Ovaj članak opisuje kako sami napraviti generator topline.

Detaljno je opisan princip rada statičkog generatora topline i rezultati njegovih istraživanja dane su preporuke za njegov proračun i izbor komponenti.

Ideja stvaranja

Što učiniti ako nemate dovoljno novca za kupnju generatora topline? Kako ga sami napraviti? Reći ću ti o vlastito iskustvo u ovom slučaju.

Ideju za izradu vlastitog generatora topline dobili smo nakon što smo se upoznali s raznim vrstama generatora topline. Njihov dizajn činio se prilično jednostavan, ali ne i potpuno promišljen.

Postoje dva poznata dizajna takvih uređaja: rotacijski i statički. U prvom slučaju, rotor se koristi za stvaranje kavitacije, kao što možete pogoditi iz naziva; u drugom, glavni element uređaja je mlaznica. Da biste odabrali jednu od opcija dizajna, usporedimo oba dizajna.

Rotacijski generator topline

Što je rotacijski generator topline? U biti, radi se o malo modificiranom centrifugalna pumpa, To jest, postoji kućište pumpe (koje u u ovom slučaju je stator) s ulaznim i izlaznim cijevima, te radnom komorom unutar koje se nalazi rotor koji djeluje kao impeler. Glavna razlika od konvencionalne pumpe je rotor. Postoji mnogo dizajna rotora vrtložnih generatora topline, i naravno da ih nećemo sve opisati. Najjednostavniji od njih je disk, na čijoj su cilindričnoj površini izbušene mnoge slijepe rupe određene dubine i promjera. Te se rupe nazivaju Griggsove ćelije, nazvane po američkom izumitelju koji je prvi testirao rotacijski generator topline ovog dizajna. Broj i dimenzije ovih ćelija određuju se na temelju veličine diska rotora i brzine vrtnje elektromotora koji ga pokreće. Stator (aka kućište generatora topline), u pravilu, izrađen je u obliku šupljeg cilindra, tj. cijev začepljena s obje strane prirubnicama. U ovom slučaju razmak između unutarnje stijenke statora i rotora je vrlo mali i iznosi 1...1,5 mm.

Voda se zagrijava u procjepu između rotora i statora. To je olakšano njegovim trenjem na površini statora i rotora, tijekom brze rotacije potonjeg. I naravno, procesi kavitacije i turbulencije vode u ćelijama rotora imaju značajnu ulogu u zagrijavanju vode. Brzina vrtnje rotora je obično 3000 okretaja u minuti s promjerom od 300 mm. Kako se promjer rotora smanjuje, potrebno je povećati brzinu vrtnje.

Nije teško pogoditi da, unatoč svojoj jednostavnosti, takav dizajn zahtijeva prilično visoku preciznost izrade. I očito je da će biti potrebno balansiranje rotora. Osim toga, moramo riješiti pitanje brtvljenja osovine rotora. Naravno, elementi za brtvljenje zahtijevaju redovitu zamjenu.

Iz gore navedenog proizlazi da resurs takvih instalacija nije tako velik. Uz sve ostalo, rad rotacijskih generatora topline prati povećana buka. Iako imaju 20-30% veću produktivnost u usporedbi sa statičkim generatorima topline. Rotacijski generatori topline mogu čak proizvoditi i paru. Ali je li to prednost za kratak vijek trajanja (u usporedbi sa statičnim modelima)?

Statički generator topline

Drugi tip generatora topline naziva se statički. To je zbog nepostojanja rotirajućih dijelova u dizajnu kavitatora. Koriste se za stvaranje kavitacijskih procesa različite vrstešmrcala. Najčešće se koristi tzv. Laval mlaznica

Za nastanak kavitacije potrebno je osigurati veliku brzinu kretanja fluida u kavitatoru. Za to se koristi konvencionalna centrifugalna pumpa. Crpka stvara pritisak tekućine ispred mlaznice, ona juri u otvor mlaznice, koji ima znatno manji presjek od dovodnog cjevovoda, što osigurava velika brzina na izlazu mlaznice. Zbog oštrog širenja tekućine na izlazu iz mlaznice dolazi do kavitacije. Tome također pridonosi trenje tekućine o površinu kanala mlaznice i turbulencija vode koja nastaje kada mlaz naglo izvuče iz mlaznice. To jest, voda se zagrijava iz istih razloga kao u rotacijskom generatoru topline, ali s nešto manjom učinkovitošću.

Dizajn statičkog generatora topline ne zahtijeva visoku preciznost izrade dijelova. Mehanička restauracija u proizvodnji ovih dijelova svodi se na minimum u usporedbi s dizajnom rotora. Zbog nepostojanja rotirajućih dijelova, lako se rješava problem brtvljenja spojnih jedinica i dijelova. Balansiranje također nije potrebno. Životni vijek kavitatora je znatno duži (5 godina jamstva). Čak i ako mlaznica dođe do kraja radnog vijeka, izrada i zamjena će zahtijevati znatno manje materijalne troškove (rotacijski generator topline će u tom slučaju imati bitno). proizvoditi nanovo).

Možda je najvažniji nedostatak statičkog generatora topline cijena pumpe. Međutim, trošak proizvodnje generatora topline ovog dizajna praktički se ne razlikuje od rotacijska verzija, a ako se sjetimo vijeka trajanja obje instalacije, onda će se ovaj nedostatak pretvoriti u prednost, jer ako se zamijeni kavitator, pumpa se ne mora mijenjati.

Stoga ćemo se odlučiti za generator topline statične izvedbe, pogotovo jer pumpu već imamo i nećemo morati trošiti novac na njezinu kupnju.

