В данной статье описано как изготовить теплогенератор собственными силами.

Подробно описан принцип действия статического теплогенератора, результаты его исследований.Даны рекомендации по его расчету и выбору комплектующих.

Идея создания

Как же быть, если не хватает средств на приобретение теплогенератора? Как его сделать самому? Я расскажу о собственном опыте в этом деле.

Идея сделать свой теплогенератор у нас появилась после знакомства с различными видами теплогенераторов. Их конструкции казались достаточно простыми, но не до конца продуманной.

Известны две конструкции таких устройств: роторная и статическая. В первом случае для создания кавитации, как можно догадаться из названия, служит ротор , во втором - основным элементом устройства является сопло . Чтобы сделать выбор в пользу одного из вариантов исполнения, сравним обе конструкции.

Роторный теплогенератор

Что же из себя представляет роторный теплогенератор? По сути - это несколько измененный центробежный насос , То есть имеется корпус насоса (который в данном случае является статором ) с входным и выходным патрубками, и рабочей камерой, внутри которого находится ротор, выполняющий роль рабочего колеса. Главное отличие от обычного насоса заключается именно в роторе. Существует великое множество конструктивных исполнений роторов вихревых теплогенераторов, и все описывать мы конечно не будем. Самый простой из них представляет собой диск, на цилиндрической поверхности которого просверлено множество глухих отверстий определенной глубины и диаметра. Эти отверстия называют ячейками Григгса, по имени американского изобретателя, первыми испытавшего роторный теплогенератор такой конструкции. Количество и размеры этих ячеек определяется исходя из размеров диска ротора и частоты вращения электродвигателя, приводящего его во вращение. Статор (он же корпус теплогенератора), как правило, выполнен в виде полого цилиндра, т.е. труба, заглушенная с обеих сторон фланцами При этом зазор между внутренней стенкой статора и ротором весьма мал и составляет 1…1,5 мм.

В зазоре между ротором и статором и происходит нагрев воды. Этому способствует ее трение о поверхности статора и ротора, при быстром вращении последнего. Ну и конечно значительную роль в нагреве воды играют кавитационные процессы и завихрения воды в ячейках ротора. Скорость вращения ротора, как правило, составляет 3000 об/мин при его диаметре 300 мм. С уменьшением диаметра ротора необходимо увеличивать частоту вращения.

Не трудно догадаться, что при всей простоте такая конструкция требует довольно высокой точности изготовления. И очевидно, что потребуется балансировка ротора. К тому же приходится решать вопрос уплотнения вала ротора. Естественно уплотнительные элементы требуют регулярной замены.

Из выше сказанного следует, что ресурс подобных установок не так уж и велик. По мимо всего прочего, работа роторных теплогенераторов сопровождается повышенным шумом. Хотя они обладают большей на 20-30% производительностью в сравнении с теплогенераторами статического типа. Теплогенераторы роторного типа способны даже вырабатывать пар. Но является ли это преимуществом при непродолжительном сроке эксплуатации (в сравнении со статическими моделями)?

Статический теплогенератор

Второй тип теплогенератора называется статическим условно. Это обусловлено отсутствием вращающихся частей в конструкции кавитатора. Для создания кавитационных процессов применяются различные виды сопел. Наиболее часто используется так называемое сопло Лаваля

Чтобы возникла кавитация необходимо обеспечить большую скорость движения жидкости в кавитаторе. Для этого используется обычный центробежный насос. Насос нагнетает давление жидкости перед соплом, она устремляется в отверстие сопла, которое имеет значительно меньшее сечение, чем подводящий трубопровод, что и обеспечивает высокую скорость на выходе из сопла. За счет резкого расширения жидкости на выходе из сопла и возникает кавитация. Так же этому способствует трение жидкости о поверхность канала сопла и завихрения воды, возникающие при резком вырывании струи из сопла. То есть вода греется по тем же причинам, что и в роторном теплогенераторе, но с несколько меньшей эффективностью.

Конструкция статического теплогенератора не требует высокой точности изготовления деталей. Механическая обработка при изготовлении этих деталей сводится к минимуму в сравнении роторной конструкцией. Благодаря отсутствию вращающихся частей легко решается вопрос уплотнения сопрягаемых узлов и деталей. Балансировка также не нужна. Срок службы кавитатора значительно больше.(Гарантия на 5лет) Даже в случае выработки соплом своего ресурса изготовление и его замена потребует значительно меньшие материальные затраты (роторный теплогенератор в подобном случае придется по сути изготавливать заново).

Пожалуй, самым главным недостатком статического теплогенератора является стоимость насоса. Однако себестоимость изготовления теплогенератора данной конструкции практически не отличается от роторного варианта, а если вспомнить о ресурсе обеих установок, то этот недостаток превратится в преимущество, ведь в случае замены кавитатора насос менять не нужно.

Таким образом, мы остановим свой выбор на теплогенераторе статической конструкции, тем более что насос у нас уже имеется и тратить деньги на его покупку, не придется.

Изготовление теплогенератора

Выбор насоса

Начнем с выбора насоса для теплогенератора. Для этого определимся с его рабочими параметрами. Будет этот насос циркуляционным или повышающим давление, принципиального значения не имеет. На фото рисунка 6 применен циркуляционный насос с сухим ротором Grundfos. Значение имеют рабочее давление, производительность насоса, максимально допустимая температура перекачиваемой жидкости.

Не все насосы могут применяться для перекачивания жидкости высокой температуры. И, если не придать значение этому параметру при выборе насоса, то срок его эксплуатации окажется значительно меньше, заявленного производителем.

От величины напора развиваемого насосом будет зависеть эффективность работы теплогенератора. Т.е. чем больше напор, тем больше перепад давления обеспечивается соплом. Как следствие, тем эффективнее происходит нагрев прокачиваемой через кавитатор жидкости. Однако не стоит гнаться за максимальными цифрами в технических характеристиках насосов. Уже при давлении в трубопроводе перед соплом равном 4 атм будет заметен рост температуры воды, хотя и не такой быстрый, как при давлении 12 атм.

Производительность насоса (объем перекачиваемой им жидкости) на эффективность нагрева воды фактически не оказывает влияния. Это связано с тем, что для обеспечения перепада давления в сопле мы делаем его сечение значительно меньше условного прохода трубопровода контура и патрубков насоса. Расход перекачиваемой через кавитатор жидкости не будет превышать 3…5 м3/ч, т.к. все насосы наибольший напор могут обеспечить только при наименьшем расходе.

Мощность рабочего насоса теплогенератора будет определять коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую. Подробнее о коэффициенте преобразования энергии и его расчете ниже.

При выборе насоса для своего теплогенератора мы отталкивались от опыта работы с установками «Warmbotruff» (этот теплогенератор описан в статье об экодоме). Мы знали, что в установленном нами теплогенераторе был применен насос WILO IL 40/170-5,5/2 (см. рис. 6). Это циркуляционный насос с сухим ротором типа Inline, мощностью 5,5 кВт, максимальным рабочим давлением 16 атм, обеспечивающий максимальный напор 41 м (т.е. обеспечивает перепад давления 4 атм). Подобные насосы выпускают и другие производители. Например, фирмой Grundfos выпускается аналог такого насоса - это модель TP 40-470/2.

Рисунок 6 - Рабочий насос теплогенератора «Warmbotruff 5,5A»

И все же, сравнив рабочие характеристики этого насоса с другими моделями, выпускаемыми этим же производителем, мы остановили свой выбор на центробежном многоступенчатом насосе высокого давления MVI 1608-06/PN 16. Этот насос обеспечивает более чем в два раза больший напор, при той же мощности двигателя, хотя и стоит почти на 300€ дороже.

Сейчас имеется прекрасная возможность сэкономить, используя китайский аналог. Ведь китайские производители насосов постоянно повышают качество подделок всемирно известных брендов и расширяют ассортимент. Стоимость китайских «грундфосов» зачастую меньше в несколько раз, при этом качество далеко не всегда во столько же раз хуже, а порой мало чем уступает.

Разработка и изготовление кавитатора

Что же собой представляет кавитатор? Существует огромное количество конструкций статических кавитаторов (в этом вы можете убедиться с помощью интернета), но практически во всех случаях они выполнены в виде сопла. Как правило, за основу берется сопло Лаваля и модифицируется конструктором. Классическое сопло Лаваля показано на рис. 7.

Первое на что стоит обратить внимание - это сечение канала между диффузором и конфузором .

Не стоит слишком сильно заужать его сечение, стараясь обеспечить максимальный перепад давления. Конечно при выходе воды из отверстия малого сечения и попадании ее в камеру расширения, будет достигаться наибольшая степень разрежения, а, следовательно, и более активная кавитация. Т.е. вода за один проход через сопло будет нагреваться на большую температуру. Однако объем перекачиваемой через сопло воды будет слишком мал, и, смешиваясь с холодной водой, она будет передавать ей недостаточное количество теплоты. Таким образом, общий объем воды будет нагреваться медленно. Кроме того малое сечение канала будет способствовать завоздушиванию воды поступающей во входной патрубок рабочего насоса. Вследствие этого насос будет работать более шумно и возможно возникновение кавитации в самом насосе, а это уже нежелательные явления. Почему это происходит, станет понятно, когда мы будем рассматривать конструкцию гидродинамического контура теплогенератора.

Наилучшие показатели достигаются при диаметре отверстия канала 8-15 мм. К тому же эффективность нагрева будет зависеть еще и от конфигурации камеры расширения сопла. Таким образом, мы переходим ко второму важному моменту в конструировании сопла - камере расширения.

Какой же из профилей выбрать? Тем более что это далеко не все возможные варианты профилей сопла. Поэтому, чтобы определится с конструкцией сопла, мы решили прибегнуть к математическому моделированию течения в них жидкости. Я приведу некоторые результаты моделирования сопел изображенных на рис. 8.

На рисунках видно, что указанные конструкции сопел позволяют проводить кавитационный нагрев жидкостей, прокачиваемых, через них. На них видно, что при протекании жидкости образуются зоны высокого и низкого давления, которые и обуславливают образование каверн и последующего ее схлопывания.

Как видно из рисунка 8 профиль сопла может быть самым разным. Вариант а) - это по сути классический профиль сопла Лаваля. Используя такой профиль, вы можете варьировать угол раскрытия камеры расширения?, тем самым меняя характеристики кавитатора. Обычно величина находится в пределах 12…30°. Как видно из эпюры скоростей рис. 9 такое сопло обеспечивает наибольшую скорость движения жидкости. Однако перепад давления сопло с таким профилем обеспечивает наименьший (см. рис. 10). Наибольшая турбулентность будет наблюдаться уже на выходе из сопла (см. рис.11).

Очевидно, что вариант б) будет более эффективно создавать разрежение при истечении жидкости из канала соединяющего камеру расширения с камерой сжатия (см. рис. 9). Скорость движения потока жидкости через данное сопло будет наименьшей, о чем свидетельствует эпюра скоростей изображенная на рис. 10. Турбулентность, возникающая вследствие прохождения жидкости через сопло второго варианта, на мой взгляд, наиболее оптимальная для нагрева воды. Возникновение вихря в потоке начинается уже на входе в промежуточный канал, а на выходе из сопла начинается вторая волна вихреобразования (см. рис.11). Однако в изготовлении такое сопло немного сложнее, т.к. придется вытачивать полусферу.

Сопло профиля в) - это упрощенный предыдущий вариант. Следовало ожидать, что два последних варианта будут обладать близкими характеристиками. Но эпюра изменения давления, изображенная на рис. 9 говорит о том, что перепад будет наибольшим из трех вариантов. Скорость движения потока жидкости будет выше, чем во втором варианте сопла и ниже, чем в первом (см. рис. 10). Турбулентность, возникающая при движении воды через это сопло, соизмерима со вторым вариантом, но образование вихря происходит по-иному (см. рис.11).

Я привел в качестве примера лишь наиболее простые в изготовлении профили сопел. Все три варианта можно использовать при конструировании теплогенератора и нельзя сказать, что какой-то из вариантов правильный, а другие нет. Вы можете сами поэкспериментировать с различными профилями сопел. Для этого необязательно сразу изготавливать их из металла и проводить реальный эксперимент. Это не всегда оправдано. Сначала можно провести анализ придуманного вами сопла в какой-либо из программ моделирующих движение жидкости. Для анализа изображенных выше сопел я использовал приложение COSMOSFloWorks. Упрощенная версия данного приложения входит в состав системы автоматизированного проектирования SolidWorks.

