Теплообменник для печи своими руками: назначение, виды, изготовление своими руками

Теплообменник для печи своими руками

Не постоянно и не везде лучше газифицировать дом, участок, баню и прочие объекты. Во многих случаях это просто нереально, периодически затратно. Только необходимость в тепле и в горячей воде остается. Благодаря этому требования периодически диктуют альтернативные газу решения по обеспечению дома теплом.

Подобные конструкции, в основном, не предполагают разогрев воды, благодаря этому гидравлическая цепь остается замкнутой. Эти системы называют энергонезависимыми. Расширительный резервуар устанавливается прямо в корпусе камина, а конструктивно они реализованы по принципу любого котла отопления. Носителем тепла в такой печи-камине работать не только вода, но и незамерзающие жидкости-антифризы.

В состав подобного универсального камина входят:

• резервуар с носителем тепла, расположенный над камерой сгорания камина-печи;
• гидросистема, по которой двигается теплового носителя;
• отопительный радиатор или остальные устройства для обогрева помещения, распределенные по помещению.

Печь для бани с теплообменным аппаратом

Для банной печи с теплообменным аппаратом свойственно не только применение ее для обогревания помещения, но и чтобы нагреть воду. По аналогичному принципу трубный змеевик для печи собственными руками можно сконцентрировать и для дачного участка, маленького загородного дома. Конструкция не потянет обогрев и горячее обеспечение водой дома больших размеров, а для баньки и дачи — то что нужно.

Устроена печь с теплообменным аппаратом тоже очень легко. Сам трубный змеевик в качестве змеевика размещается конкретно в камере сгорания печи. При входе в трубный змеевик обязательно устанавливают кран чтобы сливать воду из системы. По отдельности от камеры сгорания поставлен расширительный бачок, который сообщается с теплообменным аппаратом дюймовыми трубами. В расширительном баке есть отдельный выход для горячей воды, который может перекрываться краном. Подобным образом, можно сделать вывод воды в душ для баньки или в контур горячей воды для дачного участка. А если дают возможность размеры и объемы печи и бачка, то можно соединить нагрев воды для отапливания и нагрев воды для отбора.

Материалы и конструкции теплообменного аппарата

Конструктивных решений трубных змеевиков может быть масса. В зависимости от того, какой материал и какие трубы есть под руками, какие возможности для производства устройства есть. Можно взять любую конструкцию которая готова и встроить в камеру сгорания, так, разумеется, Легче всего. Для этого подходят:

• батареи отопления;
• коллекторы;
• авто отопительные приборы;
• старые стальные полотенцесушители-змеевики;
• железные бачки различных конструкций.

Перечислять можно долго. Очень просто зайти в сарай и присмотреть что-то подобающее, или же просто приобрести устаревший коллектор или батарею.

Единственным ограничением будет только трубное сечение. Оно обязано быть не меньше, чем один дюйм, так как в другом случае, будет замедленная циркуляция, и как правило, пониженный КПД. Сконцентрировать трубный змеевик для печи собственными руками не представит труда, а эффект от него заставит подумать про то, необходима ли вообще газификация участка за городом или бани.

Теплообменник для банной печи своими руками – инструкция

Обновлено: 30.11.2022 Михаил Герасимов 11 мин.

При топке бани образуется лишняя тепловая энергия. Домашние умельцы научились рационально ее использовать, например, для отопления прилегающих помещений и подогрева воды для принятия душа. Принцип действия достаточно простой – естественный тепловой обмен. Вода подогревается с помощью обыкновенного змеевика (теплообменника). Создав замкнутый контур теплую воду можно использовать для обогрева других помещений, мытья и прочих процедур. Поэтому сегодня многие владельцы бань на собственных загородных участках интересуются, как сделать теплообменник для банной печи своими руками.

Зачем нужен теплообменник в бане

Теплообменник – специальное приспособление, передающее тепловую энергию разными способами от конкретного источника тепла либо от теплой среды (предмета) прилегающей холодной среде (предметам).

