(495) 766-86-01603-971-803
Мы работаем по выходным - тел. 8-926-197-21-13
 

Как сделать котел на отработке с водяным контуром


Котел на отработанном масле с водяным контуром своими руками

Печи, сжигающие жидкое топливо, известны ещё с начала прошлого века. Правда, тогда они служили в основном для нужд промышленности. В быту же агрегаты, работающие на дизеле или мазуте, получили широкое распространение в 60–80 годы. Именно в то время продукты нефтепереработки можно было покупать за копейки или же вообще доставать бесплатно. Несмотря на значительное подорожание энергоносителей, так же дёшево отапливать свой дом можно и сейчас. Можно сказать, что горючее для этого лежит просто под ногами, а точнее, на каждом автосервисе. Слитое отработанное масло горит не хуже дизтоплива, к тому же владельцы мастерских отдают его практически даром. Кстати, котёл для его сжигания необязательно покупать. Простой и надёжный агрегат с водяным контуром можно построить своими руками, используя материалы, которые найдутся у каждого хозяина.

Устройство и принцип действия котла, использующего отработанное масло

Самодельный котёл отопления, работающий на отработанном автомобильном масле

Слитые автомобильные масла являются многокомпонентными, сильнозагрязнёнными веществами, которые к тому же ещё и плохо горят. Можно сказать, что как горючее отработка сама по себе «не очень», поскольку кислород просто не в состоянии окислить всё то химическое разнообразие, которое в ней находится. Если же расщепить масло на более простые составляющие, то сжечь их будет намного проще.

Метод разложения известен современной науке давно. Пламенное разделение, или, если говорить по-научному, пиролиз, применяется для получения простых легковоспламеняющихся веществ из любого топлива — нефти, угля, дров и т. д. Этот процесс удобен тем, что для химических преобразований никаких дополнительных затрат не требуется — для этого достаточно тепла, которое образуется при сгорании топлива. Преимущество пиролизного горения заключается ещё и в том, что этот процесс сам себя поддерживает и регулирует, а поэтому практически не требует постороннего вмешательства. Всё, что понадобится для запуска процесса разложения — испарить топливо и разогреть пары до температуры 300–400 °C. Для этого можно воспользоваться двумя методами.

Процессы, протекающие внутри печи на отработке, обеспечивают высокую температуру и полноту сгорания топлива

В первом случае горючее поджигают в резервуаре, после чего оно начинает активно испаряться. Эффективное перемешивание и получение однородной газовоздушной смеси обеспечивается за счёт Кориолисовой силы, поэтому важен точный расчёт диаметра и высоты камеры сгорания. Пары топлива поднимаются по вертикальной трубе с многочисленными отверстиями, через которые насыщаются кислородом воздуха. В верхней части камеры сгорания находится перегородка, которая нужна, чтобы снизить скорость газа и отделить зону окисно-азотного дожигания. Именно в ней опасные химические соединения вступают в реакцию с оксидами азота и распадаются на безвредные вещества.

Так называемый метод саможога, бесспорно, обладает привлекательной простотой и надёжностью, однако, резервуар с горящим маслом не позволяет говорить о безопасности. Для того чтобы устранить этот недостаток потребуется усложнять конструкцию отопительного агрегата.

Эффективность сжигания отработки значительно повышается при использовании горелки специальной конструкции

Второй способ предусматривает образование зон пиролиза, сгорания и дожигания прямо в факеле пламени, а для этого нужна горелка специальной конфигурации. Чтобы топливо окислялось полностью, форсунка должна обеспечивать многоступенчатое образование газовоздушной смеси. В таком устройстве первичное движение потока топлива обеспечивается компрессором. Благодаря инжекции, нагнетаемый воздух увлекает за собой атмосферный, а образование паров происходит за счёт разогрева горелки факелом пламени. Практически те же процессы можно наблюдать при работе паяльной лампы. Похожий метод реализован в промышленных жидкотопливных агрегатах. Самодельные конструкции используют такой же принцип, но работают немного по-другому. В них отработка капает в разогретую докрасна ёмкость, где мгновенно испаряется и сгорает при высокой температуре. В этом случае нельзя говорить о чистом пиролизе, поскольку имеет место ещё и энергия распада молекул в процессе микровзрывов.

Читайте также нашу статью об изготовлении печки-буржуйки на отработанном масле: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/bani-i-garazh/pechka-burzhujka-svoimi-rukami.html.

Типы конструкций на отработке

В зависимости от области применения, котлы, использующие в качестве топлива отработанное масло, можно разделить на три группы:

  • бытовые печи;
  • водонагревательные агрегаты;
  • отопительные котлы.

Бытовые печи устанавливают в помещениях, которые по ряду причин нельзя оборудовать водяным отоплением. Эти агрегаты характеризуются пониженным расходом топлива, а их конструкция обеспечивает наиболее полное сгорание масла. Бытовое оборудование является практически бездымным. Кроме того, печи нередко оборудуют системами очистки выбросов, что повышает безопасность их эксплуатации. Главное преимущество агрегатов этого типа — в их мобильности. Небольшие размеры позволяют легко транспортировать печь и установить её в небольшом помещении. Немаловажно и то, что устройство при необходимости можно легко дооснастить водяным контуром или площадкой для приготовления пищи.

