Šiame straipsnyje aprašoma, kaip savarankiškai pasidaryti šilumos generatorių.

Išsamiai aprašytas statinio šilumos generatoriaus veikimo principas ir jo tyrimų rezultatai.

Kūrybos idėja

Ką daryti, jei neturite pakankamai pinigų šilumos generatoriui įsigyti? Kaip pasigaminti patiems? Papasakosiu apie savo patirtį šiuo klausimu.

Idėja pasigaminti savo šilumos generatorių kilo susipažinus su įvairių tipų šilumos generatoriais. Jų dizainas atrodė gana paprastas, bet ne iki galo apgalvotas.

Yra žinomi du tokių įrenginių modeliai: sukamieji ir statiniai. Pirmuoju atveju kavitacijai sukurti naudojamas rotorius, kaip galima spėti iš pavadinimo, antruoju atveju pagrindinis įrenginio elementas yra antgalis. Norėdami pasirinkti vieną iš dizaino variantų, palyginkime abu dizainus.

Rotacinis šilumos generatorius

Kas yra rotacinis šilumos generatorius? Iš esmės tai yra šiek tiek pakeista išcentrinis siurblys Tai yra, yra siurblio korpusas (kuris šiuo atveju yra statorius) su įleidimo ir išleidimo vamzdžiais ir darbo kamera, kurios viduje yra rotorius, kuris veikia kaip sparnuotė. Pagrindinis skirtumas nuo įprasto siurblio yra rotorius. Sūkurinių šilumos generatorių rotorių konstrukcijų yra labai daug, ir, žinoma, visų jų neaprašysime. Paprasčiausias iš jų – diskas, kurio cilindriniame paviršiuje išgręžta daug tam tikro gylio ir skersmens aklinų skylių. Šios skylės vadinamos Griggso ląstelėmis, pavadintos pagal amerikiečių išradėją, kuris pirmasis išbandė tokio dizaino rotacinį šilumos generatorių. Šių elementų skaičius ir matmenys nustatomi pagal rotoriaus disko dydį ir jį įjungiančio elektros variklio sukimosi greitį. Statorius (dar žinomas kaip šilumos generatoriaus korpusas), kaip taisyklė, yra pagamintas iš tuščiavidurio cilindro, t.y. iš abiejų pusių flanšais užkimštas vamzdis Šiuo atveju tarpas tarp vidinės statoriaus sienelės ir rotoriaus yra labai mažas ir siekia 1...1,5 mm.

Būtent tarpe tarp rotoriaus ir statoriaus vanduo pašildomas. Tai palengvina jo trintis ant statoriaus ir rotoriaus paviršiaus, pastarajam greitai sukant. Ir, žinoma, kavitacijos procesai ir vandens turbulencija rotoriaus ląstelėse vaidina svarbų vaidmenį šildant vandenį. Rotoriaus sukimosi greitis paprastai yra 3000 aps./min., o skersmuo 300 mm. Kai rotoriaus skersmuo mažėja, sukimosi greitis turi padidėti.

Nesunku atspėti, kad, nepaisant savo paprastumo, tokia konstrukcija reikalauja gana didelio tikslumo gamyba. Ir akivaizdu, kad reikės balansuoti rotorių. Be to, turime išspręsti rotoriaus veleno sandarinimo klausimą. Žinoma, sandarinimo elementus reikia reguliariai keisti.

Iš to, kas pasakyta, išplaukia, kad tokių įrenginių ištekliai nėra tokie dideli. Be viso kito, rotacinių šilumos generatorių veikimą lydi padidėjęs triukšmas. Nors jie turi 20-30% didesnį našumą lyginant su statiniais šilumos generatoriais. Sukamieji šilumos generatoriai netgi gali gaminti garą. Bet ar tai privalumas dėl trumpo tarnavimo laiko (palyginti su statiniais modeliais)?

Statinis šilumos generatorius

Antrojo tipo šilumos generatorius vadinamas statiniu. Taip yra dėl to, kad kavitatoriaus konstrukcijoje nėra besisukančių dalių. Kavitacijos procesams sukurti naudojami įvairių tipų purkštukai. Dažniausiai naudojamas vadinamasis Laval antgalis

Kad atsirastų kavitacija, būtina užtikrinti didelį skysčio judėjimo greitį kavitatoriuje. Tam naudojamas įprastas išcentrinis siurblys. Siurblys sukuria skysčio slėgį prieš purkštuką, jis veržiasi į purkštuko angą, kurios skerspjūvis yra žymiai mažesnis nei tiekimo vamzdynas, o tai užtikrina didelį greitį purkštuko išėjime. Dėl staigaus skysčio išsiplėtimo ties purkštuko išėjimu atsiranda kavitacija. Tai taip pat palengvina skysčio trintis ant purkštuko kanalo paviršiaus ir vandens turbulencija, atsirandanti srovei staiga išsitraukiant iš purkštuko. Tai yra, vanduo šildomas dėl tų pačių priežasčių, kaip ir sukamajame šilumos generatoriuje, tačiau šiek tiek mažesniu efektyvumu.

Statinio šilumos generatoriaus konstrukcija nereikalauja didelio tikslumo dalių gamybos. Šių dalių apdirbimas yra sumažintas iki minimumo, palyginti su rotoriaus konstrukcija. Kadangi nėra besisukančių dalių, nesunkiai išsprendžiamas sujungimo mazgų ir dalių sandarinimo klausimas. Balansuoti taip pat nereikia. Kavitatoriaus tarnavimo laikas yra žymiai ilgesnis (5 metų garantija) Net ir pasibaigus antgalio eksploatavimo laikui, jo gamyba ir keitimas pareikalaus žymiai mažesnių medžiagų sąnaudų (rotacinis šilumos generatorius tokiu atveju iš esmės turės). pagaminti iš naujo).

Bene svarbiausias statinio šilumos generatoriaus trūkumas yra siurblio kaina. Tačiau tokios konstrukcijos šilumos generatoriaus gamybos kaina praktiškai nesiskiria nuo rotorinio varianto, o jei prisiminsime abiejų instaliacijų tarnavimo laiką, šis trūkumas virs privalumu, nes pakeitus kavitatorių, siurblys keisti nereikia.

Taigi, rinksimės statinės konstrukcijos šilumos generatorių, juolab kad jau turime siurblį ir nereikės leisti pinigų jo įsigijimui.

Šilumos generatoriaus gamyba

Siurblio pasirinkimas

Pradėkime nuo šilumos generatoriaus siurblio pasirinkimo. Norėdami tai padaryti, nustatykime jo veikimo parametrus. Nesvarbu, ar šis siurblys yra cirkuliacinis, ar slėgį didinantis siurblys, esminės reikšmės neturi. 6 paveikslo nuotraukoje naudojamas cirkuliacinis siurblys su „Grundfos“ sausu rotoriumi. Svarbu darbinis slėgis, siurblio našumas, maksimalus leistina temperatūra pumpuojamas skystis.

Ne visi siurbliai gali būti naudojami aukštos temperatūros skysčiams siurbti. Ir, jei rinkdamiesi siurblį nekreipsite dėmesio į šį parametrą, jo tarnavimo laikas bus žymiai trumpesnis nei deklaruoja gamintojas.

Šilumos generatoriaus efektyvumas priklausys nuo siurblio sukurto slėgio dydžio. Tie. kuo didesnis slėgis, tuo didesnį slėgio kritimą suteikia purkštukas. Dėl to skystis, pumpuojamas per kavitatorių, yra efektyvesnis. Tačiau neturėtumėte siekti didžiausių skaičių techninėse siurblių charakteristikose. Jau esant slėgiui vamzdyne prieš purkštuką, lygų 4 atm, bus pastebimas vandens temperatūros padidėjimas, nors ir ne taip greitai, kaip esant 12 atm slėgiui.

Siurblio našumas (siurbiamo skysčio tūris) praktiškai neturi įtakos vandens šildymo efektyvumui. Taip yra dėl to, kad norėdami užtikrinti slėgio kritimą antgalyje, jo skerspjūvį padarome žymiai mažesnį nei kontūro vamzdyno ir siurblio purkštukų vardinis skersmuo. Per kavitatorių pumpuojamo skysčio srautas neviršys 3...5 m3/h, nes Visi siurbliai gali užtikrinti didžiausią slėgį tik esant mažiausiam srautui.

Šilumos generatoriaus darbinio siurblio galia lems elektros energijos konversijos į šiluminę energiją koeficientą. Daugiau apie energijos perskaičiavimo koeficientą ir jo apskaičiavimą skaitykite žemiau.