В бане теплообменник выполняет следующие функции:

• обогревает парную и прилегающие банные комнаты;
• способствует экономии электричества;
• формирует комфортный микроклимат;
• позволяет получать горячую и теплую воду для банных процедур.

В парилке жар формируется от печи с камнями, которые накапливают тепловую энергию и отдают его окружающей среде. В прилегающее помещение бани тепло из парилки поступает по специальным коммуникациям, напоминающим систему отопления в доме.

Преимущества обустройства такого отопления:

• экономия в парной свободного пространства благодаря компактности размещения отопительного устройства и водонагревателя;
• возможность монтажа накопительной емкости для воды на значительном расстоянии от печного оборудования, например, в отдельной моечной зоне;
• нагрев воды в теплообменники осуществляется намного быстрее, чем воздушная среда помещения;
• продолжительный период эксплуатации системы – до 25 лет.

Вода является основой в банной системе отопления, в конструкции которой могут быть задействованы теплообменники разной конфигурации и габаритов. Такое приспособление может представлять собой просто несколько литровый бак с водой, расположенный непосредственно над печью, либо это может быть замкнутая трубопроводная система, по которой осуществляется циркуляция горячей воды.

Для информации! Как правило, горячая вода для банных процедур требуется в более значительных количествах по сравнению с бытовым применением. Здесь ее используют для запаривания различных трав в чанах, функционирования паровых бочек, мытья, постоянного поддержания помещений в чистоте и прочих банно-парных процедур. Это нужно учитывать при обустройстве теплообменника, устройство должно обеспечивать требуемый объем воды для комфортного времяпровождения и обслуживания бани.

Устройство и принцип работы

Принцип работы разных вариантов теплообменников аналогичен. За счет тепловой энергии, образующейся в результате сгорания в печи топлива, подогревается вода в накопительной емкости, и далее распространяется по отопительной системе либо применяется для мытья. В этом случае для организации в бане душа отдельная установка бойлера не требуется.

Теплообменники в зависимости от места расположения бывают:

• внешние – обустраиваются на дымоходе;
• внутренние либо интегрированные.

Конструкция такого нагревательного приспособления может быть сделана в виде змеевика либо накопительного водяного бака, который подогревается от жара дымохода либо непосредственно печной топки.

Теплообменник внешнего тира работает по принципу самовара, его подогревают горячие газы, образующиеся в процессе сгорания топлива и выводящиеся наружу через дымоходную трубу.

В теплообменники вваривают трубки, непосредственно по которым проходит вода. Рядом с нагревательным прибором либо в отдельном помещении размещают накопительную емкость, в которую уже поступает нагретая вода. Трубы разводят и объединяют в кольцо, чтобы жидкость постоянно циркулировала, то есть при работе печи была всегда горячей.

Отдельно нужно отметить, что эффективность функционирования теплообменника в первую очередь зависит от площади нагревающей поверхности. Общая площадь системы, сделанной из множества изогнутых труб, значительно больше одной толстой трубы либо плоской плиты аналогичных габаритов. Этот нюанс обязательно стоит учитывать при самостоятельном обустройстве отопления в бане и сооружении теплообменника.

Внимание! Нельзя постоянно эксплуатировать печное оборудование в бане со встроенным теплообменником без наличия в системе воды. За счет жидкости осуществляется охлаждение топочной металлической камеры печи. При нарушении этого процесса металл в результате сильного перегревания начнет деформироваться, соответственно печная конструкция быстро выйдет из строя.

Виды теплообменников

Для оборудования печных конструкций в бане используют разные типы теплообменников, отличающиеся:

• местом расположения;
• конструкцией.

Варианты устройств по конструкции:

• змеевик – самое простое приспособление, концы которого выведены из емкости, один предназначен для забора холодной воды, второй – для вывода подогретой;
• соединение двух стальных резервуаров – один в форме параллелепипеда, второй цилиндрический, после нагревания разогретая вода транспортируется по трубопроводу в душевую либо для обогрева помещений.