Proizvodnja generatora topline

Odabir pumpe

Počnimo s odabirom crpke za generator topline. Da bismo to učinili, odredimo njegove radne parametre. Da li je ova pumpa cirkulacijska pumpa ili pumpa za povećanje tlaka nije bitno. Na slici slike 6 koristi se cirkulacijska pumpa sa suhim rotorom Grundfos. Važan je radni tlak, učinak crpke, maksimum dopuštena temperatura pumpana tekućina.

Ne mogu se sve pumpe koristiti za pumpanje tekućina visoka temperatura. A ako ne obratite pozornost na ovaj parametar pri odabiru crpke, njezin vijek trajanja bit će znatno kraći od onog koji je naveo proizvođač.

Učinkovitost generatora topline ovisit će o količini tlaka koju razvija pumpa. Oni. što je veći tlak, veći je pad tlaka koji osigurava mlaznica. Kao rezultat toga, dolazi do učinkovitijeg zagrijavanja tekućine koja se pumpa kroz kavitator. Međutim, ne biste trebali juriti za maksimalnim brojevima Tehničke specifikacije pumpe Već pri tlaku u cjevovodu ispred mlaznice od 4 atm bit će vidljivo povećanje temperature vode, iako ne tako brzo kao pri tlaku od 12 atm.

Rad crpke (volumen tekućine koju pumpa) praktički nema utjecaja na učinkovitost grijanja vode. To je zbog činjenice da, kako bismo osigurali pad tlaka u mlaznici, njezin poprečni presjek činimo znatno manjim od nazivnog promjera cjevovoda kruga i mlaznica pumpe. Brzina protoka tekućine koja se pumpa kroz kavitator neće prijeći 3...5 m3/h, jer Sve crpke mogu osigurati najveći tlak samo pri najnižem protoku.

Snaga radne pumpe generatora topline odredit će koeficijent pretvorbe električna energija do toplinskog. U nastavku pročitajte više o faktoru pretvorbe energije i njegovom izračunu.

Prilikom odabira pumpe za naš generator topline oslanjali smo se na naše iskustvo s instalacijama Warmbotruff (ovaj generator topline opisan je u članku o eko-kući). Znali smo da generator topline koji smo instalirali koristi pumpu WILO IL 40/170-5,5/2 (vidi sl. 6). Ovo je Inline cirkulacijska pumpa sa suhim rotorom snage 5,5 kW, maksimalnim radnim tlakom od 16 atm, osiguravajući maksimalnu visinu od 41 m (tj. osigurava pad tlaka od 4 atm). Slične pumpe proizvode i drugi proizvođači. Na primjer, Grundfos proizvodi analog takve pumpe - ovo je model TP 40-470/2.

Slika 6 - Radna pumpa generatora topline "Warmbotruff 5.5A"

Pa ipak, uspoređujući karakteristike performansi ove crpke s drugim modelima proizvedenim od istog proizvođača, odabrali smo visokotlačnu centrifugalnu višestupanjsku pumpu MVI 1608-06/PN 16. Ova pumpa pruža više nego dvostruko veći tlak, s istim motorom snage, iako košta gotovo 300 € više.

Trenutno dostupan velika prilika uštedite novac koristeći kineski ekvivalent. Uostalom, kineski proizvođači pumpi neprestano poboljšavaju kvalitetu krivotvorina diljem svijeta. poznatih marki i proširiti asortiman. Trošak kineskog "grundfosa" često je nekoliko puta manji, dok kvaliteta nije uvijek toliko lošija, a ponekad nije ni puno inferiorna.

Razvoj i proizvodnja kavitatora

Što je kavitator? postoji veliki iznos izvedbe statičkih kavitatora (možete provjeriti na Internetu), ali u gotovo svim slučajevima izrađeni su u obliku mlaznice. U pravilu se Laval mlaznica uzima kao osnova i modificira je dizajner. Klasična Laval mlaznica prikazana je na sl. 7.

Prvo na što treba obratiti pozornost je presjek kanala između difuzora i konfuzora.

Nemojte previše suziti njegov presjek, pokušavajući osigurati maksimalni pad tlaka. Naravno, kada voda napusti otvor malog presjeka i uđe u ekspanzionu komoru, postići će se najveći stupanj razrijeđenosti, a time i aktivnija kavitacija. Oni. Voda će se zagrijati na višu temperaturu u jednom prolasku kroz mlaznicu. Međutim, volumen vode koja se pumpa kroz mlaznicu bit će premalen, i miješanje sa hladna voda, neće mu prenijeti dovoljno topline. Tako će se ukupna količina vode polako zagrijavati. Osim toga, mali poprečni presjek kanala pridonijet će prozračivanju vode koja ulazi u ulaznu cijev radne pumpe. Zbog toga će pumpa raditi bučnije i može doći do kavitacije u samoj pumpi, a to su već nepoželjne pojave. Zašto se to događa postat će jasno kada uzmemo u obzir dizajn hidrodinamičkog kruga generatora topline.

Najbolji učinak postiže se s promjerom otvora kanala od 8-15 mm. Osim toga, učinkovitost grijanja također će ovisiti o konfiguraciji ekspanzijske komore mlaznice. Pa prelazimo na drugu važna točka u dizajnu mlaznice - ekspanzijske komore.

Koji profil izabrati? Štoviše, ovo nije sve moguće opcije profili mlaznica. Stoga smo, kako bismo odredili dizajn mlaznice, odlučili pribjeći matematičkom modeliranju protoka tekućine u njima. Prikazat ću neke rezultate modeliranja mlaznica prikazanih na sl. 8.

Slike pokazuju da ove izvedbe mlaznica dopuštaju kavitacijsko zagrijavanje tekućina koje se pumpaju kroz njih. Oni pokazuju da kada tekućina teče, zone visokog i niski pritisak, koji uzrokuju stvaranje šupljina i njihov kasniji kolaps.

