В продолжение темы «Хочу тепла и на халяву».
Помогите рассчитать теплообменник.
В общем система такая, берём две трубы такие чтоб выполнялось условие:
R1 * R1 = 2 * R2 * R2
Трубу потоньше вставляем в ту что толще и сматываем в спираль/бухту.
По внешней продуваем выходящий тёплые воздух по внутренней всасываем входящий холодный. Проходя через теплообменник входящий воздух нагревается!!!
Исходящий воздух может быть как комнатной температуры, так и с дымохода печки! Что на порядки повысит температуру входящего воздуха!!!
Следовательно обе трубы должны быть металлическими чтобы не плавится.
Теперь надо решить школьную задачку по физике :)
Площадь отапливаемого помещения S=100м.кв, по нормам за 1 час должно поступать S * 3 = 300м.куб воздуха. Значить в секунду v = 300 / 3600 = 0,083333 м.куб/с
Лучшим выбором для внутренней трубы наверно будет макая отожженная медь.
Труба R2 с магкой отожженной меди, например, «Труба медная М1 мяг» (ГОСТ 617-90) R2 = 9мм; стенка l = 1мм; бухта длинной L = 50м
Внутренний радиус трубы 8мм а площадь s1 = 0,0002010624 м.кв.
Следовательно скорость ветра в нашей трубе: V = v / s1 = 0,083333 / 0,0002010624 = 415 м/с можно радоваться что звуковой барьер не преодолели.. Вот первый вопрос идеи по турбине есть? Как потом понизить скорость до 0,5м/с на выходе? Как сделать глушитель?
Если взять два радиатора параллельно, тогда скорость будет всего 208м/с.. но и цена вырастит в 2 раза! Зато теплопередача повисится в 2 раза!!!
Далее попробуем рссчитать теплопередачу.
При длине трубы в L = 50м время теплообмена составит t = L / V = 50 / 415 = 0,12c ооочень мало...
теплопроводность меди x = 401 Вт/(м·К)
площадь теплообменной поверхности s = 50 * 0,0085 * 0,0085 * 3,1416 = 0,01134866875 м.кв
Допустим внешнего теплообмена нет. Всё тепло от выходящего воздуха передается входящему. Так как обёмы одинаковы, и допустить что теплоёмкость воздуха при разных температурах с натяжкой тоже одинакова - охлаждение выходящего воздуха на dT приведёт к нагреву входящего на тоже dT. Таким образом разность температур в трубе будет постоянной по всей её длине и в устоявшемся режиме пусть равна DT.
Мощность нашего теплообменника составит:
P = x * s * DT / l
а тепло передаваемое в отапливаемое помещение:
p = x * s * DT * t / l
Как узнать разность температур без эксперимента?
Ну вспоминая предыдущюю тему, нам надо p = 10000Ват для отопления. Теперь DT можно рассчитать теоретически:
DT = p * l / x * s * t = 10000 * 0,001 / 401 * 0,01134866875 * 0,12 = 19С.
Результат радует! Если температура входящего воздуха должна быть 25С то для его нагрева хватит температуры дыма T = 25 + 19 = 44C. которая точно будет в дымоходе даже если печь топить туалетной бумагой!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Если R2 = 9мм. тогда R1 = 13мм то есть диаметром минимум 26мм. Есть ещё проблема с внешней трубой, не могу найти подходящую, МЯГКУЮ. МЕТАЛЛИЧЕСКУЮ трубу длинной 50м.
Не решаемые проблемы:
1. Две турбины дающие скорость в воздуховодах более 400м/с ( А реветь они будут как самолёт? А сколько киливат электричества жрать?)
2. Что-то мне кажется что если воздух в скрученной трубе (виток R ~ 0,5м и радиус R2 = 8мм) разогнать до 400м/c то она очень-очень быстро станет прямой и сильно даст кому-то если не по головке то по яйцам.. ;) А если её залить в бетон чтоб нерасскрутилась то выделяемая энергия от трения проходящего воздуха расплавит медь!
3. Понижение скорости с более 400м/с до 0,5м/с с полным глушением шума.
4. Внешняя труба диаметром 26мм и длиной 50м с мягкого металла (чтобы можно было руками скрутить в бухту).
PS. Возможно оптимальным будет брать трубы больших диаметров и меньшей длины. Возможно ошибся в расчётах.. Возможно кто знает конструкцию получше?
