Denne artikel beskriver, hvordan man laver en varmegenerator på egen hånd.

Funktionsprincippet for en statisk varmegenerator og resultaterne af dens forskning er beskrevet i detaljer. Anbefalinger for dens beregning og valg af komponenter er givet.

Ideen om skabelse

Hvad skal du gøre, hvis du ikke har penge nok til at købe en varmegenerator? Hvordan laver man det selv? Jeg vil fortælle dig om egen erfaring I dette tilfælde.

Vi fik ideen til at lave vores egen varmegenerator efter at have stiftet bekendtskab med forskellige typer varmegeneratorer. Deres design virkede ret enkle, men ikke helt gennemtænkte.

Der er to kendte udformninger af sådanne anordninger: roterende og statisk. I det første tilfælde bruges en rotor til at skabe kavitation, som du måske kan gætte fra navnet i det andet, er hovedelementet i enheden en dyse. For at træffe et valg til fordel for en af ​​designmulighederne, lad os sammenligne begge designs.

Roterende varmegenerator

Hvad er en roterende varmegenerator? I det væsentlige er det en lidt modificeret centrifugal pumpe, Det vil sige, at der er et pumpehus (som i I dette tilfælde er en stator) med indløbs- og udløbsrør og et arbejdskammer, inden i hvilket der er en rotor, der fungerer som et løbehjul. Den største forskel fra en konventionel pumpe er rotoren. Der er rigtig mange designs af vortex varmegeneratorrotorer, og vi vil selvfølgelig ikke beskrive dem alle. Den enkleste af dem er en skive, på den cylindriske overflade, hvor der bores mange blinde huller med en vis dybde og diameter. Disse huller kaldes Griggs-celler, opkaldt efter den amerikanske opfinder, som var den første til at teste en roterende varmegenerator af dette design. Antallet og dimensionerne af disse celler bestemmes ud fra størrelsen af ​​rotorskiven og rotationshastigheden af ​​den elektriske motor, der driver den til rotation. Statoren (alias varmegeneratorhus) er som regel lavet i form af en hul cylinder, dvs. et rør tilstoppet på begge sider med flanger. I dette tilfælde er afstanden mellem statorens indervæg og rotoren meget lille og udgør 1...1,5 mm.

Det er i mellemrummet mellem rotoren og statoren, at vandet opvarmes. Dette lettes af dets friktion på overfladen af ​​statoren og rotoren under den hurtige rotation af sidstnævnte. Og selvfølgelig spiller kavitationsprocesser og turbulens af vand i rotorcellerne en væsentlig rolle ved opvarmning af vand. Rotorens rotationshastighed er normalt 3000 rpm med en diameter på 300 mm. Når rotordiameteren falder, er det nødvendigt at øge rotationshastigheden.

Det er ikke svært at gætte, at et sådant design på trods af sin enkelhed kræver ret høj fremstillingspræcision. Og det er indlysende, at rotorafbalancering vil være påkrævet. Derudover skal vi løse problemet med tætning af rotorakslen. Tætningselementer kræver naturligvis regelmæssig udskiftning.

Af ovenstående følger, at ressourcen til sådanne installationer ikke er så stor. Ud over alt andet er driften af ​​roterende varmegeneratorer ledsaget af øget støj. Selvom de har 20-30% større produktivitet sammenlignet med statiske varmegeneratorer. Roterende varmegeneratorer er endda i stand til at producere damp. Men er dette en fordel for en kort levetid (sammenlignet med statiske modeller)?

Statisk varmegenerator

Den anden type varmegenerator kaldes statisk. Dette skyldes fraværet af roterende dele i kavitatordesignet. Til at skabe kavitationsprocesser bruges de forskellige slags snusede. Den mest brugte er den såkaldte Laval dyse

For at kavitation kan opstå, er det nødvendigt at sikre en høj hastighed for væskebevægelse i kavitatoren. Til dette anvendes en konventionel centrifugalpumpe. Pumpen opbygger væsketryk foran dysen, den styrter ind i dyseåbningen, som har et væsentligt mindre tværsnit end tilførselsrøret, hvilket sikrer høj hastighed ved dyseudgangen. På grund af den skarpe udvidelse af væsken ved udgangen af ​​dysen opstår der kavitation. Dette lettes også af væskens friktion på overfladen af ​​dysekanalen og den turbulens i vandet, der opstår, når strålen pludselig trækker ud af dysen. Det vil sige, at vand opvarmes af samme årsager som i en roterende varmegenerator, men med lidt mindre effektivitet.

Designet af en statisk varmegenerator kræver ikke højpræcisionsfremstilling af dele. Mekanisk restaurering i fremstillingen af ​​disse dele er reduceret til et minimum i sammenligning med rotordesignet. På grund af fraværet af roterende dele er spørgsmålet om tætning af sammenkoblingsenheder og dele let at løse. Balancering er heller ikke nødvendig. Kavitatorens levetid er væsentligt længere (5 års garanti) Selv hvis dysen når slutningen af ​​sin levetid, vil fremstilling og udskiftning af den kræve væsentligt lavere materialeomkostninger (den roterende varmegenerator vil i et sådant tilfælde i det væsentlige have. skal fremstilles på ny).

Den måske vigtigste ulempe ved en statisk varmegenerator er prisen på pumpen. Imidlertid er omkostningerne ved at fremstille en varmegenerator af dette design praktisk talt ikke anderledes end roterende version, og hvis vi husker på levetiden for begge installationer, så bliver denne ulempe til en fordel, for hvis kavitatoren udskiftes, skal pumpen ikke skiftes.

Således vil vi vælge en varmegenerator af et statisk design, især da vi allerede har en pumpe og ikke skal bruge penge på købet.