Бытовая масляная печь

Водонагревательные агрегаты на уровне модуля для дожигания газов имеют специальную платформу, на которую опирается ёмкость с водой. Её тороидальная форма даёт дополнительное преимущество, поскольку нагрев осуществляется как снизу, так и со стороны дымового канала, который проходит внутри бака. Для автономной подачи воды на входе в бойлер монтируют небольшой водяной насос. Благодаря высокой температуре, нагреть воду можно гораздо быстрее, чем в заводских водонагревателях. Например, 100 литровый бак набирает температуру от 20 °C до 65 °C примерно за два часа, в то время как электрическому или газовому прибору потребуется в два раза больше времени. Если же говорить о стоимости условного литра горячей воды, то при использовании отработки затраты уменьшаются в 20–25 раз.

Ёмкость, установленная на уровне зоны дожигания, превращает печь на отработке в мощный водонагреватель

Отопительные котлы используются для подключения к водяным системам обогрева, поэтому оборудуются устройствами дожигания отработанных газов, фильтрами и устройствами безопасности. Несмотря на все меры предосторожности, оборудование для отопления отработанным маслом рекомендуется устанавливать в отдельных помещениях или пристройках.

Нагрев воды в отопительных агрегатах обеспечивает теплообменник, установленный в зоне горения топлива. Он может быть выполнен как сплошной водяной рубашкой, так и в виде спирального трубчатого контура. Движение теплового агента в системе возможно благодаря циркуляционному насосу, работающему от электричества. Регулировка температуры теплоносителя осуществляется снижением температуры пламени. Для этого котёл оборудуют системой принудительной подачи воздуха. Снижая или повышая обороты турбины, регулируют подачу воздуха в зону горения. Установка термостата позволяет автоматизировать этот процесс.

Котёл с водяным контуром спирального типа обеспечит работу отопительной системы загородного дома

Нередко агрегаты, работающие на слитом масле, дублируют устройствами, использующими электричество, газ или твёрдое топливо. Это обеспечивает функциональность инженерных систем в случае перебоев с доставкой отработки.

Обратите внимание на материал, в котором рассматриваются варианты обогревателей для гаража: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/bani-i-garazh/kakoj-obogrevatel-luchshe-dlya-garazha.html.

Изготовление котла, работающего на отработанном топливе

По описанным выше схемам разработаны и успешно эксплуатируются несколько типов котлов. Кроме того, для работы на жидком топливе можно приспособить любой твердотопливный или газовый отопительный агрегат. Расскажем о двух наиболее распространённых конструкциях, которые можно изготовить самостоятельно.

Чертежи отопительных агрегатов

Чертежи, которые мы предоставляем вашему вниманию, проверены на реально работающих печах, поэтому их уверенно можно использовать для собственных проектов.

Двухобъёмный

Эта конструкция состоит из двух цилиндрических камер, соединённых между собой отрезком толстостенной железной трубы с отверстиями для проникновения воздуха.

Чертёж двухобъёмного котла с прямоугольными рабочими камерами

Чертёж цилиндрического двухобъёмного котла

Нижний отсек одновременно является ёмкостью для горючего, испарителем и зоной первичного горения. Для заливки топлива, розжига и регулирования притока воздуха на его верхней плоскости вырезано отверстие, которое можно полностью или частично перекрывать при помощи лючка поворотного типа. Снизу печка оборудована ножками, которые обеспечивают устойчивость конструкции и создают зазор между её днищем и полом.

Схема котла с открытой камерой сгорания

В верхнюю плоскость топочного отсека вварена труба с отверстиями. Этот полый цилиндр представляет собой дожигающую камеру. В ней происходит пиролизное разложение и сгорание испаряющегося топлива (вторичное дожигание). На верхнем срезе перфорированной трубы смонтирована практически такая же ёмкость, как и снизу. Перегородка, которая разделяет её внутреннее пространство на две зоны, снижает скорость продуктов горения и обеспечивает полноту их окисления соединениями азота. Кроме того, верхняя камера является ещё и теплообменником, который работает как инфракрасный и конвекционный нагреватель.

Смонтированная на верхнем модуле дымовая труба создаёт необходимую тягу и отводит остаточные продукты сгорания наружу. Чтобы обезопасить процесс доливки отработки в нижний бачок, к нему приваривают трубку, соединённую с отдельной ёмкостью. Залитое в печку масло поджигают при помощи ветоши, смоченной в бензине или керосине. После этого лючком регулируют приток воздуха в зону первичного горения.

Установив на вертикальной трубе водяную рубашку или контур, получают котёл, который можно с успехом использовать в системах отопления или горячего водоснабжения. При этом важно оставить зазор до перфорированного цилиндра не менее 50–70 мм, чтобы обеспечить свободный приток воздуха в зону вторичного горения.

С пламенной чашей

Чертёж простого котла с пламенной чашей приведён ниже. Его размеры обеспечивают тепловую мощность около 15 кВт. При этом требуется не более 1.5 литра использованного автомобильного масла в час. Воздух в зону горения поступает с помощью небольшого вентилятора или турбины. Подача отработанного топлива происходит порционно, для чего бак с маслом оснащается вентилем, которым можно регулировать количество горючего или полностью прекратить его подачу.

Чертёж котла с пламенной чашей

Для дожигания паров отработки центральная труба оснащается системой отверстий и прорезей. Благодаря такой конструкции, вокруг пламенной чаши происходят такие же процессы, как и в двухобъёмной печи. Горючие газы удаляются через дымоход, установленный в верхней части камеры сгорания. При его обустройстве следует избегать резких поворотов и углов, а высота дымовой трубы должна составлять не менее 4 м. Это обеспечит тягу, достаточную для удаления продуктов горения и обеспечит безопасную эксплуатацию отопительного агрегата.