Rinkdamiesi siurblį savo šilumos generatoriui, rėmėmės savo patirtimi su Warmbotruff instaliacijomis (šis šilumos generatorius aprašytas straipsnyje apie ekologinį namą). Žinojome, kad mūsų sumontuotame šilumos generatoriuje naudojamas WILO IL 40/170-5.5/2 siurblys (žr. 6 pav.). Tai Inline sauso rotoriaus cirkuliacinis siurblys, kurio galia 5,5 kW, maksimalus darbinis slėgis 16 atm, užtikrinantis maksimalų 41 m aukštį (t. y. užtikrina 4 atm slėgio kritimą). Panašius siurblius gamina ir kiti gamintojai. Pavyzdžiui, "Grundfos" gamina tokio siurblio analogą - tai modelis TP 40-470/2.

6 pav. Šilumos generatoriaus „Warmbotruff 5.5A“ darbinis siurblys

Ir vis dėlto, palyginę šio siurblio eksploatacines charakteristikas su kitų to paties gamintojo modelių, pasirinkome išcentrinį daugiapakopį siurblį. aukšto slėgio MVI 1608-06/PN 16. Šis siurblys suteikia daugiau nei dvigubai didesnę galvutę esant tokiai pačiai variklio galiai, nors kainuoja beveik 300€ brangiau.

Dabar yra puiki galimybė sutaupyti naudojant kinišką atitikmenį. Juk Kinijos siurblių gamintojai visame pasaulyje nuolat gerina padirbtų prekių kokybę. žinomų prekių ženklų ir išplėsti asortimentą. Kinijos „grundfos“ kaina dažnai yra kelis kartus mažesnė, o kokybė ne visada yra prastesnė, o kartais ir ne ką prastesnė.

Kavitatoriaus kūrimas ir gamyba

Kas yra kavitatorius? Egzistuoja didžiulė suma statinių kavitatorių konstrukcijos (galite tai patikrinti internete), tačiau beveik visais atvejais jie gaminami antgalio pavidalu. Paprastai Laval antgalį ima kaip pagrindą ir modifikuoja dizaineris. Klasikinis Laval antgalis parodytas fig. 7.

Pirmas dalykas, į kurį turėtumėte atkreipti dėmesį, yra kanalo tarp difuzoriaus ir maišytuvo skerspjūvis.

Per daug nesumažinkite jo skerspjūvio, stengdamiesi užtikrinti maksimalų slėgio kritimą. Žinoma, kai vanduo palieka mažą skerspjūvio angą ir patenka į išsiplėtimo kamerą, bus pasiektas didžiausias retėjimo laipsnis, taigi ir aktyvesnė kavitacija. Tie. Vanduo įkais iki aukštesnės temperatūros vienu praėjimu pro antgalį. Tačiau vandens tūris, pumpuojamas per purkštuką, bus per mažas ir maišomas su šaltas vanduo, ji jai duos nepakankamas kiekisšiluma. Taigi visas vandens tūris įkais lėtai. Be to, mažas kanalo skerspjūvis prisidės prie vandens, patenkančio į darbinio siurblio įleidimo vamzdį, vėdinimo. Dėl to siurblys veiks triukšmingiau, o pačiame siurblyje gali atsirasti kavitacija, o tai jau yra nepageidaujami reiškiniai. Kodėl taip atsitinka, paaiškės, kai atsižvelgsime į šilumos generatoriaus hidrodinaminės grandinės konstrukciją.

Geriausias našumas pasiekiamas, kai kanalo angos skersmuo yra 8-15 mm. Be to, šildymo efektyvumas taip pat priklausys nuo purkštuko išsiplėtimo kameros konfigūracijos. Taigi pereiname prie antrojo svarbus punktas antgalio konstrukcijoje - išsiplėtimo kamera.

Kurį profilį turėtumėte pasirinkti? Be to, tai ne visi galimi purkštukų profilių variantai. Todėl, norėdami nustatyti purkštuko konstrukciją, nusprendėme griebtis matematinio skysčio srauto juose modeliavimo. Pateiksiu keletą purkštukų modeliavimo rezultatų, parodytų pav. 8.

Paveikslai rodo, kad šios antgalių konstrukcijos leidžia per juos pumpuojamus skysčius šildyti kavitacijos būdu. Jie rodo, kad skysčiui tekant susidaro aukšto ir žemo slėgio zonos, dėl kurių susidaro ertmės ir vėliau jos griūva.

Kaip matyti iš 8 paveikslo, purkštuko profilis gali būti labai skirtingas. Variantas a) iš esmės yra klasikinis Laval purkštuko profilis. Naudodami tokį profilį galite keisti išsiplėtimo kameros atidarymo kampą ir taip pakeisti kavitatoriaus charakteristikas. Paprastai reikšmė yra 12...30° diapazone. Kaip matyti iš greičio diagramos fig. 9 toks antgalis užtikrina didžiausią skysčio judėjimo greitį. Tačiau tokio profilio antgalis užtikrina mažiausią slėgio kritimą (žr. 10 pav.). Didžiausia turbulencija bus stebima jau ties purkštuko išėjimu (žr. 11 pav.).

Akivaizdu, kad b) variantas efektyviau sukurs vakuumą, kai skystis ištekės iš kanalo, jungiančio plėtimosi kamerą su suspaudimo kamera (žr. 9 pav.). Skysčio tekėjimo per šį antgalį greitis bus mažiausias, kaip rodo greičio diagrama, parodyta fig. 10. Turbulencija, atsirandanti dėl skysčio pratekėjimo per antrojo varianto antgalį, mano nuomone, yra optimaliausia vandens šildymui. Sūkurio atsiradimas sraute prasideda jau prie įėjimo į tarpinį kanalą, o ties išėjimu iš purkštuko prasideda antroji sūkurio susidarymo banga (žr. 11 pav.). Tačiau tokį antgalį pagaminti yra šiek tiek sunkiau, nes teks iššlifuoti pusrutulį.

Profilinis antgalis c) yra supaprastinta ankstesnė versija. Buvo galima tikėtis, kad paskutiniai du variantai turės panašias charakteristikas. Tačiau slėgio pokyčio diagrama, parodyta Fig. 9 rodo, kad skirtumas bus didžiausias iš trijų variantų. Skysčio srauto greitis bus didesnis nei antroje antgalio versijoje ir mažesnis nei pirmajame (žr. 10 pav.). Turbulencija, kuri atsiranda vandeniui judant per šį antgalį, yra panaši į antrąjį variantą, tačiau sūkurio susidarymas vyksta skirtingai (žr. 11 pav.).

Kaip pavyzdį pateikiau tik lengviausiai pagaminamus purkštukų profilius. Projektuojant šilumos generatorių galima naudoti visus tris variantus ir negalima sakyti, kad vienas iš variantų yra teisingas, o kiti ne. Galite patys eksperimentuoti su skirtingais purkštukų profiliais. Norėdami tai padaryti, nebūtina iš karto jų pagaminti iš metalo ir atlikti tikrą eksperimentą. Tai ne visada pateisinama. Pirma, galite išanalizuoti savo sugalvotą antgalį bet kurioje iš programų, kurios imituoja skysčio judėjimą. Aukščiau pavaizduotų purkštukų analizei naudojau programą COSMOSFloWorks. Supaprastinta versija šią programą yra SolidWorks kompiuterinio projektavimo sistemos dalis.

Eksperimente, kurdami savo šilumos generatoriaus modelį, naudojome paprastų purkštukų derinį (žr. 12 pav.).

Yra daug įmantresnių dizaino sprendimų, bet nematau prasmės juos visų pristatyti. Jei jus tikrai domina ši tema, internete visada galite rasti kitų kavitatorių dizainų.

Hidrodinaminės grandinės gamyba

Nusprendę dėl purkštuko konstrukcijos, pereiname prie kito etapo: hidrodinaminės grandinės gamybos. Norėdami tai padaryti, pirmiausia turite nubrėžti grandinės schemą. Padarėme labai paprastą, kreida ant grindų nubraižydami schemą (žr. 13 pav.)

1. Slėgio matuoklis purkštuko išleidimo angoje (matuoja slėgį purkštuko išleidimo angoje).
2. Termometras (matuoja temperatūrą prie įėjimo į sistemą).
3. Oro išleidimo vožtuvas (nuimamas oro užraktas iš sistemos).
4. Išleidimo vamzdis su čiaupu.
5. Termometro rankovė.
6. Įėjimo kanalas su čiaupu.
7. Rankovė termometrui prie įėjimo.
8. Slėgio matuoklis purkštuko įleidimo angoje (matuoja slėgį sistemos įleidimo angoje).

