Рекуперативный теплообменник сточных вод

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

я разве где-то заявлял о кпд? я говорил о том, что в самотечных горизонтально расположенных рекуператорах происходит заиливание и приложил фото, если они мешают в этой теме, то могу удалить и замолкнуть, также я говорил об утилизируемых кВт, но не о кпд. А вот ТС писал, что в бочке можно получить кпд 80% (цитаты приводить нужно?) и о кпд 40% в самотечных горизонтально ориентированных рекуператорах, которые к тому же, оказывается, не заиливаются. Я показал что я видел и мне сложно не верить своим глазам.

1. Заметьте, что о кпд 80% в бочке заявлял ТС. И о кпд его рекуператора тоже заявлял он. Меня же интересовало количество рекуперируемой энергии. Поэтому я спрашивал при каком расходе получены значения.
2. Пересчитайте в Кельвинах и убедитесь, что ничего не изменится! Разница температур между входом и выходом, что в Цельсиях, что в Кельвинах получится те же с самые 10 град. КПД- безразмерная величина и можно считать что через температуры, что через энергию в Дж, что через мощность в кВт - цифры получатся одинаковые (все там сокращается). Только кпд при утилизации 100 вт и утилизации 10 кВт получатся разные - вот поэтому я и говорил что надо указать при каких условиях получены значения кпд. Кстати, честные производители указывая кпд, например блока питания, генератора, электродвигателя и т. п. сообщают при каких условиях получены такие значения кпд. Я не зря привел пример с элементами Пелтье - так там СОР можно получить и 100000 при малых мощностях, но при паспортной мощности и ненулевой разнице температур СОР меньше 1.

мне удалить как вы выразились "кривые" фото?
про секреты и задачки - вам не нравится, что я свои мысли не навязывал, потому что хотел услышать ваши идеи?
Про "больше похож на мульку" - вас смущает короткая длина? Так это самый первый прототип, я не сторонник экспериментировать в космических масштабах, и на обоих фото один и то же прототип, он мне нужен был чтобы убедиться, что заиливание горизонтального рекуператора все же происходит (что видно из фото), что можно бороться простыми способами с заиливанием теплообменной поверхности (что тоже видно из фото 10ллетней давности) и чтобы убедиться, что таким образом можно интенсифицировать тепломассобмен и увеличить рекуперируемую энергию. КПД как таковой мало интересен, интересны соотношение затрат к получаемому эффекту. Эта, как вы выразились "мулька", тем не менее рекуперировала более 1,2 кВт и не требовала никакого обслуживания (фото сделано через год после установки).
ПыСы. Пожалуй, на этом закончу. Для меня эта тема закрыта в 2010 году, просто подумал, что могу кому то помочь, поделившись своим опытом.[/user]

 

Я вам для примера привел. Это не вопросы к вам... Это имитация вашего стиля общения.
Обратите внимание - там стоит смайлик.
А вы вот как бурно вы среагировали на такой стиль общения...

 

Отлично! Делитесь! Нет смысла требовать от других если вы можете нам рассказать!

 

Вот с чего начиналось: я попросил человека объяснить свою голословную безаппеляционную НЕуверенность в моем выводе "что выгодно тратить электрическую энергию для интенсификации тепломассобмена с целью рекуперации тепловой энергии в количестве, превышающем 10 раз от затраченной"

И на просьбу обосновать свой такой вывод, от ТС получил...

Так я поделился основными мыслями, что затрачивая очень мало энергии можно существенно (на порядок и выше) увеличить рекуперируемую энергию и даже показал фото, что при этом перестает дополнительно заиливаться теплопередающая часть. Ну раз всё это и по-Вашему "мулька", то смысл делиться чем-то?
После попросил ТС обосновать свою НЕуверенность в моих словах, да и еще обосновать свою уверенность, что "в бочке-теплоутилизаторе получается кпд аж 80%" и ссылки на рекламные заявления производителей и т. п. Вот и получается, что когда я делюсь, то уличаю.
Лично Вы хорошо генерировали идеи и только поэтому я начал тут писать с Вашим появлением, до этого тут шел 10 страничный спор ни о чем ТС с Влади Миром, т. е. они не слУшали друг друга, каждый о свем писал и вступать в переписку не было желания. Самое интересное, что Ваши многие идеи совпадали с моими давними идеями и я просто решил поделиться какие идеи стоит развивать, а с какими идеями я пришел в тупик. Я в Ваших идеях выделял более интересные на МОЙ ВЗГЛЯД, но развития не увидел - видимо, Вы поверили заявлению ТС о невыгодности интенсифицировать тепломассобмен. Можно конечно увеличивать теплопередающие площади в разы, а можно увеличивая скорость теплоносителей получать те же значения. А уменьшая скорость теплоносителя, как тут предлагали, не получится увеличить теплоОТДАЧУ (передачу) - так что не уличая "выводы космического масштаба и ...", не получится делиться.

