이 기사에서는 스스로 열 발생기를 만드는 방법을 설명합니다.
정적 열 발생기의 작동 원리와 연구 결과가 자세히 설명되어 있으며 구성 요소 계산 및 선택에 대한 권장 사항이 제공됩니다.
창조의 아이디어
열 발생기를 구입할 돈이 충분하지 않으면 어떻게 해야 합니까? 직접 만드는 방법? 나는 당신에게 말할 것입니다 자신의 경험이 경우.
다양한 종류의 발열체에 대해 접한 후, 우리는 발열체를 직접 만들어 보자는 아이디어를 얻었습니다. 그들의 디자인은 아주 단순해 보였지만 완전히 생각되지는 않았습니다.
이러한 장치에는 회전식과 고정식의 두 가지 알려진 디자인이 있습니다. 첫 번째 경우에는 이름에서 짐작할 수 있듯이 로터가 캐비테이션을 생성하는 데 사용됩니다. 두 번째 경우 장치의 주요 요소는 노즐입니다. 디자인 옵션 중 하나를 선택하기 위해 두 디자인을 비교해 보겠습니다.
회전식 열 발생기
회전식 발열체란 무엇입니까? 본질적으로 약간 수정되었습니다. 원심 펌프, 즉, 펌프 하우징이 있습니다( 이 경우입구 및 출구 파이프가 있는 고정자)와 작업 챔버가 있으며 내부에는 임펠러 역할을 하는 로터가 있습니다. 기존 펌프와의 주요 차이점은 로터입니다. 와류 열 발생기 로터의 설계는 매우 다양하며 물론 모두 설명하지는 않습니다. 가장 간단한 것은 원통형 표면에 특정 깊이와 직경의 막힌 구멍이 많이 뚫린 디스크입니다. 이 구멍은 이 디자인의 회전식 열 발생기를 처음으로 테스트한 미국 발명가의 이름을 따서 Griggs 셀이라고 불립니다. 이러한 셀의 수와 크기는 로터 디스크의 크기와 이를 회전시키는 전기 모터의 회전 속도에 따라 결정됩니다. 고정자(열 발생기 하우징이라고도 함)는 일반적으로 중공 원통 형태로 만들어집니다. 플랜지로 양쪽을 막은 파이프 이 경우 고정자의 내벽과 회전자 사이의 간격은 매우 작아서 1...1.5 mm에 이릅니다.
물이 가열되는 곳은 회전자와 고정자 사이의 틈입니다. 이는 고정자와 회 전자가 빠르게 회전하는 동안 고정자와 회 전자 표면의 마찰로 인해 촉진됩니다. 물론, 로터 셀의 캐비테이션 과정과 물의 난류는 물을 가열하는 데 중요한 역할을 합니다. 로터 회전 속도는 일반적으로 직경이 300mm이고 3000rpm입니다. 로터 직경이 감소함에 따라 회전 속도를 높일 필요가 있습니다.
단순함에도 불구하고 이러한 디자인에는 상당히 높은 제조 정밀도가 필요하다는 것을 추측하는 것은 어렵지 않습니다. 그리고 로터 밸런싱이 필요하다는 것은 명백합니다. 또한 로터 샤프트 밀봉 문제도 해결해야 합니다. 당연히 씰링 요소는 정기적인 교체가 필요합니다.
위에서부터 그러한 설치의 자원은 그리 크지 않습니다. 그 밖의 모든 것 외에도 회전식 열 발생기의 작동에는 소음 증가가 수반됩니다. 정적 열 발생기에 비해 생산성이 20-30% 더 높지만. 회전식 열 발생기는 증기를 생산할 수도 있습니다. 그러나 이것이 (정적 모델에 비해) 짧은 서비스 수명에 대한 이점입니까?
정체열 발생기
두 번째 유형의 열 발생기를 정적이라고 합니다. 이는 캐비테이터 설계에 회전 부품이 없기 때문입니다. 캐비테이션 프로세스를 생성하기 위해 사용됩니다. 다른 종류냄새를 맡았다. 가장 일반적으로 사용되는 것은 소위 Laval 노즐입니다.
캐비테이션이 발생하려면 캐비테이터 내에서 빠른 유체 이동 속도를 보장해야 합니다. 이를 위해 기존의 원심 펌프가 사용됩니다. 펌프는 노즐 앞에 액체 압력을 형성하고 공급 파이프라인보다 단면적이 훨씬 작은 노즐 입구로 돌진합니다. 고속노즐 출구에서. 노즐 출구에서 액체의 급격한 팽창으로 인해 캐비테이션이 발생합니다. 이는 또한 노즐 채널 표면의 액체 마찰과 제트가 노즐에서 갑자기 빠져 나올 때 발생하는 물의 난류에 의해 촉진됩니다. 즉, 회전식 열 발생기와 동일한 이유로 물이 가열되지만 효율성은 약간 떨어집니다.
정열발생기의 설계에는 고정밀 부품 제조가 필요하지 않습니다. 기계적 복원이러한 부품의 제조 과정은 로터 설계에 비해 최소한으로 줄어듭니다. 회전 부품이 없기 때문에 결합 장치와 부품 밀봉 문제가 쉽게 해결됩니다. 균형도 필요하지 않습니다. 캐비테이터의 수명이 상당히 길어졌습니다.(보증 5년) 노즐의 수명이 다하더라도 제조 및 교체 시 재료비가 크게 절감됩니다(이 경우 회전식 발열체는 본질적으로 새로 제작 예정).
아마도 정열 발생기의 가장 중요한 단점은 펌프 비용일 것입니다. 그러나 이 디자인의 열 발생기를 제조하는 비용은 실질적으로 다음과 다르지 않습니다. 로터리 버전, 두 설치의 서비스 수명을 기억하면 캐비테이터를 교체하면 펌프를 변경할 필요가 없기 때문에 이러한 단점이 장점으로 바뀔 것입니다.
따라서 우리는 특히 이미 펌프가 있고 구매에 돈을 쓸 필요가 없기 때문에 정적 설계의 열 발생기를 선택할 것입니다.
