Ez a cikk leírja, hogyan lehet önállóan hőfejlesztőt készíteni.

Részletesen ismertetjük a statikus hőtermelő működési elvét és kutatási eredményeit.

A teremtés gondolata

Mi a teendő, ha nincs elég pénze hőtermelő vásárlására? Hogyan készítsd el magad? mesélek róla saját tapasztalat ebben az esetben.

A saját hőtermelő elkészítésének ötlete a különböző típusú hőtermelők megismerése után született meg. Terveik meglehetősen egyszerűnek tűntek, de nem voltak teljesen átgondoltak.

Az ilyen eszközöknek kétféle kialakítása ismert: forgó és statikus. Az első esetben egy rotort használnak a kavitáció létrehozására, amint azt a névből sejteni lehet, a készülék fő eleme egy fúvóka. Ha a tervezési lehetőségek egyike mellett szeretne dönteni, hasonlítsa össze mindkét tervet.

Forgó hőfejlesztő

Mi az a forgó hőfejlesztő? Lényegében ez egy kissé módosított centrifugális pumpa, Vagyis van egy szivattyúház (ami be ebben az esetbenállórész) bemeneti és kimeneti csövekkel, valamint egy munkakamrával, amelynek belsejében van egy forgórész, amely járókerékként működik. A fő különbség a hagyományos szivattyúkhoz képest a forgórész. Nagyon sok vortex hőgenerátor forgórész létezik, és természetesen nem írjuk le mindegyiket. Közülük a legegyszerűbb egy tárcsa, amelynek hengeres felületére sok, meghatározott mélységű és átmérőjű zsákfurat van fúrva. Ezeket a lyukakat Griggs celláknak nevezik, és arról az amerikai feltalálóról kapta a nevét, aki elsőként tesztelt egy ilyen kialakítású forgó hőgenerátort. Ezeknek a celláknak a számát és méreteit a rotortárcsa mérete és az azt forgató villanymotor forgási sebessége alapján határozzák meg. Az állórész (más néven hőfejlesztő ház) általában üreges henger formájában készül, azaz. mindkét oldalon karimás cső. Ebben az esetben az állórész belső fala és a forgórész közötti rés nagyon kicsi, és 1...1,5 mm.

A forgórész és az állórész közötti résben melegszik fel a víz. Ezt elősegíti az állórész és a forgórész felületén kialakuló súrlódása, az utóbbi gyors forgása során. És természetesen a kavitációs folyamatok és a víz turbulenciája a rotorcellákban jelentős szerepet játszanak a víz melegítésében. A rotor forgási sebessége általában 3000 ford./perc, átmérője 300 mm. A forgórész átmérőjének csökkenésével növelni kell a forgási sebességet.

Nem nehéz kitalálni, hogy egyszerűsége ellenére egy ilyen kialakítás meglehetősen nagy gyártási pontosságot igényel. És nyilvánvaló, hogy szükség lesz a rotor kiegyensúlyozására. Emellett meg kell oldanunk a forgórész tengelyének tömítését is. A tömítőelemek természetesen rendszeres cserét igényelnek.

A fentiekből az következik, hogy az ilyen telepítések erőforrásai nem olyan nagyok. A forgó hőtermelők működése minden egyéb mellett fokozott zajjal jár. Bár a statikus hőtermelőkhöz képest 20-30%-kal nagyobb a termelékenységük. A forgó hőfejlesztők még gőz előállítására is képesek. De ez előny a rövid élettartamhoz (a statikus modellekhez képest)?

Statikus hőtermelő

A második típusú hőfejlesztőt statikusnak nevezik. Ez annak köszönhető, hogy a kavitátor kialakításában nincsenek forgó alkatrészek. Kavitációs folyamatok létrehozására használják őket különböző fajták szipogott. A leggyakrabban használt az úgynevezett Laval fúvóka

A kavitáció létrejöttéhez biztosítani kell a folyadék nagy sebességű mozgását a kavitátorban. Ehhez hagyományos centrifugálszivattyút használnak. A szivattyú a fúvóka előtt folyadéknyomást épít fel, berohan a fúvóka nyílásába, amely lényegesen kisebb keresztmetszetű, mint a tápvezeték, ami biztosítja Magassebesség a fúvóka kijáratánál. A folyadék éles tágulása miatt a fúvóka kimeneténél kavitáció lép fel. Ezt elősegíti a folyadék súrlódása a fúvókacsatorna felületén és a víz turbulenciája, amely akkor keletkezik, amikor a sugár hirtelen kihúzódik a fúvókából. Vagyis a vizet ugyanazok az okok miatt melegítik fel, mint egy forgó hőtermelőben, de valamivel kisebb hatásfokkal.

A statikus hőtermelő kialakítása nem igényel nagy pontosságú alkatrészek gyártását. Mechanikai helyreállítás ezen alkatrészek gyártása során a rotor kialakításához képest minimálisra csökken. A forgó alkatrészek hiánya miatt az illeszkedő egységek és alkatrészek tömítésének kérdése könnyen megoldható. Az egyensúlyozás sem szükséges. A kavitátor élettartama lényegesen hosszabb (5 év garancia) Még ha a fúvóka eléri élettartamának végét is, a gyártás és a csere lényegesen alacsonyabb anyagköltséget igényel (a forgó hőtermelő ilyen esetben lényegében rendelkezik). újra kell gyártani).

A statikus hőtermelő talán legfontosabb hátránya a szivattyú költsége. Az ilyen kialakítású hőfejlesztő gyártási költsége azonban gyakorlatilag nem különbözik forgó változat, és ha emlékezünk mindkét beépítés élettartamára, akkor ez a hátrány előnnyé válik, mert a kavitátor cseréje esetén a szivattyút nem kell cserélni.

Így egy statikus felépítésű hőtermelőt választunk, főleg, hogy már van szivattyúnk, és nem kell pénzt költeni a vásárlására.

Hőgenerátor gyártása

Szivattyú kiválasztása

Kezdjük a hőtermelő szivattyújának kiválasztásával. Ehhez határozzuk meg a működési paramétereit. Az, hogy ez a szivattyú keringtető szivattyú vagy nyomásnövelő szivattyú, alapvetően nem fontos. A 6. ábra képén egy Grundfos száraz rotorral ellátott keringtető szivattyút használnak. Ami számít, az az üzemi nyomás, a szivattyú teljesítménye, a maximum megengedett hőmérséklet szivattyúzott folyadék.

