Баня (green architecture)

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

А что, на Украине все гантели изготавливаются из нержавейки?
Ну, богато жить не запретишь... (с)
На самом деле эти диаметры избыточны. Я специально выбирал каменку с компактно расположенными ТЭНами. Потому что, как писал выше, я не собирался копировать решения некоторых умельцев и создавать максимально металлоемкий термоаккумулятор. Его теплоемкость должна соответствовать разовому объёму испаряемой воды при поддаче ковшиком, но время восстановления до рабочей т-ры минимально.
Такая теплоемкость определяется достаточной мощностью ТЭНов (9 кВт) и материалом теплообменника. И здесь пока я склоняюсь к меди.
Удельная теплоемкость нержавейки 500 Дж/кгК, меди - 400 Дж/кгК. Зато плотность соотв. 8 г/см3 и 9 г/см3. т. е. итоговая теплоемкость не шибко отличается. Но теплопроводность обычной (ржавеющей) стали 47 Вт/мК, а нержавейки вообще 15-20 Вт/мК, в то время как меди 400 Вт/мК, т. е. в 20 раз выше нержавейки. А это значит, что тепловой поток через ту же самую поверхность в 20 раз больше! Получается, что медный теплообменник аналогичный нержавеющему испарит за одно и то же время в 15-20 раз больше воды при одинаковой теплоемкости. И соответственно быстрее восстановит рабочую т-ру. Так что лишняя масса ему не нужна. Масса должна быть достаточной для испарения порции воды и нагрева образовавшегося пара до желаемой т-ры, не более.
Для купленной "Башни" диаметр вписанного с минимальным зазором внутрь треугольника ТЭНов массивного кругляка = 80 мм. Длина 800 мм. Вес меди 36 кг.
Осталось решить задачу минимакса. Проделать в нем достаточное количество каналов для перегрева пара, которые уменьшат массу металла, но позволят за счёт своей поверхности передать пару достаточное количество энергии.
Этим я сейчас и занимаюсь.
_
Кстати, спасибо за удачную идею с расчленением цилиндра на фрагменты. Я ей обязательно воспользуюсь.

 

Не совсем так. При одинаковой теплоемкости и воды за раз испарит столько же. А вот восстановится - да, быстрее.

 

Лучше увеличить поверхность ТО (конвектора),пожертвовав его массой.
•Может (дабы уйти от сверления болванок) взять медные трубы (2мм стен),с уменьшением диаметра 80~32 (с шагом 4мм).

Внутри НЖ 20 мм (для подачи воды)
Разделитель/фиксатор дистанции - спицы (2мм)
Собирая как матрёшку,от центра фиксировать заклепками.
Кстати, можно подобрать заклёпки,шляпки которых, и будут давать дистанцию...
•Как вариант - лист меди 2~4мм.,накрутить спиралью (через разделители спицы) вокруг НЖ трубы,(фиксируя стабильность спирали заклёпками)

 

Совсем не так. Я же написал: за одно и то же время.
Время, которое потребуется нержавейке, чтобы испарить одинаковое с медью количество воды будет в 20 раз больше. Хотя количество воды будет то же. Тепловой поток-то в 20 раз меньше. А отдавать тепло или забирать - без разницы. Как остынет, так и нагреется.
Согласен?

 

Видите ли какая штука, этот теплообменник - система из двух сред: металла и пара (ПВС). В отличие от котла, поверхность которого омывается раскаленными газами, проникающими во все дырки, в данном случае теплообмен в металле будет происходить за счёт кинетической энергии молекул, передающими её друг другу. Поэтому тонкий лист меди, свернутый в спираль будет получать тепло от ТЭНов по внешнему периметру и передавать на свои внутренние витки только за счёт своего сечения (оч. малого). При этом охлаждаться будет по всей площади поверхности. Центральный объём будет работать неэффективно.
С пучком труб ситуация получше, но тоже не супер, потому что они будут передавать тепло друг другу только по линиям соприкосновения.
Наиболее полная теплопередача будет происходить именно при наличии сплошного цилиндра с насверленными в нем отверстиями.
Кроме того, количество энергии, потребное для испарения воды в несколько раз больше, чем для перегрева уже полученного пара. Так что ещё имеет смысл выделить нижнюю зону теплообменника, в которую попадает вода, в самостоятельную конструкцию, отличную по структуре от верхней, в которой поднимающийся по каналам пар перегревается.
Есть над чем работать...

 

В Вашей конструкции, медный "сердечник" будет получать от ТЭНов, бОльшую часть энергии, в виде излучения.(имхо) Какова S контакта ТЭНов с "ядром"?

 

Зазор в 2 мм.
Радиацию + температуропроводность меди, нельзя сбрасывать со счетов!