Dabar aprašysiu grandinės dizainą. Tai vamzdynas, kurio įvadas yra prijungtas prie siurblio išleidimo vamzdžio, o išėjimas - su įvadu. Į šį vamzdyną yra suvirintas antgalis 9, vamzdeliai slėgio matuoklių prijungimui 8 (prieš ir po antgalį), įvorės termometro montavimui 7,5 (sriegius rankovėms nesuvirinome, o tiesiog suvirinome), armatūra orui. ventiliacijos vožtuvas 3 (mes naudojome įprastą Sharkran, valdymo vožtuvo jungiamąsias detales ir šildymo kontūro prijungimo jungtis.

Mano nubraižytoje diagramoje vanduo juda prieš laikrodžio rodyklę. Vanduo į grandinę tiekiamas per apatinį vamzdį (ryklio maišytuvas su raudonu smagračiu ir atbuliniu vožtuvu), o vanduo iš jo išleidžiamas per viršutinį vamzdį (ryklio maišytuvas su raudonu smagračiu). Slėgio skirtumas reguliuojamas vožtuvu, esančiu tarp įleidimo ir išleidimo vamzdžių. Nuotraukoje pav. 13 jis parodytas tik diagramoje ir nėra šalia jo žymėjimo, nes jau prisukome ant laidų, prieš tai suvynioję sandariklį (žr. 14 pav.).

Norėdami sukurti grandinę, paėmėme DN 50 vamzdį, nes... Siurblio jungiamieji vamzdžiai yra vienodo skersmens. Tuo pačiu metu kontūro, prie kurio prijungtas šildymo kontūras, įvado ir išleidimo vamzdžius padarėme iš DN 20 vamzdžio, ką mes gavome, galite pamatyti pav. 15.

Nuotraukoje parodytas siurblys su 1 kW varikliu. Vėliau jį pakeitėme aukščiau aprašytu 5,5 kW siurbliu.

Vaizdas, aišku, nebuvo pats estetiškiausias, bet tokios užduoties sau nekėlėme. Galbūt kas nors iš skaitytojų paklaus, kodėl kontūro dydis toks didelis, o jį galima sumažinti? Mes ketiname šiek tiek išsklaidyti vandenį dėl vamzdžio ilgio prieš purkštuką. Paieškoję internete greičiausiai rasite pirmųjų šilumos generatorių modelių vaizdų ir diagramų. Beveik visi jie dirbo be purkštukų. Skysčio šildymo efektas buvo pasiektas jį pagreitinant iki gana didelių greičių. Tam tikslui mažo aukščio cilindrai su tangentinis įėjimas Ir bendraašis išėjimas.

Mes nenaudojome šio metodo vandens pagreitinimui, bet nusprendėme, kad mūsų dizainas būtų kuo paprastesnis. Nors turime minčių, kaip pagreitinti skystį naudojant šią grandinės konstrukciją, daugiau apie tai vėliau.

Nuotraukoje dar neįsuktas manometras prieš purkštuką ir adapteris su įvore termometrui, kuris sumontuotas prieš vandens skaitiklį (tuo metu jis dar nebuvo paruoštas). Lieka tik įdiegti trūkstamus elementus ir pereiti prie kito etapo.

Šilumos generatoriaus paleidimas

Manau, kad nėra prasmės kalbėti apie tai, kaip prijungti siurblio variklį ir šildymo radiatorių. Nors į elektros variklio pajungimo klausimą priartėjome ne visiškai standartiškai. Kadangi namuose dažniausiai naudojamas vienfazis tinklas, o pramoniniai siurbliai gaminami su trifazis variklis, nusprendėme kreiptis dažnio keitiklis , skirtas vienfazis tinklas. Tai taip pat leido padidinti siurblio sukimosi greitį virš 3000 aps./min. ir tada suraskite siurblio rezonansinį sukimosi dažnį.

Norint nustatyti dažnio keitiklio parametrus, mums reikia nešiojamojo kompiuterio su COM prievadu dažnio keitiklio parametravimui ir valdymui. Pats keitiklis sumontuotas valdymo spintoje, kurioje tiekiamas šildymas žiemos sąlygomis eksploatacija ir vėdinimas vasaros eksploatavimo sąlygoms. Spintos vėdinimui naudojome standartinį ventiliatorių, o spintai šildyti – 20 W šildytuvą.

Dažnio keitiklis leidžia reguliuoti siurblio dažnį plačiame diapazone tiek žemiau pagrindinio, tiek virš pagrindinio. Variklio dažnis gali būti padidintas ne daugiau kaip 150%.

Mūsų atveju variklio sūkius galite padidinti iki 4500 aps./min.

Galite trumpam padidinti dažnį iki 200%, tačiau tai sukelia mechaninę variklio perkrovą ir padidina jo gedimo tikimybę. Be to, naudojant dažnio keitiklį, variklis apsaugotas nuo perkrovos ir trumpasis jungimas. Taip pat dažnio keitiklis leidžia užvesti variklį tam tikru įsibėgėjimo laiku, kuris riboja siurblio menčių įsibėgėjimą paleidimo metu ir apriboja variklio užvedimo sroves. Dažnio keitiklis montuojamas sieninėje spintoje (žr. 16 pav.).

Visi valdikliai ir indikacijos elementai yra valdymo spintos priekiniame skydelyje. Sistemos veikimo parametrai rodomi priekiniame skydelyje (įrenginyje MTM-RE-160).

Įrenginys turi galimybę per dieną įrašyti rodmenis iš 6 skirtingų analoginių signalų kanalų. Tokiu atveju registruojame temperatūros rodmenis prie sistemos įėjimo, temperatūros rodmenis sistemos išleidimo angoje ir slėgio parametrus sistemos įėjimo ir išleidimo angoje.

Pagrindinio siurblio apsisukimų dažnio nustatymas atliekamas naudojant MTM-103 įrenginius. Šilumos generatoriaus darbinio siurblio ir cirkuliacinio siurblio varikliai paleidžiami ir išjungiami. Cirkuliacinis siurblys planuojame jį panaudoti elektros sąnaudų mažinimui. Juk kai vanduo įšyla iki nustatytos temperatūros, cirkuliacija vis tiek būtina.

Kai naudojate Micromaster 440 dažnio keitiklį, galite naudoti speciali programa Pradėkite įdiegdami jį nešiojamajame kompiuteryje (žr. 18 pav.).

Pirmiausia į programą įvedami pradiniai variklio duomenys, įrašyti vardinėje plokštelėje (lentelė su gamykliniais variklio parametrais, pritvirtinta prie variklio statoriaus).

• Nominali galia R kW,
• Nominali srovė I nom.,
• kosinusas,
• Variklio tipas,
• Nominalus sukimosi greitis N nom.

Po to pradedamas automatinis variklio aptikimas ir pats dažnio keitiklis nustato reikiamus parametrus variklis. Po to siurblys yra paruoštas darbui.

Šilumos generatoriaus bandymas

Kai diegimas bus prijungtas, galite pradėti bandymą. Paleidžiame siurblio elektros variklį ir, stebėdami manometrų rodmenis, nustatome reikiamą slėgio kritimą. Šiuo tikslu grandinėje yra vožtuvas, esantis tarp įleidimo ir išleidimo vamzdžių. Sukdami vožtuvo rankenėlę, nustatome slėgį vamzdyne po purkštuko 1,2…1,5 atm diapazone. Kontūro atkarpoje tarp purkštuko įleidimo angos ir siurblio išleidimo angos optimalus slėgis bus 8–12 atm.

Siurblys galėjo mums užtikrinti 9,3 atm slėgį purkštuko įleidimo angoje. Nustačius slėgį antgalio išleidimo angoje iki 1,2 atm, leidžiame vandeniui tekėti ratu (uždarėme išleidimo vožtuvą) ir pažymėjome laiką. Vandeniui judant grandinėje, užfiksavome temperatūros padidėjimą maždaug 4 °C per minutę. Taigi, po 10 minučių vandenį jau pakaitinome nuo 21°C iki 60°C. Kontūro tūris s sumontuotas siurblys siekė beveik 15 litrų Elektros sąnaudos buvo skaičiuojamos matuojant srovę. Iš šių duomenų galime apskaičiuoti energijos konversijos koeficientą.

KPI = (C*m*(Tk-Tn))/(3600000*(Qk-Qn));

• SU - specifinė šiluma vanduo, 4200 J/(kg*K);
• m – pašildyto vandens masė, kg;
• Tn - pradinė vandens temperatūra, 294° K;
• Tk - galutinė vandens temperatūra, 333° K;
• Qn - pradiniai elektros skaitiklio rodmenys, 0 kWh;
• Qk - galutiniai elektros skaitiklio rodmenys, 0,5 kWh.