 

Ну уличать мне запретили, поэтому сошлюсь на азы теории (это НЕ Я уличаю)
Всю теорию теплопередачи тут нет возможности изложить, но есть такая простая формула коэффициента теплоотдачи от воды (теплоносителя) стенке теплообменника
áк = 350 + 2100 √ W, Вт/(м2⋅К), где W – скорость в м/с.
Так вот, из нее следует, что уменьшение скорости теплоносителя приводит к уменьшению теплоотдачи, как бы не пытались тут доказать обратное путем каких-то логических заключений. Так вот, при скорости теплоносителя 1 м/с к-т теплоотдачи будет равен 2,45 кВт/(м2⋅К), при нулевой скорости в 7 раз меньше, т. е. понадобится в 7 раз больше теплопередающей площади. Т. е. когда вода "почти стоит в бочке" понадобится в разы увеличивать площадь стенки, участвующей в теплообмене.

согласен!

а тут придется и Вас уличить и ниже тоже

согласен!

+1!
Думаем дальше? Или нельзя говорить ничего плохого о "совершенном" рекуператоре ТС?
И вот ответ ТС Влади Миру, хотя ТС сам так и не захотел понять о чем пишет Влади Мир.
А Влади Мир прав, указывая на требования при врезке в сеть, хотя проблема эта решаема.

Так что вместо того чтобы оппонента обвинить в ЗЛОСТИ ТС сам бы сперва "ДОСКОНАЛЬНО разобрался БЫ во всем", вместо использования "сильного" довода как "уже есть и работает". Ну раз ТС на все возражения по сути, не вникая ЧТО ему пишут, огрызается с обвинениями в злости и т. п., то пожалуй я тоже замолчу. А то ж опять заявит, что я теоретик, а он "сделал работающий". Конечно любая труба впихнутая в канализацию будет сколько то рекуперировать, но вот то что такой "рекуператор - само совершенство" согласиться не могу. Ну всё, перестаю уличать

 

Где здесь постили фото чешских рекуператоров. Вкратце три плоских трубы медные для подачи воды
завивали в трубу 50мм каналюгу и по ним слив.

 

Да-да... Именно такая мысль

Отличная мысль...

И верно! Пора заняться на технической стороной вопроса!

Скажу за себя:
Я могу быть не прав, тк только разбираюсь
Я могу быть не прав, тк могу не правильно понять и неправильно померить
Я просто могу быть не прав, тк у меня есть такое право - ошибаться
Но это мне совсем не мешает

В моем случае размеры рекуператора вообще не играют роли. От кухонной мойки до вывода у меня метров 7! И просто впихнув в трубу даже не спиралью я получу приличный результат

Вопрос в повышении эффективности. Мне чисто теоретически интересно. Для вертикального рекуператора - это "разбрызгиватель" Для горизонтального - много уровней обмена, снижение скорости потока, спирали. О том, что снижать скорость потока <> повышению теплообмена я, увы, не подумал Значит задача вырождается в вопрос - достичь макс теплообмена при определенных потоках жидкости и поступающей и сточной. Это еще сложнее...

Попутно родилась мысль, что в случае нержавеющей трубы, а не медной жесткой может осуществляться самоочистка! Те гофра под давлением (еще и с модуляцией) может самочищаться!
Медная и жесткая труба такой способностью не обладает

Решение чехов о медных плоских трубах - есть решение "в лоб". Увеличиваем площадь контакта и увеличиваем теплообмен. Но есть и недостатки...

По сути имеем несколько разнонаправленных векторов для оптимизации:
- понизить скорость потока в подающей трубе
- "завихрить" воду в трубах и подающей и сточной
- увеличить площадь контакта
- не допустить/или допустить заиливание. Тк заиливание - есть часть накопительной системы
- сделать проток/лишить протока для увеличения времени теплообмена.
Ну и тд...

Из того, что я анализировал выводы такие:
- при ограниченном месте нужно увеличивать площадь (и время контакта) Те либо спиральная улитка по плоскости, либо переток в несколько уровней по вертикали.
- труба подачи воды должна располагаться по дну! сточной трубы - возможно и не по спирали, а "змейкой" на дне. Эта змейка может быть в верхнем уровне, а потом в обратку змейка по дну нижнего уровня. Заиливание может быть не минусом, а плюсом, тк теплая вода впитываясь в ил работает как теплоаккумулятор.