발열체 제조
펌프 선택
열 발생기용 펌프를 선택하는 것부터 시작하겠습니다. 이를 위해 작동 매개변수를 결정해 보겠습니다. 이 펌프가 순환 펌프인지 아니면 압력 증가 펌프인지는 근본적으로 중요하지 않습니다. 그림 6의 사진에서는 Grundfos 건식 로터가 장착된 순환 펌프가 사용됩니다. 중요한 것은 작동 압력, 펌프 성능, 최대 허용온도펌핑된 액체.
모든 펌프를 액체 펌핑에 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 높은 온도. 그리고 펌프를 선택할 때 이 매개변수에 주의를 기울이지 않으면 펌프 수명이 제조업체가 명시한 것보다 훨씬 짧아집니다.
열 발생기의 효율은 펌프에 의해 발생된 압력의 양에 따라 달라집니다. 저것들. 압력이 클수록 노즐에 의해 제공되는 압력 강하도 커집니다. 결과적으로 캐비테이터를 통해 펌핑되는 액체의 가열이 더 효율적으로 발생합니다. 그러나 최대 숫자를 쫓아서는 안됩니다. 기술 사양슬리퍼 이미 노즐 앞 파이프라인의 압력이 4atm과 같을 때 12atm만큼 빠르지는 않지만 수온의 증가가 눈에 띄게 나타납니다.
펌프의 성능(펌프로 펌핑하는 액체의 양)은 물 가열 효율에 사실상 영향을 미치지 않습니다. 이는 노즐의 압력 강하를 보장하기 위해 단면적을 회로 파이프라인 및 펌프 노즐의 공칭 직경보다 훨씬 작게 만들기 때문입니다. 캐비테이터를 통해 펌핑되는 액체의 유량은 3~5m3/h를 초과하지 않습니다. 모든 펌프는 가장 낮은 유량에서만 가장 높은 압력을 제공할 수 있습니다.
열 발생기 작동 펌프의 출력에 따라 변환 계수가 결정됩니다. 전기 에너지열에. 아래에서 에너지 변환 계수 및 계산에 대해 자세히 알아보세요.
열 발생기용 펌프를 선택할 때 우리는 Warmbotruff 설치 경험에 의존했습니다(이 열 발생기는 에코 하우스에 대한 기사에 설명되어 있습니다). 우리가 설치한 열 발생기는 WILO IL 40/170-5.5/2 펌프를 사용한다는 것을 알고 있었습니다(그림 6 참조). 이는 출력 5.5kW, 최대 작동 압력 16atm, 최대 양정 41m(즉, 4atm의 압력 강하 제공)를 제공하는 인라인 건식 로터 순환 펌프입니다. 다른 제조업체에서도 유사한 펌프를 생산합니다. 예를 들어 Grundfos는 이러한 펌프와 유사한 제품을 생산합니다. 이는 모델 TP 40-470/2입니다.
그림 6 - 열 발생기 "Warmbotruff 5.5A"의 작동 펌프
그럼에도 불구하고 이 펌프의 성능 특성을 동일한 제조업체에서 생산한 다른 모델과 비교한 결과 고압 원심 다단 펌프 MVI 1608-06/PN 16을 선택했습니다. 이 펌프는 동일한 엔진으로 두 배 이상의 압력을 제공합니다. 전력은 거의 300€ 더 비싸지만.
지금 사용 가능 좋은 기회중국어 등가물을 사용하여 비용을 절약하십시오. 결국 중국 펌프 제조업체는 전 세계적으로 위조품의 품질을 지속적으로 개선하고 있습니다. 유명 브랜드그리고 범위를 확장해 보세요. 중국산 "grundfos"의 가격은 종종 몇 배 더 저렴하지만 품질이 항상 그렇게 나쁘지는 않으며 때로는 그다지 열등하지도 않습니다.
캐비테이터 개발 및 생산
캐비테이터란 무엇입니까? 존재한다 엄청난 양정적 캐비테이터 디자인 (인터넷에서 확인할 수 있음)이지만 거의 모든 경우 노즐 형태로 만들어집니다. 일반적으로 Laval 노즐은 기본으로 설계자가 수정합니다. 고전적인 Laval 노즐이 그림 1에 나와 있습니다. 7.
가장 먼저 주목해야 할 것은 디퓨저와 컨퓨저 사이의 채널 단면입니다.
최대 압력 강하를 보장하기 위해 단면적을 너무 좁히지 마십시오. 물론, 물이 작은 단면 구멍을 떠나 확장 챔버로 들어갈 때 가장 큰 희박화가 이루어지고 결과적으로 캐비테이션이 더욱 활발해집니다. 저것들. 노즐을 한 번 통과하면 물이 더 높은 온도로 가열됩니다. 그러나 노즐을 통해 펌핑되는 물의 양은 너무 작아서 차가운 물, 충분한 열이 전달되지 않습니다. 따라서 물의 총량은 천천히 가열됩니다. 또한 채널의 작은 단면은 작동 펌프의 흡입 파이프로 들어가는 물의 공기 순환에 기여합니다. 결과적으로 펌프의 작동 소음이 커지고 펌프 자체에 캐비테이션이 발생할 수 있으며 이는 이미 바람직하지 않은 현상입니다. 열 발생기의 유체 역학 회로 설계를 고려하면 이런 일이 발생하는 이유가 분명해집니다.
채널 개구부 직경이 8-15mm일 때 최고의 성능을 얻을 수 있습니다. 또한 가열 효율은 노즐 확장 챔버의 구성에 따라 달라집니다. 그럼 두 번째로 넘어가겠습니다 중요한 점노즐 설계 - 확장 챔버.
어떤 프로필을 선택해야 합니까? 게다가 이것이 전부는 아니다 가능한 옵션노즐 프로파일. 따라서 노즐의 설계를 결정하기 위해 노즐 내부의 유체 흐름에 대한 수학적 모델링을 사용하기로 결정했습니다. 그림 1에 표시된 노즐을 모델링한 몇 가지 결과를 제시하겠습니다. 8.
그림은 이러한 노즐 디자인이 노즐을 통해 펌핑되는 액체의 캐비테이션 가열을 허용한다는 것을 보여줍니다. 그들은 액체가 흐를 때 높은 영역과 저기압, 이로 인해 충치가 형성되고 그에 따른 붕괴가 발생합니다.
그림 8에서 볼 수 있듯이 노즐 프로파일은 매우 다를 수 있습니다. 옵션 a)는 본질적으로 고전적인 Laval 노즐 프로파일입니다. 이러한 프로파일을 사용하면 확장 챔버의 개방 각도를 변경하여 캐비테이터의 특성을 변경할 수 있습니다. 일반적으로 값의 범위는 12~30°입니다. 그림의 속도선도에서 볼 수 있듯이 9 이러한 노즐은 가장 높은 유체 이동 속도를 제공합니다. 그러나 이러한 프로파일을 가진 노즐은 가장 낮은 압력 강하를 제공합니다(그림 10 참조). 가장 큰 난류는 이미 노즐 출구에서 관찰됩니다(그림 11 참조).
분명히 옵션 b)는 팽창 챔버와 압축 챔버를 연결하는 채널에서 액체가 흘러나올 때 더 효과적으로 진공을 생성합니다(그림 9 참조). 이 노즐을 통과하는 액체 흐름 속도는 그림 1에 표시된 속도 다이어그램에서 알 수 있듯이 가장 작습니다. 10. 제 생각에는 두 번째 옵션의 노즐을 통해 액체가 통과하여 발생하는 난류가 물을 가열하는 데 가장 적합합니다. 흐름에서 소용돌이의 출현은 이미 중간 채널 입구에서 시작되고 노즐 출구에서 소용돌이 형성의 두 번째 물결이 시작됩니다 (그림 11 참조). 그러나 이러한 노즐은 제조가 조금 더 어렵습니다. 반구를 갈아야합니다.
프로파일 노즐 c)는 단순화된 이전 버전입니다. 마지막 두 옵션은 비슷한 특성을 가질 것으로 예상되었습니다. 그러나 그림에 표시된 압력 변화 다이어그램은 다음과 같습니다. 9는 차이가 세 가지 옵션 중 가장 크다는 것을 나타냅니다. 유체 흐름 속도는 두 번째 버전의 노즐보다 빠르고 첫 번째 버전보다 낮습니다(그림 10 참조). 물이 이 노즐을 통해 이동할 때 발생하는 난류는 두 번째 옵션과 비슷하지만 소용돌이 형성이 다르게 발생합니다(그림 11 참조).
나는 가장 제조하기 쉬운 노즐 프로파일만을 예로 들었습니다. 열 발생기를 설계할 때 세 가지 옵션을 모두 사용할 수 있으며 옵션 중 하나가 옳고 나머지는 옳지 않다고 말할 수는 없습니다. 다양한 노즐 프로필을 직접 실험해 볼 수 있습니다. 이를 위해 즉시 금속으로 만들고 실제 실험을 수행할 필요는 없습니다. 이것이 항상 정당화되는 것은 아닙니다. 먼저, 유체 움직임을 시뮬레이션하는 프로그램에서 발명한 노즐을 분석할 수 있습니다. COSMOSFloWorks 앱을 사용하여 위 그림의 노즐을 분석했습니다. 단순화된 버전 이 응용 프로그램의 SolidWorks 컴퓨터 지원 설계 시스템의 일부입니다.
자체 발열기 모델을 만들기 위한 실험에서는 간단한 노즐의 조합을 사용했습니다(그림 12 참조).
훨씬 더 정교한 디자인 솔루션이 있지만 모두 제시하는 것이 의미가 없다고 생각합니다. 이 주제에 정말로 관심이 있다면 언제든지 인터넷에서 다른 캐비테이터 디자인을 찾을 수 있습니다.
유체역학 회로 제조
노즐 설계를 결정한 후 다음 단계인 유체역학 회로 제조로 넘어갑니다. 이렇게 하려면 먼저 회로도를 스케치해야 합니다. 바닥에 분필로 도표를 그려서 매우 간단하게 만들었습니다(그림 13 참조).
- 노즐 출구의 압력 게이지(노즐 출구의 압력 측정)
- 온도계(시스템 입구의 온도를 측정).
- 에어벤트 밸브(제거 공기 잠금 장치시스템에서).
- 탭이 있는 배출 파이프.
- 온도계 슬리브.
- 탭이 있는 입구 덕트.
- 입구 온도계용 슬리브.
- 노즐 입구의 압력 게이지(시스템 입구의 압력 측정)
이제 회로 설계를 설명하겠습니다. 입구가 펌프의 출구관에 연결되고 출구가 입구로 연결되는 파이프라인입니다. 이 파이프라인에는 노즐 9, 압력 게이지 연결용 파이프 8(노즐 전후), 온도계 설치용 슬리브 7.5(슬리브용 나사산을 용접하지 않고 단순히 용접함), 공기용 피팅이 용접되어 있습니다. 벤트 밸브 3 (우리는 일반 Sharkran, 제어 밸브용 피팅 및 가열 회로 연결용 피팅을 사용했습니다.
제가 그린 그림에서는 물이 시계 반대 방향으로 움직입니다. 물은 하부 파이프(빨간색 플라이휠이 있는 샤크란 및 체크 밸브), 그리고 물은 위쪽의 것 (빨간색 플라이휠이 달린 샤크란)을 통해 각각 분배됩니다. 압력 차이는 입구 파이프와 출구 파이프 사이에 위치한 밸브에 의해 조절됩니다. 사진에서. 13 이는 다이어그램에만 표시되며 해당 명칭 옆에 있지 않습니다. 우리는 이미 씰을 감은 후 리드에 나사로 고정했습니다 (그림 14 참조).
회로를 만들기 위해 우리는 DN 50 파이프를 사용했습니다. 왜냐하면... 펌프 연결 파이프의 직경은 동일합니다. 이 경우 연결된 회로의 입구 및 출구 파이프 가열 회로, 우리는 DN 20 파이프로 만들었습니다. 결국 그림에서 얻은 것을 볼 수 있습니다. 15.
