The Jerusalem PostAre US, Israel racing to deploy space-based lasers or orbital weapons first? - analysisESPNWhat this year's final four says about the labor battle -- and the game's futurePunchPHOTOS: IG visits Fubara, pledges stronger police support in RiversBollywood HungamaSharvari named first-ever brand ambassador of Reva by PNGSInquirerSipalay beach turns pink as small shrimps blanket shorelineZDF heuteEntdecken Sie das ZDF-NachrichtenstudioХабрПриглашаем на бесплатный вебинар SOFROSIl Fatto QuotidianoIran, la storia di Najmeh Amini: studentessa condannata a morte per blasfemia dopo un post sui social. Le ong: “Annullate la sentenza”Rai NewsMinicar, due minorenni confessano aggressioni a Monteverde: "Quella notte ci siamo divertiti così"Seeking AlphaState Street reports mixed Q3 results; updates FY26 outlookThe IndependentThe King will write to Pope Leo after the pontiff’s lung cancer diagnosisThe GuardianManchester City did not raise Premier League charges with me, Burnham tells PMQs – UK politics live
The Daily Newsstand · Free, Always
Wednesday, October 14, 2026

От школьной тепловой трубки до промышленного рекуператора 25 лет спустя

Translate

Эта повесть — об одном из моих проектов. Чтоб его докрутить, пришлось закопаться в теплотехнику, микроконтроллеры и еще в разные направления. Вспомнить школу (тепловая труба из медной трубы, пары монет, клапана от зажигалки + пропан). Отчасти через много лет это и вылилось в проект, где эти детские опыты стали основой технического решения.

Речь пойдет о разработке промышленного рекуператора/теплообменника на тепловых трубках (далее ТТ). Идеи, промежуточные остановки и повороты, кастомные ЧПУ станки, стенд для продувки из бочки, плазма и конечные цифры. Без экономики/бизнеса (следовые количества в конце), чисто инженерия. Выкладываю все наработки. Может кому что пригодится.

Делал «в одну каску», знания/опыт применил/получил я:).

Часть 1

Точно не помню откуда появилась мысль про рекуперацию (вентиляцию). Т.е. мысль про экономию колоссальных объемов энергии, улетающих буквально в трубу. Наверно, после поездок в заграницы, такая может смена обстановки? Экономное отопление, биометан у фермеров и так далее. Ладно… прочь сыры и вина заморские ). Ладно, поехали.

Системы «вентиляции», наверно еще в пещерах были, когда мы в шкурах ходили. Время идет новые технологии, а задачи все теже. На сегодня системы удаления отработанного воздуха попадаются на глаза практически на каждом шагу. Как правило удаляется теплый/горячий воздух, а его место обычно занимает уличный. Летом уличный +‑ еще, но бывает излишне горячий, а зимой холодноватый. Что же получается? Присутствие вентиляции порождает затраты на нагрев приточного воздуха или охлаждение его же, если конечно вам не повезло с климатом. Вот как‑то мысли и потекли в сторону осознания, что в конечном счете мы отапливаем улицу. И речь тут про банально адские затраты на это. В масштабе дома, производства, города и так далее

С начало подумалось в сторону теплонасоса на Пельтье. Да я в курсе про обычные тепловые насосы и КПД Пельтье элементов, но с Пельтье красивей и на первый взгляд проще и надежней. Интересно стало с чем его едят. Был сделан небольшой стендик. Два водяных радиатора отфрезерованы и модуль от Криотерм специальный холодильный, вроде на 100Вт холодильной мощности. В общем и целом, цифры из каталогов подтверждались про СОР (СОР = Тепловая мощность / Потребленная электроэнергия). Т.е. что СОР адекватен (больше хотя бы 3‑х) только при дельте температур всего в районе 15…20 градусов. Что как бы обнуляет всю идею. Примерно в то же время несколько стартапов в Европе это активно пилили… или впаривали? ). Вся загвоздка, что сам модуль хорошо проводит тепло, потому горячий конец упорно греет холодный, потребление тока улетает вверх, а КПД вниз. Вот если решить эту проблему…

Далее произошла трансформация мысли в сторону сделать локальную вентиляцию в доме. Попробовать, чтот типо бризера только поэкономичней зимой, да с рекуперацией. По рекуперации https://en.wikipedia.org/wiki/Recuperator

Изучив вопрос вообще. Типы рекуператоров, нюансы, ТТХ и так далее и вспомнив детство… Как делал гравитационную ТТ (артефакта не сохранилось). По тепловым трубкам https://en.wikipedia.org/wiki/Heat_pipe

