Теплообменник для системы винтиляции. «Хочу тепла и на халяву!»

При заданном расходе воздуха, чем больше его время нахождения в теплообменнике, тем больше объём теплообменника, больше масса металла. Ну и цена, соответственно. Вы хотя бы прикиньте требуемую вам площадь теплообмена == длину трубки == вес == цена.

R - рабочий диаметр цилиндра теплообменника.

r - внутренний диаметр теплообменной трубки

l - толщина стенки теплообменной трубки

h - высота цилиндра

p - плотность меди

Количество трубок можно рассчитать исходя из равенства объёмов вне и внутри теплообменных трубок.

п*R*R*h = п*r*r*h*N + п*r*r*h*N + 2*п*r*l*h*N

откуда

N = R*R / 2r(r+l) = (0,5*0,5)/ (2*0,01*(0,01+0,001)) = 1136

настрогать больше 1к трубок много...

их масса:

M = 2*п*r*l*h*N*p = 2*3,1416*0,015*0,001*2,5*1136*8920 = 2367кг

более двух тон это много...

Цена:

хромированная Q = M*q = 2367*400 = 946800 руб

обычная Q = M*q = 2367*300 = 710100 руб

Рассчёт эффективности с первого поста.

Площадь отапливаемого помещения S=100м.кв, по нормам за 1 час должно поступать S * 3 = 300м.куб воздуха. Значить в секунду v = 300 / 3600 = 0,083333 м.куб/с

Суммарная площадь внутренних отверстий всех трубок S = п*r*r*N = 3,1416*0,01*0,01*1136 = 0,35688576 м.кв

Скорость в трубках V = v / S = 0,083333 / 0,35688576 =0,2335 м/с

Время теплообмена составит t = h / V = 2,5 / 0,2335 = 10,7 c

Суммарная площадь теплообменной поверхности St = 2*п*r*h*N = 2*3,1416*0,015*2,5*1136 = 267 м.кв

Теплопроводность меди x = 401 Вт/(м·К)

Допустим внешнего теплообмена нет. Всё тепло от выходящего воздуха передается входящему. Так как объёмы одинаковы, и допустить что теплоёмкость воздуха при разных температурах с натяжкой тоже одинакова - охлаждение выходящего воздуха на dT приведёт к нагреву входящего на тоже dT. Таким образом разность температур в трубках будет постоянной по всей её длине и в устоявшемся режиме пусть равна DT.

Мощность нашего теплообменника составит:

P = x * St * DT / l

а тепло передаваемое в отапливаемое помещение:

p = x * St * DT * t / l

Так как нам необходимо p = 10000Ват для отопления, можно рассчитать DT:

DT = p * l / x * St * t = (10000 * 0,001) / (401 * 267 * 10,7) = 0,0000087С.

Результат просто фантастичный! Это необходимая разность температур для отопления дома зимой в -30C !!!!!!!!!!!!!!!!!!!! По массе и цене фантастика тоже! ;)

Радует то, что можно объём теплообменника в разы уменьшить, с ним массу и цену, так чтобы DT составила 0,01С.

Исходящий воздух может быть как комнатной температуры, так и с дымохода печки!

Не очень понял, но «воздух» из дымохода продувать через трубу не надо. Забьётся же сажей всё к чертям собачьим.

Смотри конструкцию описанную здесь. Под лицензией GPL-3.

Она очень легко прочистится от сажи и льда. Трубки лучше брать медные, ХРОМИРОВАННЫЕ, к ним сажа прилипать не будет. Конечно надо предварительно пропускать дым сквозь жаростойкий, негорючий фильтр, хотя бы из металлических сеток.

Говорят что воздух с дымохода придётся брать только при морозе ниже -20С. Если на улице теплее должно хватать тепла воздуха что в доме.

А может быть эти трубы просто проложить вдоль дымохода? Сам бы так сделал, но печь уже построена.

Печь перестраивать не надо, надо в дымоходе сделать дыру с которой высасывать часть дыма для обогрева, предварительно очистив металлическими сетками.

Ни в коем случае никак не перекрывать существующий дымоход, он должен оставаться свободным как прежде!!!! Иначе можно отравится угарным газом!!!!!!!!!!!!!!!

Не очень понял, но «воздух» из дымохода продувать через трубу не надо. Забьётся же сажей всё к чертям собачьим.