Nem minden szivattyú használható folyadékok szivattyúzására magas hőmérsékletű. És ha nem figyel erre a paraméterre a szivattyú kiválasztásakor, annak élettartama lényegesen rövidebb lesz, mint a gyártó által bejelentett.

A hőtermelő hatásfoka a szivattyú által kifejtett nyomás mértékétől függ. Azok. minél nagyobb a nyomás, annál nagyobb a fúvóka által biztosított nyomásesés. Ennek eredményeként a kavitátoron keresztül szivattyúzott folyadék felmelegedése hatékonyabb. Azonban nem szabad a maximális számokat hajszolni Műszaki adatok szivattyúk A fúvóka előtti csővezetékben már 4 atm-nek megfelelő nyomáson a vízhőmérséklet emelkedése észrevehető lesz, bár nem olyan gyorsan, mint 12 atm nyomáson.

A szivattyú teljesítménye (az általa szivattyúzott folyadék mennyisége) gyakorlatilag nincs hatással a vízmelegítés hatékonyságára. Ez annak köszönhető, hogy a fúvókában a nyomásesés biztosítása érdekében a keresztmetszetét lényegesen kisebbre szabjuk, mint a köri csővezeték és a szivattyúfúvókák névleges átmérője. A kavitátoron átszivattyúzott folyadék áramlási sebessége nem haladja meg a 3...5 m3/h-t, mert Minden szivattyú csak a legalacsonyabb áramlási sebesség mellett tudja biztosítani a legnagyobb nyomást.

A hőtermelő üzemi szivattyú teljesítménye határozza meg a konverziós együtthatót elektromos energia termikusra. Az energiaátváltási tényezőről és annak számításáról alább olvashat bővebben.

A hőtermelőnk szivattyújának kiválasztásakor a Warmbotruff telepítésekkel kapcsolatos tapasztalatainkra támaszkodtunk (ezt a hőtermelőt az ökoházról szóló cikkben ismertetjük). Tudtuk, hogy az általunk telepített hőtermelő WILO IL 40/170-5,5/2 szivattyút használ (lásd 6. ábra). Ez egy 5,5 kW teljesítményű, 16 atm maximális üzemi nyomású Inline száraz rotoros keringető szivattyú, amely 41 m maximális magasságot biztosít (azaz 4 atm nyomásesést biztosít). Hasonló szivattyúkat más gyártók is gyártanak. Például a Grundfos egy ilyen szivattyú analógját gyártja - ez a TP 40-470/2 modell.

6. ábra - A „Warmbotruff 5.5A” hőtermelő üzemi szivattyúja

És mégis, miután összehasonlítottuk a szivattyú teljesítményjellemzőit ugyanazon gyártó más modelljeivel, az MVI 1608-06/PN 16 nagynyomású centrifugális többfokozatú szivattyút választottuk. Ez a szivattyú ugyanazzal a motorral több mint kétszeres nyomást biztosít. teljesítmény, bár közel 300 euróval többe kerül.

Jelenleg elérhető remek lehetőség pénzt takaríthat meg a kínai megfelelőjének használatával. Hiszen a kínai szivattyúgyártók világszerte folyamatosan javítják a hamisítványok minőségét. híres márkákés bővítse a választékot. A kínai „grundfos” költsége gyakran többszöröse, míg a minőség nem mindig rosszabb, és néha nem is sokkal rosszabb.

Kavitátor fejlesztés és gyártás

Mi az a kavitátor? Létezik nagy mennyiség statikus kavitátorok tervei (ezt az interneten ellenőrizheti), de szinte minden esetben fúvóka formájában készülnek. Általában a Laval fúvókát veszi alapul, és a tervező módosítja. A klasszikus Laval fúvóka az ábrán látható. 7.

Az első dolog, amire figyelni kell, a diffúzor és a keverő közötti csatorna keresztmetszete.

Ne szűkítse túlságosan a keresztmetszetét, próbálva a maximális nyomásesést biztosítani. Természetesen, amikor a víz egy kis keresztmetszetű lyukat elhagyva belép a tágulási kamrába, akkor a legnagyobb fokú ritkulás érhető el, és ennek következtében aktívabb kavitáció. Azok. A víz a fúvókán keresztül egy lépésben magasabb hőmérsékletre melegszik fel. A fúvókán keresztül szivattyúzott víz mennyisége azonban túl kicsi lesz, és keveredik vele hideg víz, nem ad át neki elegendő hőt. Így a teljes vízmennyiség lassan felmelegszik. Ezenkívül a csatorna kis keresztmetszete hozzájárul a működő szivattyú bemeneti csövébe belépő víz szellőzéséhez. Ennek eredményeként a szivattyú zajosabban fog működni, és magában a szivattyúban kavitáció léphet fel, és ezek már nemkívánatos jelenségek. Hogy ez miért történik, az világossá válik, ha figyelembe vesszük a hőfejlesztő hidrodinamikai körének kialakítását.

A legjobb teljesítmény 8-15 mm-es csatornanyílás-átmérővel érhető el. Ezenkívül a fűtés hatékonysága a fúvóka tágulási kamrájának konfigurációjától is függ. Tehát továbblépünk a másodikra fontos pont a fúvóka kialakításában - tágulási kamra.

Melyik profilt érdemes választani? Ráadásul ez még nem minden lehetséges opciók fúvókaprofilok. Ezért a fúvókák kialakításának meghatározása érdekében úgy döntöttünk, hogy a bennük lévő folyadékáramlás matematikai modellezését vesszük igénybe. ábrán bemutatott fúvókák modellezésének néhány eredményét mutatom be. 8.

Az ábrák azt mutatják, hogy ezek a fúvókakialakítások lehetővé teszik a rajtuk átszivattyúzott folyadékok kavitációs melegítését. Azt mutatják, hogy amikor folyadék áramlik, zónák magas és alacsony nyomás, amelyek üregek kialakulását és ennek későbbi összeomlását okozzák.