Kao što se može vidjeti na slici 8, profil mlaznice može biti vrlo različit. Opcija a) je u biti klasični Laval profil mlaznice. Koristeći takav profil, možete mijenjati kut otvaranja ekspanzijske komore, čime se mijenjaju karakteristike kavitatora. Obično je vrijednost u rasponu od 12...30°. Kao što se može vidjeti iz dijagrama brzine na Sl. 9 takva mlaznica osigurava najveću brzinu kretanja tekućine. Međutim, mlaznica s takvim profilom osigurava najmanji pad tlaka (vidi sl. 10). Najveća turbulencija će se uočiti već na izlazu iz mlaznice (vidi sl. 11).

Očito, opcija b) će učinkovitije stvoriti vakuum kada tekućina istječe iz kanala koji povezuje ekspanzionu komoru s kompresijskom komorom (vidi sliku 9). Brzina protoka tekućine kroz ovu mlaznicu bit će najmanja, što dokazuje dijagram brzine prikazan na Sl. 10. Turbulencija koja proizlazi iz prolaska tekućine kroz mlaznicu druge opcije, po mom mišljenju, najoptimalnija je za grijanje vode. Pojava vrtloga u strujanju počinje već na ulazu u međukanal, a na izlazu iz mlaznice počinje drugi val stvaranja vrtloga (vidi sl. 11). Međutim, takvu mlaznicu je malo teže proizvesti, jer morat ćete izbrusiti polukuglu.

Profilna mlaznica c) je pojednostavljena prethodna verzija. Bilo je za očekivati ​​da će posljednje dvije opcije imati slične karakteristike. Ali dijagram promjene tlaka prikazan na Sl. 9 označava da će razlika biti najveća od tri opcije. Brzina protoka tekućine bit će veća nego u drugoj verziji mlaznice i manja nego u prvoj (vidi sl. 10). Turbulencija koja se javlja kada voda prolazi kroz ovu mlaznicu usporediva je s drugom opcijom, ali formiranje vrtloga događa se drugačije (vidi sliku 11).

Dao sam kao primjer samo profile mlaznica koje je najlakše proizvesti. Sve tri opcije mogu se koristiti pri projektiranju generatora topline i ne može se reći da je jedna od opcija ispravna, a druge nisu. Možete sami eksperimentirati s različitim profilima mlaznica. Da biste to učinili, nije ih potrebno odmah izraditi od metala i provesti pravi eksperiment. To nije uvijek opravdano. Prvo, možete analizirati mlaznicu koju ste izmislili u bilo kojem od programa koji simuliraju kretanje tekućine. Koristio sam aplikaciju COSMOSFloWorks za analizu mlaznica na gornjoj slici. Pojednostavljena verzija ove prijave dio je sustava za računalno potpomognuto projektiranje SolidWorks.

U eksperimentu za izradu vlastitog modela generatora topline koristili smo kombinaciju jednostavnih mlaznica (vidi sl. 12).

Postoje mnogo sofisticiranija dizajnerska rješenja, ali ne vidim svrhu da ih sve predstavljam. Ako ste stvarno zainteresirani za ovu temu, uvijek možete pronaći druge dizajne kavitatora na internetu.

Izrada hidrodinamičkog kola

Nakon što smo se odlučili za dizajn mlaznice, prelazimo na sljedeću fazu: proizvodnju hidrodinamičkog kruga. Da biste to učinili, prvo morate skicirati dijagram strujnog kruga. Učinili smo to vrlo jednostavnim crtanjem dijagrama na podu kredom (vidi sl. 13)

1. Manometar na izlazu iz mlaznice (mjeri tlak na izlazu iz mlaznice).
2. Termometar (mjeri temperaturu na ulazu u sustav).
3. Odzračni ventil (Uklanja zračna brava iz sustava).
4. Odvodna cijev sa slavinom.
5. Navlaka za termometar.
6. Ulazni kanal sa slavinom.
7. Navlaka za termometar na ulazu.
8. Manometar na ulazu mlaznice (mjeri tlak na ulazu u sustav).

Sada ću opisati dizajn kruga. To je cjevovod, čiji je ulaz spojen na izlaznu cijev crpke, a izlaz na ulaz. U ovaj cjevovod zavarena je mlaznica 9, cijevi za spajanje mjerača tlaka 8 (prije i poslije mlaznice), rukavci za ugradnju termometra 7,5 (nismo zavarivali navoje za rukavce, već smo ih jednostavno zavarili), priključak za zrak odzračni ventil 3 (koristili smo obični Sharkran, armature za regulacijski ventil i armature za spajanje kruga grijanja.

U dijagramu koji sam nacrtao, voda se kreće u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. Voda se dovodi u krug kroz donju cijev (šarkran s crvenim zamašnjakom i provjeriti ventil), a iz njega se voda ispušta, odnosno, kroz gornji (šarkran s crvenim zamašnjakom). Razlika tlaka regulirana je ventilom koji se nalazi između ulazne i izlazne cijevi. Na fotografiji sl. 13 prikazan je samo na dijagramu i ne nalazi se uz njegovu oznaku, jer već smo ga zavrtili na izvode, prethodno smotavši brtvu (vidi sl. 14).

Za izradu kruga uzeli smo cijev DN 50, jer... Spojne cijevi crpke imaju isti promjer. U ovom slučaju, ulazne i izlazne cijevi kruga na koji je spojen krug grijanja, napravili smo ga od cijevi DN 20. Vidite što smo na kraju dobili na sl. 15.

Na fotografiji je pumpa s motorom od 1 kW. Naknadno smo je zamijenili gore opisanom pumpom od 5,5 kW.