В эксперименте по созданию своей модели теплогенератора мы применили комбинацию из простых сопел (см. рис. 12).

Существуют на много более изощренные конструкторские решения, но я не вижу смысла приводить их все. Если вас действительно заинтересует эта тема, вы всегда сможете найти другие конструкции кавитаторов в интернете.

Изготовление гидродинамического контура

После того как мы определились с конструкцией сопла переходим к следующему этапу: изготовлению гидродинамического контура. Для этого предварительно следует набросать схему контура. Мы сделали это очень просто, нарисовав схему на полу мелом (см. рис. 13)

1. Манометр на выходе из сопла(измеряет давление на выходе из сопла).
2. Термометр(измеряет температуру на входе в систему).
3. Кран для сброса воздуха(Удаляет воздушную пробку из системы).
4. Выходной патрубок с краном.
5. Гильза под термометр.
6. Входной парубок с краном.
7. Гильза под термометр на входе.
8. Манометр на входе в сопло(измеряет давление на входе в систему).

Теперь я опишу устройство контура. Он представляет собой трубопровод, вход которого соединен с выходным патрубком насоса, а выход - с входным. В этот трубопровод вваривается сопло 9 , патрубки для подключения манометров 8 (до и после сопла), гильзы для установки термометр 7,5 (мы не стали вваривать резьбы под гильзы, а просто вварили их), штуцер под вентиль для сброса воздуха 3 (мы применили обыкновенный шаркран, сгоны под регулирующий вентиль и штуцера для подключения отопительного контура.

На нарисованной мною схеме вода движется против часовой стрелки. Подача воды в контур осуществляется через нижний патрубок (шаркран с красным маховиком и обратным клапаном), а выдача воды из него, соответственно через верхний (шаркран с красным маховиком). Регулирование перепада давления осуществляется вентилем, который находится между входным и выходным патрубками. На фото рис. 13 он только изображен на схеме и не лежит рядом со своим обозначением, т.к. мы его уже накрутили на сгоны, предварительно намотав уплотнение (см. рис. 14).

Для изготовления контура мы взяли трубу Ду 50, т.к. присоединительные патрубки насоса имеют такой же диаметр. При этом входной и выходной патрубок контура, к которым подключается отопительный контур, мы изготовили из трубы Ду 20. То что у нас получилось в итоге вы можете увидеть на рис. 15.

На фото показан насос с двигателем 1 кВт. Впоследствии, мы заменили его на насос мощностью 5,5 кВт, описанный выше.

Вид, конечно, получился не самый эстетичный, но мы и не ставили перед собой такую задачу. Возможно, кто-то из читателей спросит, зачем такие размеры контура, ведь можно сделать его меньше? Мы предполагаем за счет длины трубы перед соплом несколько разогнать воду. Если вы покопаетесь в интернете, то наверняка найдете изображения и схемы первых моделей теплогенераторов. Практически все они работали без сопел. Эффект нагрева жидкости достигался за счет ее разгона до довольно больших скоростей. Для этого применялись цилиндры небольшой высоты стангенциальным входом и коаксиальным выходом.

Мы не стали для ускорения воды применять такой метод, а решили сделать свою конструкцию как можно более простой. Хотя у нас есть мысли о том, как ускорить жидкость при такой конструкции контура, но об этом позже.

На фото еще не вкрученманометр перед соплом и переходник с гильзой для термометра, который монтируется перед водомером(на тот момент он еще не был готов). Осталось установить недостающие элементы и приступать к следующему этапу.

Запуск теплогенератора

О том, как подключать электродвигатель насоса и радиатор отопления, думаю, нет смысла рассказывать. Хотя к вопросу подключения электродвигателя мы подошли не совсем стандартно. Поскольку в домашних условиях обычно используется однофазная сеть, а промышленные насосы выпускаются с трехфазным двигателем, мы решили применить частотный преобразователь ,рассчитанный на однофазную сеть. Это позволило, к тому же, поднять скорость вращения насоса выше 3000 об./мин. и в дальнейшем найти резонансную частоту вращения насоса.

Для параметрирования преобразователя частоты нам потребуется ноутбук с COM портом для параметрирования и управления частотным преобразователем. Сам преобразователь устанавливается в шкафу управления, где предусмотрен обогрев в зимних условиях эксплуатации и вентиляция для летних условий эксплуатации. Для вентиляции шкафа мы воспользовались стандартным вентилятором, а для обогрева шкафа используется нагреватель, мощностью 20 Вт.

Частотный преобразователь позволяет регулировать частоту насоса в широких пределах как ниже основной, так и выше основной. Поднимать частоту двигателя можно не выше 150%.

В нашем случае можно поднимать скорость вращения двигателя до 4500 об/мин.

Можно кратковременно поднимать частоту и выше до 200%, но это ведет к механической перегрузке двигателя и повышает вероятность его выхода из строя. Кроме того, с помощью частотного преобразователя осуществляется защита двигателя от перегрузки и короткого замыкания. Также частотный преобразователь позволяет производить запуск двигателя с заданным временем разгона, что ограничивает ускорение лопастей насоса при запуске и ограничивает пусковые токи двигателя. Смонтирован частотный преобразователь в настенном шкафу (см. рис. 16).

Все органы управления и элементы индикации выведены на лицевую панель шкафа управления. На лицевую панель (на прибор МТМ-РЭ-160) выведены параметры работы системы.

Прибор имеет возможность записи в течение суток показаний 6 различных каналов аналоговых сигналов. В данном случае, мы записываем показания температуры на входе системы, показания температуры на выходе системы и параметры давления на входе и выходе системы.

Задание на величину числа оборотов основного насоса ведется с помощью приборов МТМ-103 зеленая и желтые кнопки используются для запуска и остановки двигателей рабочего насоса теплогенератора и циркуляционного насоса. Циркуляционный насос мы планируем использовать для снижения потребления электроэнергии. Ведь, когда вода нагреется до установленной температуры, циркуляция все равно необходима.

При использовании преобразователя частоты Micromaster 440 , для параметрирования преобразователя можно использовать специальную программу Starter , установив ее на ноутбук (см рис. 18).

Вначале в программу заносятся исходные данные двигателя, написанные на шильдике(табличке с заводскими параметрами двигателя, прикрепленной к статору двигателя) К таким данным относятся

• Номинальная Мощность Р кВт,
• Номинальный ток I ном.,
• Косинус,
• Тип двигателя,
• Номинальная частота вращения N ном.

После этого запускается автоопределение двигателя и частотный преобразователь сам определяет необходимые параметры двигателя. После этого насос готов к работе.

Испытание теплогенератора

После того как установка подключена можно приступать к испытаниям. Запускаем электродвигатель насоса и, наблюдая показания манометров, устанавливаем необходимый перепад давления. Для этого в контуре предусмотрен вентиль, находящийся между входным и выходным патрубками. Поворачивая рукоятку вентиля, устанавливаем давление в трубопроводе после сопла в диапазоне 1,2…1,5 атм. В участке контура между входом сопла и выходом насоса оптимальным давлением будет диапазон 8…12 атм.

Насос смог нам обеспечить давление на входе в сопло 9,3 атм. Установив давление на выходе из сопла 1,2 атм, пустили воду по кругу (закрыли выходной вентиль) и засекли время. При движении воды по контуру мы зафиксировали рост температуры примерно 4°С в минуту. Таким образом через 10 минут мы уже нагрели воду с 21°С до 60°С. Объем контура с установленным насосом составил почти 15 л Потребляемую электроэнергию вычислили, измерив ток. Исходя из этих данных, мы можем вычислить коэффициент преобразования энергии.

КПЭ = (С*m*(Tк-Tн))/(3600000*(Qк-Qн));

• С - удельная теплоемкость воды, 4200 Дж/(кг*К);
• m - масса нагреваемой воды, кг;
• Tн - температура воды начальная, 294° К;
• Tк - температура воды конечная, 333° К;
• Qн - показания электросчетчика начальные, 0 кВт*ч;
• Qк - показания электросчетчика конечные, 0,5 кВт*ч.

Подставим данные в формулу и получим:

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

Это значит, что потребляя 5 кВт*ч электроэнергии наш теплогенератор производит в 1,365 раз больше тепловой, а именно 6,825 кВт*ч. Таким образом мы можем смело утверждать о состоятельности данной идеи. В этой формуле не учитывается КПД двигателя, а значит, реальный коэффициент трансформации будет еще выше.

При расчете необходимой для обогрева нашего дома тепловой мощности исходим из общепринятой упрощенной формулы. Согласно этой формуле при стандартной высоте потолка (до 3 м), для нашего региона необходимо 1 кВт тепловой мощности на каждые 10 м2.Таким образом, для нашего дома площадью 10х10=100 м2 потребуется 10 кВт тепловой мощности. Т.е. одного теплогенератора мощностью 5,5 кВт для обогрева этого дома не хватает, но это только на первый взгляд. Если вы еще не забыли, то для обогрева помещения мы собираемся использовать систему «теплый пол», которая дает экономию до 30% затрачиваемой энергии. Из этого следует, что вырабатываемых теплогенератором 6,8 кВт тепловой энергии как раз должно хватить для обогрева дома. К тому же последующее подключение теплового насоса и гелиоколлектора позволит нам еще уменьшить затраты энергии.

Заключение

В заключении хотелось бы предложить для обсуждения одну спорную идею.

Я уже упоминал о том, что в первых теплогенераторах вода разгонялась за счет придания ей вращательного движения в специальных цилиндрах. Вы знаете, что мы таким путем не пошли. И все же для повышения КПД необходимо чтобы вода помимо поступательного движения приобретала еще и вращательное движение. При этом скорость движения воды заметно возрастает. Подобный прием используют на соревнованиях по скоростному выпиванию бутылки пива. Перед тем, как ее выпить, пиво в бутылке хорошенько раскручивают. И жидкость выливается через узкое горлышко гораздо быстрее. И у нас появилась идея, как можно попробовать это сделать, практически не меняя уже существующую конструкцию гидродинамического контура.

Для придания воде вращательного движения будем использовать статор асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором воду, пропускаемую через статор необходимо предварительно омагнитить . Для этого можно использовать соленоид или постоянный кольцевой магнит . О том, что получилось из этой затеи, сообщу позже, потому что сейчас, к сожалению, нет возможности заниматься экспериментами.

У нас так же есть идеи, как усовершенствовать наше сопло, но об этом тоже после экспериментов и патентования в случае удачного их исхода.

Добавить сайт в закладки

Теплоустановка Потапова

Теплогенератор Потапова не известен широким народным массам и еще мало изучен с научной точки зрения. Впервые попробовать осуществить пришедшую в голову идею Юрий Семенович Потапов осмелился уже ближе к концу восьмидесятых годов прошлого столетия. Исследования проводились в городе Кишиневе. Исследователь не ошибся, и результаты попыток превзошли все его ожидания.

Готовый теплогенератор удалось запатентовать и пустить в общее пользование лишь в начале февраля 2000 года.

Все имеющиеся мнения в отношении созданного Потаповым теплогенератора достаточно сильно расходятся. Кто-то считает его практически мировым изобретением, приписывают ему очень высокую экономичность при эксплуатации - до 150%, а в отдельных случаях и до 200% экономии энергии. Считают, что практически создан неиссякаемый источник энергии на Земле без вредных последствий для окружающей среды. Другие же утверждают обратное - мол, все это шарлатанство, и теплогенератор, на самом деле, требует ресурсов даже больше, чем при использовании его типовых аналогов.

По некоторым источникам, разработки Потапова запрещены в России, Украине и на территории Молдовы. По другим источникам, все-таки, на настоящий момент в нашей стране термогенераторы подобного типа выпускают несколько десятков заводов и продаются они по всему миру, давно пользуются спросом и занимают призовые места на различных технических выставках.

Описательная характеристика строения теплогенератора

Представить, как выглядит теплогенератор Потапова можно, тщательно изучив схему его строения. Тем более, что состоит он из достаточно типовых деталей, и о чем идет речь, понять будет не сложно.