Amint a 8. ábrán látható, a fúvóka profilja nagyon eltérő lehet. Az a) lehetőség lényegében egy klasszikus Laval fúvókaprofil. Egy ilyen profil használatával megváltoztathatja a tágulási kamra nyitási szögét, ezáltal megváltoztatva a kavitátor jellemzőit. Az érték jellemzően 12...30° tartományba esik. ábrán látható sebességdiagramból látható. 9 egy ilyen fúvóka biztosítja a legnagyobb sebességű folyadékmozgást. Azonban egy ilyen profilú fúvóka biztosítja a legkisebb nyomásesést (lásd 10. ábra). A legnagyobb turbulencia már a fúvóka kilépésénél megfigyelhető (lásd 11. ábra).

Nyilvánvaló, hogy a b) lehetőség hatékonyabban hoz létre vákuumot, amikor a folyadék kiáramlik a tágulási kamrát a kompressziós kamrával összekötő csatornából (lásd 9. ábra). A folyadék áramlási sebessége ezen a fúvókán keresztül lesz a legkisebb, amint azt az ábrán látható sebességdiagram bizonyítja. 10. A második lehetőség fúvókán keresztüli folyadék áthaladása miatti turbulencia véleményem szerint a legoptimálisabb a víz melegítésére. Az örvény megjelenése az áramlásban már a közbenső csatorna bejáratánál megkezdődik, a fúvóka kilépésénél pedig az örvényképződés második hulláma kezdődik (lásd 11. ábra). Egy ilyen fúvókát azonban kicsit nehezebb gyártani, mert félgömböt kell majd kiköszörülnie.

A c) profilfúvóka egy egyszerűsített korábbi verzió. Várható volt, hogy az utolsó két lehetőség hasonló tulajdonságokkal rendelkezik. Ám az ábrán látható nyomásváltozási diagram. A 9 azt jelzi, hogy a különbség a legnagyobb lesz a három lehetőség közül. A folyadékáramlás sebessége nagyobb lesz, mint a fúvóka második változatában, és kisebb, mint az elsőben (lásd 10. ábra). A turbulencia, amely akkor jelentkezik, amikor a víz áthalad ezen a fúvókán, hasonló a második lehetőséghez, de az örvényképződés másképpen történik (lásd 11. ábra).

Példaként csak a legkönnyebben gyártható fúvókaprofilokat hoztam fel. Hőtermelő tervezésénél mindhárom lehetőség használható, és nem mondható el, hogy az egyik opció helyes, a többi pedig nem. Különféle fúvókaprofilokkal saját maga is kísérletezhet. Ehhez nem szükséges azonnal fémből készíteni és valódi kísérletet végezni. Ez nem mindig indokolt. Először is elemezheti az Ön által feltalált fúvókát a folyadék mozgását szimuláló programok bármelyikében. A COSMOSFloWorks alkalmazást használtam a fenti képen látható fúvókák elemzéséhez. Egyszerűsített változat ennek az alkalmazásnak része a SolidWorks számítógépes tervezési rendszerének.

A saját hőfejlesztő modellünk létrehozására irányuló kísérletben egyszerű fúvókák kombinációját használtuk (lásd 12. ábra).

Vannak sokkal kifinomultabb tervezési megoldások, de nem látom értelmét mindet bemutatni. Ha valóban érdekli ez a téma, mindig találhat más kavitátor-terveket az interneten.

Hidrodinamikus áramkör gyártása

Miután eldöntöttük a fúvóka kialakítását, áttérünk a következő szakaszra: a hidrodinamikai kör gyártása. Ehhez először fel kell vázolnia egy kapcsolási rajzot. Nagyon leegyszerűsítettük azáltal, hogy krétával rajzoltunk egy diagramot a padlóra (lásd 13. ábra)

1. Nyomásmérő a fúvóka kimeneténél (méri a nyomást a fúvóka kimeneténél).
2. Hőmérő (méri a hőmérsékletet a rendszer bejáratánál).
3. Légtelenítő szelep (eltávolítja légzsilip a rendszerből).
4. Kilépő cső csappal.
5. Hőmérő hüvely.
6. Bejárati csatorna csappal.
7. Hüvely a hőmérőhöz a bemenetnél.
8. Nyomásmérő a fúvóka bemeneténél (méri a nyomást a rendszer bemeneténél).

Most leírom az áramkör tervezését. Ez egy csővezeték, amelynek bemenete a szivattyú kimeneti csövéhez, a kimenete pedig a bemenethez csatlakozik. Ebbe a csővezetékbe egy 9-es fúvóka van hegesztve, csövek a 8-as nyomásmérők csatlakoztatásához (a fúvóka előtt és után), hüvelyek 7,5-ös hőmérő felszereléséhez (a hüvelyekhez nem hegesztettünk meneteket, hanem egyszerűen hegesztettük), egy idom a levegőhöz légtelenítő szelep 3 (mi egy közönséges Sharkrant használtunk, a szabályozó szelep szerelvényeit és a fűtési kör csatlakoztatására szolgáló szerelvényeket.

Az általam rajzolt diagramon a víz az óramutató járásával ellentétes irányban mozog. A víz az alsó csövön keresztül kerül az áramkörbe (sharkran piros lendkerékkel és ellenőrizd a szelepet), és vizet adagolnak belőle a felsőn (piros lendkerékkel ellátott cápán) keresztül. A nyomáskülönbséget a bemeneti és kimeneti csövek között elhelyezett szelep szabályozza. A fényképen ábra. 13 csak az ábrán látható, és nem fekszik a jelölése mellett, mert már rácsavartuk a vezetékekre, miután előzőleg feltekertük a tömítést (lásd 14. ábra).

Az áramkör elkészítéséhez egy DN 50-es csövet vettünk, mert... A szivattyút összekötő csövek átmérője azonos. Ebben az esetben annak az áramkörnek a bemeneti és kimeneti csövei, amelyhez csatlakoztatva van fűtőkör, DN 20-as csőből készítettük, amit a végén láthatunk a képen. 15.

A képen egy szivattyú látható 1 kW-os motorral. Ezt követően a fent leírt 5,5 kW-os szivattyúra cseréltük.

