Плюсы и минусы кавитационных источников энергии
Кавитационные нагреватели – это простые устройства, которые преобразуют механическую энергию рабочей жидкости в тепловую. По сути, данный прибор состоит из центробежного насоса (для ванной, скважин, систем водоснабжения частных домов), который имеет низкий показатель эффективности. Преобразование энергии в кавитационном нагревателе широко используется в промышленных предприятиях, где нагревательные элементы могут быть повреждены при контакте с рабочей жидкостью, у которой серьезная разность в температурах.
Конструкция кавитационного теплогенератора
Плюсы устройства:
- Эффективность;
- Экономичность теплоснабжения;
- Доступность;
- Можно собрать своими руками домашний прибор производства тепловой энергии. Как показывает практика, самодельный прибор не уступает купленному по своим качествам.
Минусы генератора:
- Шумность;
- Сложно достать материалы для производства;
- Мощность слишком большая для небольшого помещения до 60-80 квадратных метров, бытовой генератор проще купить;
- Даже мини-приборы занимают много места (в среднем как минимум полтора метра комнаты).
Принцип работы
«Кавитация» относится к образованию пузырьков в жидкости, таким образом, рабочее колесо работает в смешанной фазе (период жидкости и пузырьков газа) окружающей среды. Насосы, как правило, не предназначены для смешанной фазы потока (их работа уничтожает пузыри, из-за чего кавитационный генератор теряет эффективность). Данные термические приспособления предназначены, чтобы вызывать смешанный поток фаз как часть перемешивания жидкости, что приводит к термической конверсии.
Чертеж теплогенератора
В коммерческих кавитационных обогревателях, механическая энергия приводит в действие нагреватель входной энергии (например, двигатель, блок управления), в результате чего жидкость, которая отвечает за образование выходной энергии, возвращается к источнику. Такое сохранение превращает механическую энергию в тепловую с небольшой потерей (как правило, менее 1 процента), поэтому при пересчете учитываются погрешности преобразования.
Немного по иному работает суперкавитационный реактивный генератор энергии. Такой нагреватель используется на мощных предприятиях, когда тепловая энергия выхода передается на жидкость в определенном устройстве, её мощность значительно превышает количество механической энергии, необходимой для приведения в действие нагревателя. Эти приборы более энергетически продуктивны, чем возвратные механизмы, в частности тем, что они не требуют регулярной проверки и настройки.
Существуют разные типы таких генераторов. Самый распространенный вид – это роторно-гидродинамический механизм Григгса. Его принцип действия основан на работе центробежного насоса. Состоит он из патрубков, статора, корпуса и рабочей камеры. На данный момент существует множество модернизаций, самый простой – приводной или дисковый (сферический) водяной насос ротационного действия. Он представляет собой дисковую поверхность, в которой просверлено много различных отверстий глухого типа (без выхода), данные конструктивные элементы называются ячейки Григгса. Их размерные параметры, число напрямую зависят от мощности ротора, конструкции теплогенератора и частоты вращения привода.
Гидродинамический механизм Григгса
Между ротором и статором находится определенный зазор, который необходим для нагрева воды. Данный процесс осуществляется при помощи быстрого движения жидкости по поверхности диска, что способствует повышению температуры. В среднем, ротор движется приблизительно со скоростью 3000 оборотов в минуту, чего достаточно для повышения температуры до 90 градусов.
Второй вид кавитационного генератора принято называть статическим. Он не имеет, в отличие от роторного, никаких вращающихся частей, для того, чтобы осуществлялась кавитация, ему необходимы сопла. В частности, это детали известного Лаваля, которые подключены к рабочей камере.
Для работы, подключается обычный насос, как в роторном виде генератора, он нагнетает в рабочей камере давление, чем обеспечивает большую скорость движения воды, соответственно, повышение её температуры. Скорость жидкости на выходе из сопла обеспечена разностью диаметров поступательного и выходного патрубков. Его недостатком является то, что эффективность значительно ниже, чем в роторном, тем более, он более габаритный, тяжелый.
Процесс испытания теплогенератора
Схема дизельного теплогенератора.