Pakeiskime duomenis į formulę ir gaukime:

KPI = (4200*15*(333-294))/(3600000*(0,5-0)) = 1,365

Tai reiškia, kad mūsų šilumos generatorius, sunaudodamas 5 kWh elektros energijos, pagamina 1365 kartus daugiau šilumos, ty 6825 kWh. Taigi galime drąsiai teigti šios idėjos pagrįstumą. Šioje formulėje neatsižvelgiama į variklio efektyvumą, o tai reiškia, kad tikrasis transformacijos koeficientas bus dar didesnis.

Skaičiuodami šiluminę galią, reikalingą mūsų namui šildyti, vadovaujamės visuotinai priimta supaprastinta formule. Pagal šią formulę, esant standartiniam lubų aukščiui (iki 3 m), mūsų regionui reikia 1 kW šiluminės galios kiekvienam 10 m2, taigi, mūsų namui, kurio plotas 10x10 = 100 m2, 10 kW šiluminės galios. prireiks galios. Tie. Šiam namui apšildyti neužtenka vieno 5,5 kW galios šilumos generatoriaus, bet tai tik iš pirmo žvilgsnio. Jei dar nepamiršote, patalpai šildyti naudosime „šiltų grindų“ sistemą, kuri sutaupo iki 30% sunaudojamos energijos. Iš to išplaukia, kad 6,8 ​​kW šilumos generatoriaus pagaminamos šiluminės energijos turėtų pakakti namui apšildyti. Be to, vėlesnis ryšys šilumos siurblys o saulės kolektorius leis dar labiau sumažinti energijos sąnaudas.

Išvada

Baigdamas norėčiau pasiūlyti vieną prieštaringą idėją diskusijai.

Jau minėjau, kad pirmuosiuose šilumos generatoriuose vanduo buvo greitinamas specialiuose cilindruose suteikiant jam sukimosi judesį. Jūs žinote, kad mes nenuėjome šiuo keliu. Ir vis dėlto, norint padidinti efektyvumą, būtina, kad be transliacinio judėjimo vanduo įgytų ir sukamąjį judesį. Tuo pačiu metu pastebimai padidėja vandens judėjimo greitis. Panaši technika naudojama ir varžybose greitai išgerti butelį alaus. Prieš geriant alus butelyje gerai išmaišomas. O skystis pro siaurą kaklą išsilieja daug greičiau. Ir mes sugalvojome, kaip galėtume tai padaryti praktiškai nekeičiant esamos hidrodinaminės grandinės konstrukcijos.

Norėdami suteikti vandens sukimosi judesį, naudosime statorius asinchroninis variklis Su voverės narvelio rotorius per statorių praeinantis vanduo pirmiausia turi būti įmagnetintas. Tam galite naudoti solenoidą arba nuolatinis žiedinis magnetas. Vėliau papasakosiu, kas išėjo iš šios idėjos, nes dabar, deja, nėra galimybės eksperimentuoti.

Taip pat turime idėjų, kaip patobulinti savo antgalį, bet apie tai taip pat pakalbėsime po eksperimentų ir patentavimo, jei jie bus sėkmingi.

Namo, garažo, biuro, prekybinių patalpų šildymas – problema, kurią reikia spręsti iškart pastačius patalpas. Ir nesvarbu, koks metų laikas lauke. Žiema vis tiek ateis. Taigi turite iš anksto įsitikinti, kad viduje šilta. Tiems, kurie perka butą kelių aukštų pastatas, nėra ko jaudintis – statybininkai jau viską padarė. Tačiau tie, kurie statosi nuosavą namą, įrengia garažą ar atskirą nedidelį pastatą, turės pasirinkti, kokią šildymo sistemą įsirengti. Ir vienas iš sprendimų bus sūkurinis šilumos generatorius.

Oro atskyrimas, kitaip tariant, jo padalijimas į šaltą ir karštą frakcijas sūkurinėje srovėje – reiškinys, sudaręs sūkurinio šilumos generatoriaus pagrindą, buvo atrastas maždaug prieš šimtą metų. Ir kaip dažnai nutinka, apie 50 metų niekas negalėjo suprasti, kaip juo naudotis. Daugiausia buvo modernizuotas vadinamasis sūkurinis vamzdis įvairiais būdais ir stengėsi jį integruoti į beveik visas žmogaus veiklos rūšis. Tačiau visur jis buvo prastesnis už esamus įrenginius tiek kaina, tiek efektyvumu. Kol rusų mokslininkas Merkulovas sugalvojo bėgti vandenį į vidų, jis nustatė, kad temperatūra išleidimo angoje pakilo kelis kartus ir pavadino šį procesą kavitacija. Įrenginio kaina labai sumažėjo, tačiau efektyvumas tapo beveik šimtaprocentinis.

Veikimo principas

Taigi, kas yra ši paslaptinga ir prieinama kavitacija? Bet viskas gana paprasta. Einant per sūkurį, vandenyje susidaro daug burbuliukų, kurie savo ruožtu sprogsta, išskirdami tam tikrą energijos kiekį. Ši energija šildo vandenį. Burbulų skaičiaus nesuskaičiuosi, tačiau sūkurinės kavitacijos šilumos generatorius gali padidinti vandens temperatūrą iki 200 laipsnių. Būtų kvaila tuo nepasinaudoti.

Du pagrindiniai tipai

Nepaisant to, kad karts nuo karto pasigirsta pranešimų, kad kažkas kažkur savo rankomis pagamino unikalų sūkurinį šilumos generatorių, kurio galia galima apšildyti visą miestą, dažniausiai tai yra paprastos laikraščio kanarėlės, neturinčios jokio pagrindo. iš tikrųjų. Galbūt kada nors tai įvyks, tačiau kol kas šio įrenginio veikimo principas gali būti naudojamas tik dviem būdais.

Rotacinis šilumos generatorius. Rėmas išcentrinis siurblysšiuo atveju jis veiks kaip statorius. Priklausomai nuo galios, per visą rotoriaus paviršių išgręžiamos tam tikro skersmens skylės. Būtent dėl ​​jų atsiranda tie patys burbuliukai, kurių sunaikinimas įkaitina vandenį. Šio tipo šilumos generatorius turi tik vieną privalumą. Tai daug produktyviau. Tačiau trūkumų yra žymiai daugiau.

• Šis įrengimas yra labai triukšmingas.
• Padidėjęs dalių susidėvėjimas.
• Reikia dažnai keisti sandariklius ir sandariklius.
• Per brangu aptarnauti.

Statinis šilumos generatorius. Skirtingai nei ankstesnė versija, čia niekas nesisuka, o kavitacijos procesas vyksta natūraliai. Veikia tik siurblys. O privalumų ir trūkumų sąrašas krypsta visiškai priešinga kryptimi.

• Prietaisas gali veikti esant žemam slėgiui.
• Temperatūros skirtumas tarp šalto ir karšto galų yra gana didelis.
• Visiškai saugus, nesvarbu, kur jis naudojamas.
• Greitas šildymas.
• Efektyvumas 90% ir daugiau.
• Galima naudoti tiek šildymui, tiek vėsinimui.

Vieninteliu statinio WTG trūkumu galima laikyti didelę įrangos kainą ir su tuo susijusį gana ilgą atsipirkimo laikotarpį.

Kaip surinkti šilumos generatorių

Turint visus šiuos mokslinius terminus, kurie gali išgąsdinti fizikos nepažįstantį žmogų, VTG pasidaryti namuose visiškai įmanoma. Žinoma, teks padirbėti, bet jei viskas bus padaryta teisingai ir efektyviai, šiluma galėsite mėgautis bet kada.

O pradėti, kaip ir bet kuriame kitame versle, reikia ruošti medžiagas ir įrankius. Jums reikės:

• Suvirinimo aparatas.
• Sanderis.
• Elektrinis gręžtuvas.
• Veržliarakčių komplektas.
• Gręžimo rinkinys.
• Metalinis kampas.
• Varžtai ir veržlės.
• Storas metalinis vamzdis.
• Du srieginiai vamzdžiai.
• Jungiamosios movos.
• Elektros variklis.
• Išcentrinis siurblys.
• Jet.

Dabar galite pradėti dirbti tiesiogiai.

Variklio montavimas

Elektros variklis, parinktas pagal turimą įtampą, montuojamas ant rėmo, suvirintas arba surenkamas varžtais, iš kampo. Bendras rėmo dydis paskaičiuotas taip, kad jame tilptų ne tik variklis, bet ir siurblys. Kad išvengtumėte rūdžių, rėmą geriau nudažyti. Pažymėkite skyles, išgręžkite ir sumontuokite elektros variklį.