Второй вариант пользуется большой популярностью, так как позволяет одновременно отапливать все помещения в бане и нагревать воду для душа, прочих банных процедур. Это позволяет хозяевам значительно экономить собственные средства на электричестве, отоплении и подогреве воды для мытья.

Важно! При выборе оптимального теплообменника и его монтаже своими руками необходимо также помнить, что бак либо другая емкость с водой в процессе эксплуатации требует регулярной чистки от накипи.

Классификация видов

Теплообменник в бане предоставляет возможность решать различные задачи, например:

• отопление прилегающих помещений;
• нагревание воды для мытья в душе.

Змеевик для подогревания воды часто устанавливают внутри самой печи. Жидкость также может находиться в емкости, расположенной вне и совмещенной со стенкой печи, которая и будет передавать тепловую энергию. Также можно применять контур отопительный.

По месту расположения емкости теплой воды

Водонагреватели в зависимости от размещения бака с водой делятся на следующие типы:

1. Емкость расположена в самой парилке. Такой вариант предоставляет возможность быстрее нагревать воду благодаря отсутствию трубопровода либо он достаточно короткий. В результате значительно уменьшаются тепловые потери. Единственный существенный недостаток – уменьшение в парилке полезной площади.
2. Емкость размещена в прилегающей душевой комнате. Такой вариант обустройства рекомендуют многие специалисты. Во–первых, в парилке остается больше места, во-вторых в отдельном помещении намного комфортнее принимать душ. Недостаток – прокладка более длинного трубопровода.
3. Емкость размещена вместе с теплоносителем в чердачном помещении. Это позволяет значительно повысить напор воды в кранах, в том числе в душе. Но при таком варианте расположения нагревательный бак требует дополнительного утепления с целью минимизации потерь тепла, также нужно проводить холодную воду на чердак, а также увеличится длина трубопровода с горячей водой.

Внимание! Размещение баков с водой в бане допускается в любом месте: над печью либо возле печной установки, на чердаке, в душевой либо прачечной комнате. Но главное при самостоятельном обустройстве данной системы помнить, что при внешней установке емкости для воды желательно утеплять, в противном случае жидкость будет намного дольше прогреваться, но значительно быстрее остывать.

По расположению теплообменника

По месту размещения нагревательного элемента теплообменники бывают следующих типов:

1. Водонагреватель – часть печной установки. Для проведения ремонта такого нагревателя приходится разбирать соответствующий участок печи.
2. Водонагреватель размещен возле дымохода. В этом случае вода в накопительной емкости нагревается медленнее. Но приспособление более доступно, значительно проще его поменять.

Совет: не рекомендуется монтировать теплообменник под каменкой, он будет забирать тепловую энергию, соответственно не получится в парилке поддать нужного количества пара для банной процедуры.

Общие принципы установки системы

Чтобы своими руками обустроить в загородной бане качественный теплообменник с продолжительным сроком эксплуатации нужно придерживаться следующих ключевых правил:

1. Соблюдение углов наклона в процессе прокладки трубопроводных коммуникаций, при этом независимо от того, используется или нет циркуляционный насос. Иначе в процессе эксплуатации бани придется постоянно мучиться со спуском воды из системы трубопроводов, в том числе заменой электронасоса, утратившего свой ресурс работы.

Основные правила:

• трубопровод, по которому подается вода в накопительную емкость, нужно укладывать под углом 30º по направлению к теплообменнику;
• трубопровод, через который осуществляет отвод воды из накопительной емкости, монтируют под углом 5–10º по направлению к теплообменнику.