사진은 1kW 모터가 장착된 펌프를 보여줍니다. 그 후, 위에서 설명한 5.5kW 펌프로 교체했습니다.
물론 그 견해는 미학적으로 가장 만족스럽지는 않았지만 우리는 그러한 작업을 스스로 설정하지 않았습니다. 아마도 독자 중 한 명이 윤곽선을 더 작게 만들 수 있기 때문에 윤곽선의 크기가 왜 그러한지 물을 것입니다. 노즐 앞부분의 파이프 길이로 인해 물을 어느 정도 분산시키려고 합니다. 인터넷을 검색하면 최초의 열 발생기 모델에 대한 이미지와 다이어그램을 찾을 수 있습니다. 거의 모두 노즐 없이 작동했습니다. 액체를 가열하는 효과는 액체를 상당히 빠른 속도로 가속함으로써 달성되었습니다. 이를 위해 실린더가 사용되었습니다. 작은 키와 함께 접선 진입그리고 동축 출력.
우리는 물을 가속하기 위해 이 방법을 사용하지 않았지만 디자인을 최대한 단순하게 만들기로 결정했습니다. 이 회로 설계로 유체를 가속하는 방법에 대해 생각하고 있지만 이에 대해서는 나중에 자세히 설명합니다.
사진에서는 노즐 앞의 압력계와 수량계 앞에 장착 된 온도계 슬리브가있는 어댑터가 아직 나사로 고정되지 않았습니다 (당시에는 아직 준비되지 않았습니다). 남은 것은 누락된 요소를 설치하고 다음 단계로 진행하는 것입니다.
열 발생기 시작
펌프 모터와 난방 라디에이터를 연결하는 방법에 대해 이야기하는 것은 의미가 없다고 생각합니다. 우리는 완전히 표준적인 방식으로 전기 모터를 연결하는 문제에 접근하지 않았습니다. 집에서는 일반적으로 단상 네트워크가 사용되고 산업용 펌프는 3상 모터로 생산되기 때문에 우리는 사용하기로 결정했습니다. 주파수 변환기 , 을 위해 설계 단상 네트워크. 이를 통해 펌프 회전 속도를 3000rpm 이상으로 높일 수도 있었습니다. 그런 다음 펌프의 공진 회전 주파수를 찾으십시오.
주파수 변환기의 매개변수화를 위해서는 주파수 변환기의 매개변수화 및 제어를 위한 COM 포트가 있는 노트북이 필요합니다. 변환기 자체는 가열이 제공되는 제어 캐비닛에 설치됩니다. 겨울 조건작동 및 환기 여름 조건작업. 캐비닛을 환기시키기 위해 표준 팬을 사용했고, 캐비닛을 가열하기 위해 20W 히터를 사용했습니다.
주파수 변환기를 사용하면 메인 주파수 아래와 메인 주파수 위의 넓은 범위에 걸쳐 펌프 주파수를 조정할 수 있습니다. 엔진 주파수는 150% 이상 증가할 수 없습니다.
우리의 경우 엔진 속도를 4500rpm으로 높일 수 있습니다.
잠시 동안 주파수를 200%까지 높일 수 있지만, 이로 인해 모터에 기계적 과부하가 발생하고 고장 가능성이 높아집니다. 또한, 주파수 변환기를 사용하여 모터의 과부하를 보호하고 단락. 또한 주파수 변환기를 사용하면 다음과 같이 엔진을 시동할 수 있습니다. 주어진 시간가속은 시동 시 펌프 블레이드의 가속을 제한하고 제한합니다. 시동 전류엔진. 주파수 변환기는 다음 위치에 설치됩니다. 벽 캐비닛(그림 16 참조).
모든 제어 및 표시 요소는 제어 캐비닛의 전면 패널에 있습니다. 시스템 작동 매개변수는 전면 패널(MTM-RE-160 장치)에 표시됩니다.
이 장치에는 하루 종일 6개의 서로 다른 아날로그 신호 채널에서 판독값을 기록할 수 있는 기능이 있습니다. 이 경우 시스템 입구의 온도 판독값, 시스템 출구의 온도 판독값, 시스템 입구 및 출구의 압력 매개변수를 기록합니다.
메인 펌프의 속도 설정은 MTM-103 장치를 사용하여 수행됩니다. 녹색 및 노란색 버튼은 열 발생기 작동 펌프의 엔진을 시동 및 정지하는 데 사용됩니다. 순환 펌프. 순환펌프를 활용하여 에너지 소비를 줄일 계획입니다. 결국, 물이 최대로 가열되면 설정 온도, 여전히 순환이 필요합니다.
Micromaster 440 주파수 변환기를 사용할 때 다음을 사용할 수 있습니다. 특별 프로그램노트북에 설치하여 시작합니다(그림 18 참조).
먼저, 명판(엔진 고정자에 부착된 엔진의 공장 매개변수가 적힌 플레이트)에 기록된 초기 엔진 데이터가 프로그램에 입력됩니다.
- 정격 전력 RkW,
- 정격 전류 I nom.,
- 코사인,
- 엔진의 종류,
- 정격 회전 속도 N nom.
그 후 모터 자동 감지가 시작되고 주파수 변환기 자체가 결정합니다. 필수 매개변수엔진. 그러면 펌프 작동 준비가 완료됩니다.
발열체 테스트
설치가 연결되면 테스트를 시작할 수 있습니다. 펌프의 전기 모터를 시동하고 압력 게이지의 판독 값을 관찰하여 필요한 압력 강하를 설정합니다. 이를 위해 입구 파이프와 출구 파이프 사이에 밸브가 회로에 제공됩니다. 밸브 핸들을 돌려 노즐 뒤 파이프라인의 압력을 1.2…1.5 atm 범위로 설정합니다. 노즐 입구와 펌프 출구 사이의 회로 섹션에서 최적의 압력 범위는 8…12 atm입니다.