Схема котла, изготовленного из газового баллона

Печь с пламенной чашей представляет собой закрытое устройство с принудительной подачей воздуха. Это способствует безопасности эксплуатации, а также даёт возможность легко и просто обустроить водяную рубашку. На схеме показан рабочий проект описанного выше котла, в качестве корпуса которого можно использовать бытовой газовый баллон.

Необходимые материалы

Для изготовления водяного отопительного котла с пламенной чашей понадобится не только ёмкость для изготовления корпуса, но и другие материалы (позиции на представленной выше схеме и в списке соответствуют друг другу).

  1. Пропановый баллон объёмом 50 литров.
  2. Металлическая труба Ø100 мм толщиной 2–3 мм для изготовления дымовой трубы.
  3. Железная труба Ø100 мм толщиной 5–6 мм, которая понадобится, чтобы сделать горелку.
  4. Стальной лист толщиной не менее 5 мм для разделения камеры сгорания и испарительной зоны.
  5. Металлический лист толщиной 3–4 мм для изготовления козырька, предназначенного для снижения скорости газов.
  6. Тормозной диск диаметром не менее 20 см от любого автомобиля.
  7. Соединительная муфта (та же 100-мм труба, только разрезанная по всей длине) длиной 100 мм.
  8. Стальная труба Ø15 мм для подачи масла к чаше.
  9. Шаровой кран размером ½ дюйма.
  10. Топливный шланг из маслостойкого огнеупорного материала.
  11. Бак для отработки любого типа.
  12. Уголок или стальной профиль для изготовления ножек.
  13. Крышка из стали толщиной 4–5 мм.
  14. Стальной лист толщиной не менее 3 мм для изготовления водяной рубашки.
  15. Патрубки с резьбой Ø2˝ для присоединения котла к системе отопления.

Не забудьте и о том, что для защиты от коррозии и улучшения внешнего вида котёл необходимо будет покрасить, поэтому купите преобразователь ржавчины, грунтовку, растворитель и эмаль для работы по металлу. Кроме того, для герметизации соединений понадобятся уплотнительные материалы — сантехнический лён и специальная паста.

Форма, толщина и размеры газового баллона делают его отличной заготовкой для изготовления котла на отработке

Инструменты для работы

В процессе работы над котлом понадобится разнообразный электрический и ручной слесарный инструмент. Вот список того, что потребуется достать из закромов, приобрести, или занять у друзей:

  • сварочный аппарат — лучше всего использовать трансформаторный агрегат постоянного тока или инвертор, поскольку предъявляются высокие требования к качеству сварных швов;
  • электрическая дрель и набор свёрл для работы по металлу;
  • угловая шлифовальная машина и два диска — отрезной и зачистной. Разумеется, эти расходники должны предназначаться для резки стали;
  • плашки для нарезания резьбы на трубах;
  • электрический наждак;
  • ключ газовый;
  • рулетка;
  • металлическая линейка;
  • чертилка из высокоуглеродистой стали для разметки деталей перед их порезкой.

Поскольку придётся сверлить большое количество отверстий, обязательно надо подготовить ёмкость с водой для охлаждения инструмента. Кроме того, надо обеспечить безопасность сварочных работ, поэтому нелишне будет запастись огнетушителем.

Вам также может быть интересен материал, в котором описан процесс изготовления печи на отработке из газового баллона: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/documents/pech-na-otrabotke-svoimi-rukami.html

Инструкция по изготовлению котла на отработке своими руками

  1. Поскольку даже в пустом газовом баллоне может оставаться взрывоопасная смесь из паров пропана и воздуха, резать его болгаркой или сверлить можно только после полного опорожнения. Для этого необходимо газовым ключом отвернуть и снять вентиль. Затем ёмкость переворачивают вверх тормашками и сливают конденсат. Учтите, что эта жидкость отлично горит и обладает чрезвычайно едким запахом, поэтому работайте очень аккуратно. После вытекания жидкости заготовку возвращают в исходное положение и через верхнее отверстие наполняют водой — она полностью вытеснит остатки газа. После этого жидкость можно слить и проводить любые работы, не опасаясь возгорания или взрыва.
  2. При помощи угловой шлифмашины в баллоне вырезают проёмы шириной в треть диаметра. Если мерить по окружности, то их длина равняется 315 мм. Высота нижнего окна — 200 мм, а верхнего — 400 мм. Между проёмами необходимо оставить перемычку шириной 50 мм. Работу надо выполнять аккуратно, не допуская смещения диска, поскольку вырезанные металлические сектора пойдут на изготовления люков.

    Подготовленные проёмы

    Обратите внимание! Увеличенный размер верхнего окна нужен для того, чтобы в случае необходимости перевести котёл на твёрдое топливо. Если же такой необходимости нет, то будет достаточно нижнего проёма. К слову, в этом случае облегчается монтаж кожуха водяной рубашки.

  3. К люку, который получился при формировании проёма теплообменника, приваривают петли и задвижку, после чего деталь возвращают на место.
  4. Из 4 мм стального листа по внутреннему диаметру баллона, который равняется 295 мм, вырезают кольцо. Отверстие, которое в нём надо сделать, должно соответствовать внешнему диаметру трубы для изготовления горелки (в нашем случае — 100 мм). Этот элемент послужит перегородкой между зоной горения и теплообменником.