2. Важно на этапе проектирования обогревательной конструкции позаботиться о спуске воды с системы. Для этого нужно предусмотреть специальный спускной кран в самой нижней точке конструкции. Это нужно чтобы не «разморозить» систему в зимний период, особенно если хозяева не регулярно пользуются баней.
3. Перед началом эксплуатации обязательно нужно проверить герметичность соединения теплообменника с пластиковыми трубами. Нужно учитывать, что пластик может деформироваться при соприкосновении с горячими поверхностями. Поэтому специалисты рекомендуют на таких участках использовать металлические трубные вставки с переходниками на трубопровод из пластика.
4. Циркуляционный насос рекомендуется встраивать прямо в трубопровод, чтобы при его чистке и замене не пришлось демонтировать полностью всю систему. Агрегат подключается через тройники, присоединенные к коммуникациям с двух сторон. Это позволит перекрыть линию с обеих сторон и не спускать полностью воду с трубопровода для проведения ремонта насоса.
5. После завершения монтажа обязательно нужно проверить работу всей системы с помощью подачи холодной воды. Это необходимо для того чтобы при обнаружении протечек в местах соединений сразу их устранить.

Важно! При самостоятельном обустройстве системы отопления в бане важно не забыть вмонтировать в нее кран для слива воды, предусмотреть возможность свободного доступа для демонтажа отдельных элементов конструкции с целью обслуживания системы в процессе эксплуатации.

Как сделать теплообменник своими руками

Нагреватель воды в бане при желании можно сделать своими руками в бытовых условиях. Для этого необходимо выбрать наиболее оптимальный вариант конструкции, тщательно изучить инструкцию по сборке и ознакомиться с рекомендациями специалистов.

Материалы и инструменты

Расходные материалы:

• листовое железо для изготовления емкости;
• трубы для прокладки трубопроводной системы;
• трубы для изготовления змеевика.

Необходимые инструменты:

• агрегат для сварки металлических труб;
• ножницы по металлу;
• тиски;
• плоскогубцы;
• ключ гаечный;
• инструмент для развальцовки.

Совет: для изготовления теплообменника рекомендуется использовать материалы из нержавеющей стали либо металлические с оцинкованным покрытием. Оптимальная толщина листового металла для сваривания накопительного бака, в том числе труб – 1,5–2 мм.

Расчет размеров и мощности

Сделать точный расчет теплообменника невозможно по ряду следующих причин:

• отсутствие возможности регулировки подачи воздуха;
• неоднородность используемого топлива;
• неодинаковая теплоотдача печного оборудования в процессе эксплуатации.

Поэтому любой тип нагревательного приспособления сооружают с запасом прочностных показателей.

Совет: для изготовления змеевика с размещением в топочной камере рекомендуется использовать трубы из стали Ø ¾, с размещением в трубопроводе – из меди Ø 10 мм. Рекомендуемая длина змеевика – 1 м. Для медных труб шаг установки должен быть минимальным, для стальных – 10–15 см.

Порядок изготовления теплообменника около отводящей трубы

При самостоятельном монтаже теплообменника с расположением возле отводной трубы важно обеспечить качественную герметизацию отверстий.

Последовательность выполнения монтажа:

• изготовление из медной трубы Ø 10 мм змеевика;
• развальцовка окончаний труб для формирования перехода диаметра стандартной трубы к диаметру змеевика;
• изготовление отводного отверстия в отрезке дымовой трубе;
• монтаж змеевика и отводных труб;
• монтаж отрезка дымовой трубы;
• установка остальных элементов коммуникационной системы.

В результате должна получиться достаточно надежная и безопасная система нагрева воды и отопления банных помещений.

Теплообменник в печи

В этом случае конструкция представляет собой также змеевик, только для его изготовления применяется прочная стальная труба, которая не сгибается так, как медная. Поэтому в данном случае отводы делаются прямыми.

Между поворотами трубопровода оставляются отступы, чтобы вода в трубах не закипала при нагревании.

Совет: при выборе такого места расположения змеевика в трубопроводную систему рекомендуется включать циркуляционный насос.