펌프는 노즐 입구에 9.3atm의 압력을 제공할 수 있었습니다. 노즐 출구의 압력을 1.2 atm으로 설정한 후 물이 원을 그리며 흐르게 하고(배출 밸브를 닫음) 시간을 기록했습니다. 물이 회로를 따라 이동함에 따라 분당 약 4°C의 온도 상승을 기록했습니다. 따라서 10분 후에 우리는 이미 물을 21°C에서 60°C로 가열했습니다. 윤곽 볼륨 설치된 펌프전류를 측정하여 전력 소비량을 계산했습니다. 이 데이터로부터 우리는 에너지 전환율을 계산할 수 있습니다.
KPI = (C*m*(Tk-Tn))/(3600000*(Qk-Qn));
- C - 물의 비열 용량, 4200 J/(kg*K);
- m은 가열된 물의 질량, kg입니다.
- Tn - 초기 수온, 294° K;
- Tk - 최종 수온, 333° K;
- Qn - 초기 전기 계량기 판독값, 0kWh;
- Qk - 최종 전기 계량기 판독값, 0.5kWh.
데이터를 공식에 대입하여 다음을 얻습니다.
KPI = (4200*15*(333-294))/(3600000*(0.5-0)) = 1.365
이는 5kWh의 전기를 소비하면 당사의 열 발생기가 1,365배 더 많은 열, 즉 6,825kWh를 생산한다는 것을 의미합니다. 따라서 우리는 이 아이디어의 타당성을 안전하게 주장할 수 있습니다. 이 공식은 엔진 효율을 고려하지 않으므로 실제 변환 비율은 훨씬 더 높아집니다.
집을 난방하는 데 필요한 화력을 계산할 때 일반적으로 받아 들여지는 단순화 된 공식을 사용합니다. 이 공식에 따르면, 표준 높이천장 (최대 3m), 우리 지역의 경우 10m2마다 1kW의 화력이 필요합니다. 따라서 10x10 = 100m2 면적의 집에는 10kW의 화력이 필요합니다. 저것들. 5.5kW 출력의 열 발생기 한 대만으로는 이 집을 난방하기에 충분하지 않지만 이는 언뜻 보기에 불과합니다. 아직 잊지 않으셨다면, 방을 난방하기 위해 우리는 소비되는 에너지의 최대 30%를 절약하는 "따뜻한 바닥" 시스템을 사용할 예정입니다. 따라서 열 발생기에서 생성된 6.8kW의 열 에너지는 집을 가열하는 데 충분해야 합니다. 또한, 후속 연결 열 펌프태양열 집열기를 사용하면 에너지 비용을 더욱 절감할 수 있습니다.
결론
결론적으로 저는 논쟁의 여지가 있는 한 가지 토론 아이디어를 제안하고 싶습니다.
나는 이미 최초의 열 발생기에서는 특수 실린더에서 물에 회전 운동을 가하여 물을 가속시켰다고 언급했습니다. 우리가 이쪽으로 가지 않았다는 것을 당신은 알고 있습니다. 그럼에도 불구하고 효율성 증가물은 병진 운동 외에도 회전 운동도 획득해야 합니다. 동시에 물의 이동 속도가 눈에 띄게 증가합니다. 비슷한 기술이 맥주 한 병을 빨리 마시는 대회에서도 사용됩니다. 마시기 전, 병 안의 맥주를 충분히 휘저어 줍니다. 그리고 액체는 좁은 목을 통해 훨씬 더 빨리 쏟아져 나옵니다. 그리고 우리는 유체역학 회로의 기존 설계를 실질적으로 변경하지 않고 이를 수행할 수 있는 방법에 대한 아이디어를 생각해 냈습니다.
물의 회전 운동을 제공하기 위해 우리는 다음을 사용할 것입니다. 고정자 비동기 모터 와 함께 다람쥐 로터고정자를 통과한 물은 먼저 자화되어야 합니다. 이를 위해 솔레노이드를 사용하거나 영구 링 자석. 이 아이디어에서 나온 결과는 나중에 말씀드리겠습니다. 안타깝게도 지금은 실험을 할 기회가 없기 때문입니다.
우리는 또한 노즐을 개선하는 방법에 대한 아이디어를 가지고 있지만, 성공할 경우 실험과 특허를 취득한 후에 이에 대해서도 이야기하겠습니다.
에너지를 절약하거나 무료로 전기를 얻는 다양한 방법이 여전히 널리 사용되고 있습니다. 인터넷의 발달로 인해 온갖 종류의 '기적의 발명품'에 대한 정보를 쉽게 접할 수 있게 되었습니다. 인기를 잃은 한 디자인은 다른 디자인으로 대체됩니다.
오늘 우리는 발명가가 우리에게 약속한 장치인 소위 와류 캐비테이션 발생기를 살펴보겠습니다. 고효율 실내 난방설치되어 있는 곳입니다. 그것은 무엇입니까? 이 기기캐비테이션 중 액체를 가열하는 효과를 사용합니다. 이는 펌프 임펠러가 회전하거나 액체가 소리 진동에 노출될 때 발생하는 액체의 국부적 압력 감소 영역에서 증기의 미세 기포 형성의 특정 효과입니다. 초음파 욕조를 사용해 본 적이 있다면 내용물이 눈에 띄게 뜨거워지는 것을 눈치챘을 것입니다.
에 관한 기사 소용돌이 발생기회전형은 액체 속에서 특정 모양의 임펠러가 회전할 때 캐비테이션 영역이 생성되는 작동 원리입니다. 이 솔루션이 실행 가능합니까?
이론적 계산부터 시작하겠습니다. 이 경우 전기 모터를 작동하기 위해 전기를 소비하고(평균 효율 - 88%) 결과 기계적 에너지를 캐비테이션 펌프 씰의 마찰에 부분적으로 소비하고 캐비테이션으로 인한 액체 가열에 부분적으로 소비합니다. 즉, 어떤 경우에도 낭비되는 전기 중 일부만 열로 변환됩니다. 그러나 기존 발열체의 효율이 95~97%라는 사실을 기억한다면 기적은 없을 것이라는 것이 분명해집니다. 훨씬 더 비싸고 복잡하다 소용돌이 펌프단순한 니크롬 나선보다 덜 효과적입니다..
