Зміст:
- Вихідні дані для обчислень
- Конструктивні особливості
- Виконання обчислень
- Рекомендації по вибору матеріалів
Оскільки котли, що працюють на твердому паливі, стали користуватися підвищеним попитом, їх вартість почала зростати. Це стосується як класичних простих агрегатів, так і піролізних і пелетних установок. Один з варіантів зменшення вартості – замовляти у майстрів або самостійно виготовити піролізний котел своїми руками.
Креслення піролізного котла
Вихідні дані для обчислень
Істотне зниження ціни саморобного агрегату досягається за рахунок правильного підбору та закупівлі матеріалів і комплектуючих. Це можна здійснити з допомогою досвідченого майстра, так і самостійно, маючи в своєму розпорядженні креслення піролізного котла. По ньому визначається кількість і номенклатура матеріалів з таким розрахунком, щоб не купувати їх з великим запасом. Додатково заощадити кошти і дозволяє самостійне виконання робіт, єдина умова – вміння здійснювати заготівельні та зварювальні роботи на високому рівні. Водяна сорочка установки являє собою посудина, що працює під тиском, тому якість зварних швів має бути високим.
Перед тим як зробити піролізний котел, потрібно з’ясувати, якими мають бути його параметри. Головний з них – теплова потужність, необхідна для опалення будинку. Її можна вирахувати по загальній площі всіх поверхів будівлі за принципом: на кожні 10 м2 потрібно 1 кВт теплової енергії. Отримане значення множиться на коефіцієнт запасу, згідно нормативної документації він становить 1.2. У реальному житті краще приймати коефіцієнт не менше 1.5, оскільки дрова різних порід має різну теплоту згоряння.
Піролізні установки працюють за одним принципом: гази, що виділяються з деревини під час горіння в топці, допалюються у вторинній камері. А ось компонування камер і розташування інших елементів конструкції може бути різним, приклади конструктивних схем можна побачити на малюнку.
Схема піролізного котла
Конструктивні особливості
Найчастіше конструкція піролізного котла, зробленого своїми руками, передбачає пристрій верхній топки, під якою знаходиться вторинна камера. Така компоновка найбільш проста у виготовленні і добре зарекомендувала себе на практиці. Топка і камера спалювання газів облицьовані зсередини вогнетривкою цеглою. Повітря вентилятором подається примусово – нагнітачем через спеціальні отвори між камерами виконаний щілиноподібний отвір, званий робочої форсункою. Габаритні розміри отвору визначаються потужністю установки.
Факел полум’я з форсунки нагріває днище камери, під яким знаходиться водяна сорочка. Нагріта вода піднімається і омиває димогарні труби теплообмінника, за якими йдуть продукти згоряння. Таким чином, схема піролізного котла даної конструкції передбачає подвійний підігрів теплоносія.
Для розпалювання дров у задній стінці топки встановлюється клапан прямої тяги, що відкривається вручну за допомогою рукоятки, винесеною за межі корпуса. Після того як паливо розгорілося, заслінку клапана закривають, вмикають нагнітач, і установка переходить в робочий режим. Щоб вся система працювала стабільно та ефективно, спочатку потрібно зробити розрахунок піролізного котла. Виходити треба з необхідністю теплової потужності агрегату.
Читайте також корисну статтю про принцип роботи піролізного котла.
Виконання обчислень
Першим ділом потрібно підібрати розміри отвору форсунки. Найпростіший спосіб – придбати готовий виріб розраховане під певну потужність, такі є в продажу для установок різних виробників, наприклад, ATMOS. Інший шлях дещо важче, зате набагато дешевше: виготовити отвір необхідного перерізу в шамотном цеглі, який буде покладений на дні топки. Габаритні розміри щелевидной отвору для різних значень потужності представлені в таблиці 1.
Таблиця 1
Саморобний піролізний котел тривалого горіння можна виготовляти з довільними розмірами топки, які розраховуються за такою схемою:
- Теплота згоряння деревини – 2,8 кВт/кг, щільність – 400 кг/м3. Щоб забезпечити потужність 10 кВт, потрібно за 1 годину спалювати 10 / 2,8 = 3,6 кг дров.
- Враховуючи, що між полінами в топці залишається порожній простір, потрібно прийняти коефіцієнт заповнення 0,5. Тоді корисний об’єм камери на 1 годину роботи становитиме: 3,6 / 400 / 0,5 = 0,018 м3.
- Прийнявши довжину поліна дорівнює 0,6 м, а висоту первинної камери – 0,5 м, вираховується її корисна ширина на 1 годину роботи: 0,018 / 0,6 / 0,5 = 0,06 м.