А может быть эти трубы просто проложить вдоль дымохода? Сам бы так сделал, но печь уже построена.

Я всё это как раз и продумываю чтобы от печки избавится!!!

Сперва думал в эту сторону. Но по причине слабых ветров отказался от ВЭС.

В первую очередь все советуют строить именно рекуператор!

Стоимость материалов для рекуператора составит около 50000руб. Если с предварительной системой подогрева для предотвращения замерзания, с использованием земного тепла то ещё 50000руб.

Имея такой рекуператор уже нет необходимости в печке зимой и кондиционерах летом.

Вместо печки для дополнительного подогрева по началу целесообразно использовать газовую горелку и покупать газ в баллонах. Баллоны в сарай, от них трубку в дом к горелке. Ни копоти ни сажи ни дров ни угля ни кочегара!

Потом вложив ещё 50000 можно поставить тепловой насос для отбоа оставшегося тепла от исходящиго воздуха зимой и отдачи лишнего тапла исходящему воздуху летом и запитать его от сети.

Потом вложив ещё 50000 можно поставить ВЭС с солнечными батареями и запитать тепловой насос от них. Всё теперь полная независимость! ;)

Медь не очень хорошо поддаётся мехобработке, она вязкая, её чеканить, развальцовывать хорошо, а резьбу резать не очень, к тому же, у вас резьба должна быть с мелким шагом, М12x0,5, стенка то ведь всего 1 мм. Это не так легко, к тому же, медная трубка обычно не такая уже калиброванная, потому что расчитана на пайку/вальцовку, по хорошему для нарезания резьбы, особенно такой мелкой её нужно бы протачивать (токарный станок).

Алюминевым литьём не занимался ни разу, но знаю, что это не свинец из АКБ выплавлять. Что-то плоское принято не отливать, а прокатывать (обычно в горячем виде), так как при отливке возникают усадочные напряжения и коробление детали. Плюс, после литья поверхность обычно далеко не иделальная, размечать даже просто для сверления сложно, а фрезеровать плоскость в 1 м это круто. Если вам так хочется диск, то реальнее делать его из листа, правда, много уйдёт в отходы.

Ещё, медь и люминь это гальванопара, у вас там будет влага конденсироваться, от этого точно не избавиться, может получится добиться, что её будет мало, но для коррозии хватит.

Уплотение металл-металл возможно. Что конус-конус, что шар-конус. При этом используется конструкция с накидной гайкой, создающее весьма значительный прижим непосредственно в месте уплотнения, чтобы возникла микродеформация пары металлов. И это при условии, что исходные поверхность очень чистые/гладкие/полированные. И это совсем не то, что «снять фаску».

Ваши расчёт просмотрел мельком, вечером почитаю цифры подробнее. Пока не понятно, откуда берётся 3 куб. метра воздуха на кв. метр площади. По СНиПам нормируется кратность воздухообмена (1,5-2) или куб. м в час на человека (20-30). Или вы неявно закладываете кратность воздухообмена 1 и потолок 3 м?

Пока не понятно, откуда берётся 3 куб. метра воздуха на кв. метр площади.

Где-то ГОСТ в поисковике нашел...

А что разве даст учитывая насколько разное у них тепловое расширение?

Количество трубок можно рассчитать исходя из равенства объёмов вне и внутри теплообменных трубок.

п*R*R*h = п*r*r*h*N + п*r*r*h*N + 2*п*r*l*h*N

Так как высота у всех одинакова (h), то проще написать про равенство площадей, чтобы этот h не путался в формулах. Если r внутренний радиус трубки, то внутри трубок площадь п*r*r, а снаружи п*R*R - п*(r+l)*(r+l) и из этого получается:

R*R = N*(2*r*r + 2*r*l + l*l )

N*п*((r+l)*(r+l)-r*r)*h*p 

Но это всё мелочи. Я вобще не понял, как вы считали теплообмен. Есть коэффициент теплоотдачи (альфа), который показывает поток тепла от газа/жидкости к твёрдой поверхности, размерность Вт/(м*м*К). Обычно всегда есть 5 Вт на кв. м на градус Кельвина (Цельсия), при обдуве можно получить 30, при очень сильном обдуве (струйный обдув) можно достичь 100, но не более.