Установка и подключение

При обустройстве теплообменника в дымоходе его фиксируют на отводах. В топочной части печной установки водонагреватель держится на кирпичной кладке.

Ключевое правило сооружения таких конструкций – отсутствие горизонтальных участков. Отводные трубы желательно делать минимально возможной длины.

Последовательность выполнения монтажа:

1. В первую очередь нужно определиться с местом размещения накопительной емкости для воды. Как правило, ее крепят к стене в бане выше самого теплообменника на 10–30 см.
2. Перед тем как подвешивать бак нужно закрепить дюбелями на стене 2–3 направляющие из деревянных реек. Непосредственно на них фиксируется емкость, чтобы между ней и стеной остался вентиляционный зазор – минимум 2 см.
3. Под дно бака дополнительно устанавливаются специальные кронштейны для укрепления конструкции.
4. Далее нужно подключить 4 патрубка:
   • патрубки прямой и обратной подачи подсоединяют с помощью фитингов к теплообменнику;
   • патрубок для заполнения системы холодной воды соединяют с обратным клапаном
   • патрубки для подачи теплой воды потребителю подсоединяют к кранам выдачи и душу.

При соединении патрубков с нагревателем рекомендуется использовать качественную гофрированную трубу из стали либо меди. Также обязательно нужно надежно уплотнить все соединительные участки.

5. Далее нужно установить на линию обратной подачи воды вентиль для ее слива. Он должен быть расположен в самой нижней точке системы.
6. Следующий шаг – фиксация на стену печной конструкции бака с теплообменником, если он не встроен в саму печь.
7. Заключительный этап – соединение фитингами трубопроводов и подключение их к источнику воды.

Важно! Перед началом эксплуатации системы отопления банных помещений трубопроводные коммуникации заполняют холодной водой и проверяют наличие протечек. Даже самая небольшая дырочка со временем увеличится, и в этом месте трубопровод будет сильно протекать. Поэтому все обнаруженные дефекты при осмотре сразу же устраняются.

Разобравшись с конструкцией банных теплообменников, правилами их установки, монтажные работы вполне можно выполнить самостоятельно. Главное соблюдать требуемые уклоны трубопроводных коммуникаций, чтобы теплоноситель мог передвигаться самостоятельно и не забыть оборудовать кран для слива воды в зимний период. А если финансовые возможности позволяют для повышения скорости циркуляции жидкости в трубах и напора выдачи теплой воды из кранов и в душе, рекомендуется подсоединить в систему электронасос.

Средняя оценка

оценок более 0

Поделиться ссылкой

Треснувший теплообменник в пекарне

---

• Дом
• Новые сообщения
• Часто задаваемые вопросы
• Календарь
• Поиск
• Новые сообщения
• Подрядный бизнес

• Форум
• Зона ARPA/Дискуссионные форумы открытого членства
• Коммерческое оборудование для общественного питания
• Треснувший теплообменник в пекарне

---

1. Согласие на использование файлов cookie

   Мы используем файлы cookie, чтобы улучшить работу вашего веб-сайта. Чтобы узнать об использовании нами файлов cookie и о том, как вы можете управлять своими настройками файлов cookie, ознакомьтесь с нашей Политикой использования файлов cookie. Продолжая использовать веб-сайт, вы соглашаетесь на использование нами файлов cookie.

2. Добро пожаловать на HVAC-Talk.com, сайт, не посвященный DIY, и главный источник информации и знаний по HVAC для профессионалов отрасли! Здесь вы можете присоединиться к более чем 150 000 профессионалов и энтузиастов ОВКВ со всего мира, которые обсуждают все, что связано с ОВКВ/Х. В настоящее время вы просматриваете как НЕЗАРЕГИСТРИРОВАННЫЙ гость, что дает вам ограниченный доступ к просмотру обсуждений

   Чтобы получить полный доступ к нашим форумам, вы должны зарегистрироваться; для бесплатной учетной записи . Как зарегистрированный гость вы сможете:

   • Участвуйте в более чем 40 различных форумах и ищите/просматривайте почти 3 миллиона сообщений.
   • Размещайте фотографии, отвечайте на опросы и получайте доступ к другим специальным функциям
   • Получите доступ к нашему бесплатному разделу AOP (Спросите профессионала), чтобы получить реальные ответы на свои вопросы.
   Все это и многое другое доступно вам абсолютно бесплатно при регистрации ; для учетной записи, так что присоединяйтесь к нашему сообществу сегодня сегодня!

