Samen bouwen aan een warmtewisselaar voor een (batch) rocket

[kockie]

Ik heb al eens wat filmpjes bekeken van het lassen aan stoomketels. Daar zie ik dat de gaten in de kopschotten (zo heten die dingen toch) taps toelopen (werden gefreesd met een freeskop aan een overmaatse boormachine) Kan helaas het betreffende filmpje nog niet terugvinden.

[marini]

https://www.youtube.com/watch?v=MpUrzmAP5s8

[kockie]

Dat was 'm niet. In dit geval worden de buizen opgetrompt/dikker gemaakt/weet ik hoe het heet. In het filmpje dat ik bedoel werd de plaat waar de buizen in gaan eerst voorbewerkt.

[deleted]

In de huidige situatie staat hier de boiler op gelijk niveau, misschien in de toekomst zou het misschien pomploos kunnen. Maar ik zat te denken aan een buffervat, en die kan ook niet boven staan ivm gewicht. Nu twijfel ik alleen of misschien de warmte opgeslagen kan worden in de bell ipv een buffervat. Verder heb ik een stuk of 20 heatpipes met kapotte condensator afkomstig van een zonnecollector, wat er van over is zijn de dunne koperbuisjes met absorbers. Deze kan ik wellicht gebruiken op deze manier: http://www.toby.at/cms/upload/pdfs/Date ... 90_web.pdf
In dit document gaan ze uit van zo'n 750w/m2 gemiddeld over 12 uur. Als ik het grafiekje bekijk dan kan jij bij vaker stoken ongeveer het dubbele halen. Ze spreken zelfs over een piek van 10kW (ik schat bij zo'n 5 m^2 collectoroppervlak), en gemiddeld zo'n 4kW, zou voor dit huis genoeg moeten zijn.

Voor een rocket177 is het binnenoppervlak toch 6m^2, buitenoppervlak dus wat groter, maar 5m^2 is makkelijk te halen dus voor de collector. Verder gaat er geloof ik 4 kg hout in, dus zo'n 15-16kwh per stook, om dan gemiddeld 4kW te halen moet je dan gemiddeld 1x per 4 uur stoken. Kloppen deze getallen een beetje?

Een R177 heeft inderdaad een potentieel buitenopp van pakweg 7m². Hout is afhankelijk van de stookbeurten (al dan niet direct na mekaar). Opslagvermogen afhankelijk van de gebruikte steen en wanddikte. Ik zou persoonlijk toch voor een max van 3 stookbeurten per 24h ontwerpen. 8 uur slaap lijkt me namelijk toch een goed streefdoel.

750W/m² is overdreven. Dat is een kortstondig piekvermogen.
Gemiddeld moet je realistisch genomen met 500W gaan rekenen denk ik.
Constant het piekvermogen handhaven betekent overigens ook hoge afgastemperaturen en een lager kachelrendement en dat willen we niet.
Blijft nog de verhouding tussen directe straling en vermogen dat naar het water gaat.
Dat hangt van vele factoren af: collectorontwerp(best een absorber op een volledig gesloten plaat), mate van isolatie tussen collector en buitenafwerking (slechts: vol in het leem; beter een luchtspouw; best een isolatiemateriaal), daarnaast de temperatuur van de mantel en absorber (hoe hoger de temperatuur hoe lager het aandeel dat naar het water gaat), de deltaT met het medium waar de warmte aan afgegeven wordt (muur of boiler/buffer).
Van de 500W/m² gemiddeld moet in de meeste omstandigheden vrij makkelijk 200W-ruimte/300W-water gehaald worden. Als je je stinkende best doet met de randvoorwaarden moet zelfs 20%/80% mogelijk zijn. (maar voor dat laatste moet je denken aan lage kachelwand en watertemperaturen, dus dat drukt het totaal vermogen per m² ook aardig, dus dat wordt dan per m² eerder 50W/200W)

G

[kiekeboe]

