Портативный газовый обогреватель «Тепло вместе с нами»



В статье автор описывает, как он собрал из подручных материалов портативный газовый обогреватель и апробировал его.

Ключевые слова: газовый обогреватель, устройство, сборка, апробация.

Актуальность: в суровых условиях Республики Саха (Якутия) портативные переносные обогреватели обеспечивают теплом в походных условиях. Они идеально подходят для туристов, охотников, рыбаков, автомобилистов, которые отправляются в дальнюю поездку.

Объект : процесс создания портативного газового обогревателя.

Предмет : портативный газовый обогреватель из подручных материалов .

Цель: создать портативный газовый обогреватель воздуха.

Задачи:

1. Изучить виды, различия и принцип работы обогревателей;
2. Определить составные части устройства и принцип работы портативного обогревателя;
3. Создать и протестировать устройство;

4. Рассчитать бюджет.
5. Собрать портативный газовый обогреватель;

Гипотеза: портативный газовый обогреватель экономичен, безопасен и может быстро нагреть палатку или автомобиль.

Практическая значимость : созданный нами самодельный портативный газовый обогреватель можно собрать из вторичных материалов.

М етоды исследования: поиск, изучение, создание, расчет, апробация.

Газовый обогреватель — это мобильное или стационарное устройство, предназначенное для обогрева воздуха в помещении до комфортной температуры. В зависимости от типа, газовый обогреватель может работать как непосредственно от газовой сети или от баллона пропан-бутан.

В зависимости от предназначения устройства бывают стационарными или портативными. Устанавливаются на стене, потолке или на полу.

Данный тип устройства — несъемный газовый обогреватель, работающий от баллона или газовой сети. Большинство моделей производится с комплектом форсунок для любого вида газа.

Переносные газовые обогреватели работают исключительно на баллонном газе. Такие приборы обладают более высокой степенью безопасности за счет наличия нескольких эффективных защит, которые обеспечивают автоматическое отключение устройства в случае снижения давления газа, опрокидывания устройства, превышения уровня содержания углекислого газа и в других критических ситуациях. Степень защиты обогревателя может меняться от модели и ценовой категории устройства. Портативные обогреватели, как правило, используются для обогрева зимних палаток. Обогреватели с подключаемым через шланг газовым баллоном можно брать, например, на зимнюю рыбалку или на дачу, когда оборудование доставляется на автомобиле.

Для автономных походов лучше всего выбрать устройство со встраиваемым баллоном, которое обладает небольшими габаритами и может использоваться для обогрева не только пространства внутри палатки, но и на открытом воздухе.

Устройство газовых обогревателей простое. Основа — газовая горелка. Именно она ответственна за правильное и эффективное сжигание газа. От производительности горелки зависит расход газа и мощность обогревателя.

Газовые обогреватели действуют по принципу беспламенного горения газа в изолированной камере. Попадая в энергоресурс, газ соединяется с инжектируемым воздухом, эта смесь направляется в камеру, где компоненты смешиваются окончательно. Под давлением смесь газа и воздуха переходит в поле излучающей панели, где происходит окисление и сгорание смеси. Камера может быть открытого или закрытого типа. Газовый обогреватель с закрытым типом камеры для дома наиболее практичен по сравнению с приборами открытого типа, поскольку полностью исключено попадание газа и продуктов сгорания в воздух помещения. Для снижения риска выброса газа в воздух помещения, устройства с открытым типом камеры оборудованы анализаторами воздуха и предохранительными клапанами, которые в случае критической ситуации отключают прибор.

Основными элементами конструкции газового инфракрасного обогревателя являются:

– Корпус, в котором смешивается газ и воздух, образуя газовоздушную смесь;

– Перфорированные жаростойкие керамические плитки, на внешней поверхности которых происходит сжигание полученной смеси.

Одной из конструктивных разновидностей газовых инфракрасных обогревателей, использующих тот же принцип лучистого нагрева, являются инфракрасные трубчатые газовые обогреватели, основными элементами конструкции которого являются:

– Дутьевая горелка, в которой смешивается газ и воздух, образуя газо-воздушную смесь;

– Излучающие металлические трубы внутри которых происходит сжигание полученной смеси.

При сгорании газа выделяется энергия — часть в виде тепловой энергии конвекцией, часть в виде инфракрасного излучения. Любой материал при температуре выше абсолютного ноля начинает излучать тепловую энергию, и чем выше температура материала, тем интенсивнее излучение. Тепло в таком устройстве выделяется при сжигании газа. Просто от сжигания, инфракрасного излучения мало, большая часть тепла выделяется конвекцией. Именно поэтому уличные газовые инфракрасные обогреватели такие прожорливые и малоэффективные. При мощности более 10 киловатт они способны обогревать относительно небольшие площади [1].

На эффективность инфракрасного обогрева влияет и материал поверхности. Так, например, дерево, кирпич, стекло, бумага хорошо поглощают ИК-излучение, а алюминиевая фольга отлично отражает волны. Расстояние до поверхности — тоже важное условие — интенсивность излучения уменьшается с увеличением расстояния. Влияет и направление обогрева. Для максимальной эффективности обогреватель должен быть направлен излучателем в центр комнаты.

Во всех газовых обогревателях в качестве топлива используется пропан-бутан. Баллон приобретается отдельно.

