Ni u jednom industrijskom objektu nije moguće zagrijati prostorije klasičnim generatorima topline koji rade na sagorijevanje plina, tekućeg ili krutog goriva, a upotreba grijača s grijaćim elementima je nepraktična ili nesigurna. U takvim situacijama dolazi u pomoć vrtložni generator topline koji koristi kavitacijske procese za zagrijavanje radne tekućine. Osnovni principi rada ovih uređaja otkriveni su još 30 -ih godina prošlog stoljeća, a aktivno su se razvijali od 50 -ih godina. No, uvođenje u proces proizvodnje grijanja tekućine zbog vrtložnih učinaka dogodilo se tek 90 -ih godina, kada je pitanje uštede energetskih resursa postalo najoštrije.

Uređaj i princip rada

U početku su, zbog vrtložnih tokova, učili kako doći do zagrijavanja zraka i drugih mješavina plina. U tom trenutku nije bilo moguće zagrijati vodu zbog nedostatka svojstava kompresije. Prvi pokušaj u tom smjeru napravio je Merkulov, koji je predložio da se Rank -ova cijev napuni vodom umjesto zrakom. Pokazalo se da je oslobađanje topline nuspojava vrtložnog kretanja tekućine, a proces dugo nije imao ni opravdanje.

Danas je poznato da kada se tekućina kreće kroz posebnu komoru, molekule vode istiskuju molekule plina iz prekomjernog pritiska, koji se nakupljaju u mjehurićima. Zbog postotne prednosti vode, njeni molekuli imaju tendenciju drobljenja plinskih inkluzija, a površinski tlak u njima raste. S daljnjim opskrbom molekula plina, temperatura unutar uključaka raste, dosežući 800 - 1000 ° C. A nakon dostizanja zone s nižim tlakom, dolazi do procesa kavitacije (kolapsa) mjehurića, u kojem se akumulirana toplinska energija oslobađa u okolni prostor.

Svi vrtložni generatori topline podijeljeni su u tri kategorije ovisno o načinu stvaranja kavitacijskih mjehurića unutar tekućine:

• Pasivni tangencijalni sistemi;
• Pasivni aksijalni sistemi;
• Aktivni uređaji.

Pogledajmo sada svaku od kategorija detaljnije.

Pasivni tangencijalni HTG

To su takvi vrtložni generatori topline u kojima termogeneracijska komora ima statički dizajn. Strukturno, takvi generatori vrtloga predstavljaju komoru s nekoliko mlaznica kroz koje se dovodi i uklanja rashladna tekućina. Prekomjerni tlak u njima nastaje pumpanjem tekućine kompresorom, oblik komore i njen sadržaj je ravna ili vrtložna cijev. Primjer takvog uređaja prikazan je na donjoj slici.

Slika 1: shematski dijagram pasivnog tangencijalnog generatora

Kada se tekućina kreće po ulaznoj cijevi, dolazi do usporavanja na ulazu u komoru zbog uređaja za kočenje, što rezultira rijetkim prostorom u zoni ekspanzije volumena. Zatim se mjehurići sruše i voda se zagrijava. Za dobivanje energije vrtloga u pasivnim vrtložnim generatorima topline instalirano je nekoliko ulaza / izlaza iz komore, mlaznica, promjenjivog geometrijskog oblika i drugih metoda za stvaranje promjenjivog pritiska.

Pasivni aksijalni generatori topline

Kao i prethodni tip, pasivni aksijalni nemaju pokretnih elemenata za stvaranje vrtloga. Vortex generatori topline ovog tipa zagrijavaju rashladnu tekućinu postavljanjem membrane s cilindričnim, spiralnim ili konusnim otvorima u komori, mlaznicom, matricom, prigušnicom koja djeluje kao ograničavajući uređaj. U nekim modelima ugrađeno je nekoliko grijaćih elemenata s različitim karakteristikama prolaznih otvora kako bi se povećala njihova učinkovitost.

Pirinač. 2: shematski dijagram pasivnog aksijalnog generatora topline

Pogledajte sliku, ovdje je princip rada najjednostavnijeg aksijalnog generatora topline. Ova toplinska instalacija sastoji se od komore za grijanje, ulaza koji uvodi protok hladne tekućine, uređaja za stvaranje protoka (nije prisutan u svim modelima), uređaja za ograničavanje, odvoda s protokom tople vode.

Generatori aktivne topline

Zagrijavanje tekućine u takvim vrtložnim generatorima topline provodi se zbog rada aktivnog pomičnog elementa u interakciji s rashladnom tekućinom. Opremljene su komorama tipa kavitacije sa aktivatorima diska ili bubnja. To su rotacijski generatori topline, jedan od najpoznatijih među njima je generator topline Potapov. Najjednostavniji dijagram aktivnog generatora topline prikazan je na donjoj slici.

Pirinač. 3: shematski dijagram aktivnog izvora topline

Kada se aktivator okreće u ovom smjeru, zbog rupica na površini aktivatora stvaraju se mjehurići koji su s njima u različitim smjerovima na suprotnom zidu komore. Ovaj se dizajn smatra najučinkovitijim, ali i prilično složenim u odabiru geometrijskih parametara elemenata. Stoga većina vrtložnih generatora topline ima perforacije samo na aktivatoru.

Imenovanje

U zoru uvođenja generatora kavitacije u rad, on se koristio samo za namjeravanu namjenu - za prijenos toplinske energije. Danas se, u vezi s razvojem i poboljšanjem ovog smjera, vrtložni generatori topline koriste za:

• Zagrijavanje prostorija, kako u domaćim tako iu industrijskim zonama;
• Grijanje tekućine za tehnološke operacije;
• Kao protočni bojleri, ali sa većom efikasnošću od klasičnih kotlova;
• Za pasterizaciju i homogenizaciju prehrambenih i farmaceutskih smjesa sa zadanom temperaturom (to osigurava uklanjanje virusa i bakterija iz tekućine bez toplinske obrade);
• Dobijanje hladnog mlaza (u takvim modelima topla voda je nuspojava);
• Mešanje i odvajanje naftnih derivata, dodavanje hemijskih elemenata u dobijenu smešu;
• Generisanje pare.