Fremstilling af varmegenerator

Pumpevalg

Lad os starte med at vælge en pumpe til varmegeneratoren. For at gøre dette, lad os bestemme dens driftsparametre. Om denne pumpe er en cirkulationspumpe eller en trykforøgende pumpe, har ingen grundlæggende betydning. På billedet i figur 6 er der brugt en cirkulationspumpe med en Grundfos tørrotor. Det, der betyder noget, er driftstrykket, pumpens ydeevne, maksimum tilladt temperatur pumpet væske.

Ikke alle pumper kan bruges til at pumpe væsker høj temperatur. Og hvis du ikke er opmærksom på denne parameter, når du vælger en pumpe, vil dens levetid være betydeligt mindre end den, der er angivet af producenten.

Effektiviteten af ​​varmegeneratoren vil afhænge af mængden af ​​tryk udviklet af pumpen. De der. jo større tryk, jo større tryktab, som dysen giver. Som følge heraf opstår opvarmningen af ​​væsken, der pumpes gennem kavitatoren, mere effektiv. Du skal dog ikke jage de maksimale tal ind tekniske specifikationer pumper Allerede ved et tryk i rørledningen foran dysen svarende til 4 atm, vil en stigning i vandtemperaturen kunne mærkes, dog ikke så hurtigt som ved et tryk på 12 atm.

Pumpens ydeevne (mængden af ​​væske, den pumper) har stort set ingen indflydelse på effektiviteten af ​​vandopvarmning. Dette skyldes det faktum, at vi for at sikre et trykfald i dysen gør dens tværsnit væsentligt mindre end den nominelle diameter af kredsløbsrørledningen og pumpedyserne. Strømningshastigheden af ​​væske pumpet gennem kavitatoren vil ikke overstige 3...5 m3/h, pga Alle pumper kan kun levere det højeste tryk ved den laveste flowhastighed.

Effekten af ​​varmegeneratorens arbejdspumpe bestemmer konverteringskoefficienten elektrisk energi til termisk. Læs mere om energiomregningsfaktoren og dens beregning nedenfor.

Ved valg af pumpe til vores varmegenerator, stolede vi på vores erfaring med Warmbotruff installationer (denne varmegenerator er beskrevet i artiklen om økohuset). Vi vidste, at den varmegenerator, vi installerede, brugte en WILO IL 40/170-5.5/2 pumpe (se fig. 6). Dette er en Inline tørrotorcirkulationspumpe med en effekt på 5,5 kW, et maksimalt driftstryk på 16 atm, hvilket giver en maksimal løftehøjde på 41 m (dvs. den giver et trykfald på 4 atm). Lignende pumper produceres af andre producenter. For eksempel producerer Grundfos en analog af en sådan pumpe - dette er model TP 40-470/2.

Figur 6 - Arbejdspumpe til varmegeneratoren "Warmbotruff 5.5A"

Og alligevel, efter at have sammenlignet denne pumpes ydeevneegenskaber med andre modeller produceret af samme producent, valgte vi højtrykscentrifugalpumpen MVI 1608-06/PN 16. Denne pumpe yder mere end det dobbelte af trykket med samme motor strøm, selvom det koster næsten 300 € mere.

Tilgængelig i øjeblikket stor mulighed spar penge ved at bruge den kinesiske ækvivalent. Når alt kommer til alt, forbedrer kinesiske pumpeproducenter konstant kvaliteten af ​​forfalskninger verden over. kendte mærker og udvide sortimentet. Prisen på kinesisk "grundfos" er ofte flere gange mindre, mens kvaliteten ikke altid er så meget dårligere, og nogle gange ikke er meget ringere.

Udvikling og produktion af kavitator

Hvad er en kavitator? Eksisterer stor mængde design af statiske kavitatorer (du kan verificere dette på internettet), men i næsten alle tilfælde er de lavet i form af en dyse. Som regel tages Laval-dysen som grundlag og modificeres af designeren. Den klassiske Laval dyse er vist i fig. 7.

Det første, du skal være opmærksom på, er tværsnittet af kanalen mellem diffuseren og forveksleren.

Indsnævr ikke dets tværsnit for meget, forsøg at sikre maksimalt trykfald. Selvfølgelig, når vand forlader et lille tværsnitshul og kommer ind i ekspansionskammeret, vil den største grad af sjældenhed opnås, og følgelig mere aktiv kavitation. De der. Vandet varmes op til en højere temperatur i én gang gennem dysen. Imidlertid vil mængden af ​​vand pumpet gennem dysen være for lille, og blandes med koldt vand, vil den ikke overføre nok varme til den. Således vil den samlede mængde vand langsomt opvarmes. Derudover vil det lille tværsnit af kanalen bidrage til udluftningen af ​​vand, der kommer ind i arbejdspumpens indløbsrør. Som følge heraf vil pumpen fungere mere støjende, og der kan forekomme kavitation i selve pumpen, og disse er allerede uønskede fænomener. Hvorfor dette sker, vil blive klart, når vi overvejer designet af varmegeneratorens hydrodynamiske kredsløb.

Den bedste ydelse opnås med en kanalåbningsdiameter på 8-15 mm. Derudover vil opvarmningseffektiviteten også afhænge af konfigurationen af ​​dysens ekspansionskammer. Så vi går videre til det andet vigtigt punkt i udformningen af ​​dysen - ekspansionskammer.

Hvilken profil skal du vælge? Desuden er dette ikke alt mulige muligheder dyseprofiler. Derfor besluttede vi at ty til matematisk modellering af væskestrømmen i dem for at bestemme dysens design. Jeg vil præsentere nogle resultater af modellering af dyserne vist i fig. 8.