План исследования:

1) изучить информацию;

2) выполнить схему газового обогревателя;

3) подборка частей устройства;

4) рассчитать бюджет;

5) сборка самодельного обогревателя;

6) апробация действующего газового обогревателя;

7) разработка заключения.

1. Действуя по этому плану, мы сначала изучили информацию в данной области. На рынке представлены разные виды газовых обогревателей. Цены стоят от 3000 рублей и выше.
2. Затем мы изучили принцип работы газового обогревателя.
3. Мы начали с разработки схемы обогревателя (рис.1).

Рис. 1. Схема портативного газового обогревателя «Тепло вместе с нами»

4. Конструкция портативного газового обогревателя достаточно простая:

газовая горелка, гофрированная металлическая труба, угольник алюминиевый, вентилятор (кулер компьютерная), баллон газовый, алюминиевая сетка с мелкими сотами для безопасности.

Принцип действия

Мы зажигаем факел горелки, который находится на нижней стороне нашего обогревателя. В качестве противопожарной защиты установили сетку по бокам. Нагретый воздух и продукт горения проходит по теплообменнику, затем по гофрированной трубе змеевик. В результате теплообмена труба нагревается. После этого включается вентилятор для отдува. В качестве отдува, используем три компьютерных кулера на 12х12, которые работают на 12 вольт, тем самым создается конвекция воздуха [3].

Расчет мощности обогревателя

Чтобы вычислить мощность, используем формулу P=Q· t

Нам известно: С (воздуха)=1005 Дж/кг·℃, ƍ (воздуха)=1,29 кг/м³

Измерено: t1= 16 ℃

t2= 24 ℃

V= 4x3x3, (длина 4 м, ширина 3 м, высота 3 м)

t = 10 мин

Q=С·m·(t1-t2)

ƍ=m/V m=V·ƍ

m= 36 м³·1,29 кг/м³= 46,44 кг

Q= 1005 Дж/кг·℃ ·46,44 кг(24 ℃-16 ℃)=373377,6 Дж

P=Q·t= 373377,6 Дж /600 с=622 Вт [4]

Определение расходов газа: 1 газовый баллон работает 6–7 часов.

Таблица 1

Составные части самодельного газового обогревателя

№	Название детали	Характеристики
1	Газовая горелка	Производство Китай, температура MAX — 1300 °С
2	Гофрированная металлическая труба	диаметр 30 мм, длина 1 метр Длиной 1 м
3	Угольник алюминиевый	2метра 2х2Длиной 2 м
4	Вентилятор (кулер компьютерная)	3 шт. 12х12 на 12 вольт
5	Баллон газовый	Сжиженный газ НЕТТО 220 гр
6	Алюминиевая сетка с мелкими сотами для безопасности	100х33 см

Цены на обогреватели достаточно высоки. Их стоимость колеблется от трех тысяч рублей и выше [5].

Таблица 2

Стоимость газовых обогревателей

№	Наименование	Ед.измер.	Количество	Цена за 1 шт, руб.коп.
1	Умница ГО-5кВт	Шт	1	от 10 254,00

Таблица 3

Бюджет портативного газового обогревателя

№	Наименование	Ед.измер.	Количество	Цена за единицу, руб.коп.
1	Газовая горелка	Шт	1	480,00
2	Труба гофрированная	Шт	1	400,00
3	Угольник алюминиевый	Шт	1	300,00
4	Баллон газовый	Шт	1	100,00
5	Сетка	Шт	1	370,00
6	Вентилятор (кулер компьютерная)	Шт.	3	Отходы
	Итого			1 650,00

Из таблицы 2 видно, что экономия средств выходит 10 254,00–1 650,0 = 8 604,00 руб. Получается, что создание самодельного портативного газового обогревателя «Тепло вместе с нами» обойдется значительно дешевле, чем покупать готовый обогреватель.

Самодельный портативный газовый обогреватель «Тепло вместе с нами» требует дальнейшей доработки, усовершенствования, а именно увеличить количество спиралей, чтобы увеличить количество теплоты, уменьшить размер (габарит). Данное устройство может использоваться участниками СВО в полевых условиях в зимний период.

План исследования выполнен. Самодельный портативный газовый обогреватель «Тепло вместе с нами» собран. Проведена апробация портативного газового обогревателя «Тепло вместе с нами», выполнены расчеты мощности устройства.

Поставленная цель достигнута, поставленные задачи выполнены. Соблюдая правила техники безопасности, мы собрали самодельный портативный газовый обогреватель из вторичных материалов, затратив минимальный бюджет. Самодельный портативный газовый обогреватель «Тепло вместе с нами» — это самый экономичный и безопасный вариант обогревателя. Гипотеза работы доказана.

Я убедился, что работа, выполненная своими руками, дает экономию в семейный бюджет. В ходе работы я научился с технологией проектирования и конструирования.

Литература:

1. Физика. 8 кл.: учебник/А. В. Перышкин. — 2 изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2014. -237
2. Перельман Я. И. Занимательная физика. М.: Наука, 1976.
3. https://tehnikaland.ru/klimaticheskaya-tehnika/istoriya-izobreteniya-obogrevatelya.html
4. https://realty.rbc.ru/news/618a729a9a79472f14d760cc
5. https://holodine.net/dopolnitelnoe-uteplenie/teplovoe-otopitelnoe-oborudovanie/gazovye-obogrevateli/