Дай думаю попробую опять как в детстве, чисто гравитационную без фитилей. Прикупил немного трубки медной разного диаметра, меднофосфорный припой и начал паять разные конструкции заправляя пропаном из «дихлофосных» баллонов. Что было под рукой. Конструкция примитивная. Берем медную трубу из хозмага, что на водопровод идет (около 15мм диаметра) или кондиционерную 10, 12.7мм, один кончик плющим и запаиваем. Во второй вставляем трубку меньшего диаметра, 6мм, аккуратно по ней обжимаем торец и тоже запаиваем. В мелкую трубку тычем клапаном газового баллона, наполняем и пережимаем тонкую трубку струбциной (точнее сварочными зажимами со скруглёнными губками). Кончик запаиваем. Оно опять работало.

Теплопроводность конструкции была феноменальной, по сравнению со стержнем того же габарита или просто трубкой. Позже нашел книгу по ТТ, «Heat pipe theory and practice» S.W. Chi The George Washington University в переводе В.Я. Сидорова. Пробовал капилляры размещать внутри по периметру трубки, но видимо не достаточно капиллярная была нержавеющая сетка. Решил, что в моем варианте проще без капилляров, эффект все равно был. И был он как вертикальном положении, так и в горизонтальном. Причем в горизонтальном все интересней выходило.

Видно переход с толстой трубки на более тонкую. Подобные хвостики получались

Видно переход с толстой трубки на более тонкую. Подобные хвостики получались

Как делать ТТ без этих заправочных отростков? С ними большая длина выходила (лишний габарит) и несколько хлопотно. По опыту стало ясно, что пропан в общем то не столь летуч, если налить его в трубочку, то не особо быстро выкипает. Как‑то раз заправочный кончик не заварил Тигом (да купил Тиг сварку, полезная штука), а капнул красный фиксатор резьбы и сжал/сплющил тисками на минуту кончик трубки. Получилось герметично. Эврика!) Для проб самое оно! Потому было решено поступить так.

Берем трубку (заготовку). С одной стороны, затыкаем колпачком из меди и обвариваем по кромке. С открытого конца заливаем газ, мажем фиксатором, вставляем второй колпачок. Этот конец трубки быстренько вставляем в цангу фрезерного станка (удобно рядом стоял ВМ 131) и зажимаем ключом. Цанга обжимает, ждем, вынимаем и готово. Позже сделал «пневмообжимщик» по тому же принципу. Короткий пневмоцилиндр диаметром 100мм тянет кастомную цангу внутрь фрезерного патрона ИСО40, нашелся убитый патрон и цанги на барахолке.

Медные колпачки под ногами не валялись, пришлось найти пресс ручной и изготовить пару штампиков. Вырубка кружочка и формование его в колпачок. Материал медь, 1мм толщиной.

Такой пресс. Рукоять удлинял трубой с пол метра+

Такой пресс. Рукоять удлинял трубой с пол метра+

Левый вырубает диск, а правый формует колпачок

Левый вырубает диск, а правый формует колпачок

Колпачок вставлен в трубку и обварен

Колпачок вставлен в трубку и обварен

На очереди ребра на эти трубки, ну, чтоб увеличить площадь теплообмена. Так же вроде положено?

Очевидно, что вырезать руками или пробойником, потом формовать посадку/юбку не вариант.
Опять нужен штамп. Решение в лоб. Один штамп вырубает из листовой меди толщиной 0.3мм, диск. Второй вырубает отверстие внутри диска, а третий формует юбку внутри для плотной посадки на трубку. Из прутка стали 40х были выточены на токарном штампики, где надо ‑подфрезеровано.

Вырубаем диск

Вырубаем диск

Пробиваем отверстие по центру

Пробиваем отверстие по центру

Формуем юбку. Все готово. А желтая деталь в центре, это подпружиненный выталкиватель детали.

Формуем юбку. Все готово. А желтая деталь в центре, это подпружиненный выталкиватель детали.

На первой или второй сотне стало ясно, что такой много этапный процесс явно гемо длительный. Изготовил новый штамп, который из листа меди сразу делает готовое изделие. Наштамповано примерно 2…3 тысячи этих ребер. Очень размеренная работа… можно думать в это время о бренном.

За один ход из листа меди сразу выходит готовое изделие

За один ход из листа меди сразу выходит готовое изделие

Грешным делом, уже начал прикидывать конструкцию автомата чтоб ребра надевать на трубки. Но вовремя успокоился.

Ок. Надо оребрённые трубки корпусить. Т.е. собрать их в корпус и разделить потоки при этом.

Промежуточных сборок теплообменников не сохранилось, прикидывал как все лучше скомпоновать. И что важней, какое надо расстояние между трубками. Шел опытным путем, читка литературы и рассуждениями.