Figurerne viser, at disse dysedesign tillader kavitationsopvarmning af væsker, der pumpes igennem dem. De viser, at når væsken strømmer, zoner med høj og lavt tryk, som forårsager dannelsen af ​​hulrum og dens efterfølgende kollaps.

Som det kan ses af figur 8, kan dyseprofilen være meget forskellig. Mulighed a) er i det væsentlige en klassisk Laval dyseprofil. Ved hjælp af en sådan profil kan du variere ekspansionskammerets åbningsvinkel og derved ændre kavitatorens egenskaber. Typisk er værdien i området 12...30°. Som det kan ses af hastighedsdiagrammet i fig. 9 giver en sådan dyse den højeste fluidbevægelseshastighed. En dyse med en sådan profil giver dog det laveste trykfald (se fig. 10). Den største turbulens vil blive observeret allerede ved udgangen fra dysen (se fig. 11).

Det er klart, at mulighed b) mere effektivt vil skabe et vakuum, når væske strømmer ud af kanalen, der forbinder ekspansionskammeret med kompressionskammeret (se fig. 9). Hastigheden af ​​væskestrømmen gennem denne dyse vil være den mindste, som det fremgår af hastighedsdiagrammet vist i fig. 10. Turbulens som følge af passage af væske gennem dysen i den anden mulighed er efter min mening den mest optimale til opvarmning af vand. Fremkomsten af ​​en hvirvel i strømmen begynder allerede ved indgangen til den mellemliggende kanal, og ved udgangen fra dysen begynder den anden bølge af hvirveldannelse (se fig. 11). En sådan dyse er dog lidt sværere at fremstille, pga du bliver nødt til at slibe en halvkugle ud.

Profildyse c) er en forenklet tidligere version. Det var forventeligt, at de sidste to muligheder ville have lignende karakteristika. Men trykændringsdiagrammet vist i fig. 9 angiver, at forskellen vil være den største af de tre muligheder. Hastigheden af ​​væskestrømmen vil være højere end i den anden version af dysen og lavere end i den første (se fig. 10). Den turbulens, der opstår, når vandet bevæger sig gennem denne dyse, kan sammenlignes med den anden mulighed, men dannelsen af ​​en hvirvel forekommer anderledes (se fig. 11).

Jeg har som eksempel kun givet de mest lette at fremstille dyseprofiler. Alle tre muligheder kan bruges ved design af en varmegenerator, og det kan ikke siges, at en af ​​mulighederne er korrekt og de andre ikke. Du kan selv eksperimentere med forskellige dyseprofiler. For at gøre dette er det ikke nødvendigt straks at lave dem fra metal og udføre et rigtigt eksperiment. Dette er ikke altid berettiget. Først kan du analysere den dyse, du har opfundet, i et hvilket som helst af de programmer, der simulerer væskebevægelse. Jeg brugte COSMOSFloWorks-appen til at analysere dyserne på billedet ovenfor. Forenklet version af denne ansøgning er en del af SolidWorks computerstøttede designsystem.

I eksperimentet med at skabe vores egen varmegeneratormodel brugte vi en kombination af simple dyser (se fig. 12).

Der er meget mere sofistikerede designløsninger, men jeg kan ikke se meningen med at præsentere dem alle. Hvis du virkelig er interesseret i dette emne, kan du altid finde andre kavitatordesigns på internettet.

Fremstilling af et hydrodynamisk kredsløb

Efter at vi har besluttet os for design af dysen, går vi videre til næste fase: fremstillingen af ​​det hydrodynamiske kredsløb. For at gøre dette skal du først skitsere et kredsløbsdiagram. Vi gjorde det meget enkelt ved at tegne et diagram på gulvet med kridt (se fig. 13)

1. Trykmåler ved dyseudløbet (måler trykket ved dyseudløb).
2. Termometer (måler temperaturen ved indgangen til systemet).
3. Udluftningsventil (fjerner luftsluse fra systemet).
4. Udløbsrør med hane.
5. Termometer ærme.
6. Indgangskanal med vandhane.
7. Muffe til termometer ved indløb.
8. Trykmåler ved dyseindløbet (måler trykket ved indløbet til systemet).

Nu vil jeg beskrive kredsløbsdesignet. Det er en rørledning, hvis indløb er forbundet med pumpens udløbsrør og udløbet til indløbet. En dyse 9 er svejset ind i denne rørledning, rør til at forbinde trykmålere 8 (før og efter dysen), muffer til installation af et termometer 7.5 (vi svejsede ikke gevind til ærmerne, men svejsede dem blot), en fitting til luften udluftningsventil 3 (vi Vi brugte en almindelig Sharkran, fittings til styreventilen og fittings til tilslutning af varmekredsen.

I det diagram, jeg tegnede, bevæger vandet sig mod uret. Vand tilføres kredsløbet gennem det nederste rør (shakran med rødt svinghjul og kontraventil), og der udledes vand fra den henholdsvis gennem den øverste (shakran med et rødt svinghjul). Trykforskellen reguleres af en ventil placeret mellem indløbs- og udløbsrør. På billedet fig. 13 er den kun vist i diagrammet og ligger ikke ved siden af ​​dens betegnelse, fordi vi har allerede skruet det på ledningerne, efter at have viklet tætningen på forhånd (se fig. 14).

For at lave kredsløbet tog vi et DN 50 rør, fordi... Pumpeforbindelsesrørene har samme diameter. I dette tilfælde indløbs- og udløbsrørene i kredsløbet, som det er forbundet til varmekreds, vi lavede det af et DN 20 rør Du kan se, hvad vi fik til sidst i Fig. 15.

Billedet viser en pumpe med en 1 kW motor. Efterfølgende udskiftede vi den med 5,5 kW pumpen beskrevet ovenfor.