Siurblio prijungimas

Siurblys turi būti parenkamas pagal du kriterijus. Pirma, jis turi būti išcentrinis. Antra, variklio galios turi pakakti jam pasukti. Sumontavus siurblį ant rėmo, veiksmų algoritmas yra toks:

• Storame 100 mm skersmens ir 600 mm ilgio vamzdyje iš abiejų pusių reikia padaryti išorinį 25 mm griovelį ir pusę storio. Nupjaukite siūlą.
• Supjaustykite į dvi to paties vamzdžio dalis, kurių kiekviena yra 50 mm ilgio. vidinis sriegis pusė ilgio.
• Priešingoje sriegiui pusėje suvirinkite pakankamo storio metalinius dangčius.
• Dangtelių centre padarykite skylutes. Vienas yra antgalio dydis, antrasis - vamzdžio dydis. SU viduje skylės purkštukui su grąžtu didelio skersmens būtina nuimti nuožulną, kad ji atrodytų kaip antgalis.
• Purkštuko vamzdis yra prijungtas prie siurblio. Į skylę, iš kurios tiekiamas vanduo esant slėgiui.
• Šildymo sistemos įvadas yra prijungtas prie antrojo vamzdžio.
• Šildymo sistemos išėjimas yra prijungtas prie siurblio įvesties.

Ciklas baigtas. Vanduo su slėgiu bus tiekiamas į purkštuką ir dėl ten susidarančio sūkurio ir atsirandančio kavitacijos efekto pradės kaisti. Temperatūrą galima reguliuoti už vamzdžio sumontavus rutulinį vožtuvą, kuriuo vanduo grįžta atgal į šildymo sistemą.

Šiek tiek uždarius galima padidinti temperatūrą ir atvirkščiai, atidarius – sumažinti.

Patobulinkime šilumos generatorių

Tai gali skambėti keistai, tačiau šį gana sudėtingą dizainą galima patobulinti, dar labiau padidinant jo našumą, o tai bus neabejotinas privataus namo šildymo pranašumas didelis plotas. Šis patobulinimas pagrįstas tuo, kad pats siurblys linkęs prarasti šilumą. Tai reiškia, kad turite išleisti kuo mažiau.

Tai galima pasiekti dviem būdais. Izoliuokite siurblį naudodami bet kokias šiam tikslui tinkamas medžiagas. termoizoliacinės medžiagos. Arba apsupkite jį vandens striuke. Pirmasis variantas yra aiškus ir prieinamas be jokio paaiškinimo. Bet prie antrojo turėtume pasilikti išsamiau.

Norėdami sukurti siurblio vandens gaubtą, turėsite jį įdėti į specialiai tam skirtą hermetišką indą, kuris atlaikytų visos sistemos slėgį. Vanduo bus tiekiamas būtent į šią talpyklą, o iš ten jį pasiims siurblys. Išorinis vanduo taip pat įkais, todėl siurblys dirbs daug našiau.

Sūkurio absorberis

Bet pasirodo, tai dar ne viskas. Kruopščiai ištyrę ir supratę sūkurinio šilumos generatoriaus veikimo principą, galite jį aprūpinti sūkurio slopintuvu. Tarnavo pagal aukšto slėgio vandens srautas atsitrenkia į priešingą sieną ir sukasi. Tačiau tokių sūkurių gali būti keli. Tereikia įrenginio viduje sumontuoti konstrukciją, primenančią lėktuvo bombos kotą. Tai atliekama taip:

• Iš vamzdžio, kurio skersmuo yra šiek tiek mažesnis nei pats generatorius, reikia iškirpti du 4-6 cm pločio žiedus.
• Žiedų viduje suvirinkite šešias metalines plokštes, parinktas taip, kad visos konstrukcijos ilgis siektų ketvirtadalį paties generatoriaus korpuso ilgio.
• Surinkdami įrenginį, pritvirtinkite šią konstrukciją viduje priešais antgalį.

Tobulumui ribų yra ir negali būti, o sūkurinis šilumos generatorius mūsų laikais vis dar tobulinamas. Ne kiekvienas gali tai padaryti. Tačiau visiškai įmanoma surinkti įrenginį pagal aukščiau pateiktą schemą.

Privatiems namams ir butams šildyti dažnai naudojami autonominiai generatoriai. Siūlome apsvarstyti, kas yra indukcinis sūkurinis šilumos generatorius, jo veikimo principas, kaip savo rankomis pasigaminti įrenginį, taip pat prietaisų brėžinius.

Generatoriaus aprašymas

Yra skirtingų tipų sūkuriniai šilumos generatoriai daugiausiai išsiskiria savo forma. Anksčiau buvo naudojami tik vamzdiniai modeliai, dabar aktyviai naudojami asimetriški arba ovalūs. Reikėtų pažymėti, kad šis mažas prietaisas gali suteikti visiškai nepriklausomas šildymas, ir kada teisingas požiūris Taip pat yra karšto vandens tiekimas.

Nuotrauka – Vortex tipo mini šilumos generatorius

Sūkurinis ir hidrosūkurinis šilumos generatorius yra a mechaninis įrenginys, kuris atskiria suslėgtas dujas nuo karšto ir šalto srauto. Iš „karšto“ galo išeinančio oro temperatūra gali siekti 200 ° C, o iš šalto – iki -50. Reikėtų pažymėti, kad pagrindinis tokio generatoriaus privalumas yra tas, kad jis elektrinis prietaisas neturi judančių dalių, viskas pastoviai fiksuota. Vamzdžiai dažniausiai gaminami iš nerūdijančio legiruoto plieno, kuris pasižymi puikiu atsparumu aukšta temperatūra ir išoriniai destrukciniai veiksniai (slėgis, korozija, smūginės apkrovos).

Nuotrauka – Vortex šilumos generatorius

Suslėgtos dujos tangentiškai įpučiamos į sūkurio kamerą, po to jos pagreitėja iki didelis greitis sukimasis. Dėl išleidimo vamzdžio gale esančio kūginio antgalio tam tikra kryptimi leidžiama tekėti tik „įeinančiai“ suslėgtų dujų daliai. Likusi dalis yra priversta grįžti į vidinį sūkurį, kurio skersmuo yra mažesnis nei išorinis.

Kur naudojami sūkuriniai šilumos generatoriai:

1. Šaldymo įrenginiuose;
2. Apšildyti gyvenamuosius namus;
3. Pramoninių patalpų šildymui;

Reikia atsižvelgti į tai, kad sūkurinio dujų ir hidraulinio generatoriaus efektyvumas yra mažesnis nei tradicinės oro kondicionavimo įrangos. Jie plačiai naudojami nebrangiai taškiniam aušinimui, kai tiekiamas suslėgtas oras vietinis tinklasšildymas

Vaizdo įrašas: sūkurinių šilumos generatorių tyrimas

Veikimo principas

Yra įvairių paaiškinimų, kodėl sukimosi sūkurinis efektas atsiranda visiškai nesant judėjimo ir magnetinių laukų.

Nuotrauka – Sūkurinio šilumos generatoriaus schema

Šiuo atveju dujos veikia kaip besisukantis kūnas dėl greito judėjimo prietaiso viduje. Šis veikimo principas skiriasi nuo visuotinai priimto standarto, kai šaltas ir karštas oras teka atskirai, nes sujungus srautus pagal fizikos dėsnius, susidaro skirtingas slėgis, kuris mūsų atveju sukelia sūkurinį dujų judėjimą.

Dėl išcentrinės jėgos oro temperatūra išleidimo angoje yra daug aukštesnė nei įėjimo temperatūra, todėl prietaisus galima naudoti tiek šilumos generavimui, tiek efektyviam vėsinimui.

Yra dar viena šilumos generatoriaus veikimo principo teorija, dėl to, kad abu sūkuriai sukasi vienodu kampiniu greičiu ir kryptimi, vidinis sūkurio kampas praranda savo kampinį impulsą. Sukimo momento sumažėjimas perduoda kinetinę energiją į išorinį sūkurį, todėl susidaro atskirti karštų ir šaltų dujų srautai. Šis veikimo principas yra pilnas Peltier efekto, kuriame naudojamas prietaisas, analogas elektros energija slėgis (įtampa), kad šiluma būtų perkelta į vieną skirtingos metalinės jungties pusę, todėl kita pusė atvės, o sunaudota energija grįžta į šaltinį.

Nuotrauka - Hidrotipo generatoriaus veikimo principas

Sūkurinio šilumos generatoriaus privalumai:

• Suteikia didelį (iki 200 ºC) temperatūrų skirtumą tarp „šaltų“ ir „karštų“ dujų, veikia net esant žemam įėjimo slėgiui;
• Veikia efektyvumu iki 92%, nereikalauja priverstinio aušinimo;
• Paverčia visą įleidimo srautą į vieną aušinimo srautą. Dėl to praktiškai pašalinama šildymo sistemų perkaitimo galimybė
• Sūkuriniame vamzdyje vienu srautu generuojama energija naudojama, o tai prisideda prie efektyvaus šildymo gamtines dujas su minimaliais šilumos nuostoliais;
• Užtikrina efektyvų įleidžiamų dujų sūkurinės temperatūros atskyrimą atmosferos slėgis ir išleidžiamas dujas esant neigiamam slėgiui.