После того как вихревой теплогенератор, который сделан своими руками, будет подключен, есть возможность приступить к испытаниям его. Необходимо запустить электрический двигатель насоса и наблюдать за показаниями манометров. В процессе устанавливается необходимый перепад давления. Для этой цели в контуре предусматривается вентиль, который находится между выходным и входным патрубками. Следует повернуть рукоятку вентиля и установить давление после сопла в трубопроводе в диапазоне 1,2-1,5 атм. Между выходом насоса и входом сопла оптимальным давлением является диапазон 8-12 атм.
Когда давление на выходе из сопла будет установлено, следует пустить по кругу воду (закрывая выходной вентиль) и засечь время. В процессе движения по контуру воды необходимо зафиксировать рост температуры (приблизительно он будет равен 4°С в минуту). Следовательно, через 10 минут будет возможность нагреть воду ориентировочно с 21°С до 60°С.
Потребляемая электроэнергия может быть вычислена путем измерения тока. Исходя из подобных данных, есть возможность вычислить коэффициент преобразования энергии.
КПЭ = (С * m * (Тк — Тн)) / (3600000 * (Qк — Qн)), где С — удельная тепловая емкость воды (4200 Дж/(кг*К), m — масса нагреваемой воды (кг), Тн — начальная температура воды (294 °К), Тк — конечная температура воды (333°К), Qн — начальные показания электросчетчика (0 кВт*ч), Qк — конечные показания электросчетчика (0,5 кВт*ч).
Данные следует подставить в формулу и получить: КПЭ = (4200 * 15 * (333 — 294)) / (3600000 * (0,5 — 0)) = 1,365
Потребляя 5 кВт*ч электроэнергии, вихревой теплогенератор будет производить в 1,365 раз больше тепловой энергии (6,825 кВт*ч). Соответственно, есть смысл утверждать о состоятельности данной идеи создания теплогенератора. В данной формуле не учитывался КПД двигателя, в связи с чем реальный коэффициент трансформации может быть еще выше.
При расчете тепловой мощности нужно исходить из упрощенной формулы. Согласно ей понадобится ориентировочно 1 кВт тепловой мощности на каждые 10 кв.м. То есть, для 100 кв.м. понадобится мощность 10 кВт.
Виды
Основная задача кавитационного теплогенератора – образование газовых включений, а от их количества и интенсивности будет зависеть качество нагрева. В современной промышленности существует несколько видов таких теплогенераторов, отличающихся принципом выработки пузырьков в жидкости. Наиболее распространенными являются три вида:
- Роторные теплогенераторы – рабочий элемент вращается за счет электропривода и вырабатывает завихрения жидкости;
- Трубчатые – изменяют давление за счет системы труб, по которым движется вода;
- Ультразвуковые – неоднородность жидкости в таких теплогенераторах создается за счет звуковых колебаний низкой частоты.
Помимо вышеперечисленных видов существует лазерная кавитация, но промышленной реализации этот метод еще не нашел. Теперь рассмотрим каждый из видов более детально.
Роторный теплогенератор
Состоит из электрического двигателя, вал которого соединен с роторным механизмом, предназначенным для создания завихрений в жидкости. Особенностью роторной конструкции является герметичный статор, в котором и происходит нагревание. Сам статор имеет цилиндрическую полость внутри – вихревую камеру, в которой происходит вращение ротора. Ротор кавитационного теплогенератора представляет собой цилиндр с набором углублений на поверхности, при вращении цилиндра внутри статора эти углубления создают неоднородность в воде и обуславливают протекание кавитационных процессов.
Рис. 3: конструкция генератора роторного типа
Количество углублений и их геометрические параметры определяются в зависимости от модели вихревого теплогенератора. Для оптимальных параметров нагрева расстояние между ротором и статором составляет порядка 1,5мм. Данная конструкция является не единственной в своем роде, за долгую историю модернизаций и улучшений рабочий элемент роторного типа претерпел массу преобразований.
Одной первых эффективных моделей кавитационных преобразователей был генератор Григгса, в котором использовался дисковый ротор с несквозными отверстиями на поверхности. Один из современных аналогов дисковых кавитационных теплогенераторов приведен на рисунке 4 ниже:
Рис. 4: дисковый теплогенератор
Несмотря на простоту конструкции, агрегаты роторного типа достаточно сложные в применении, так как требуют точной калибровки, надежных уплотнений и соблюдения геометрических параметров в процессе работы, что обуславливает трудности их эксплуатации. Такие кавитационные теплогенераторы характеризуются достаточно низким сроком службы – 2 — 4 года из-за кавитационной эрозии корпуса и деталей. Помимо этого они создают достаточно большую шумовую нагрузку при работе вращающегося элемента. К преимуществам такой модели относится высокая продуктивность – на 25% выше, чем у классических нагревателей.