    Изготовление перегородки и её подгонка по месту

  5. От стальной толстостенной трубы Ø 100 мм отрезают заготовку длиной 200 мм.
  6. В нижней части детали делают сверления Ø12 мм на высоту 95 мм. Расстояния между отверстиями не должны превышать 40 мм — это позволит равномернее распределить поток газа на выходе из горелки.

    Отверстия в горелке должны обеспечивать равномерный поток горящих газов во всех направлениях

    Если кромки отверстий тщательно обработать напильником, то это даст возможность длительное время обходиться без их чистки. Эта особенность связана с уменьшением шероховатости — частичкам сажи и грязи попросту не будет за что зацепиться.

  7. На горелку устанавливают вырезанное ранее кольцо и приваривают его непосредственно над отверстиями.

    Установка перегородки на горелку

  8. Перегородку устанавливают между проёмами, на уровне верхнего среза камеры сгорания. Таким образом, в нижней части теплообменника будет сформирована ступенька, необходимая для удержания золы в случае работы котла на дровах.

    Монтаж узла, разделяющего камеру сгорания и теплообменик

  9. Для изготовления чаши-испарителя можно использовать любую толстостенную ёмкость, желательно из жаропрочных сплавов. Как нельзя лучше для этих целей подходят чугунные тормозные диски от легковых автомобилей. Технологические отверстия в заготовке надо заварить. Для этого из стального листа вырезают две круглых детали, одна из которых будет дном, а вторая — колпаком. В крышке прорезают отверстие под соединительную муфту и окно для подачи отработки.

    Отверстия в тормозном диске необходимо заглушить

  10. 150 мм отрезок стальной трубы разрезают «болгаркой» вдоль, после чего немного раздвигают стенки, увеличивая щель до 4–5 мм. Это позволит снимать чашу для очистки от остатков сгоревшего топлива.

    Чаша с приваренным днищем

  11. К автомобильному диску приваривают днище, крышку и муфту, после чего узел устанавливают на горелку.

    Муфта обеспечивает плотное присоединение чаши к горелке

  12. Из стального листа вырезают полосу размерами 400х640 мм, два полукольца с наружным диаметром 305 мм и внутренним — 299 мм и две полоски шириной 30 мм. С их помощью вокруг баллона формируют кожух водяной рубашки, обваривая всё сплошным швом.

    Монтаж водяной рубашки

  13. В верхней и нижней части кожуха прорезают круглые отверстия диаметром не менее 40 мм и при помощи сварки монтируют патрубки подачи и отвода теплоносителя.
  14. Изготавливают крышку котла, в которую врезают дымовую трубу. Устанавливают крышку на котёл.
  15. В боковой стенке баллона делают отверстие, в которое под углом вводят трубу для горючего. Её нижний край срезают под углом, после чего получившийся излив устанавливают над окном подачи масла. После регулировки длины вылета, топливную магистраль необходимо приварить к котлу.

    Установка топливной магистрали

  16. Нарезав на трубе для отработки резьбу, монтируют шаровой кран и присоединяют бачок для горючего.

    Чтобы подсоединить к трубе шаровой кран, на ней нарезают резьбу

Выполнять проверку работоспособности котла можно не дожидаясь врезки в отопительную систему. Для этого в топливную ёмкость наливают отработку и открывают шаровой кран, пока масло не распределится тонким слоем по днищу диска. Сверху наливают небольшое количество керосина и поджигают. Подачу горючего регулируют, ориентируясь по скорости его вытекания и уровню в топочной чаше.

Видео: Изготовление отопительного котла из газового баллона

Обвязка. Дублирование печи на отработке электрическим агрегатом

Перед подключением котла следует продумать не только способ монтажа и точки размещения дополнительных устройств и запорно-регулировочной арматуры, но и способ вывода дымовой трубы наружу. Если она будет проходить через потолок, построенный с использованием легковоспламеняющихся материалов, то в нём устанавливают металлический пенал вдвое большего диаметра. Свободное пространство между трубами заполняют асбестом или другим негорючим материалом с хорошими теплоизоляционными свойствами.

Учитывая высокую опасность отопления жидким горючим, монтаж котла лучше всего выполнять в отдельном помещении с хорошей вентиляцией. Подиум под агрегат бетонируют или укрывают металлическим листом, который будет выступать за его контуры не менее чем на 1 метр. После установки котёл выравнивают по отвесу и только после этого приступают к подключению.

Простейшим способом обвязки котла является интеграция в гравитационную систему отопления. Несмотря на простоту, его надёжность очень высока, поскольку в этом случае отпадает потребность в циркуляционном насосе и устройствах автоматики. Тем не менее использование дополнительного оборудования позволяет ускорить доставку теплоносителя к потребителям и выровнять температуру во всех точках системы, что даёт экономию топлива и повышает комфорт. В этих целях на обратной магистрали перед самым входом в котёл устанавливают центробежный насос и расширительный бак мембранного типа. Он необходим для того, чтобы система не разгерметизировалась при повышении температуры и давления. К верхнему патрубку подсоединяют напорную магистраль, а для регулировки температуры потребителей перед каждым радиатором устанавливают термостатическую головку или другое регулирующее устройство (трёхходовой клапан, вентиль для уменьшения сечения подающей трубы и т. д.). Для удаления воздушных пробок в верхней точки системы монтируют воздухоотводчик.

Схема обвязки котла, работающего на отработанном масле

Обвязка агрегата, работающего на отработке, требует учитывать инерционность этого вида оборудования. Другими словами, изменение температуры теплоносителя происходит постепенно, поэтому агрегат обязательно оснащают предохранительным клапаном. Он позволит сбросить давление при его повышении до критического уровня. Неплохим способом обезопасить и выровнять температуру является последовательное подключение водонагревателя косвенного нагрева. Он послужит тем самым буфером, который возьмёт на себя лишнее тепло в случае избыточного роста температуры.

Выполняя подключение котла, на обратной и подающей магистрали устанавливают запорные вентили. Это даст возможность снять агрегат для ремонта без необходимости удаления теплоносителя из системы.

Когда хотят подстраховаться на случай нехватки отработанного масла, рядом с самодельным котлом устанавливается электрический. Подключить дополнительный агрегат можно двумя способами — последовательно или в параллель. Достоинство первого способа заключается в том, что нагретый с помощью пламенной чаши теплоноситель будет поступать в электрический котёл, который можно настроить на определённую температуру срабатывания. При уменьшении пламени горелки он будет включаться и повышать температуру воды до нужного значения. Недостатком подобного способа является увеличение длины магистрали, а также полная неработоспособность системы в случае демонтажа одного из котлов для ремонта.

Параллельное включение подразумевает независимую работу двух отопительных агрегатов и характеризуется отсутствием указанных недостатков. К сожалению, и этот способ не лишён минусов, один из которых — необходимость монтажа гидрострелки и точного согласования режима работы и подачи обратной магистрали. К тому же фитингов, труб и арматуры при параллельном включении пойдёт намного больше, что непременно приведёт к увеличению стоимости и усложнению монтажа.

Несмотря на все минусы, в любом случае включение котлов в каскад способствует повышению надёжности системы. Если же учитывать, что один из агрегатов будет периодически или регулярно работать на отработанном автомобильном масле, то это позволит ещё и неплохо сэкономить.

Видео: Автоматизированная работа агрегата с водяным контуром

Сегодня сжигание отработанного автомобильного масла является наиболее дешёвым и доступным способом утилизации. К сожалению, этот метод является не самым безопасным для окружающей среды, особенно при неполном сгорании топлива. Дело в том, что присадки и добавки, которые производители используют для повышения ресурса силовых агрегатов, являются вредными канцерогенными веществами. Котёл, который мы предлагаем к изготовлению, спроектирован с учётом сжигания отработки при максимальной температуре. Это способствует полному распаду химических составляющих на безопасные вещества. Поэтому, приступая к работе, будьте внимательны в расчётах и прислушивайтесь к советам и рекомендациям специалистов.

Благодаря разносторонним увлечениям пишу на разные темы, но самые любимые - техника, технологии и строительство. Возможно потому, что знаю множество нюансов в этих областях не только теоретически, вследствие учебы в техническом университете и аспирантуре, но и с практической стороны, так как стараюсь все делать своими руками. Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Веб-страница не найдена на InspectApedia.com

.

Что делать, если ссылка на веб-страницу на InspectApedia.com приводит к ошибке страницы 404

Это так же просто, как ... ну, выбирая из 1, 2 или 3

  1. Воспользуйтесь окном поиска InspectAPedia в правом верхнем углу нашей веб-страницы, найдите нужный текст или информацию, а затем просмотрите ссылки, которые возвращает наша пользовательская поисковая система Google
  2. Отправьте нам электронное письмо напрямую с просьбой помочь в поиске информации, которую вы искали - просто воспользуйтесь ссылкой СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ на любой из наших веб-страниц, включая эту, и мы ответим как можно скорее.
  3. Используйте кнопку НАЗАД вашего веб-браузера или стрелку (обычно в верхнем левом углу экрана браузера рядом с окном, показывающим URL-адрес страницы, на которой вы находитесь), чтобы вернуться к предыдущей статье, которую вы просматривали. Если вы хотите, вы также можете отправить нам электронное письмо с этим именем или URL-адресом веб-страницы и сообщить нам, что не сработало и какая информация вам нужна.

    Если вы действительно хотите нам помочь, используйте в браузере кнопку НАЗАД, затем скопируйте URL-адрес веб-страницы, которую вы пытались загрузить, и используйте нашу ссылку СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ (находится как вверху, так и внизу страницы), чтобы отправьте нам эту информацию по электронной почте, чтобы мы могли решить проблему.- Спасибо.

Приносим свои извинения за этот SNAFU и обещаем сделать все возможное, чтобы быстро ответить вам и исправить ошибку.

- Редактор, InspectApedia.com

Задайте вопрос или введите условия поиска в поле поиска InspectApedia чуть ниже.

Мы также предоставляем МАСТЕР-ИНДЕКС по этой теме, или вы можете попробовать верхнюю или нижнюю панель ПОИСКА как быстрый способ найти необходимую информацию.

Зеленые ссылки показывают, где вы находитесь. © Copyright 2017 InspectApedia.com, Все права защищены.

Издатель InspectApedia.com - Дэниел Фридман .

Что такое система очистки питательной воды котла и как она работает?

Что такое система очистки питательной воды котла и как она работает?