S daljnjim poboljšanjem vrtložnih generatora topline, opseg njihove primjene će se proširiti. Štaviše, ova vrsta opreme za grijanje ima niz preduvjeta za istiskivanje još uvijek konkurentnih tehnologija iz prošlosti.

Prednosti i nedostaci

U usporedbi s identičnim tehnologijama za grijanje prostorija ili tekućina za grijanje, vrtložni generatori topline imaju niz značajnih prednosti:

• Ekološki prihvatljivost- u usporedbi s generatorima topline na plin, kruto gorivo i dizel gorivo, ne zagađuju okoliš;
• Sigurnost od požara i eksplozije- vrtložni modeli, u usporedbi s plinskim generatorima topline i uređajima za naftne derivate, ne predstavljaju takvu prijetnju;
• Varijabilnost- vrtložni generator topline može se instalirati u postojeće sisteme bez potrebe za ugradnjom novih cjevovoda;
• Ekonomija- u određenim situacijama mnogo je isplativije od klasičnih generatora topline, jer pružaju istu toplinsku snagu u smislu utrošene električne energije;
• Nije potreban sistem hlađenja;
• Ne zahtijeva organizaciju uklanjanja produkata sagorijevanja ne ispuštaju ugljični monoksid i ne zagađuju zrak radnog prostora ili stambenog prostora;
• Omogućite dovoljno visoku efikasnost- oko 91 - 92% sa relativno malom snagom elektromotora ili pumpe;
• Kamenac se ne stvara pri zagrijavanju tekućine, što uvelike smanjuje vjerojatnost oštećenja uzrokovanih korozijom i začepljenjem kamenca;

No, osim prednosti, vrtložni generatori topline imaju i niz nedostataka:

• Stvara jako opterećenje bukom na mjestu instalacije, što uvelike ograničava njihovu upotrebu direktno u spavaćim sobama, hodnicima, uredima i sličnim mjestima;
• Karakteriziraju ga velike dimenzije, u poređenju sa klasičnim grejačima tečnosti;
• Zahtijeva fino podešavanje procesa kavitacije, budući da mjehurići pri sudaru sa stijenkama cjevovoda i radnim elementima pumpe dovode do njihovog brzog trošenja;
• Prilično skupa popravka u slučaju kvara elemenata vrtložnog generatora topline.

Kriterijumi po izboru

Prilikom odabira vrtložnog generatora topline važno je odrediti stvarne parametre uređaja koji su najpogodniji za rješavanje trenutnog zadatka. Ovi parametri uključuju:

• Potrošnja energije- određuje količinu električne energije koja se troši iz mreže, potrebnu za rad instalacije.
• Faktor konverzije- određuje omjer utrošene energije u kW i oslobođene toplinske energije u kW.
• Brzina protoka- određuje brzinu kretanja tečnosti i mogućnost njene regulacije (omogućava vam da regulišete razmenu toplote u sistemima grejanja ili pritisak u bojleru).
• Tip vrtložne komore- određuje način dobivanja toplinske energije, efikasnost procesa i potrebne troškove.
• dimenzije- važan faktor koji utječe na mogućnost ugradnje generatora topline na bilo koje mjesto.
• Broj cirkulacionih kola- neki modeli, osim kruga grijanja, imaju i krug odvodnje hladne vode.

Parametri nekih vrtložnih generatora topline dati su u donjoj tablici:

Tablica: karakteristike nekih modela vrtložnih generatora

Instalirana snaga elektromotora, kW
Mrežni napon, V		380	380	380	380	380
Zagrijana zapremina do, kubnih metara.		5180	7063	8450	10200	15200
Maksimalna temperatura rashladne tečnosti, o S
Neto težina, kg.		700	920	1295	1350	1715
Dimenzije:
	- dužina mm - širina mm. - visina mm.
Radni sati		mašina	mašina	mašina	mašina	mašina

Također, važan faktor je cijena vrtložnog generatora topline, koju postavlja proizvođač i može ovisiti kako o njegovim dizajnerskim karakteristikama, tako i o radnim parametrima.

Uradi sam VTG

Slika 4: Opšti prikaz

Za izradu vrtložnog generatora topline kod kuće trebat će vam: električni motor, ravna zatvorena komora s rotirajućim diskom, pumpa, brusilica, zavarivanje (za metalne cijevi), lemilica (za plastične cijevi), električna bušilica, cijevi i pribor za njih, krevet ili stalak za postavljanje opreme. Montaža uključuje sljedeće korake:

Pirinač. 6: spojite vodovod i napajanje

Takav vrtložni generator topline može se povezati i na postojeći sustav opskrbe toplinom, a za njega se mogu instalirati zasebni radijatori za grijanje.

Povezani videozapisi

Spremni generator topline.

Ovisno o vrsti uređaja, mijenja se i način njegove proizvodnje. Vrijedno je upoznati se sa svakom vrstom uređaja, proučiti značajke proizvodnje prije nego što krenete na posao. Jednostavan način izrade Ranke vrtložne cijevi vlastitim rukama je upotreba gotovih elemenata. Za to će vam trebati bilo koji motor. U isto vrijeme, uređaj veće snage može zagrijati više rashladne tekućine, što će povećati produktivnost sistema.

Za uspješnu izgradnju potrebno je pronaći gotova rješenja. Moguće je stvoriti vrtložni generator topline vlastitim rukama, čiji će crteži i dijagrami biti dostupni, bez većih poteškoća. Za izvođenje građevinskih radova trebat će vam sljedeći alati:

• Bugarski;
• željezni uglovi;
• zavarivanje;
• bušilica i set nekoliko bušilica;
• pribor i set ključeva;
• prajmer, boja i četke.

Vortex motor jedan je od izvora alternativne energije za grijanje kuće.

Treba shvatiti da rotacijski uređaji stvaraju prilično jaku buku tijekom rada. No, u usporedbi s drugim uređajima, odlikuju ih veće performanse. Crteži i dijagrami za izradu vrtložnog generatora topline vlastitim rukama mogu se naći posvuda. Treba shvatiti da će posao biti uspješno završen samo uz potpunu usklađenost s proizvodnom tehnologijom.

Ugradnja vortex pumpe generatora topline i izgradnja kućišta

Kućište ovog uređaja izrađeno je u obliku cilindra, koji mora biti zatvoren sa strane svake baze. Prolazne rupe nalaze se sa svake strane. Pomoću njih možete vrtložni generator topline vlastitim rukama spojiti na sustav grijanja kuće. Glavna karakteristika takvog proizvoda je da je mlaz ugrađen unutar kućišta, blizu ulaza. Ovaj uređaj treba odabrati pojedinačno za svaki pojedinačni slučaj.

Dijagram vrtložnog motora.

Proces proizvodnje uključuje sljedeće točke:

• odsijecanje cijevi potrebne veličine (oko 50-60 cm);
• threading;
• izrada para prstenova od cijevi istog promjera duljine oko 50 mm;
• zavarivanje poklopca na mjestima gdje se niti ne režu;
• izrezivanje dvije rupe u sredini svakog poklopca (jedna za spajanje grane, druga za mlaz);
• bušenje skošenja pored mlaznice kako bi se dobila mlaznica.

Instalacija vrtložne pumpe motora vrši se nakon odabira jedinice potrebne snage. Prilikom kupovine morate se pridržavati dva pravila. Prvo, uređaj mora biti centrifugalni. Drugo, izbor će biti preporučljiv samo ako uređaj optimalno funkcionira u tandemu s ugrađenim elektromotorom.

Izolacija vrtložnog motora

Prije puštanja uređaja u rad, potrebno ga je izolirati. To se radi nakon izgradnje kućišta. Preporučuje se omotanje konstrukcije toplinskom izolacijom. U tu se svrhu u pravilu koristi materijal otporan na visoke temperature. Izolacijski sloj je pričvršćen žicom za kućište uređaja. Kao toplinsku izolaciju treba koristiti jedan od sljedećih materijala:

Spremni generator topline.

• staklena vuna;
• mineralna vuna;
• bazaltna vuna.

Kao što možete vidjeti sa popisa, gotovo svaka izolacija vlakana će raditi. Vrtložni indukcijski grijač, čiji se pregledi mogu pronaći po cijelom Runetu, mora biti visokokvalitetno izoliran. U suprotnom postoji opasnost da će uređaj odavati više topline prostoriji u kojoj je instaliran. Dobro je znati: " .

Na kraju, morate dati nekoliko savjeta. Prvo se preporučuje bojanje površine proizvoda. To će ga zaštititi od korozije. Drugo, preporučljivo je učiniti sve unutrašnje elemente uređaja debljim. Ovaj pristup će povećati njihovu otpornost na habanje i otpornost na agresivna okruženja. Treće, vrijedi napraviti rezervne kape. Takođe moraju imati rupe potrebnog prečnika na potrebnim mestima u ravni. To je potrebno kako bi se odabirom postigla veća efikasnost jedinice.

Summarizing

Ako su uzeta u obzir sva pravila za izradu strukture, tada će generator vrtloga dugo služiti. Ne zaboravite da mnogo toga u sistemu grijanja ovisi i o pravilnoj instalaciji uređaja. U svakom slučaju, proizvodnja takve strukture iz improviziranih sredstava bit će jeftinija od kupnje gotovog uređaja. Međutim, za optimalan rad uređaja trebali biste odgovorno pristupiti procesima izrade kućišta i oblaganja toplinske izolacije.

Zbog visokih cijena industrijske opreme za grijanje, mnogi će majstori vlastitim rukama napraviti ekonomičan vrtložni generator topline.

Takav generator topline samo je malo izmijenjena centrifugalna pumpa. Međutim, da biste sami sastavili takav uređaj, čak i sa svim dijagramima i crtežima, morate imati barem minimalno znanje iz ove oblasti.

Princip rada

Rashladna tekućina (najčešće se koristi voda) ulazi u kavitator, gdje se instalirani elektromotor odmotava i secira vijkom, što rezultira stvaranjem mjehurića s parama (to se događa i kada podmornica i brod plutaju, ostavljajući specifičan staza).

Krećući se uz generator topline, kolabiraju, zbog čega se oslobađa toplinska energija. Taj se proces naziva kavitacija.

Na temelju riječi Potapova, tvorca kavitacijskog generatora topline, princip rada ove vrste uređaja temelji se na obnovljivoj energiji. Zbog nedostatka dodatnog zračenja, prema teoriji, učinkovitost takve jedinice može biti oko 100%, budući da se gotovo sva potrošena energija troši na zagrijavanje vode (nosač topline).

Kreiranje žičanog okvira i izbor elemenata

Za izradu domaćeg vrtložnog generatora topline, za njegovo spajanje na sustav grijanja, trebat će vam motor.

Što je veća njegova snaga, to će više moći zagrijati rashladnu tekućinu (to jest, proizvest će više topline i brže). Međutim, ovdje je potrebno usredotočiti se na radni i maksimalni napon u mreži, koji će mu se isporučiti nakon instalacije.

Prilikom odabira pumpe za vodu potrebno je uzeti u obzir samo one mogućnosti koje motor može okrenuti. Istodobno, mora biti centrifugalnog tipa, inače nema ograničenja u izboru.

Takođe morate pripremiti krevet za motor. Najčešće je to običan željezni okvir na koji su pričvršćeni željezni uglovi. Dimenzije takvog kreveta ovisit će prvenstveno o dimenzijama samog motora.

Nakon odabira potrebno je odrezati uglove odgovarajuće duljine i zavariti samu konstrukciju, što bi trebalo omogućiti postavljanje svih elemenata budućeg generatora topline.

Zatim morate izrezati još jedan ugao za postavljanje elektromotora i zavariti ga na okvir, ali preko njega. Zadnji dodir u pripremi okvira je bojanje, nakon čega je već moguće montirati elektranu i pumpu.

Dizajn kućišta generatora toplote

Takav uređaj (razmatra se hidrodinamička verzija) ima tijelo u obliku cilindra.

Povezan je sa sistemom grijanja kroz rupe sa strana.

Ali glavni element ovog uređaja je upravo mlaz koji se nalazi unutar ovog cilindra, neposredno pored ulaza.

Bilješka: važno je da veličina ulaza mlaza ima dimenzije koje odgovaraju 1/8 promjera samog cilindra. Ako je njegova veličina manja od ove vrijednosti, tada voda fizički neće moći proći kroz nju u potrebnoj količini. U tom slučaju, pumpa će se snažno zagrijati, zbog povećanog pritiska, što će također imati negativan učinak na stijenke dijelova.

Kako napraviti

Za izradu domaćeg generatora topline trebat će vam brusilica, električna bušilica i aparat za zavarivanje.

Proces će se odvijati na sljedeći način:

1. Prvo morate izrezati komad prilično debele cijevi, ukupnog promjera 10 cm, a dužine ne više od 65 cm. Nakon toga morate na njoj napraviti vanjski utor od 2 cm i izrezati nit .
2. Sada je od potpuno iste cijevi potrebno napraviti nekoliko prstenova, dugih 5 cm, nakon čega se izrezuje unutarnji navoj, ali samo s jedne njegove strane (to jest, polu prstena) na svakom.
3. Zatim morate uzeti metalni lim debljine slične debljini cijevi. Napravite poklopce od toga. Moraju se zavariti na prstenove na strani bez navoja.
4. Sada morate napraviti središnje rupe u njima. U prvom, mora odgovarati promjeru mlaznice, a u drugom promjeru mlaznice. Istodobno, s unutarnje strane poklopca koji će se koristiti s mlaznicom, morate napraviti skošenje pomoću bušilice. Kao rezultat toga, mlaznica bi trebala izaći.
5. Sada povezujemo generator topline na cijeli ovaj sistem. Rupa pumpe, odakle se voda dovodi pod pritiskom, mora biti spojena na odvodnu cijev koja se nalazi u blizini mlaznice. Spojite drugu granu na ulaz u sam sustav grijanja. Ali spojite izlaz s potonjeg na ulaz pumpe.

Tako će pod pritiskom koji stvara pumpa rashladna tekućina u obliku vode početi teći kroz mlaznicu. Zbog stalnog kretanja rashladne tečnosti unutar ove komore, ona će se zagrijati. Nakon toga ulazi direktno u sistem grijanja. A kako biste mogli regulirati rezultirajuću temperaturu, morate instalirati kuglasti ventil iza cijevi grane.

Promjena temperature će se dogoditi kada se njen položaj promijeni, ako prođe manje vode (bit će u poluzatvorenom položaju). Voda će se duže zadržavati i kretati unutar kućišta, zbog čega će se njena temperatura povećati. Ovako funkcionira sličan bojler.

Pogledajte video koji daje praktične savjete o tome kako vlastitim rukama napraviti vrtložni generator topline:

Kako bi osigurali ekonomično grijanje stambenih, pomoćnih ili industrijskih prostora, vlasnici koriste različite sheme i metode za dobivanje toplinske energije. Da biste vlastitim rukama sastavili generator topline kavitacijske akcije, morate razumjeti procese koji vam omogućuju generiranje topline.

Ono što leži u srcu rada

Kavitacija označava proces formiranja isparljivi mjehurići u vodenom stupcu To je olakšano sporim smanjenjem pritiska vode pri velikim brzinama protoka. Formiranje šupljina ili šupljina ispunjenih parom također može biti uzrokovano prolaskom akustičnog vala ili emisijom laserskog impulsa. Zatvorena područja zraka ili kavitacijske šupljine, voda se pomiče u područje visokog pritiska, gdje se sruši emisijom udarnog vala. Pojava kavitacije ne može se pojaviti u nedostatku navedenih uvjeta.

Fizički proces pojave kavitacije sličan je vrenju tečnosti, ali je tokom ključanja pritisak vode i pare u mjehurićima prosječne vrijednosti i isti. Tokom kavitacije, pritisak u tečnosti je iznad proseka i iznad pritiska pare. Snižavanje istog pritiska lokalne je prirode.

Kada se stvore potrebni uvjeti, molekuli plina, koji su uvijek prisutni u vodenom stupcu, počinju bježati u formirane mjehuriće. Ova pojava je intenzivna, budući da je temperatura plina unutar šupljine dostiže do 1200 ° C zbog stalnog širenja i skupljanja mjehurića. Plin u kavitacijskim šupljinama sadrži veći broj molekula kisika i u interakciji s inertnim materijalima tijela i drugim dijelovima generatora topline dovodi do njihove brze korozije i uništenja.

Studije pokazuju da su čak i materijali inertni prema ovom plinu - zlato i srebro - podložni razornom djelovanju agresivnog kisika. Osim toga, fenomen kolapsa zračnih džepova uzrokuje dovoljnu količinu buke, što je nepoželjan problem.

Mnogi entuzijasti učinili su proces kavitacije korisnim za stvaranje generatora grijanja topline za privatnu kuću. Suština sistema je zatvorena u zatvorenom kućištu u kojem se mlaz vode kreće kroz uređaj za kavitaciju; obična pumpa se koristi za postizanje pritiska. U Rusiji, za prvi izum instalacije grijanja, patentirao 2013... Proces stvaranja rupture mjehurića odvija se pod djelovanjem naizmjeničnog električnog polja. U tom slučaju, parne šupljine su male veličine i ne stupaju u interakciju s elektrodama. Oni se pomiču u debljinu tekućine, a tu je i otvor s oslobađanjem dodatne energije u tijelu vodenog toka.

