Сообщений в теме: 10

[DmitryK]

Тема является ответвлением от параллельной/профильной: http://forum.katera....na-lodke/page-3  Основную информацию и внешний вид уже выкладывал в сообщениях #62 и 68.

  Предпосылкой создания был поход 2013 г. по Северной Норвегии, когда несколько дней погода ясно дала понять, что к тамошним условиям готовиться надо тщательнее (отчёт в форуме). Обогреватель был закончен и испытан «на стенде» в январе 2014 г., но ввиду очевидных финансово-политических причин, со «скандинавщиной» пришлось расстаться (надеюсь, временно), а на Ладогу в 2014 г. его брать никакого резона не было. Зато в этом году взял обогреватель на Белое море (отчёт в форуме), где использовал четыре или пять ночей (от Лямцы до  Анзера). За исключением совершенно неожиданного момента, связанного с поджигом (позже «разверну»), всё работало отлично.

-----------------------------------------------------------

  В техническом задании на изготовление, были следующие главные пункты:

- обогреватель должен работать именно  от туристических баллончиков (цанговых или резьбовых; со смесью «пропан – бутан – изобутан»). Такие баллончики я давно уже беру для плитки на камбузе. Работа от больших баллонов – не исключено, но в перспективе. Другие виды топлива рассматривались, но: на бензине опасно; на дизтопливе или керосине лично мне некомфортно (прольётся в деревянном судне – вечный запах); спирт – экзотика и третий вид топлива на борту (многовато), да и как с ним пересекать границы – не знаю.

-обогреватель должен быть легко извлекаем из судна; в рабочем положении находиться под кокпитом (ограничение по высоте) и направлять струю тёплого воздуха вдоль пола каюты

- примерная тепловая мощность, которую он должен выдавать в течении ночи, предполагалась около 300 Вт, т.к. именно с электронагревателем такой мощности (без вентилятора!) я уже ночевал в яхте, когда находился в своем клубе и мне было комфортно при том, что на улице было +5° и 100% влажности. Худшие условия не рассматривались, по крайней мере мною.

- вентилятор был обязательным условием, что очевидно, т.к. с ним КПД возрастает, а габариты снижаются. Кроме того, с "правильным" вентилятором можно быстрее удалять влажный воздух из каюты при просушке одежды

- выхлопные газы должны удаляться наружу (это для тех, кто захочет накидать сюда ссылок на керамические обогреватели)

  У меня было три примера похожих устройств: промышленные «насадки» на газовую плитку, информацию о которых предоставлил Александр (alk68), один по этой ссылке: http://www.pan2000.s...lish/index.html, второй рассматривается в

файле ниже и обогреватель, изготовленный Ильей Лукомским (технически грамотный отчёт здесь: http://gik.fordak.ru...p?topic=1509.20).

 

Проанализировав готовые конструкции, а так же доступные материалы, принял следующие принципиальные решения:

- отказаться от готовых конструкций

- делать полноценный воздушно-воздушный теплообменник с медными трубками внутри

- подобрать такой диаметр трубок, чтобы была возможность заменить хотя бы их нижний ряд на трубки из нержавейки (16 мм), если медные вдруг прогорят

- дабы снимать тепло так же и со стенок теплообменника, сами стенки сделать из радиаторов для РЭА, что ощутимо увеличит площадь поверхности теплопередачи

- газовую горелку (плитку) максимально унифицировать с той, которая у меня на камбузе (по сути – они одинаковые)

- поджиг делать от пьезоэлемента, но не не штатного, а более простого и распространённого – из хозяйственного магазина; поджиг от трансформатора – только в перспективе, да уже и не надо...

------------------------------------------------------------------------------

  Теплообменник (размеры внутри: длина 150 мм, ширина  и высота - 116 мм).