   Мы рекомендуем не регистрироваться с использованием адреса электронной почты AT&T, BellSouth, AOL или Yahoo. Если у вас возникли проблемы с регистрацией или входом в аккаунт, обратитесь в службу поддержки.

+ Ответить на тему

1. 07.06.2013, 13:45 #1

   Треснувший теплообменник в пекарне

   У меня есть клиент с пекарной печью Hobart стеллажного типа. Он имеет пламегаситель, который стреляет в камеру горелки, а затем в несколько труб, которые образуют теплообменник в устройстве. Я визуально обнаружил очень тонкую трещину длиной 3 дюйма в одной из многочисленных труб после камеры горелки. Печь работает, но я уверен, что трещина будет только увеличиваться. Заказчик хочет, чтобы я организовал заварку трещины. кто-нибудь думает, что это нецелесообразно? Я уверен, что они все равно будут его использовать, но не лучше ли хотя бы попытаться изолировать ущерб? Они не хотят платить за новый теплообменник или заменить духовку .

   Ответить Ответить с цитатой

   ---

2. 08.06.2013, 09:35 #2

   Какой номер модели духовки? в зависимости от того, где вы находитесь, может быть законным или незаконным сваривать его, я видел, как это делается, также зависит от общего состояния теплообменника, если есть признаки, он ржавеет по швам и т. д., вероятно, не стоит это.

   Ответить Ответить с цитатой

   ---

3. 10.06.2013, 12:02 #3

   Это печь Hobart HO210G2, расположенная в центральной части штата Вашингтон. Нет ржавчины, в остальном это красивая духовка, и, если не считать трещины, красивый теплообменник.

   Ответить Ответить с цитатой

   ---

4. 10. 06.2013, 22:58 #4

   Они могут дорого обойтись, я видел замены от 7 до 10 тысяч долларов. Если это разрешено в вашем штате, ничего не потеряете, закрыв его сварным швом.

   Ответить Ответить с цитатой

   ---

5. 08.08.2013, 10:19ВЕЧЕРА #5

   Перед тем, как выбросить теплообменник, вы должны использовать анализатор горения для измерения содержания СО в пекарной камере. Для этого вставьте щуп под прокладку дверцы при работающей горелке. В идеале у вас должен быть нулевой уровень CO, но немного не вредно, скажем, ниже 50 частей на миллион. Некоторые теплообменники не будут выделять CO с трещиной, а другие будут. Это зависит от дизайна.
   Я не уверен в точной процедуре для HO210, но могу узнать. Сварка в порядке, если вы можете добраться до нее, но что насчет того, что вы не можете видеть? Не загоняйте себя в угол, когда это нужно заменить, это должно быть.

   OSHA требует, чтобы каждая печь мощностью свыше определенного BTU проверялась один раз в год уполномоченными заводом службами для обеспечения целостности теплообменника. Многие маленькие заведения не делают этого, пока не снесут дверцу духовки. Я видел два ужасных взрыва из-за отказа теплообменников.

   Ответить Ответить с цитатой

   ---

+ Ответить на тему

Сообщение vBulletin

 

Отменить изменения

« Предыдущая тема | Следующая тема »

Разрешения на публикацию

9Модель 0000 Сбалансированная теплопередача, испеките лучший яблочный пирог

Яблоки являются обычным ингредиентом для сладких пирогов, но есть один тип яблок, который многие пекари избегают использовать. В этом посте мы рассмотрим использование этого противоречивого ингредиента при выпечке. Мы также будем использовать новую учебную модель, чтобы показать, как моделировать процесс теплопередачи, происходящий в пироге, который выпекается в домашней печи.