Rotacijski generator topline

Takav uređaj je modificirana centrifugalna pumpa. U takvom uređaju ulogu statora igra kućište pumpe, u njega su ugrađene ulazne i izlazne cijevi. Glavno radno tijelo je komora u koju je smješten pomični rotor koji radi poput kotača.

Tijekom stvaranja kavitacijskih pumpi, dizajn rotora pretrpio je mnoge promjene, ali najproduktivniji je Griggsov model, koji je među prvima postigao pozitivne rezultate u stvaranju generatora topline kavitacijskog djelovanja. U takvom uređaju rotor je izrađen u obliku diska na čijoj su površini predviđene brojne rupe. Gluhe su, određenog promjera i dubine. Broj ćelija ovisi o frekvenciji električne struje i posljedično o rotaciji rotora.

Stator u generatoru topline je cilindar, zatvoren na oba kraja, u kojem se rotor okreće. Razmak između diska rotora i stijenki statora je oko 1,5 mm.

Rotorske ćelije potrebne su tako da u debljini strujanja tekućine, koja se stalno trlja o površinu pomičnog i statičkog cilindra, nastaju vrtlozi koji tvore kavitacijske šupljine. U istom razmaku zagrijava se tekućina. Za učinkovit rad generatora topline, pri određivanju poprečna veličina rotora mora biti najmanje 30 cm brzina rotacije 3000 o / min... Ako napravite rotor manjeg promjera, trebali biste povećati broj okretaja.

Uz svu prividnu jednostavnost, razrada preciznog djelovanja svih dijelova rotacijskog generatora topline zahtijeva prilično preciznost, uključujući balansiranje pomičnog cilindra. Osovinu rotora potrebno je zabrtviti stalnom zamjenom neispravnih izolacijskih materijala.

Učinkovitost takvih generatora nije impresivna, rad je praćen bukom. Njihov vijek trajanja je kratak, iako rade 25% efikasnije od statičkih modela generatora topline.

Pumpa statičkog generatora

Oprema je naziv statičkog generatora topline dobila uslovno, zbog nedostatka dijelova rotacijskog djelovanja. Za stvaranje procesa kavitacije u tekućini koristi se dizajn mlaznice.

Rekreacija fenomena kavitacije zahtijeva osiguranje velika brzina kretanja vode, za koje se koristi snažna centrifugalna pumpa. Crpka primjenjuje povećani pritisak na protok vode koji nadire u ulaz mlaznice. Izlazni promjer mlaznice je mnogo uži od prethodnog, a tekućina prima dodatnu energiju kretanja, njena brzina se povećava. Na izlazu iz mlaznice, zbog brzog širenja vode, postižu se efekti kavitacije stvaranjem plinskih šupljina unutar tekućeg tijela. Voda se zagrijava po istom principu kao u rotacijskom modelu, samo se učinkovitost malo smanjuje.

Generatori statičke topline imaju niz prednosti prije rotacionih modela:

• dizajn statorskog uređaja ne zahtijeva fundamentalno precizno balansiranje i uklapanje dijelova;
• mehanički pripremni rad ne zahtijeva precizno brušenje;
• zbog nedostatka pokretnih dijelova, brtveni materijali se mnogo manje troše;
• rad opreme je duži, do 5 godina;
• u uvjetima kada mlaznica postane neupotrebljiva, njezina zamjena zahtijevat će manje troškove nego u rotacijskoj verziji generatora topline, koja se mora ponovno stvoriti.

Tehnologija rada generatora grijanja topline

Pumpa povećava pritisak vode i dovodi ga u radnu komoru, čiji je razvodnik spojen na nju pomoću prirubnice.

U radnom slučaju, voda bi trebala povećati brzinu i pritisak, koji se izvodi pomoću cijevi različitih promjera, sužavajući se duž protoka. U središtu radne komore miješa se nekoliko protoka pritiska, što dovodi do pojave kavitacije.

Za kontrolu karakteristika brzine protoka vode, kočni uređaji su ugrađeni na izlazu i u toku radne šupljine.

Voda se kreće do mlaznice na suprotnom kraju komore, odakle teče u smjeru povratka za ponovnu upotrebu pomoću cirkulacijske pumpe. Do zagrijavanja i stvaranja topline dolazi zbog kretanja i naglog širenja tekućine na izlazu iz uskog otvora mlaznice.

Pozitivna i negativna svojstva generatora topline

Kavitacijske pumpe klasificirane su kao jednostavni uređaji. Pretvaraju mehaničku energiju vode u toplinsku energiju, koja se troši na zagrijavanje prostorije. Prije nego što izgradite jedinicu za kavitaciju vlastitim rukama, valja napomenuti prednosti i nedostatke takve instalacije. Pozitivne karakteristike uključuju:

• efikasna proizvodnja toplotne energije;
• ekonomičan u radu zbog nedostatka goriva kao takvog;
• pristupačna opcija za kupovinu i izradu sami.

Generatori topline imaju nedostatke:

• bučni rad pumpe i pojave kavitacije;
• materijale za proizvodnju nije uvijek lako nabaviti;
• koristi pristojan kapacitet za sobu od 60–80 m2;
• zauzima puno korisnog prostora u prostoriji.

Izrada generatora topline vlastitim rukama

Popis dijelova i pribora za stvaranje generatora topline:

Izbor cirkulacione pumpe

Da biste to učinili, morate odlučiti o potrebnim parametrima uređaja. Prvi je sposobnost pumpe da podnosi fluide visoke temperature. Ako se ovo stanje zanemari, pumpa će brzo otkazati.

Za generator topline dovoljno je prijaviti pritisak od 4 atmosfere pri ulasku tekućine, možete podići takav pokazatelj do 12 atmosfera, što će povećati brzinu zagrijavanja tekućine.

Performanse pumpe neće imati značajan utjecaj na brzinu zagrijavanja, jer tijekom rada tekućina prolazi kroz uvjetno uski promjer mlaznice. Obično se transportira do 3-5 kubičnih metara vode na sat. Koeficijent pretvaranja električne energije u toplinsku energiju imat će mnogo veći utjecaj na rad generatora topline.

Klasičan primjer je implementacija uređaja u obliku mlaznice Laval, koju je modernizirao majstor koji vlastitim rukama izrađuje generator. Posebnu pažnju treba obratiti na odabir veličine poprečnog presjeka provrta. Mora osigurati najveći pad tlaka tekućine. Ako rasporedite najmanji prečnik, tada će voda pod visokim pritiskom izletjeti iz mlaznice, a proces kavitacije će biti aktivniji.

Ali u ovom će se slučaju protok vode smanjiti, što će dovesti do miješanja s hladnim masama. Mali otvor mlaznice također djeluje na povećanje broja mjehurića zraka, što povećava učinak buke tokom rada i može dovesti do činjenice da se mjehurići počinju stvarati već u komori pumpe. To će skratiti njegov vijek trajanja. Praksa je pokazala da je najprihvatljiviji promjer 9–16 mm.

Po obliku i profilu, mlaznice su cilindrične, stožaste i zaobljene. Nemoguće je nedvosmisleno reći koji će izbor biti učinkovitiji, sve ovisi o ostalim instalacijskim parametrima. Glavna stvar je da proces vrtloga nastaje već u fazi početnog ulaska tekućine u mlaznicu.

Pravljenje kruga vode

Prvo morate nacrtati shematski dužina konture i njegove karakteristike, sve to prenesite kredom na pod. U principu, za konturu možemo reći da se radi o zakrivljenoj cijevi koja je spojena na izlaz njihove kavitacijske komore, a zatim se tekućina dovodi natrag do ulaza. Kao dodatni uređaji, spojena su dva manometra, dva rukavca, u koje je ugrađen termometar. Također u krugu postoji ventil za prikupljanje zraka.

Voda u krugu protiče u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Da bismo regulirali tlak, stavimo ventil između ulaza i izlaza. Koristi se cijev promjera 50, što je karakteristično za slučajnost s veličinom mlaznica.

Radili su stari modeli generatora topline bez instaliranja mlaznica došlo je do povećanja pritiska vode zbog ubrzanja vode u dovoljno dugom cjevovodu. Ali u našem slučaju ne biste trebali koristiti preduge cijevi.

Test generatora

Pumpa je priključena na električnu energiju, a radijatori su spojeni na sistem grijanja. Nakon što je oprema instalirana, možete započeti testiranje. Povezujemo se na mrežu i motor počinje raditi. U ovom slučaju vrijedi obratiti pažnju na očitanje manometra i postaviti željenu razliku pomoću ventila između ulaza i izlaza vode. Razlika u atmosferama trebala bi biti u rasponu od 8 do 12 atmosfera.

Nakon toga puštamo vodu i promatramo temperaturne parametre. Grijanje u sistemu će biti dovoljno za deset minuta na 3-5 ° C za minutu. U kratkom vremenskom periodu zagrijavanje dostiže 60ºC. Naš sistem, zajedno sa pumpom, pokreće 15 litara vode. Ovo je sasvim dovoljno za efikasan rad.

Za korištenje generatora topline u svakodnevnom životu dovoljna je mala želja i vještina montažera, jer se svi uređaji koriste gotovi. A efikasnost neće dugo čekati.

Generator topline Yu. S. Potapova vrlo je sličan vrtložnoj cijevi J. Rankea koju je ovaj francuski inženjer izumio krajem 1920 -ih. Dok je radio na poboljšanju ciklona za čišćenje plinova od prašine, primijetio je da mlaz plina koji izlazi iz središta ciklona ima nižu temperaturu od izvornog plina koji se dovodi u ciklon. Već krajem 1931. godine Ranke je podnio zahtjev za izumljen uređaj koji je nazvao "vrtložna cijev". Ali uspio je dobiti patent tek 1934. godine, i to ne kod kuće, već u Americi (US Patent No. 1952281.)

Francuski naučnici su u to vrijeme reagirali s nepovjerenjem na ovaj izum i ismijavali izvještaj J. Rankea napravljen 1933. godine na sastanku Francuskog fizičkog društva. Jer po mišljenju ovih naučnika, rad vrtložne cijevi, u kojoj je zrak koji joj se dopremao bio je podijeljen na vruće i hladne struje kao fantastični "Maxwellov demon", u suprotnosti je sa zakonima termodinamike. Ipak, vrtložna cijev je radila i kasnije je pronašla široku primjenu u mnogim poljima tehnologije, uglavnom za dobijanje hladnoće.

Najzanimljiviji su nam radovi Leningradera V.E. Finka, koji je skrenuo pažnju na brojne paradokse vrtložnih cijevi, razvijajući hladnjak za vrtložne plinove za postizanje ultra niskih temperatura. Objasnio je proces zagrijavanja plina u predzidnom području vrtložne cijevi "mehanizmom širenja valova i kontrakcije plina" i otkrio infracrveno zračenje plina iz njegovog aksijalnog područja, koje ima pojasni spektar, što nam je kasnije pomoglo razumiju rad Potapovog vrtložnog generatora topline.

U Rankeovoj vrtložnoj cijevi, čiji je dijagram prikazan na slici 1, cilindrična cijev 1 spojena je s jednog kraja na volutu 2, koja završava ulazom mlaznice pravokutnog presjeka, koji osigurava dovod komprimiranog radnog plina u cijev tangencijalno prema opsegu njene unutrašnje površine. Na drugom kraju voluta je zatvorena membranom 3 s rupom u sredini čiji je promjer znatno manji od unutrašnjeg promjera cijevi 1. Kroz ovu rupu iz cijevi 1 izlazi tok hladnog plina koji dijeli se tokom svog vrtložnog kretanja u cijevi 1 na hladne (središnje) i vruće (periferne) dijelove. Vrući dio toka uz unutrašnju površinu cijevi 1, rotirajući, pomiče se do udaljenog kraja cijevi 1 i napušta ga kroz prstenasti razmak između njenog ruba i konusa za podešavanje 4.