A kilátás persze nem volt a legesztétikusabb, de nem tűztünk magunk elé ilyen feladatot. Talán az egyik olvasó felteszi a kérdést, hogy miért ilyen méretei a körvonalnak, mert lehet kicsinyíteni? A vizet a fúvóka előtti cső hossza miatt kívánjuk valamelyest eloszlatni. Ha keres az interneten, valószínűleg talál képeket és diagramokat a hőfejlesztők első modelljeiről. Szinte mindegyik fúvóka nélkül működött. A folyadék melegítésének hatását a meglehetősen nagy sebességre történő gyorsítással érték el. Erre a célra hengereket használtak kis magasságú Val vel érintőleges belépésÉs koaxiális kimenet.

Nem ezt a módszert használtuk a víz gyorsítására, hanem úgy döntöttünk, hogy a lehető legegyszerűbbé tesszük a tervezést. Bár vannak gondolataink arról, hogyan gyorsítsuk fel a folyadékot ezzel az áramköri kialakítással, erről később.

A képen még nincs becsavarva a fúvóka előtti nyomásmérő és a hőmérő hüvelyes adaptere, ami a vízóra elé van szerelve (akkor még nem volt kész). Nincs más hátra, mint telepíteni a hiányzó elemeket, és továbblépni a következő lépésre.

A hőtermelő indítása

Szerintem nincs értelme a szivattyú motorjának és a fűtési radiátornak a csatlakoztatásáról beszélni. Bár a villanymotor bekötésének kérdését nem teljesen standard módon közelítettük meg. Mivel otthon általában egyfázisú hálózatot használnak, és az ipari szivattyúkat háromfázisú motorral gyártják, úgy döntöttünk, hogy egy frekvenciaváltó , valamire tervezve egyfázisú hálózat. Ez lehetővé tette a szivattyú fordulatszámának 3000 ford./perc fölé történő emelését is. majd keresse meg a szivattyú rezonáns forgási frekvenciáját.

A frekvenciaváltó paraméterezéséhez szükségünk van egy COM porttal ellátott laptopra a frekvenciaváltó paraméterezéséhez és vezérléséhez. Maga az átalakító egy kapcsolószekrénybe van beépítve, ahol a fűtés biztosított téli körülmények működését és szellőztetését nyári körülmények művelet. A szekrény szellőztetéséhez standard ventilátort, a szekrény fűtéséhez 20 W-os fűtőtestet használtunk.

A frekvenciaváltó lehetővé teszi a szivattyú frekvenciájának széles tartományban történő beállítását, mind a fő alatt, mind a fő felett. A motorfrekvencia legfeljebb 150%-kal növelhető.

Esetünkben a motor fordulatszámát 4500 ford./percre növelheti.

A frekvenciát rövid ideig 200% -ra emelheti, de ez a motor mechanikai túlterheléséhez vezet, és növeli a meghibásodás valószínűségét. Ezen túlmenően egy frekvenciaváltó segítségével a motor védve van a túlterheléstől és rövidzárlat. Ezenkívül a frekvenciaváltó lehetővé teszi a motor indítását rendelkezésre álló idő gyorsulás, amely korlátozza a szivattyú lapátjainak gyorsulását indításkor és határértékeket induló áramok motor. A frekvenciaváltó be van szerelve faliszekrény(lásd 16. ábra).

Minden kezelőszerv és jelzőelem a kapcsolószekrény előlapján található. A rendszer működési paraméterei az előlapon jelennek meg (az MTM-RE-160 készüléken).

A készülék 6 különböző analóg jelcsatorna leolvasását képes rögzíteni a nap folyamán. Ebben az esetben rögzítjük a hőmérsékleti értékeket a rendszer bemeneténél, a hőmérsékleti értékeket a rendszer kimeneténél, valamint a nyomásparamétereket a rendszer bemeneti és kimeneti nyílásánál.

A fő szivattyú fordulatszámának beállítása MTM-103 eszközökkel történik, a zöld és sárga gombok a hőfejlesztő üzemi szivattyú motorjainak indítására és leállítására szolgálnak keringető szivattyú. Az energiafogyasztás csökkentése érdekében keringtető szivattyút tervezünk alkalmazni. Hiszen amikor a víz felmelegszik beállított hőmérséklet, keringés továbbra is szükséges.

Micromaster 440 frekvenciaváltó használatakor használhatja speciális program Először telepítse a laptopra (lásd 18. ábra).

Először az adattáblára írt kezdeti motoradatokat (a motor gyári paramétereit tartalmazó tábla a motor állórészéhez rögzítjük) beírjuk a programba

• Névleges teljesítmény R kW,
• Névleges áramerősség I névl.,
• Koszinusz,
• motor típusa,
• Névleges fordulatszám N névl.

Ezt követően elindul a motor automatikus felismerése, és maga a frekvenciaváltó határozza meg szükséges paramétereket motor. Ezt követően a szivattyú üzemkész.

Hőgenerátor teszt

A telepítés csatlakoztatása után megkezdheti a tesztelést. Beindítjuk a szivattyú villanymotorját, és a nyomásmérők leolvasását figyelve beállítjuk a szükséges nyomásesést. Ebből a célból egy szelep van az áramkörben, amely a bemeneti és kimeneti csövek között helyezkedik el. A szelep fogantyújának elfordításával a fúvóka utáni csővezetékben 1,2…1,5 atm tartományba állítjuk a nyomást. Az áramkörnek a fúvóka bemenete és a szivattyú kimenete közötti szakaszán az optimális nyomás 8…12 atm tartományban lesz.

A szivattyú a fúvóka bemeneténél 9,3 atm nyomást tudott biztosítani számunkra. Miután a fúvóka kimeneténél a nyomást 1,2 atm-re állítottuk, hagytuk a vizet körben folyni (elzártuk a kimeneti szelepet), és feljegyeztük az időt. Ahogy a víz mozgott a körben, percenként körülbelül 4°C-os hőmérsékletnövekedést regisztráltunk. Így 10 perc múlva már 21°C-ról 60°C-ra melegítettük a vizet. Kontúr térfogata s telepített szivattyú közel 15 litert tett ki az áramfogyasztás mérésével. Ezekből az adatokból kiszámíthatjuk az energiaátalakítási arányt.