Выпекать или не выпекать

От яблока к яблоку

В Интернете можно найти бесконечное количество рецептов яблочного пирога, каждый из которых представляет собой свой вариант популярного десерта. Тем не менее, большинство источников согласны с тем, что есть определенные яблоки, которые предпочтительнее использовать при приготовлении пирога, чем другие, включая, помимо прочего, яблоки Гренни Смит, Голден Делишес, Ханикрисп и Бреберн. Баланс сладости и терпкости этих яблок делает их идеальными для выпечки.

Теперь, если вы хотите избежать приготовления невкусного яблочного пирога, многие повара советуют избегать яблок Red Delicious, потому что они легко распадаются и теряют вкус при воздействии высоких температур. В сообщении в блоге Serious Eats яблочный пирог, приготовленный из яблок Red Delicious, получил 1 из 10 баллов, что делает его яблочным пирогом с самым низким рейтингом в списке.

Узнав о дурной славе Red Delicious в мире выпечки, мне стало любопытно посмотреть, как он действует на меня. В оставшейся части этого раздела мы сравним яблочный пирог, приготовленный из яблок Гренни Смит, и пирог, приготовленный из яблок Ред Делишес. Оба пирога будут приготовлены по одному и тому же рецепту, ингредиентам и технологии выпечки. (Если вы хотите перейти к разделу, связанному с лепкой пирога в духовке, нажмите здесь.)

Рецепт

Пироги с яблоками требуют двух необходимых компонентов: корочки и начинки. Чтобы сделать корж, я использовала простой рецепт, в котором требовались мука, масло, соль, сахар и вода. Для начинки я использовала этот рецепт, в котором использовались следующие ингредиенты:

• 6 яблок среднего размера
• 150 г (3/4 стакана) сахара
• 2 столовые ложки муки общего назначения
• 3/4 чайной ложки молотой корицы
• 1/4 чайной ложки соли
• 1/8 чайной ложки молотого мускатного ореха
• 1 столовая ложка лимонного сока
№

Чтобы собрать пирог с яблоками «Ред Делишес», я поместила один корж в овальную стеклянную форму для выпечки. Затем я смешала все ингредиенты начинки в большой миске. Далее я выложила начинку в форму для запекания. Как только вся начинка была добавлена, я положила второй корж поверх пирога и соединила края обоих коржей. Наконец, к верхнему слою корочки добавили несколько прорезей, и весь пирог поместили в печь при температуре ~220°C. Оставили выпекаться на 45 минут.

Затем я повторил тот же процесс для пирога с яблоками Гренни Смит. Единственная разница между двумя пирогами заключается в форме посуды, в которой они выпекались.

Различные этапы процесса выпечки яблочного пирога с использованием яблок Red Delicious (по часовой стрелке от начала до стадии готовности к выпечке).

Red Delicious против Granny Smith

Плохой вкус пирогов с яблоками Red Delicious? Яблоки Гренни Смит — золотой стандарт выпечки?

На мой взгляд, яблочный пирог с яблоками Red Delicious был более тяжелым, но, как предположили критики, ему не хватало вкуса. На вкус он был более водянистым и менее прожаренным по сравнению с пирогом, приготовленным из яблок Гренни Смит. Он также имел слегка зернистую текстуру.

Яблочный пирог с яблоками сорта Ред Делишес (слева) и несколькими яблоками сорта Ред Делишес (справа).

Яблочный пирог Гренни Смит воплотил классический вкус яблочного пирога: терпкий, но не слишком терпкий; сладкий, но не слишком сладкий. Тем не менее, у него было сильное послевкусие лимона.