 

 Стандартные узлы/материалы:

 - медные трубки от систем кондиционирования  диаметрами 5/8” (28 шт.) и 3/8” дюйма (6 шт.) с толщиной стенки менее миллиметра;

- вот эти радиаторы (http://platan.ru/cgi...pl/id=125355544) – 3 шт.; сечение там же на странице внизу, по ссылке; основное достоинство – крепёжные "каналы", позволяюшие соединять радиаторы с торцевыми элементами теплообменника

-  листовые: АМг, толщиной 1 мм; дюраль, толщиной 6 мм

-  стальные стержни d=2,5 мм

-  крепёж М2, М 2,5, М3

-  уголки из АД-31

-  высокотемпературный герметик

 

Фото:

- детали теплообменника перед сборкой

- трубки, развальцованные с одного конца

- стержни для сборки (бывшие электроды 2,5 мм с резьбой на обоих концах)

- разрезанный радиатор для верхней стенки теплообменника; две половинки соединены прямоугольным каналом дымохода; внутри скруглены фаски для улучшения выхода дымовых газов

- один из двух боковых радиаторов со втулками под внешний кожух (далее)

- одна из двух торцевых деталей (крупно); отверстия под трубки в шахматном порядке; конус- наружу

- соединение «всухую» боковой и верхней стенки

- стенки собраны; у боковых стенок чуть срезал пластины и сузил конструкцию к верху – для красоты

- в радиаторы вставлены стержни

- всё готово для закрепления торцевых стенок

- нанесён герметик под торцевые стены

- одна из стенок установлена

- дополнительно наношу герметик снаружи

- излишки герметика снимаю ватными палочками

- корпус теплообменника собран, вид внутрь

- начинаю вставлять трубки; ввиду мягкости меди, зазора между стенкой и трубки удалось избежать: если застревает - продавливаю

- 6 фото: постепенно вставляю все трубки (со стороны вентилятора); лишний герметик снимаю

- три фото другой торцевой стенки; можно было  бы тоже развальцевать трубки, но оставалась вероятность их замены ( в т.ч. на нержавеющие), поэтому пока не стал и в фаски залил герметик.

 

Общая поверхность теплообмена: только на трубках – 21 кв. дм, а на радиаторах – даже не считал.

 

- одна из моделей обогревателя из КиЯ

Прикрепленные изображения

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

Прикрепленные файлы

•  2011_КиЯ (232).pdf   384,79К   496 Количество загрузок:

[weeFOX]

Круто сделано. А почему с одной стороны вальцевали, а с другой нет? Прочитал внимательнее - понял.

Сообщение отредактировал weeFOX: 17 ноября 2015 - 01:14

[DmitryK]

Тепловая схема и режимы работы.

Потребление газа и электричества.

Общий вид обогревателя в собранном состоянии, масса, размеры.

 

  На второй стадии изготовления (камера сгорания, горелка, кожух, вентилятор – позже всё разберём на части) был проработан и реализован вариант с двумя режимами работы:

- «Атмосферный» режим: воздух поступает к горелке естественным путём, аналогично – выходят дымовые газы. Данный режим наиболее экономичный, но при достаточно длинном/узком/извилистом дымоходе чреват непредсказуемыми последствиями

- Режим «с наддувом»: горелка принудительно получает поток воздуха, направленный снизу вверх, заодно он  «подталкивает» и дымовые газы. В этом режиме надо особое внимание уделить "формированию" потока воздуха, дабы избежать «задувание» пламени на малых мощностях. А дополнительный плюс – более равномерный прогрев теплообменника и быстрое удаление влаги из каюты, если идёт просушка вещей (читайте отчёт Ильи!)

  В качестве вентилятора был выбран вот этот  http://www.oldi.ru/c...lement/0147793/, с диаметром 14 см.  Если нажать на странице из ссылки на «характеристики», то будет видна как его максимальная производительность, так и уровень шума (менее для меня значимая характеристика).

  Чуть забегая вперёд. В комплекте вентилятора есть съемное дополнительное сопротивление (на коротком проводе), поэтому там две характеристики его производительности на открытом воздухе, заявлено:

- 95, 6 CFM (Cubic Feet per Minute) – при питании 12 VDC

- 50 CFM – с дополнительным сопротивлением (на вентиляторе примерно 7 VDC; этим вариантом я обычно и пользовался).

  Имея анемометр, соорудил некое тестовое картонное продолжение канала тёплого воздуха (для выравнивания потока) и произведя осреднения и упрощения получил, что на максимальных оборотах, после теплообменника (сопротивление потоку) получается 60…70 CFM. Пропорционально уменьшится поток и на пониженном питании (для справки: 1 CFM = 1, 69 куб. м/час). Недостаток производительности вентилятора мне точно не грозил!

 

Замеры потребления электричества дали цифры:

(напряжение, В – ток, А)

12,4 – 0,38

12,0 – 0,34

9,1 – 0,25

6,1 – 0,16

 

Расход газа и рекомендуемые тепловые мощности.