 

Конечно, за счёт излучения. Если не считать добавки за счёт конвекции раскаленного воздуха, находящегося рядом с ТЭНами. Площадь контакта (поверхность, через которую будет происходить теплопередача от ТЭНов к сердечнику) будет равна всей боковой поверхности сердечника. Кстати, в обсуждаемой масловской печи тоже нет соприкосновения между тэном и окружающей рубашкой.
Но для теплопередачи в центральную область теплообменника нужно сравнивать площадь сечения спирали (d*h где d - толщина листа, h - высота листа) с площадью кольцевой образующей сердечника за вычетом сечения каналов в этой образующей. Разница в два порядка. Кроме того, не нужно забывать, что в зазоре между витками находится гм... "рабочее тело", т. е. пар.
Так что вторичное ИК тепло от внешних витков в основном будет поглощаться нагреваемым паром, а не внутренними витками. Скорее тепло будет передаваться именно самим паром (конвекцией).

Не совсем понимаю, что Вы имеете в виду. То, что пакет из трубок имеет не слишком высокое тепловое сопротивление, достаточное низкое для приемлемого парообразования?

 

Передача тепла радиацией в несколько раз эффективнее передачи тепла конвекцией, поэтому в процессе совершенствования парогенераторов стремились развивать радиационные поверхности нагрева, размещая их в топке для поглощения лучистой теплоты горящего факела (слоя) Такие поверхности нагрева называют экранами, и радиационными пароперегревателями.
https://mash-xxl.info/page/005201084044248245254097032203148103053097040092

 

Гм. "рабочее тело",как не прозрачное для ИКИ, в зазоре 2 мм.?(это при какой Т° стенок?)
«в высоконагретых средах передача тепла радиацией к каплям жидкостей, особенно к каплям малого размера, вследствие их малой поглощательной способности [144] не имеет существенного значения.»
«при температурах от 0°С до 100°С лучистая и конвективная (при свободной конвекции) составляющие теплообмена имеют один порядок;
в высокотемпературных энергетических (например, парогенераторах) и высокотемпературных теплотехнологических (например,металлургических печах) лучистый теплообмен является доминирующим в суммарном теплопереносе от горячего источника к приемнику тепловой энергии»

 

@Thermos, непонятно, Вы со мной спорите или соглашаетесь?
Вы говорите, что сердечник будет получать основную часть энергии за счёт излучения. Я это подтверждаю: конечно, за счёт излучения.
Вы задаете вопрос: "Какова S контакта ТЭНов с "ядром"? Я указываю площадь поверхности.
Тогда в чем смысл Вашего рассуждения о преимуществах излучения перед конвекцией, если я заметил что при передаче тепла от ТЭНов её можно не считать?
Далее, о передаче тепла от меди к меди внутри спирали. Здесь уже совсем другой расклад. Между витками находится то, ради чего и накручивается Вами эта спираль...
То, что я назвал "рабочим телом", т. е. пар. Пару неоткуда взять тепло, кроме как от витков спирали. В то же время, передать свое тепло с помощью конвекции он прекрасно может.
Допустим тогда, что витки спирали будут нагревать друг друга ИК, не нагревая при этом пар, ради которого они сделаны. В чем тогда эффективность устройства?

 

Да. Я почему-то воспринял "за одно и то же время" как "за один раз" . Наверное потому, что у меня зафиксировалось, что ты хочешь сделать небольшой ТА фактически для испарения разовой дозы, при котором ТА разряжается и далее требует восстановления. И следующая доза возможна только после этого восстановления. Виноват

 

Ни то ни другое,(перечитав вышесказанное) понимаю, что скорее всего, я не разобрался в сообщениях

Вопрос задан мной,(очевидно) по "вырванному" из контекста:

И, в "этом свете", я пошёл дальше трактовать ..что Вы "уповаете" лишь на кондуктивный, и конвективный-

Sorry

А, здесь прошу уточнить (чтобы я опять, не "натупил")
Вы говорите о теплопереносе в ПО? Или передаче, соседней стенке?

 

Имхо, без отдельного «кипятильника-испарителя», и не получится иначе...Разве что "капельными подачами"(экспериментальным путём)

 

Имхо- это очень важный момент !
У меня в КП, не столь изящный ПГ, но и "питается" он дровами, а не электричеством. По сути того, о чём Вы говорите, источник энергии не принципиален.(хотя Маслов, категорически не согласен)
Так вот, помимо зонирования (испаритель/перегрев),
я задался вопросом увеличения теплопередачи.(хотя,можно было не "заморачиваться"- топка у меня объёмом около 100л.,без учёта «камеры дожига»)
Коэффициент теплоотдачи к газообразным веществам в среднем можно принять аг ~ 30Вт/(м2К), а к воде или пару при конденсации аг ~ 5000 Вт/(м2 К).
«Увеличение площади поверхности стенки со стороны движения воздуха за счет оребрения в 10 раз повысит коэффициент теплопередачи в 10 раз»(не плохо )
..да повозился, но оно того стоит
..,и по теплосъёму чуток + принудительная конвекция.