Udsigten var selvfølgelig ikke den mest æstetisk tiltalende, men vi stillede os ikke sådan en opgave. Måske vil en af ​​læserne spørge, hvorfor sådanne dimensioner af omridset, fordi du kan gøre det mindre? Vi har til hensigt at sprede vandet lidt på grund af længden af ​​røret foran dysen. Hvis du søger på internettet, vil du sandsynligvis finde billeder og diagrammer af de første modeller af varmegeneratorer. Næsten alle af dem fungerede uden dyser. Effekten af ​​at opvarme væsken blev opnået ved at accelerere den til ret høje hastigheder. Til dette formål blev der brugt cylindre lille højde Med tangentiel indgang Og koaksial udgang.

Vi brugte ikke denne metode til at accelerere vand, men besluttede at gøre vores design så enkelt som muligt. Selvom vi har tanker om, hvordan man accelererer væsken med dette kredsløbsdesign, mere om det senere.

På billedet er trykmåleren foran dysen og adapteren med en muffe til termometeret, som er monteret foran vandmåleren, endnu ikke skruet i (dengang var den endnu ikke klar). Det eneste, der er tilbage, er at installere de manglende elementer og fortsætte til næste fase.

Start af varmegeneratoren

Jeg synes, det nytter ikke at tale om, hvordan man forbinder pumpemotoren og radiatoren. Selvom vi ikke nærmede os spørgsmålet om at forbinde elmotoren på en helt standard måde. Da der normalt bruges et enfaset netværk derhjemme, og industrielle pumper produceres med en trefaset motor, besluttede vi at bruge en frekvensomformer , designet til enkeltfaset netværk. Dette gjorde det også muligt at øge pumpens rotationshastighed til over 3000 rpm. og find derefter pumpens resonansrotationsfrekvens.

For at parametrere frekvensomformeren har vi brug for en bærbar computer med en COM-port til parametrering og styring af frekvensomformeren. Selve omformeren monteres i et styreskab, hvor der er opvarmet vinterforhold drift og ventilation til sommerforhold operation. Til udluftning af skabet brugte vi en standard ventilator, og til at opvarme skabet bruger vi en 20 W varmelegeme.

Frekvensomformeren giver dig mulighed for at justere pumpens frekvens over et bredt område, både under den primære og over den primære. Motorfrekvensen kan ikke øges mere end 150%.

I vores tilfælde kan du øge motorhastigheden til 4500 rpm.

Du kan kort hæve frekvensen højere til 200%, men dette fører til mekanisk overbelastning af motoren og øger sandsynligheden for dens fejl. Derudover er motoren ved hjælp af en frekvensomformer beskyttet mod overbelastning og kortslutning. Desuden giver frekvensomformeren dig mulighed for at starte motoren med givet tid acceleration, som begrænser accelerationen af ​​pumpebladene ved opstart og begrænser startstrømme motor. Frekvensomformeren er installeret i overskab(se fig. 16).

Alle betjenings- og indikationselementer er placeret på frontpanelet af styreskabet. Systemets driftsparametre vises på frontpanelet (på MTM-RE-160-enheden).

Enheden har mulighed for at optage aflæsninger fra 6 forskellige kanaler af analoge signaler i løbet af dagen. I dette tilfælde registrerer vi temperaturaflæsningerne ved systemindgangen, temperaturaflæsningerne ved systemudgangen og trykparametrene ved systemindgangen og -udgangen.

Indstillingen for hovedpumpens hastighed udføres ved hjælp af MTM-103-enheder, grønne og gule knapper bruges til at starte og stoppe motorerne til varmegeneratorens arbejdspumpe og cirkulationspumpe. Vi planlægger at bruge en cirkulationspumpe for at reducere energiforbruget. Når alt kommer til alt, når vandet varmes op til indstillet temperatur, cirkulation er stadig nødvendig.

Når du bruger en Micromaster 440 frekvensomformer, kan du bruge særligt program Start med at installere den på den bærbare computer (se fig. 18).

Først indtastes de oprindelige motordata skrevet på typeskiltet (en plade med fabriksparametrene for motoren fastgjort til motorstatoren) Sådanne data inkluderer

• Nominel effekt R kW,
• Nominel strøm I nom.,
• Cosinus,
• Motortype,
• Nominel omdrejningshastighed N nom.

Herefter starter auto-detektering af motoren, og frekvensomformeren bestemmer selv nødvendige parametre motor. Herefter er pumpen klar til drift.

Test af varmegenerator

Når installationen er tilsluttet, kan du begynde at teste. Vi starter pumpens elektriske motor, og ved at observere aflæsningerne af trykmålerne indstiller vi det nødvendige trykfald. Til dette formål er der tilvejebragt en ventil i kredsløbet, placeret mellem indløbs- og udløbsrørene. Ved at dreje på ventilhåndtaget indstiller vi trykket i rørledningen efter dysen i området 1,2…1,5 atm. I sektionen af ​​kredsløbet mellem dyseindløbet og pumpeudløbet vil det optimale tryk være i området 8...12 atm.

Pumpen var i stand til at give os et tryk ved dyseindløbet på 9,3 atm. Efter at have indstillet trykket ved udløbet af dysen til 1,2 atm, lod vi vandet strømme i en cirkel (lukkede udløbsventilen) og noterede tiden. Da vandet bevægede sig langs kredsløbet, registrerede vi en temperaturstigning på cirka 4°C pr. minut. Efter 10 minutter har vi således allerede opvarmet vandet fra 21°C til 60°C. Konturvolumen s installeret pumpe udgjorde knap 15 liter Elforbruget blev beregnet ved at måle strømmen. Ud fra disse data kan vi beregne energiomsætningsforholdet.