@kockie: ik ken de film die je bedoelt niet, maar ik denk dat ik wel weet wat je bedoelt.

de lassen in een stoomketel van de pijpen in de pijpplaten (zo heten die) aan de ingang van de tweede trek zijn het kwetstbaarst.
er is heel veel verzonnen, en de methode die jij bedoelt is daar 1 van.
watergekoelde lassen noemen ze dat (als ik me niet vergis bouwde Viessman dat zo, en misschien HKB ook wel).
de bedoeling was dat door de kamers de las zo goed mogelijk gekoeld werd, en daarom niet scheurde.

een andere methode was met keramische instroombeschermers.

in "onze" toepassing is dit denk ik overdreven.
walsen, lassen en nawalsen zou al heer erg degelijk zijn.

[marini]

ik ben te snel van werk veranderd om die finess te doorgronden,
dus walsen ok lassen ok maar opnieuw walsen, waar dient dat voor ?

[kiekeboe]

wat je wil is een zo goed mogelijk contact tussen de pijp en de plaat waar hij in zit.
dit om de temperatuur van de las zo laag mogelijk te houden.

als je walst heeft de pijp contact rondom, maar dan zou de pijp in de plaat kunnen schuiven door temperatuur wisselingen.
dit ga je tegen door te lassen, wat weer vervorming veroorzaakt, en dus een minder contact van de pijp in de plaat.
het nawalsen heft dit op.
het is nogal omslachtig, maar ik weet wel heel zeker dat het heel blijft dan.

zo'n wals (tube expander) kost een paar honderd euro, maar gaat tientallen wisselaars mee.
in een gemeenschappelijk project vind je de kosten niet terug.

[pelletpower]

Interessant. Maar door het afschuinen van de kopplaat (klinkt toch beter), ontstaat een stompe las ? Scheurvorming kan dan haast niet meer voorkomen. Door het walsen inderdaad beter contact, maar gevaar voor schavielslijtage en extra spanning door hoeklas.

In mijn pelletkachel is eerst verbrandingsruimte a la riser om de hoogste temp weg te nemen. Daarna platen wisselaar, daarna buiswisselaar voor de laatste tempval. Deze laatste is gewoon met hoeklassen uitgevoerd. Op de fabriek heb ik nog niemand zien walsen. De platen worden lasergesneden en niet afgeschuind. Garantie is 5 jaar. Maw misschien gaan we al te moeilijk denken.

[kiekeboe]

tja, daar zeg je wat.

ik houd van degelijk en duurzaam, met het risico dat je dingen "te goed" maakt.
wat mij betreft niet heel erg, in elk geval veel minder erg dan de chinese troep die er tegenwoordig verkocht wordt.

ik wil een wisselaar voor minimaal 10 jaar.
maar als er praktijkvoorbeelden zijn van 5 jaar zegt dat ook al heel wat.

[wbe]

het walsen wordt ook vaak gedaan bij rvs wisselaars om de spleet tussen de pijp en de plaat zo klein mogelijk te maken. op deze manier krijgt men idd een beter contact maar wordt ook de kans op spleet corrosie kleiner.

maar ik denk niet dat dat in dit geval erg belangrijk is aangezien er vast geen dikke pijpenplaten gebruikt zullen worden. denk dat de aandacht eerst beter aan andere punten besteed kan worden.

wat wel altijd bekeken moet worden is dat de lekweg van de las groter moet zijn dan de lekweg van de pijp(lekweg is de korste weg naar buiten).
ik zou er voor kiezen om de pijpen gewoon door de pijpenplaat te laten steken (minimaal 5 mm) en dan een mooi hoeklasje er om ahoogte is dan afhankelijk van de wanddikte van de pijp en dus minimaal gelijk aan die wantdikte.


groet watze

[kiekeboe]

je moet er ook niet te licht over denken hoor.
ik heb al heel veel wisselaars kapot zien gaan in mijn leven.
weliswaar onder zwaardere omstandigheden, maar wel proffesioneel gebouwd.

