Проектирование и расчет самодельного шахтного 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

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.
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

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

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

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.

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:

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

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:

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. 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:

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.
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:

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.

Наша группа В Контакте

Подписаться на обновления

Самодельный твердотопливный котел своими руками

Задача создания системы эффективного теплоснабжения одна из наиболее актуальных проблем для владельцев частных домов. Одним из экономичных решений для отечественных потребителей считается монтаж твердотопливного котла, изображенного на фото.

Виды твердотопливных котлов

Они представляют собой приборы, сделанные из чугуна или стали, принцип работы которых основан на сгорании дров, угля, торфа, древесной стружки, пеллет. Последний вид современного твердого топлива отличается экологичностью. Потребуется расчет мощности твердотопливного котла, исходя из площади дома.

Эти агрегаты подразделяются на энергозависимые и энергонезависимые приборы. В первом случае котлы функционирует на пеллетах и оснащены устройством электрического поддува. Второй тип агрегатов предполагает, что они традиционно работают на дровах, угле или торфе.

Если прибор выделяет тепло за счет горения топлива, тогда можно сделать твердотопливный котел своими руками. Безусловно, агрегат, функционирующий на твердом топливе, можно приобрести в торговой сети, но самостоятельное изготовление обойдется намного дешевле. Если в точности следовать инструкции, котел получится не хуже заводского изделия.

Для корпуса подойдет отслуживший срок газовый котел или старая металлическая бочка, в которой делают отверстия, через которые горячая вода будет двигаться по трубам отопительной конструкции и затем возвращаться назад в агрегат (прочитайте также: «Монтаж газового котла своими руками — делаем правильно»).

Самодельные твердотопливные котлы монтируют и в горизонтальном, и в вертикальном положении. Когда теплообменник планируют использовать в качестве плиты для приготовления пищи, котел следует ставить вертикально (прочитайте также: «Как сделать теплообменник своими руками»). На стену монтируют теплогенератор, то есть размещают его горизонтально, если предстоит отапливать небольшое по площади помещение и пользоваться им будут только для обогрева. Читайте также: «Теплогенератор на дровах своими руками».

Согласно принципу работы все отопительные котлы на твердом топливе бывают:

• традиционными;
• приборами длительного горения;
• устройствами, функционирующими на топливных гранулах.

Изготовление твердотопливных котлов своими руками

В данной статье будет рассмотрена сборка твердотопливного прибора вертикального расположения, с металлическим корпусом. Он будет установлен на кирпичном основании.

Параметры котла рассчитаны на дом, имеющий площадь 90 – 100 «квадратов». Расчет теплоаккумулятора для твердотопливного котла показал, что агрегат будет иметь 7 чугунных радиаторов и двухтрубную разводку.

Чтобы изготовить самодельный твердотопливный котел потребуются такие инструменты:

• болгарка;
• газовый резак;
• дрель электрическая плюс набор сверл;
• пассатижи и щипцы;
• строительный уровень, лучше лазерный;
• металлический угольник;
• рулетка;
• защитная маска для лица.

Для изготовления корпуса нужны:

• стальные жаропрочные листы толщиной 4 -5 миллиметров. Можно использовать материал большей толщины, но тогда котел будет нагреваться дольше, но при этом увеличится срок эксплуатации агрегата;
• огнеупорный кирпич (можно также использовать тугоплавкий);
• колосники;
• дверцы для топочного и зольного отверстий;
• очищенный песок. Читайте также: «Как сделать твердотопливные котлы своими руками виды, пошаговое руководство по монтажу».

Чтобы сделать внутреннюю часть теплогенератора (теплообменник) следует приобрести:

• трубы диаметром 50 миллиметров и длиной 80 сантиметров в количестве 8 штук и 4 штуки диаметром 40 миллиметров и длиной 30 сантиметров;
• трубы прямоугольного сечения диаметром 50 миллиметров длиной 30 сантиметров – 5 штук, длиной 50 сантиметров – 1 штука;
• обрезки труб для подачи теплоносителя в систему отопления и из нее обратно в количестве 2-х штук диаметром 50 миллиметров и длиной 10 – 15 сантиметров;
• небольшие куски металла для заделывания стыков размером 6 на 4 сантиметров. Читайте также: «Какие самодельные котлы отопления можно сделать – виды, особенности».