    Очень хотелось, чтобы на одном баллоне (масса топлива 220 г) можно было провести одну ночь. Проверяем. Средняя удельная теплота сгорания смеси «изобутан – бутан – пропан» примерно 46,8 МДж/кг. Значит, энергии в баллончике запасено 46,8  х 0,22 = 10,3 МДж.

Допустим, я «растягиваю» баллон на 10 часов: 10,3 / (10 часов х 60 мин х 60 с) = 286 Дж/с (т.е. Вт).

   С учётом «теплового КПД» на минимальной мощности около 96% (подробности измерения опускаю – кто заинтересуется, сообщите в личку), в каюту получаю 274 Вт. Из опыта, я всегда брал свежий баллон, включал обогреватель на мощность примерно 500 Вт (среднее пламя) минут на 10…20, а потом на «малом газу» оставлял до утра (т.е. часов на 8). Но при необходимости, можно и переподключить свежий баллон. Таким образом, для моего объема каюты диапазон мощностей получился примерно от 250 до 500 Вт по результатам реального использования. По поводу «настройки» пламени – позже.

 

Размеры готового обогревателя, мм (В х Ш х Д): 285 х 185 х 255

Масса: 4,8 кг (без газового баллона, разумеется)

 

- схемы двух режимов работы

- внешний вид с трёх сторон и снизу; про отдельные понятные и не очень внешние элементы устройства - позже

Прикрепленные изображения

• 
• 
• 
• 
• 
• 

Сообщение отредактировал DmitryK: 17 ноября 2015 - 13:43

[Bro]

... про отдельные понятные и не очень внешние элементы устройства - позже

 

Как всегда, увлекательно и с интригой...

[DmitryK]

Отдельные механические узлы и детали собранного обогревателя.

 

  Горелка изготовлена  из туристической  плитки путём удаления лишних элементов и добавления нужных. Легко извлекается из камеры сгорания (шесть винтов М4). После отвинчивания  конфорки можно снять с неё ещё и «круг-отсекатель».  Его задачи:

- организовать некий «воздушный мешок» (ветровую тень) для устойчивости пламени на малых мощностях в потоке поддува снизу-вверх

- частично создать экран от нагрева дна камеры сгорания от конфорки

Электрод системы поджига – оригинальный, но оба провода (к корпусу и на него) идут отдельно от газового шланга. Изначально, один из проводов (проволока) шёл внутри газового шланга. Оригинальный пьезоподжиг был утрачен (раздавлен)несколько лет назад, поэтому и  произошла «замена игрока», в т.ч. и с целью доступности для ремонта.  Но обычная кухонная пьезозажигалка  преподнесла сюрприз. Дома я настроил сжатие пьезоэлемента на максимальную «двухходовую» искру – там есть винт для регулировки силы сжатия. Но на Белом море, когда зажигалка валялась на днище под кокпитом рядом с обогревателем, он  сначала стала давать искру всё хуже, а потом вообще прекратила. Пришлось изловчиться и через щель наддува, тоненьким расщепленным прутиком со спичкой поджигать пламя «явочным» порядком. На когда обогреватель работал достаточно долго – зажигалка, находящаяся рядом,  функции восстанавливала. Потом догадался – влажность и низкие температуры как-то влияют на пьезоэлемент. Тепло – работает сразу, холодно (влажно) – не работает. Думаю, что самым разумным будет или иметь аналогичную зажигалку, но с газом в ручке и «гибким дулом» - для поджига через ту же щель.  Либо сделать поджиг высоковольтным трансформатором.  Либо иметь все варианты на любителя. В любом случае, щель наддува выручит.

  Верхний («холодный») кожух с вентилятором.  Снимается вверх после удаления 8-ми винтов М3. На нём же установлена и заслонка регулировки наддува. Относительно положения этой заслонки и вообще наддува ситуация такая. Если на столе включить обогреватель вообще без трубы газоудаления и включить наддув на полную, то пламя будет дрожать и появится характерный звук. Далее я закрывал прямоугольное отверстие дымохода (т.е. увеличивал сопротивление выхлопа), оставляя около 4…6 кв. см, после чего пламя успокаивалось. Вывод – под конкретный дымоход и обороты вентилятора надо примерно выбрать положение заслонки и на этом успокоиться.

Канал наддува снимать со стенки камеры сгорания трудно (винты внутри его) и необходимости в этом нет.  Герметика на нём, впрочем, тоже нет. Сам канал либо открыт, либо закрыт. Промежуточное положение не предусмотрено.

Дно камеры сгорания демонтировал только для фото, чтобы показать камеру изнутри и нижний ряд медных трубок теплообменника по результатам их нагрева.  Стенки камеры сгорания соединены с теплообменником винтами и на герметике.  В полевых условиях отделение её не предусмотрено. Смотровые окошки из жаропрочного стекла – на герметике.

Фото:

- 3 фото: отделяем и разбираем горелку

- 2 фото: снят верхний кожух

 - кожух с вентилятором изнутри

- 2 фото заслонки наддува (кожух перевёрнут): полностью закрыта и полностью открыта; обычное положение при наддуве – примерно под 45 град, как на схеме работы ранее

-  2 фото теплообменника с камерой сгорания с двух сторон;  на одном виден канал наддува

- 2 фото канала наддува (обогреватель «на боку»):  канал  полностью закрыт (видна щель для «атмосферного» режима) и полностью открыт

- 2 фото демонтажа дна камеры сгорания

- 2 фото конструкции камеры сгорания изнутри; виден герметик на соединении камеры сгорания и теплообменника

 

Общее по сборке: там, где поступает или проходит чистый воздух – герметить нет смысла и сопряжение деталей может быть негерметично; там, где поднимаются выхлопные газы – или герметить или плотно сопрягать детали. Про дымоход – позже.

Прикрепленные изображения

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

[ИВ М450]

Ещё хочу

[DmitryK]

Выхлопная система.

 

  Если честно, то уже после изготовления обогревателя и испытаниям на стенде я очень долго не мог принять решения по материалам, из которых можно было бы сделать приёмный раструб дымохода, патрубки, трубы и т.д.  Причём уже знал, что на тепловой мощности 250 Вт температура выхлопных газов на выходе из теплообменника не превышает 60 град. (а в комнате было 24, т.е.  "дельта" с окружающей средой всего 36 град), а при мощности 500 Вт – не превышает 85 град (аналогично). Но я, почему-то, упорно искал гофрированную нержавейку, какие-то металлические втулки, токаря..... Всё стало бы тяжёлым, жёстким и неудобным!

  Поскольку по работе я косвенно  связан с газовыми бойлерами, а ранее работал с окрасочными камерами на газу (пленник традиций), психологически было тяжело отказаться от общепринятых для этого материалов в пользу….. пластиков и дерева. Тем не менее, всё получилось дёшево, легко и просто.

    Реализация:

Полиэтилен низкого давления (ПНД): температура размягчения  120 град.

Полипропилен (ПП): температура размягчения 150 град.

Испытал кипятком лично – никаких проблем!

Дерево и стеклопластик – по сравнению с ПНД и ПП ну просто «жаропрочные» материалы.

 

    Вообщем, всё на фото.  Гофра с внутренним диаметром 32 мм, фитинги – с внешним 32 мм. На судне, разумеется, выхлопная труба длиннее и выходит на внутреннюю стенку кокпита (Александр видел и просто обязан подтвердить!),  ну  а фитинги и материалы – точно такие же, как на фото (это остатки комплекта). При работе обогревателя я чувствую, что дымовые газы, выходящие уже в атмосферу после всего дымохода, чуть теплее моей руки.  Всё остальное «отдано» гофре. Без всякого юмора, представляю ужас, который испытает любой «надзорный» орган, прочитав эту информацию…

 

- 2 фото патрубка дымохода крупно (размеры в мм примерно 36 х 150)

- приемный раструб дымохода; фанера 3 мм, склейка смолой и «мокрыми угольниками» снаружи; стандартный ПП канализационный патрубок  сразу отклоняет дымоход на  90 град, т.к. из-под кокпита дымоход уходит к правой стенке кокпита; по контуру  раструба – уплотнитель, который упрётся в «холодный» кожух

- приемный раструб на патрубке; ПП фитинг не удалось сделать поворотным, но мне это и не надо

- раструб «заперт» (распёрт) ручкой для переноски обогревателя и пенопластовым блоком (страховочный ремешок – чтобы не потерять). «Запирание» осуществляется методом «кинематического замка»,  наподобие застёжки на горнолыжных ботинках или упорным элементам в шасси самолётов; прижим позволяет деформировать уплотнитель и обеспечить герметичность

- остатки от «набора для дымохода»; соединение плотное даже без сантехнических хомутов; стоимость - копейки....

Прикрепленные изображения

• 
• 
• 
• 
• 
• 

[DmitryK]

Электричество, аксессуары и система безопасности.

 

  На передней стенке камеры сгорания, отделённая от АМг  слоем бальсы (2 мм) и стеклотекстолитом (2 мм), находится электрокоробка  чёрного цвета.  На фотографиях видны:

- 9-ти штырьковый разъем «мама»; для ПДУ с сигнализацией об аварии (далее)и плавной регулировки оборотов вентилятора

- переключатель «работа с ПДУ» (на фото - влево) и работа от источника питания  «напрямую» (на фото – вправо)

- разъем питания

- разъем подключения вентилятора (трёхштырьковый)

- термодатчик (сверху), аккурат напротив одной из медных трубок нижнего яруса

 

  Никакой системы автоматического запирания газа при исчезновении пламени (как в промышленных отопителях/плитах) и системы дистанционной регулировки мощности горелки у меня нет.  Но есть контроль правильной работы обогревателя в совокупности –ниже.

 

 Питание в любом случае подается на соответствующий разъем.

  Если выбран режим  «напрямую», то никакой ПДУ не нужен, а вентилятор питается тем напряжением, что подходит к разъему. Но между трёхштырьковым разъемом и вентилятором я могу подключить дополнительный резистор из комплекта  вентилятора. После некоторого «освоения» обогревателя  на Белом море – именно этот режим и был основным. Подходит 12, а к вентилятору через  резистор – 7 VDC. Никакая система безопасности в этом режиме не работает. Визуальный контроль горения ночью осуществляется по голубому отблеску в окошках камеры сгорания, а работы вентилятора – по едва уловимому шуму или тёплому ветерку.

Если выбран «режим с ПДУ», то:

- С помощью не очень миниатюрного, но имевшегося в наличии регулятора  http://ekits.ru/inde...t&productID=782 , находящегося в ПДУ можно задать любые обороты вентилятору

- С помощью термостата  http://ekits.ru/inde...?productID=3071, основная плата которого также находится в ПДУ и который настраивается примерно на температуру, ниже на 10 град, той, с которой выходит горячий воздух из трубки напротив термодатчика, можно получить звуковой сигнал от зуммера и  батарейки «Крона», если температура на термодатчике упала ниже установленной.  А произойти это может, если происходит хотя бы что-то одно из (проверено на стенде):

 

1. закончился газ или враги закрыли вентиль

2. исчезло пламя

3. перестал вращаться вентилятор

4. исчезло электропитание

 

На время «разогрева» датчика и входа обогревателя в нормальный тепловой режим, чтобы зуммер не пищал, он отключается тумблером на ПДУ (это тоже элемент проверки системы). Состояние реле контролируется, дополнительно, светодиодом на плате термостата. Положив ПДУ рядом с койкой можно ночью, одним глазом оценить текущую температуру на термодатчике  с  точностью до 0,01 град и, при необходимости, перенастроить его (см. схему и описание).

 

Фото:

 

- электрокоробка с двух сторон; три разъема, переключатель, термодатчик

- 2 фото комплекта электрики и аксессуаров: ПДУ с 3-х метровым кабелем; шнур питания от прикуривателя; кабель из комплекта вентилятора с дополнительным резистором (папа – мама)

- внутрянка ПДУ: плата термостата; плата регулятора и резистор регулировки напряжения питания вентилятора (см. схему)

-зуммер (запитан через нормально замкнутые контакты реле на плате термостата)

- «Крона»

 

На данный момент есть идея отказаться полностью от имеющегося регулятора и:

- или заменить его проволочным резистором нужной мощности (см. токи потребления)

- или использовать вот такую «кроху» (http://air-hobby.ru/...guliruemiy.html), с которой я столкнулся на почве «прогрессирующего авиамоделизма». Регулировочный резистор придётся всё равно выносить на переднюю панель ПДУ.

Прикрепленные изображения

• 
• 
• 
• 
• 

Сообщение отредактировал DmitryK: 17 ноября 2015 - 18:09

[veu]

Мне б такие руки!!)

[zavvs]

Схемку бы газконтроля  посмотреть