Кимберли Маршалл

Вопросы? Спросите инженера сегодня
  • Позвоните нам: (716) 743-9000
  • Около
  • Контакт
  • Работа
  • Клиенты и партнеры
  • ОТРАСЛИ
      • Мощность
      • НПЗ
      • Нефтехимия и химия
      • Нефть и газ
      • Горнодобывающая промышленность и металлургия
      • Еда и напитки
      • Муниципальный
      • Целлюлоза и бумага
      Промышленный виджет
  • РЕШЕНИЯ
      • Очистка воды
        • Очистка сырой воды
        • Очистка питательной воды котла
        • Очистка воды градирни
        • Деминерализация и очистка сверхчистой воды
      • Очистка сточных вод
      • Нулевой сброс жидкости (ZLD)
      • Технологическая очистка и разделение
        • Предварительная обработка рассола
        • Умягчение рассола и лития
        • Гидрометаллургия
        • Извлечение и концентрация продукта
        • Очистка напитков
        • Удаление углеводородов
      • Лабораторные системы очистки воды
      Виджет решений
.

Как работают электрические чайники?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 22 марта 2020 г.

Машины работают на бензине ... а люди бегают за чаем и кофе (по крайней мере, в моем доме)! Если пить кофе или чай ведром, то хоть раз порадуешься хватило смекалки изобрести сверхэффективный способ похолодать воду в горячую, а именно электрический чайник (также известный как электрочайник). Наполните его водой, включите, включите, и через пару минут у вас будет трубопровод горячей воды для пить или готовить.Как именно работает чайник? Почему это нужно так долго варить? И как он узнает, когда выключиться? Рассмотрим подробнее!

Фото: Электрический чайник - удобный способ получения тепловой энергии из электричества. Это водонагреватель, но это также устройство преобразования энергии, которое иллюстрирует один из самых основных законов физики: сохранение энергии (обсуждается ниже).

Что такое электрический чайник?

Чайники - одни из самых простых бытовых приборов.Поднимите крышку, загляните внутрь и вы увидите в самом низу емкости для воды катушку толстый металл называется ТЭНом. Когда вы включаете чайник в электрическую розетку, в нагревательный элемент поступает большой электрический ток. Элементы сопротивление (тенденция любого материала останавливать электричество протекающий через него) превращает электрическую энергию в тепло. В других словами, элемент становится горячим. Поскольку он находится в прямом контакте с холодной водой, тепло передается воде за счет теплопроводности и быстро нагревается. это тоже вверх.

Фото: вверху: нагревательный элемент в основании электрического чайника, показанный на нашем верхнем фото. Внизу: в некоторых чайниках элемент скрыт от глаз под внутренним полом, чтобы он не покрылся известковым налетом. Это более аккуратный дизайн, но он делает чайник намного шумнее.

Сколько времени нужно для кипячения чайника?

Вы можете кипятить воду всеми способами - даже в простой кастрюле на открытом огне или плите - хотя закрытый чайник обычно работает намного быстрее: он предотвращает выход тепла, позволяет давлению расти быстрее (помните, что вода закипает, когда давление насыщенного пара равно атмосферному), и помогает воде закипеть быстрее.Но вы когда-нибудь расстраивались, сколько времени нужно вашему чайнику, чтобы закипеть? Не надо! Удивительно то, что ваш чайник закипает так же быстро, как и он - а вот Зачем.

Если вы продолжаете накачивать тепловую энергию на дно чайника (быстрее, чем тепло уходит через верх и по бокам), рано или поздно вода внутри него закипит. Основной закон физики называется сохранение энергии говорит нам, что если вам нужно вскипятить литр воды, начиная с одной и той же температуры, вам всегда придется добавлять одинаковое количество энергии для этого.Используете ли вы костер или чайник, микроволновую печь или что-нибудь еще с устройством перемешивания, как у Джеймса Прескотта Джоуля (см. вставку ниже), количество энергии, которое вы должны вложить для кипячения воды, точно такое же.

Допустим, вы начали с 1 литра (примерно 1 килограмм, 2,2 фунта) холодной воды. примерно при 10 ° C (50 ° F), и вы хотите поднять его на 90 ° C до точки кипения (100 ° C или 212 ° F). Количество энергии, которое вам нужно: 4,2 × 1000 грамм × 90 градусы = 378000 джоулей или 378 кДж.

Загадочное "4.2 "- постоянная величина, называемая удельной теплоемкостью воды. Каждый материал имеет разную удельную теплоемкость, которая представляет собой просто количество энергии, которую вы должны вложить, чтобы поднять температуру одного грамма материал на один градус по Цельсию. Вам нужно добавить 4,2 джоуля энергии для повышения температуры 1 грамма воды на 1 ° C, поэтому Удельная теплоемкость воды составляет 4,2 Дж / г / ° C.

378 кДж для кипячения литра воды - гораздо больше энергии, чем вы думаете. Энергоэффективная лампа мощностью 10 ватт использует 10 джоулей энергии каждую секунду (потому что 1 ватт означает использование одного джоуля в секунду), так что это займет 37 800 секунд - около 10.5 часов - использовать столько энергии, сколько потребляет наш чайник на одно кипячение!

Работа: Чайники используют много энергии для кипячения воды, но справляются со своей задачей быстро (примерно 2,5 минуты), потому что они работают на большой мощности. При том же количестве энергии вы можете включить микроволновую печь примерно на 8 минут, портативный компьютер на час 20 минут или энергосберегающую лампу примерно на 10,5 часов.