Pogled, naravno, nije bio estetski najljepši, ali nismo si postavili takav zadatak. Možda će se netko od čitatelja zapitati zašto takve dimenzije obrisa, jer možete ga smanjiti? Namjeravamo donekle raspršiti vodu zbog duljine cijevi ispred mlaznice. Ako pretražujete Internet, vjerojatno ćete pronaći slike i dijagrame prvih modela generatora topline. Gotovo svi su radili bez mlaznica. Učinak zagrijavanja tekućine postignut je ubrzavanjem do prilično velikih brzina. U tu svrhu korišteni su cilindri mala visina S tangencijalni ulaz I koaksijalni izlaz.

Nismo upotrijebili ovu metodu za ubrzavanje vode, već smo odlučili naš dizajn učiniti što jednostavnijim. Iako imamo razmišljanja o tome kako ubrzati tekućinu s ovim dizajnom kruga, više o tome kasnije.

Na fotografiji manometar ispred mlaznice i adapter sa čahurom za termometar koji je montiran ispred vodomjera još nije zašrafljen (tada još nije bio gotov). Ostaje samo instalirati elemente koji nedostaju i prijeći na sljedeću fazu.

Pokretanje generatora topline

Mislim da nema smisla govoriti o tome kako spojiti motor pumpe i radijator grijanja. Iako pitanju spajanja elektromotora nismo pristupili na sasvim standardan način. Budući da se kod kuće obično koristi jednofazna mreža, a industrijske pumpe proizvode se s trofaznim motorom, odlučili smo koristiti pretvarač frekvencije , dizajnirano za jednofazna mreža. To je također omogućilo povećanje brzine vrtnje crpke iznad 3000 o/min. a zatim pronaći rezonantnu frekvenciju vrtnje pumpe.

Za parametriranje frekvencijskog pretvarača potrebno nam je prijenosno računalo s COM priključkom za parametriranje i upravljanje frekvencijskim pretvaračem. Sam pretvarač se ugrađuje u razvodni ormar u kojem je predviđeno grijanje zimski uvjeti rad i ventilacija za ljetnim uvjetima operacija. Za ventilaciju kabineta koristili smo standardni ventilator, a za grijanje kabineta grijalicu od 20 W.

Frekvencijski pretvarač omogućuje podešavanje frekvencije crpke u širokom rasponu, ispod glavne i iznad glavne. Frekvencija motora ne može se povećati za više od 150%.

U našem slučaju, možete povećati brzinu motora na 4500 o / min.

Možete nakratko povećati frekvenciju na 200%, ali to dovodi do mehaničkog preopterećenja motora i povećava vjerojatnost njegovog kvara. Osim toga, pomoću pretvarača frekvencije motor je zaštićen od preopterećenja i kratki spoj. Također, pretvarač frekvencije omogućuje pokretanje motora s dano vrijeme ubrzanje, koje ograničava ubrzanje lopatica crpke pri pokretanju i ograničenja startne struje motor. Frekvencijski pretvarač ugrađen je u zidni ormarić(vidi sliku 16).

Sve komande i elementi indikacije nalaze se na prednjoj ploči upravljačkog ormara. Parametri rada sustava prikazani su na prednjoj ploči (na uređaju MTM-RE-160).

Uređaj ima mogućnost snimanja očitanja sa 6 različitih kanala analognih signala tijekom cijelog dana. U ovom slučaju bilježimo očitanja temperature na ulazu u sustav, očitanja temperature na izlazu iz sustava i parametre tlaka na ulazu i izlazu iz sustava.

Podešavanje brzine glavne pumpe vrši se pomoću uređaja MTM-103; zeleni i žuti gumbi koriste se za pokretanje i zaustavljanje motora radne pumpe generatora topline i cirkulacijska pumpa. Planiramo koristiti cirkulacijsku pumpu kako bismo smanjili potrošnju energije. Uostalom, kada se voda zagrije do podešena temperatura, cirkulacija je ipak nužna.

Kada koristite Micromaster 440 pretvarač frekvencije, možete koristiti poseban program Pokretač tako da ga instalirate na prijenosno računalo (vidi sl. 18).

Prvo se u program unose početni podaci o motoru ispisani na natpisnoj pločici (pločica s tvorničkim parametrima motora pričvršćena na stator motora).

• Nazivna snaga R kW,
• Nazivna struja I nom.,
• Kosinus,
• Tip motora,
• Nazivna brzina vrtnje N nom.

Nakon toga počinje auto-detekcija motora i pretvarač frekvencije sam određuje traženi parametri motor. Nakon toga pumpa je spremna za rad.

Ispitivanje generatora topline

Nakon što je instalacija spojena, možete započeti testiranje. Pokrećemo elektromotor crpke i, promatrajući očitanja mjerača tlaka, postavljamo potrebni pad tlaka. U tu svrhu, u krugu je predviđen ventil koji se nalazi između ulazne i izlazne cijevi. Okretanjem ručice ventila postavljamo tlak u cjevovodu nakon mlaznice u rasponu od 1,2…1,5 atm. U dijelu kruga između ulaza mlaznice i izlaza pumpe, optimalni tlak bit će u rasponu od 8 do 12 atm.

Pumpa nam je uspjela osigurati tlak na ulazu mlaznice od 9,3 atm. Postavivši tlak na izlazu iz mlaznice na 1,2 atm, pustili smo vodu da teče u krug (zatvorili izlazni ventil) i zabilježili vrijeme. Kako se voda kretala duž kruga, zabilježili smo porast temperature od približno 4°C po minuti. Tako smo nakon 10 minuta već zagrijali vodu sa 21°C na 60°C. Konturni volumen s instalirana pumpa iznosila je gotovo 15 litara Potrošnja električne energije izračunata je mjerenjem struje. Iz ovih podataka možemo izračunati omjer pretvorbe energije.