[wbe]

je moet er ook niet te licht over denken hoor.
ik heb al heel veel wisselaars kapot zien gaan in mijn leven.
weliswaar onder zwaardere omstandigheden, maar wel proffesioneel gebouwd.

idd gaat bijna alles een keer kapot in mijn ervaring komt dat heel vaak door corrosie en slijtage.
ook de wisselaar die hier ontworpen gaat worden zal niet het eeuwige leven hebben en ik zit er daarom over te denken wat er zou kunnen gebeuren als de zou gaan lekken (al is dat misschien pas over 20 jaar) het is toch iets over na te denken. misschien dat er na ieder stook seizoen alles gecontroleerd moet worden dus bereikbaarheid van alle zijden zou wel erg mooi zijn.

[MaartenB]

Een R177 heeft inderdaad een potentieel buitenopp van pakweg 7m². Hout is afhankelijk van de stookbeurten (al dan niet direct na mekaar). Opslagvermogen afhankelijk van de gebruikte steen en wanddikte. Ik zou persoonlijk toch voor een max van 3 stookbeurten per 24h ontwerpen. 8 uur slaap lijkt me namelijk toch een goed streefdoel.

Nou ben ik niet zo'n lange slaper, en mag de temperatuur 's nachts wat lager.. maar wel goed om in gedachten te houden

750W/m² is overdreven. Dat is een kortstondig piekvermogen.
Gemiddeld moet je realistisch genomen met 500W gaan rekenen denk ik.
Constant het piekvermogen handhaven betekent overigens ook hoge afgastemperaturen en een lager kachelrendement en dat willen we niet.
Blijft nog de verhouding tussen directe straling en vermogen dat naar het water gaat.
Dat hangt van vele factoren af: collectorontwerp(best een absorber op een volledig gesloten plaat), mate van isolatie tussen collector en buitenafwerking (slechts: vol in het leem; beter een luchtspouw; best een isolatiemateriaal), daarnaast de temperatuur van de mantel en absorber (hoe hoger de temperatuur hoe lager het aandeel dat naar het water gaat), de deltaT met het medium waar de warmte aan afgegeven wordt (muur of boiler/buffer).
Van de 500W/m² gemiddeld moet in de meeste omstandigheden vrij makkelijk 200W-ruimte/300W-water gehaald worden. Als je je stinkende best doet met de randvoorwaarden moet zelfs 20%/80% mogelijk zijn. (maar voor dat laatste moet je denken aan lage kachelwand en watertemperaturen, dus dat drukt het totaal vermogen per m² ook aardig, dus dat wordt dan per m² eerder 50W/200W)
G

Je kan natuurlijk de boel flink isoleren, maar dan wordt het geheel niet echt kleiner, en verliezen via de deur blijf je houden.
Wat ik me wel afvraag is hoe goed zo'n gesloten plaat goed in de leem te zetten is, ik denk dat dat in de praktijk aan de warme kant nooit goed aansluit. Dan vraag ik me af of alleen buizen niet genoeg zijn. Kunststof is denk ik geen optie, hooguit buiten de isolatie, maar dan heb je het over mssn 100-200 watt/m2. Blijft alleen koper over, dan kom je al snel op de 200-500 euro uit.
Misschien ipv zo'n harp constructie rvs ribbelbuis Wellrohr, geleiding is wat minder, maar zoals al eerder genoegd op de andere draad (en ook mijn draad over de wandverwarming) is de buis niet de zwakste schakel denk ik. Met zo'n buis kan je geen harpconstructie maken, maar kan denk ik wel schelen in de kosten, en je hoeft er niet voor te solderen.

[nck]

wat wel altijd bekeken moet worden is dat de lekweg van de las groter moet zijn dan de lekweg van de pijp(lekweg is de korste weg naar buiten).
ik zou er voor kiezen om de pijpen gewoon door de pijpenplaat te laten steken (minimaal 5 mm) en dan een mooi hoeklasje er om ahoogte is dan afhankelijk van de wanddikte van de pijp en dus minimaal gelijk aan die wantdikte.