Tai alternatyvus šildymas beveik nulinėmis sąnaudomis voltas puikiai šildo kambarį nuo 100 kvadratinių metrų(priklausomai nuo modifikacijos). Pagrindiniai trūkumai: Tai didelė kaina ir retai naudojama praktikoje.

Kaip savo rankomis pasidaryti šilumos generatorių

Vortex šilumos generatoriai yra labai sudėtingi įrenginiai, praktiškai galite pagaminti automatinį Potapov VTG, kurio grandinė tinka tiek namų, tiek pramoniniam darbui.

Nuotrauka – Potapovo sūkurinis šilumos generatorius

Taip atsirado mechaninis Potapovo šilumos generatorius (našumas 93%), kurio schema parodyta paveikslėlyje. Nepaisant to, kad Nikolajus Petrakovas pirmasis gavo patentą, būtent Potapovo prietaisas yra ypač sėkmingas tarp namų amatininkų.

Šioje diagramoje parodyta sūkurio generatoriaus konstrukcija. Maišymo vamzdis 1 yra prijungtas prie slėgio siurblio flanšu, kuris savo ruožtu tiekia skystį, kurio slėgis yra nuo 4 iki 6 atmosferų. Vandeniui patekus į kolektorių 2 brėžinyje susidaro sūkurys ir jis paduodamas į specialų sūkurinį vamzdelį (3), kuris suprojektuotas taip, kad ilgis būtų 10 kartų didesnis už skersmenį. Vandens sūkurys juda spiraliniu vamzdžiu prie sienų iki karšto vamzdžio. Šis galas baigiasi dugnu 4, kurio centre yra speciali anga karšto vandens išleidimui.

Norėdami valdyti srautą, priešais dugną yra specialus stabdžių įtaisas arba vandens srauto tiesintuvas 5, kurį sudaro keletas plokščių eilių, kurios yra privirintos prie įvorės centre. Mova yra bendraašė su vamzdžiu 3. Tuo momentu, kai vanduo per vamzdį juda į lygintuvą išilgai sienelių, ašinėje dalyje susidaro priešsrovinis srautas. Čia vanduo juda link jungties 6, kuri yra įmontuota į spiralės sienelę ir skysčio tiekimo vamzdį. Čia gamintojas sumontavo dar 7 diskų srauto tiesintuvą srautui valdyti šaltas vanduo. Jei iš skysčio išeina šiluma, ji specialiu aplinkkeliu 8 nukreipiama į karštąjį galą 9, kur maišytuvu 5 vanduo sumaišomas su pašildytu vandeniu.

Tiesiai iš karšto vandens vamzdžio skystis patenka į radiatorius, po kurio jis sudaro „ratą“ ir grįžta į aušinimo skystį pakartotiniam pašildymui. Tada šaltinis šildo skystį, siurblys pakartoja apskritimą.

Remiantis šia teorija, yra netgi šilumos generatoriaus modifikacijų, skirtų masinei žemo slėgio gamybai. Deja, projektai yra geri tik popieriuje, mažai žmonių juos naudoja, ypač atsižvelgiant į tai, kad skaičiavimas atliekamas naudojant Virial teoremą, kuri turi atsižvelgti į Saulės energiją (nepastovią vertę) ir išcentrinė jėga vamzdyje.

Formulė yra tokia:

Epot = – 2 Ekin

Čia Ekin = mV2/2 yra kinetinis Saulės judėjimas;

Planetos masė yra m, kg.

Buitinis sūkurinis Potapovo vandens šilumos generatorius gali turėti šias technines charakteristikas:

Nuotrauka – Sūkurinių šilumos generatorių modifikacijos

Kainų apžvalga

Nepaisant santykinio jų paprastumo, dažnai lengviau nusipirkti sūkurinės kavitacijos šilumos generatorius, nei patiems surinkti naminį įrenginį. Prekyba naujos kartos generatoriais vykdoma daugelyje didžiųjų Rusijos, Ukrainos, Baltarusijos ir Kazachstano miestų.

Pažiūrėkime į kainoraštį iš atvirų šaltinių (mini įrenginiai bus pigesni), kiek kainuoja Mustafaevo, Bolotovo ir Potapovo generatorius:

Dauguma žema kaina Pavyzdžiui, už sūkurinės energijos šilumos generatorių prekių ženklų Akoil, Vita, Graviton, Must, Euroalliance, Yusmar, NTK, Iževske, apie 700 000 rublių. Pirkdami būtinai patikrinkite įrenginio pasą ir kokybės sertifikatus.

Pateikti ekonomiškas šildymas gyvenamosios, pagalbinės ar gamybinės patalpos, kuriomis naudojasi savininkai įvairios schemos ir šiluminės energijos gavimo būdus. Norėdami savo rankomis surinkti kavitacijos šilumos generatorių, turėtumėte suprasti procesus, kurie leidžia generuoti šilumą.

Kas yra darbo pagrindas

Kavitacija reiškia formavimosi procesą garų burbuliukai vandens stulpelyje, kurį palengvina lėtas vandens slėgio mažėjimas esant dideliam srautui. Ertmių ar ertmių, užpildytų garais, atsiradimą taip pat gali sukelti akustinės bangos praėjimas arba lazerio impulso spinduliavimas. Uždaras oro sritis arba kavitacijos tuštumas vanduo perkelia į aukšto slėgio zoną, kur bangos spinduliuotės metu vyksta jų žlugimas. smūgio jėga. Kavitacijos reiškinys negali atsirasti, jei nėra šių sąlygų.

Fizinis kavitacijos reiškinio procesas yra panašus į skysčio virimą, tačiau verdant vandens ir garų slėgis burbuliukuose yra vidutinis ir vienodas. Kavitacijos metu slėgis skystyje yra didesnis nei vidutinis ir didesnis už garų slėgį. Slėgio sumažėjimas yra vietinio pobūdžio.

Kuriant būtinas sąlygas dujų molekulės, kurios visada yra vandens stulpelyje, pradeda išsiskirti į susidariusius burbulus. Šis reiškinys vyksta intensyviai, nes dujų temperatūra ertmės viduje pasiekia iki 1200ºС dėl nuolatinio burbuliukų plėtimosi ir susitraukimo. Kavitacijos ertmėse yra dujų didesnis skaičius deguonies molekules ir, sąveikaujant su inertinėmis korpuso ir kitų šilumos generatoriaus dalių medžiagomis, sukelia greitą jų koroziją ir sunaikinimą.

Tyrimai rodo, kad net šioms dujoms inertiškos medžiagos – auksas ir sidabras – yra pažeidžiamos agresyvaus deguonies poveikio. Be to, griūvančių oro ertmių reiškinys sukelia gana daug triukšmo, o tai yra nepageidautina problema.

Daugelis entuziastų kavitacijos procesą padarė naudingu kuriant privačių namų šildymo generatorius. Sistemos esmė yra uždarame korpuse, kuriame vandens srovė juda per kavitacijos įtaisą, naudojamas slėgiui gauti. Rusijoje už pirmąjį išradimą šildymo įrengimas buvo patentas, išduotas 2013 m. Burbulo plyšimo procesas vyksta veikiant kintamam elektriniam laukui. Šiuo atveju garų ertmės yra mažo dydžio ir nesąveikauja su elektrodais. Jie pereina į skysčio storį ir ten atsiranda anga, išleidžiant papildomą energiją vandens srauto kūne.

Rotacinis šilumos generatorius

Šis prietaisas yra modifikuotas išcentrinis siurblys. Tokiame įrenginyje statoriaus vaidmenį atlieka siurblio korpusas, įmontuotas įleidimo ir išleidimo vamzdis. Pagrindinis darbinis korpusas yra kamera, kurios viduje yra judantis rotorius, veikiantis kaip ratas.

Kuriant kavitacinius siurblius, rotoriaus konstrukcija buvo daug pakeista, tačiau Griggs modelis laikomas produktyviausiu, kuris vienas pirmųjų pasiekė teigiamų rezultatų kuriant kavitacijos šilumos generatorių. Tokiame įrenginyje rotorius pagamintas disko pavidalu, kurio paviršiuje yra daug skylių. Jie yra kurtieji, tam tikro skersmens ir gylio. Ląstelių skaičius priklauso nuo dažnio elektros srovė ir, atitinkamai, rotoriaus sukimąsi.