Slika 1. Vortex cijev Ranke: 1 cijev; 2- puž; 3- membrana sa rupom u sredini; 4- konus za podešavanje.

Potpuna i konzistentna teorija vrtložne cijevi još uvijek ne postoji, unatoč jednostavnosti ovog uređaja. "Na prstima" ispada da se, kada se plin odmotava u vrtložnoj cijevi, komprimira centrifugalnim silama na stijenkama cijevi, zbog čega se ovdje zagrijava, jer se zagrijava pri sabijanju u pumpi. A u aksijalnoj zoni cijevi, naprotiv, plin podliježe razrjeđivanju, a ovdje se hladi i širi. Uklanjanjem plina iz zone blizu zida kroz jednu rupu, te iz aksijalne kroz drugu, postiže se razdvajanje početnog toka plina na topli i hladni tok.

Tečnosti, za razliku od gasova, praktično nisu stisljive. Stoga više od pola stoljeća nikome nije padalo na pamet da umjesto plina ili pare dovede vodu u vrtložnu cijev. Autor se odlučio na naizgled beznadežan eksperiment - vodu je dovodio u vodovodnu cijev umjesto plina.

Na njegovo iznenađenje, voda u vrtložnoj cijevi se podijelila u dva mlaza sa različitim temperaturama. Ali ne toplo i hladno, već toplo i toplo. Za temperaturu "hladnog" toka pokazalo se da je nešto viša od temperature izvorne vode koju pumpa dovodi u vrtložnu cijev. Pažljiva kalorimetrija pokazala je da takav uređaj proizvodi više toplinske energije nego što troši električni motor pumpe koji dovodi vodu u vrtložnu cijev.

Tako je rođen Potapov toplotni generator.

Dizajn generatora toplote

Ispravnije je govoriti o učinkovitosti generatora topline - omjeru količine toplinske energije koju generira i količine električne ili mehaničke energije koja se za to troši izvana. No isprva istraživači nisu mogli razumjeti gdje i kako se višak topline pojavljuje u tim uređajima. Čak se pretpostavljalo da je prekršen zakon očuvanja energije.

Slika 2. Shema vrtložnog generatora topline: 1-injekcijska grana; 2- puž; 3- vrtložna cijev; 4- dno; Ispravljač za protok 5; 6- fitting; 7- ispravljač protoka; 8- premosnica; 9- razvodna cijev.

Vortex generator topline, čiji je dijagram prikazan na slici 2, spojen je cijevi za ubrizgavanje 1 na prirubnicu centrifugalne pumpe (nije prikazana na slici) koja dovodi vodu pod tlakom od 4-6 atm. Ulazeći u puža 2, sam tok vode kovitla se u vrtložnom kretanju i ulazi u vrtložnu cijev 3, čija je dužina 10 puta veća od promjera. Vrtložni vrtložni tok u cijevi 3 kreće se spiralnom spiralom na stijenkama cijevi do njenog suprotnog (vrućeg) kraja, završava na dnu 4 s otvorom u sredini za izlaz vrućeg toka. Ispred donje strane 4 pričvršćen je kočioni uređaj 5 - ispravljač protoka izrađen u obliku nekoliko ravnih ploča, radijalno zavarenih na središnju čahuru, koaksijalnu s cijevi 3. Pogled odozgo podsjeća na pernate zračne bombe ili mine .

Kada se vrtložni tok u cijevi 3 pomakne prema ovom ispravljaču 5, u aksijalnoj zoni cijevi 3 stvara se protustruja. U njemu se voda, također rotirajući, pomiče do armature 6, urezane u ravnu stijenku volute 2 koaksijalno s cijevi 3 i dizajnirane za ispuštanje "hladnog" toka. U okov 6, izumitelj je instalirao još jedno sredstvo za ispravljanje protoka 7, slično kočionom uređaju 5. On služi za djelomično pretvaranje energije rotacije "hladnog" toka u toplinu. A topla voda koja izlazi iz njega slala se kroz zaobilaznicu 8 do izlazne cijevi 9, gdje se miješa s toplim strujanjem koje izlazi iz vrtložne cijevi kroz ravnalo 5. Iz cijevi 9 zagrijana voda teče ili direktno u potrošača ili do izmjenjivača topline (sve o), prenoseći toplinu u krug potrošača. U potonjem slučaju, otpadna voda primarnog kruga (već s nižom temperaturom) vraća se u pumpu, koja je opet dovodi u vrtložnu cijev kroz mlaznicu 1.

Nakon temeljitih i sveobuhvatnih ispitivanja i provjera nekoliko kopija YUSMAR generatora topline, došli su do zaključka da nema grešaka, toplina je zaista više od mehaničke energije uložene iz motora pumpe koja dovodi vodu u generator topline i samo vanjski potrošač energije u ovom uređaju.

Ali nije bilo jasno odakle dolazi „dodatna“ toplota. Postojale su i pretpostavke o skrivenoj ogromnoj unutrašnjoj energiji oscilacija "elementarnih oscilatora" vode, oslobođenih u vrtložnoj cijevi, pa čak i o oslobađanju hipotetičke energije fizičkog vakuuma u njegovim neravnotežnim uvjetima. Ali to su samo pretpostavke, koje nisu potkrijepljene posebnim proračunima koji potvrđuju eksperimentalno dobivene brojke. Samo je jedno bilo jasno: otkriven je novi izvor energije i izgledalo je kao da je to zapravo besplatna energija.

U prvim modifikacijama toplinskih instalacija, Yu. S. Potapov je priključio svoj vrtložni grijač topline, prikazan na slici 2, na izlaznu prirubnicu obične okvirne centrifugalne pumpe za pumpanje vode. U isto vrijeme, cijela je konstrukcija bila okružena zrakom (ako je u pitanju grijanje kuće vlastitim rukama) i bila je lako dostupna za održavanje.