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

• C - specifični toplinski kapacitet vode, 4200 J/(kg*K);
• m je masa zagrijane vode, kg;
• Tn - početna temperatura vode, 294° K;
• Tk - konačna temperatura vode, 333° K;
• Qn - početna očitanja električnog brojila, 0 kWh;
• Qk - konačna očitanja električnog brojila, 0,5 kWh.

Zamijenimo podatke u formulu i dobijemo:

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

To znači da naš generator topline uz utrošak 5 kWh električne energije proizvede 1.365 puta više topline, odnosno 6.825 kWh. Stoga možemo sa sigurnošću ustvrditi valjanost ove ideje. Ova formula ne uzima u obzir učinkovitost motora, što znači da će stvarni omjer transformacije biti još veći.

Pri izračunavanju toplinske snage potrebne za grijanje naše kuće polazimo od općeprihvaćene pojednostavljene formule. Prema ovoj formuli, kada standardna visina strop (do 3 m), za našu regiju trebamo 1 kW toplinske snage za svakih 10 m2, dakle, za našu kuću s površinom od 10x10 = 100 m2 trebat će nam 10 kW toplinske snage. Oni. jedan generator topline snage 5,5 kW nije dovoljan za grijanje ove kuće, ali to je samo na prvi pogled. Ako još niste zaboravili, za grijanje prostorija koristit ćemo sustav "toplog poda", koji štedi do 30% potrošene energije. Iz ovoga proizlazi da bi 6,8 kW toplinske energije koju stvara generator topline trebalo biti dovoljno za grijanje kuće. Osim toga, naknadno povezivanje toplinska pumpa a solarni kolektor omogućit će nam dodatno smanjenje troškova energije.

Zaključak

Zaključno, želio bih predložiti jednu kontroverznu ideju za raspravu.

Već sam spomenuo da se u prvim generatorima topline voda ubrzavala rotacijskim gibanjem u posebnim cilindrima. Znate da nismo išli ovim putem. A ipak za povećanje učinkovitosti Potrebno je da osim translatornog gibanja voda dobije i rotacijsko gibanje. Istodobno, brzina kretanja vode značajno se povećava. Slična tehnika se koristi u natjecanjima za brzo ispijanje boce piva. Prije ispijanja pivo u boci se dobro promućka. I tekućina se izlijeva kroz uski vrat mnogo brže. I došli smo do ideje kako bismo to mogli pokušati učiniti bez praktičke promjene postojećeg dizajna hidrodinamičkog kruga.

Da bismo vodi dali rotacijsko gibanje koristit ćemo se stator asinkroni motor S kavezni rotor voda koja prolazi kroz stator mora se prvo magnetizirati. Za to možete koristiti solenoid ili permanentni prstenasti magnet. Kasnije ću vam reći što je proizašlo iz ove ideje, jer sada, nažalost, nema prilike za eksperimente.

Imamo i ideje kako poboljšati našu mlaznicu, ali i o tome ćemo nakon pokusa i patentiranja ako budu uspješni.

Razni načini uštede energije ili dobivanja besplatne električne energije i dalje su popularni. Zahvaljujući razvoju interneta informacije o svim vrstama „čudesnih izuma“ postaju sve dostupnije. Jedan dizajn, koji je izgubio popularnost, zamijenjen je drugim.

Danas ćemo pogledati takozvani generator vrtložne kavitacije - uređaj čiji nam izumitelji obećavaju visoko učinkovito grijanje prostorija u koji je ugrađen. Što je? Ovaj uređaj koristi učinak zagrijavanja tekućine tijekom kavitacije - specifičan učinak stvaranja mikromjehurića pare u područjima lokalnog sniženja tlaka u tekućini, koji se događa ili kada rotor pumpe rotira ili kada je tekućina izložena zvučnim vibracijama. Ako ste ikada koristili ultrazvučnu kupku, možda ste primijetili kako se njezin sadržaj primjetno zagrijava.

Članci o vrtložni generatori rotacijski tip, čiji je princip rada stvaranje područja kavitacije kada impeler određenog oblika rotira u tekućini. Je li ovo rješenje održivo?

Počnimo s teoretskim izračunima. U ovom slučaju električnu energiju trošimo za rad elektromotora (prosječna učinkovitost - 88%), a dobivenu mehaničku energiju dijelom trošimo na trenje u brtvama kavitacijske pumpe, a dijelom na zagrijavanje tekućine uslijed kavitacije. To jest, u svakom slučaju, samo dio potrošene električne energije pretvorit će se u toplinu. Ali ako se sjetite da je učinkovitost konvencionalnog grijaćeg elementa od 95 do 97 posto, postaje jasno da neće biti čuda: mnogo skuplji i kompleksniji vrtložna pumpa bit će manje učinkovit od jednostavne nikromske spirale.

Može se tvrditi da je pri korištenju grijaćih elemenata potrebno uvesti dodatne cirkulacijske pumpe u sustav grijanja, dok vrtložna pumpa može pumpati samu rashladnu tekućinu. Ali, čudno, kreatori crpki bore se s pojavom kavitacije, koja ne samo da značajno smanjuje učinkovitost crpke, već uzrokuje i njezinu eroziju. Posljedično, pumpa generatora topline ne samo da mora biti snažnija od specijalizirane prijenosne pumpe, već će zahtijevati i upotrebu naprednijih materijala i tehnologija kako bi se osigurao usporediv resurs.

Strukturno, naša Laval mlaznica će izgledati kao metalna cijev s cijevni navoj na krajevima, omogućujući da se spoji na cjevovod pomoću navojnih spojnica. Za izradu cijevi trebat će vam strug.

