Спящий кот

З намi у вашай хаце зауседы будзе цёпла!

главная теплопотери системы отопления радиаторы котлы дымоходы прочее статьи и рассказы реклама бендер форум

 Подписаться на обновления

Проектирование и расчет самодельного шахтного котла Glaz6,50

Вычисление геометрических размеров

эскиз котла glaz6,50

После проектирования, расчета и изготовления линейки котлов Glaz наша команда Teplovhate.by приступает к совершенно новой и сложной задаче по проектированию и изготовлению шахтного дровянного котла мощностью 6,5 квт.
Создание котла такой небольшой мощности сопряжено с большими трудностями и в итоге агрегат выходит сложным и дорогостоящим, что не выгодно производителям. Поэтому мы решили создать котел который должен подтверждать заявленные характеристики и оказаться максимально бюджетным. Ну и конечно же удобным и энергонезависимым.

Если у вас возникли вопросы по работе сайта звоните по телефону

+375-29-677-53-35

По этому номеру вы можете получить бесплатные консультации.

А характеристики котла будут следующие:


Номинальная мощность 6,5 квт
Минимальная мощность 2,5 квт
Время горения на максимальной мощности 5 часов
Время горения на минимальной мощности 12 часов
Минимальная высота дымохода 4 метра
Температура уходящих газов 120-160 градусов
Основное топливо дрова.


Котел будет шахтного типа, загрузка дров будет производиться с фрона (спереди), обязательной будет и растопочная заслонка для облегчения розжига. Теплообменник в котле будет жаротрубным, а быход дымогазов организуем с задней стенки. Максимальную длинну дров определим в 33 сантиметра. (типа Европейский стандарт) И от этого размера и будем плясать.

Опытным путем наша команда определила, что при водоохлаждаемой шахте минимальная мощность, при которой еще наблюдается устойчивое горение равна 100 квт на 1 квадратный метр колосников. Или 1 квт на 1 квадратный дециметр. Если в нашем случае номинальная мощность составляет 6,5 квт, то площадь колосниковой решетки или сечение шахты составит 6,5 Дм квадратных.
сечение шахты glaz6,50 S=6,5
Так как длинна наших дров предполагается 33 см или 3,3 дм то чтобы дрова не заклинивали в шахте ее ширину мы сделаем 34 см или 3,4 дм.
A=3,4
Тогда глубина шахты составит:

B=S/A=6,5/3,4=1,92 дм или 19,2 см

Итак с сечением шахты определились. Теперь считаем необходимый объем шахты, дабы дров хватило на заявленные 5 часов. Плотность сухих дров составляет приблизительно 400 кг/кубометр (или 0,4 кг/литр), а плотность укладки дров в шахту (при очень хорошей и плотной укладке) составляет около 0,5. Следовательно в 1 литр объема шахты уложим:

0,4*0,5=0,2 кг древесины.

Теплота сгорания сухих дров составляет около 14 Мдж/кг, что в переводе на киловатт часы будет

q=14/3,6=3,9 квт*час

Из этих данных находим, что 0,2 кг топлива содержат в себе:

0,2*3,9=0,78 квт*часов энергии.

Принимаем КПД нашего будущего котла в 80 процентов и получаем, что с 0,2 килограмм топлива полезного тепла мы получим

0,78*0,8=0,624 квт*час

В силу того, что мы хотим снимать с котла мощность 6,5 квт в течении 5 часов, то запас топлива в нем должен быть на

Q=6,5*5=32,5 квт*час

Требуемый объем шахты при этом составит:

V= 32,5/0,624=52,1 литра

Зная ширину A=3,4 дм (340мм) и глубину B=1,92 дм (192 мм) можем легко вычислить высоту шахты (от колосников).

H=V/(A*B)=52/(3,4*1,92)=7,97 дм или 797мм.

эскиз glaz6,50 Округляем эту цифру до 800мм.
Теперь оценим объем зольника и высоту расположения колосников от низа котла. Предположим, что без прочистки котел должен отработать неделю. Усложним задачу тем, что работать ему придется на полной мощности. А это значит, что сжечь ему потребуется за сутки 5 шахт дров, а в неделю 35 . Если одна шахта это 52 литра дров (или 52*0,4*0,5=10,4 кг) то в неделю дров уйдет 10,4*35= 364 кг Зольность древесины составляет в среднем 0,7-1 процент от массы. Берем по максимуму и получаем, что золы за неделю у нас образуется:

m=364*0,01=3,64 кг

Плотность древесной золы составляет 750 килограмм на кубометр или 0,75 кг/литр. Нетрудно подсчитать, что за неделю у нас в поддувале скопится объем золы равный

3,64/0,75=4,85 литров.