Šilumos generatoriaus statorius yra cilindras, sandarus iš abiejų galų, kuriame sukasi rotorius. Tarpas tarp rotoriaus disko ir statoriaus sienelių yra apie 1,5 mm.

Rotoriaus ląstelės reikalingos tam, kad skysčio srauto storyje kiltų turbulencija, kuri nuolat trinasi į judančio ir statinio cilindro paviršių, kad susidarytų kavitacinės ertmės. Būtent tame pačiame tarpelyje skystis kaitinamas. Už efektyvus darbasšilumos generatorius, skersinis rotoriaus dydis turi būti ne mažesnis kaip 30 cm, šiuo atveju jis nustatomas sukimosi greitis 3000 aps./min. Jei padarysite rotorių mažesnio skersmens, tada apsisukimų skaičius turėtų būti padidintas.

Nepaisant viso akivaizdaus paprastumo, norint tiksliai valdyti visas rotacinio šilumos generatoriaus dalis, reikia gana tikslaus tikslumo, įskaitant judančio cilindro balansavimą. Būtina užsandarinti rotoriaus veleną nuolat keičiant sugedusias izoliacines medžiagas.

Tokių generatorių efektyvumas nėra įspūdingas; Jų tarnavimo laikas trumpas, nors veikia 25% efektyviau nei statinių šilumos generatorių modeliai.

Statinis generatoriaus siurblys

Statinio šilumos generatoriaus pavadinimą įranga gavo sąlyginai, nes nėra besisukančių dalių. Norint sukurti kavitacijos procesus skystyje, naudojama purkštukų konstrukcija.

Norint atkurti kavitacijos reiškinį, reikia užtikrinti didelio greičio vandens judėjimas Kam naudojamas galingas siurblys? išcentrinis principas. Siurblys tvirtinamas aukštas kraujospūdis vandens srautas, kuris veržiasi į purkštuko įleidimo angą. Purkštuko išėjimo skersmuo yra daug siauresnis nei ankstesnio ir skystis gauna papildomos judėjimo energijos, jo greitis didėja. Prie išėjimo iš purkštuko dėl greito vandens išsiplėtimo susidaro kavitacijos efektai, kai skysto kūno viduje susidaro dujų ertmės. Vandens šildymas vyksta pagal tą patį principą kaip ir rotaciniame modelyje, tik šiek tiek sumažėja efektyvumas.

Statiniai šilumos generatoriai turi nemažai privalumų prieš rotacinius modelius:

• statoriaus įtaiso konstrukcija nereikalauja iš esmės tikslaus dalių balansavimo ir montavimo;
• mechaninė paruošiamoji operacija nereikalauja tikslaus šlifavimo;
• dėl to, kad nėra judančių dalių, sandarinimo medžiagos susidėvi daug mažiau;
• įrangos eksploatacija ilgesnė, iki 5 metų;
• Jei antgalis tampa netinkamas naudoti, jį reikės pakeisti mažesnės išlaidos nei sukamojoje šilumos generatoriaus versijoje, kurią reikia sukurti iš naujo.

Šildymo šilumos generatoriaus veikimo technologija

Siurblys padidina vandens slėgį ir tiekia jį į darbo kamerą, kurios vamzdis yra prijungtas prie jos flanšu.

Darbiniame pastate vanduo turėtų padidinti greitį ir slėgį, kuris atliekamas naudojant įvairaus skersmens vamzdžius, siaurėjančius išilgai srauto. Darbinės kameros centre susimaišo keli slėgio srautai, dėl kurių atsiranda kavitacijos reiškinys.

Siekiant kontroliuoti vandens srauto greičio charakteristikas, darbinės ertmės išleidimo angoje ir eigoje įrengiami stabdžių įtaisai.

Vanduo juda į purkštuką, esantį priešingame kameros gale, iš kur teka atgaline kryptimi pakartotinai naudoti naudojant cirkuliacinį siurblį. Šildymas ir šilumos susidarymas atsiranda dėl skysčio judėjimo ir staigaus išsiplėtimo prie išėjimo iš siauros antgalio angos.

Teigiamos ir neigiamos šilumos generatorių savybės

Kavitacijos siurbliai klasifikuojami kaip paprasti įrenginiai. Jie paverčia vandens mechaninę variklio energiją į šiluminę energiją, kuri išleidžiama patalpai šildyti. Prieš statydami kavitacijos įrenginį savo rankomis, turėtumėte atkreipti dėmesį į tokio įrengimo privalumus ir trūkumus. Teigiamos savybės apima:

• efektyvi šiluminės energijos gamyba;
• ekonomiškas, nes nėra kuro;
• Įperkama galimybė įsigyti ir pasigaminti patiems.

Šilumos generatoriai turi trūkumų:

• triukšmingas siurblio veikimas ir kavitacijos reiškiniai;
• medžiagų gamybai ne visada lengva gauti;
• naudoja padorią galią 60–80 m2 patalpai;
• užima daug naudingos erdvės kambaryje.

Šilumos generatoriaus gaminimas savo rankomis

Šilumos generatoriaus kūrimo dalių ir priedų sąrašas:

Cirkuliacinio siurblio pasirinkimas

Norėdami tai padaryti, turite nustatyti reikiamus įrenginio parametrus. Pirmoji charakteristika yra siurblio gebėjimas dirbti su aukštos temperatūros skysčiais. Jei ši sąlyga nepaisoma, siurblys greitai suges.

Šilumos generatoriui pakanka, kad skysčio įėjime būtų nurodytas 4 atmosferų slėgis; iki 12 atmosferų, kuris padidins skysčio kaitinimo greitį.

Siurblio veikimas neturės didelės įtakos šildymo greičiui, nes veikimo metu skystis praeina per gana siaurą antgalio skersmenį. Paprastai vežama iki 3–5 kubinių metrų vandens per valandą. Daug didesnę įtaką šilumos generatoriaus darbui turės elektros energijos pavertimo šilumine energija koeficientas.

Klasikinis pavyzdys yra „Laval“ antgalio formos prietaiso, kurį atnaujina meistras, gaminantis generatorių savo rankomis, įgyvendinimas. Ypatingas dėmesys Reikėtų pasirinkti praėjimo kanalo skerspjūvio dydį. Jis turėtų užtikrinti maksimalų skysčio slėgio kritimą. Jeigu sutvarkykite mažiausią skersmenį, tada iš purkštuko esant aukštam slėgiui išskris vanduo, o kavitacijos procesas vyks aktyviau.

Tačiau tokiu atveju vandens srautas sumažės, o tai sukels jo maišymąsi su šaltomis masėmis. Maža purkštuko anga taip pat padeda padidinti skaičių oro burbuliukai, dėl to padidėja veikimo triukšmo efektas ir siurblio kameroje gali pradėti formuotis burbuliukai. Tai sumažins jo tarnavimo laiką. Kaip parodė praktika, priimtiniausias skersmuo yra 9–16 mm.

Purkštukų forma ir profilis yra cilindriniai, kūgiški ir suapvalinti. Neįmanoma tiksliai pasakyti, kuris pasirinkimas bus efektyvesnis, viskas priklauso nuo kitų įrengimo parametrų. Svarbiausia, kad sūkurinis procesas kiltų jau pradinio skysčio patekimo į purkštuką stadijoje.

Vandens grandinės sudarymas

Pirmiausia turėtumėte nubrėžti eskizą kontūro ilgis ir jo ypatybes, perkelkite visa tai ant grindų kreida. Iš esmės apie grandinę galime pasakyti, kad tai yra lenktas vamzdis, kuris yra prijungtas prie jų kavitacijos kameros išvesties, o tada skystis vėl tiekiamas į įėjimą. Du manometrai ir dvi rankovės, kuriose sumontuotas termometras, prijungti kaip papildomi įrenginiai. Taip pat grandinėje yra vožtuvas orui surinkti.

Vanduo grandinėje teka prieš laikrodžio rodyklę. Slėgiui reguliuoti įrengiame vožtuvą tarp įėjimo ir išleidimo angos. Naudojamas 50 skersmens vamzdis, kuris paprastai atitinka vamzdžių dydį.

Veikė seni šilumos generatorių modeliai neįrengdami purkštukų, vandens slėgio padidėjimas buvo užtikrintas greitinant vandenį pakankamai ilgo ilgio vamzdyne. Tačiau mūsų atveju neturėtume naudoti per daug ilgesnis ilgis vamzdžiai

Generatoriaus testas

Siurblys prijungtas prie elektros, o radiatoriai prijungti prie šildymo sistemos. Sumontavus įrangą, galima pradėti bandymus. Prijungiame prie tinklo ir variklis pradeda veikti. Tokiu atveju turėtumėte atkreipti dėmesį į manometrų rodmenis ir nustatyti norimą skirtumą naudodami vožtuvą tarp vandens įleidimo ir išleidimo angos. Atmosferų skirtumas turėtų būti nuo 8 iki 12 atmosferų.