А сейчас чисто бред
Вариант два - использовать промежуточный ТА. Но тут самодельное изготовление уже оооочень усложняется например делаем переход с 50 трубы на плоскую нерж трубу сечением 20 (16) х100 вокруг которой располагается объем заполненный маслом внутри которого располагается подающая нерж труба. Имеем бОльшую площадь обмена. Масло работает как ТА и обирает тепло от стоков - затем передает входной трубе. Если без технологических ограничений - трубу 20х100 завиваем спиралью

Всех с наступающим НГ Мы уже гуляем

 

Мысль близкая была, подобным образом за счет вибраций бороться с заиливанием, кстати, при этом еще улучшится теплоотдача, но обратил внимание на то, что на ультразвукой мембране и то со временем осаждается всякая грязь и идею посчитал тупиковой. С гофрой не пробовал, и модуляцией давления не пробовал - попробуйте, по крайней мере теплоотдача немного увеличится, только вот как простыми способами модулировать давление? Гидроударами.

Не будет плюсом! Тогда все бы обматывали губкой теплопередающие поверхности
Да и теплоаккумулятор в данном случае лишний усложняющий конструкцию элемент не дающий ничего - если в канализацию сливается такой же объем воды, что и потребляется через рекуператор и эти два процесса скоррелированы, то зачем аккумулятор? Аккумулятор нужен тогда когда солнце светит днем, а освещение нужно ночью. А если днем за счет солнца освещать подвал и т. п., то аккумулятор лишнее звено в этой цепи

Пробуйте! По мне опять усложнение конструкции, которое еще и создает дополнительное сопротивление теплопередаче.

 

Тут компромисс важен. Я теоретизирую Не могу просчитать - чего больше будет минусов или плюсов...

 

а кто сказал что легко?

По мне минусов! Да и что при модуляции гофра лучше, чем гладкая я не уверен. Во-первых, выход трубы отрыт, т. е. почти вся модуляция окажется на выходе, а не передастся на вибрацию гофры. Да и нет ничего абсолютно жесткого, т. е. и прямая труба будет реагировать на скачки давления. А гофра как раз будет гасить (станет демпфером) модуляции, т. е будут колебаться не стенки трубы, а будет удлиняться гофора. В Вашем случае по мне самое простое решение это засунуть в канализационную трубу длиной 7 м ГЛАДКУЮ трубу диаметром около 15 мм (надо считать диаметр - там будет точка максимума, которая будет соответствовать какому-то диаметру). С увеличением диаметра гладкой трубы увеличивается площадь контакта со сточными водами (увеличивается теплоотдача от сточных вод), но в то же время падает скорость воды в трубе при том же расходе и уменьшается теплоотдача от трубы подогреваемой воде. Так что считайте и ищите точку максимума. Если получится слишком большой диаметр, то я бы все равно остановился на 15 или 18 мм - так Вы меньше сужаете проходное сечение канализации, чего делать нежелательно - это проектное решение и уменьшение сечение приведет к уменьшению пропускной способности канализации, т. е. может получиться так, что при полностью открытом смесителе вода не будет успевать уходить в канализацию. При диаметре 15 мм и длине 7 м площадь теплоотдачи от стоков будет 3,14*1,5*700=3300 кв. см, или 0,33 кв. м. Теплотдача от стоков будет более (с учетом что скорость не нулевая) 0,33*350* Дельта Т=120*ДельтаТ Вт. Дельта Т - это разница температур между стенкой и стоками. Дельта Т между подогреваемой водой и стенкой будет почти на порядок (лень считать) меньше, примем что дельта Т между стенкой трубы и стоками будет около 20 град при условии что разница температур между стоками и подогретой 24 град (как у ТС). Тогда это соответствует теплопередаче 2,4 кВт. Сделав петлю длиной 7 м (обшая длина трубы 14 м) можно передать уже 4,8 кВт (по факту меньше, т. к. половина петли прямоток и только половина противоток). Петля из 14 м трубы на мой взгляд лучше чем гофра 7 м при равной площади теплообмена - примем что площать у гофры два раза выше гладкой трубы. Гофра имеет свои минусы - пробуйте, но по мне заилятся впадины быстро. И эти расчеты когда труба (петля) уложена в нижней части канализации и сточные воды полностью омывают нашу трубу. Как видим, чтобы передать 4,8 кВт понадобится 14 м трубы диаметром 15 мм, или 7 м гофры (при условии что гофра имеет в 2 раза большую площадь теплообмена) и стоки омывают всю поверхность трубы. Для варианта ТС, когда передается мощность в 2 раза выше понадобится уже 2 раза больше трубы, т. е. 28 м гладкой или 14 м гофры при условии полного омывания всей поверхности и ПРОТИВОТОКА. У ТС горизонтально ориентированный рекуператор, так что дай Бог, омывается половина сечения, значит уже для получения заявленных им значений нужно еще 2 раза больше трубы, плюс еще в этом случае получается не совсем противоточная схема и теплоотдача будет чуть ниже чем при идеальном прямотоке. И это без учета влияния ила. Ил даже толщиной 0,5 мм (а он появится уже через пару недель или месяц) оказывает сопротивление теплопередаче, лень щас считать, можете поискать к-т теплопередачи ила и сами посмотреть. Так что его значения противоречат теории (и практике, т. к. формула ЭМПИРИЧЕСКАЯ) минимум в 2 раза и это без учета ила. Либо там у него гофры более 30 м и периодически (раз в месяц) он чистит.
Вроде нигде не ошибся, всё считать лень. В Вашем случае (раз большая длина и не хотите интенсифицировать тепломассообмен) я бы положил прямую гладкую (меньше заиливается) трубу в канализационную трубу - ввести просто, установив 2 (для петли достаточно 1) тройника в разрез канализационной трубы и заглушить один отвод и через заглушенный отвод сделать герметичный ввод гладкой трубы. Канализация безнапорная и ввод герметичным для ГЛАДКОЙ трубы сделать нет проблем, с герметичным вводом для гофры придется еще потрудиться.
ПыСы. Дельтой Т между наружной и внутренней стенками тонкой металлической трубы пренебрег, хотя там тоже есть падение температуры. Самое большее сопротивление теплопередаче создается между стоками и наружной стенкой теплопередающей трубы за счет пристенного слоя воды с малым к-том теплопередачи, т. е. неподвижный пристенный слой сточных вод является утеплителем, мешающим теплопередаче - вот тут и надо интенсифицировать тепломассообмен, естественная конвекция конечно есть, но она не спасает. Остается искусственно интенсифицировать тепломассообмен.
Пысы2. ну вот, опять получилось что уличил
ПыСы3. Можно проложить 2 трубы параллельно диаметром 10 мм вместо одной 15мм, площадь теплопередающей поверхности увеличится в 1,33 раза - это лучше чем петля т. к. в обеих трубах будет противоток

 

Тут немного поправлю себя: для повышения эффективности можно добиться чтобы канализационная труба по всей длине будет заполнена только чтобы укрыть нашу трубу, т. е. сегмент высотой 2 см (чуть более диаметра вложенной трубы), и тогда нужно учесть влияние скорости стоков на теплоотдачу (оно существенно будет) и к значению 350 нужно прибавить прибаву с учетом скорости стоков (считать лень и это очень сложно - проще эксперименально проверить).
ПыСЫ. Правда, всё это вмешательство (изменение) проектных уклонов, к-то заполняемости и т. п. и пытаясь без затрат дополнительной энергии рекуперировать тепло, все должны понимать свою ответственность. Может случиться так что трубы будут еще сильнее заиливаться.

 

@vasiliy-nik, Вы много занимались данным вопросом, кроме теории есть практические труды с измерениями! поделитесь?

 

@vasiliy-nik,
На проблему заиливания нужно посмотреть с другой точки зрения- а от чего происходит заиливание и можно ли уменьшить скорость протекания этого процесса?
Думаю что можно.
Насколько я понимаю, образование ила на стенках трубы в частности связано с контактом воды и воздуха.
Тогда нужно убрать возможность для воздуха проникать внутрь трубы и обеспечить постоянное нахождение теплообменника в воде.
Думаю что при этом образование ила на его поверхности должно уменьшиться.

 

Откуда такая формула?
Приведите первоисточник.
И каким образом получилось Вт/(м2*К) когда в формулу подствляется только скорость жидкости с размерностью м/с ?

 

Как посчитать в целом полный теплообмен в моем исполнении я честно не знаю, т. к. в нем процессы такие:
- часть теплообменника погружена в воду, и присутствует теплообмен вода-труба-вода
- часть не погружена в воду, и присутствует теплообмен воздух-труба-вода, температуру воздуха в трубе не мерил, но мне кажется приближена к температуре сточных вод
- т. к. по теплообменнику протекает достаточно холодная вода, а воздух в трубе насыщен влагой, то на змеевике образуется конденсат, который тоже вносит свои коррективы в теплообмен

Поэтому простой формулой тут ничего не посчитать.