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

• C - specifik varmekapacitet af vand, 4200 J/(kg*K);
• m er massen af ​​opvarmet vand, kg;
• Tn - indledende vandtemperatur, 294° K;
• Tk - endelig vandtemperatur, 333° K;
• Qn - indledende elektriske måleraflæsninger, 0 kWh;
• Qk - endelige elmåleraflæsninger, 0,5 kWh.

Lad os erstatte dataene i formlen og få:

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

Det betyder, at vores varmegenerator ved at forbruge 5 kWh el producerer 1.365 gange mere varme, nemlig 6.825 kWh. Således kan vi roligt hævde gyldigheden af ​​denne idé. Denne formel tager ikke højde for motorens effektivitet, hvilket betyder, at det faktiske transformationsforhold bliver endnu højere.

Når vi beregner den termiske effekt, der kræves for at opvarme vores hus, går vi ud fra den generelt accepterede forenklede formel. Ifølge denne formel, hvornår standard højde loft (op til 3 m), for vores region har vi brug for 1 kW termisk effekt for hver 10 m2. For vores hus med et areal på 10x10 = 100 m2 har vi brug for 10 kW termisk effekt. De der. en varmegenerator med en effekt på 5,5 kW er ikke nok til at opvarme dette hus, men dette er kun ved første øjekast. Hvis du ikke har glemt det endnu, for at opvarme rummet vil vi bruge et "varmt gulv" system, som sparer op til 30% af energiforbruget. Det følger heraf, at de 6,8 kW varmeenergi, der genereres af varmegeneratoren, skulle være lige nok til at opvarme huset. Derudover efterfølgende tilslutning varmepumpe og en solfanger vil give os mulighed for yderligere at reducere energiomkostningerne.

Konklusion

Afslutningsvis vil jeg gerne foreslå en kontroversiel idé til diskussion.

Jeg har allerede nævnt, at i de første varmegeneratorer blev vand accelereret ved at give det rotationsbevægelse i specielle cylindre. Du ved, at vi ikke gik denne vej. Og dog for øge effektiviteten Det er nødvendigt, at vand foruden translationel bevægelse også erhverver rotationsbevægelse. Samtidig øges vandets bevægelseshastighed mærkbart. En lignende teknik bruges i konkurrencer til hurtigt at drikke en flaske øl. Inden den drikkes, hvirvles øllet i flasken grundigt rundt. Og væsken hælder ud gennem en smal hals meget hurtigere. Og vi kom med en idé om, hvordan vi kunne forsøge at gøre dette uden praktisk talt at ændre det eksisterende design af det hydrodynamiske kredsløb.

For at give vandet rotationsbevægelse vil vi bruge stator asynkron motor Med egern-bur rotor vand, der passerer gennem statoren, skal først magnetiseres. Til dette kan du bruge en solenoide el permanent ringmagnet. Jeg vil fortælle dig, hvad der kom ud af denne idé senere, for nu er der desværre ingen mulighed for at lave eksperimenter.

Vi har også ideer til, hvordan vi kan forbedre vores dyse, men vi vil også tale om dette efter eksperimenter og patentering, hvis de lykkes.

Forskellige måder at spare energi på eller få gratis elektricitet er stadig populære. Takket være udviklingen af ​​internettet bliver information om alle slags "mirakelopfindelser" mere tilgængelig. Et design, der har mistet popularitet, erstattes af et andet.

I dag vil vi se på den såkaldte vortex-kavitationsgenerator - en enhed, hvis opfindere lover os højeffektiv rumopvarmning hvori den er installeret. Hvad er det? Denne enhed bruger effekten af ​​at opvarme en væske under kavitation - en specifik effekt af dannelsen af ​​mikrobobler af damp i områder med lokal trykreduktion i væsken, som opstår enten når pumpens pumpehjul roterer, eller når væsken udsættes for lydvibrationer. Hvis du nogensinde har brugt et ultralydsbad, har du måske bemærket, hvordan dets indhold mærkbart opvarmes.

Artikler om hvirvelgeneratorer roterende type, hvis funktionsprincip er at skabe områder med kavitation, når et pumpehjul med en bestemt form roterer i en væske. Er denne løsning holdbar?

Lad os starte med teoretiske beregninger. I dette tilfælde bruger vi elektricitet til at drive den elektriske motor (gennemsnitlig effektivitet - 88%) og bruger delvist den resulterende mekaniske energi på friktion i kavitationspumpens tætninger og delvist på opvarmning af væsken på grund af kavitation. Det vil sige, at under alle omstændigheder kun en del af den spildte strøm bliver omdannet til varme. Men hvis du husker, at effektiviteten af ​​et konventionelt varmeelement er fra 95 til 97 procent, bliver det klart, at der ikke vil være noget mirakel: meget dyrere og mere komplekst vortex pumpe vil være mindre effektiv end en simpel nichrome spiral.

Det kan argumenteres, at ved brug af varmeelementer er det nødvendigt at indføre yderligere cirkulationspumper i varmesystemet, mens en hvirvelpumpe selv kan pumpe kølevæsken. Men mærkeligt nok kæmper pumpeskabere med forekomsten af ​​kavitation, hvilket ikke kun reducerer pumpens effektivitet betydeligt, men også forårsager dens erosion. En varmegeneratorpumpe skal derfor ikke kun være mere kraftfuld end en specialiseret overføringspumpe, men vil også kræve brugen af ​​mere avancerede materialer og teknologier for at give en sammenlignelig ressource.

Strukturelt vil vores Laval dyse ligne et metalrør med rørgevind i enderne, så den kan forbindes til rørledningen ved hjælp af gevindkoblinger. For at lave røret skal du bruge en drejebænk.