Итак, центральной и самой основательной частью теплогенератора Потапова является его корпус. Он занимает центральное положение во всей конструкции и имеет цилиндрическую форму, установлен он вертикально. К нижней части корпуса, его фундаменту, торцом присоединен циклон для зарождения в нем вихревых потоков и увеличения скорости продвижения жидкости. Поскольку установка в основе своего действия имеет большие скоростные явления, то в ее конструкции необходимо было предусмотреть элементы, тормозящие весь процесс для более удобного управления.

Для таких целей в противоположной стороне от циклона к корпусу присоединяется специальное тормозное устройство. Оно тоже цилиндрической формы, в центре его установлена ось. На оси по радиусам прикреплены несколько ребер, количеством от двух. Следом за тормозным устройством предусмотрено дно, снабженное выходным отверстием для жидкости. Далее по ходу отверстие преобразуется в патрубок.

Это основные элементы теплогенератора, все они расположены в вертикальной плоскости и плотно соединены. Дополнительно патрубок для выхода жидкости оснащен перепускным патрубком. Они плотно скреплены и обеспечивают контакт двух концов цепочки основных элементов: то есть патрубок верхней части соединен с циклоном в нижней части. В месте сцепления перепускного патрубка с циклоном предусмотрено добавочное малое тормозное устройство. К торцевой части циклона под прямым углом к оси основной цепочки элементов прибора присоединен инжекционный патрубок.

Инжекционный патрубок предусмотрен конструкцией устройства с целью соединения насоса с циклоном, приводящими и отводящими трубопроводами для жидкости.

Прототип теплогенератора Потапова

Вдохновителем Юрия Семеновича Потапова на создание теплогенератора стала вихревая труба Ранка. Труба Ранка была изобретена с целью разделения горячей и холодной масс воздуха. Позже в трубу Ранка стали запускать и воду с целью получения аналогичного результата. Вихревые потоки брали свое начало в так называемой улитке - конструктивной части прибора. В процессе применения трубы Ранка было замечено, что вода после прохождения улиткообразного расширения прибора изменяла свою температуру в положительную сторону.

На это необычное, до конца не обоснованное с научной точки зрения явление и обратил внимание Потапов, применив его для изобретения теплогенератора с одним лишь небольшим отличием в результате. После прохождения воды через вихрь ее потоки не резко делились на горячий и холодный, как это происходило с воздухом в трубе Ранка, а на теплый и горячий. В результате некоторых измерительных исследований новой разработки Юрий Семенович Потапов выяснил, что самая энергозатратная часть всего прибора - электрический насос - затрачивает намного меньше энергии, чем ее вырабатывается в результате работы. В этом и заключается принцип экономичности, на котором основан теплогенератор.

Физические явления, на основе которых действует теплогенератор

В общем-то, в способе действия теплогенератора Потапова ничего сложного или необычного нет.

Принцип действия этого изобретения основан на процессе кавитации, отсюда его еще называют вихревым теплогенератором. Кавитация основана на образовании пузырьков воздуха в толще воды, вызванном силой вихревой энергии потока воды. Образование пузырьков всегда сопровождается специфическим звуком и образованием некой энергии в результате их ударов на большой скорости. Пузырьки представляют собой полости в воде, заполненные испарениями от воды, в которой они сами и образовались. Жидкость оказывает постоянное давление на пузырек, соответственно, он стремится перемещаться из области высокого давления в область низкого, дабы уцелеть. В итоге, он не выдерживает давления и резко сжимается или «лопается», при этом выплескивая энергию, образующую волну.

Выделяемая «взрывная» энергия большого количества пузырьков обладает такой силой, что способна разрушить внушительные металлические конструкции. Именно такая энергия и служит добавочной при нагреве. Для теплогенератора предусмотрен полностью закрытый контур, в котором образуются пузырьки очень малого размера, лопающиеся в толще воды. Они не обладают такой разрушительной силой, но обеспечивают прирост тепловой энергии до 80%. В контуре обеспечивается поддержание переменного тока напряжением до 220В, целостность важных для процесса электронов при этом сохраняется.

Как уже было сказано, для работы тепловой установки необходимо образование «водяного вихря». За это отвечает встроенный в тепловую установку насос, который образовывает необходимый уровень давления и с силой направляет его в рабочую емкость. Во время возникновения завихрения в воде происходят определенные перемены с механической энергией в толще жидкости. В результате начинает устанавливаться одинаковый температурный режим. Дополнительная энергия создается, по Эйнштейну, переходом некой массы в необходимое тепло, весь процесс сопровождается холодным ядерным синтезом.

Принцип действия теплогенератора Потапова

Для полного понимания всех тонкостей в характере работы такого устройства, как теплогенератор, следует рассмотреть поэтапно все стадии процесса нагрева жидкости.

В системе теплогенератора насос создает давление на уровне от 4 до 6 атм. Под созданным давлением вода с напором поступает в инжекционный патрубок, присоединенный к фланцу запущенного центробежного насоса. Поток жидкости стремительно врывается в полость улитки, подобной улитке в трубе Ранка. Жидкость, как и в проделанном с воздухом опыте, начинает быстро вращаться по изогнутому каналу для достижения эффекта кавитации.

Следующий элемент, который содержит теплогенератор и куда попадает жидкость - это вихревая труба, в этот момент вода уже достигла одноименного характера и движется стремительно. В соответствии с разработками Потапова, длина вихревой трубы в разы превышает размеры ее ширины. Противоположный край вихревой трубы является уже горячим, туда-то и направляется жидкость.

Чтобы достичь необходимой точки, она проходит свой путь по винтообразно закрученной спирали. Винтовая спираль располагается около стенок вихревой трубы. Через мгновение жидкость достигает своего пункта назначения - горячей точки вихревой трубы. Этим действием завершается движение жидкости по основному корпусу устройства. Следом конструктивно предусмотрено основное тормозное устройство. Это устройство предназначено для частичного вывода горячей жидкости из обретенного ею состояния, то есть поток несколько выравнивается благодаря радиальным пластинам, закрепленным на втулке. Втулка имеет внутреннюю пустую полость, которая соединяется с малым тормозным устройством, следующим за циклоном в схеме строения теплогенератора.

Вдоль стенок тормозного устройства горячая жидкость все ближе продвигается к выходу из устройства. Тем временем, по внутренней полости втулки основного тормозного устройства навстречу потоку горячей жидкости протекает вихревой поток отведенной холодной жидкости.

Времени контакта двух потоков через стенки втулки достаточно, чтобы нагреть холодную жидкость. И теперь уже теплый поток направляется к выходу через малое тормозное устройство. Дополнительный нагрев теплого потока осуществляется во время прохождения его по тормозному устройству под действием явления кавитации. Хорошо прогретая жидкость готова выйти из малого тормозного устройства по байпасу и пройти по основному отводящему патрубку, соединяющему два конца основной цепи элементов теплового устройства.

Горячий теплоноситель также направляется на выход, но в противоположном направлении. Вспомним, что к верхней части тормозного устройства прикрепляется дно, в центральной части дна предусмотрено отверстие с диаметром, равным диаметру вихревой трубы.

Вихревая труба, в свою очередь, соединена отверстием в дне. Следовательно, горячая жидкость заканчивает свое движение по вихревой трубе проходом в отверстие дна. После горячая жидкость попадает в основной отводящий патрубок, где смешивается с теплым потоком. На этом движение жидкостей по системе теплогенератора Потапова закончено. На выход из нагревателя вода поступает с верхней части отводного патрубка - горячая, а из нижней его части - теплая, в нем же она смешивается, готовая к использованию. Горячая вода может применяться либо в водопроводе для хозяйственных нужд, либо в качестве теплоносителя в системе отопления. Все этапы работы теплогенератора проходят в присутствии эфира.

Особенности применения теплогенератора Потапова для отопления помещений

Как известно, нагретую воду в термогенераторе Потапова можно использовать в различных бытовых целях. Достаточно выгодным и удобным может быть применение теплогенератора в качестве конструктивной единицы отопительной системы. Если исходить из указанных экономических параметров установки, то ни одно другое устройство не сравнится по экономии.

Итак, при использовании теплогенератора Потапова для нагрева теплоносителя и пуска его в систему предусмотрен следующий порядок: отработанная уже жидкость с более низкой температурой от первичного контура снова поступает в центробежный насос. В свою очередь, центробежный насос отправляет теплую воду через патрубок непосредственно в систему отопления.

Преимущества теплогенераторов при использовании для отопления

Наиболее явное преимущество теплогенераторов - достаточно простое обслуживание, несмотря на возможность свободной установки без спроса специального разрешения на то у сотрудников электросетей. Достаточно раз в полгода проверить трущиеся детали устройства - подшипники и сальники. При этом, по заявлениям поставщиков, средний гарантированный срок службы - до 15 лет и более.

Теплогенератор Потапова отличается полной безопасностью и безвредностью для окружающей среды и использующих его людей. Экологичность обоснована тем, что при работе кавитационного теплогенератора исключаются выбросы в атмосферу вреднейших продуктов от переработки природного газа, твердотопливных материалов и дизельного топлива. Они просто не используются.

Подпитка работы происходит от электросети. Исключается возможность возникновения возгорания по причине отсутствия контакта с открытым огнем. Дополнительную безопасность обеспечивает приборная панель устройства, с ней производится тотальный контроль за всеми процессами изменения температуры и давления в системе.

Экономическая эффективность при отоплении помещения теплогенераторами выражается в нескольких преимуществах. Во-первых, не нужно заботиться о качестве воды, когда она играет роль теплоносителя. Думать о том, что она причинит вред всей системе только по причине ее низкого качества, не придется. Во-вторых, финансовых вложений в обустройство, прокладку и обслуживание тепловых трасс делать не нужно. В третьих, нагрев воды с использованием физических законов и применения кавитации и вихревых потоков полностью исключает появления кальциевых камней на внутренних стенках установки. В четвертых, исключаются траты денежных средств на транспортировку, хранение и приобретение ранее необходимых топливных материалов (природного угля, твердотопливных материалов, нефтяных продуктов).

Неоспоримое преимущество теплогенераторов для домашнего пользования заключается в их исключительной универсальности. Спектр применения теплогенераторов в бытовом обиходе очень широк:

• в результате прохождения через систему вода преобразуется, структурируется, а болезнетворные микробы в таких условиях погибают;
• водой из теплогенератора можно поливать растения, что будет способствовать их бурному росту;
• теплогенератор способен нагреть воду до температуры, превышающей точку кипения;
• теплогенератор может работать в совокупности с уже используемыми системами или быть встроенным в новую отопительную систему;
• теплогенератор уже давно используется осведомленными о нем людьми в качестве основного элемента отопительной системы в домах;
• теплогенератор легко и без особых затрат подготавливает горячую воду для использования ее в хозяйственных нуждах;
• теплогенератор может нагревать жидкости, используемые по различным назначениям.

Совершенно неожиданным преимуществом является то, что теплогенератор можно применять даже для переработки нефти. Ввиду уникальности разработки, вихревая установка способна разжижать тяжелые пробы нефти, провести подготовительные мероприятия перед транспортировкой на нефтеперерабатывающие заводы. Все указанные процессы проводятся с минимальными затратами.

Следует отметить способность теплогенераторов к абсолютно автономной работе. То есть режим интенсивности его работы можно задать самостоятельно. К тому же, все конструкции теплогенератора Потапова очень просты при монтаже. Привлекать работников сервисных организаций не потребуется, все операции по установке можно проделать самостоятельно.

Самостоятельная установка теплогенератора Потапова

Для установки своими руками вихревого теплогенератора Потапова в качестве основного элемента отопительной системы требуется достаточно мало инструментов и материалов. Это при условии, что разводка самой отопительной системы уже готова, то есть регистры подвешены под окнами и соединены между собой трубами. Остается только подключить устройство, подающее горячий теплоноситель. Необходимо подготовить:

• хомуты - для плотного соединения труб системы и труб теплогенератора, типы соединений будут зависеть от используемых материалов труб;
• инструменты для холодной или горячей сварки - при использовании труб с обеих сторон;
• герметик для уплотнения соединений;
• плоскогубцы для утяжки хомутов.