Трубчатые
Статический теплогенератор не имеет вращающихся элементов. Нагревательный процесс в них происходит за счет движения воды по трубам, сужающимся по длине или за счет установки сопел Лаваля. Подача воды на рабочий орган осуществляется гидродинамическим насосом, который создает механическое усилие жидкости в сужающемся пространстве, а при ее переходе в более широкую полость возникают кавитационные завихрения.
В отличии от предыдущей модели трубчатое отопительное оборудование не производит большого шума и не изнашивается так быстро. При установке и эксплуатации не нужно заботиться о точной балансировке, а при разрушении нагревательных элементов их замена и ремонт обойдутся куда дешевле, чем у роторных моделей. К недостаткам трубчатых теплогенераторов относят значительно меньшую производительность и громоздкие габариты.
Ультразвуковые
Данный тип устройства имеет камеру-резонатор, настроенную на определенную частоту звуковых колебаний. На ее входе устанавливается кварцевая пластина, которая производит колебания при подаче электрических сигналов. Вибрация пластины создает волновой эффект внутри жидкости, который достигая стенок камеры-резонатора и отражается. При возвратном движении волны встречаются с прямыми колебаниями и создают гидродинамическую кавитацию.
Рис. 5: принцип работы ультразвукового теплогенератора
Далее пузырьки уносятся водным потоком по узким входным патрубкам тепловой установки. При переходе в широкую область пузырьки разрушаются, выделяя тепловую энергию. Ультразвуковые кавитационные генераторы также обладают хорошими эксплуатационными показателями, так как не имеют вращающихся элементов.
Немного истории
Вихревой тепловой генератор считается перспективной и инновационной разработкой. А между тем, технология не нова, так как уже почти 100 лет назад ученые думали над тем, как применить явление кавитации.
Труба Ранка, проникая в которую газообразная среда делится на горячий и холодный воздух — это явление было открыто в начале двадцатого века, а применяется на практике сегодня
Первая действующая опытная установка, так-называемая «вихревая труба», была изготовлена и запатентована французским инженером Джозефом Ранком в 1934 году.
Ранк первым заметил, что температура воздуха на входе в циклон (воздухоочиститель) отличается от температуры той же воздушной струи на выходе. Впрочем, на начальных этапах стендовых испытаний, вихревую трубу проверяли не на эффективность нагрева, а наоборот, на эффективность охлаждения воздушной струи.
Показанный на схеме принцип работы вихревой трубы несложен — поток проходит через камеру закрутки, где разбивается на два потока с разной температурой
Технология получила новое развитие в 60- х годах двадцатого века, когда советские ученые догадались усовершенствовать трубу Ранка, запустив в нее вместо воздушной струи жидкость.
За счет большей, в сравнении воздухом, плотности жидкой среды, температура жидкости, при прохождении через вихревую трубу, менялась более интенсивно. В итоге, опытным путем было установлено, что жидкая среда, проходя через усовершенствованную трубу Ранка, аномально быстро разогревалась с коэффициентом преобразования энергии в 100%!
К сожалению, необходимости в дешёвых источниках тепловой энергии на тот момент не было, и технология не нашла практического применения. Первые действующие кавитационные установки, предназначенные для нагрева жидкой среды, появились только в середине 90-х годов двадцатого века.
На фото показан демонстрационный вихревой генератор, в котором вода циркулирует в замкнутом контуре
Череда энергетических кризисов и, как следствие, увеличивающийся интерес к альтернативным источникам энергии послужили причиной для возобновления работ над эффективными преобразователями энергии движения водяной струи в тепло. В результате, сегодня можно купить установку необходимой мощности и использовать ее в большинстве отопительных систем.
Молекулярный Двигатель
Молекулярный Двигатель
Впервые в мировой практике в России создан Молекулярный Двигатель (МД), который по своим техническим характеристикам значительно превосходит современные аналоги. Он разработан под руководством и на основе научных достижений профессора, доктора технических наук, академика РАЕН Потапова Ю.С. Молекулярный двигатель работает без сжигания топлива, то есть экологически чист и может быть использован для всех электротранспортных средств, а так же для производства электрической и тепловой энергии.