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

• C - víz fajlagos hőkapacitása, 4200 J/(kg*K);
• m a felmelegített víz tömege, kg;
• Tn - kezdeti vízhőmérséklet, 294° K;
• Tk - végső vízhőmérséklet, 333° K;
• Qn - kezdeti elektromos mérőállások, 0 kWh;
• Qk - végső villanyóra állás, 0,5 kWh.

Helyettesítsük be az adatokat a képletbe, és kapjuk:

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

Ez azt jelenti, hogy 5 kWh villamos energia fogyasztásával hőtermelőnk 1365-ször több hőt termel, azaz 6825 kWh-t. Így nyugodtan állíthatjuk ennek az elképzelésnek az érvényességét. Ez a képlet nem veszi figyelembe a motor hatásfokát, ami azt jelenti, hogy a tényleges átalakítási arány még magasabb lesz.

A házunk fűtéséhez szükséges hőteljesítmény kiszámításakor az általánosan elfogadott egyszerűsített képletből indulunk ki. E képlet szerint mikor szabványos magasság mennyezet (3 m-ig), régiónkban 1 kW hőteljesítményre van szükségünk minden 10 m2-re, így a 10x10 = 100 m2 területű házunkhoz 10 kW hőteljesítményre lesz szükségünk. Azok. Egy 5,5 kW teljesítményű hőfejlesztő nem elegendő ennek a háznak a fűtéséhez, de ez csak első pillantásra. Ha még nem felejtette el, a helyiség fűtésére „meleg padló” rendszert fogunk használni, amivel akár 30%-ot is megtakaríthatunk az energiafogyasztásban. Ebből az következik, hogy a hőtermelő által megtermelt 6,8 kW hőenergiának éppen elégnek kell lennie a ház fűtésére. Ezen kívül utólagos csatlakozás hő pumpa egy napkollektor pedig lehetővé teszi az energiaköltségek további csökkentését.

Következtetés

Befejezésül egy ellentmondásos gondolatot szeretnék megvitatásra javasolni.

Említettem már, hogy az első hőtermelőkben a vizet úgy gyorsították fel, hogy speciális hengerekben forgómozgást adtak neki. Tudod, hogy nem ezt az utat jártuk be. És mégis azért a hatékonyság növelése Szükséges, hogy a transzlációs mozgás mellett a víz forgó mozgást is szerezzen. Ugyanakkor a víz mozgásának sebessége észrevehetően megnő. Hasonló technikát alkalmaznak a versenyeken egy üveg sör gyors megitatására. Ivás előtt az üvegben lévő sört alaposan megforgatjuk. És a folyadék egy keskeny nyakon keresztül sokkal gyorsabban ömlik ki. És eszünkbe jutott egy ötlet, hogyan tudnánk ezt megtenni anélkül, hogy gyakorlatilag megváltoztatnánk a hidrodinamikai kör jelenlegi felépítését.

A víz forgási mozgásának megadásához használjuk állórész aszinkron motor Val vel mókuskalitkás rotor az állórészen áthaladó vizet először mágnesezni kell. Ehhez használhat szolenoidot ill állandó gyűrűs mágnes. Később elmondom, mi sült ki ebből az ötletből, mert most sajnos nincs lehetőség kísérletezni.

Vannak ötleteink is a fúvókánk fejlesztésére, de erről is szó lesz a kísérletek és a szabadalmaztatás után, ha sikerül.

Továbbra is népszerűek az energiamegtakarítás vagy az ingyenes áramszerzés különféle módjai. Az internet fejlődésének köszönhetően mindenféle „csodatalálmányról” egyre könnyebben elérhető az információ. Az egyik, népszerűségét elvesztett dizájnt egy másik váltja fel.

Ma az úgynevezett örvénykavitációs generátort fogjuk megvizsgálni - egy olyan eszközt, amelyet a feltalálók ígérnek nekünk nagy hatékonyságú szobafűtés amelybe telepítve van. Ami? Ez az eszköz a folyadék melegítésének hatását használja a kavitáció során - a gőz mikrobuborékok képződésének sajátos hatását a folyadék helyi nyomáscsökkenési területein, amely akkor következik be, amikor a szivattyú járókerék forog, vagy amikor a folyadék hangrezgéseknek van kitéve. Ha használt valaha ultrahangos fürdőt, akkor észrevehette, hogy annak tartalma érezhetően felmelegszik.

Cikkek arról örvénygenerátorok forgó típusú, amelynek működési elve kavitációs területek létrehozása, amikor egy adott alakú járókerék forog a folyadékban. Életképes ez a megoldás?

Kezdjük az elméleti számításokkal. Ebben az esetben a villanymotor működtetésére fordítunk villamos energiát (átlagos hatásfok - 88%), és a keletkező mechanikai energiát részben a kavitációs szivattyú tömítéseinek súrlódására, részben pedig a folyadék felmelegítésére fordítjuk a kavitáció miatt. Vagyis mindenesetre az elpazarolt elektromosságnak csak egy része válik hővé. De ha emlékszel arra, hogy a hagyományos fűtőelem hatékonysága 95-97 százalék, akkor világossá válik, hogy nem lesz csoda: sokkal drágább és összetettebb örvényszivattyú kevésbé lesz hatékony, mint egy egyszerű nikróm spirál.

Vitatható, hogy fűtőelemek használatakor további keringtető szivattyúkat kell bevezetni a fűtési rendszerbe, míg az örvényszivattyú magát a hűtőfolyadékot tudja szivattyúzni. De furcsa módon a szivattyú alkotói küszködnek a kavitáció előfordulásával, ami nemcsak jelentősen csökkenti a szivattyú hatékonyságát, hanem erózióját is okozza. Következésképpen a hőtermelő szivattyúnak nemcsak nagyobb teljesítményűnek kell lennie, mint egy speciális transzferszivattyúnak, hanem fejlettebb anyagok és technológiák alkalmazását is szükségessé teszi ahhoz, hogy összehasonlítható erőforrást biztosítson.

Szerkezetileg a Laval fúvókánk úgy fog kinézni, mint egy fémcső csőmenet a végein, lehetővé téve a csővezetékhez való csatlakoztatását menetes csatlakozókkal. A cső elkészítéséhez esztergagépre lesz szüksége.