가열 요소를 사용할 때 가열 시스템에 추가 순환 펌프를 도입해야 하는 반면 와류 펌프는 냉각수 자체를 펌핑할 수 있다고 주장할 수 있습니다. 그러나 이상하게도 펌프 제작자는 캐비테이션 발생으로 인해 어려움을 겪고 있습니다. 이는 펌프의 효율성을 크게 감소시킬뿐만 아니라 침식도 유발합니다. 결과적으로, 열 발생기 펌프는 특수 이송 펌프보다 더 강력해야 할 뿐만 아니라, 비슷한 자원을 제공하기 위해 더 진보된 재료와 기술을 사용해야 합니다.
구조적으로 라발 노즐은 금속 파이프처럼 보입니다. 파이프 스레드끝에 나사식 커플링을 사용하여 파이프라인에 연결할 수 있습니다. 파이프를 만들려면 선반이 필요합니다.
- 노즐 자체의 모양, 더 정확하게는 출력 부분의 모양이 다를 수 있습니다. 옵션 "a"는 제조가 가장 쉽고 출구 원뿔의 각도를 12-30도 내에서 변경하여 특성을 변경할 수 있습니다. 그러나 이러한 유형의 노즐은 유체 흐름에 대한 최소 저항을 제공하므로 결과적으로 흐름에서 캐비테이션이 가장 적습니다.
- 옵션 "b"는 제조하기가 더 어렵지만 노즐 출구에서의 최대 압력 강하로 인해 가장 큰 흐름 난류도 생성됩니다. 이 경우 캐비테이션 발생 조건은 최적입니다.
- 옵션 "c"는 제조 복잡성과 효율성 측면에서 절충안이므로 선택할 가치가 있습니다.
개인 주택 난방 시 또는 생산 시설열 에너지를 생성하기 위한 다양한 방식이 사용됩니다.
그 중 하나는 캐비테이션 발생기로, 이를 통해 저렴한 비용으로 실내를 난방할 수 있습니다.
을 위한 자기 조립이러한 장치를 설치할 때는 작동 원리와 기술적 차이를 이해해야 합니다.
물리적 기초
캐비테이션은 압력이 천천히 감소하고 속도가 빨라지는 물 덩어리에 증기가 형성되는 현상입니다.
증기 기포는 특정 주파수의 음파 또는 일관성 있는 광원의 방사선의 영향으로 발생할 수 있습니다.
증기 공극의 혼합 과정 중물에 압력이 가해지면 기포가 자연스럽게 붕괴되고 충격력의 물 이동이 발생합니다 (파이프라인의 유압 충격 계산에 대해 기록됨).
이러한 조건에서 용해된 가스 분자가 생성된 공동으로 방출됩니다.
캐비테이션 과정이 진행됨에 따라, 거품 내부의 온도는 1200도까지 올라갑니다.
이는 재료에 부정적인 영향을 미칩니다.이러한 온도의 산소는 물질을 집중적으로 산화시키기 시작하기 때문에 물 용기.
실험에 따르면 이러한 조건에서는 귀금속 합금도 파괴될 수 있는 것으로 나타났습니다.
캐비테이션 발생기를 직접 만드는 것은 매우 간단합니다. 오랫동안 연구된 기술은 소재로 구현되어 수년간 난방에 사용되었습니다.
러시아에서는 2013년에 첫 번째 장치에 대한 특허를 받았습니다.
발전기는 압력 하에서 물이 공급되는 밀폐 용기였습니다. 교번 전자기장의 영향으로 증기 기포가 형성됩니다.
장점과 단점
캐비테이션 온수기는 액체 에너지를 열로 변환하는 간단한 장치입니다.
이 기술에는 장점이 있습니다.:
- 능률;
- 연비;
- 유효성.
열 발생기는 구성 요소에서 직접 손으로 조립됩니다., 철물점 ()에서 구입할 수 있습니다.
매개변수 측면에서 이러한 장치는 공장 모델과 다르지 않습니다.
단점은:
중요한!
유체 이동 속도를 제어하려면 다음을 사용하십시오. 특수 장치, 물의 움직임을 늦출 수 있습니다.
작동 원리
작업 프로세스는 두 단계로 동시에 진행됩니다. 환경:
- 액체,
- 쌍.
펌핑 장치는 이러한 조건에서 작동하도록 설계되지 않았으므로 효율성이 떨어지면서 공동이 붕괴됩니다.
열 발생기 혼합 단계, 열 변환을 유발합니다.
히터 가정용액체가 소스로 되돌아가면서 기계적 에너지를 열에너지로 변환합니다(보일러에 대해). 간접 가열페이지에 재활용 내용이 나와 있음).
아직까지 공정에 대한 정확한 근거가 없기 때문에 특허를 얻지 못했습니다.
실제로 Schauberger와 Lazarev가 설계한 장치가 사용됩니다..
Larionov, Fedoskin 및 Petrakov의 그림은 발전기를 만드는 데 사용됩니다.
작업을 시작하기 전에 펌프가 선택됩니다(난방 시스템의 순환 계산 방법에 대한 기사를 읽으십시오).
다음 매개변수가 고려됩니다.
- 힘;
- 필요한 양의 열에너지;
- 압력의 정도.
대부분의 모델은 현대화의 용이성, 실용성 및 더 큰 힘으로 설명되는 노즐 형태로 만들어집니다.
디퓨저와 컨퓨저 사이의 구멍 직경은 8-15cm여야 합니다. 더 작은 단면으로 우리는 고압, 하지만 전력이 낮습니다.
열 발생기에는 확장 챔버가 있습니다., 필요한 전력을 기준으로 크기가 계산됩니다.
디자인 특징
장치의 단순성에도 불구하고 조립 중에 고려해야 할 기능이 있습니다.
열 계산은 다음 공식을 사용하여 이루어집니다.
Epot = - 2*Ekin, 여기서
Ekin = mV2/2 – 불안정한 운동량.
DIY 캐비테이션 발생기 어셈블리연료비뿐만 아니라 직렬 모델 구매 비용도 절약할 수 있습니다.
이러한 열 발생기의 생산은 러시아 및 해외에서 확립되었습니다.