Новый двигатель работает в автономном режиме с рекуперацией части вырабатываемой энергии на собственные нужды. Расчетный срок службы 30 лет. Наработка до замены подшипников генератора 70000 часов (8 лет). Молекулярный двигатель изготовлен и прошел испытание.
От заинтересованных лиц и организаций принимает заявки на изготовление автономных установок с молекулярным двигателем (МД) мощностью от 1,5 кВт до 80 мегаватт.
Технические характеристики
| Тип безщёткового генератора | SG 99М1-12 |
| Напряжение (В) | 380-400 |
| Частота (Гц) | 50 |
| Номинальная мощность кВА/кВт | 1276/1088 |
| Максимальные обороты молекулярного двигателя об/мин | 10000 |
| Число оборотов генератора Об/мин | 500 |
| К мощности генератора | 0,8 |
| Класс изоляции | Н |
| Нормы и правила изготовления ISO | 8528-3 IES 34 (EN 60034) |
| Ресурс работы (час) | 70000 (8 лет) |
| Гарантия (месяцев) | 12 |
| Срок поставки | От 6 до 8 месяцев |
Цена за 1 кВт в евро
| 1,5 — 10 кВт | звоните |
| 11 – 37 кВт | 2000 |
| 38 – 50 кВт | 1500 |
| 51 – 200 кВт | 1000 |
| 201 – 1000 кВт | 600 |
Интерком
Интересно почитать
ecoteco.ru
Принцип работы индукционного нагрева
В работе индукционного нагревателя используется энергия электромагнитного поля, которую нагреваемый объект поглощает и преобразует в тепловую. Для генерирования магнитного поля используется индуктор, т. е. многовитковая цилиндрическая катушка. Проходя через этот индуктор, переменный электрический ток создает вокруг катушки переменное магнитное поле.
Самодельный инвенторный нагреватель позволяет производить нагрев быстро и до очень высоких температур. С помощью таких устройств можно не только нагревать воду, но даже плавить различные металлы
Если внутрь индуктора или близ него разместить нагреваемый объект, его будет пронизывать поток вектора магнитной индукции, который постоянно меняется во времени. При этом возникает электрическое поле, линии которого располагаются перпендикулярно направлению магнитного потока и движутся по замкнутому кругу. Благодаря этим вихревым потокам электрическая энергия трансформируется в тепловую и объект нагревается.
Таким образом, электрическая энергия индуктора передается объекту без использования контактов, как это происходит в печах сопротивления. В результате тепловая энергия расходуется более эффективно, а скорость нагрева заметно повышается. Широко применяется этот принцип в области обработки металла: его плавки, ковки, пайки наплавки и т. п. С не меньшим успехом вихревой индукционный нагреватель можно использовать для подогрева воды.
Устройство и принцип работы
Устройство топливного кавитатора нельзя назвать сложным: он представляет собой небольшую цилиндрическую трубочку, зауженную по краям, внутри которой установлены перегородки с каналами. Проходя через них, топливо подвергается давлению и достигает нужного состояния.
Принцип действия основан на интенсивном перемешивании топлива в трубочке, во время которого оно становится более однородным и кавитируется.
Сложным термином «кавитация» называют образование полых сферических областей в жидкости, лопающихся и высвобождающих мощный импульс. Такой эффект можно наблюдать в обычной жизни, встряхнув бутылку с игристым вином. Накопленная сила способна вытолкнуть пробку на значительное расстояние. Это явление использует и кавитатор – топливо даёт больше энергии, чем могло бы при обычных условиях. Примеси под давлением расщепляются и не попадают в двигатель, что продлевает его работоспособность.
Устройство помещают между топливным насосом и механизмом впрыска, монтаж занимает всего несколько минут. Поскольку внутри кавитатора нет ничего, что теряло бы со временем свои свойства: химических веществ, заряженных частиц, магнитов, движущихся шарниров и тому подобного, он не имеет срока годности и служит очень долго.
К машине предъявляется всего два требования:
- давление от 2,47 атмосфер в системе подачи топлива;
- вместительность двигателя – не более 5 л.