• Maga a fúvóka alakja, pontosabban a kimeneti része a kialakításban eltérő lehet. Az „a” opció a legkönnyebben gyártható, jellemzői a kimeneti kúp szögének 12-30 fokon belüli változtatásával változtathatók. Az ilyen típusú fúvókák azonban minimális ellenállást biztosítanak a folyadékáramlással szemben, és ennek következtében a legkisebb kavitációt az áramlásban.
• A „b” opció gyártása nehezebb, de a fúvóka kimeneténél tapasztalható maximális nyomásesés miatt ez okozza a legnagyobb áramlási turbulenciát is. A kavitáció előfordulásának feltételei ebben az esetben optimálisak.
• A „c” lehetőség kompromisszum a gyártás bonyolultsága és hatékonysága szempontjából, ezért érdemes ezt választani.

Magánház fűtésében ill termelő helyiségek Különféle sémákat használnak a hőenergia előállítására.

Az egyik a kavitációs generátor, amely lehetővé teszi a helyiségek alacsonyabb költséggel történő fűtését.

Mert önszerelés Egy ilyen eszköz telepítésekor meg kell értenie a működési elvet és a technológiai árnyalatokat.

Fizikai alapok

A kavitáció a gőz képződése víztömegben lassú nyomáscsökkenéssel és nagy sebességgel.

Gőzbuborékok keletkezhetnek bizonyos frekvenciájú hanghullám vagy koherens fényforrásból származó sugárzás hatására.

A gőzüregek keverési folyamata során nyomás alatt lévő vízzel a buborékok spontán összeomlásához és az ütközési erő vízmozgásához vezet (a csővezetékek hidraulikus sokkjának kiszámításáról írnak).

Ilyen körülmények között az oldott gázok molekulái szabadulnak fel a keletkező üregekbe.

A kavitációs folyamat előrehaladtával, a hőmérséklet a buborékok belsejében 1200 fokra emelkedik.

Ez negatívan befolyásolja az anyagokat víztartályok, mivel az oxigén ilyen hőmérsékleten elkezdi intenzíven oxidálni az anyagot.

A kísérletek kimutatták, hogy ilyen körülmények között még a nemesfémötvözetek is tönkremennek.

A kavitációs generátor saját maga elkészítése meglehetősen egyszerű. A jól tanulmányozott technológiát évek óta az anyagokban testesítik meg és használják helyiségfűtésre.

Oroszországban az első készüléket 2013-ban szabadalmazták.

A generátor egy zárt tartály volt, amelyen keresztül nyomás alatt szállították a vizet. A gőzbuborékok váltakozó elektromágneses tér hatására keletkeznek.

Előnyök és hátrányok

A kavitációs vízmelegítő egy egyszerű eszköz, amely a folyékony energiát hővé alakítja.

Ennek a technológiának vannak előnyei:

• hatékonyság;
• Üzemanyag gazdaság;
• elérhetőség.

A hőtermelőt saját kezűleg szerelik össze alkatrészekből, amely megvásárolható egy vasboltban ().

Egy ilyen eszköz a paramétereket tekintve nem különbözik a gyári modellektől.

A hátrányok az:

FONTOS!
A folyadék mozgási sebességének szabályozásához használja speciális eszközök, képes lassítani a víz mozgását.

Működési elvek

A munkafolyamat egyidejűleg két szakaszban zajlik környezet:

• folyadékok,
• pár.

A szivattyúberendezéseket nem úgy tervezték, hogy ilyen körülmények között működjenek, ami az üregek összeomlásához vezet a hatékonyság csökkenésével.

A hőtermelők keverik a fázisokat, termikus átalakulást okozva.

Fűtők számára háztartási használatra a mechanikai energiát hőenergiává alakítja, miközben a folyadék visszatér a forráshoz (a kazánhoz). közvetett fűtés oldalon olvasható újrahasznosítással).

A szabadalmat nem sikerült megszerezni, mert még mindig nincs pontos indoklás az eljárásnak.

A gyakorlatban a Schauberger és Lazarev által tervezett eszközöket használják.

A generátor elkészítéséhez Larionov, Fedoskin és Petrakov rajzait használják fel.

A munka megkezdése előtt egy szivattyút kell kiválasztani(olvassa el a cikket a fűtési rendszer keringésének kiszámításáról).

A következő paramétereket veszik figyelembe:

• erő;
• szükséges mennyiségű hőenergia;
• a nyomás mértéke.

A legtöbb modell fúvókák formájában készül, ami a modernizálás egyszerűségével, praktikumával és nagyobb teljesítményével magyarázható.

A diffúzor és a keverő közötti lyuk átmérője 8-15 centiméter legyen. Kisebb keresztmetszettel kapjuk magas nyomású, de kis teljesítményű.

A hőtermelő tágulási kamrával rendelkezik, amelynek méretét a szükséges teljesítmény alapján számítják ki.

Tervezési jellemzők

Az eszköz egyszerűsége ellenére vannak olyan jellemzők, amelyeket figyelembe kell venni az összeszerelés során:

A hőmennyiség kiszámítása a következő képletekkel történik:

Epot = - 2*Ekin, hol

Ekin = mV2/2 – instabil kinetikai mennyiség.

DIY kavitációs generátor összeállítás nem csak az üzemanyagot, hanem a sorozatmodellek vásárlását is lehetővé teszi.

Az ilyen hőtermelők gyártását Oroszországban és külföldön is létrehozták.

Az eszközöknek számos előnye van, de fő hátránya– költség – semmivé csökkenti őket. átlag ár egy háztartási modell esetében körülbelül 50-55 ezer rubel.

Következtetés

Egy kavitációs hőgenerátor önálló összeszerelésével nagy hatásfokú készüléket kapunk.

A készülék megfelelő működéséhez a fém alkatrészeket festéssel kell védeni. Jobb vastag falú folyadékkal érintkező alkatrészeket készíteni, ami növeli az élettartamot.

Nézze meg a mellékelt videót egyértelmű példa házi kavitációs hőtermelő működése.