• Formen på selve dysen, eller mere præcist dens udgangsdel, kan variere i design. Mulighed "a" er den nemmeste at fremstille, og dens egenskaber kan varieres ved at ændre vinklen på udløbskeglen inden for 12-30 grader. Imidlertid giver denne type dyse minimal modstand mod væskestrømning og følgelig den mindste kavitation i strømmen.
• Mulighed "b" er sværere at fremstille, men på grund af det maksimale trykfald ved dyseudløbet vil det også skabe den største flowturbulens. Betingelserne for forekomsten af ​​kavitation i dette tilfælde er optimale.
• Mulighed "c" er et kompromis med hensyn til fremstillingskompleksitet og effektivitet, så det er værd at vælge det.

Ved opvarmning af et privat hjem eller produktionslokaler Der anvendes forskellige ordninger til generering af varmeenergi.

En af dem er kavitationsgeneratorer, som giver dig mulighed for at opvarme rum til lavere omkostninger.

Til selvmontering Når du installerer en sådan enhed, skal du forstå driftsprincippet og teknologiske nuancer.

Fysiske grundlæggende

Kavitation er dannelsen af ​​damp i en vandmasse med et langsomt fald i tryk og høj hastighed.

Dampbobler kan opstå under påvirkning af en lydbølge af en bestemt frekvens eller stråling fra en sammenhængende lyskilde.

Under blandingsprocessen af ​​damphulrum med vand under tryk fører til den spontane kollaps af bobler og forekomsten af ​​vandbevægelse af slagkraft (det er skrevet om beregningen af ​​hydraulisk stød i rørledninger).

Under sådanne forhold frigives molekyler af opløste gasser i de resulterende hulrum.

Efterhånden som kavitationsprocessen skrider frem, stiger temperaturen inde i boblerne til 1200 grader.

Dette påvirker materialerne negativt vandbeholdere, da oxygen ved sådanne temperaturer begynder at intensivt oxidere materialet.

Eksperimenter har vist, at under sådanne forhold er selv legeringer af ædle metaller udsat for ødelæggelse.

At lave en kavitationsgenerator selv er ret simpelt. Den velundersøgte teknologi har været inkorporeret i materialer og brugt til rumopvarmning i flere år.

I Rusland blev den første enhed patenteret i 2013.

Generatoren var en lukket beholder, hvorigennem vand blev tilført under tryk. Dampbobler dannes under påvirkning af et vekslende elektromagnetisk felt.

Fordele og ulemper

En kavitationsvandvarmer er en simpel enhed, der omdanner flydende energi til varme.

Denne teknologi har fordele:

• effektivitet;
• brændstof økonomi;
• tilgængelighed.

Varmegeneratoren er samlet med dine egne hænder fra komponenter, som kan købes i en byggemarked ().

En sådan enhed, hvad angår parametre, vil ikke adskille sig fra fabriksmodellerne.

Ulemperne er:

VIGTIG!
For at kontrollere hastigheden af ​​væskebevægelse, brug specielle enheder, i stand til at bremse vandets bevægelse.

Driftsprincipper

Arbejdsprocessen foregår samtidigt i to faser miljø:

• væsker,
• par.

Pumpeanordninger er ikke designet til at fungere under sådanne forhold, hvilket fører til kollaps af hulrum med tab af effektivitet.

Varmegeneratorer blander faser, hvilket forårsager termisk konvertering.

Varmeapparater til husholdningsbrug konverter mekanisk energi til termisk energi med væsken tilbage til kilden (omkring kedlen indirekte opvarmning med genbrug læst på side).

Patentet blev ikke opnået, fordi der stadig ikke er nogen præcis begrundelse for processen.

I praksis bruges enheder designet af Schauberger og Lazarev.

Tegningerne af Larionov, Fedoskin og Petrakov bruges til at skabe generatoren.

Før arbejdet påbegyndes, vælges en pumpe(læs artiklen om, hvordan man beregner cirkulationen for et varmesystem).

Følgende parametre tages i betragtning:

• strøm;
• den nødvendige mængde termisk energi;
• mængden af ​​tryk.

De fleste modeller er lavet i form af dyser, hvilket forklares med let modernisering, praktisk og større kraft.

Hullet mellem diffuseren og forvekslingen skal have en diameter på 8-15 centimeter. Med et mindre tværsnit får vi højt tryk, men lav effekt.

Varmegeneratoren har et ekspansionskammer, hvis størrelse beregnes ud fra den nødvendige effekt.

Designfunktioner

På trods af enhedens enkelhed er der funktioner, der skal tages i betragtning under montering:

Varmeberegninger er lavet ved hjælp af følgende formler:

Epot = - 2*Ekin, hvor

Ekin = mV2/2 – ustabil kinetisk størrelse.

DIY kavitationsgeneratorsamling giver dig mulighed for at spare ikke kun på brændstof, men også på køb af seriemodeller.

Produktionen af ​​sådanne varmegeneratorer er etableret i Rusland og i udlandet.

Enhederne har mange fordele, men største ulempe– omkostninger – reducerer dem til ingenting. Gennemsnitspris for en husholdningsmodel er omkring 50-55 tusind rubler.

Konklusion

Ved selvstændigt at samle en kavitationsvarmegenerator opnår vi en enhed med høj effektivitet.

For korrekt drift af enheden er det nødvendigt at beskytte metaldelene ved at male. Det er bedre at lave dele, der kommer i kontakt med væske tykvæggede, hvilket vil øge levetiden.

Se den medfølgende video klart eksempel drift af en hjemmelavet kavitationsvarmegenerator.