Как собрать теплогенератор
Инструменты для работы
При всех этих научных терминах, которые могут напугать незнакомого с физикой человека, смастерить в домашних условиях ВТГ вполне возможно. Повозиться, конечно, придётся, но если всё сделать правильно и качественно, можно будет наслаждаться теплом в любое время.
И начать, как и в любом другом деле, придётся с подготовки материалов и инструментов. Понадобятся:
- Сварочный аппарат.
- Шлифмашинка.
- Электродрель.
- Набор гаечных ключей.
- Набор свёрл.
- Металлический уголок.
- Болты и гайки.
- Толстая металлическая труба.
- Два патрубка с резьбой.
- Соединительные муфты.
- Электродвигатель.
- Центробежный насос.
- Жиклёр.
Вот теперь можно приступать непосредственно к работе.
Устанавливаем двигатель
Электродвигатель, подобранный в соответствии с имеющимся напряжением, устанавливается на станину, сваренную или собранную с помощью болтов, из уголка. Общий размер станины вычисляется таким образом, чтобы на ней можно было разместить не только двигатель, но и насос. Станину лучше покрасить во избежание появления ржавчины. Разметить отверстия, просверлить и установить электродвигатель.
Подсоединяем насос
Насос следует подбирать по двум критериям. Во-первых, он должен быть центробежным. Во вторых, мощности двигателя должно хватить, чтобы его раскрутить. После того, как насос будет установлен на станину, алгоритм действий следующий:
- В толстой трубе диаметром 100 мм и длиной 600 мм с двух сторон нужно сделать внешнюю проточку на 25 мм и в половину толщины. Нарезать резьбу.
- На двух кусках такой же трубы длинной каждый 50 мм нарезать внутреннюю резьбу на половину длины.
- Со стороны противоположной от резьбы приварить металлические крышки достаточной толщины.
- По центру крышек сделать отверстия. Одно по размеру жиклёра, второе по размеру патрубка. С внутренней стороны отверстия под жиклёр сверлом большого диаметра необходимо снять фаску, чтобы получилось подобие форсунки.
- Патрубок с форсункой подсоединяется к насосу. К тому отверстию, из которого вода подаётся под напором.
- Вход системы отопления подсоединяется ко второму патрубку.
- К входу насоса присоединяется выход из системы отопления.
Цикл замкнулся. Вода будет под давлением подаваться в форсунку и за счёт образовавшегося там вихря и возникшего эффекта кавитации станет нагреваться. Регулировку температуры можно осуществить, установив за патрубком, через который вода попадает обратно в систему отопления, шаровый кран.
Чуть прикрыв его, вы сможете повысить температуру и наоборот, открыв – понизить.
Усовершенствуем теплогенератор
Это может звучать странно, но и эту довольно сложную конструкцию можно усовершенствовать, ещё больше повысив её производительность, что будет несомненным плюсом для обогрева частного дома большой площади. Основывается это усовершенствование на том факте, что сам насос имеет свойство терять тепло. Значит, нужно заставить расходовать его как можно меньше.
Добиться этого можно двумя путями. Утеплить насос при помощи любых подходящих для этой цели теплоизоляционных материалов. Или окружить его водяной рубашкой. Первый вариант понятен и доступен без каких-либо пояснений. А вот на втором следует остановиться подробнее.
Чтобы соорудить для насоса водяную рубашку придётся поместить его в специально сконструированную герметическую ёмкость, способную выдерживать давление всей системы. Вода будет подаваться именно в эту емкость, и насос будет забирать её уже оттуда. Внешняя вода так же нагреется, что позволит насосу работать намного продуктивнее.
Вихрегаситель
Но, оказывается и это ещё не всё. Хорошо изучив и поняв принцип работы вихревого теплогенератора, можно оборудовать его гасителем вихрей. Подаваемый под большим давлением поток воды ударяется в противоположную стенку и завихряется. Но этих вихрей может быть несколько. Стоит только установить внутрь устройства конструкцию напоминающую своим видом хвостовик авиационной бомбы. Делается это следующим образом:
- Из трубы чуть меньшего диаметра, чем сам генератор необходимо вырезать два кольца шириной 4-6 см.
- Внутрь колец приварите шесть металлических пластинок, подобранных таким образом, чтобы вся конструкция получилась длинной равной четверти длины корпуса самого генератора.