В результате получилась такая конструкция. Трубки с ребрами в шахматном порядке, посередине разделитель потока. Корпус внутри нержа, залито снаружи полиуретановой пеной 2-х компонентой, в матрице. Воздуховоды печатные на 3д принтере.

Корпус гнут из нержавейки. Сварен. Залит двухкомпонентной ПУ пеной в матрице

Корпус гнут из нержавейки. Сварен. Залит двухкомпонентной ПУ пеной в матрице

Сто стороны одетых воздуховодов

Сто стороны одетых воздуховодов

Общий вид так сказать

Общий вид так сказать

Продувалось все это осенью/зимой используя халявный холод. Собран был примитивный стенд с вентиляторами производительностью 100куб/час. Электронные термометры. Серия экспериментов показала кпд в районе +-30%. Что интересно, КПД был куда больше, когда трубки горизонтально.

Для КПД рекуператора обычно такую формулу применяют

КПД=(Трек‑Тнар)/(Твыт‑Тнар)

Тнар — температура наружного воздуха

Трек — температура притока после рекуператора

Твыт — температура вытяжного из помещения (температура помещения)

Она конечно не очень точна, не учитывает влажности и что интересней конденсацию. Но +‑ верна.

Поскольку была то мысль сделать «бризер» для комнаты, то отрисован и отпечатан корпус этого домашнего агрегата. Два вентилятора, один на засасывание воздуха с улицы, а второй на выброс наружу. Вентиляторы малошумные. На входе/выходе нержавеющая сетка, как пред/пост фильтр и декор ).

Вычитывал статью и глянул на это фото еще раз и про дизайн подумал. Дизайн девайса должен быть практичным, без рюш и неброским. Это как берёшь ружье из прошлого века (погиб, отвод, питч) и попадаешь в цель с «закрытыми глазами» или тактикульный дробовик из текущих годов и тренируешься... «дизайна не должно быть» как вещи. ИМХО

Произошел переезд, и появилась мысль. И мысль забавная.

Часть 2

Переосмысление произошло в промышленный рекуператор на тепловых трубках, без оребрения. Нет ребер проще мыть. Рекуператоры моют, хоть и фильтры ставят или не ставят фильтров из экономии, но тогда порой меняют блок целиком:).

Да, теоретически теряем эффективность на отсутствии ребер, но как оказалось габарит изделия не сильно при этом растет (при прочих равных примерно в 2 раза компактней пластинчатого теплообменника). Поговорил с людьми... со многими. И тут повеяло стартапом на эту тему.

И погнали. Для начала решено было использовать трубки D=10мм из сплава АД31Т (такие в строй магазинах продают). Это давленая через фильеру труба. Они ровные. Для пробы пойдет. И вместо пропана, берем фреон.

Т.к. для тестов и вообще ТТ надо в ассортименте и много, то решился сваять заправочный станок. Чтобы заправлял фреоном и зажимал кончик самой трубки, а уж заварить руками. Некий зажим пережимает трубку чтобы газ не травил пока завариваешь ТТ.

Но есть «пара» нюансов. Станок по сути ЧПУ и пневматический. Эти два слова я знаю, но руками ранее не щупал. По ЧПУ посоветовали программируемое реле Овен. Потыкал, разобрался. Окунулся в пневматику, клапана, трубки, фитинги, резьбы дюймовые. Почему станок заправки чисто пневматический? Нет лишнего масла (что черевато для качества сварки) и все равно пришлось бы применять пневматику на зажим и фиксации ибо понятно, что надо контролируемое усилие. Кроме того, у нас сварка. Горит дуга, а это помехи на слаботочку, чтот мне не захотелось еще и это решать.

Примерно прикинул конструктив и логику работы.

Берем трубку, куда‑то вставляем, она там фиксируется, не только физически удерживается, но и герметично (нам же туда фреон заправлять). Заправляется ТТ…, это как‑то надо контролировать дозу впрыска. Потом пережимается трубка, очевидно губками с пневмоприводом. И завариваем.

Подыскал БУ пневмоцилиндры, клапана и мелочёвку.

Несколько критических мест видно.

1. Удержать и удержать герметично трубку

2. Доза впрыска

3. Усилие на губки зажима

4. Профиль губок и сечение

Очевидно, что уплотнять трубку надо чем‑то навроде колечка. А для удержания прикидывал «руку» манипулятор. Но все решилось банальней.

Суть, точится стакан с отверстием по оси чуть больше диаметра ТТ. В него вкладывается кольцо из полиуретана. Кольцо должно плотно входить и с легким натягом одеваться на ТТ. Сверху вставляется втулка с осевым отверстием. Если всю эту сборку сжать, то ПУ кольцу деться некуда, и оно запирает ТТ + уплотняет все что возможно уплотнить. Т.е. вставляем трубку, пневмоцилиндр давит на стакан снизу, кольцо из полиуретана сжимается, но поскольку деться ему некуда, оно обжимает трубку и весьма сильно. Фиксация трубки + герметично.

Сам узел уплотнения, с клапаном по фреону (желтый)

Сам узел уплотнения, с клапаном по фреону (желтый)

Слева видим небольшой пневмоцилиндр, по красной стрелки он давит вниз. На зеленой стрелке у нас ось качания рычага. По правой красной стрелке давление на тот стакан, в котором кольцо из ПУ.

Слева видим небольшой пневмоцилиндр, по красной стрелки он давит вниз. На зеленой стрелке у нас ось качания рычага. По правой красной стрелке давление на тот стакан, в котором кольцо из ПУ.

Наверно, заметно, что цвет блока (стакана и выше) куда вставляется трубка зеленоватый. Это анодированный на холодную сплав ВТ95Т. Чтоб не закусывало «по голому люменю», ибо пара валик/втулка из алюминия очень любит закуситься (как и нержа/нержа).

Процесс анодирования простой. Сернокислый электролит замораживаем в морозилке (он замерзает до кашицы с шугой) литра 2...3. Кольцевой электрод (‑) из алюминия (хотя советуют из свинца, но и алюм работает, деталь на подвес и на него (+). Выставляем на блоке питания ток. На БП ставим удержание тока. Напряжение не ограничиваем. У меня было около 1…1,5 ампера и вольт 25+‑. Минут через 30…40 готово. Электролит не успевает сильно нагреться.

Получаем замечательно твердую поверхность с отличным скольжением и износостойкостью.

+

На линии запайки печатных плат попадались рельсы/направляющие. Алюм профиль по которому идет цепь стальная. Вот этот профиль из подобного сплава (судя по цвету) и тоже анодирован на холодную.

Ниже на фото заправочная голова и снизу видно, запыленную поверхность, это механизм зажима ТТ перед сваркой, чтоб газ не выходил.

Механизм зажима вырезан на лазере из стали 6мм. Смазки там нет, родной окисел работает по родному окислу). Давит пневмоцилиндр D60мм давление в районе 5…7 бар, отдельный регулятор был, чтобы заправляемую трубку не раздавить вообще. Усилие то приличное.

По нижней красной стрелке пневмоцилиндр давит. Ось рычага по зеленой стрелке. Средняя красная, это такой плоский как бы шток с губкой временно пережимает трубку перед сваркой.

По нижней красной стрелке пневмоцилиндр давит. Ось рычага по зеленой стрелке. Средняя красная, это такой плоский как бы шток с губкой временно пережимает трубку перед сваркой.

Сами губки вырезаны на эрозии. Скорей всего сталь 40…50. Две пары. Изначально сама зона обжима на губках была прямой.

Позднее профиль губок сделан средним между резким переходом и чисто скругленными. С резким переходом образовывался как бы надрез на поверхности, ломкое место. А скругленные губки больше резали, чем герметично смыкали стенки. Задача, зажать с достаточной площадью соприкосновения металла и усилием. Чтоб газ не травил и можно было спокойно заварить

Алгоритм управления был прописан на бумажке, реле прошито. Потом небольшие коррекции таймингов. Мозги вот такие. 

Мозги, сборка предварительно. Электроника потом уехала в железный шкаф. А провода таки в экраны:) но это де-факто силовые линии на соленоиды.

Мозги, сборка предварительно. Электроника потом уехала в железный шкаф. А провода таки в экраны:) но это де‑факто силовые линии на соленоиды.

Дозирование и впрыск

Баллон фреона стоит вверх ногами, снизу жидкая фаза. Как бы все прекрасно. Используем пневмоцилиндр с ограничением винтом, регулировать наполнение. Один порт цилиндра для фреона. Набрать и впрыснуть. Второй порт, сброс воздуха или подача давления для впрыска фреона. Логика работы.

1. Клапан второго порта открываем на сброс, то есть полость цилиндра соединена с атмосферой

2. Открываем клапан подачи фреона через порт 1.

3. Перебрасываем клапан подачи фреона через порт 1, на подачу фреона на заправку ТТ

4. Подаем давление на порт 2. Т.е. Впрыскиваем фреон в ТТ.

В теории красиво, но фреон кипит зараза, где его не просят. А именно в цилиндре и магистрали… таки расширение имеет место быть.

Теоретически, если плавно набирать жидкий фреон в этот «шприц», то может вскипать и не будет. Честно, не помню, проверял ли этот вариант.

Подумывал уже делать охлаждение всего тракта заправки, но в итоге перешел на прямой впрыск по времени впрыска. Да +‑ масса фреона в трубке гуляла, но приемлемо и работало.

Кроме того, пришлось охлаждать трубки перед заправкой, чтоб меньше вскипания было в ней самой… По итогу это дало более ровное наполнение.

Наполнение ТТ 25…30% фреона R-143a.

Видео с заправкой и заваркой

Отдельная песня, это подготовка трубок

Конечно, лучше кондиционерную трубку из сплава АД0, но пришлось бы править, правило потом сделал, но не пригодилось.

Принцип обычный, роликами кривая трубка из бухты немного перегибается при протяжке, на выходе уже ровная.

Принцип обычный, роликами кривая трубка из бухты немного перегибается при протяжке, на выходе уже ровная.

Трубки из АД31Т, изначально пилил болгаркой в размер. Столкнулся с внедрением абразива в материал. Что при заварке давало поры. Приходилось каждый торец опиливать напильником. В дальнейшем пилил торцевой пилой (по дереву) с твердосплавными напайками и сразу пачкой.

Кончики отжигались, ибо труба в состоянии поставки жесткая и обжать трубку без трещин невозможно. Как нагреть алюминий до нужной температуры и не перегреть? Есть метод с мылом,конечно, но не удобно. И тут вспомнил, что ранее варил конструкцию из алюминия и была на ней разметка перманентным маркером. Заметил, что у шва маркер обесцвечивается при нагреве. У торца трубки провел полоску маркером, тестово нагрел до побледнения следа от него… проверка показала, что отжиг как надо. Перед заправкой и заваркой, немного держал концы трубок в щелочи, чтоб основной оксид и возможный жир снять, перестраховка.

Заварка

Изначально пробовал варить переменкой как положено. ) Но какчество не устроило. Взял постоянку, но на обратной полярности. Это дает отличную очистку алюминия, с него окисел прям срывает с поверхности. Есть минус, конечно, кончик электрода становится большим шариком и дико греется горелка. Перешел на водоохлаждаемую горелку. Из прямоугольного алюминиевого профиля длинной ~1 метр сварил вертикальный бачек (он же бак он же радиатор) и циркуляция антифриза с помощью помпы от газели. (кстати не рекомендую дешевые антифризы! Нужна проверка на испарение. Дешевка кристаллизуется и забивает мелкие каналы).

Кстати, вылез косяк с давленными трубками из ад31, попадались со свищами. Т.е. заправленная трубка травила точечно, а иногда из трещины как бы.

Вроде с самими ТТ разобрались надо уже «Изделие» делать (как говорил мой дед, работавший на заводе Чкалова).

Часть 3

Переходим уже к корпусу теплообменника. Опять к поиску оптимальных: размеров, геометрии и так далее. Ранее то у нас ребра были на ТТ и все было иначе.

Трубная доска/разделитель потоков

Для подбора расстояния между трубками. Что‑то даже считал и моделировал. Потоки там разные во всяких программах. Потом несколько пробных досок нарезали мне лазером из нержавейки.

Продувал по холодку. Промежуток времени был, что прохладно в помещении ~14градусов (это у меня было за уличную температуру, а температуру «в помещении» эмулировал тепловой пушкой. Фактически эмпирически подбирал зазор между трубками. Баланс, эффективность/сопротивление потоку.

Далее отрисовал модель доски, заказал ее 3D печать. Конечно, отверстия в доске конусные, уплотнения для. Изготовил по напечатанному матрицу. В матрице были штыри закладные из нержавейки. Для фиксации и некой жесткости. Отливка из 2-х компонентного полиуретана… 90 по Шору А. Поскольку с композитами и полиуретанами работаю давно то это было легко.

На фото черные и желтые детали, в которые вставлены трубки. Это и есть трубные доски. И кстати хорошо видно кончик заправки ТТ, пережим и шов. По красным стрелкам шипы, стыковка шип-паз.

На фото черные и желтые детали, в которые вставлены трубки. Это и есть трубные доски. И кстати хорошо видно кончик заправки ТТ, пережим и шов. По красным стрелкам шипы, стыковка шип‑паз.

Фухх... Наделаны ТТ, трубная доска разделитель потоков.

Собираем, корпус нержа. Полная прорисовка деталей и сборки, раскрой лазером. Соединения всех деталей шип паз. На фото выше видно торчащие шипы. Данный способ соединения крайне удобен и точен.

Сварка тигом, без присадки, прямо по шипам, то есть своим телом. Стыки потом прошелся герметиком.

Результаты

Требуется продуть полученный блок. Снять параметры. Построить графики, номограммы для расчета. Обычно рекуператоры продувают при забортной температуре +5, насколько помню. По стандарту. Ставят на стенд и симулируют забортную температуру воздуха. Мощная система охлаждения потока. Цена стенда с 6ю нулями. Но нашлось иное решение.

Часть 3

Обходное решение для стенда продувки

Берем бочку из картона, какая‑то химия была в ней ранее. Ниже середины крепим мелкую сетку, а сверху вентилятор. Снизу бочки режем отверстие под венттрубу. Подсоединяем рекуператор и закольцовываем поток. На сетку в бочку сыпем сухой лед. Вторую часть рекуператора, продуваем воздухом из помещения. Пока воздух охлаждается и нагревается (по мере испарения углекислоты) получаем данные в широчайшем диапазоне. Двойной профит.

Схематично выглядит так

Схематично выглядит так

Так в реальности

Так в реальности

Наблюдаем уровень углекислоты, четко видно по инею

Наблюдаем уровень углекислоты, четко видно по инею

На фото Т2, это температура «14» и влажность «68%» в помещении.

На фото Т2, это температура «14» и влажность «68%» в помещении.

Ставим датчики температуры и влажности. За одно ставим дифференциальный манометр и смотрим падение давления на рекуператоре, важный параметр для расчета вентиляционных систем. Запускаем систему и фиксируем данные. Прелесть в том, что не только на температуре +5 продувка. Доходил до -40 «забортного» воздуха. Может и меньше, но датчики меньше не показывали. Ардуинка по датчикам сразу считала «КПД». Эмулировал разную влажность воздуха «в помещении», вставил краскопульт в трубу и попрыскивал водичкой (как бы создавал влажность в помещении). Да, датчики обернул отечественной защитой, хб тряпкой:), чтоб водой не залило и льдом не забило. Казалось бы, мокрая тряпка исказит показания… она «колпачком» одета.

Наблюдал конденсат на трубках, обмерзание ТТ (через смотровое окошко из оргстекла).

Снежок пошел

Снежок пошел

Конденсат

Конденсат

Термос для перевозки и хранения твердой углекислоты (ведро от химии и пенополиэтилен). Крышка из того же пенополиэтилена, а комок газет в верхнем правом углу, есть доп. буфер изоляции.

Термос для перевозки и хранения твердой углекислоты (ведро от химии и пенополиэтилен). Крышка из того же пенополиэтилена, а комок газет в верхнем правом углу, есть доп. буфер изоляции.

Напомню, что трубки использовались без фитиля. Это не по феншую, вообще‑то, но работало.

Продувал две разных сборки (разное количество слоев трубок) по отдельности. Две вместе и вентиляторами с разным расходом. Итого 9 продувок. Собрал массивы данных.

В результате получил такие расчетные таблички и номограмму.

По толщине модуля и потоку можно прикинуть потерю давления

По толщине модуля и потоку можно прикинуть потерю давления

По номограмме можно прикинуть КПД при разном сечении и расходе

По номограмме можно прикинуть КПД при разном сечении и расходе

В Экселе нарисовал наглядную табличку с расчетом оборудования и окупаемости.

Из выпадающего списка выбираем город, тип отопления и график работы. Проставляем расход воздуха, локальную стоимость энергоносителя и температуру в помещении. По городу из таблицы подтягиваются средние климатические данные за год. Потом банальная математика и видим потери в рублях и примерно окупаемость.

Как бы все понятно, основа есть. Но «Остапа несло».

Руками заваривать ТТ, так себе идея, это очевидно.

Как то, заваривая медную трубку малого диаметра обратил внимание. Стоит поднести электрод к кончику, так трубка «тает» в дуге вниз и закупоривает полностью трубку. Вопрос отношения диаметра и толщины стенки, у меня диаметр ТТ достаточно большой. Стало быть, надо сделать меньше. Попробовал на токарном закатать на меньший диаметр… +‑ сработало. Стало быть?

Часть 4 

Делаем станок закатки/редуцирования кончиков

Принцип простой. Ротационная обкатка. Трубка в несколько этапов обкатывается вращающейся головкой с роликами.