Если вы используете электрический чайник мощностью 2400 Вт, это означает, что он потребляет 2400 Вт. джоулей электрической энергии в секунду, что примерно равно количество энергии в воду в виде тепла каждую секунду.Делить 378000 на 2400, и вы обнаружите, что чайнику требуется около 160 секунд. делать работу, которая звучит примерно правильно - электрический чайник обычно закипает примерно за 2–3 минуты. Старая пословица говорит, что горшок (чайник), за которым наблюдают, никогда не закипает, но это датируется временем когда большинство людей кипятили воду на ужасно неэффективной открытой угольные пожары. Электрический чайник может вскипятить воду всего за пару минут, потому что это может добавить тепла энергия для воды намного быстрее и эффективнее, чем открытый огонь (который позволяет теплу выходить во всех направлениях).

Если мощность вашего чайника была примерно 2400 Вт (Вт), и вы использовали британский источник питания питание 240 вольт (В), это означает, что ток, проходящий через элемент будет 2400/240 или 10 ампер (A). По бытовым меркам это изрядная сила: для сравнения, маленькое зарядное устройство для моего iPod потребляет максимальный ток. 0,67 ампер - чайник потребляет в 15 раз больше! Итак, ответ на электрический чайник работает так быстро, если использовать относительно большой электрический ток. Количество произведенного тепла составляет пропорционально току (ток 10 А будет производить вдвое больше тепла, чем ток 5 А проходя через тот же нагревательный элемент, если напряжение было постоянным), поэтому большие токи производят больше тепла - и нагревают предметы гораздо быстрее, чем более мелкие.

Фото: Скрытый нагревательный элемент типичного современного чайника, вид снизу. Элемент запечатан в светло-серой центральной части, и (если вы присмотритесь) вы можете просто увидеть его два вывода, торчащие в правом нижнем углу. Темно-серый ободок (к которому прикасается мой большой палец) представляет собой резиново-пластиковую прокладку, которая закрывает нагревательный элемент внутри дна чайника и предотвращает просачивание воды. Длинная трубка наверху направляет пар из чайника вниз к термостату, который в нужный момент выключает элемент (как описано ниже).

Как работают водогрейные котлы быстрого приготовления?

Если вы устали ждать и хотите, чтобы чайник закипел быстрее, вы можете сделать только две вещи. Один использовать больше электрического тока - другими словами, купить более мощный чайник; другое использование - использовать меньше воды.

Водогрейные бойлеры / диспенсеры «мгновенного действия» (например, Breville Hot Cup и Morphy Ричардс Мено), который на самом деле может вскипятить всего лишь стакан воды. быстро объедините эти методы. Они используют более мощный нагрев элемент, чем обычный чайник (обычно 3000 Вт или более) и они разработаны таким образом, чтобы элемент мог безопасно работать в контакте с только небольшое количество воды.Если вы варите только (скажем) четверти литра воды, вам нужно только четверть меньше энергии - скажем, 100 000 джоулей. И если вы снабжаете эту энергию элементом мощностью 3000 Вт, посчитайте, и вы обнаружите, что можете сделать это примерно за 30 секунд вместо 2,5 мин. Видите ли вы здесь еще одно большое преимущество? Если ты кипячение всего чайника, чтобы приготовить только один горячий напиток, вы эффективно тратя три четверти потребляемой энергии. Кипячение ровно столько воды, сколько вам нужно, значительно сэкономит вам денег - а также помогает окружающей среде.

Как чайник узнает, когда нужно выключиться?

Иллюстрация: Как выключается электрический чайник. Есть пароотводчик и трубка (желтый, 43 и 44), ведущие вниз от верхней части водяной камеры (серый, 38) к биметаллическому термостату и переключателю (оранжевый и красный, 1 и 2). Когда чайник закипает, по этой трубке вырывается пар, нагревает термостат и заставляет его открыться, отключая нагревательный элемент (зеленый, 39) и предотвращая кипение воды.Иллюстрация из патента США 4 357 520: Электрический контейнер для кипячения воды с включаемым сухим и чувствительным к потоку термочувствительным блоком управления от Джона К. Тейлора, любезно предоставлен Управлением по патентам и товарным знакам США.

Ранние электрические чайники имели встроенную опасность: их было относительно легко включить, уйти и сделать одну или две работы по дому, а потом забыть о них. Если бы ты был повезло, когда вы вернулись через несколько минут, вы нашли свой кухня наполнена облаками пара. Если не повезло, чайник Элемент может перегореть, перегореть или даже вызвать пожар.

К счастью, практически все современные чайники отключаются. автоматически с помощью термостатов (механических, электрических или электронные устройства, реагирующие на изменение температуры). Многие из них по эскизам английского изобретателя Джон С. Тейлор, чей компании Otter Controls и Strix Ltd разработали более чем миллиардов таких термостатов по всему миру.

Как они работают? Самые простые из них механические и используют биметаллический термостат (описанный в нашей основной статье о термостатах), интегрированный в элемент в нижней части чайника.Он состоит из диска два разных металла, тесно связанных друг с другом, один из которых расширяется быстрее, чем другой, по мере повышения температуры. Обычно термостат изогнутый в одном направлении, но когда горячая вода достигает точки кипения, образующийся пар попадает на биметаллический термостат и внезапно щелкнуть и согнуть в противоположном направлении, немного как зонт выворачивается наизнанку на ветру. Когда термостат открывается, он нажимает на рычаг, который срабатывает. цепь, отключает электрический ток и безопасно выключает чайник.Более сложные термостаты для чайников (используются в системах такие как модный кофейный бойлер Marco Über) полностью электронные и позволяют нагревать воду до точной температуры и поддерживать ее на неопределенный срок путем многократного включения тока и выкл.