For at sikre maksimalt økonomisk opvarmning, husejere bruger forskellige systemer. Vi foreslår at overveje, hvordan en kavitationsvarmegenerator fungerer, hvordan man laver enheden med egne hænder, såvel som dens struktur og kredsløb.

Fordele og ulemper ved kavitationsenergikilder

Kavitationsvarmere er simple enheder, som omdanner arbejdsvæskens mekaniske energi til termisk energi. Faktisk, denne enhed omfatter centrifugal pumpe(til badeværelser, brønde, vandforsyningssystemer i private huse), som har en lav effektivitetsindikator. Energikonvertering i kavitationsvarmer er meget udbredt i industrivirksomheder, hvor varmelegemer kan blive beskadiget, hvis de kommer i kontakt med en arbejdsvæske, der har en alvorlig temperaturforskel.

Foto – Design af en kavitationsvarmegenerator

Fordele ved enheden:

1. Effektivitet;
2. Økonomisk varmeforsyning;
3. Tilgængelighed;
4. Du kan selv samle det Husholdningsapparat produktion af termisk energi. Som praksis viser, hjemmelavet enhed Den er ikke ringere i kvalitet end den købte.

Ulemper ved generatoren:

1. Støj;
2. Det er svært at skaffe materialer til produktion;
3. Strømmen er for stor til lille værelse op til 60-80 kvadratmeter, en husholdningsgenerator er lettere at købe;
4. Selv mini-enheder fylder meget (i gennemsnit mindst halvanden meter plads).

Video: enhed af en kavitationsvarmegenerator

Funktionsprincip

"Kavitation" refererer til dannelsen af ​​bobler i en væske, således Arbejdshjul fungerer i en blandet fase (væske- og gasbobleperiode) af miljøet. Pumper er som regel ikke designet til blandet fasestrøm (deres drift ødelægger bobler, hvilket får kavitationsgeneratoren til at miste effektivitet). Disse termiske enheder er designet til at inducere blandet fasestrøm som en del af væskeblanding, hvilket resulterer i termisk konvertering.

Foto – Tegning af varmegenerator

I kommercielle kavitationsvarmere driver mekanisk energi inputenergivarmeren (f.eks. motor, styreenhed), hvilket får væsken, der producerer udgangsenergien, til at vende tilbage til kilden. Denne lagring omdanner mekanisk energi til termisk energi med lille tab (typisk mindre end 1 procent), så konverteringsfejl tages i betragtning ved konvertering.

En superkavitationsstråleenergigenerator fungerer lidt anderledes. En sådan varmelegeme bruges i kraftfulde virksomheder, når termisk energi output overføres til væsken i en bestemt enhed, dens effekt overstiger væsentligt mængden af ​​mekanisk energi, der kræves for at betjene varmeren. Disse enheder er mere energieffektive end returmekanismer, især fordi de ikke kræver regelmæssige kontroller og indstillinger.

Eksisterer forskellige typer sådanne generatorer. Den mest almindelige type er den roterende hydrodynamiske Griggs-mekanisme. Dens driftsprincip er baseret på driften af ​​en centrifugalpumpe. Den består af rør, en stator, et hus og et arbejdskammer. På dette øjeblik Der er mange opgraderinger, den enkleste er et roterende drev eller disk (sfærisk) vandpumpe. Den består af en skiveoverflade, hvori mange forskellige huller blindtype (ingen output), data strukturelle elementer kaldet Griggs celler. Deres dimensionelle parametre og antal afhænger direkte af rotoreffekten, varmegeneratorens design og drivhastigheden.

Foto – Griggs hydrodynamiske mekanisme

Der er et vist mellemrum mellem rotoren og statoren, hvilket er nødvendigt for at opvarme vandet. Denne proces udføres ved hurtig bevægelse af væske langs overfladen af ​​disken, hvilket øger temperaturen. I gennemsnit bevæger rotoren sig med cirka 3.000 rpm, hvilket er nok til at hæve temperaturen til 90 grader.

Den anden type kavitationsgenerator kaldes normalt statisk. I modsætning til en roterende, har den ingen roterende dele, for at der kan opstå kavitation, har den brug for dyser. Det er især dele af den berømte Laval, som er forbundet med arbejdskammeret.

For at fungere er en konventionel pumpe tilsluttet, som i en roterende generator, den pumper trykket op i arbejdskammeret, hvilket sikrer en højere hastighed af vandbevægelsen og følgelig en stigning i dens temperatur. Væskehastigheden ved dyseudgangen sikres af forskellen i diametrene på de forreste rør og udløbsrør. Dens ulempe er, at effektiviteten er væsentligt lavere end i en roterende, især da den er større og tungere.

Sådan laver du din egen generator

Den første rørformede enhed blev udviklet af Potapov. Men han fik ikke patent på det, fordi... Indtil nu er begrundelsen for driften af ​​en ideel generator betragtet som ufuldstændig "ideal" i praksis, de forsøgte også at genskabe enheden af ​​Schauberger og Lazarev. I øjeblikket er det sædvanligt at arbejde i henhold til tegningerne af Larionov, Fedoskin, Petrakov, Nikolai Zhuk.

Foto – Potapov vortex kavitationsgenerator

Før arbejdet påbegyndes, skal du vælge en vakuum- eller berøringsfri pumpe (selv egnet til brønde) i henhold til dine parametre. For at gøre dette skal følgende faktorer tages i betragtning:

1. Pumpeeffekt (separat beregning foretages);
2. Nødvendig termisk energi;
3. Mængden af ​​tryk;
4. Pumpetype (boost eller trin ned).