При установке теплогенератора предусмотрена диагональная разводка труб, то есть по ходу движения горячий теплоноситель будет подаваться в верхний патрубок батареи, проходить через нее, а остывающий теплоноситель будет выходить из противоположного нижнего патрубка.

Непосредственно перед установкой теплогенератора необходимо убедиться в целостности и исправности всех его элементов. Затем выбранным способом нужно подсоединить подающий воду патрубок к подающему в систему. То же самое проделать с отводящими патрубками - соединить соответствующие. Затем следует позаботиться о подключении в систему отопления необходимых контролирующих приборов:

• предохранительный клапан для поддержания давления системы в норме;
• циркуляционный насос для принуждения движения жидкости по системе.

После теплогенератор подключается к электропитанию напряжением 220В, и проводится заполнение системы водой при открытых воздушных задвижках.

Далеко не на всех промышленных объектах существует возможность отапливать помещения классическими теплогенераторами, работающими от сжигания газа, жидкого или твердого топлива, а использование нагревателя с тэнами является нецелесообразным или небезопасным. В таких ситуациях на помощь приходит вихревой теплогенератор, использующий для нагревания рабочей жидкости кавитационные процессы. Основные принципы работы этих устройств были открыты еще в 30-х годах прошлого века, активно разрабатывались с 50-хгодов. Но внедрение в производственный процесс нагрева жидкости за счет вихревых эффектов произошло только в 90-х годах, когда вопрос экономии энергоресурсов стал наиболее остро.

Устройство и принцип работы

Изначально, за счет вихревых потоков научились получать нагрев воздуха и других газовых смесей. В тот момент греть так воду не представлялось возможным из-за отсутствия у нее свойств к сжатию. Первые попытки в этом направлении сделал Меркулов, который предложил заполнить трубу Ранка водой вместо воздуха. Выделение тепла оказалось побочным эффектом вихревого движения жидкости, и долгое время процесс не имел даже обоснования.

Сегодня известно, что при движении жидкости по специальной камере от избыточного давления молекулы воды выталкивают молекулы газа, которые скапливаются в пузырьки. Из-за процентного преимущества воды ее молекулы стремятся раздавить газовые включения, и в них возрастает поверхностное давление. При дальнейшем поступлении молекул газа температура внутри включений возрастает, достигая 800 – 1000ºС. А после достижения зоны с меньшим давлением происходит процесс кавитации (схлопывания) пузырьков, при котором накопленная тепловая энергия выделяется в окружающее пространство.

В зависимости от способа формирования кавитационных пузырьков внутри жидкости все вихревые теплогенераторы подразделяются на три категории:

• Пассивные тангенциальные системы;
• Пассивные аксиальные системы;
• Активные устройства.

Теперь рассмотрим каждую из категорий более детально.

Пассивные тангенциальные ВТГ

Это такие вихревые теплогенераторы, в которых термогенерирующая камера имеет статическое исполнение. Конструктивно такие вихревые генераторы представляют собой камеру с несколькими патрубками, по которым осуществляется подача и съем теплоносителя. Избыточное давление в них создается путем нагнетания жидкости компрессором, форма камеры и ее содержание представляет собой прямую или закрученную трубу. Пример такого устройства приведен на рисунке ниже.

Рисунок 1: принципиальная схема пассивного тангенциального генератора

При движении жидкости по входному патрубку происходит затормаживание на входе в камеру за счет тормозящего приспособления, из-за чего возникает разреженное пространство в зоне расширения объема. Затем происходит схлопывание пузырьков и нагревание воды. Для получения вихревой энергетики в пассивных вихревых теплогенераторах устанавливаются несколько входов / выходов из камеры, форсунки, переменная геометрическая форма и прочие приемы для создания переменного давления.

Пассивные аксиальные теплогенераторы

Как и предыдущий тип, пассивные аксиальные не имеют подвижных элементов для создания завихрений. Вихревые теплогенераторы такого типа осуществляют нагрев теплоносителя за счет установки в камере диафрагмы с цилиндрическими, спиральными или коническими отверстиями, сопла, фильера, дросселя, выступающих в роли сужающего устройства. В некоторых моделях устанавливаются по нескольку нагревательных элементов с различными характеристиками проходных отверстий для повышения эффективности их работы.

Рис. 2: принципиальная схема пассивного аксиального теплогенератора

Посмотрите на рисунок, здесь приведен принцип действия простейшего аксиального теплогенератора. Данная тепловая установка состоит из нагревательной камеры, входного патрубка, вводящего холодный поток жидкости, формирователя потока (присутствует далеко не во всех моделях), сужающего устройства, выходного патрубка с горячим потоком воды.

Активные теплогенераторы

Нагревание жидкости в таких вихревых теплогенераторах осуществляется за счет работы активного подвижного элемента, взаимодействующего с теплоносителем. Они оснащаются камерами кавитационного типа с дисковыми или барабанными активаторами. Это роторные теплогенераторы, одним из наиболее известных среди них является теплогенератор Потапова. Простейшая схема активного теплогенератора приведена на рисунке ниже.

Рис. 3: принципиальная схема активного теплогенератора

При вращении активатора в таком происходит образование пузырьков благодаря отверстиям на поверхности активатора и разнонаправленных с ними на противоположной стенке камеры. Такая конструкция считается наиболее эффективной, но и достаточно сложной в подборе геометрических параметров элементов. Поэтому преимущественное большинство вихревых теплогенераторов имеет перфорацию только на активаторе.

Назначение

На заре внедрения кавитационного генератора в работу он использовался только по прямому назначению – для передачи тепловой энергии. Сегодня, в связи с развитием и совершенствованием данного направления, вихревые теплогенераторы применяются для:

• Отопления помещений, как в бытовых, так и в производственных зонах;
• Нагревания жидкости для осуществления технологических операций;
• В качестве проточных водонагревателей, но с более высоким КПД, чем у классических бойлеров;
• Для пастеризации и гомогенезации пищевых и фармацевтических смесей с установленной температурой (при этом обеспечивается удаление вирусов и бактерий из жидкости без термической обработки);
• Получения холодного потока (в таких моделях горячая вода является побочным эффектом);
• Смешивание и разделение нефтепродуктов, добавление в получаемую смесь химических элементов;
• Парогенерации.

С дальнейшим совершенствованием вихревых теплогенераторов сфера их применения будет расширяться. Тем более что данный вид нагревательного оборудования имеет ряд предпосылок для вытеснения пока еще конкурентных технологий прошлого.

Преимущества и недостатки

В сравнении с идентичными технологиями, предназначенными для обогрева помещений или нагрева жидкостей вихревые теплогенераторы обладают рядом весомых преимуществ:

• Экологичность – в сравнении с газовыми, твердотопливными и дизельными теплогенераторами они не загрязняют окружающую среду;
• Пожаро- и взрывобезопасность – вихревые модели, в сравнении с газовыми теплогенераторами и устройствами на нефтепродуктах не представляют такой угрозы;
• Вариативность — вихревой теплогенератор может устанавливаться в уже существующие системы без необходимости установки новых трубопроводов;
• Экономность – в определенных ситуациях гораздо выгоднее классических теплогенераторов, так как обеспечивают ту же тепловую мощность в перерасчете на затрачиваемую электрическую мощность;
• Нет необходимости организации системы охлаждения ;
• Не требуют организации отвода продуктов сгорания , не выделяют угарный газ и не загрязняют воздух рабочей зоны или жилого помещения;
• Обеспечивают достаточно высокий КПД – порядка 91 – 92% при сравнительно небольшой мощности электродвигателя или насоса;
• Не образуется накипь в процессе нагревания жидкости , что в значительной мере снижает вероятность повреждений из-за коррозии и засорения известковыми осадками;

Но, помимо преимуществ вихревые теплогенераторы имеют и ряд недостатков:

• Создает сильную шумовую нагрузку в месте установки , что сильно ограничивает их применение непосредственно в спальнях, залах, офисах и им подобных местах;
• Характеризуется большими габаритами , в сравнении с классическими нагревателями жидкости;
• Требует точной настройки процесса кавитации , так как пузырьки при столкновении со стенками трубопровода и рабочими элементами насоса приводят к их быстрому изнашиванию;
• Достаточно дорогостоящий ремонт при выходе со строя элементов вихревого теплогенератора.

Критерии выбора

При выборе вихревого теплогенератора важно определить актуальные параметры устройства, которые в наибольшей степени подойдут для решения поставленной задачи. К таким параметрам относятся:

• Потребляемая мощность – определяет количество расходуемой из сети электроэнергии, требуемой для работы установки.
• Коэффициент преобразования – определяет соотношение потребленной энергии в кВт и выделенной в качестве тепловой энергии в кВт.
• Скорость потока – определяет скорость движения жидкости и возможность ее регулирования (позволяет регулировать теплообмен в системах отопления или напор в нагревателе воды).
• Тип вихревой камеры – определяет способ получения тепловой энергии, эффективность процесса и требуемые для этого затраты.
• Габаритные размеры – важный фактор, влияющий на возможность установки теплогенератора в каком-либо месте.
• Количество контуров циркуляции – некоторые модели помимо контура теплоснабжения имеют контур отведения холодной воды.

Параметры некоторых вихревых теплогенераторов приведены в таблице ниже:

Таблица: характеристики некоторых моделей вихревых генераторов

Установленная мощность электродвигателя, кВт
Напряжение в сети, В		380	380	380	380	380
Обогреваемый объем до, куб.метры.		5180	7063	8450	10200	15200
Максимальная температура теплоносителя, о С
Масса нетто, кг.		700	920	1295	1350	1715
Габаритные размеры:
	— длина мм — ширина мм. — высота мм.
Режим работы		автомат	автомат	автомат	автомат	автомат

Также немаловажным фактором является цена вихревого теплогенератора, которая устанавливается заводом изготовителем и может зависеть как от его конструктивных особенностей, так и от параметров работы.

ВТГ своими руками

Рисунок 4: общий вид

Для изготовления вихревого теплогенератора в домашних условиях вам понадобится: электрический двигатель, плоская герметичная камера с вращающимся в ней диском, насос, болгарка, сварка (для металлических труб), паяльник (для пластиковых труб) электрическая дрель, трубы и фурнитура к ним, станина или стенд для размещения оборудования. Сборка включает в себя следующие этапы:

Рис. 6: подключите подачу воды и электропитания

Такой вихревой теплогенератор можно подключить как к уже существующей системе теплоснабжения, так и установить для него отдельные радиаторы отопления.

Видео по теме

Разнообразные способы экономии энергии или получения дарового электричества сохраняют свою популярность. Благодаря развитию Интернета информация о всевозможных «чудо-изобретениях» становится все доступнее. Одна конструкция, потеряв популярность, сменяется другой.

Сегодня мы рассмотрим так называемый вихревой кавитационный генератор - устройство, изобретатели которого обещают нам высокоэффективный обогрев помещения, в котором оно установлено. Что это такое? Данное устройство использует эффект нагрева жидкости при кавитации - специфическом эффекте образования микропузырьков пара в зонах локального снижения давления в жидкости, происходящем либо при вращении крыльчатки насоса, либо при воздействии на жидкость звуковых колебаний. Если Вам когда-либо доводилось пользоваться ультразвуковой ванной, то Вы могли заметить, как ее содержимое ощутимо нагревается.

Реальность использования кавитации для нагревания

В Интернете распространены статьи о вихревых генераторах роторного типа, принцип действия которых состоит в создании областей кавитации при вращении в жидкости крыльчатки специфической формы. Жизнеспособно ли данное решение?

Начнем с теоретических выкладок. В данном случае мы расходуем электроэнергию на работу электродвигателя (средний КПД - 88%), полученную механическую энергию же частично тратим на трение в уплотнениях кавитационного насоса, частично - на нагрев жидкости вследствие кавитации. То есть в любом случае в тепло будет преобразована лишь часть потраченной электроэнергии. Но если вспомнить, что КПД обычного ТЭНа составляет от 95 до 97 процентов, становится понятным, что чуда не будет: гораздо более дорогой и сложный вихревой насос окажется менее эффективен, чем простая нихромовая спираль.