- Щоб завантажувати паливо 1 раз в 10 годин, корисний об’єм повинен бути: 0,018 х 10 = 0,18 м3. Тоді при колишніх значеннях глибини і висоти корисна ширина: 0,18 / 0,6 / 0,5 = 0,6 м. Остаточні габарити – 0,6 м х 0,6 м х 0,5 м.
Наступний крок – підбір вентилятора – нагнітача, який встановлюється на саморобні піролізні котли і забезпечує подачу повітря в обидві камери. Пристрої підбираються по продуктивності, яка залежить від потужності установки, ці дані можна взяти з Таблиці 2.
Таблиця 2
Димові гази, що виконуються вторинну камеру, мають досить високу температуру. Щоб не викидати це тепло на вулицю даремно, застосовується жаротрубная схема виготовлення піролізного котла. Згідно з нею, димові гази, проходячи через димогарні труби теплообмінника, охолоджуються до температури 150-200 ? С, віддаючи свою теплоту водяній сорочці. Щоб розрахувати корисну площу теплового обміну, потрібно визначити такі вихідні дані:
- температуру теплоносія в подаючому і зворотному трубопроводах t1 і t2;
- температуру димових газів на вході в теплообмінник і на виході з нього Т1 і Т2.
Далі, визначається різниця температур ?t= t1 — t2 ?Т = Т1 — Т2. Після цього можна порахувати величину температурного напору ?, ?С:
? = (?Т — ?t) / ln (?T / ?t)
Площа поверхні теплообміну S(м2) знаходять за формулою:
S = Q / k / ?
В цій формулі:
- Q– потрібна потужність котельної установки;
- k – коефіцієнт передачі теплового потоку, приймається 30 Вт/м2 ?С.
Перевірити результат можна по Таблиці 3, в якій представлені укрупнені значення площі поверхні теплообміну в залежності від потужності агрегату.
Таблиця 3
Виготовляючи піролізні котли тривалого горіння своїми руками, майстри найчастіше встановлюють патрубок димоходу «на око», в той час як від правильної роботи димохідної труби залежить ККД самого агрегату. Тому площа перерізу труби, а потім і її діаметр краще визначити за формулою:
F = L / 3600?
В цій формулі:
- ? – швидкість димових газів, приймається рівною 0,5 м/с;
- L – витрата газів, відповідає продуктивності вентилятора, м3/год;
- F – площа перетину труби димоходу, м2.
Через формулу площі круга знаходять значення діаметра труби.
Рекомендації по вибору матеріалів
Щоб зробити надійний піролізний котел своїми рукамі, потрібно для топки взяти леговану жароміцний сталь товщиною не менше 5 мм, не можна використовувати простий низьковуглецевий метал, він швидко прогорить. Жароміцні марки сталей легированы хромом і молібденом, для їх зварювання краще застосовувати відповідні марки електродів. Щоб корпус топки служив довше, у місцях з найвищою температурою його треба облицювати зсередини вогнетривкою цеглою. Те ж саме робиться і у вторинній камері.
Для водяної сорочки можна брати звичайну вуглецеву сталь марки СТ 20 товщиною не менше 3 мм. Між зовнішньою поверхнею топки і внутрішньою поверхнею водяної сорочки необхідно точково приварювати ребра жорсткості через кожні 15-20 см. Це буде охороняти зовнішню оболонку від руйнування при підвищенні тиску і температури теплоносія в екстремальному режимі роботи агрегату.
Жаротрубний теплообмінник, яким забезпечується піролізний газогенератор, зварюється з декількох труб, чия площа зовнішньої поверхні повинна відповідати або бути трохи більше розрахункової. Матеріал труби – вуглецева сталь СТ 20, але якщо вдасться знайти жароміцну, то це буде тільки краще. Дверцята обох камер зварюють двошаровими, закладаючи всередину азбест або інший теплоізоляційний матеріал, стійкий до високої температури.
Якісне складання котла своїми руками краще проводити в заздалегідь підготовленому місці, де відразу можна буде виконати його випробування. Якщо в наявності є компресор, можна перевірити якість зварних з’єднань без заливки водою. Досить створити в сорочці надлишковий тиск і при цьому промазати всі шви мильною піною. В іншому випадку доведеться залити в сорочку теплоносій, розпалити котел і уважно спостерігати за всіма сполуками.
Для управління продуктивністю вентилятора потрібно придбати комплект автоматики: контролер і датчики. З їх допомогою автоматично регулюється температура теплоносія в сорочці. Виготовляти і регулювати піролізні котли опалення своїми руками не так вже й складно, якщо є відповідні уміння і навички, а економію коштів можна отримати значну.