Стрелка на ложемент для трубки. Зеленая стрелка, этот весь кирпич ходит туда/сюда

Стрелка на ложемент для трубки. Зеленая стрелка, этот весь кирпич ходит туда/сюда

Ставим трубку в ложемент, ее зажимает пневмоцилиндр, что на «ножках» сверху. Патрон с роликами уже раскручен, разжимается/зажимается шаговым двигателем за вращающуюся тягу. Трубка заходит в ролики, ролики смыкаются… давят. Трубка идет от патрона. Ролики расходятся, трубка опять заходит под них, они сходятся, трубка едет от патрона. Цикл повторяется несколько раз и получаем редуцированную трубочку.

Слева обкатанная трубка

Слева обкатанная трубка

Вид с другой стороны. Шаговый двигатель тянет вращающийся вал клинового патрона, на губках которого закаточные ролики и закреплены. Т.е. ШД отвечает за схождение и расхождение роликов.

Видео закатки

Это позволяет сделать автоматическую заварку. А поскольку у нас обратная полярность и электрод вольфрамовый, а на кончике шарик, то дуга у нас в виде расходящегося конуса. Т.е. на заправщик ставим «руку», которая на нужном: расстоянии, токе и времени зажигает дугу в одну точку. Без сложных манипуляций горелкой.

Вот проба как раз такого типа заварки «в одну точку».

Вот проба как раз такого типа заварки «в одну точку».

Немного кода от этого станка… если кому‑то шибко интересно. Им управляла ардуина Мега. Это был первый вообще МК код. Если не брать во внимание VBA в 2000…2008годах.

Скрытый текст

#include <AccelStepper.h>

AccelStepper Stepper1(1,8,7); //использует пин 7 dir, 8 step , 1 - режим "external driver" (A4988) ДВИГАТЕЛЬ ПОДАЧИ

AccelStepper Stepper2(1,10,9); //использует пин 9 для dir , 10 step, 1 - режим "external driver" (A4988) ДВИГАТЕЛЬ ЗАЖИМА

int dir = 1; //используется для смены направления

bool knp=false;

int st,nt;

void setup() {

Stepper1.setMaxSpeed(1800); //устанавливаем максимальную скорость вращения ротора двигателя (шагов/секунду 1800

Stepper1.setAcceleration(13000); //устанавливаем ускорение (шагов/секунду^2)

Stepper2.setMaxSpeed(1200); //устанавливаем максимальную скорость вращения ротора двигателя (шагов/секунду НАТЯГ ПАТРОНА 1000

Stepper2.setAcceleration(13000); //устанавливаем ускорение (шагов/секунду^2)

pinMode(6,INPUT_PULLUP);

pinMode(11, OUTPUT);

digitalWrite(11, HIGH);

pinMode(2, INPUT_PULLUP);//4 концевик подача назад

pinMode(3, INPUT_PULLUP);//3 концевик подача вперед к шпинделю

pinMode(4, INPUT_PULLUP);//2 концевик натяг .вперед к шпинделю

pinMode(5, INPUT_PULLUP);//1 концевик натяг назад к шпинделю

}

void loop() {

//считаваем инвентированное значение со входа кнопки

bool btnState=!digitalRead(6);// кнопка

if (btnState && !knp) {//обрабьотчик нажатия КНОПКИ

         //digitalWrite(11, LOW);//на реле зажима трубы

         //delay(200);

          //Проверка на положение в начальной позиции, активация заднего концевика (позиция для загрузки трубки)

          // Это если голова не встала в нужную позиц по завершению цикла закатки        

          Stepper1.moveTo(5000);

           while (Stepper1.currentPosition() != 5000 && digitalRead(2)!=!1) {

             Stepper1.run();

           }

////////////////////////////////////////////// зажали трубку в заднем положении

           digitalWrite(11, LOW);//на реле зажима трубы

         delay(200);

           //Проверка на положение НАТЯГА в начальной позиции, активация переднего концевика (патрон раскрыт)

          // Это если голова не патрон не встал в нужную позиц по завершению цикла закатки        

          Stepper2.moveTo(-3000);

           while (Stepper2.currentPosition() != -3000 && digitalRead(4)!=!1) {

             Stepper2.run();

           }  

///////////////////

            // Сжать патрон до диаметра .. под 12..13мм, т.е. в раб. позицию

            nt=Stepper2.currentPosition()+2000;

            Stepper2.runToNewPosition(nt);

            //delay (1000);

            // Сдвинуться на патрон в раб. позицию Подали с зажатой трубкой

            st=Stepper1.currentPosition()-1500;

            Stepper1.runToNewPosition(st);

            // сама закатка

             for (int i=0; i<7;i++)

             {

             Stepper1.runToNewPosition(st-(2850-40*i));

                  if (digitalRead(5)!=!1)

                   {

                     Stepper2.runToNewPosition(nt+170*i);

                   }

             Stepper1.runToNewPosition(st);

             }

           //Парковка головы (в стартовую позицию)

           Stepper1.moveTo(5000);

           while (Stepper1.currentPosition() != 5000 && digitalRead(2)!=!1) {

             Stepper1.run();

           }

digitalWrite(11, HIGH);//на реле зажима трубы  ОТПУСКАЕМ ТРУБУ

// Добавить отключение драйверов?????????