Можно возразить, что при использовании ТЭНов в систему отопления необходимо вводить дополнительные циркуляционные насосы, в то время как вихревой насос сможет сам перекачивать теплоноситель. Но, как ни странно, создатели насосов борются с возникновением кавитации, не только значительно снижающей эффективность работы насоса, но и вызывающей его эрозию. Следовательно, насос-теплогенератор не только должен быть мощнее специализированного перекачивающего насоса, но и потребует применения более совершенных материалов и технологий для обеспечения сравнимого ресурса.

Важным моментом является тот факт, что, увеличивая кавитацию, создаваемую ротором, мы увеличиваем нагрев жидкости и одновременно снижаем эффективность насоса. Реально работающий как нагреватель кавитатор уже практически не сможет перекачивать теплоноситель, а значит, точно так же, как и ТЭН, потребует применения отдельного циркуляционного насоса. При этом общая эффективность вихревого насоса все равно будет меньше КПД его привода.

Кроме роторно-вихревых насосов, можно встретить такое устройство, как статический теплогенератор («вихревая труба»). В нем используется эффект кавитации, возникающий при прохождении потока жидкости сквозь сопло Лаваля и соответствующем резком изменении скорости и давления. Но по ряду причин такое устройство неэффективно в системах отопления:

• Чем больше перепад давлений, тем больше нагрев;
• Для большего перепада давлений необходимо уменьшение диаметра сопла, а следовательно - увеличение гидродинамического сопротивления системы;
• Следовательно, чем эффективнее работает сопло, тем больший запас мощности циркуляционного насоса потребуется.

Какой-либо расчет энергии, отбираемой кавитацией у потока жидкости, практически невозможен. Осознание низкой эффективности этой схемы настолько просто, что она не используется даже авторами «чудо-устройств».

Для оправдания заявляемого КПД выше единицы создатели вихревых кавитационных теплогенераторов зачастую приводят оправдания на грани комизма, вплоть до возникновения в зоне кавитации низкотемпературной ядерной реакции. Какое-либо доверие к этой технологии подобные заверения только снижают еще сильнее. Часто встречающиеся похвальные отзывы под статьями о подобных устройствах не выдерживают критики - каких-либо реальных данных, позволяющих провести расчет эффективности отопительных систем на основе вихревого насоса, они не предоставляют.

Распространенные устройства

Рассмотрим наиболее часто рекламируемые в Интернете вихревые насосы.

Выпускаемый НПП «ЭкоЭнергоМаш» насос НТГ-5,5 имеет следующие характеристики:

• Мощность электродвигателя: 5,5 кВт
• Теплопроизводительность: 6,6 кВт/ч

Здесь возникает первый вопрос к производителю: каким образом, в обход закона сохранения энергии, это устройство выделяет тепловой энергии больше, чем потребляет электрической? Точно такое же превышение тепловыделения над расходом энергии обещается и для других изделий этой фирмы.

Московская компания «Экотепло» выпускает несколько вариантов вихревого теплогенератора, наименее мощный из которых - это 55-киловаттный НТГ-055. Столь высокая мощность привода недвусмысленно указывает на реальную тепловую производительность устройств подобного класса, хотя производитель по-прежнему указывает в описании превосходство своих изделий над традиционными электрическими котлами.

В описании устройств, производимых НПО «Термовихрь», характеристики более завуалированы. Так, для трехкиловаттной модели вихревого теплогенератора заявленная теплопроизводительность составляет 3100 ккал/ч. Но, если вспомнить школьный курс физики, можно вычислить, что при стопроцентном преобразовании электрической энергии в тепловую 1 кВт*ч энергии равен 860 килокалориям, то есть идеальный вихревой насос с заявленной теплопроизводительностью потреблял бы 3,6 киловатт-часа электроэнергии. Следовательно, нам вновь предлагают устройство, часть тепловой энергии берущее из ниоткуда.

Информация от производителей таких устройств, репортаж телеканала Россия

Самодельные теплогенераторы

Тем не менее, как демонстрация интересного физического процесса, сделанный своими руками теплогенератор имеет право на жизнь.

Наиболее проста в изготовлении «вихревая трубка», или статический теплогенератор.

Конструктивно наше сопло Лаваля будет выглядеть как металлический патрубок с трубной резьбой на концах, позволяющей при помощи резьбовых муфт соединить его с трубопроводом. Для изготовления патрубка понадобится токарный станок.

• Сама форма сопла, точнее, его выходной части, может отличаться по исполнению. Вариант «а» наиболее прост в изготовлении, а его характеристики можно варьировать изменением угла выходного конуса в пределах 12-30 градусов. Однако такой тип сопла обеспечивает минимальное сопротивление потоку жидкости, а, следовательно, и наименьшую кавитацию в потоке.
• Вариант «б» более сложен в изготовлении, но за счет максимального перепада давления на выходе сопла создаст и наибольшую турбулентность потока. Условия для возникновения кавитации в этом случае являются оптимальными.
• Вариант «в» - компромиссный по сложности изготовления и эффективности, поэтому стоит остановиться на нем.

Изготовив сопло, можно собрать экспериментальный контур, состоящий из электрического насоса, соединительных патрубков, непосредственно сопла и термометра, который мы используем для определения эффективности устройства. Для уменьшения влияния рассеивания тепла в окружающую среду патрубки лучше всего сделать короткими и замотать их теплоизоляционным материалом. Заполнив контур устройства водой и запомнив ее количество, включим насос ровно на час, чтобы по электросчетчику определить количество израсходованной электроэнергии.

Тепловую мощность самодельного теплогенератора можно определить по следующей формуле, известной по школьному курсу физики:

Где с - это удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг*К)), m - ее масса, T2 - температура воды в конце работы насоса, Т1 - температура в начале. Полученную энергию, измеренную в джоулях. Сравнить ее с израсходованной электроэнергией можно, учитывая соотношение в 1000 Дж на 0.000277 киловатт-часов энергии. Иначе говоря, при стопроцентном КПД устройство, израсходовавшее 1 киловатт-час энергии, не сможет создать тепловой энергии больше 3600 килоджоулей.

ПРИМЕР: Наше устройство нагрело за час 1 литр воды с 10 до 60 градусов. Получаем тепловую энергию в 210 килоджоулей.

Посмотрите, что сообщают о таких устройствах производители

Заключение

Несмотря на громкие обещания разработчиков кавитационных теплогенераторов, их реальная эффективность при всем желании не сможет нарушать законы физики.

По этой причине к их использованию стоит относиться скорее как к демонстрации интересного физического эффекта, чем как к реальному способу экономии электроэнергии.

generatorexperts.ru

Воспроизводим эффект Юткина своими руками

Автор канала «Шоу «ИГИП» представляет тему эксперимента «Электрогидроэффект Юткина». Суть его в том, что при прохождении разряда высокого напряжения через жидкость, мы имеем несколько физических явлений: от испарения до электролиза. В итоге у нас получается мгновенный рост давления и ощутимый гидроудар. Проверим на практике эффект, создав установку для этого своими руками. В конце публикации вторая самодельная установка для изучения этого явления. Ее разработал другой автор.

Кстати говоря, в предложенных мощностях его вполне хватает для того, чтобы дробить камни. В Германии на этом принципе даже оборудование для производства щебня выпускают. Эффект Юткина получил широкое применение в медицине и технике. К сожалению, шарлатанам эффект Юткина тоже пришелся по душе. Поэтому ему приписывают, что угодно: от дармовой электроэнергии до холодного ядерного синтеза. Вплоть до того, они не считают, что эффект Юткина может превратить воду в нечто, что избавляет от всех болезней по хлеще, чем уринотерапия.

Но мы здесь не для этого собрались. Давайте соберем установку и проведем несколько опытов своими собственными руками. Основной блок демонстрационного устройства – батарея конденсаторов. Конденсаторы закуплены на местной барахолке. Следующие на очереди – это разрядники: воздушный и подводный. Они будут сделаны на двух кусочках макетной платы с помощью провода.

Для начала, спаяем конденсаторы вместе, параллельно. Сделаем два блока по четыре штуки. Запаяли, теперь у нас получилось два блока конденсаторов. Сделано это вот для чего: есть два блока конденсаторов, по 4 кВ 0.4 мкФ. Теперь можно их включить, как параллельно, закоротив два вот этих вывода, так и последовательно. В первом случае у нас будет 0,8 мкФ на 4 кВ, а во втором случае 8 кВ 0,2 мкФ.

В этом опыте по воспроизведению эффекта Юткина будем включать их параллельно, поэтому сейчас закоротим два вывода с помощью кусочка медной проволоки. Кстати говоря, этот же кусочек медной проволоки будет одним из выводов разрядника. Поэтому согнем его буквой Г и впаяем на нашу плату. Обращаем внимание, концы разрядников должны быть заточены, заточены на иглу. Сделаем это чуть позже надфилем. Сейчас их впаяем на основу.

Таким же образом готовим второй вывод разрядника. Все, разрядник почти готов, осталось только заточить два вот этих электрода. Теперь этой проволокой соединяем разрядник вместе с конденсаторами, ну и выполняем параллельное соединение конденсаторов. Далее делаем второй разрядник, берем еще один кусочек провода, но изоляцию с него сразу же не снимаем своими руками. Снимаем сантиметров по 4 изоляции с каждой стороны, выравниваем его и окручиваем вокруг болванки подходящего диаметра.

Продолжение с 5 минуты на видео об эффекте Юткина.

Еще одна конструкция, которая состоит из 6 деталей.

Сердце установки Юткина - это конденсатор. Его можно изготовить в домашних условиях. Делается очень просто. Фольга, пленка, носок и мячик. Мячик прижимает фольгу. Голова установки - формирующий разрядник. Тоже изготовить несложно. Катушка зажигания от машины. Электронный трансформатор, его можно приобрести в любом магазине. Перематываем обмотку и получаем 24 киловольта. Это устройство подсоединяем к конденсатору через диод к формирующему разряднику. Последний извлекаем из микроволновки. Соединяем кавитатор, который стоит в воде. Вода родниковая. Включаем.Обратите внимание: вода начинает мутнеть. Минералы, которые находятся в воде, дробятся. Вода превращается из жесткой в мягкую. Выпив стакан такой воды, вы почувствуете внутреннее тепло.

izobreteniya.net

вихревой своими руками, чертежи и устройство, схемы Потапова, система отопления

Кавитационный теплогенератор отличается хорошей эффективностью и компактностьюРедко какой хозяин не пытается сэкономить на отоплении или потреблении еще каких-либо благ, которые с каждым годом становятся все дороже и дороже. Чтобы сделать экономной отопительную систему жилого или производственного помещения, многие люди прибегают к помощи различных схем и методам получения тепловой энергии. Один из аппаратов, подходящий под эти цели – кавитационный теплогенератор.

Что такое вихревой теплогенератор

Кавитационный вихревой генератор тепла – это простое устройство, способное эффективно обогреть помещение, затрачивая при этом минимум средств. Это происходит благодаря нагреву воды при кавитации – образовании небольших паровых пузырьков в местах снижения давления жидкости, которое возникает либо при работе насоса, либо при звуковых колебаниях.

Кавитационный нагреватель способен преобразовать механическую энергию в тепловую, что активно применяется в промышленности, где нагревающие элементы могут выйти из строя, работая с жидкостью, имеющей большую температурную разность. Такой кавитатор является альтернативой для систем, работающих на твердом топливе.

Преимущества вихревых кавитационных нагревателей:

• Экономичность системы отопления;
• Высокая эффективность обогрева;
• Доступность;
• Возможность собрать своими руками.

Недостатки аппарата:

• При самостоятельной сборке довольно сложно найти материалы для создания аппарата;
• Слишком большая мощность для небольшого помещения;
• Шумная работа;
• Немалые габариты.

Стандартное устройство теплогенератора и принцип его работы

Процесс кавитации выражается в образовании пузырьков пара в жидкости, впоследствии чего давление медленно понижается при большой скорости потока.

Из-за чего может происходить парообразование:

• Возникновением акустики, вызванной звуком;
• Излучением лазерного импульса.

Закрытые воздушные области перемешиваются с водой и уходят в место с большим давлением, где хлопаются с излучением ударной волны.