På trods af kæmpe variation former og typer af kavitatorer, næsten alle industrielle og husholdningsapparater lavet i form af en dyse, denne form er den enkleste og mest praktiske. Derudover er det nemt at opgradere, hvilket øger generatorens effekt markant. Før arbejdet påbegyndes, skal du være opmærksom på tværsnittet af hullet mellem forveksleren og diffuseren. Det skal gøres ikke for smalt, men heller ikke bredt, cirka fra 8 til 15 cm. I det første tilfælde vil du øge trykket i arbejdskammeret, men effekten vil ikke være høj, fordi Mængden af ​​opvarmet vand vil være relativt lille sammenlignet med koldt vand. Ud over disse problemer bidrager en lille forskel i tværsnit til mætning af ilt i det indkommende vand fra arbejdsrøret, denne indikator påvirker pumpens støjniveau og forekomsten af ​​kavitationsfænomener i selve enheden, som i princip, påvirker dets drift negativt.

Foto – Kavitationsvarmegenerator

Kavitationsvarmegeneratorer af varmesystemer skal have ekspansionskamre. De kan have forskellig profil afhængig af kravene og påkrævet strøm. Afhængigt af denne indikator kan generatorens design ændre sig.

Lad os overveje designet af generatoren:

1. Røret, hvorfra vandet kommer 1, er forbundet med en flange til en pumpe, hvis essens er at tilføre vand under et vist tryk ind i arbejdskammeret.
2. Efter at vandet kommer ind i røret, skal det opnå den nødvendige hastighed og tryk. Dette kræver specielt udvalgte rørdiametre. Vand bevæger sig hurtigt til midten af ​​arbejdskammeret, når det når hvilket flere strømme af væske blandes, hvorefter der dannes et energitryk;
3. For at styre væskehastigheden bruges en speciel bremseanordning. Det skal installeres ved udgangen og udgangen af ​​arbejdskammeret, dette gøres ofte for olieprodukter (olieaffald, forarbejdning eller vask), varmt vand i et husholdningsapparat.
4. Gennem sikkerhedsventilen bevæger væsken sig til det modsatte rør, hvor brændstoffet returneres til sit udgangspunkt ved hjælp af cirkulationspumpen. På grund af konstant bevægelse produceres varme og varme, som kan omdannes til konstant mekanisk energi.

I princippet er arbejdet enkelt og baseret på et lignende princip som vortex-anordningen, selv formlerne til beregning af den producerede varme er identiske. Det her:

Epot = - 2 Ekin

Hvor Ekin =mV2/2 er Solens bevægelse (kinetisk, ikke-konstant værdi);

Planetens masse er m, kg.

Prisoversigt

Selvfølgelig er en kavitationsvarmegenerator næsten en uregelmæssig enhed ideel generator, det er svært at købe, prisen er for høj. Vi foreslår at overveje, hvor meget en kavitationsvarmeanordning koster i forskellige byer i Rusland og Ukraine:

Kavitationsvortex varmegeneratorer har mere simple tegninger, men er noget ringere i effektivitet. I øjeblikket er der flere markedsledende virksomheder: roterende hydro-impact pumpe-varmegenerator "Radex", NPP "New Technologies", elektrisk stød "Tornado" og elektrohydraulisk stød "Vektorplus", mini-apparat til et privat hjem (LATR) TSGC2-3k (3 kVA) og hviderussiske Yurle-K.

Foto – Tornado Heat Generator

Salget foregår i forhandlercentre og partnerbutikker i Rusland, Kirgisistan, Hviderusland og andre SNG-lande.

Hvert år tvinger stigningen i varmepriserne os til at lede efter billigere måder at opvarme boligareal på i den kolde årstid. Det gælder især de huse og lejligheder, der har en stor kvadratmeter. En sådan sparemetode er vortex. Det har mange fordele og også giver dig mulighed for at gemme på skabelsen. Designets enkelhed vil ikke gøre det svært at samle selv for begyndere. Dernæst vil vi overveje fordelene ved denne opvarmningsmetode og også prøve at udarbejde en plan for montering af en varmegenerator med egne hænder.

En varmegenerator er en speciel enhed, hvis hovedformål er at generere varme ved at brænde brændstof ind i den. I dette tilfælde genereres varme, som bruges på opvarmning af kølevæsken, som igen direkte udfører funktionen med at opvarme boligarealet.

De første varmegeneratorer dukkede op på markedet tilbage i 1856, takket være opfindelsen af ​​den britiske fysiker Robert Bunsen, som under en række eksperimenter bemærkede, at varmen, der blev genereret under forbrændingen, kunne ledes i alle retninger.

Siden da er generatorer naturligvis blevet modificeret og er i stand til at opvarme et meget større areal, end de var for 250 år siden.

Det vigtigste kriterium for, at generatorer adskiller sig fra hinanden, er det brændstof, de belaster. Afhængigt af dette skelner de følgende typer:

1. Dieselvarmegeneratorer – genererer varme som følge af forbrænding af dieselbrændstof. Kan godt opvarmes store områder, men det er bedre ikke at bruge dem til hjemmet på grund af tilstedeværelsen af ​​giftige stoffer produceret som følge af brændstofforbrænding.
2. Gasvarmegeneratorer fungerer efter princippet om kontinuerlig gasforsyning, der brænder i et specielt kammer, som også producerer varme. Det betragtes som en helt økonomisk mulighed, men installation kræver særlig tilladelse og øget sikkerhed.
3. Fastbrændselsgeneratorer ligner designet til en konventionel kulovn, hvor der er et forbrændingskammer, et rum til sod og aske og et varmelegeme. Praktisk til brug i åbne områder, da deres drift ikke afhænger af vejrforholdene.
4. – deres driftsprincip er baseret på termisk omdannelsesprocessen, hvor bobler dannet i væsken fremkalder en blandet strøm af faser, hvilket øger mængden af ​​genereret varme.