- Во время сборки устройства закрепите эту конструкцию внутри напротив сопла.
Пределу совершенства нет и быть не может и усовершенствованием вихревого теплогенератора занимаются и в наше время. Не всем это под силу. А вот собрать устройство по схеме, приведённой выше, вполне возможно.
Схема индукционного нагревателя на основе печатной платы
Сделать ВИН можно и своими руками. Для того, чтобы правильно собрать вихревой аппарат индукционного нагрева, необходимо найти схему устройства. Наиболее простой является схема печатной платы, которая представляет собой прерыватель, работающий на высокомощных транзисторах.
Характерными отличиями такой схемы являются:
- Нагревательный индуктор (катушка) в виде спирали с 6-8 витками;
- Наличие регулятора напряжения (можно взять со старого компьютерного блока);
- Наличие сопротивления, защищающего транзисторы от перегрева.
Транзисторы в нагревателе, собранном по такой схеме, рекомендуют устанавливать на специальные радиаторы: это позволит избежать перегрева устройства. По такой же схеме можно собрать индукторный водонагреватель.
Устройство вихревого индукционного нагревателя включает в себя:
- Катушку;
- Теплообменник;
- Клеммную коробку;
- Шкаф управления;
- Входной и выходной патрубки.
В основе такой схемы лежит резонансный принцип работы, происходящий в последовательном колебательном контуре. Магнитный поток между витками катушки замыкается по воздуху.
Чтобы собрать нагреватель для водяного отопления, проще всего будет использовать схему с трансформатором, состоящим из первичной и вторичной короткозамкнутых обмоток. Вода будет нагреваться, проходя по трубам внутри катушки и подаваться нагретой из выходного патрубка.
Если возможности установить проточный насос нет, то можно выбрать в качестве нагревательного элемента механический подогреватель для жидкого теплоносителя или прикрепить к стенке резервуара с теплоносителем обогреватель на постоянных магнитах.
Строение нагревателя и принцип работы
Кавитационное отопление характеризуется образованием пузырьков из пара в рабочей жидкости. В результате такого действия давление постепенно снижается благодаря высокой скорости потока. Следует отметить, что необходимое парообразование задается специальным излучением лазерных импульсов либо акустикой, заданной определенными звуками. Воздушные области закрытого типа смешиваются с водяной массой, после чего поступают в зону большого давления, где вскрываются и излучают ожидаемую ударную волну.
Оборудование кавитационного типа отличается способом функционирования. Схематично оно выглядит так:
- Водяной поток перемещается по кавитатору, в котором с помощью циркуляционного насоса обеспечивается рабочее давление, поступающее в рабочую емкость.
- Далее в таких емкостях повышается скорость, соответственно, и давление жидкости посредством установленных по чертежам трубок.
- Потоки, достигая центральной части камеры, перемешиваются, в результате чего и образуется кавитация.
- В результате описанного процесса пузырьки пара не увеличиваются в размерах, отсутствует их взаимодействие с электродами.
- После этого вода перемещается в противоположную часть емкости и возвращается для совершения нового круга.
- Нагревание обеспечивается передвижением и расширением жидкости в месте выхода из сопла.
Из работы вихревой установки видно, что ее конструкция незамысловата и проста, но при этом обеспечивает быстрый и выгодный обогрев помещения.
Принцип действия
Так выглядит рабочий генератор Потапова — поток воды из патрубка очень горячий
Традиционно считалось, что кавитация — это паразитное явление, характеризующееся интенсивным образованием пузырьков, которые, во время схлопывания, провоцируют разрушение окружающих предметов.
Характерный пример последствий кавитации — разрушение корабельных винтов или разрушение крыльчатки лопастных насосов. Теплогенератор вихревого типа — это прибор, в котором паразитное явление приносит пользу.
На фото еще один теплогенератор Потапова, в ходе испытательных работ подключённый к отопительному радиатору
Кавитация позволяет не давать воде тепло, а извлекать тепло из движущейся воды, при этом нагревая ее до значительных температур.
Несмотря на то, что кавитация — это паразитное явление, конструкционные элементы современных теплогенераторов, в отличии от тех же корабельных винтов, не страдают. Это объясняется тем, что кавитационные процессы протекают не вокруг дискового активатора, а за ним.
Принцип действия кавитационного преобразователя
| Иллюстрация | Описание процесса |
|
Устройство и особенности функционирования
Так выглядит стационарная кавитационная установка, подключённая к промышленной системе отопления
Устройство действующих образцов вихревых теплогенераторов внешне несложное. Мы можем видеть массивный двигатель, к которому подключена цилиндрическое приспособление «улитка».
«Улитка» — это доработанная версия трубы Ранка. Благодаря характерной форме, интенсивность кавитационных процессов в полости «улитки» значительно выше в сравнении с вихревой трубой.
Дисковый активатор, одетый на вал — это приспособление отвечает за движение водной среды и за создание кавитационного эффекта
В полости «улитки» располагается дисковый активатор — диск с особой перфорацией. При вращении диска, жидкая среда в «улитке» приводится в действие, за счет чего происходят кавитационные процессы:
- Электродвигатель крутит дисковый активатор. Дисковый активатор — это самый важный элемент в конструкции теплогенератора, и он, посредством прямого вала или посредством ременной передачи, подсоединён к электродвигателю. При включении устройства в рабочий режим, двигатель передает крутящий момент на активатор;
- Активатор раскручивает жидкую среду. Активатор устроен таким образом, что жидкая среда, попадая в полость диска, закручивается и приобретает кинетическую энергию;
- Преобразование механической энергии в тепловую. Выходя из активатора, жидкая среда теряет ускорение и, в результате резкого торможения, возникает эффект кавитации. В результате, кинетическая энергия нагревает жидкую среду до + 95 °С, и механическая энергия становится тепловой.
Создание теплогенератора своими руками
Очевидно, что с нуля сделать теплогенератор практически невозможно. Для производства такой аппаратуры задействуется серьезный технологический процесс на современных предприятиях. Своими же руками можно собрать небольшую конструкцию, которая лучшим образом повторяет все особенности вихревого теплогенератора. Называется она теплогенератором Потапова. Её КПД составляет 93%.
Патрубок смешивания присоединяется к насосу напорного типа при помощи фланца. Насос подает жидкость с давлением 5-6 атмосфер. При попадании воды в коллектор создается своеобразный вихрь. Водный вихрь перемещается по спиральной трубе к «горячему» концу. На окончании патрубка находится донышко, в центре которого располагается небольшое отверстие от вывода горячей воды. Для контролирования потока горячей воды предусмотрено специальное тормозящее приспособление, которое располагается прямо перед донышком. Во время движения воды к выпрямителю, в осевом участке создается противоточное течение. Чтобы контролировать течение холодной воды, потребуется еще один дисковый выпрямитель потока. В том случае, если из жидкости выходит тепло, его необходимо направлять по байпасу, прямиком к «горячему» концу. Там вода смешивается с теплой жидкостью, используя смеситель.
Для работоспособности теплогенератора необходим двигатель. В нашем случае подойдет оборудование для подключения к сети 220 В. Сам тепловой генератор нужно закрепить на станине (неподвижная основа). Также нам потребуется следующее оборудование:
- шлифовальная машинка;
- дрель и набор сверл;
- сварочный аппарат;
- крепежные элементы (болты, гайки и т.д.);
- грунтовка и кисть.
При помощи шлифовального круга необходимо нарезать угольники. Прямоугольная конструкция (см. чертеж) собирается очень просто. Такую аппаратуру можно собрать при помощи болтов и гаек, либо задействовав сварку. Конечно же, в первом случае придется проделать отверстия дрелью. Следует внимательно следить за всеми размерами, чтобы конструкция соответствовала всем необходимым параметрам.
Еще один угольник потребуется прикрепить к конструкции в виде поперечины. Это позволит закрепить двигатель на станине. Далее совершается покраска рамы. В созданном каркасе необходимо просверлить отверстия для установки конструкции.
Далее происходит установка насоса. Также следует рассчитать мощность, чтобы двигатель смог без проблем запустить насосную установку.
Подключение насоса к системе начинается с его присоединения отверстию, из которого вода подается под определенным давлением. Второй патрубок присоединяется непосредственно к системе отопления. Для регулировки температурного режима за патрубком потребуется установить запирающее устройство. Если его прикрыть, то температура в системе начнет подниматься.
Нередко устанавливаются и различные электронные системы контроля температуры, однако их стоимость достаточно высокая.