• Oblik same mlaznice, točnije, njezin izlazni dio, može se razlikovati u dizajnu. Opcija "a" je najlakša za proizvodnju, a njezine karakteristike mogu se mijenjati promjenom kuta izlaznog konusa unutar 12-30 stupnjeva. Međutim, ova vrsta mlaznice pruža minimalan otpor protoku tekućine, a samim time i najmanju kavitaciju u protoku.
• Opcija "b" je teža za proizvodnju, ali zbog maksimalnog pada tlaka na izlazu iz mlaznice također će stvoriti najveću turbulenciju protoka. Uvjeti za pojavu kavitacije u ovom slučaju su optimalni.
• Opcija "c" je kompromis u smislu složenosti proizvodnje i učinkovitosti, stoga je vrijedno odabrati.

U grijanju privatne kuće ili proizvodni prostori Koriste se različite sheme za proizvodnju toplinske energije.

Jedan od njih su generatori kavitacije, koji će vam omogućiti grijanje prostorija uz manje troškove.

Za samomontaža Kada instalirate takav uređaj, morate razumjeti načelo rada i tehnološke nijanse.

Fizičke osnove

Kavitacija je stvaranje pare u masi vode uz sporo smanjenje tlaka i veliku brzinu.

Mjehurići pare mogu nastati pod utjecajem zvučnog vala određene frekvencije ili zračenja iz koherentnog izvora svjetlosti.

Tijekom procesa miješanja parnih šupljina s vodom pod pritiskom dovodi do spontanog kolapsa mjehurića i pojave kretanja vode udarne sile (piše se o proračunu hidrauličkog udara u cjevovodima).

U takvim uvjetima molekule otopljenih plinova otpuštaju se u nastale šupljine.

Kako proces kavitacije napreduje, temperatura unutar mjehurića raste do 1200 stupnjeva.

To negativno utječe na materijale posude za vodu, budući da kisik na takvim temperaturama počinje intenzivno oksidirati materijal.

Eksperimenti su pokazali da su pod takvim uvjetima čak i legure plemenitih metala podložne uništenju.

Izrada generatora kavitacije sama je vrlo jednostavna. Dobro proučena tehnologija već je nekoliko godina utjelovljena u materijale i koristi se za grijanje prostora.

U Rusiji je prvi uređaj patentiran 2013. godine.

Generator je bio zatvoreni spremnik kroz koji se dovodila voda pod pritiskom. Mjehurići pare nastaju pod utjecajem izmjeničnog elektromagnetskog polja.

Prednosti i nedostatci

Kavitacijski bojler je jednostavan uređaj koji energiju tekućine pretvara u toplinu.

Ova tehnologija ima prednosti:

• učinkovitost;
• ekonomičnost goriva;
• raspoloživost.

Generator topline je sastavljen vlastitim rukama od komponenti, koji se mogu kupiti u trgovini hardvera ().

Takav uređaj, u smislu parametara, neće se razlikovati od tvorničkih modela.

Nedostaci su:

VAŽNO!
Za kontrolu brzine kretanja tekućine koristite specijalni uređaji, sposoban usporiti kretanje vode.

Principi rada

Proces rada odvija se istovremeno u dvije faze okoliš:

• tekućine,
• par.

Uređaji za pumpanje nisu dizajnirani za rad u takvim uvjetima, što dovodi do kolapsa šupljina s gubitkom učinkovitosti.

Generatori topline miješaju faze, uzrokujući toplinsku pretvorbu.

Grijači za korištenje u kućanstvu pretvaraju mehaničku energiju u toplinsku energiju pri čemu se tekućina vraća u izvor (o kotlu neizravno grijanje s recikliranjem pročitajte na stranici).

Patent nije dobiven jer još uvijek nema preciznog obrazloženja procesa.

U praksi se koriste uređaji koje su dizajnirali Schauberger i Lazarev.

Za izradu generatora korišteni su crteži Larionova, Fedoskina i Petrakova.

Prije početka rada odabire se pumpa(pročitajte članak o tome kako izračunati cirkulaciju za sustav grijanja).

U obzir se uzimaju sljedeći parametri:

• vlast;
• potrebna količina toplinske energije;
• iznos pritiska.

Većina modela izrađena je u obliku mlaznica, što se objašnjava jednostavnošću modernizacije, praktičnosti i veće snage.

Rupa između difuzora i konfuzora treba imati promjer od 8-15 centimetara. S manjim presjekom dobivamo visokotlačni, ali niske snage.

Generator topline ima ekspanzionu komoru, čija se veličina izračunava na temelju potrebne snage.

Značajke dizajna

Unatoč jednostavnosti uređaja, postoje značajke koje se moraju uzeti u obzir tijekom montaže:

Izračun topline vrši se pomoću sljedećih formula:

Epot = - 2*Ekin, gdje

Ekin = mV2/2 – nestabilna kinetička veličina.

DIY sklop generatora kavitacije omogućit će vam uštedu ne samo na gorivu, već i na kupnji serijskih modela.

Proizvodnja takvih generatora topline uspostavljena je u Rusiji i inozemstvu.

Uređaji imaju mnoge prednosti, ali glavni nedostatak– trošak – svodi ih na ništa. Prosječna cijena za model kućanstva je oko 50-55 tisuća rubalja.

Zaključak

Samostalnom montažom kavitacijskog generatora topline dobivamo uređaj visoke učinkovitosti.

Za ispravan rad uređaja potrebno je zaštititi metalne dijelove lakiranjem. Bolje je izraditi dijelove koji dolaze u dodir s tekućinom debelih stijenki, što će povećati radni vijek.

Pogledajte priloženi video jasan primjer rad domaćeg kavitacijskog generatora topline.

Kako bi osigurali maksimum ekonomično grijanje, koriste vlasnici kuća raznih sustava. Predlažemo da razmotrimo kako radi kavitacijski generator topline, kako napraviti uređaj vlastitim rukama, kao i njegovu strukturu i krug.