Принцип работы кавитационного аппарата:

• Струя воды движется через кавитатор, где насос создает водяное давление, попадающее в рабочую камеру;
• В камерах жидкость увеличивает скорость и давление с помощью различных трубочек разных размеров;
• В центре камеры потоки смешиваются, и появляется кавитация;
• При этом полости пара остаются маленькими и не взаимодействуют с электродами;
• Жидкость движется к противоположному концу камеры, откуда возвращается назад для следующего использования;
• Нагрев происходит благодаря движению и расширению воды на выходе из сопла.

Так работает вихревой кавитационный нагреватель. Его устройство простое, но позволяет быстро и эффективно обогреть помещение.

Кавитационный нагреватель и его типы

Нагреватель, работающий с кавитацией, может быть нескольких типов. Чтобы понять, какой генератор вам нужен, следует разобраться в его типажах.

Виды кавитационного нагревателя:

1. Роторный – самый популярный из них это аппарат Григгса, работающий с помощью центробежного насоса ротационного действия. Внешне он выглядит как диск с отверстиями без выхода. Одно такое отверстие носит название: ячейка Григгса. Параметры этих ячеек и их число зависят от типа генератора и частоты вращения привода. Нагрев воды происходит между статором и ротором посредством быстрого ее движения по поверхности диска.
2. Статический – он не имеет никаких вращающихся элементов, а кавитацию создают специальные сопла (элементы Лаваля). Насос нагнетает давление воды, что проводит к ее быстрому движению и нагреву. Выходные отверстия сопел более узкие, чем предыдущие и жидкость начинает двигаться еще быстрее. Из-за быстрого расширения воды и получается кавитация, дающая в итоге тепло.

Если выбирать между этими двумя видами, то следует учитывать, что производительность роторного кавитатора более высокая и он не такой габаритный, как статический.

Правда, статический нагреватель меньше изнашивается из-за отсутствия вращающихся элементов. Использовать аппарат можно до 5 лет, а если выйдет из строя сопло – его с легкостью можно заменить, затрачивая на это куда меньше средств, чем на теплогенератор в роторном кавитаторе.

Экономный кавитационный теплогенератор своими руками

Создать самодельный вихревой генератор с кавитацией вполне реально, если внимательно изучить чертежи и схемы устройства, а также понимать его принцип работы. Самым простым для самостоятельного создания считается ВТГ Потапова с КПД 93%, схема которого подойдет как для домашнего, так и для промышленного использования.

Перед тем, как приступить к сборке прибора, следует правильно выбрать насос, ориентируясь по его типу, мощности, нужной тепловой энергии и величине напора.

В основном все кавитационные генераторы имеют формы сопла, которая считается самой простой и удобной для таких устройств.

Что нужно для создания кавитатора:

• Манометры для измерения давления;
• Термометр для замера температуры;
• Выходные и входные патрубки с краниками;
• Вентили для удаления воздушных пробок из отопительной системы;
• Гильзы для термометров.

Также нужно проследить за размером сечения отверстия между диффузором и конфузором. Оно должно быть примерно 8 – 15 см, не уже и не шире.

Схема создания кавитационного генератора:

1. Выбор насоса – здесь следует определиться с нужными параметрами. Насос обязательно должен иметь возможность работать с жидкостями высоких температур, иначе он быстро сломается. Также он должен уметь создавать рабочее давление в минимум 4 атмосферы.
2. Создание камеры кавитации – тут главное правильно выбрать размер сечения проходного канала. Оптимальным вариантом считается 8-15 мм.
3. Выбор конфигурации сопла – оно может быть в виде конуса, цилиндра или просто быть закругленным. Впрочем, не так важна форма, как то, чтобы вихревой процесс начинался уже при входе воды в сопло.
4. Изготовление водного контура – внешне это такая изогнутая трубка, ведущая от камеры кавитации. К ней присоединяются две гильзы с термометром, два манометра, воздушный вентиль, который ставится между входом и выходом.

После создания корпуса следует провести испытание теплогенератора. Для этого насос следует подключить к электроэнергии, а радиаторы к отопительной системе. Далее происходит включение в сеть.

Особенно стоит смотреть на показания манометров и выставить нужную разницу между входом и выходом жидкости в пределах 8-12 атмосфер.

Теплогенератор своими руками (видео)

Кавитационный нагреватель достаточно интересный и экономный способ обогреть помещение. Он легко доступен и при желании может создаваться самостоятельно. Для этого нужно докупить необходимые материалы и сделать все в соответствии со схемами. И эффективность аппарата не заставит себя долго ждать.

Добавить комментарий

teploclass.ru

Кавитационный генератор своими руками чертежи устройство

Плотно занимаясь вопросами утепления и отопления дома, мы часто сталкиваемся с тем, что появляются какие-то чудо-приборы или материалы, которые позиционируются как прорыв века. При дальнейшем изучении оказывается, что это очередная манипуляция. Яркий тому пример кавитационный теплогенератор. В теории все получается очень выгодно, но пока на практике (в процессе полноценной эксплуатации) доказать эффективность прибора не удалось. То ли времени не хватило, то ли не все так гладко.

Критический взгляд на кавитационный теплогенератор

С позиции обычного пользователя кавитационный теплогенератор вызывает некоторое недоверие. Такова уж природа человека. По заявлениям изобретателей этот прибор выдает КПД в 300%. То есть агрегат, потребляя 1 кВт электрической энергии, выдает 3 кВт тепловой. Но так ли это на самом деле?

На уважаемых форумах нагрев воды кавитацией считают возможным, но эффективность этого процесса не превышает 60%. А по факту, это новшество всерьез никто не воспринимает. Да, на кавитационный теплогенератор есть патент, но это еще ничего не значит. Например, на краску-утеплитель тоже есть сертификаты и некоторые подрядчики даже пролоббировали возможность утеплять ею фасады многоэтажек в рамках государственной программы. Вот только после такого утепления люди оббили пороги судов, чтобы вернуть потраченные деньги, так как эффективность жидкой теплоизоляции не подтвердилась на практике.

Изобретатель может получить на свое детище патент, который в случае успешного внедрения будет приносить доход. Но это не дает гарантии, что прибор будет в будущем работать по заявленному алгоритму. Также нет гарантий, что его будут выпускать серийно.

При замере эффективности опытных образцов использовался какой-то хитрый способ вычисления КПД, понять который простому смертному не дано. Конкретики мало, сплошное замыливание глаз. Грубо говоря, все гладко только в теории. Если образец 100% рабочий, то почему ученым еще не присвоена Нобелевская премия?

На множественных форумах нам не удалось найти ни одного человека, который бы отапливал свой дом кавитационным генератором. Нет реальных доказательств его эффективности. В сети можно найти видео про этот прибор, но толкового объяснения, что и как работает – нет, все вокруг да около и крайне неубедительно. Мы считаем, что данный метод обогрева дома не стоит внимания.

Что такое кавитация

Кавитация – это негативное явление, которое возникает из-за перепада давления в жидкости. Когда давление воды понижается до значения давления насыщенного пара – это приводит к вскипанию. Это когда жидкость частично переходит в состояние пара, то есть образуются пузырьки. Когда давление повышается до уровня выше значения насыщенного пара – пузырьки лопаются. В результате всхлопывания возникают локальные волны давления до 7 тыс. бар. Эти волны давления и называются кавитацией.

Это касается и технологии утепления крыши изнутри минватой. Но кроме пароизоляции еще используется гидробарьер.

Последствия кавитации:

• эрозия металлов;
• питтинговая коррозия;
• появление вибраций.

Изобретатели кавитационного генератора уверяют, им удалось извлечь из негативного явления пользу.

Сделать своими руками?

Вы можете купить готовый кавитационный теплогенератор, но сделать это устройство своими руками по чертежам вряд ли получиться. В лучшем случае выйдет шумная машина, в которой кавитации не будет. Кроме этого, перед тем как что-то сделать, нужно задать себе вопрос: «Зачем?». Есть масса способов обогреть дом:

Последствия кавитации.

Не верьте тем, кто говорит, что сделать кавитационные теплогенераторы своими руками легко и просто, потратив две копейки. Это не так. Вы потратите только свое время и не получите взамен ничего, кроме разочарования.

По сравнению со скатной крышей, утепление чердачного перекрытия минватой является более простым процессом.

Вот на видео ниже пример того, как народный умелец сделать данный прибор. Как думаете, можно им обогреть хоть что-нибудь?

utepleniedoma.com

Как сделать теплогенератор своими руками

В современных условиях приобретение собственного устройства по производству и подаче тепла обходится покупателям в достаточно крупную сумму. Для экономии средств или при отсутствии возможности приобрести теплоисточник в магазине есть резонные основания сконструировать теплогенератор своими руками. Существует несколько разновидностей подобныхпроектов. Выбор зависит от технических возможностей владельца или задач, которые требуется решить с помощью теплогенерирующей системы.

Преимущества самодельного теплопроизводства

В целом есть два типа устройств: статические и роторные. Если в первом варианте в основе конструкции есть сопло, то другие машины создают кавитацию с помощью ротора. Эти вихревые конструкции можно сравнить между собой и выбрать подходящий вариант для сборки.

Теплогенератор, своими руками сконструированный, поможет обеспечить комфортным температурным режимом загородный дом, дачу, отдельный коттедж, квартиру – при отсутствии централизованного отопления, его дефектах, перебоях или авариях. Также подобные устройства помогают компенсировать расходы на тепло, выбрать оптимальный вариант энергоснабжения. Они несложны в конструкционном плане и экономичны, экологически безопасны.

Как сделать теплогенератор своими руками?

Для сборки потребуются следующие материалы и инструменты:

Достаточное количество труб, соответствующих помещению по длине и ширине;- перфоратор (дрель) для сверления труб;- насос;- кавитатор любой разновидности;- манометр;- термометр для замера уровня тепла и гильзы для него;- краны для отопительных систем;- двигатель на электрической основе.

Для систем разного типа могут потребоваться дополнительные комплектующие. Но в целом самодельные отопительные приборы вполне доступны для конструирования и настройки всем желающим.

Кавитационная конструкция

Кавитационный теплогенератор своими руками можно сделать на основе центробежного насоса, который часто имеется в ванной, скважине, системе водоснабжения коттеджа. Низкая эффективность такого насоса может быть преобразована в энергию кавитационного нагревателя. Произойдет переход механической энергии в тепловую. Этот принцип часто используют в промышленности.

Кавитационный теплогенератор своими руками изготавливается на основе насоса, нагнетающего давление над соплом. Недостаток кавитацинного прибора – высокий уровень шума, большая мощность, неуместная в небольших помещениях, редкие материалы, габариты – даже миниатюрная модель займет 1,5 квадратных метра.

Обогрев на дровах

Теплогенератор на дровах, своими руками сделанный, обеспечит стабильный обогрев помещений при отсутствии централизованного отопления и наличия достаточного количества древесного топлива. Как бы ни развивались технологии и строительные методы, дровяная печь, камин спасут при перебоях с теплоснабжением.

Для отопления на дровах осуществляется монтаж камина или традиционной печки.
Но такие системы требуют тщательного соблюдения норм безопасности. Важно определиться с местом установки печи – массивные агрегаты не всегда можно разместить в дачных домиках.

Сделать теплогенератор на дровах своими руками – это хорошее решение при необходимости автономного обогрева комнат. Иногда это действительно единственный возможный вариант отопления.

Устройство Потапова

Теплогенератор Потапова своими руками можно сделать с использованием следующих материалов:

Шлифовальная машина для углов;- сварочный прибор;- дрель и сверла;- накидные ключи на 12 и 13;- разные болты, гайки, шайбы;- металлические уголки;- краски и грунтовки.

Теплогенератор Потапова, своими руками сделанный, позволяет вырабатывать тепло на основе электрического двигателя с использованием насоса. Это очень экономичный вариант, изготовить который достаточно просто из обычных деталей. Двигатель выбирают в зависимости от существующего напряжения – 220 или 380 В.
С него начинают сборку, закрепляя на станине. Выполняется металлический каркас из угольника, сварка и болты, гайки помогают закрепить всю конструкцию. Делаются отверстия для болтов, внутри размещается двигатель, каркас покрывают краской. Затем подбирают центробежный насос, который будет раскручиваться двигателем. Насос устанавливают на раме, однако в данном случае потребуется соединительная муфта с токарного станка, которую можно заказать на заводе. Важно утеплить генератор специальным кожухом из жестяных листов или алюминия.