То, что вы посчитали, это перепад температуры на медной стенке, а определяет перепад температуры воздух-стенка. Причём дважды, сначала есть разница между температурами воздуха внутри трубки и стенки, а потом разница между воздухом снаружи трубки и стенкой. Фактически, из-за такой низкой теплоотдачи воздуха практически без разницы из чего делать тонкие стенки теплообменнка — из стали или из серебра/меди.

Для вашей площади, расхода и скорости я оцениваю разницу температур воздуха, входящего в комнату и уходящего из неё порядка 3 градусов.

Нет изменения в герметичности за счёт разности теплового расширения не учитывал.

Но можно подобрать материалы соприкасаемых частей так, что герметичность в следствии разного теплового расширения будет только увеличиватся!

Если r внутренний радиус трубки, то внутри трубок площадь п*r*r, а снаружи п*R*R - п*(r+l)*(r+l)

Совершенно верно, так лучше. Мне (r+l)*(r+l) из-за лени не нравился. По этому площади считал следующим образом:

Площадь цилиндра = площадь вне трубок + площадь внутри трубок + площадь занята стенками медных трубок.

площадь вне трубок == площадь внутри трубок == п*r*r

а площадь занята стенками трубок вычисляем ПРИМЕРНО = 2*п*r*l*N это и дало погрешность в 5 трубок.

А вес труб:
N*п*((r+l)*(r+l)-r*r)*h*p
И, если раскрыть скобки, то к вашей формуле добавится ещу п*l*l*h*N*p кг, и общий вес меди станет 3,5 т.

Да, вы здесь правы, я площадь кольца рассчитывал тоже, для упрощения, как среднюю длину окружности на толщину, не думал что разница больше тонны будет!

M = 2*п*r*l*h*N*p

, правда r в этом случае взял 0,015

Но это всё мелочи. Я вобще не понял, как вы считали теплообмен.

Ну вёл расчёт вел по первой «подходящей» формуле с вики странички «теплопроводность». Взял вторую формулу, закон теплопередачи Фурье в интегральной форме:

 P= x * S * DT / l 

x - коэффициент теплопроводности меди измеряется в Вт/(м·K)

S - общая площадь всех трубок 2*п*r*h*N тоже в этой формуле брал r = 0,015

DT = разность температур в точке теплообмена, принимается одинаковой по всей длине трубки.

l - толщина стенки трубки

всю динамику и свойства газа решил учесть умножив мощность на время t прохождения газа по теплообменнику.

так получилась оценочная формула для расчётов:

p = x * St * DT * t / l 

Есть коэффициент теплоотдачи (альфа), который показывает поток тепла от газа/жидкости к твёрдой поверхности, размерность Вт/(м*м*К). Обычно всегда есть 5 Вт на кв. м на градус Кельвина (Цельсия), при обдуве можно получить 30, при очень сильном обдуве (струйный обдув) можно достичь 100, но не более.

То, что вы посчитали, это перепад температуры на медной стенке, а определяет перепад температуры воздух-стенка. Причём дважды, сначала есть разница между температурами воздуха внутри трубки и стенки, а потом разница между воздухом снаружи трубки и стенкой. Фактически, из-за такой низкой теплоотдачи воздуха практически без разницы из чего делать тонкие стенки теплообменника — из стали или из серебра/меди.

Да, придётся всё пересчитывать.. И трубки брать с более лёгкого и прочного металла.

Для вашей площади, расхода и скорости я оцениваю разницу температур воздуха, входящего в комнату и уходящего из неё порядка 3 градусов.

Ну тоже совсем не плохо, если не брать во внимание вес и цену меди...

Как рассчитали мощность общей теплопередачи?

1 мощность теплопередачи газа на внешней стенке P1 = a*N*2*п*(r+l)*h* DT1

2 мощность теплопередачи меди толщиной l P2 = x * St * DT2 / l

3 мощность теплопередачи на внутренней стенке. P3 = a*N*2*п*r*h* DT2

далее DT2 = 0, а DT1 = DT2 = DT

a=5

P ~ 2*a*N*2*п*r*h* DT * t 

DT = 10000/(2*5*1131*2*3,1416*0,015*2,5*10,7) = 0,35C

У меня что-то опять в 10 раз меньше вышло, что лучше...

Дайте пожалуйста свою формулу расчётов.