이 장치에는 많은 장점이 있지만 주요 단점– 비용 – 그것들을 전혀 줄여주지 않습니다. 평균 가격가정용 모델의 경우 약 50-55,000 루블입니다.
결론
캐비테이션 열 발생기를 독립적으로 조립함으로써 효율성이 높은 장치를 얻습니다.
장치의 올바른 작동을 위해서는 금속 부품을 페인팅하여 보호해야 합니다. 액체와 접촉하는 부품을 두꺼운 벽으로 만드는 것이 더 낫습니다. 그러면 서비스 수명이 늘어납니다.
제공된 비디오 보기 명확한 예집에서 만든 캐비테이션 열 발생기의 작동.
최대한 보장하려면 경제적인 난방, 주택 소유자가 사용하는 다양한 시스템. 우리는 캐비테이션 열 발생기의 작동 방식, 장치를 직접 만드는 방법, 구조 및 회로를 고려할 것을 제안합니다.
캐비테이션 에너지원의 장단점
캐비테이션 히터는 간단한 장치, 작동 유체의 기계적 에너지를 열에너지로 변환합니다. 사실은, 이 기기구성하다 원심 펌프(욕실, 우물, 개인 주택의 급수 시스템의 경우) 효율 지표가 낮습니다. 캐비테이션 히터의 에너지 변환은 다음 분야에서 널리 사용됩니다. 산업 기업, 심각한 온도 차이가 있는 작동 유체와 접촉하면 가열 요소가 손상될 수 있습니다.
사진 – 캐비테이션 열 발생기 설계장치의 장점:
발전기의 단점:
- 시끄러움;
- 생산에 필요한 재료를 구하기가 어렵습니다.
- 권력이 너무 크다 작은 방최대 60-80 평방 미터, 가정용 발전기를 구입하는 것이 더 쉽습니다.
- 미니 장치조차도 많은 공간을 차지합니다(평균적으로 최소 1.5미터의 공간).
비디오: 캐비테이션 열 발생기 장치
작동 원리
"캐비테이션"은 액체에 기포가 형성되는 것을 의미합니다. 작업 휠환경의 혼합 단계(액체 및 기체 버블 기간)에서 작동합니다. 펌프는 일반적으로 혼합상 흐름용으로 설계되지 않았습니다(작동으로 인해 기포가 파괴되어 캐비테이션 발생기의 효율성이 저하됨). 이러한 열 장치는 유체 혼합의 일부로 혼합 상 흐름을 유도하여 열 변환을 발생시키도록 설계되었습니다.
사진 – 발열체 도면 상업용 캐비테이션 히터에서 기계적 에너지는 입력 에너지 히터(예: 모터, 제어 장치)를 구동하여 출력 에너지를 생성하는 유체가 소스로 돌아가도록 합니다. 이 저장 장치는 손실이 거의 없이(일반적으로 1% 미만) 기계적 에너지를 열 에너지로 변환하므로 변환 시 변환 오류가 고려됩니다.
초공동 제트 에너지 발생기는 약간 다르게 작동합니다. 이러한 히터는 다음과 같은 강력한 기업에서 사용됩니다. 열 에너지출력이 특정 장치의 유체로 전달되면 그 출력은 히터를 작동하는 데 필요한 기계적 에너지의 양을 크게 초과합니다. 이러한 장치는 다음보다 에너지 효율적입니다. 반환 메커니즘특히 필요하지 않기 때문에 정기점검그리고 설정.
존재하다 다른 유형그런 발전기. 가장 일반적인 유형은 회전 유체 역학 Griggs 메커니즘입니다. 작동 원리는 원심 펌프의 작동을 기반으로 합니다. 파이프, 고정자, 하우징 및 작업실로 구성됩니다. ~에 이 순간많은 업그레이드가 있으며 가장 간단한 것은 회전식 드라이브 또는 디스크(구형) 워터 펌프입니다. 이는 많은 디스크 표면으로 구성됩니다. 다양한 구멍블라인드형(출력 없음), 데이터 구조적 요소그릭스 세포(Griggs cell)라고 불립니다. 치수 매개 변수와 수는 회 전자 전력, 열 발생기 설계 및 구동 속도에 직접적으로 의존합니다.
사진 – Griggs 유체 역학 메커니즘 물을 가열하는 데 필요한 회전자와 고정자 사이에는 일정한 간격이 있습니다. 이 과정은 디스크 표면을 따라 액체가 빠르게 이동하여 수행되며, 이로 인해 온도가 상승합니다. 평균적으로 로터는 약 3,000rpm의 속도로 움직이며 이는 온도를 90도까지 올리는 데 충분합니다.
두 번째 유형의 캐비테이션 발생기는 일반적으로 정적이라고 합니다. 회전식 부품과 달리 회전 부품이 없으므로 캐비테이션이 발생하려면 노즐이 필요합니다. 특히 이것은 작업실과 연결된 유명한 라발의 일부입니다.
작동하려면 회전식 발전기에서와 같이 기존 펌프가 연결되어 작업실의 압력을 펌핑하여 물 이동 속도를 높이고 그에 따라 온도를 높입니다. 노즐 출구에서의 유체 속도는 전방 파이프와 출구 파이프의 직경 차이에 의해 보장됩니다. 단점은 특히 더 크고 무겁기 때문에 효율성이 회전식보다 훨씬 낮다는 것입니다.
나만의 발전기를 만드는 방법
최초의 관형 장치는 Potapov에 의해 개발되었습니다. 하지만 그는 이에 대한 특허를 받지 못했습니다. 왜냐하면... 지금까지 이상적인 발전기 작동에 대한 정당성은 실제로 불완전한 "이상적"으로 간주되었으며 Schauberger와 Lazarev도 장치를 재현하려고 시도했습니다. 현재 Larionov, Fedoskin, Petrakov, Nikolai Zhuk의 그림에 따라 작업하는 것이 일반적입니다.
사진 – Potapov 와류 캐비테이션 발생기 작업을 시작하기 전에 매개변수에 따라 진공 또는 비접촉 펌프(우물에도 적합)를 선택해야 합니다. 이를 위해서는 다음 요소를 고려해야 합니다.