Prednosti i mane kavitacijskih izvora energije

Kavitacijski grijači su jednostavni uređaji, koji pretvaraju mehaničku energiju radnog fluida u toplinsku energiju. Zapravo, ovaj uređaj sadrži centrifugalna pumpa(za kupaonice, bunare, vodoopskrbne sustave privatnih kuća), koji ima nisku učinkovitost. Pretvorba energije u kavitacijskom grijaču naširoko se koristi u industrijska poduzeća, gdje se grijaći elementi mogu oštetiti ako dođu u kontakt s radnom tekućinom koja ima ozbiljnu temperaturnu razliku.

Fotografija – Dizajn kavitacijskog generatora topline

Prednosti uređaja:

1. Učinkovitost;
2. Ekonomična opskrba toplinom;
3. dostupnost;
4. Možete ga sami sastaviti kućanski aparat proizvodnja toplinske energije. Kako praksa pokazuje, domaći uređaj Po kvaliteti nije niži od kupljenog.

Nedostaci generatora:

1. Galama;
2. Teško je nabaviti materijale za proizvodnju;
3. Snaga je prevelika za mala soba do 60-80 četvornih metara, kućanski generator je lakše kupiti;
4. Čak i mini-uređaji zauzimaju puno prostora (u prosjeku najmanje jedan i pol metar sobe).

Video: uređaj kavitacijskog generatora topline

Princip rada

"Kavitacija" se odnosi na stvaranje mjehurića u tekućini, dakle Radni kotač radi u mješovitoj fazi (period mjehurića tekućine i plina) okoline. Crpke, u pravilu, nisu predviđene za mješoviti fazni tok (njihov rad uništava mjehuriće, zbog čega generator kavitacije gubi učinkovitost). Ovi toplinski uređaji dizajnirani su za induciranje protoka miješanih faza kao dio miješanja fluida, što rezultira toplinskom pretvorbom.

Fotografija – Crtež generatora topline

U komercijalnim kavitacijskim grijačima, mehanička energija pokreće grijač ulazne energije (npr. motor, upravljačku jedinicu), uzrokujući da se tekućina koja proizvodi izlaznu energiju vrati u izvor. Ova pohrana pretvara mehaničku energiju u toplinsku uz male gubitke (obično manje od 1 posto), tako da se greške pretvorbe uzimaju u obzir prilikom pretvorbe.

Generator energije superkavitacijskog mlaza radi malo drugačije. Takav grijač se koristi u moćnim poduzećima kada Termalna energija izlaz prenosi na tekućinu u određenom uređaju, njegova snaga znatno premašuje količinu mehaničke energije potrebne za rad grijača. Ovi uređaji su energetski učinkovitiji od povratni mehanizmi, posebno zato što ne zahtijevaju redovite provjere i postavke.

postojati različiti tipovi takvi generatori. Najčešći tip je rotacijski hidrodinamički Griggsov mehanizam. Njegov princip rada temelji se na radu centrifugalne pumpe. Sastoji se od cijevi, statora, kućišta i radne komore. Na ovaj trenutak Postoji mnogo nadogradnji, najjednostavnija je rotacijski pogon ili disk (sferna) pumpa za vodu. Sastoji se od površine diska u kojoj su mnogi razne rupe slijepi tip (bez izlaza), podaci konstruktivni elementi nazvane Griggsove stanice. Njihovi dimenzijski parametri i broj izravno ovise o snazi ​​rotora, dizajnu generatora topline i brzini pogona.

Fotografija – Griggsov hidrodinamički mehanizam

Između rotora i statora postoji određeni razmak koji je neophodan za zagrijavanje vode. Ovaj proces se odvija brzim kretanjem tekućine duž površine diska, što povećava temperaturu. U prosjeku se rotor vrti s otprilike 3000 okretaja u minuti, što je dovoljno za podizanje temperature na 90 stupnjeva.

Drugi tip generatora kavitacije obično se naziva statički. Za razliku od rotirajućeg, nema rotirajućih dijelova, da bi došlo do kavitacije, potrebne su mu mlaznice. Konkretno, to su dijelovi poznatog Lavala, koji su povezani s radnom komorom.

Za rad je spojena konvencionalna crpka, kao u rotacijskom generatoru, pumpa tlak u radnoj komori, što osigurava veću brzinu kretanja vode i, sukladno tome, povećanje njezine temperature. Brzina tekućine na izlazu iz mlaznice osigurava se razlikom u promjeru prednje i izlazne cijevi. Mana mu je što je učinkovitost znatno manja nego kod rotacijskog, tim više što je veći i teži.

Kako napraviti vlastiti generator

Prvu cjevastu jedinicu razvio je Potapov. Ali za to nije dobio patent jer... Do sada se opravdanje za rad idealnog generatora smatra nepotpunim "idealnim" u praksi, također su pokušali ponovno stvoriti uređaj Schauberger i Lazarev. Trenutno je uobičajeno raditi prema crtežima Larionova, Fedoskina, Petrakova, Nikolaja Žuka.

Fotografija – vrtložni kavitacijski generator Potapov

Prije početka rada trebate odabrati vakuumsku ili beskontaktnu pumpu (prikladnu čak i za bunare) prema vašim parametrima. Da biste to učinili, potrebno je uzeti u obzir sljedeće čimbenike:

1. Snaga crpke (izrađuje se zaseban izračun);
2. Potrebna toplinska energija;
3. Količina pritiska;
4. Vrsta pumpe (pojačavanje ili smanjenje).