Да, ошибиться на тонну, при простой оценке, много! Перед тем как начинать что-то делать придётся всё пересчитать точно!

Нет выше приведён плохой рассчёт!

Средний радиус должен равнятся не 0,015 а 0,0105

И расчёт сумарной мощьности тоже:

Сначала внтутреннюю теплопередачу рассчитываем

P3 = a*N*2*п*r*h* DT3

DT3 = P3 / a*N*2*п*r*h = 10000/(5*1131*2*3,1416*0,01*2,5*10,7) = 1C

DT2 ~ 0

P1 = a*N*2*п*(r+l)*h* DT1

P1 = 10000 ?

DT1 = P1 / a*N*2*п*(r+l)*h = 10000/(5*1131*2*3,1416*0,011*2,5*10,7) =1C

итого 1+0+1 = 2С намного ближе к вашему результату.

Я уже как-то не совсем понимаю, что мы считаем. Если мы считаем вентиляцию, то необходимая мощность вычисляется исходя из расхода забираемого с улицы воздуха (который 300 куб. м в час и который нужно нагревать на 50 градусов Цельсия, с -30 до +20). Если же мы говорим об отоплении дома (компенсация теплопотерь через стены, двери, окна, пол, крышу) порядка 1 кВт на 10 кв. м в самый мороз, то это другое.

Чисто воздушное отопление, вроде как, почти не используется, если в вашие 300 куб. м в час нагреть до +20 и ещё «закачать» в них 10 кВт, то это будет воздух под 100 градусов. Поэтому обычно вентиляция отдельно (иногда с небольшим перегревом до +30), конденционирование (поддержание температуры воздуха) отдельно.

Вобще есть мнение, что правильно отопление лучистое — нагреть большую поверхность (стену, пол), а воздух оставлять прохладным. Тогда дышется легче и кожа не так сохнет. Но это так, лирическое отступление

DT1 = P1 / a*N*2*п*(r+l)*h = 10000/(5*1131*2*3,1416*0,011*2,5*10,7) =1C

Что такое число «10,7»?

Я уже как-то не совсем понимаю, что мы считаем. Если мы считаем вентиляцию, то необходимая мощность вычисляется исходя из расхода забираемого с улицы воздуха (который 300 куб. м в час и который нужно нагревать на 50 градусов Цельсия, с -30 до +20). Если же мы говорим об отоплении дома (компенсация теплопотерь через стены, двери, окна, пол, крышу) порядка 1 кВт на 10 кв. м в самый мороз, то это другое.

У меня всё чуть перепуталось :)

Теперь есть две разные задачи.

1. Общая где вять 10Квт

2. Текущая, система винтелации через теплообменник. Надо выщитать разность температур входящего и исходящего воздуха. А также массу и цену. И решить оно нам надо?

Чисто воздушное отопление, вроде как, почти не используется, если в вашие 300 куб. м в час нагреть до +20 и ещё «закачать» в них 10 кВт, то это будет воздух под 100 градусов. Поэтому обычно вентиляция отдельно (иногда с небольшим перегревом до +30), конденционирование (поддержание температуры воздуха) отдельно.

Думаю об этом. А что если от солнца напрямую греть дом, ну например пол крыши сделать стекляной?

Вобще есть мнение, что правильно отопление лучистое — нагреть большую поверхность (стену, пол), а воздух оставлять прохладным. Тогда дышется легче и кожа не так сохнет. Но это так, лирическое отступление

Ну батареи и печка уже имеются в наличии. :( Цель от них избавится.

Что такое число «10,7»?

время нахождения воздуха в теплообменнике.

Вот для удобства загнал все формулы в Calc:

Расчёт теплообменника рекуператора для системы вентиляции				
				
Обозначение	Описание	Значение	Размерность	Откуда брать
V	объём воздуха пропускаемый в секунду через рекуператор	0,0833333333	м.куб/с	100*3/3600 ?
p	мощность теплообмена	10000	Ват	?
R	рабочий радиус цилиндра теплообменника.	0,3	м	?
H	высота цилиндра	2	м	?
r1	внешний радиус теплообменной трубки 8x1	0,004	м	http://www.metall-energy.ru/truba-tonkostennaya-nerjaveyuschaya.htm
r2	внутренний радиус теплообменной трубки 8x1	0,003	м	
l	толщина стенки теплообменной трубки 8x1	0,001	м	
p	плотность стали 08Х18Н10Т	7900	кг/м.куб	http://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/stn/08X18H10T
g	вес метра теплообменной трубки	0,175	кг/м	http://www.metall-energy.ru/truba-tonkostennaya-nerjaveyuschaya.htm
q	цена метра теплообменной трубки	100	руб/м	?
x	теплопроводность стали 08Х18Н10Т	16	Вт/(м·К)	http://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/stn/08X18H10T
a	коэффициент теплопередачи воздуха	5	Вт/(м.кв·К)	?
				