Генератор Френетта

Теплогенератор Френетта своими руками делают многие любители технических экспериментов – этот агрегат известен невероятно высоким КПД и большим разнообразием моделей. Однако многие из этих тепловых насосов достаточно дороги.

Теплогенератор Френетта своими руками можно сделать из следующих комплектующих:- ротора;- статора;- лопастного вентилятора;- вала и др.Статор и ротор выполняют роль цилиндров, один внутри другого. В большой заливается масло, малый цилиндр за счет своих оборотов нагревает всю систему. Вентилятор обеспечивает подачу горячего воздуха. Это достаточно простая модель теплового насоса, которая поддается усовершенствованию. В дальнейшем можно заменить внутренний цилиндр дисками из стали или убрать вентилятор.Высокий уровень КПД обеспечивается циркуляцией носителя тепла (масла) в закрытой системе. Нет теплообменника, но мощность нагрева достаточно высокая. Эта система экономит затраты, которые обычно нужно выделять на другие виды обогрева.

Генератор на магните

Магнитные системы обогрева относятся к вихревому типу и работают на основе индукционного нагревателя. В процессе функционирования образуется электромагнитное поле, чью энергию нагреваемые объекты поглощают и преобразовывают в тепловую. В основе такого агрегата лежит индукционная катушка – многовитковая цилиндрическая, при проходе через которую электрический ток создает магнитное поле переменного состояния.

Магнитный теплогенератор своими руками делают из элементов: сопло и манометр на выходе, термометр с гильзами, краны и индукционные элементы. Если разместить нагреваемый объект вблизи такого агрегата, создаваемый поток магнитной индукции будет пронизывать нагреваемый объект. Линии электрического поля располагаются перпендикулярно направлению магнитных частиц и идут по замкнутому кругу.
В процессе расхождения вихревых потоков электричества энергия трансформируется в тепловую – происходит нагревание объекта.

Магнитный теплогенератор, своими руками изготовленный (с инвертором), позволяет использовать силу магнитных полей для запуска насоса, быстро прогреть помещение и любые вещества до высоких температур. Такие нагреватели могут не только нагреть воду до нужной температуры, но и расплавить металлы.

Генератор на дизеле

Дизельный теплогенератор, своими руками собранный, поможет эффективно решить проблему обогрева непрямым способом. Весь обогревательный процесс в таких агрегатах полностью автоматизирован, дизельный прибор можно использовать в покрасочных камерах и промышленных нуждах. Основной вид топлива в данном случае – дизель или керосин. Устройство представляет собой пушку, которая формируется из корпуса (кожуха), топливного бака и присоединенного насоса, а также очистного фильтра и камеры сгорания. Топливный бак помещают внизу агрегата для удобства подачи ресурса.

Дизельный теплогенератор, своими руками сделанный, поможет эффективно и оперативно обогреть помещение достаточно экономичным способом.
Также топливом может служить солярка. Дизельные агрегаты имеют форсунку, которая распыляет топливо по мере его выгорания, но в некоторых вариантах подача может производится капельным методом. При расчете на непрерывную работу заправлять генератор необходимо дважды в течение суток.

Испытание конструкции

Теплогенератор, своими руками изготовленный, будет работать максимально эффективно, если провести предварительные испытания всей системы и исправить возможные дефекты: - все поверхности должны быть защищены краской;- корпус должен быть из толстого материала из-за очень агрессивных процессов кавитации;- входные отверстия должны быть разного размера – так можно будет регулировать производительность;- гаситель колебаний нужно регулярно менять.Лучше иметь специальный лабораторный участок, где будут проходить тесты генераторов. Оптимальный вариант – при котором вода нагревается сильнее за одинаковые отрезки времени, этому прибору можно отдать предпочтение и в дальнейшем его совершенствовать.

Отзывы владельцев

На сегодняшний день большое количество владельцев домов уже выполнило разработку собственный агрегатов.
Если сделать теплогенератор своими руками, то, по мнению большинства умельцев, можно действительно получить экономичный вариант для обогрева помещения. Делать эти агрегаты можно буквально из подручных материалов, что позволяет всем желающим обзавестись собственным источником тепла. Некоторые модели требуют наличия заводских деталей, которые можно изготовить на заказ в промышленных условиях.

fb.ru

Теплогенератор своими руками - пошаговое руководство

Теплогенератор своими руками – реальная возможность сэкономить денежные средства на приобретении нагревательного аппарата, предназначенного для получения нагретого теплового носителя в результате сжигания топлива.

Такое оборудование достаточно давно и весьма успешно эксплуатируется в современных отопительных конструкциях и системах горячего водоснабжения.

Роторный вихревой теплогенератор

В таком оборудовании роль статора отводится обычному центробежному насосу. Полый внутри и цилиндрический по форме корпус, может быть представлен отрезком трубы с наличием стандартных двухсторонних фланцевых заглушек. Внутри конструкции располагается ротор, являющийся главным конструктивным элементом.

Вся поверхность ротора представлена определенным количеством просверленных глухих отверстий, размеры которых зависят от показателей мощности устройства.

Вихревой генератор

Промежуток от корпуса до вращающейся части должен быть рассчитан индивидуально, но, как правило, размеры такого пространства варьируются в пределах двух миллиметров.

Важно отметить, что производительность роторного вихревого устройства примерно на 30% превышает такие показатели статического теплового генератора, но этот тип оборудования нуждается в контроле состояния всех элементов, а также отличается достаточно шумной работой.

Статический кавитационный теплогенератор

Такое наименование теплового генератора весьма условно, и обуславливается отсутствием в конструкции вращающихся элементов. Создание кавитационных процессов основывается на применении особых сопел, а также зависит от высокой скорости движения воды с применением мощного центробежного насосного оборудования.

Кавитационный теплогенератор

Тепловые статические генераторы характеризуются определенными преимуществами по сравнению с роторным оборудованием:

• нет необходимости осуществлять максимально точную балансировку и подгонку всех используемых деталей;
• подготовительные механические мероприятия не предполагают слишком четкое шлифование;
• отсутствие движущихся элементов в значительной степени снижает уровень изнашиваемости уплотнителей;
• эксплуатационный срок такого оборудования составляет примерно пять лет.

Кроме всего прочего, кавитационный теплогенератор отличается ремонтопригодностью, а замена пришедших в негодность сопел не потребует больших финансовых затрат или привлечения специалистов.

В тепловых генераторах кавитационного типа процесс прогревания воды осуществляется по такому же принципу, как и в роторных моделях, но показатели эффективности такого оборудования несколько снижены, что обусловлено конструктивными особенностями.

Изготовление теплогенератора своими руками

Создать самостоятельно высокоэффективный и надежный кавитационный тепловой генератор достаточно сложно, тем не менее, его применение позволяет обеспечить экономное отопление в частном домовладении. Тепловые генераторы статического вида изготавливаются на основе сопел, а роторные модели с целью создания кавитации, требуют применения электродвигателя.

Выбор насоса для устройства

Чтобы грамотно выбрать насосное оборудование, необходимо правильно определить все его основные параметры, представленные производительностью и уровнем рабочего давления, а также максимальными температурными показателями перекачиваемой воды.

Применение устройства, непредназначенного для работы с высокотемпературными жидкостями, крайне не желательно, так как в этом случае значительно сокращается срок его эксплуатации.

Эффективность работы теплового генератора и скорость нагрева жидкости напрямую зависят от напора, развиваемого насосным оборудованием в процессе работы. Менее важным параметром при выборе является производительность устанавливаемого насоса.

Важно помнить, что именно мощностью насосного оборудования, используемого в тепловом генераторе, определяется коэффициент, отражающий эффективность процесса преобразования в тепловую энергию, поэтому специалисты рекомендуют приобретать центробежный многоступенчатый насос на высокое давление модели МVI1608-06/РN-16.

Изготовление и разработка кавитатора

На сегодняшний день известно большое количество модификаций статического кавитатора, но в любом случае основой, как правило, выступает улучшенное сопло Лаваля с определенным сечением канала от диффузора до конфузора.

Сечение не должно быть сильно зауженным, так как недостаточный объём теплового носителя, перекачиваемый через сопло, негативно сказывается на количестве тепла и скорости прогрева, а также способствует завоздушиванию жидкости, которая поступает на входной насосный патрубок.

Попадание воздуха вызывает повышенные шумы, а также может стать основной причиной появления кавитации и внутри самого насосного оборудования.

Наилучшими показателями обладают отверстия каналов с диаметром в пределах 0,8-1,5см. Кроме всего прочего, уровень эффективности нагрева напрямую зависит от конструкции камеры в сопельном расширении.

Если местная сеть часто дает перебои, то без генератора для газового котла не обойтись. Такой агрегат обеспечит энергией дом в случае аварийного отключения.

Инструкция по изготовлению термогенератора своими руками представлена тут.

Слышали ли вы об электрогенераторах на дровах? Если интересно, читайте эту статью.

Изготовление гидродинамического контура

Применяемый в тепловом генераторе гидродинамический контур представляет собой стандартное устройство, представленное:

• манометром, установленном на выходном участке сопла и предназначенным для измерения показателей давления;
• термометром, необходимым для измерения температурных показателей на входе;
• вентилем для эффективного удаления из системы воздуха;
• вводным и выводным патрубками, оснащенными вентилями;
• гильзой для температурного термометра на вход и выход;
• манометром на входную часть сопла, предназначенным для измерения показателей давления на вход в систему.

Контур системы представлен трубопроводом, входная часть которого соединяется с выходной частью патрубка на насосном оборудовании, а выходная - с входной частью установленного насоса.

В трубопроводную систему обязательно вваривается сопло, а также основные элементы, представленные патрубками на подключение манометра, гильзами для температурного термометра, штуцером под вентиль для удаления воздушной пробки и штуцером для подключения отопительного контура.

Для подачи теплоносителя в контур системы используется нижний патрубок, а водоотвод осуществляется посредством верхнего патрубка. Вентиль, установленный на участке от входного до выходного патрубков, позволяет эффективно регулировать перепады давления.

Процесс испытания теплогенератора

Насосное оборудование запитывается от электрической сети, а радиаторные батареи стандартно подключаются к отопительной системе.

Испытывать работоспособность теплового генератора можно после того, как будет полностью установлено оборудование, а также проведен визуальный осмотр всех узлов и соединений.

При включении в электросеть двигатель приступает к работе, а манометр давления обязательно устанавливается в диапазоне 8-12 атмосфер.

Затем необходимо спустить воду и понаблюдать за параметрами температуры.

Как показывает практика, оптимальным является прогрев теплоносителя в системе отопления примерно на 3-5оС за одну минуту. Примерно за десять минут эффективный прогрев воды достигает показателей в 60оС.

Заключение

Безусловно, тепловые генераторы обладают целым рядом преимуществ, включая эффективность образования тепловой энергии, экономичность работы, а также вполне доступную стоимость и возможность самостоятельного изготовления.

Тем не менее, в процессе эксплуатации такого генератора потребителю придётся столкнуться с шумной работой насосного оборудования и явлениями кавитации, а также значительными габаритами и сокращением полезной площади.

Видео на тему

microklimat.pro

Кавитационный теплогенератор. Устройство и работа. Применение

Кавитационный теплогенератор – специальное устройство, в котором применяется эффект нагрева жидкости кавитационным способом. То есть это эффект, при котором образуются микроскопические пузырьки пара в областях локального уменьшения давления в воде. Это может наблюдаться во время вращения насосной крыльчатки или вследствие воздействия на воду звукового колебания. В результате этого жидкость нагревается, а это значит, что при помощи нее можно обогревать дом или квартиру.

На сегодняшний день кавитационный теплогенератор считается инновационным изобретением. Однако уже практически век тому назад ученые размышляли над тем, как можно использовать эффект кавитации. Впервые подобную установку собрал Джозеф Ранк в 1934 году. Именно он отметил, что входные и выходные температуры воздушных масс этой трубы отличаются. Советские ученые несколько усовершенствовали трубы Ранка, использовав для этой цели жидкость. Опыты показали, что установка позволяет быстро разогревать воду. Однако на тот период необходимость в такой установке была минимальна, ведь энергия стоила копейки. Сегодня же, вследствие удорожания электричества, нефти и газа, потребность в таких установках возрастает.