Bez obzira na velika raznolikost oblici i tipovi kavitatora, gotovo svi industrijski i kućanskih uređaja izrađen u obliku mlaznice, ovaj oblik je najjednostavniji i najpraktičniji. Osim toga, lako se nadograđuje, što značajno povećava snagu generatora. Prije početka rada obratite pozornost na presjek rupe između konfuzora i difuzora. Ne smije biti preuzak, ali ni širok, otprilike od 8 do 15 cm. U prvom slučaju ćete povećati tlak u radnoj komori, ali snaga neće biti velika, jer Volumen zagrijane vode bit će relativno mali u usporedbi s hladnom vodom. Osim ovih problema, mala razlika u presjecima pridonosi zasićenju kisikom u ulaznoj vodi iz radne cijevi, ovaj pokazatelj utječe na razinu buke crpke i pojavu kavitacijskih pojava u samom uređaju; principu, negativno utječe na njegov rad.

Fotografija – Kavitacijski generator topline

Kavitacijski generatori topline sustava grijanja moraju imati ekspanzijske komore. Mogu imati različite profile ovisno o zahtjevima i potrebna snaga. Ovisno o ovom pokazatelju, dizajn generatora može se promijeniti.

Razmotrimo dizajn generatora:

1. Cijev iz koje dolazi voda 1 spojena je prirubnicom na pumpu, čija je suština dovod vode pod određenim pritiskom u radnu komoru.
2. Nakon što voda uđe u cijev, mora steći potrebnu brzinu i pritisak. To zahtijeva posebno odabrane promjere cijevi. Voda se brzo pomiče u središte radne komore, nakon čega se miješa nekoliko tokova tekućine, nakon čega se stvara pritisak energije;
3. Za kontrolu brzine tekućine koristi se poseban uređaj za kočenje. Potrebno ga je ugraditi na izlazu i izlazu iz radne komore, to se često radi za naftne derivate (otpadno ulje, obrada ili pranje), Vruća voda u kućanskom aparatu.
4. Preko sigurnosnog ventila tekućina se kreće u suprotnu cijev, u kojoj se pomoću cirkulacijske pumpe gorivo vraća na početnu točku. Uslijed stalnog gibanja nastaje toplina i toplina koja se može pretvoriti u stalnu mehaničku energiju.

U principu, rad je jednostavan i baziran na sličnom principu kao vortex uređaj, čak su i formule za izračun proizvedene topline identične. Ovaj:

Epot = - 2 Ekina

Gdje je Ekin =mV2/2 kretanje Sunca (kinetička, nekonstantna vrijednost);

Masa planeta je m, kg.

Pregled cijena

Naravno, kavitacijski generator topline je praktički anomalan uređaj; idealan generator, teško ga je kupiti, cijena je previsoka. Predlažemo da razmotrimo koliko košta kavitacijski uređaj za grijanje u različitim gradovima Rusije i Ukrajine:

Kavitacijski vrtložni generatori topline imaju više jednostavni crteži, ali su nešto inferiorni u učinkovitosti. U ovom trenutku postoji nekoliko vodećih tvrtki na tržištu: rotacijska hidro-udarna pumpa-generator topline "Radex", NPP "Nove tehnologije", električni šok "Tornado" i elektro-hidraulički šok "Vektorplus", mini-uređaj za privatnu kuću (LATR) TSGC2-3k ( 3 kVA) i bjeloruski Yurle-K.

Fotografija – Tornado generator topline

Prodaja se vrši u zastupničkim centrima i partnerskim trgovinama u Rusiji, Kirgistanu, Bjelorusiji i drugim zemljama ZND-a.

Svake godine rast cijena grijanja tjera nas da tražimo jeftinije načine grijanja stambenog prostora tijekom hladne sezone. To se posebno odnosi na one kuće i stanove koji imaju veliku kvadraturu. Jedna od takvih metoda štednje je vortex. Ima mnoge prednosti i također omogućuje spremanje na stvaranju. Jednostavnost dizajna neće otežati sastavljanje čak ni početnicima. Zatim ćemo razmotriti prednosti ove metode grijanja, a također ćemo pokušati sastaviti plan za sastavljanje generatora topline vlastitim rukama.

Generator topline je poseban uređaj čija je glavna svrha stvaranje topline izgaranjem goriva koje je u njega uneseno. U ovom slučaju nastaje toplina koja se troši na zagrijavanje rashladne tekućine, što zauzvrat izravno obavlja funkciju grijanja stambenog prostora.

Prvi generatori topline pojavili su se na tržištu davne 1856. godine, zahvaljujući izumu britanskog fizičara Roberta Bunsena, koji je tijekom niza eksperimenata uočio da se toplina nastala izgaranjem može usmjeravati u bilo kojem smjeru.

Od tada su generatori, naravno, modificirani i sposobni su grijati mnogo veće površine nego što su bili prije 250 godina.

Glavni kriterij po kojem se generatori međusobno razlikuju je gorivo koje pune. Ovisno o tome razlikuju se sljedeće vrste:

1. Dizelski generatori topline – stvaraju toplinu kao rezultat izgaranja dizelskog goriva. Može dobro grijati velike površine, ali bolje je ne koristiti ih za dom zbog prisutnosti otrovnih tvari koje nastaju kao rezultat izgaranja goriva.
2. Plinski generatori topline rade na principu kontinuirane opskrbe plinom, izgaranjem u posebnoj komori koja također proizvodi toplinu. Smatra se potpuno ekonomičnom opcijom, ali instalacija zahtijeva posebno dopuštenje i povećanu sigurnost.
3. Generatori na kruto gorivo po dizajnu su slični konvencionalnoj peći na ugljen, gdje postoji komora za izgaranje, odjeljak za čađu i pepeo i grijaći element. Pogodni za korištenje na otvorenim prostorima, jer njihov rad ne ovisi o vremenskim uvjetima.
4. – njihov princip rada temelji se na procesu toplinske pretvorbe, pri čemu mjehurići nastali u tekućini izazivaju miješani tok faza, povećavajući količinu proizvedene topline.