Po to įjungiame vandenį ir stebime temperatūros parametrus. Sistemoje bus pakankamai šildymo per dešimt minučių iki 3–5ºС per minutę. Per trumpą laiką įkaista iki 60ºС. Mūsų sistema kartu su siurbliu maitinama 15 litrų vandens. To visiškai pakanka efektyviam darbui.

Norint naudoti šilumos generatorius kasdieniame gyvenime, pakanka šiek tiek noro ir surinkimo įgūdžių, nes visi prietaisai naudojami baigtoje formoje. Ir efektyvumas neprivers jūsų laukti.

Pastaruoju metu daug dėmesio skiriama alternatyviems energijos šaltiniams. Tai susiję ne tik ir galbūt ne tiek su siekiu pagerinti aplinkosauginę padėtį Žemėje, kiek su vis didėjančiomis energijos kainomis. Nors daugelis vartotojų galvoja apie tai, ką šiuolaikinė karta paliks savo palikuonims.

Vienaip ar kitaip, vis populiaresnis tampa įvairių alternatyvių šaltinių naudojimas. Vienas iš įrenginių, kurio veikimas paremtas visiškai nauju energijos generavimo principu, yra kavitacijos šilumos generatorius. Pastaruoju metu daugelis gamintojų įsisavino tokių agregatų gamybą, ir jie visi yra daugiau pasirodyti vidaus rinkoje.

Kas yra vienetas

Šis prietaisas gali būti vadinamas visiškai priimtinu bet kurio šildymo katilo pakaitalu. Jame vanduo pašildomas dėl kavitacijos, kurios metu skystyje susidaro laisvos erdvės ir užpildomos burbuliukais. Tai atsiranda dėl slėgio sumažėjimo, atsirandančio dėl padidėjusio akustinės bangos greičio. Tačiau yra ir kitų kilmės paaiškinimų. Fiziniu požiūriu šį procesą galima palyginti su vandens virimu, tačiau skirtumas yra tas, kad slėgio kritimas yra vietinis.

Žiūrime vaizdo įrašą, įrangos taikymo sritį:

Kavitacijos generatorių naudojimo sritis šiandien neapsiriboja tik šildymu. Jie naudojami nuosėdoms valyti šilumokaičių viduje. Tai paprasčiau ir patogiau nei mechaniniai ar kiti metodai.

Vandens šildymas ir valymas baseinuose taip pat gali būti atliekamas naudojant šilumos siurblį. Taip atsitinka dėl kavitacijos proceso, kuris vyksta įrangos veikimo metu.

Tokie įrenginiai populiarūs ir pramonės sektoriuje. Čia naudojant tokį vandenį gaminamas betonas, kuris nuo įprastu būdu gaminamo skiriasi geresnėmis eksploatacinėmis savybėmis.

Įrangos dizaino ypatybės

Kas yra toks vienetas? Pagrindinis įrenginys jame yra kavitacijos šilumos generatorius, pagamintas siurblio pavidalu specialus profilis srauto dalis. Kai vanduo praeina pro jį, jis įkaista. Taip atsitinka dėl sūkurinio srauto susidarymo. Jame atsirandantys kavitacijos plyšimai sukelia skysčio kaitinimą. Be to, bet koks antifrizas gali atlikti aušinimo skysčio vaidmenį.

Žiūrėkite vaizdo įrašą, generatoriaus įrenginį:

Šildymas sukelia pokyčius cheminė sudėtis skystis dėl staigus nuosmukis jos spaudimas. Išleidžiama energija gali būti naudojama šildymui ir yra gana pigi.

Tokie įrenginiai, kaip taisyklė, sunaudoja 1,5 karto mažiau energijos nei radiatoriai ir kitos sistemos. Šiuo atveju skystis juose kaitinamas uždara kilpa, kai praeina pro kavitatorių.

Tokių prietaisų veikimo principas yra vienos rūšies energijos pavertimas kita. Ji, savo ruožtu, paverčiama šiluma, o skirtumas tarp išskiriamos ir suvartojamos yra gana didelis.

Kavitacinių šilumos generatorių privalumai apima galimybę juos montuoti be jokių leidimų. Taip yra dėl to, kad elektra naudojama tik elektros varikliui valdyti.

Ir nors šiandien nė viena iš egzistuojančių teorijų negali iki galo apibūdinti kavitatoriuje vykstančių procesų, jos vis dar naudojamos visame pasaulyje ir gana sėkmingai. Kalbant apie mokslinius šios srities tyrimus, tai susiję su tokio tipo šiluminių įrenginių veikimo ypatybių registravimu.

Populiarių modelių apžvalga

Nepaisant to, kad kavitacijos procesas dar nėra iki galo ištirtas, jo principais veikiančią įrangą jau kuria daugelio įmonių specialistai. Be to, kai kurie modeliai jau ruošiami serijinei gamybai. Tai elektros instaliacija, naudojama šildymui ir karšto vandens ruošimui.

Šilumos generatoriaus prekės ženklas TC1

Tačiau yra ir jau pagamintų modelių. Kaip pavyzdį apsvarstykite kavitacijos šilumos generatorių TC1. Tai modernus ir labai efektyvus įrenginys, su platus asortimentas veiksmus. Jis gali būti naudojamas šildymo, vėdinimo ir karšto vandens ruošimo sistemoms.

Prietaisas aprūpintas standartiniu 3000 aps./min. varikliu, maitinamu 380 V tinklu. Jis sumontuotas ant to paties rėmo su aktyvatoriumi, atsakingu už mechaninės energijos pavertimą šilumine energija.

Kai kuriose NVS šalyse gaminami kavitacijos šilumos generatoriai. Be to, įvairių gamintojų jie turi savo vardus.

Modelis VTG – 2.2

Šios įmonės yra žinomiausios posovietinėje erdvėje:

• YUSMAR (Moldova);
• YurLe and Co (Baltarusija);
• Tekmash (Ukraina);
• Gravitonas (Rusija).

Tačiau įsigyti tokį įrenginį vis tiek gana sunku, todėl jų kainos yra išpūstos. Pavyzdžiui, buitinio kavitacinės šilumos generatoriaus, kurio galia iki 50 kW, kaina yra vidutiniškai 50-55 tūkst.

Jei svarstysime sūkurinius modelius, jie yra paprastesnio dizaino, tačiau tokios įrangos efektyvumas yra šiek tiek mažesnis. Šiandien šios klasės gaminius rinkoje siūlo tik kelios įmonės. Tarp jų „Radex“ prekės ženklo rotacinį hidraulinį smūgio siurblį gamina „NPP New Technologies“.

Elektrohidraulinius ir hidraulinius smūginius modelius Tornado ir Vektorplus gamina Baltarusijos įmonė Yurle-K. Jų galite įsigyti NVS šalių atstovybėse ir parduotuvėse.

Panašią įrangą gamina ir kai kurios Rusijos gamyklos. Jų liniją sudaro daugiausia mažos galios įrenginiai. Iš jų mažiausias yra VTG – 2,2. Jis gali šildyti pastatą, kurio tūris ne didesnis kaip 90 m³. Jo veikimo principas yra identiškas panašiems įrenginiams. Ant šilumos generatoriaus variklio rotoriaus yra sumontuotas varžtas, per kurį teka skysčio srautas. Po šildymo jis tiekiamas į šildymo vamzdyną. Šio modelio kaina neviršija 34 tūkstančių rublių.

Prietaisai su vidutine galia yra kavitacijos šilumos generatoriai VTG-30 Šis modelis skirtas namams, kurių tūris yra iki 1400 m³. Tačiau su juo būtina įsigyti valdymo spintą. Tokiu atveju skysčio šildymo procesas bus visiškai automatizuotas. Tačiau toks prietaisas kainuoja apie 150 tūkstančių rublių.

Pažiūrėkime šiek tiek vaizdo įrašą apie sūkurinius šilumos generatorius:

Iževsko gamintojai gamina ITPO kavitacijos sūkurinius šilumos generatorius. Juose yra variklis ir cilindrinis antgalis. Dirbdamas siurblio režimu, įrenginys siurbia skystį. Tada sukuriamas sūkurinis srautas, kurį galima sustabdyti naudojant stabdžių įrenginį. Būtent šiame etape aušinimo skystis pašildomas.

Jei tikėsite gamintojo teiginiais, šio modelio efektyvumas gali siekti 150%. Galbūt būtent šis rodiklis pritraukia didelę vartotojų auditoriją, norinčią įsigyti kavitacinį šilumos generatorių nuosavo namo šildymui prie naujos įrangos.