De beste manier is om voor de alle lasverbindingen aan de pijpplaat een "halve v-naad" toe te passen.
Dus de gaten voor de pijpen soeverijnen en de buitenzijde van de pijpplaat aanschuinen zodat een openingshoek ontstaat van ongeveer 30 graden.
Hierin een grondlaag lassen en dan aflassen zodat er een a-hoogte onstaat van 2-4 mm.
Je verbind zo het hele moedermateriaal van de plaat met de mantel / buizen.

Gebruik je enkel een hoeklas krijg je de situatie als dat je twee stukken staal haaks aan elkaar last met 1 hoeklas. Dit kun je in de richting van de hoeklas vrij eenvoudig losbreken. In een wisselaar krijg je ook trek en drukspanningen en een enkele hoeklas wordt dan heel ongunstig belast en kan er vermoeidheidsbreuk optreden.

Het rollen van pijpen is denk ik niet aan de orde omdat er niet veel mensen zijn die een dergelijk gereedschap hebben, en je met een behoorlijk dikke pijpplaat
te maken krijgt. Voor een mooie passende aansluiting kun je beter de gaten in de pijpplaat laten waterstraalsnijden of laseren, en dan aan de uiteinden van de pijpen een klein revet draaien. Dit geeft ook een mooie lengte aanslag wat heel erg makkelijk is bij het in elkaar zetten van het geheel.


Jan

[holtere]

Nog wat opmerkingen t.a.v. eerder geschrevene:

- hier is de warmtewisselaar gemaakt van 2 mm. materiaal. Waarom? is nog goed te lassen, is nog te betalen en goed te bewerken.
- De warmtewisselaar wordt nooit heter dan 80-90 graden i.v.m. water dat er in zit!
- Alle lassers die ik ken (tig)lassen standaard met 316 draad, ook de 304 werkstukken. Speciale dingen uitgezonderd natuurlijk.
- Laat de pijpen aan de onderzijde van de wisselaar 0,5 cm uitsteken i.v.m. afdruipen van condensatievocht. Bovenzijde 1 mm. uitsteken en vlak aflassen.
- Turbulatoren scheelt enorm maar vlakke strips torderen lukte mij niet. Rvs glijdt niet over rvs net als staal over staal en "grijpt" waardoor de turbulatoren al gauw vast zitten.
- koud water invoeren helpt enorm en de rookgassen gaan gauw (in ieder geval gedeeltelijk) condenseren.
- De thermosyfonwerking ontstaat maar gedeeltelijk in de wisselaar. Die ontstaat in de aan- en afvoerpijp van de wisselaar! Groot maken dus!
- Door pijpen met een grote diameter gaan de rookgassen gemakkelijk heen, met behoud van warmte!
- Hoe minder groot de inlaat van je kachel hoe lager de stroomsnelheid.
- om nog een keer te zeuren....schoon kunnen houden!

Een nieuwe wisselaar, op basis van mijn ervaring zou ik maken van dunnere pijp, 30 mm diameter of zo. tussenafstand ong. 1 cm. Schotten in de wisselaar om het water ook horizontaal te dwingen. (zie daarvoor Michels ontwerp waar echt wel over nagedacht is).
Opp. richting 2,5 tot 3 m2 maar de doorgang zo groot mogelijk, liever 3 maal system size of nog groter. Veel pijpjes dus! Je moet de stroomsnelheid van de rookgassen juist vertragen om er de warmte uit te krijgen. Een haard met een kleine zuurstoftoevoer is een must. Past ook in Peters betoog dat je beter weinig lucht van een hoger temp kunt uitstoten dan veel met een lagere temp!
Een te grote wisselaar is moeilijk te maken omdat je de ingaande temp kunt controleren met de laddomat-achtigen. Je rookgassen zouden bij wijze van spreken in het laatste wisselaar-deel op temperatuur gehouden kunnen worden.

Grz,
Holtere