				
N	количество трубок, при условии равенства объёмов внутри и вне трубок	3600	шт	R*R/(r1*r1+r2*r2)
L	длинна теплообменных трубок	7200	м	H*N
M	масса теплообменных трубок	1260	кг	H*N*g
Q	цена теплообменных трубок	720000	руб	H*N*q
s1	внешняя площадь теплообменных трубок	180,95616	м.кв	2*п*r1*h*N
s2	внутренняя площадь теплообменных трубок	135,71712	м.кв	2*п*r2*h*N
S	Общее внутреннее сечение	0,10178784	м.кв	N*п*r2*r2
v	скорость воздуха в теплообменных трубках	0,8186963525	м/с	V/S
t	время прохождения воздуха через теплообменные трубки	2,44290816	с	H/v
				
DT3	разность температур на внутренней стенке	6,0323734579	градусов С	p/(a*N*2*п*r2*h*t)
DT2	разность температур на стенке трубки	0,9425583528	градусов С	(p*l)/(x*N*п*(r1+r2)*h*t)
DT1	разность температур на внешней стенке	4,5242800934	градусов С	p/(a*N*2*п*r1*h*t)
DT	разность температур между входящим и исходящим воздухом	11,499211904	градусов С	DT1+DT2+DT3

Архив электронной таблыцы с формулами расчётов Удобно изменять значения, все формулы пересчитываются.

Если расчёты верны то трубки выгоднее брать по толще:

Расчёт теплообменника рекуператора для системы вентиляции				
				
Обозначение	Описание	Значение	Размерность	Откуда брать
V	объём воздуха пропускаемый в секунду через рекуператор	0,0833333333	м.куб/с	100*3/3600 ?
p	мощность теплообмена	10000	Ват	?
R	рабочий радиус цилиндра теплообменника.	0,6	м	?
H	высота цилиндра	2	м	?
r1	внешний радиус теплообменной трубки 18x1	0,018	м	http://www.metall-energy.ru/truba-tonkostennaya-nerjaveyuschaya.htm
r2	внутренний радиус теплообменной трубки 18x1	0,016	м	
l	толщина стенки теплообменной трубки 18x1	0,001	м	
p	плотность стали 08Х18Н10Т	7900	кг/м.куб	http://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/stn/08X18H10T
g	вес метра теплообменной трубки	0,435	кг/м	http://www.metall-energy.ru/truba-tonkostennaya-nerjaveyuschaya.htm
q	цена килограмма теплообменной трубки	550	руб/кг	?
x	теплопроводность стали 08Х18Н10Т	16	Вт/(м·К)	http://metallicheckiy-portal.ru/marki_metallov/stn/08X18H10T
a	коэффициент теплопередачи воздуха	5	Вт/(м.кв·К)	?
				
				
N	количество трубок, при условии равенства объёмов внутри и вне трубок	620,6896551724	шт	R*R/(r1*r1+r2*r2)
L	длинна теплообменных трубок	1241,3793103448	м	H*N
M	масса теплообменных трубок	540	кг	H*N*g
Q	цена теплообменных трубок	297000	руб	M*q
s1	внешняя площадь теплообменных трубок	140,3970206897	м.кв	2*п*r1*h*N
s2	внутренняя площадь теплообменных трубок	124,7973517241	м.кв	2*п*r2*h*N
S	Общее внутреннее сечение	0,4991894069	м.кв	N*п*r2*r2
v	скорость воздуха в теплообменных трубках	0,1669373031	м/с	V/S
t	время прохождения воздуха через теплообменные трубки	11,9805457655	с	H/v
				
DT3	разность температур на внутренней стенке	1,3376670323	градусов С	p/(a*N*2*п*r2*h*t)
DT2	разность температур на стенке трубки	0,046446772	градусов С	(p*l)/(x*N*п*(r1+r2)*h*t)
DT1	разность температур на внешней стенке	1,189037362	градусов С	p/(a*N*2*п*r1*h*t)
DT	разность температур между входящим и исходящим воздухом	2,5731511663	градусов С	DT1+DT2+DT3

http://i.imgur.com/5LhpxOF.jpg

Если мы считаем вентиляцию, то необходимая мощность вычисляется исходя из расхода забираемого с улицы воздуха (который 300 куб. м в час и который нужно нагревать на 50 градусов Цельсия, с -30 до +20).