- 펌프 동력(별도 계산됨)
- 필요한 열에너지;
- 압력의 정도;
- 펌프 유형(부스트 또는 강압).
에도 불구하고 거대한 다양성거의 모든 산업용 및 캐비테이터의 형태 및 유형 가정용 기기노즐 형태로 제작된 형태로 가장 간단하고 실용적입니다. 또한 업그레이드가 용이하여 발전기의 출력이 크게 향상됩니다. 작업을 시작하기 전에 컨퓨저와 디퓨저 사이의 구멍 단면에 주의하십시오. 약 8~15cm 정도로 너무 좁지는 않지만 넓지도 않아야 합니다. 첫 번째 경우 작업실의 압력을 높이지만 전력은 높지 않습니다. 온수의 양은 냉수에 비해 상대적으로 적습니다. 이러한 문제 외에도 단면적의 작은 차이는 작업 파이프에서 들어오는 물의 산소 포화도에 영향을 미칩니다. 이 표시기는 펌프의 소음 수준과 장치 자체의 캐비테이션 현상 발생에 영향을 미칩니다. 원칙적으로 작동에 부정적인 영향을 미칩니다.
사진 – 캐비테이션 열 발생기 난방 시스템의 캐비테이션 열 발생기에는 확장 챔버가 있어야 합니다. 요구 사항과 요구 사항에 따라 서로 다른 프로필을 가질 수 있습니다. 필요한 전력. 이 표시기에 따라 발전기의 설계가 변경될 수 있습니다.
발전기의 설계를 고려해 봅시다:
- 물이 나오는 파이프 1은 플랜지를 통해 펌프에 연결되며, 그 본질은 특정 압력 하에서 작업실에 물을 공급하는 것입니다.
- 물이 파이프에 들어간 후에는 필요한 속도와 압력을 획득해야 합니다. 이를 위해서는 특별히 선택된 파이프 직경이 필요합니다. 물은 작업실의 중심으로 빠르게 이동하며, 도달하면 여러 액체 흐름이 혼합되고 그 후에 에너지 압력이 형성됩니다.
- 유체 속도를 제어하기 위해 특수 제동 장치가 사용됩니다. 작업실의 출구와 출구에 설치해야 하며, 이는 주로 석유 제품(폐유, 처리 또는 세척)에 대해 수행됩니다. 뜨거운 물가전 제품에서.
- 안전 밸브를 통해 액체는 반대쪽 파이프로 이동하고, 순환 펌프를 통해 연료가 시작점으로 되돌아갑니다. 지속적인 움직임으로 인해 열과 열이 발생하며 이는 일정한 기계적 에너지로 변환될 수 있습니다.
원칙적으로 작업은 간단하고 소용돌이 장치와 유사한 원리를 기반으로 하며 생성된 열을 계산하는 공식도 동일합니다. 이것:
에폿 = - 2 에킨
여기서 Ekin =mV2/2는 태양의 움직임입니다(운동적, 일정하지 않은 값).
행성의 질량은 m, kg입니다.
가격 개요
물론, 캐비테이션 열 발생기는 사실상 변칙적인 장치입니다. 이상적인 발전기, 구매하기 어렵고 가격이 너무 높습니다. 우리는 러시아와 우크라이나의 여러 도시에서 캐비테이션 가열 장치의 비용이 얼마인지 고려할 것을 제안합니다.
캐비테이션 와류 열 발생기는 더 많은 기능을 갖추고 있습니다. 간단한 그림, 그러나 효율성이 다소 뒤떨어집니다. 현재 회전식 수력 충격 펌프 열 발생기 "Radex", NPP "New Technologies", 전기 충격 "Tornado" 및 전기 유압식 충격 "Vektorplus", 개인 주택용 소형 기기 등 시장을 선도하는 여러 회사가 있습니다. (LATR) TSGC2-3k(3kVA) 및 벨로루시어 Yurle-K.
사진 - 토네이도 열 발생기 러시아, 키르기스스탄, 벨로루시 등 CIS 국가의 대리점 및 파트너 매장에서 판매됩니다.
매년 난방비 상승으로 인해 우리는 추운 계절에 생활 공간을 난방하는 더 저렴한 방법을 찾게 됩니다. 이는 특히 면적이 큰 주택과 아파트에 적용됩니다. 그러한 절약 방법 중 하나가 소용돌이입니다. 많은 장점을 가지고 있으며 또한 저장할 수 있게 해줍니다창조에. 디자인이 단순해서 초보자도 조립이 어렵지 않습니다. 다음으로, 이 가열 방식의 장점을 고려하고, 발열체를 우리 손으로 조립하는 계획도 세워보도록 하겠습니다.
열 발생기는 연료를 태워서 열을 발생시키는 것이 주요 목적인 특수 장치입니다. 이 경우 열이 발생하고 이는 냉각수 가열에 소비되어 생활 공간을 가열하는 기능을 직접 수행합니다.
물론 그 이후로 발전기는 개조되어 250년 전보다 훨씬 더 넓은 면적을 가열할 수 있게 되었습니다.
발전기가 서로 다른 주요 기준은 적재하는 연료입니다. 이에 따라 구별된다. 다음 유형:
- 디젤 열 발생기 – 디젤 연료의 연소로 인해 열이 발생합니다. 난방이 잘 되는 편 넓은 지역, 그러나 연료 연소로 인해 생성되는 독성 물질이 존재하므로 가정용으로 사용하지 않는 것이 좋습니다.
- 가스 열 발생기는 지속적인 가스 공급 원리로 작동하며 열을 생산하는 특수 챔버에서 연소됩니다. 완전히 경제적인 옵션으로 간주되지만 설치에는 특별한 허가와 향상된 안전성이 필요합니다.
- 고체 연료 발전기는 연소실, 그을음과 재를 위한 구획, 그리고 발열체. 기상 조건에 따라 작동이 달라지지 않으므로 개방된 공간에서 사용하기에 편리합니다.
- – 작동 원리는 액체에 형성된 기포가 여러 상의 혼합 흐름을 유발하여 생성되는 열량을 증가시키는 열 변환 과정을 기반으로 합니다.