Ali efikasnost pumpe, kao i efikasnost elektromotora, manja je od sto posto. Učinak ove efikasnosti je 60-70%. Ostatak su gubici, koji se uglavnom troše na zagrijavanje okolnog zraka. Ali pronalazač je nastojao da zagrije vodu, a ne vazduh. Stoga je odlučio postaviti pumpu i njen elektromotor u vodu za grijanje pomoću generatora topline. Za to sam koristio potopnu pumpu (bušotinu). Sada se toplina zagrijavanja motora i pumpe više nije davala zraku, već vodi koju je trebalo zagrijati. Tako se pojavila druga generacija vrtložnih toplana.

Potapov toplotni generator deo svoje unutrašnje energije pretvara u toplotu, ili bolje rečeno, deo unutrašnje energije svog radnog fluida - vode.

No, vratimo se na drugu generaciju serijskih toplinskih instalacija. U njima je vrtložna cijev još uvijek bila u zraku sa strane termički izolirane posude u koju je uronjena bušotinska motorna pumpa. Okolni zrak se zagrijavao sa vruće površine vrtložne cijevi, oduzimajući dio topline namijenjene za zagrijavanje vode. Cijev je morala biti omotana staklenom vunom kako bi se smanjili ti gubici. A kako se ne bi borili s tim gubicima, cijev je uronjena u posudu u kojoj se već nalaze motor i pumpa. Tako se pojavio posljednji serijski dizajn instalacije za grijanje vode koja je dobila ime "YUSMAR".

Slika 3. Dijagram toplinske instalacije YUSMAR -M: 1 - vrtložni generator topline, 2 - električna pumpa, 3 - kotao, 4 - cirkulacijska pumpa, 5 - ventilator, 6 - radijatori, 7 - upravljačka ploča, 8 - osjetnik temperature.

Instalacija YUSMAR-M

U instalaciji YUSMAR-M, vrtložni generator topline zajedno s potopnom pumpom postavljen je u zajednički kotao sa vodom (vidi sliku 3) tako da se gubici topline sa zidova generatora topline, kao i toplina oslobođena tijekom rad električnog motora pumpe, također idite zagrijati vodu, a ne izgubiti se. Automatika povremeno uključuje i isključuje pumpu generatora topline, održavajući temperaturu vode u sistemu (ili temperaturu zraka u grijanoj prostoriji) u granicama koje je postavio potrošač. Izvana je kotlovnica prekrivena slojem toplinske izolacije, koja istovremeno služi kao zvučna izolacija i čini zvuk generatora topline gotovo nečujnim, čak i neposredno uz kotao.

Jedinice YUSMAR dizajnirane su za zagrijavanje vode i opskrbu njome sistemima autonomnih, industrijskih i upravnih zgrada, kao i za tuširanje, kupke, kuhinje, praonice rublja, sudopere, za grijanje sušara za poljoprivredne proizvode, cjevovoda viskoznih naftnih derivata kako bi se spriječili od smrzavanja po mrazu i drugih industrijskih i domaćih potreba.

Slika 4. Fotografija YUSMAR-M toplotne instalacije

Jedinice YUSMAR-M napajaju se iz industrijske trofazne mreže 380 V, potpuno su automatizirane, isporučuju se kupcima sa svim potrebnim za njihov rad, a dobavljač ih sastavlja po principu ključ u ruke.

Sve ove instalacije imaju istu kotlovsku posudu (vidi sliku 4), u koju su uronjene vrtložne cijevi i motorne pumpe različitih kapaciteta, birajući najprikladnije za određenog kupca. Dimenzije kotlovske posude: promjer 650 mm, visina 2000 mm. Za ove instalacije, preporučene za uporabu u industriji i svakodnevnom životu (za grijanje stambenih prostorija opskrbom toplom vodom za grijanje toplovodnih baterija), postoje tehnički uvjeti TU U 24070270.001 -96 i certifikat o sukladnosti ROSS RU. MHOZ. C00039.

YUSMAR jedinice se koriste u mnogim preduzećima i privatnim domaćinstvima, dobili su stotine pohvala od korisnika. Trenutno već hiljade YUSMAR toplana uspješno radi u zemljama ZND -a i brojnim drugim zemljama Europe i Azije.

Njihova upotreba posebno je korisna tamo gdje plinovodi još nisu stigli i gdje su ljudi prisiljeni koristiti električnu energiju za grijanje vode i grijanje prostorija, što je svake godine sve skuplje.

Slika 5. Dijagram povezivanja grijaće jedinice YUSMAR -M na sistem grijanja vode: 1 - YUSMAR generator topline; 2 - kružna pumpa; 3-kontrolna ploča; 4 - termostat.

Toplinske instalacije "YUSMAR" omogućuju vam uštedu jedne trećine električne energije potrebne za zagrijavanje vode i grijanja prostora tradicionalnim metodama električnog grijanja.

Razvijene su dvije sheme za povezivanje potrošača na toplinsku centralu YUSMAR -M: direktno na kotao (vidi sliku 5) - kada potrošnja tople vode u potrošačkom sistemu nije podložna naglim promjenama (na primjer, za grijanje zgrade ), i putem izmjenjivača topline (vidi sliku 6)) - kada potrošnja vode od strane potrošača varira s vremenom.

Toplinske instalacije "YUSMAR" nemaju dijelove koji se zagrijavaju na temperature iznad 100 ° C, što ove instalacije čini posebno pogodnim sa stajališta zaštite od požara i sigurnosnog inženjeringa.

Slika 6. Dijagram povezivanja grijaće jedinice YUSMAR-M na tuš kabinu: 1-YUSMAR generator topline; 2 -kružna pumpa; 3- kontrolna ploča; 4 - toplinski senzor, 5 - izmjenjivač topline.