Фото: Вот как на самом деле выглядит типичный термостат-переключатель Strix. Я использовал точки того же цвета, что и на иллюстрации выше, чтобы показать ключевые детали этого старого разобранного чайника. Паровая трубка (желтая) направляет пар вниз к биметаллическому термостату.Термостат (оранжевый) выключает чайник. Блок переключения (красный) и несколько проводов соединяют термостат, выключатель питания (розовый) и беспроводной разъем (темно-синий) с двумя клеммами нагревательного элемента (зеленый). Термостат и переключатель прикручены к нижней части светло-серого скрытого нагревательного элемента (показан на фото выше на этой странице).

Фото: крупный план биметаллического термостата (показан оранжевой точкой на другом фото).

«Механический эквивалент тепла»

Иллюстрация: эксперимент Джоуля по поиску механического эквивалента тепла.

Электрические чайники могут показаться ужасно обыденными, но их стоит прочитать и написать о том, потому что они блестяще иллюстрируют один из самых фундаментальные физические законы нашей Вселенной: вы можете преобразовывать один вид энергии в другой, но вы не можете создать энергию из воздуха или превратить ее в ничто. Эта чрезвычайно важная идея называется сохранением энергии, и английский физик Джеймс Прескотт Джоуль (1818–1889) был одним из первых, кто проник в ее суть.

Джоуль разработал блестящий эксперимент.Он прикрепил тяжелый груз (1) к веревке, намотанной на шкив (2), так, чтобы груз падал, веревка поворачивала ось (3) и перемешивала лопаточное колесо внутри емкости, полной воды (4). Он рассудил, что «механическая» энергия, которую он таким образом добавил к воде, превратится в тепловую энергию, слегка нагревая воду. После многократных экспериментов он успешно доказал, что энергия (или, как он это называл, vis viva), теряемая падающим грузом, в точности равна энергии, полученной при нагревании воды.Таким образом, Джоуль подтвердил, что механическая энергия (или работа) и тепловая энергия были взаимозаменяемыми, и результаты были опубликованы в известной статье под названием «Механический эквивалент тепла», которая до сих пор считается одним из наиболее важных подтверждений теория сохранения энергии.

Джоуль считал, что может найти доказательства в поддержку своих идей в реальном мире. Все, что ему нужно было сделать, это найти водопад и измерьте температуру вверху и внизу; падающая вода преобразует потенциал энергии в тепло, создавая разницу температур, которая, как он полагал, подтверждает его теория.По его расчетам, могучий Ниагарский водопад будет на пятую градуса теплее. внизу, чем вверху, хотя измерить это было бы довольно сложно! Пытаясь уладить этот вопрос, Джоуль взял с собой в медовый месяц несколько термометров. в Шамони, Франция, в 1847 году, и попытался измерить водопад там, но не смог сделать это достаточно точно чтобы доказать свою точку зрения.

Узнать больше

Узнать больше

На этом сайте

Вам могут понравиться эти другие статьи на нашем сайте по схожей тематике:

Статьи

  • Пылающее желание эффективности Тома Мерфи.Как я объяснил выше, для нагрева определенного количества воды до той же температуры требуется такое же количество энергии, как бы вы это ни выбрали. Но одни методы более эффективны, чем другие. Как объясняет Том Мерфи в этом замечательном сообщении в блоге, электрические чайники значительно более эффективны, чем чайники с плитой и микроволновые печи.
  • Что более энергоэффективно - кипячение воды с помощью электрического чайника, чайника на газовой плите или микроволновой печи?: The Guardian, Notes & Queries, 2011.Читатели Guardian высказывают различные мнения об эффективности различных методов кипячения воды.
  • Fiddly, Fussy or Just Plain Ugly Kettles Алисы Роустхорн. The New York Times, 9 августа 2009 г. Почему чайники выглядят так плохо спроектированными? Эта писательница интересуется эстетикой, но, может быть, ей было бы лучше подумать о том, как наука и техника ограничивают дизайн машины, которая может быстро и эффективно вскипятить воду?

Патенты

Если вас интересуют настоящие технические подробности, почему бы не взглянуть на некоторые из множества патенты, описывающие принцип работы чайников? Вот четыре, которые я выбрал, но вы найти больше в записях.

  • Предохранитель Мориса Ли Уорнера: модифицированный предохранитель, предотвращающий выкипание электрических перколяторов. Патент США 1794045, 24 февраля 1931 г.
  • Электрический кофейник от Амброуза Олдса. Электрический кофейный перколятор, поддерживающий установленную температуру заварки. Патент США 1998732. 23 апреля 1935 г.
  • Электрический резервуар для кипячения воды с включаемым сухим и чувствительным к потоку термочувствительным блоком управления от Джона К. Тейлора. Патент США 4,357,520, 2 ноября 1982 г.
  • Термочувствительное устройство управления для контейнеров, оснащенных электронагревателями John C.Тейлор и др. Патент США 4,621,186. 4 ноября 1986 г.

Видео

.

Смотрите также