рекуператор.ods.7z включил расчёт мощности для нагрева воздуха на 60 градусов, получилось 6,5КВат.

Чисто воздушное отопление, вроде как, почти не используется, если в вашие 300 куб. м в час нагреть до +20 и ещё «закачать» в них 10 кВт, то это будет воздух под 100 градусов. Поэтому обычно вентиляция отдельно (иногда с небольшим перегревом до +30), конденционирование (поддержание температуры воздуха) отдельно.

Вобще есть мнение, что правильно отопление лучистое — нагреть большую поверхность (стену, пол), а воздух оставлять прохладным. Тогда дышется легче и кожа не так сохнет. Но это так, лирическое отступление

А если таки закачать ещё компенсацию теплопотерь, на 10КВат. ?

100 градусов температура воздуха! Будет баня или нет?

:)

Пытаюсь посчитать и решить оно мне надо?

Дорогая и тяжелая хрень, но экономит 6,5КВат при вентиляции....

Нету в той формуле времени нахождения воздуха в рекуператоре. Время и по размероности туда не лезет. Коэффициент alpha показывает тепловой поток исходя из разницы температур и площади. Если решать задачу нагрева/охлаждения воздуха от твёрдого тела постоянной температуры, то чем больше время, тем ниже разница температур, поэтому тепловой поток со временем падает. А в теплообменнике, работающем в режиме противотока разница температур воздух/стенка постоянна, поток тепла определяется площадью и коэффициентом теплоотдачи. 5 Вт/(кв.м К) это я дал самый минимум, когда совсем низкие скорости и пыльные стенки, наверное, для вашего теплообменника (если без сажи) можно брать 10-15. В принципе, в сети есть много графиков, там можно найти это коэффициент и поточнее (для заданой скорости в круглой трубе).

Если расчёты верны то трубки выгоднее брать по толще:

Выгоднее делать нормальный двухступенчатый нагрев вентиляционного воздуха. На первой ступени роторный теплообменник, нагрев входящего в помещение воздуха теплом исходящего, на второй ступени дальнейший подогрев, либо в водяном калорифере, либо герметичном теплообменнике дымом. Причём на второй ступени требуется нагрев воздуха на 3-5 градусов, поэтом не такой большой размер теплообменника.

Да, роторный теплообмениик требует вращения (электродвигатель), но и вентиляция тоже требует вращения (вентилятор). Тяга, возникающая в дымой трубе возникает за счёт разницы температур (ведущей к разнице давлений), причём вся труба должна быть заполнена горячим дымом, иначе тяги не будет. Ваш теплообменник это не тот случай.

100 градусов температура воздуха! Будет баня или нет?

Будет сложность равномерно распределить этот воздух, чтобы он перемешивался с комнатным без локального нагрева какой-то одной части комнаты.

Теперь есть две разные задачи.

1. Общая где вять 10Квт

Дак нигде их не взять, либо дрова, либо тепловой насос (если не рассматривать всякое типа ветряка, гейзера и т.д.). А тепловой насос это штука сложная — компрессор, фреон, как в холодильнике или конденционере, да ещё и поиск хоть какого-то источника тепла (под землей), когда на улице воздух -30. Конечно, дом нужно хорошо утеплять, чтобы не 10 кВт, а, допустим 5 кВт требовалось. Причём утепление ещё бы как-то проверять время от времени, так как усадка/подвижка фундамента и пр. могут вести к образованию трещин/щелей, которые фиг найдёшь.