Это слой порядка 8 сантимеров толщиной. Как показывает опыт удобно обслуживать и чистить котел у которого дверца поддувала хотя бы высотой 150 мм, а по сему зададим расстояние с запасом и будет оно для ровного счета 200 мм. А теперь представим, что котел будет стоять на ножках высотой 20мм, а сверху будет выступать крышка прочистки теплообменника на 50мм, ну и колосниковая решетка будет толщиной 20мм. Получаем первый приблизительный габаритный размер:

Выс=800+200+20+50+20=1090мм

Уверен, что это не конечный размер и еще он не раз изменится на несколько десятков миллиметров в какую-нибудь сторону. Теперь разберемся с шириной котла. эскиз glaz6,50 Шахту окружает водяная рубашка и ее толщина когда речь идет о нескольких десятках миллиметров роли никакой не играет. Поэтому примем толщину рубашки по 50 мм справа и слева, накинем дважды по 4 мм для каждой стенки на толщину металла и по 50мм на утеплитель. Полная ширина котла составит:

Ш=340+(2*50)+(2*4)+(2*4)+(2*50)=556мм.

Вот теперь у нас появился эскиз проекции вида спереди. На нем пока просто обозначим произвольно загрузочные дверцы и поддувала. Газовому окну, а точнее расчету его сечения мы посвятим отдельную статью, а вот с длинной окна мы забежим впереди паровоза и примем ее размером в 140мм. Во первых этот размер будет удобен для монтажа растопочной заслонки, а во вторых для минимальных режимов газовое окно будет иметь некий туннель, через который будут проходить газы, прежде чем попасть в камеру дожига.
эскиз glaz6,50 Теперь прикинем размеры камеры дожига. Как известно из авторитетных источников для полного догорания газов, прежде чем они коснутся холодного теплообменника требуется пробыть в некотором объеме. На один кубический метр такого объема должна приходиться мощность порядка 300 квт. Если вдувать воздух в котел вентилятором и крутить факел, то можно эту цифру и повысить, но у нас котел на естественной тяге, все процессы будут проходить спокойно и поэтому теплонапряженность камеры дожига по объему мы и будем принимать Qv=300квт/куб. Тогда необходимый объем камеры дожига для наших 6,5 квт составит:

Vкд=6,5/300=0,0216 кубометров или 21,6 литра.

Один размер камеры дожига мы уже имеем. Как и у шахты ее ширина составит 340мм. С глубиной камеры дожига пока придется подождать ибо от нее зависит проходное сечение теплообменника, скорость газов в нем и соответственно теплосьем. На глубину камеры дожига также влияет и газовое окно, а точнее скорость выхода газов из окна должна быть такой, чтобы факел не бил в стенку, а успевал прореагировать.
Пока предварительно примем этот размер в 200 мм. Тогда высота камеры дожига составит:

Hк=21,6/(3,4*2)=3,17 дм или 317мм

Замечу, что высота камеры дожига считается от нижнего среза газового окна. Толщину водяной рубашки у фронтальной и тыловой стенки котла как и в случае с боковыми стенками принимаем по 50мм. Тогда длинна котла составит:

Дл=192+140+200+(2*50)+(2*50)+(4*4)=748мм

Теперь мы имеем полноценный эскиз в трех проекциях и уже от него будем плясать рассчитывая каждый элемент и конечно же размеры еще не раз изменятся и не раз придется искать компромисс, жертвуя одним размером во благо другого.
Если вам понравилась статья и вы хотите принять участие в создании и совершенствовании данного агрегата- добавляйтесь в нашу группу в контакте. Там же вы можете поучаствовать в обсуждении конструкции или высказать свое мнение по каким-либо вопросам. Ведь в споре как известно рождается истина.

Кнопка Кнопка кнопка в конец кнопка продолжить

Наша группа В Контакте

Подписаться на обновления
в контакте

Все права защищены