Последовательность создания самодельного котла

Собирать твердотопливный котел своими руками необходимо в определенной последовательности:

1. Сначала следует взять 4 трубы прямоугольного сечения длиной 30 сантиметров, которые станут вертикальными основаниями внутренней части прибора. В трубах, монтируемых со стороны топки, вырезают 4 отверстия с 5-сантиметровым диаметром, используя газовый резак. В результате получают 8 отверстий. Имеющие неровности ликвидируют болгаркой.
2. В вертикальных основаниях, располагаться которые будут в задней части прибора, делают 4 отверстия диаметром 40-сантиметров и 4 отверстия по 50 сантиметров со стороны соединения с вертикальными передними стойками. В итоге на каждой трубе будет по 8 отверстий. Такое устройство котла длительного горения на твердом топливе признано наиболее практичным.
3. После этого берут прямоугольный стояк длиной 50 сантиметров и вырезают в нем отверстие, предназначенное для трубы, выводящей отработанную воду. В задней вертикальной стойке в ее верхней части также создают отверстие для трубы, которая будет подавать теплоноситель в отопительную конструкцию дома.
4. Далее собирают переднюю часть теплогенератора. Вертикальные основания располагают перпендикулярно поверхности, после чего на них кладут неиспользованный отрезок трубы прямоугольного профиля и сваривают. Конструкцию, которая получилась, соединяют с наиболее длинной прямоугольной трубой, в которой имеются отверстия, чтобы откачивать воду.
5. Для обустройства задней части теплогенератора, вертикальные основания располагают по аналогии с передней частью котла и сваривают с 4 трубами круглого диаметра.
6. Соединяют между собой две части котла — переднюю и заднюю. С этой целью продольные трубы подводят к отверстиям. Нужен помощник, который будет их держать, в то время как второй человек займется сваркой.
7. Для присоединения труб, необходимых для поступления воды в отопительную систему и обратно, берут их отрезки круглого диаметра и приваривают. Стыки прямоугольных труб прикрывают кусочками металла.
8. Прежде, чем выполнять монтаж твердотопливного котла своими руками, необходимо проверить его на прочность. Выход из трубы, из которого предстоит откачка воды, закрывают пробкой. В ведущее к системе отопление отверстие заливают воду. Отсутствие протечек свидетельствует о готовности котла к установке в корпус.
9. Из листов жаропрочной стали вырезают 8 стенок размером 85 на 30 сантиметров, из них 4 будут боковыми, 2 – передними и 2 задними. Еще потребуется 2 пластины 45х45 сантиметров – они будут днищем и верхней плитой прибора. Для работы потребуется болгарка.
10. В передней стенке делают 2 отверстия. Первую дверцу крепят на уровне колосника, а вторую (для загрузки топлива) вырезают немного выше. Согласно разметке, нанесенной на металл, электродрелью просверливают углы пластины. При помощи болгарки от центральной части листа к краям выполняют сквозной порез.
11. Из остатков стали вырезают пластины для ребер жесткости длиной 80 сантиметров. Сделанный агрегат будет иметь значительный вес, поэтому его собирают там, где планируется установка твердотопливного котла своими руками. До этого выкладывают кирпичный фундамент и на него помещают нижнюю стальную пластину.
12. По периметру днища вертикально устанавливают внутренние стенки котла. Внутрь получившегося корпуса помещают колосники и теплообменник (прочитайте также: «Промывка теплообменника газового котла — чем промыть, какое средство использовать для промывки своими руками»). Последний элемент размещают так, чтобы труба, откачивающая воду, располагалась минимум на 10 миллиметров ниже, чем отрезок подающей воду трубы. В результате теплоноситель будет лучше циркулировать в системе, а воздух не сможет застаиваться.
13. До завершения монтажа внешних стенок котла, необходимо создать слой из промытого песка между ними и внутренним корпусом. Чтобы удалить из песка органические соединения, его прокаливают на огне, иначе при работе теплогенератора в процессе сгорания топлива будет распространяться неприятный запах.
14. С внешней стороны агрегата при помощи сварочного аппарата присоединяют уже подготовленные к сварке ребра жесткости. Сверху на корпус прикрепляют металлический лист и затем сделанный самостоятельно котел подключают к отопительной конструкции дома (прочитайте: «Правильная схема подключения твердотопливного котла отопления своими руками»).
15. Дверцы крепят к соответствующим отверстиям. Поскольку сверху прибора нужно установить одноконфорочную плиту, то дымовую трубу размещают сбоку, а не на верху. Ее монтируют после завершения монтажа котла. Дымоход выбирают керамический или металлический.

До того, как приступать к самостоятельному созданию теплогенератора, желательно знать, как рассчитать мощность твердотопливного котла и иметь на него соответствующие чертежи. Прочитайте также: «Как и какой твердотопливный котел выбрать: выбор и сравнение».

Детальное видео изготовления твердотопливного котла своими руками: