим условия по умолчанию (изолированные адиабатические внешние поверхности) стены. Теперь мы определим параметры входов и выходов для горячих и холодных регионов.

          1. Перейти к Граничные условия панель

          2. Выбрать exchanger_cold_inlet граница

          3. Установите ВНУТРЕНИЕ ВНУТРЕНИЯ 9003

          4. Установите скорость входа
            U Спорно Conditions — Exchanger Cold Inlet — Thermal

            1. Go to Thermal tab

            2. Set the type and value
              T Type Fixed Value
              T \(T_0\) \({ \sf [К]}\) 283

            34. Boundary Conditions — Exchanger Cold Outlet

            1. Select exchanger_cold_outlet

            2. Switch to Thermal tab

            3. Set the Type to Zero Gradient

            35. Граничные условия — Горячий вход теплообменника — Поток

            1. Выберите exchanger_hot_inlet border

            2. Установите Внутренняя скорость символ

            3. Переключение на Поток Tab

            4. Установите скорость входа
              U Спорно

              36.

              Условия границ — Горячий впускной вход в обменник — Thermal

              1. GO Thermal TAB

              2. Установите тип и значение
                T Тип Фиксированное значение
                T 0011 \ (T_0 \) \ ({\ SF [K]} \) 383

              37. Условия границ — Обменной выпуск

              1. SELECT TRAGEN_HOT_OT_OUT_OUTLE

              2. SELECT TRAGEN_HOT_OUT_OUTLER

              3. . Tab

              4. Установите тип на нулевой градиент

              38. Условия границ — раздела (I)

              Теперь нам нужно определить, как Hot и Cold Fud Flud Exchange Информация об обмене флюд. . В начале этого урока мы упомянули, что не будем моделировать твердые стены между двумя жидкими областями. Вместо этого мы будем использовать тепловое сопротивление, чтобы воспроизвести теплопроводность через твердое тело.

              В списке границ pipe , pipe_inlet_baffle , pipe_outlet_baffle встречаются дважды, так как границы с одинаковыми именами существуют как в горячих, так и в холодных регионах. Параметры термосопротивления будут отображаться только на одном из пары.

              image:[image]

              39. Граничные условия — Pipes — Thermal

              Мы применим те же настройки для других интерфейсов в горячем регионе: pipe , pipe_inlet_baffle и pipe_outlet_baffle границы.

              1. SELECT PIPES (горячая область)

              2. GO THEMAL TAB

              3. Проверьте сопротивление

              4. Установите толстую стен и терморад. (\sigma\) \({\sf [м]}\) 5e-03
                T \(\каппа\) \({\sf [Вт/м \cdot K]}\) 385

              40. Условия границ — Перегородка в залоге трубопроводов — Thermal

              1. SELECT PIPES_INLE_BAFFE (горячая область)

              2. Проверьте Thermal TAB

              3. . Проверьте устойчивость

              4. Стабит

              6. . стенка и теплопроводность Вт/м \cdot K]}\) 385

              41. Условия границ — Перегородка выхода труб — Thermal

              1. SELECT PIPES_OUTLET_BAFLE (HOT область)

              2. . Установите толщину стенки и теплопроводность
                T \(\sigma\) \({\sf [m]}\) 5e-03
                T \(\kappa\) \( {\sf [Вт/м \cdot K]}\) 385

              42. Начальные условия — Холодная область

              Прежде чем мы начнем моделирование, нам необходимо определить начальные условия. Мы отрегулируем начальную скорость и температуру в соответствии с входными условиями каждой области.

              1. Перейти к Начальные условия панель

              2. Выбрать горячую область жидкости

              3. Задать начальную скорость и температуру

                2 U 0022 0 0,02
                T 383

              43.

              Начальные условия — Горячая область

              1. SELT Cold . 0 0
                T 283

              44. Запуск моделирования

              Наконец, мы можем начать наши вычисления.

              1. Перейти к Запустить Панель

              2. Установите Номер итераций до 700

              3. Click Summulation

              45. Остаток 9005

              45. Остаток 9005

              45. Остаток 9005

              45. Остаток 9005

              45. Остаток 9005

              . 46. ​​Постобработка — ParaView

              После завершения вычислений мы можем выполнить сложную визуализацию наших результатов с помощью ParaView.

              1. Перейти к Постобработка панель

              2. Нажмите Запустить ParaView

              Если вы не подключаете новый ParaView к SimFlow, вы можете просто запустить ParaView и открыть файл случая:
              ` …​/heat_exchanger/heat_exchanger/heat_exchanger/heat_exchanger heat_exchanger. foam `

              47. ParaView — Загрузить результаты

              Загрузить результаты моделирования из SimFlow

              1. Выбрать heat_exchanger.foam

              2. Применить 6 Нажмите 60017 кнопка для загрузки результатов в ParaView

              3. Выберите Temperature из выпадающего списка

              4. После загрузки результаты будут показаны в окне 3D-графики

              1 We will Clip создайте поперечное сечение через расчетную область, чтобы отобразить распределение температуры.

              1. Кнопка Select Clip

              2. Установка начала плоскости и нормали
                Origin 0 0 0
                Normal 0 1 0

              3. Untick Show Plane

              4. Untick Invert

              5. Press Apply

              6. Из выпадающего меню выберите Температура

              49.

              ParaView — Результаты

              1. Ориентировать вид параллельно плоскости XZ и повернуть 90 градусов по часовой стрелке

              Теплообменник — Factorio Wiki

              Теплообменник обменивается теплом между подводом тепла и водой для производства пара.

              Теплообменники производят ~103 пара с температурой 500°C каждую секунду.

              Теплообменники не будут производить пар, пока их температура не достигнет 500°C. Вырабатываемый пар имеет температуру ровно 500°C, даже если теплообменник горячее. Теплообменники имеют теплоемкость 1 МДж/°С. Таким образом, они могут накапливать 500 МДж тепловой энергии в своем рабочем диапазоне от 500°C до 1000°C и требуют 485 МДж энергии для нагрева с 15°C до 500°C при первоначальном размещении.

              Расчет производительности пара

              Теплообменники производят 103 пара в секунду. Это можно рассчитать, опираясь на данные паровой турбины: Паровая турбина потребляет 60 паров в секунду и производит 5,82 МВт (при температуре пара 500°C). Это означает, что одна единица пара при температуре 500°C имеет 5,82 МВт / (60/с) = 0,097 МДж энергии. Теплообменник производит 10 МДж в секунду, поэтому он производит 10 МДж / 0,097 МДж = 103,0927835 пара в секунду.

              Производительность пара также можно рассчитать, используя потребление энергии: 1 Теплообменник потребляет 10 МВт, поэтому он вкладывает 10 000 000 джоулей энергии в нагрев воды/пара в секунду. Чтобы нагреть 1 единицу воды на 1 градус, необходимо 200 Дж, поэтому теплообменник нагревает воду всего на 50 000°С. Но вода нагревается только с 15°С до 500°С, то есть на 485°С. Таким образом, 50 000 °C достаточно для нагревания 103 единиц пара в секунду, так как 50 000 / 485 = 103,09 . Поскольку пар производится из воды в соотношении 1:1, это также означает, что в секунду расходуется 103 единицы воды.

              История

              • 0.17.67 :
                • Тепловые трубы (также в реакторах и теплообменниках) светятся при высоких температурах.

                  No related posts.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *