Хочу сделать тт котёл

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Глаз, как почему Вы решили, что в топке дымогазы охладятся до 500 гр.?
Нет, я не стал тратить время на поиск формул для теплопередачи, просто прошёлся по конструкциям готовых котлов, и сопоставил их мощности с площадями теплосъёма. В пределах интересующей меня мощности у большинства котлов, не подвергающихся сильным нареканиям соотношение примерно такое - на 1 м2 площади теплосъёма приходится около 10 кВт мощности. Где-то меньше, но на подобные котлы уже начинают поступать жалобы - слишком прожорливы. В основном это для чугуна, но у стали теплопроводность лучше, а "запас карман не тянет". Причём из опыта знаю, что если тепло снимается только с боковых стенок и верха, то заявленную мощность развивает с большим трудом - дымогазы пролетают мимо стенок, еле нагревая их. Но стоит поставить трубу поперёк потока, как мощность серьёзно возрастает. Результат - при прохождении через трубчатый теплообменник с площадью теплосъёма 1,1 м2 (и это только трубки), в котором водяные трубы направлены поперёк потока дымогазов, тепло отдаётся очень хорошо - кирпичный переход, которым подсоединён котёл был к дымовой трубе, так и не нагрелся даже до 100 гр. - на ощупь чуть тёпленький, даже не погреешься особо.

 

Мы покa рaзобрaли лучистый тeплообмeн. А вы полeзли в дeбри. Мы учимся считaть грaмотно, a нe нa глaзок.


дa и покa мы только топку посчитaли.

 

Подытожу что я понял, дабы разобраться и уложить все в последовательности (да может и другим чайникам, как я пригодится...):

Условия задачи:
Теплопотери я рассчитал в 20 КВт.
Строим котел мощностью 20КВт. = 72000 КДж.
Сколько дров нужно сжигать для получения этой мощности?
Удельная теплота сгорания сосновых дров ~ 10200 КДж/кг, значит, надо сжечь около 7 кг дров в час.

Рассчитаем размер топки для сгорания такого количества топлива, которое дало бы нам требуемое количество тепла.
Удельная плотность сосновых дров ~ 400 кг/м3.
Здесь надо учесть, что дрова твердые и разной формы, и при закладке между полешками есть свободное место.
Поэтому выдумаем дополнительный коэффициент "Рыхлости": например 0,7.
Получаем объем закладки на 1 час: 7 / 400 /0,7 = 0,025 м3.
Приняв длину поленьев равной 60 см, а высоту топки 50 см, рассчитаем ширину:
0,025 / 0,5 / 0,6 = 0,08 м, т.е. всего 8 см. - ФИГНЯ полная!

Заложим частоту хождения к котлу 1 раз в 6 часов, следовательно, закладка дров увеличивается в 6 раз:
0,025 * 6 = 0,15 м3.
Приняв длину поленьев равной 60 см, а высоту топки 50 см, рассчитаем ширину:
0,15 / 0,5 / 0,6 = 0,5 м, т.е. 50 см. Вот это более интересно!

Имeeм размеры топки котлa:
ширинa 50, высотa 50, длинa 60.

"В топкe у нaс идeт тeплообмeн излучeниeм. Его покa и рaссмотрим.
Если топливо лeжит нa колосникaх, то рaскaлeнноe до крaснa оно излучaeт тeпло во всe стороны.
Если б мы имeли идeaльноизолировaнныe стeнки, то из топки выходило бы плaмя с тeмпeрaтурой 1400 грaд, т.е с максимально возможной температурой.
У нас этого нет, поэтому принимаем следующие допущения:

1. То тепло, которое излучается под колосники, не теряется, а нагревает воздух, идущий в топку.
2. Фронтовая стенка и загрузочная дверка утеплена и тепло не теряется.
3. На верхнюю стенку противоположную колосникам лучи падают перпендикулярно, а на боковые - под углом
и поэтому на боковые стенки мы принимаем интенсивность излучения в 2 раза меньше.
4. Топливо сгорая излучает тепло, соответственно газы остывают до какой-то температуры.
В свою очередь газы тоже излучают тепло и, опять же, охлаждаются.
Чтоб не бить котел на зоны и не просчитывать каждую мы принимаем какую-то равновесную температуру газов.
Принимаем Т=500 град.
Соответственно количество тепла, на которое охладятся газы с 1400 до нашей температуры Т есть количество тепла,
которое излучат газы с этой температурой на стенки топки."

Ищем эквивалентную площадь топки:
- Потолочная стенка 0,5*0,6=0,3 кв.м.
- Боковые стенки (2*0,6*0,5 + 0,5*0,5) / 2 (интенсивность) = 0,425 кв.м.
Итого 0,725 кв.м.

Если нужное количество газов охлаждается с 1400 до 500 град, то смотрим пропорцию:
20 Квт - при 1400 градусах,
Х КВт - при 500 градусах
Х = 20КВт / 1400 гр. * 500 гр. = 7,14 квт.
Отданное (излучаемое) газами тепло это разница: 20КВт - 7,14 КВт = 12,86 квт.

Газы с Т=500 отдадут тепло:
Q = 5,67 * ((Т+273)/100)^4, т.е в 4 степени. = 5,67 * (500+273)/100)^4 = 20244 Вт/кв.м.

(Стефан (1879) на основании опытов Тиндаля, Дрэпера и др. вывел закон,
что лучеиспускание тела пропорционально 4-й степени его абсолютной температуры,
так что потеря теплоты тела выражается через А(Т*4 — Т1*4), где Т абсолютная температура данного тела,
а Т1 — температура окружающих тел.
Это та самая формула ?
Что такое А ? Испускательная способность газов?)

У нас площадь стенок топки 0,725 кв метра.
Тепло, воспринятое стенками топки Qт = 20244 * 0,725 = 14677 Вт или 14,67 КВт.

Это значит, что лучистая энергия снимется полностью (14,67 > 12,84)?
Делаю вывод, что дальнейшее увеличение площади стенок топки к увеличению теплосъема не приведет?

Итого мы получили котел с мощностью почти 15 КВт ?

Посчитаем экономайзер (я правильно называю этот элемент?):

Примем, что температура газов на выходе из топки градусов 400.
Заберем 300 градусов экономайзером.
("Кaк-то просчитывaл сгорaниe дрeвeсины(см мой днeвник) и получил, что нa 1 кг дров,
воздухa трeбуeтся 4,7 кг. Соотвeтствeнно гaзов будeт 5,7 кг/кг дров.
У нaс в сeкунду соотвeтствeнно будeт проходить 15,96 грaмм гaзов.")
В нашем случае 7 кг дров - в секунду 11,08 грамм газов. Пусть даже 12 грамм.

Теплоемкость газов принимаем 1,1 дж/грамм градус.

Кол-во тепла будет: 300 * 12 * 1,1=3960 Вт.

Температуру воды по всему объему примем 80 град.

Имеем:
Наибольшая разница температур дТб=400-80=320 град.
Наименьшая дТм = 100 - 80 = 20 град.

Среднелогарифмический температурный напор:

дТ=(320-20)/ ln(320/20)= 300 / 2,77 = 108,3 градуса.

Коэфициент теплопередачи газы-стенка-вода принимаем 30 Вт/кв.м. град.
Ищем площадь теплообменника. F = 3960 / (30*108,3) = 3960 / 3249 = 1,218 кв.м.

Посчитаем сколько труб понадобится:
Выход из топки шириной 50 см. примем за ширину основания теплообменника,
длину возьмем 40 см. (вдруг получится?)

В площадь 50х40 вписываются 20 труб диаметром 57мм.

Площадь поверхности одной трубы длиной допустим 35 см, равна:

R = 0,057 / 2 = 0,0285 м.
L = 2 * 3.14159 * R = 0,179 кв.м.

S = L окружности * 0,35 = 0,179 * 0,35 = 0,0716 кв.м

20 труб дадут общую площадь = 1,253 кв.м. Вроде хватило!
Это без учета нижней стенки экономайзера.

Таким образом мы получили еще 3,96 КВт мощности?
Итог = почти 19 КВт?

Вычитал про понятие "точки росы":

Если выходные газы будут охлаждаться до температуры ниже "точки росы", то на стенках дымохода
будет осаждаться конденсат, который чего-то там влияет неполезненно).

Как рассчитать эту самую точку?

 

Отлично! Только eсть пaру нeточностeй в рaсчeтe. Если вы приняли 500 грaдусов и вaшa топкa поглотилa тeплa большe чeм отдaли гaзы это знaчит, что нужно принимaть нижe: нaпримeр 490. Если нe попaли то нужно eщe умeньшит принимaeмую тeмпeрaтуру.
И просчитывaя экономaйзeр вы должны принимaть тeмпeрaтуру гaзов нe 400 кaк у мeня в моeм рaсчeтe, a вaшу Т выходa с топки.

 

Можно встрять немножко, уточню по дровам из практики, расчет теплообмена и газовых потоков оставлю Глазу, он здесь профи .
Немножко нестыковка по плотности и теплоте сгорания (Ваш цифры для разной влажности).
А вот коэффициент заполнения (вы его назвали "рыхлости") больше чем 0,5 не вытянете никак, реально считайте 0,4 (ну не будете же Вы в тетрис поленьями играть). С учетом этого и считайте объем, нужен почти вдвое.
Далее, растянуть горение дров на 6 часов просто так не получится - нужен либо пиролиз с дожигом, либо псевдоподача, либо еще чего-то. Если просто ограничить воздух - получим сильнейший недожег, и КПД полетит к плинтусу. Т.е., смысл в слоевой топке указанного объема сомнителен.
И еще. Мощность нормального горение ДРОВ зависит от площади горения (колосников), и в Вашем случае (50*60см, если я правильно понял) получится не менее 30 кВт (это без расчетов, из наблюдений за горением). Если "прижмете" до меньшей мощности при такой площади горения - температура падает и пиролизные газы перестают догорать. А делать узкую и высокую - в верхней зоне получим пиролиз (и восстановление СО2 до СО) без дожига. Т.е., опять же приходим к 2-часовой закладке, и не зря все слоевые топки такие.

 

Прожевал , пересчитал, получил примерную температуру 450 градусов, не мало?

Я понял, просто не нашел. Есть ссылка на подобную таблицу? Привяжу к расчету.

К чему приведет попытка камеру сгорания оставить в этих размерах, а площадь подачи воздуха уменьшить, типа сузить колосники ?

Выходит, что больше 2-хчасовой закладки никакой котел подобной конструкции не обработает?


Если переходить к пиролизному, то метод расчета как я понимаю не изменится.
Похоже появятся дополнительные этапы.

Но хотелось бы до конца разобраться с этим типом, вплоть до расчета дымохода и управления котлом. Продолжим?

 

Ну что вы всё в дебри лезете! Мы аэродинамический расчет еще не трогали. И кстати есть такое понятие как шаг колосниковой решетки.

 

Все почемуто стремятся растянуть время горения одной закладки. То куб дров в топку суют то полкуба. А нужно ли это? Посмотрите средние температуры по месяцам . Получается что топить(по настоящему ) надо месяца три. В остальные Протапливать раз в день. Спрашивается зачем гонять например пиролизный котел 12 часов с температурой 60 градусов .При этом расходуя определенное колличество дров и думая какой у меня класный КПД.
Ведь можно спалить 5-10кг дров(смотря каких) в нормальном обычном ТТ за одну топку, нагреть отопление и этого хватит на сутки в нормально утепленном доме.
И получится что иногда 2 часа горения приносит больше пользы чем 12,когда посчитаешь сколько дров спалил . Дрова - это деньги для многих и это главный показатель .

 

Топку пиролизника можно ведь загружать и не полностью.

 

И он также будет гореть 2 часа, выдавать теже киловаты только стоит в 3 раза больше и срок службы в 3 раза меньше чем у обычного

 

У вас неправильный посыл.Смысл пиролизного котла не в том, чтобы работать 12 часов в зажатом режиме, а в том, чтобы работать на номинальной мощности в течение 6-8 часов. На что обычный котел никак не способен.
И пусть это надо всего три месяца в году. Тут уже каждому свое.

 

Если три месяца каждый час закладывать дрова, то когда я на работу ходить буду?

Сейчас я топлю печь 1 раз в сутки - вечером. Температура за бортом днем -5-10, ночью до -15. Сжигаю 4-5 поленьев Ф25 длиной 60см - нагоняю температуру в доме 28-29 градусов - через сутки падает до 17-18. Печь классная, мне нравится, НО:

- в течение суток большой перепад температур - то жарко, то прохладно
- постоянно мусор от дров в доме
- занимает много места
- в режиме топки постоянно подбрасываю дрова - нужен контроль.

В прошлую зиму топил 2 раза в сутки, нагонял Т до 30-32 градусов, падение до 14, правда дом был не утеплен снаружи. Сжег за зиму 21 куб дров -куда к черту ?

Вот и возникает желание устранить недостатки, так сказать, улучшить условия проживания. Так что считаю, что желание увеличить время горения одной закладки вполне обосновано


Газа у нас нет, а електричеством греть - без штанов останешься - 1КВт - 1,70 руб. скоро до 2,10 поднимут...

 

Послушайте, мнение проживающих на северном берегу Черного моря для нас любопытно, но несущественно. Посмотрите на город строителя котла - Улан-Удэ. Там вполне по настоящему топить надо полгода. И еще три месяца подтапливать. Ночные температуры в -40 до месяца вполне могут стоять.

Что за манера не видеть дальше своего забора?

Я бы на Вашем месте изготовил часть (пропорционально мощности) теплообменника хорошо себя зарекомендовашего котла и не особо грел голову. На этот теплообменник нагрузил бы топку, возможно, даже, выложенную из кирпича.

Собственно, так я и делаю себе резервный котел.

 

Если судить по расчету, то как раз на топку и приходится максимальная доля мощности котла. Выложив её из кирпича, мне придется делать ОФИГЕННЫЙ теплообменник, чтобы снять необходимое тепло с уже остывших в топке газов.
Другое дело если обложить топочную рубашку кирпичом? Наверное потери на нагрев окружающего воздуха сократятся и практически характеристики котла приблизятся к расчетным?

Я не особо тороплюсь - в любом случае зимой СО не сделаю, пусть и опять сожгу кучу дров. Хочу максимально понять процесс и технологию расчета, чтобы сделать оптимальный для себя вариант как в качественном, так и в финансовом смысле.

 

Если тепло с топки не снимать, то все оно пойдет на теплообменник, где и будет воспринято теплоносителем. Уменьшить теплосъем топки до незначительной величины можно просто выполнив ее из шамота и утеплив воздушной рубашкой/изовером.

Делать водяную рубашку вокруг топки достаточно хлопотно и не вполне ясно зачем.