Нету в той формуле времени нахождения воздуха в рекуператоре. Время и по размероности туда не лезет. Коэффициент alpha показывает тепловой поток исходя из разницы температур и площади. Если решать задачу нагрева/охлаждения воздуха от твёрдого тела постоянной температуры, то чем больше время, тем ниже разница температур, поэтому тепловой поток со временем падает. А в теплообменнике, работающем в режиме противотока разница температур воздух/стенка постоянна, поток тепла определяется площадью и коэффициентом теплоотдачи.

Убрал время из формул. Получается, теперь выгоднее сильнее дуть что бы коэффициентом теплоотдачи был больше..

5 Вт/(кв.м К) это я дал самый минимум, когда совсем низкие скорости и пыльные стенки, наверное, для вашего теплообменника (если без сажи) можно брать 10-15. В принципе, в сети есть много графиков, там можно найти это коэффициент и поточнее (для заданной скорости в круглой трубе).

Предусматривал в конструкции хитрый ввод и вывод исходящего воздуха, может поможет. Воздух стоит вводить под углом маленьким углом tg(a)=d/R где d высота воздуховода. Тогда в пустом цилиндре будет устойчивый вихрь, а с трубками хотелось бы просчитать, но думаю сложновато будет, придется по концентрических кругах ставить.

Выгоднее делать нормальный двухступенчатый нагрев вентиляционного воздуха. На первой ступени роторный теплообменник, нагрев входящего в помещение воздуха теплом исходящего, на второй ступени дальнейший подогрев, либо в водяном калорифере, либо герметичном теплообменнике дымом. Причём на второй ступени требуется нагрев воздуха на 3-5 градусов, поэтом не такой большой размер теплообменника.

Подумаю, отпишу. Наверно это будет более оптимально по цене и массе.

Да, роторный теплообмениик требует вращения (электродвигатель), но и вентиляция тоже требует вращения (вентилятор). Тяга, возникающая в дымой трубе возникает за счёт разницы температур (ведущей к разнице давлений), причём вся труба должна быть заполнена горячим дымом, иначе тяги не будет. Ваш теплообменник это не тот случай.

А если выше описанную конструкцию перевернуть верх ногами и дымоход сделать у земли? Вход тоже у земли!

Холодный воздух с низу втягивается в теплообменник в нём нагревается , подымается и выходит у потолка.

Тёплый воздух у потолка втягивается в теплообменник охлаждается и опускается в низ выходит из дымохода у земли..

Дым тоже можно подавать сверху и он охлаждаясь будет опускаться...

Будет сложность равномерно распределить этот воздух, чтобы он перемешивался с комнатным без локального нагрева какой-то одной части комнаты.

Да сложность, буду греть у окон и внешних стенок (желательно с низу).. А выход делать у внутренних вверху. Так ветер сам будет равномерно распределять тепло.

Пока вариант чисто воздушного отопления мне нравится.

Дак нигде их не взять, либо дрова, либо тепловой насос.

Дрова плохо и тепловой насос тоже дорого и негде зарыть...

Рассматриваю дрова + теплообменник для вентиляции...

Ладно я подумаю и на следующих выходных что-то отпишу по двухступенчатой системе.

Воздух стоит вводить под углом маленьким углом tg(a)=d/R где d высота воздуховода.

Под углом к какой оси?

а с трубками хотелось бы просчитать,

Если я правильно помню, то при турбулентном течении примерно на 20 калибрах (диаметрах) трубы, независимо от того, как в неё ввели струю, устанавливается одинаковый режим течения. Причём 20 калибров это вобще для измерительно диафрагмы, реально всё выравнивается на 5 калибрах. Так что думать о хитром вводе струи внутрь длинной тонкой трубке смысла нет.

Холодный воздух с низу втягивается в теплообменник в нём нагревается , подымается и выходит у потолка.

Тяга возникает из-за разницы давлений, котороя возникает из-за разности веса (плотности) столба газа внутри трубы и снаружи. А разность плотностей в свою очередь определяется разностью температур. Не знаю, какая у вас печь, но, если я правильно помню, в обычной керпичной печи хорошая тяга возникает только тогда, когда весь дымоход прогреется и заполнится горячим дымом (так как перестанет отбирать тепло у дыма). В теплообменнике у вас воздух нагреватся/охлаждается и его плотность приближается к плотности того воздуха, куда он должен выйти из теплообменника. Не то, чтобы тяги совсем не будет, но, ИМХО, она будет крайне мала, чтобы обеспечить желаемую скорость/расход.