A maximális biztosítása érdekében gazdaságos fűtés, a lakástulajdonosok használják különféle rendszerek. Javasoljuk, hogy fontolja meg a kavitációs hőgenerátor működését, hogyan készítse el az eszközt saját kezével, valamint annak szerkezetét és áramkörét.

A kavitációs energiaforrások előnyei és hátrányai

A kavitációs melegítők azok egyszerű eszközök, amelyek a munkafolyadék mechanikai energiáját hőenergiává alakítják. Valójában, ez az eszköz tartalmazza centrifugális pumpa(fürdőszobákhoz, kutakhoz, magánházak vízellátó rendszereihez), amelynek alacsony hatékonysági mutatója van. Az energiaátalakítás a kavitációs fűtőberendezésben széles körben használatos ipari vállalkozások, ahol a fűtőelemek megsérülhetnek, ha olyan munkaközeggel érintkeznek, amelynek jelentős hőmérséklet-különbsége van.

Fotó – Kavitációs hőgenerátor tervezése

A készülék előnyei:

1. Hatékonyság;
2. Gazdaságos hőellátás;
3. Elérhetőség;
4. Ön is összeállíthatja Háztartási eszköz hőenergia előállítása. Ahogy a gyakorlat azt mutatja, házi készítésű készülék Minőségében nem rosszabb, mint a vásárolt.

A generátor hátrányai:

1. Lárma;
2. Nehéz anyagokat beszerezni a gyártáshoz;
3. Az erő túl nagy ehhez kisszoba 60-80-ig négyzetméter, háztartási generátort könnyebb megvásárolni;
4. Még a mini-eszközök is sok helyet foglalnak el (átlagosan legalább másfél métert).

Videó: egy kavitációs hőgenerátor berendezése

Működés elve

A „kavitáció” buborékok képződését jelenti a folyadékban, így Működő kerék a környezet kevert fázisában (folyadék- és gázbuborékos periódusban) működik. A szivattyúkat általában nem kevert fázisú áramlásra tervezték (működésük elpusztítja a buborékokat, ami a kavitációs generátor hatékonyságának csökkenését okozza). Ezeket a termikus eszközöket úgy tervezték, hogy a folyadékkeverés részeként vegyes fázisú áramlást indukáljanak, ami termikus átalakulást eredményez.

Fotó – Hőtermelő rajz

A kereskedelmi forgalomban lévő kavitációs fűtőberendezésekben a mechanikai energia hajtja meg a bemeneti energia fűtőjét (pl. motor, vezérlőegység), így a kimeneti energiát előállító folyadék visszatér a forráshoz. Ez a tároló kis veszteséggel (jellemzően 1 százalék alatt) alakítja át a mechanikai energiát hőenergiává, így az átalakítás során figyelembe veszik az átalakítási hibákat.

A szuperkavitációs sugárenergia-generátor egy kicsit másképp működik. Az ilyen fűtőberendezést erős vállalkozásokban használják, amikor hőenergia teljesítménye egy bizonyos készülékben kerül át a folyadékba, teljesítménye jelentősen meghaladja a fűtőberendezés működtetéséhez szükséges mechanikai energia mennyiségét. Ezek az eszközök energiatakarékosabbak, mint visszatérési mechanizmusok, különösen azért, mert nem igényelnek rendszeres ellenőrzésekés beállításokat.

Létezik különböző típusok ilyen generátorok. A leggyakoribb típus a forgó hidrodinamikus Griggs-mechanizmus. Működési elve egy centrifugálszivattyú működésén alapul. Csövekből, állórészből, házból és munkakamrából áll. Tovább Ebben a pillanatban Sok fejlesztés létezik, a legegyszerűbb a forgóhajtású vagy tárcsás (gömb) vízszivattyú. Egy lemezfelületből áll, amelyben sok különféle lyukak vak típus (nincs kimenet), adatok szerkezeti elemek az úgynevezett Griggs-sejtek. Méretparamétereik és számuk közvetlenül függ a forgórész teljesítményétől, a hőtermelő kialakításától és a hajtás fordulatszámától.

Fotó – Griggs hidrodinamikus mechanizmus

A forgórész és az állórész között van egy bizonyos rés, amely a víz felmelegítéséhez szükséges. Ezt a folyamatot a folyadék gyors mozgásával hajtják végre a lemez felületén, ami növeli a hőmérsékletet. Átlagosan a rotor körülbelül 3000 fordulat / perc sebességgel mozog, ami elegendő a hőmérséklet 90 fokos emeléséhez.

A második típusú kavitációs generátort általában statikusnak nevezik. A forgóval ellentétben nincs forgó alkatrésze ahhoz, hogy kavitáció történjen, fúvókákra van szükség. Ezek különösen a híres Laval részei, amelyek a munkakamrához kapcsolódnak.

A működéshez egy hagyományos szivattyú van csatlakoztatva, mint a forgó generátorban, nyomást szivattyúz a munkakamrában, ami nagyobb sebességet biztosít a víz mozgásához, és ennek megfelelően a hőmérséklet növekedését. A folyadék sebességét a fúvóka kimeneténél az előremenő és a kilépő csövek átmérőinek különbsége biztosítja. Hátránya, hogy a hatásfok lényegesen alacsonyabb, mint a forgósnál, főleg, hogy nagyobb és nehezebb.

Hogyan készítsünk saját generátort

Az első csöves egységet Potapov fejlesztette ki. De szabadalmat nem kapott rá, mert... Az ideális generátor működésének indoklását eddig a gyakorlatban hiányosnak tartották, Schauberger és Lazarev is megpróbálták újraalkotni a készüléket. Jelenleg Larionov, Fedoskin, Petrakov, Nikolai Zhuk rajzai szerint szokás dolgozni.

Fotó – Potapov örvénykavitációs generátor

A munka megkezdése előtt a paraméterei szerint vákuum- vagy érintésmentes szivattyút kell választania (akár kutakhoz is alkalmas). Ehhez a következő tényezőket kell figyelembe venni:

1. A szivattyú teljesítménye (külön számítás történik);
2. Szükséges hőenergia;
3. A nyomás mértéke;
4. Szivattyú típusa (fokozás vagy lelépés).