}// конец цикла обработки нажатия кнопки

///////////////////////////////////////////////////отпускание вроде не надо пока

if (!btnState && knp){// обработка отпускания

knp=false;

}

}

Часть 5

Где‑то в промежутке все этого действа попробовал сделать поверхность изнутри ТТ всеж пористой или как минимум подобием таковой. Красивым решением вроде бы.

Заметил, что при сварке алюминия на обратной полярности поверхность детали становится такой шершавенькой. Сделал тестовые проходы по алюминию дугой (как помним при обратной полярности у нас дуга уже не тонкая, а факел как бы) и сравнил с голым люминем. Методом установки образцов плашмя и вертикально капая спирт и ацетон. Наблюдал как быстро пятно расходится. Сей метод я запомнил, когда дааавно работал в Топ‑книге, и к нам приходили две тетушки, искали замену капиллярной бумаги для какого‑то производства. Короче, и увидел я, что это хорошо.

Как внутри трубки создать такой слой? Как активировать таким образом поверхность изнутри? Как засунуть домомучительницу горелку в телевизор внутрь трубки?

А делаем такой зонд.

Берем резистор МЛТ обдираем лишнее, получаем керамический валик с отверстием по оси. На поверхности пропиливаем алмазом три канавки чтобы аргон проходил. В центр вставляем кусок вольфрамового электрода и приматываем провод медный. Все вставляем во фторопластовую пневмотрубку. На провод даем ток, а в трубку даем аргон. А чтобы дуга внутри трубки прошлась точно по всей поверхности ТТ вспоминаем школу. Медной проволокой наматываем небольшую катушку одеваем на трубку сверху, чтоб скользила. И подаем на нее постоянку. Размещаем кончик нашего зонда примерно в центре катушки включаем токи + аргон и тянем все это вдоль заготовки.

Дуга бешено вращается внутри, активируя поверхность. Я б сказал, «пористируя» ее )).

Видео с этим процессом

Таким образом было изготовлено 6 трубок с таким «активным» покрытием (далее зовутся АТТ), 6 обычных ТТ и одна пустая трубка. Фреона было закачано не 20–30%, а ~5%. И собран импровизированный стенд для проверки. Кстати, изначально думал проверять в горизонтальном положении, в рабочем, так сказать, но попробовал и ничего не понял:). Интуитивно показалось, что надо в вертикальном положении тестировать (за давностью времени могу путать, может и изначально специально заправил 5% для вертикального теста). Почему? Если эта «активация поверхности» будет работать, то конденсат на холодном конце будет равномерней распределяться внутри, кроме того, фреон будет подниматься по порам (если они там есть и работают).

Нагрев мощным резистором (с контролем тока), термопары. Все прикручивается к трубке, конечно, синей изолентой. Она решает две задачи, прижим и некоторую изоляцию места замера от внешних условий.

Включаем нагрев, ждем… когда все стабилизируется, фиксируем цифры. Комнатная температура 25.7 С.

В строках 8, 19 и 31 средние значения по столбцу. Области, выделенные прямоугольниками, это дельта между горячим концом и местом установки термопары (Т1 термопара ближняя к горячему концу). Ячейка I8=B8-C8, J8=B8-D8 и так далее. Первое что бросилось в глаза, это что у АТТ ниже температура горячего конца. Градиент температуры в АТТ гораздо интересней. ТТ без покрытия и обычная трубка одинаковы в данном эксперименте. Похоже эффект есть.

И заканчиваю

Стартап вовремя был похоронен мной. Чтот как‑то не пошло. Тема промки тугая оказалась весьма. Ковидла еще эта как раз прилетела тогда. Прям всё «в цвет», но со знаком минус. Благо не наступил в: правильно‑отрезной автомат, авто заварку и пористость… о боже. 😊

Мог что‑то пропустить и не развернуть.

Лично мои выводы

1. Формулируй задачу/ТЗ, крути это в голове, дофурмулирывай пока не поймёшь все досконально.

2. Если техническая задумка не особо противоречит опыту и текущим теориям, скорей всего это реально.

3. Если надо, можно разобраться в нужном для дела вопросе. Может неглубоко, но достаточно для Решения задачи.

View the original on Хабр →

KioskNews shows a cleaned-up reading view extracted from the publisher’s page — the original always lives on their site, not ours.