Яблочный пирог с яблоками Гренни Смит (слева) и несколькими яблоками Гренни Смит (справа).

Оба пирога имели свои плюсы и минусы, но, как и многие другие, я также рекомендую использовать при выпечке яблоки Гренни Смит. Однако, если ваша миссия состоит в том, чтобы избавиться от тех яблок Red Delicious, которые остались после сезона сбора яблок, я думаю, стоит спасти их в пироге!

Итак, теперь, когда мы знаем, какие ингредиенты вкусны в пироге, давайте рассмотрим процесс теплопередачи, который происходит при выпекании пирога в духовке…

Моделирование теплопередачи в домашней печи при выпечке пирога

Какие бы яблоки вы ни выбрали для пирога, стабильная теплопередача необходима для процесса выпечки.

Внутри духовки тепло передается посредством трех процессов теплопередачи:

1. Конвекция: Вентилятор в задней части духовки нагнетает горячий воздух внутрь духовки.
2. Теплопроводность: так тепло передается от краев к середине пирога. Это также процесс теплообмена между воздухом и пирогом на их границе раздела.
3. Излучение: горячее сопротивление излучается в сторону стен духовки и пирога.

Процесс теплопередачи в печи.

Современные печи имеют несколько режимов нагрева, позволяющих готовить на медленном огне, на гриле, на нижнем или верхнем нагреве. Выбранный вами режим определяет активацию верхнего сопротивления, заднего вентилятора и заднего сопротивления.

Предположим, что печь работает в режиме гриля с вентилятором, так что верхнее сопротивление (1000 Вт), заднее сопротивление (1500 Вт) и задний вентилятор включены. Целевая температура печи установлена ​​на 220°C. Насколько равномерно распределение температуры в пироге? Насколько она близка к заданной температуре? Сколько энергии ушло на его приготовление? Давайте воспользуемся моделированием, чтобы найти ответы.

Интуитивное моделирование

При первом взгляде на приложение можно предположить, что для получения полной картины необходимо учитывать поток жидкости вокруг круга, теплопередачу как в воздухе, так и в круге, а также излучение от поверхности к поверхности. . В программном обеспечении COMSOL Multiphysics® мы можем использовать мультифизические связи Неизотермический поток и Теплопередача с излучением от поверхности к поверхности (доступные в модуле Теплопередача), чтобы объединить все эти физические явления.

После 45 минут пребывания в духовке температура пирога неравномерна: от 140°C в середине до 210°C по краям. Средняя температура составляет около 160°C.

Линии тока температуры и скорости (окрашенные температурой) внутри бытовой печи.

Печь использовалась в течение одного часа и потребляла 0,26 кВтч для поддержания температуры воздуха на уровне 220°C.

Что ж, отличная работа! Мы ответили на первоначальные вопросы, не углубляясь в процесс моделирования. Но что, если мы углубимся в детали? Было ли это слишком просто, чтобы быть точным?

Расширенное моделирование

Знание моделирования и физики, связанной с приложением, которое вы хотите смоделировать, необходимо для получения точных и быстрых результатов. Для того, что мы хотим оценить в этом приложении, первый процесс моделирования не пропускает никакой физики, но на самом деле слишком широк. В таких случаях естественной конвекцией можно пренебречь, так как преобладает вынужденная конвекция. Это означает, что поток жидкости и теплопередача слабо связаны. Это также означает, что воздух можно считать несжимаемым. Эти два пункта являются упрощениями модели и приведут к уменьшению времени вычислений. Действительно, вычисления выполняются в 4 раза быстрее, чем в первом примере моделирования.

И результаты? Они почти идентичны!

Средняя температура пирога (слева) и общая энергия, потребляемая печью (справа) с течением времени.

Попробуйте сами

Выпечка — распространенное применение физики теплопередачи, поэтому это прекрасный пример для иллюстрации того, как можно использовать COMSOL Multiphysics для моделирования потока жидкости и связи теплопередачи.