Annak ellenére hatalmas változatosság kavitátorok formái és típusai, szinte minden ipari és háztartási eszközök fúvóka formájában készült, ez a forma a legegyszerűbb és legpraktikusabb. Ezenkívül könnyen frissíthető, ami jelentősen növeli a generátor teljesítményét. A munka megkezdése előtt ügyeljen a keverő és a diffúzor közötti furat keresztmetszetére. Nem túl keskenynek, de nem is szélesnek kell lennie, körülbelül 8-15 cm. Az első esetben növeli a nyomást a munkakamrában, de a teljesítmény nem lesz nagy, mert A felmelegített víz térfogata viszonylag kicsi lesz a hideg vízhez képest. Ezeken a problémákon kívül a keresztmetszetek kis különbsége hozzájárul a munkacsőből bejövő víz oxigéntelítettségéhez, ez a mutató befolyásolja a szivattyú zajszintjét és magában a készülékben a kavitációs jelenségek előfordulását; elv, negatívan befolyásolja a működését.

Fotó – Kavitációs hőgenerátor

A fűtési rendszerek kavitációs hőtermelőinek tágulási kamrákkal kell rendelkezniük. A követelményektől függően eltérő profillal rendelkezhetnek szükséges teljesítmény. Ettől a mutatótól függően a generátor kialakítása megváltozhat.

Tekintsük a generátor kialakítását:

1. A cső, amelyből a víz jön 1, egy karimával van összekötve egy szivattyúval, amelynek lényege, hogy bizonyos nyomás alatt vizet juttat a munkakamrába.
2. Miután a víz belép a csőbe, el kell érnie a szükséges sebességet és nyomást. Ehhez speciálisan kiválasztott csőátmérőkre van szükség. A víz gyorsan mozog a munkakamra közepébe, amikor eléri, több folyadékáram keveredik, majd energianyomás képződik;
3. A folyadék sebességének szabályozására speciális fékberendezést használnak. A munkakamra ki- és kimenetéhez kell telepíteni, gyakran kőolajtermékeknél (olajhulladék, feldolgozás vagy mosás) történik, forró víz háztartási készülékben.
4. A biztonsági szelepen keresztül a folyadék a szemközti csőbe kerül, amelyben a keringető szivattyú segítségével az üzemanyag visszakerül a kiindulási pontjára. Az állandó mozgás hatására hő és hő keletkezik, amely állandó mechanikai energiává alakítható.

A munka elvileg egyszerű, és az örvénykészülékhez hasonló elven alapul, még a megtermelt hő számítási képletei is megegyeznek. Ez:

Epot = - 2 Ekin

Ahol Ekin =mV2/2 a Nap mozgása (kinetikus, nem állandó érték);

A bolygó tömege m, kg.

Ár áttekintés

Természetesen a kavitációs hőgenerátor gyakorlatilag anomáliás eszköz ideális generátor, nehéz megvásárolni, túl magas az ára. Javasoljuk, hogy fontolja meg, mennyibe kerül egy kavitációs fűtőberendezés Oroszország és Ukrajna különböző városaiban:

A kavitációs örvényhőgenerátorok több egyszerű rajzok, de némileg gyengébbek a hatékonyságban. Jelenleg több piacvezető cég van: forgó hidro-impakt szivattyú-hőgenerátor "Radex", atomerőmű "New Technologies", áramütés "Tornado" és elektrohidraulikus sokk "Vektorplus", mini-készülék magánlakásokhoz. (LATR) TSGC2-3k ( 3 kVA) és a fehérorosz Yurle-K.

Fotó – Tornado Heat Generator

Az értékesítés Oroszországban, Kirgizisztánban, Fehéroroszországban és más FÁK-országokban márkakereskedési központokban és partnerüzletekben történik.

A fűtési árak emelkedése minden évben arra késztet bennünket, hogy a hideg évszakban olcsóbb módokat keressünk a lakótér fűtésére. Ez különösen vonatkozik azokra a házakra és lakásokra, amelyek nagy alapterületűek. Az egyik ilyen mentési módszer az örvény. Számos előnye van, és azt is lehetővé teszi a mentést a teremtésről. A tervezés egyszerűsége még a kezdők számára sem nehezíti meg az összeszerelést. Ezután megfontoljuk ennek a fűtési módszernek az előnyeit, és megpróbáljuk elkészíteni a hőfejlesztő saját kezű összeszerelésének tervet.

A hőtermelő egy speciális berendezés, amelynek fő célja a hőtermelés a beletöltött tüzelőanyag elégetésével. Ebben az esetben hő keletkezik, amelyet a hűtőfolyadék fűtésére fordítanak, ami viszont közvetlenül ellátja a lakótér fűtésének funkcióját.

Az első hőtermelők még 1856-ban jelentek meg a piacon, köszönhetően Robert Bunsen brit fizikus találmányának, aki egy sor kísérlet során észrevette, hogy az égés során keletkező hő bármilyen irányba terelhető.

Azóta a generátorokat természetesen módosították, és sokkal nagyobb terület fűtésére képesek, mint 250 évvel ezelőtt.

A fő kritérium, amellyel a generátorok különböznek egymástól, az általuk betöltött tüzelőanyag. Ennek függvényében megkülönböztetik a következő típusok:

1. Dízel hőtermelők – a dízel üzemanyag elégetése során termelnek hőt. Jól melegíthető nagy területek, de a tüzelőanyag elégetése során keletkező mérgező anyagok jelenléte miatt jobb, ha nem használjuk őket otthonra.
2. A gázhőtermelők a folyamatos gázellátás elvén működnek, egy speciális kamrában égnek, amely hőt is termel. Teljesen gazdaságos lehetőségnek tekinthető, de a telepítés speciális engedélyt és fokozott biztonságot igényel.
3. A szilárd tüzelésű generátorok felépítésükben hasonlóak a hagyományos szénkemencékhez, ahol van egy égéskamra, egy rekesz a korom és a hamu számára, és egy fűtőelem. Kényelmes nyílt területeken történő használatra, mivel működésük nem függ az időjárási viszonyoktól.
4. – működési elvük a termikus átalakulás folyamatán alapul, melynek során a folyadékban képződő buborékok vegyes fázisáramlást váltanak ki, növelve a keletkező hőmennyiséget.