Виды

Кавитационный теплогенераторпо своему устройству может быть роторным, трубчатым или ультразвуковым:

• Роторные устройства представляют агрегаты, в которых используются центробежные насосы с измененной конструкцией. В качестве статора здесь применяется насосный корпус, куда устанавливается входная и выходная труба. Главным рабочим элементом здесь выступает камера, где размещается подвижный ротор, он работает по принципу колеса.

Роторная установка имеет сравнительно простую конструкцию, однако для эффективной ее работы необходим очень точный монтаж всех его элементов. В том числе здесь требуется точнейшее балансирование двигающегося цилиндра. Необходима плотная посадка роторного вала, а также тщательная выверка и замена пришедших в негодность материалов изоляции. КПД таких устройств не являются довольно большим. Они имеют не очень большой срок службы. К тому же такие агрегаты работают с выделением достаточно большого шума.

• Трубчатые тепловые генераторы осуществляют кавитационное нагревание благодаря продольному расположению трубок. При помощи помпы нагнетается давление во входящую камеру. В результате жидкость направляется через указанные трубки. На входе вследствие этого появляются пузырьки. Во второй камере устанавливается высокое давление. Пузырьки, которые при попадании во вторую камеру разрушаются, вследствие чего они отдают свою тепловую энергию. Эта энергия вместе с паром направляется на обогрев дома. Коэффициент полезного действия подобных конструкций может достигать высоких показателей.
• Ультразвуковые тепловые генераторы. Кавитация здесь образуется благодаря ультразвуковым волнам, которые создает установка. В результате такого принципа работы обеспечиваются минимальные потери энергии. Трения здесь практически нет, вследствие чего коэффициент полезного действия ультразвукового теплового генератора невероятно высок.

Устройство

Кавитационный теплогенераторимеет устройство в зависимости от принципа действия. Типичным и наиболее распространенным представителем роторных тепловых генераторов является центрифуга Григгса. В такой агрегат заливается вода, после чего запускается ось вращения при помощи электрического двигателя. Главным достоинством такой конструкции является то, что привод нагревает жидкость, а также выступает в качестве насоса. Поверхность цилиндра имеет огромное количество неглубоких круглых отверстий, которые позволяют создать эффект турбулентности. Нагревание жидкости обеспечивается благодаря силам трения и кавитации.

Число отверстий в установке зависит от используемой роторной частоты вращения. Статор в тепловом генераторе выполнен в виде цилиндра, который запаян с двух концов, где непосредственно вращается ротор. Существующий зазор между статором и ротором равняется примерно 1,5 мм. Отверстия в роторе необходимы для того, чтобы в жидкости, трущейся о поверхности цилиндра, появлялись завихрения с целью создания кавитационных полостей.

В указанном зазоре также наблюдается и нагревание жидкости. Чтобы тепловой генератор эффективно работал, поперечный размер ротора должен составлять минимум 30 см. В то же время скорость его вращения должна достигать 3000 оборотов в минуту.

В ультразвуковых устройствах для создания эффекта кавитации используется кварцевая пластина. Она под воздействием электрического тока создает колебания звука. Эти звуковые колебания направляются на вход, вследствие чего устройство производит вибрации. На обратной фазе волны создаются участки разряжения, вследствие чего можно наблюдать кавитационные процессы, которые создают пузырьки.

Чтобы обеспечить максимальный коэффициент полезного действия, рабочая камера теплового генератора выполняется в виде резонатора, который настроен на ультразвуковую частоту. Образованные пузырьки моментально переносятся потоком через узкие трубки. Это необходимо, чтобы получить разряжение, так как пузырьки в тепловом генераторе могут быстро смыкаться, отдавая свою энергию обратно.

Принцип работы

Кавитационный теплогенератор позволяет создать процесс, во время которого в жидкости создаются пузырьки. Если рассматривать этот процесс, то он сравним с закипанием воды. Однако при кавитации наблюдается локальное падение давления, что и приводит к появлению пузырьков. В тепловом генераторе формируются вихревые потоки, вследствие них происходит кавитационный разрыв пузырьков, что приводит к нагреванию жидкости. Нагревание приводит к резкому снижению давления жидкости. Полученная энергия получается довольно дешевой, она отлично подходит для отопления помещений. В качестве теплоносителя можно использовать антифриз.

Для подобных установок обычно нужно примерно в 1,5 раза меньше электрической энергии, чем это необходимо для радиаторных и иных систем. При этом нагревание жидкости осуществляется в замкнутой системе. Работают такие агрегаты посредством преобразования одной энергии в другую. В итоге она превращается в тепловую.

Применение

Кавитационный теплогенераторв большинстве случаев применяется для нагревания воды, а также смешивания жидкостей. Поэтому подобные установки в большинстве случаев используются для:

1. Отопления. Тепловой генератор преобразует механическую энергию движения воды в тепловую энергию, которую успешно можно использовать для обогрева зданий различного характера. Это могут быть небольшие частные постройки, в том числе крупные промышленные объекты. К примеру, на территории нашей страны на текущий момент можно насчитать минимум с десяток населенных пунктов, в которых централизованное отопление осуществляется не обычными котельными, а кавитационными установками.
2. Нагревания проточной воды, которая применяется в быту. Тепловой генератор, который включен в сеть, может довольно быстро нагревать воду. В результате подобное оборудование с успехом можно применять для разогревания воды в бассейнах, автономном водопроводе, саунах, прачечных и тому подобное.
3. Смешивания несмешиваемых жидкостей. Устройства кавитационного типа могут применяться в лабораториях, где имеется необходимость высококачественного смешивания жидкостей, имеющих разную плотность.

Как выбрать

Кавитационный теплогенератор может быть выполнен в нескольких исполнениях. Поэтому выбирать такое устройство для отопления своего дома нужно с учетом ряда параметров:

1. Подбирать тепловой генератор необходимо, исходя из того, для какой площади необходимо отопление. Также следует учесть, какая погода наблюдается в зимний период. Важной характеристикой будет и теплоизоляция стен. То есть нужно выбирать устройство, которое будет обеспечивать необходимое количество тепла.
2. Если Вы приобретаете стандартную установку, то желательно, чтобы она была оборудована приборами контроля выделяемой теплоты и датчиками защиты. Лучше сразу приобрести установку с автоматическим блоком контроля и управления.

1. Если Вы решили сэкономить и приобрести оборудование по отдельности, то здесь важно определиться с особенностями всех элементов системы. Насос должен иметь возможность работы с жидкостями, которые нагреты до высокой температуры. В противном случае система быстро придет в негодность и ее придется ремонтировать. К тому же насос должен обеспечивать давление от 4 атмосфер.
2. Если Вы решили соорудить кавитационную установку самостоятельно, то здесь важно верно подобрать сечение канала камеры кавитации. Оно должно составлять порядка 8-15 мм. Перед созданием такой установки важно тщательно изучить действующие схемы подобных устройств. Кавитационная установка по своему виду будет напоминать насосную станцию, которой не нужна дымоотводная труба. При ее работе не выделяется угарный газ, грязь или копоть.

В связи с высокими ценами на промышленное отопительное оборудование многие умельцы собираются делать своими руками экономичный нагреватель вихревой теплогенератор.

Такой теплогенератор представляет собой всего лишь немного видоизмененный центробежный насос. Однако, чтобы собрать самостоятельно подобное устройство, даже имея все схемы и чертежи, нужно иметь хотя бы минимальные знания в данной сфере.

Принцип работы

Теплоноситель (чаще всего используют воду) попадает в кавитатор, где установленный электродвигатель производит его раскручивание и рассечение винтом, в результате образуются пузырьки с парами (это же происходит, когда плывет подводная лодка и корабль, оставляя за собой специфический след).

Двигаясь по теплогенератору, они схлопываются, за счет чего выделяется тепловая энергия. Такой процесс и называется кавитацией.

Исходя из слов Потапова, создателя кавитационного теплогенератора, принцип работы данного типа устройства основан на возобновляемой энергии. За счет отсутствия дополнительного излучения, согласно теории, КПД такого агрегата может составлять около 100%, так как практически вся используемая энергия уходит на нагрев воды (теплоносителя).

Создание каркаса и выбор элементов

Чтобы сделать самодельный вихревой теплогенератор, для подключения его к отопительной системе, потребуется двигатель.

И, чем больше будет его мощность, тем больше он сможет нагреть теплоноситель (то есть быстрее и больше будет производить тепла). Однако здесь необходимо ориентироваться на рабочее и максимальное напряжение в сети, которое к нему будет подаваться после установки.

Производя выбор водяного насоса, необходимо рассматривать только те варианты, которые двигатель сможет раскрутить. При этом, он должен быть центробежного типа, в остальном ограничений по его выбору нет.

Также нужно приготовить под двигатель станину. Чаще всего она представляет собой обычный железный каркас, куда крепятся железные уголки. Размеры такой станины будут зависеть, прежде всего, от габаритов самого двигателя.

После его выбора необходимо нарезать уголки соответствующей длины и осуществить сварку самой конструкции, которая должна позволить разместить все элементы будущего теплогенератора.

Далее нужно для крепления электродвигателя вырезать еще один уголок и приварить к каркасу, но уже поперек. Последний штрих, в подготовке каркаса – это покраска, после которой уже можно крепить силовую установку и насос.

Конструкция корпуса теплогенератора

Такое устройство (рассматривается гидродинамический вариант) имеет корпус в виде цилиндра.

Соединяется с отопительной системой он через сквозные отверстия, которые у него находятся по бокам.

Но основным элементом этого устройства является именно жиклер, находящийся внутри этого цилиндра, непосредственно рядом с входным отверстием.

Обратите внимание: важно, чтобы размер входного отверстия жиклера имел размеры соответствующие 1/8 от диаметра самого цилиндра. Если его размер будет меньше этого значения, то вода физически не сможет в нужном количестве через него проходить. При этом насос будет сильно нагреваться, из-за повышенного давления, что также будет оказывать негативное влияние и на стенки деталей.

Как изготовить

Для создания самодельного генератора тепла понадобится шлифовальная машинка, электродрель, а также сварочный аппарат.

Процесс будет происходить следующим образом:

1. Сначала нужно отрезать кусок достаточно толстой трубы, общим диаметром 10 см, а длиной не более 65 см. После этого на ней нужно сделать внешнюю проточку в 2 см и нарезать резьбу.
2. Теперь из точно такой же трубы необходимо сделать несколько колец, длиной по 5 см, после чего нарезается внутренняя резьба, но только с одной её стороны (то есть полукольца) на каждой.
3. Далее нужно взять лист металла толщиной, аналогичной с толщиной трубы. Сделайте из него крышки. Их нужно приварить к кольцам с той стороны, где у них нет резьбы.
4. Теперь нужно сделать в них центральные отверстия. В первой оно должно соответствовать диаметру жиклера, а во второй диаметру патрубка. При этом, с внутренней стороны той крышки, которая будет использоваться с жиклером, нужно сделать, используя сверло, фаску. В итоге должна выйти форсунка.
5. Теперь подключаем ко всей этой системе теплогенератор. Отверстие насоса, откуда вода подается под давлением, нужно присоединить к патрубку, находящемуся возле форсунки. Второй патрубок соедините со входом уже в саму отопительную систему. А вот выход из последней подключите ко входу насоса.

Таким образом, под давлением, создаваемым насосом, теплоноситель в виде воды начнет проходить через форсунку. За счет постоянного движения теплоносителя внутри этой камеры он и будет нагреваться. После этого она попадает уже непосредственно в систему отопления. А чтобы была возможность регулировать получаемую температуру, нужно за патрубком установить шаровой кран.

Изменение температуры будет происходить при изменении его положения, если он будет меньше пропускать воды (будет находиться в полузакрытом положении). Вода будет дольше находиться и двигаться внутри корпуса, за счет чего её температура увеличится. Именно таким образом и работает подобный водонагреватель.

Смотрите видео, в котором даются практические советы по изготовлению вихревого теплогенератора своими руками: