Как изготовить вихревой тепловой генератор потапова своими руками. Кавитационные вихревые теплогенераторы — все, что нужно знать о технологии и о ее практическом применении

Возрастающая стоимость энергоресурсов, используемых для теплоснабжения, ставит перед потребителями задачу поиска более дешевых источников тепла. Тепловые установки ТС1 (дисковые вихревые теплогенераторы) - источник тепла XXI века.
Выделение тепловой энергии основано на физическом принципе преобразования одного вида энергии в другой. Механическая энергия вращения электродвигателя передается на дисковый активатор - основной рабочий орган теплогенератора. Жидкость внутри полости активатора закручивается, приобретая кинетическую энергию. Затем, при резком торможении жидкости, возникает кавитация. Кинетическая энергия преобразуется в тепловую, нагревая жидкость до температуры 95 град. С.

Тепловые установки ТС1 предназначены для:

Автономного отопления жилых, офисных, производственных помещений, теплиц, других сельскохозяйственных сооружений и т.п.;
- нагрева воды для бытовых целей, бань, прачечных, бассейнов и т.п.

Тепловые установки ТС1 соответствует ТУ 3113-001-45374583-2003, сертифицированы. Не требуют согласований на установку, т.к. энергия используется для вращения электродвигателя, а не для нагрева теплоносителя. Эксплуатация теплогенераторов с электрической мощностью до 100 кВт осуществляется без лицензии (Федеральный закон № 28-ФЗ от 03.04.96 г.). Они полностью подготовлены для подключения к новой или существующей системе отопления, а конструкция и габариты установки упрощают ее размещение и монтаж. Необходимое напряжение сети - 380 В.
Тепловые установки ТС1 выпускаются в виде модельного ряда с установленной мощностью электродвигателя: 55; 75; 90; 110; 160; 250 и 400 кВт.

Тепловые установки ТС1 работают в автоматическом режиме с любым теплоносителем в заданном диапазоне температур (импульсный режим работы). В зависимости от температуры наружного воздуха время работы составляет от 6 до 12 часов в сутки.
Тепловые установки ТС1 надежны, взрыво - пожаро - безопасны, экологичны, компактны и высокоэффективны в сравнении с другими нагревательными устройствами. Сравнительные характеристики устройств, при отоплении помещений площадью 1000 кв.м. приведены в таблице:

В настоящее время тепловые установки ТС1 эксплуатируются во многих регионах Российской Федерации, ближнем и дальнем зарубежье: в Москве, городах Московской области: в Домодедове, Лыткарино, Ногинске, Рошале, Чехове; в Липецке, Нижнем Новгороде, Туле, и других городах; в Калмыкии, Красноярском и Ставропольском краях; в Казахстане, Узбекистане, Южной Корее и Китае.

Совместно с партнерами мы оказываем полный цикл услуг, начиная от очистки внутренних инженерных систем и агрегатов от твердокристаллических, коррозионных и органических отложений без демонтажа элементов систем в любое время года. Далее - разработка ТЗ (технического задания на проектирование), проектирование, монтаж, пуско-наладка, обучение персонала заказчика и техническое обслуживание.

Поставка тепловых узлов на базе наших установок может осуществляться в блочно-модульном варианте. Автоматизация системы теплоснабжения здания, и внутренних инженерных систем, может быть доведена нами до уровня ИАСУП (индивидуальной автоматической системы управления предприятием).

В случае нехватки места для размещения блочного теплового узла внутри здания они монтируются в специальных контейнерах, как это на практике осуществлено в г. Клин Московской области.
В целях увеличения эксплуатационного ресурса электродвигателей рекомендуется применять системы оптимизации работы электродвигателей, включающие в себя систему плавного пуска и которые мы так же поставляем по согласованию с заказчиком.

Преимущества использования:

Простота конструкции и сборки, малые габариты и масса позволяют быстро устанавливать смонтированную на одной платформе установку в любом месте, а также подключать ее непосредственно к действующей схеме отопления.

Не требуется водоподготовка.

Применение системы автоматического управления не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала.

Отсутствие тепловых потерь в теплотрассах, при монтаже тепловых станций непосредственно у потребителей тепла.

Работа не сопровождается выбросами в атмосферу продуктов горения, других вредных веществ, что позволяет применять его в зонах с ограниченными нормами ПДВ.

Сроки окупаемости затрат по внедрению тепловых станций от шести до восемнадцати месяцев.

При недостатке мощности трансформатора возможна установка электродвигателя с напряжением питания 6000-10000 вольт (только для 250 и 400 кВт).

В системе двойного тарифа при нагреве установкой ночью достаточно небольшого количества воды, аккумуляции ее в баке-накопителе и распределении ее циркуляционным насосом малой мощности в дневное время. Это позволяет сократить затраты на отопление от 40 до 60%.

НГ-насос генератора; НС-насосная станция; ЭД-электродвигатель; ДТ-датчик температуры;
РД - реле давления; ГР - гидрораспределитель; М - манометр; РБ - расширительный бачок;
ТО - теплообменник; ЩУ - щит управления.

Сравнение существующих отопительных систем.

Задача экономически эффективного нагрева воды, которая используется в качестве теплоносителя в системах водяного отопления и горячего водоснабжения, была и остается актуальной независимо от способа осуществления этих процессов, конструкции системы отопления и источников получения тепла.

Известны четыре основных вида источников получения тепла для решения этой задачи:

· физико-химический (сжигание органического топлива: нефтепродуктов, газа, угля, дров и использование других экзотермических химических реакций);

· электроэнергетический , когда выделение тепла осуществляется на включенных в электрическую цепь элементах, обладающих достаточно большим омическим сопротивлением;

· термоядерный , основанный на использовании тепла возникающего при распаде радиоактивных материалов или синтезе тяжелых ядер водорода, в том числе происходящих на солнце и в глубине земной коры;

· механический , когда тепло получается за счет поверхностного или внутреннего трения материалов. Следует отметить, что свойство трения присуще не только твердым телам, но и жидким и газообразным.

На рациональный выбор системы отопления влияет много факторов:

· доступность конкретного вида топлива,

· экологические аспекты, проектно-архитектурные решения,

· объем строящегося объекта,

· финансовые возможности человека и многое другое.

1. Электрический котел – любые отопительные электрокотлы, из-за теплопотерь, должны покупаться с запасом мощности (+20%). Они достаточно просты в обслуживании, но требуют наличия приличной электрической мощности. Это требует подводки мощного силового кабеля, что не всегда реально сделать за городом.

Электричество – дорогой вид топлива. Оплата за электроэнергию очень быстро (спустя один сезон) перевалит за стоимость самого котла.

2. Электрические тэны (воздушные, масляные и др.) – просты в обслуживании.

Крайне неравномерный прогрев помещений. Быстрое остывание обогреваемого пространства. Большой расход электроэнергии. Постоянное нахождение человека в электрическом поле, дыхание перегретым воздухом. Низкий срок службы. В ряде регионов оплата за электричество, используемое на отопление, производится с увеличивающим коэффициентом К=1,7.

3. Электрический теплый пол – сложность и дороговизна при монтаже.

Недостаточен для обогрева помещения в холодное время. Использование в кабеле высокоомного нагревательного элемента (нихром, вольфрам) предусматривает хороший теплоотвод. Проще говоря, ковер на полу создаст предпосылки к перегреву и выходу из строя данной отопительной системы. При использовании кафельной плитки на полу, бетонная стяжка должна высохнуть полностью. Иными словами, первое пробное безопасное включение системы – не менее чем через 45 суток. Постоянное нахождение человека в электрическом и/или электромагнитном поле. Значительное энергопотребление.

4. Газовый котел – существенные стартовые затраты. Проект, разрешительная документация, подводка газа от магистрали до дома, специальное помещение под котел, вентиляция и мн. другое. Отрицательно сказывается на работе пониженное давление газа в магистралях. Некачественное жидкое топливо приводит к преждевременному износу узлов и агрегатов системы. Загрязнение окружающей среды. Высокие цены на сервисное обслуживание.

5. Дизельный котел – имеют самую дорогую установку. Дополнительно требуется монтаж емкости для нескольких тонн топлива. Наличие подъездных путей для топливозаправщика. Экологическая проблема. Небезопасны. Дорогой сервис.

6. Электродные генераторы – требуется высокопрофессиональный монтаж. Крайне небезопасны. Обязательное заземление всех металлических деталей отопления. Высокий риск поражения людей током в случае малейшей неполадки. Требуют не прогнозированного добавления в систему щелочных компонентов. Нет стабильности в работе.

Тенденция развития источников тепла идет в направлении перехода к экологически чистым технологиям, среди которых в настоящее время наиболее распространенными являются электроэнергетический.

История создания вихревого теплогенератора

Удивительные свойства вихря были отмечены и описаны еще 150 лет назад английским ученым Джорджем Стоксом.

Работая над совершенствованием циклонов для очистки газов от пыли, французский инженер Джозеф Ранке заметил, что струя газа, выходящая из центра циклона, имеет более низкую температуру, чем исходный газ, подаваемый в циклон. Уже в конце 1931 г. Ранке подаёт заявку на изобретенное устройство, названное им "вихревой трубой". Но получить патент ему удаётся только в 1934 г., и то не на родине, а в Америке (Патент США № 1952281).

Французские же учёные тогда с недоверием отнеслись к этому изобретению и высмеяли доклад Ж. Ранке, сделанный в 1933 г. на заседании Французского физического общества. По мнению этих учёных, работа вихревой трубы, в которой происходило разделение подаваемого в неё воздуха на горячий и холодный потоки, противоречила законам термодинамики. Тем не менее, вихревая труба работала и позже нашла широкое применение во многих областях техники, в основном для получения холода.

Не зная об опытах Ранке, в 1937 г. советский ученый К. Страхович, в курсе лекций по прикладной газодинамике теоретически доказывал, что во вращающихся потоках газа должны возникать разности температур.

Интересны работы ленинградца В. Е. Финько, который обратил внимание на ряд парадоксов вихревой трубы, разрабатывая вихревой охладитель газов для получения сверхнизких температур. Он объяснил процесс нагрева газа в пристеночной области вихревой трубы "механизмом волнового расширения и сжатия газа" и обнаружил инфракрасное излучение газа из ее осевой области, имеющее полосовой спектр.

Законченной и непротиворечивой теории вихревой трубы до сих пор не существует, несмотря на простоту этого устройства. "На пальцах" же объясняют, что при раскручивании газа в вихревой трубе он под действием центробежных сил сжимается у стенок трубы, в результате чего нагревается тут, как нагревается при сжатии в насосе. А в осевой зоне трубы, наоборот, газ испытывает разрежение, и тут он охлаждается, расширяясь. Выводя газ из пристеночной зоны через одно отверстие, а из осевой - через другое, достигают разделения исходного потока газа на горячий и холодный потоки.

Уже после второй мировой войны - в 1946 г, немецкий физик Роберт Хильш значительно улучшил эффективность вихревой «трубки Ранка». Однако невозможность теоретического обоснования вихревых эффектов отложила техническое применение открытия Ранка-Хильша на десятилетия.

Основной вклад в развитие основ вихревой теории в нашей стране в конце 50-х - начале 60-х годов прошлого столетия внес профессор Александр Меркулов. Парадокс, но до Меркулова никому и в голову не приходило запустить в «трубку Ранка» жидкость. А произошло следующее: при прохождении жидкости через «улитку» она быстро нагревалась с аномально высокой эффективностью (коэффициент преобразования энергии - около 100%). И опять же полного теоретического обоснования А. Меркулов дать не смог, и до практического применения дело не дошло. Лишь в начале 90-х годов прошлого века появились первые конструктивные решения применения жидкостного теплогенератора, работающего на основе вихревого эффекта.

Тепловые станции на основе вихревых тепловых генераторов

Поисковые исследования наиболее экономичных источников получения тепла для нагрева воды привели к идее использования для получения тепла свойств вязкости (трения) воды характеризующих ее способность взаимодействовать с поверхностями твердых тел составляющих материал, в котором она перемещается, и между внутренними слоями жидкости.

Как любое материальное тело вода испытывает сопротивление своему движению в результате трения о стенки направляющей системы (трубы), однако, в отличие от твердого тела, которое в процессе такого взаимодействия (трения) разогревается и частично начинает разрушаться, приповерхностные слои воды тормозятся, снижают скорость у поверхности и завихряются. При достижении достаточно высоких скоростей вихрения жидкости вдоль стенки направляющей системы (трубы) начинает выделятся тепло поверхностного трения.

Возникает эффект кавитации, заключающийся в образовании пузырьков пара, поверхность которых вращается с большой скоростью за счет кинетической энергии вращения. Противодействие внутреннему давлению пара и кинетической энергии вращения оказывают давление в массе воды и силы поверхностного натяжения. Таким образом создается состояние равновесия до момента пока пузырек не сталкивается с препятствием при движении потока или между собой. Происходит процесс упругого столкновения и разрушения оболочки с выделением импульса энергии. Как известно величина мощности энергия импульса определяется крутизной его фронта. В зависимости от диаметра пузырьков фронт импульса энергии в момент разрушения пузырька будет иметь различную крутизну, а, следовательно, и различное распределение энергетического спектра частот. астот.

При определенной температуре и скорость вихрения возникают пузырьки пара, которые ударяясь о препятствия разрушаются с выделением импульса энергии в низкочастотном (звуковом), оптическом и инфракрасном диапазоне частот, при этом температура импульса в инфракрасном диапазоне при разрушении пузырька может составлять десятки тысяч градусов (оС). Размеры образующихся пузырьков и распределение плотности выделяемой энергии по участкам диапазона частот пропорционально линейной скорости взаимодействия трущихся поверхностей воды и твердого тела и обратно пропорционально давлению в воде. В процессе взаимодействия поверхностей трения в условиях сильной турбулентности для получения тепловой энергии, сосредоточенной в инфракрасном диапазоне, необходимо сформировать микропузырьки пара размером в пределах 500- 1500 нм, которые при столкновении с твердыми поверхностями или в областях повышенного давления «лопаются» создавая эффект микрокавитации с выделением энергии в тепловом инфракрасном диапазоне.

Однако, при линейном движении воды в трубе при взаимодействии со стенками направляющей системы эффект преобразования энергии трения в тепло оказывается небольшим, и, хотя температура жидкости на внешней стороне трубы оказывается несколько выше, чем в центре трубы особого эффекта нагрева не наблюдается. Поэтому одним из рациональных способов решения вопроса увеличения поверхности трения и времени взаимодействия трущихся поверхностей является закручивание воды в поперечном направлении, т.е. искусственное завихрение в поперечной плоскости. При этом возникает дополнительное турбулентное трение между слоями жидкости.

Вся сложность возбуждения трения в жидкости состоит в том, чтобы удерживать жидкость в положениях, когда поверхность трения оказывается наибольшей и достичь состояния, при котором давление в массе воды, время трения, скорость трения и поверхность трения, были оптимальны для данной конструкции системы и обеспечивалась заданная теплопроизводительность.

Физика возникновения трения и причины возникающего при этом эффекта выделения тепла, в особенности между слоями жидкости или между поверхностью твердого тела и поверхностью жидкости недостаточно изучена и существуют различные теории, однако, это область гипотез и физических опытов.

Подробнее о теоретическом обосновании эффекта выделения тепла в теплогенераторе смотри в разделе «Рекомендуемая литература».

Задача строительства жидкостных (водяных) генераторов тепла состоит в поиске конструкций и способов управления массой водного переносчика, при которых можно было бы получить наибольшие поверхности трения, удерживать в генераторе массу жидкости в течение определенного времени, чтобы получить необходимую температуру и обеспечить при этом достаточную пропускную способность системы.

С учетом этих условий строятся тепловые станции, которые включают: двигатель (как правило, электрический), который механическим путем приводит в движение воду в генераторе тепла, и насос, обеспечивающий необходимую прокачку воды.

Поскольку количество тепла в процессе механического трения пропорционально скорости движения поверхностей трения, то для увеличение скорости взаимодействия трущихся поверхностей используется разгон жидкости в поперечном направлении перпендикулярном к направлению основного движения с помощью специальных завихрителей или дисков вращающих поток жидкости, т. е. создание вихревого процесса и реализация таким образом вихревого теплового генератора. Однако конструирование подобных систем является сложной технической задачей поскольку необходимо найти оптимальную область параметров линейной скорости движения, угловой и линейной скорости вращения жидкости, коэффициента вязкости, теплопроводности и не допустить фазового перехода в парообразное состояние или граничное состояние, когда диапазон выделения энергии переместится в оптический или звуковой диапазон, т.е. когда превалирующим становится процесс приповерхностной кавитации в оптическом и низкочастотном диапазоне, который, как известно, разрушает поверхность, на которой образуется кавитационные пузырьки.

Принципиальная блок-схема тепловой установки с приводом от электродвигателя, приведена на рисунке 1. Расчет системы отопления объекта производится проектной организацией по техническому заданию заказчика. Подбор тепловых установок осуществляется на основании проекта.

Рис. 1. Принципиальная блок-схема тепловой установки.

Тепловая установка (ТС1) включает: вихревой теплогенератор (активатор), электродвигатель (электродвигатель и тепловой генератор установлены на опорной раме и механически соединены муфтой) и аппаратуру автоматического управления.

Вода от насоса прокачки поступает во входной патрубок теплового генератора и выходит из выходного патрубка с температурой от 70-до 95 С.

Производительность насоса прокачки, обеспечивающая необходимое давление в системе и прокачку воды через тепловую установку, рассчитывается для конкретной системы теплоснабжения объекта. Для обеспечения охлаждения торцевых уплотнений активатора давление воды на выходе из активатора должно быть не менее 0,2 МПа (2 атм.).

При достижении заданной максимальной температуры воды на выходном патрубке, по команде от датчика температуры тепловая установка выключается. При охлаждении воды до достижения заданной минимальной температуры, по команде от датчика температуры тепловая установка включается. Разница между задаваемыми температурами включения и выключения должна быть не менее 20 оС.

Устанавливаемая мощность теплового узла выбирается исходя из пиковых нагрузок (одна декада декабря). Для выбора необходимого количества тепловых установок пиковая мощность делится на мощность тепловых установок из модельного ряда. При этом лучше устанавливать большее число менее мощных установок. При пиковых нагрузках и при начальном разогреве системы будут работать все установки, в осеннее - весенние сезоны будет работать только часть установок. При правильном выборе количества и мощности тепловых установок, в зависимости от температуры наружного воздуха и теплопотерь объекта, установки работают 8-12 часов в сутки.

Тепловая установка надежна в работе, обеспечивает экологическую чистоту в работе, компактна и высокоэффективна по сравнению с любыми другими нагревательными устройствами, не требует и согласований с энергоснабжающей организацией на установку, проста конструктивно и в монтаже, не требуют химической подготовки воды, пригодна к использованию на любых объектах. Тепловая станция полностью укомплектована всем необходимым для подключения к новой или существующей системе отопления, а конструкция и размеры упрощают размещение и монтаж. Станция работает автоматически в заданном диапазоне температур, не требует дежурного обслуживающего персонала.

Тепловая станция сертифицирована и соответствует ТУ 3113-001-45374583-2003.

Устройства плавного пуска (софтстартеры).

Устройства плавного пуска (софтстартеры) предназначены для плавного пуска и останова асинхронных электродвигателей 380 В (660, 1140, 3000 и 6000 В по спецзаказу). Основные области применения: насосное, вентиляционное, дымососное оборудование и т.п.

Применение устройств плавного пуска позволяет уменьшить пусковые токи, снизить вероятность перегрева двигателя, обеспечить полную защиту двигателя, повысить срок службы двигателя, устранить рывки в механической части привода или гидравлические удары в трубах и задвижках в момент пуска и останова двигателей.

Микропроцессорное управление моментом с 32-символьным дисплеем

Ограничение тока, бросок момента, двойной наклон кривой разгона

Плавный останов двигателя

Электронная защита двигателя:

Перегрузка и КЗ

Пониженное и повышенное напряжение сети

Заклинивание ротора, защита от затянувшегося запуска

Пропадание и/или дисбаланс фаз

Перегрев устройства

Диагностика состояния, ошибок и сбоев

Дистанционное управление

Модели от 500 до 800 кВт поставляются по спецзаказу. Состав и условия поставки формируются при согласовании технического задания.

Теплогенераторы на основе «вихревой трубы».

Вихревую трубу теплогенератора, схема которого приведена на Рис. 1, присоединяют инжекторным патрубком 1 к фланцу центробежного насоса (на рисунке не показан), подающему воду под давлением 4 – 6 атм. Попадая в улитку 2, поток воды сам закручивается в вихревом движении и поступает в вихревую трубу 3, длина которой в 10 раз больше ее диаметра. Закрученный вихревой поток в трубе 3 перемещается по винтовой спирали у стенок трубы к ее противоположному (горячему) концу, заканчивающемуся донышком 4 с отверстием в его центре для выхода горячего потока. Перед донышком 4 закреплено тормозное устройство 5 – спрямитель потока, выполненный в виде нескольких плоских пластин, радиально приваренных к центральной втулке, сосной с трубой 3. В виде сверху он напоминает оперение авиабомбы.

Когда вихревой поток в трубе 3 движется к этому спрямителю 5, в осевой зоне трубы 3 образуется противоток. В нем вода тоже вращаясь движется к штуцеру 6, врезанному в плоскую стенку улитки 2 соосно с трубой 3 и предназначенному для выпуска «холодного» потока. В штуцере 6 установлен еще один спрямитель потока 7, аналогичный тормозному устройству 5. Он служит для частичного превращения энергии вращения «холодного» потока в тепло. Выходящая теплая вода направляется по байпасу 8 в патрубок 9 горячего выхода, где она смешивается с горячим потоком, выходящим из вихревой трубы через спрямитель 5. Из патрубка 9 нагретая вода поступает либо непосредственно к потребителю, либо в теплообменник, передающий тепло в контур потребителя. В последнем случае отработанная вода первичного контура (уже с меньшей температурой) возвращается в насос, который вновь подает ее в вихревую трубу через патрубок 1.

Особенности монтажа систем отопления с использованием теплогенераторов на основе «вихревых» труб.

Теплогенератор на основе «вихревой» трубы должен подключаться к системе отопления только через бак-аккумулятор.

При первом включении теплогенератора, до его выхода на рабочий режим, прямая магистраль системы отопления должна быть перекрыта, то есть теплогенератор должен работать по «малому контуру». Теплоноситель в баке аккумуляторе нагревается до температуры 50-55 оС. Затем производится периодическое открытие крана на выходной магистрали на ¼ хода. При увеличении температуры в магистрали системы отопления кран открывается еще на ¼ хода. Если происходит падение температуры в баке-аккумуляторе на 5 оС, кран прикрывается. Открытие - закрытие крана производится до полного прогрева системы отопления.

Данная процедура обусловлена тем, что при резкой подаче холодной воды на вход «вихревой» трубы, в следствии ее малой мощности, может произойти «срыв» вихря и потеря эффективности работы тепловой установки.

Из опыта эксплуатации систем теплоснабжения рекомендуемые температуры:

В выходной магистрали 80 оС,

Ответы на Ваши вопросы

1. Какие преимущества данного теплогенератора перед другими источниками тепла?

2. В каких условиях может работать теплогенератор?

3. Требования к теплоносителю: жесткость (для воды), содержание солей и т.д., то есть что может критично сказаться на внутренних частях теплогенератора? Будет ли образовываться накипь на трубах?

4. Что такое установленная мощность электродвигателя?

5. Сколько теплогенераторов нужно устанавливать в тепловом узле?

6. Какова производительность теплогенератора?

7. До какой температуры можно нагревать теплоноситель?

8. Можно ли регулировать температурный режим изменением числа оборотов электродвигателя?

9. Какая может быть альтернатива воде для предохранения от замерзания жидкости в случае «ЧП» с электроэнергией?

10. Каков диапазон рабочих давлений теплоносителя?

11. Нужен ли циркуляционный насос и как выбрать его мощность?

12. Что входит в комплект тепловой установки?

13. Какова надежность автоматики?

14. Как сильно шумит теплогенератор?

15. Можно ли использовать в тепловой установки однофазные электродвигатели с напряжением 220 В?

16. Можно ли использовать для вращения активатора теплогенератора дизельные двигатели или другой привод?

17. Как выбрать сечение кабеля электропитания тепловой установки?

18. Какие согласования нужно проводить для получения разрешения на установку теплогенератора?

19. Какие основные неисправности возникают при эксплуатации теплогенераторов?

20. Разрушает ли кавитация диски? Какой ресурс тепловой установки?

21. В чем отличия дисковых и трубчатых теплогенераторов?

22. Каков коэффициент преобразования (отношение полученной тепловой энергии к затраченной электрической) и каким образом он определен?

24. Готовы ли разработчики обучить персонал для обслуживания теплогенератора?

25. Почему гарантия на тепловую установку 12 месяцев?

26. В какую сторону должен вращаться теплогенератор?

27. Где входной и выходной патрубки теплогенератора?

28. Как задать температуру включения-выключения тепловой установки?

29. Каким требованиям должен соответствовать тепловой пункт, в котором монтируются тепловые установки?

30. На объекте ООО «Рубеж» г. Лыткарино в складских помещениях поддерживается температура 8-12 оС. Можно ли поддерживать с помощью такой тепловой установки температуру 20 оС?

В1: Какие преимущества данного теплогенератора перед другими источниками тепла?

О: При сравнении с газовыми и жидкотопливными котлами главное преимущество теплогенератора заключается в полном отсутствии инфраструктуры обслуживания: не нужна котельная, обслуживающий персонал, химподготовка и регулярная профилактика. Например, при отключении электричества теплогенератор снова включится автоматически, в то время как для повторного включения жидкотопливных котлов требуется присутствие человека. При сравнении с электроотоплением (ТЭНы, электрокотлы), теплогенератор выигрывает как и в обслуживании (отсутствие прямых нагревательных элементов, водоподготовки), так и в экономическом выражении. При сравнении с теплоцентралью теплогенератор позволяет отапливать каждое здание отдельно, что исключает потери при доставке тепла и отпадает потребность в ремонте теплосети и ее эксплуатации. (Подробнее см. раздел сайта «Сравнение существующих отопительных систем»).

В2: В каких условиях может работать теплогенератор?

О: Условия работы теплогенератора определяются техническими условиями на его электродвигатель. Возможна установка электродвигателей во влагозащитном, пылезащитном, тропическом исполнении.

В3: Требования к теплоносителю: жесткость (для воды), содержание солей и т.д., то есть что может критично сказаться на внутренних частях теплогенератора? Будет ли образовываться накипь на трубах?

О: Вода должна соответствовать требованиям ГОСТ Р 51232-98. Дополнительная водоподготовка не требуется. Перед входным патрубком теплогенератора необходимо устанавливать фильтр грубой очистки. В процессе эксплуатации накипь не образовывается, ранее имевшаяся накипь разрушается. Не допускается использование в качестве теплоносителя воды с повышенным содержанием солей и карьерной жидкости.

В4: Что такое установленная мощность электродвигателя?

О: Установленная мощность электродвигателя это – мощность необходимая для раскрутки активатора теплогенератора при запуске. После выхода двигателя на рабочий режим, потребляемая мощность падает на 30-50%.

В5: Сколько теплогенераторов нужно устанавливать в тепловом узле?

О: Устанавливаемая мощность теплового узла выбирается исходя из пиковых нагрузок (- 260С одна декада декабря). Для выбора необходимого количества тепловых установок пиковая мощность делится на мощность тепловых установок из модельного ряда. При этом лучше устанавливать большее число менее мощных установок. При пиковых нагрузках и при начальном разогреве системы будут работать все установки, в осеннее - весенние сезоны будет работать только часть установок. При правильном выборе количества и мощности тепловых установок, в зависимости от температуры наружного воздуха и теплопотерь объекта, установки работают 8-12 часов в сутки. Если поставить более мощные тепловые установки они будут работать меньшее время, менее мощные – большее время, но расход электроэнергии будет один и тот же. Для укрупненного расчета энергопотребления тепловой установки за отопительный сезон применяется коэффициент 0,3. Не рекомендуется использовать в тепловом узле только одну установку. При использовании одной тепловой установки необходимо иметь резервное устройство отопления.

В6: Какова производительность теплогенератора?

О: За один проход вода в активаторе нагревается на 14-20оС. В зависимости от мощности, теплогенераторы прокачивают: ТС1-055 – 5,5 м3/час; ТС1-075 – 7,8 м3/час; ТС1-090 – 8,0 м3/час. Время нагрева зависит от объема системы отопления и ее теплопотерь.

В7: До какой температуры можно нагревать теплоноситель?

О: Максимальная температура нагрева теплоносителя 95оС. Эта температура определяется характеристиками устанавливаемых торцевых уплотнений. Теоретически возможен нагрев воды до 250 оС, но для создания теплогенератора с такими характеристиками необходимо проведение НИИОКР.

В8: Можно ли регулировать температурный режим изменением числа оборотов?

О: Конструкция тепловой установки рассчитана на работу при оборотах двигателя 2960 + 1,5%. На других оборотах двигателя эффективность теплогенератора снижается. Регулирование температурного режима осуществляется включением-выключением электродвигателя. При достижении заданной максимальной температуры электродвигатель выключается, при охлаждении теплоносителя до минимальной заданной температуры – включается. Диапазон заданных температур должен быть не менее 20ОС

В9: Какая может быть альтернатива воде для предохранения от замерзания жидкости в случае «ЧП» с электроэнергией?

О: Теплоносителем может выступать любая жидкость. Возможно использование тосола. Не рекомендуется использовать в тепловом узле только одну установку. При использовании одной тепловой установки необходимо иметь резервное устройство отопления.

В10: Каков диапазон рабочих давлений теплоносителя?

О: Теплогенератор рассчитан на работу в диапазоне давлений от 2 до 10 атм. Активатор только закручивает воду, давление в системе отопления создается за счет циркуляционного насоса.

В11: Нужен ли циркуляционный насос и как выбрать его мощность?

О: Производительность насоса прокачки, обеспечивающая необходимое давление в системе и прокачку воды через тепловую установку, рассчитывается для конкретной системы теплоснабжения объекта. Для обеспечения охлаждения торцевых уплотнений активатора давление воды на выходе из активатора должно быть не менее 0,2 МПа (2 атм.) Усредненная производительность насоса для: ТС1-055 – 5,5 м3/час; ТС1-075 – 7,8 м3/час; ТС1-090 – 8,0 м3/час. Насос является нагнетающим, устанавливается перед тепловой установкой. Насос является принадлежностью системы теплоснабжения объекта и в комплект поставки тепловой установки ТС1 не входит.

В12: Что входит в комплект тепловой установки?

О: В комплект поставки тепловой установки входят:

1. Вихревой теплогенератор ТС1-______ № ______________
1 шт

2. Щит управления ________ № _______________
1 шт

3. Рукава напорные (гибкие вставки) с фитингами Ду25
2 шт

4. Датчик температуры ТСМ 012-000.11.5 L=120 кл. В
1 шт

5. Паспорт на изделие
1 шт

В13: Какова надежность автоматики?

О: Автоматика сертифицирована производителем и имеет гарантийный срок работы. Возможно комплектование тепловой установки щитом управления или контроллером асинхронных электродвигателей «ЭнерджиСейвер».

В14: Как сильно шумит теплогенератор?

О: Сам активатор тепловой установки практически не шумит. Шумит только электродвигатель. В соответствии с техническими характеристиками электродвигателей, указанных в их паспортах, Максимально допустимый уровень звуковой мощности электродвигателя – 80-95 дБ (А). Для снижения уровня шума и вибрации необходимо монтировать тепловую установку на вибропоглощающие опоры. Применение контроллеров асинхронных электродвигателей «ЭнерджиСейвер» позволяет в полтора раза снизить уровень шума. В производственных зданиях тепловой установки размещаются в отдельных помещениях, подвалах. В жилых и административных зданиях тепловой пункт может быть расположен автономно.

В15: Можно ли использовать в тепловой установки однофазные электродвигатели с напряжением 220 В?

О: Выпускаемые в настоящее время модели тепловых установок не допускают использования однофазных электродвигателей с напряжением 220 В.

В16: Можно ли использовать для вращения активатора теплогенератора дизельные двигатели или другой привод?

О: Конструкция тепловой установки типа ТС1 рассчитана на стандартные асинхронные трехфазные двигатели напряжением 380 в. с частотой вращения 3000 об/мин. Принципиально вид двигателя не имеет значения, необходимым условием является только обеспечение частоты вращения 3000 об/мин. Однако, для каждого такого варианта двигателя, конструкция рамы тепловой установки должна проектироваться индивидуально.

В17: Как выбрать сечение кабеля электропитания тепловой установки?

О: Сечение и марку кабелей необходимо выбрать в соответствие с ПУЭ – 85 по расчетным токовым нагрузкам.

В18: Какие согласования нужно проводить для получения разрешения на установку теплогенератора?

О: Согласования на установку не требуются, т.к. электроэнергия используется для вращения электродвигателя, а не для нагрева теплоносителя. Эксплуатация теплогенераторов с электрической мощностью до 100 кВт осуществляется без лицензии (Федеральный закон № 28-ФЗ от 03.04.96 г.).

В19: Какие основные неисправности возникают при эксплуатации теплогенераторов?

О: Большинство отказов происходит вследствие неправильной эксплуатации. Работа активатора при давлении менее 0,2 МПа приводит к перегреву и разрушению торцевых уплотнений. Работа при давлении более 1,0 МПа также приводит к потере герметичности торцевых уплотнений. При неправильном подключении элетродвигателя (звезда-треугольник) двигатель может сгореть.

В20: Разрушает ли кавитация диски? Какой ресурс тепловой установки?

О: Четырехлетний опыт эксплуатации вихревых теплогенераторов показывает, что активатор практически не изнашивается. Меньший ресурс имеют электродвигатель, подшипники и торцевые уплотнения. Срок эксплуатации комплектующих указывается в их паспортах.

В21: В чем отличия дисковых и трубчатых теплогенераторов?

О: В дисковых теплогенераторах вихревые потоки создаются за счет вращения дисков. В трубчатых теплогенераторах закручивается в «улитке», а затем тормозится в трубе выделяя тепловую энергию. При этом эффективность трубчатых теплогенераторов на 30% ниже, чем у дисковых.

В22: Каков коэффициент преобразования (отношение полученной тепловой энергии к затраченной электрической) и каким образом он определен?

О: Ответ на этот вопрос Вы найдете в нижеприведенных Актах.

Акт результатов эксплутационных испытаний вихревого теплогенератора дискового типа марки ТС1-075

Акт об испытании тепловой установки ТС-055

О: Эти вопросы отражены в проекте на объект. При расчете требуемой мощности теплогенератора, наши специалисты по техническим условия заказчика рассчитывают также и теплосъем системы отопления, дают рекомендации по оптимальной разводке теплосети в здании, а также и по месту установки теплогенератора.

В24: Готовы ли разработчики обучить персонал для обслуживания теплогенератора?

О: Наработка торцового уплотнения до замены 5 000 часов беспрерывной работы (~ 3 года). Наработка двигателя до замены подшипника 30 000 часов. Тем не менее, рекомендуется раз в год в конце отопительного сезона проводить профилактический осмотр электродвигателя и системы автоматического управления. Наши специалисты готовы обучить персонал Заказчика для проведения всех профилактических и ремонтных работ. (Подробнее см. раздел сайта «Обучение персонала»).

В25: Почему гарантия на тепловую установку 12 месяцев?

О: Гарантийный срок 12 месяцев один из наиболее распространенных гарантийных сроков. Производители комплектующих тепловой установки (щитов управления, соединительных шлангов, датчиков и т.д.) устанавливают на свои изделия гарантийный срок 12 месяцев. Гарантийный срок установки в целом не может быть больше, чем гарантийный срок ее комплектующих, поэтому в технических условиях на изготовление тепловой установки ТС1 задается такой гарантийный срок. Опыт эксплуатации тепловых установок ТС1 показывает, что ресурс активатора может составить не менее 15 лет. Накопив статистику и согласовав с поставщиками увеличение гарантийного срока на комплектующие, мы сможем увеличить гарантийный срок тепловой установки до 3 лет.

В26: В какую сторону должен вращаться теплогенератор?

О: Направление вращения теплогенератора задается электродвигателем, который вращается по часовой стрелке. При пробных пусках вращение активатора против часовой стрелки не приведет к его поломке. Перед первыми пусками необходимо проверить свободный ход роторов, для этого теплогенератор на один/половину оборота прокручивается вручную.

В27: Где входной и выходной патрубки теплогенератора?

О: Входной патрубок активатора теплогенератора расположен со стороны электродвигателя, выходной патрубок – с противоположной стороны активатора.

В28: Как задать температуру включения-выключения тепловой установки?

О: Инструкция по установке температуры включения-выключения тепловой установки приведена в разделе «Партнеры» / «Овен».

В29: Каким требованиям должен соответствовать тепловой пункт, в котором монтируются тепловые установки?

О: Тепловой пункт, в котором монтируются тепловые установки, должен соответствовать требованиям СП41-101-95. Текст документа можно скачать с сайта: «Информация по теплоснабжению», www.rosteplo.ru

В30: На объекте ООО «Рубеж» г. Лыткарино в складских помещениях поддерживается температура 8-12 оС. Можно ли поддерживать с помощью такой тепловой установки температуру 20 о С?

О: В соответствии с требованиями СНиП тепловая установка может нагревать теплоноситель до максимальной температуры 95 оС. Температуру в обогреваемых помещениях задает с помощью ОВЕНА сам потребитель. Одна и та же тепловая установка может поддерживать температурные диапазоны: для складских помещений 5-12 оС; для производственных 18-20 оС; для жилых и офисных 20-22 оС.

Вихревой теплогенератор состоит из двигателя и кавитатора. В кавитатор подается вода (или другая жидкость). Двигатель раскручивает механизм кавитатора, в котором происходит процесс кавитации (схлопывания пузырьков). За счет этого, происходит нагрев жидкости, подаваемой в кавитатор. Подводимая электроэнергия расходуется на следующие цели: 1- нагрев воды, 2 - преодоление силы трения в двигателе и кавитаторе, 3- излучение звуковых колебаний (шум). Разработчики и производители утверждают, что принцип действия основан "на использовании возобновляемой энергии". При этом, не понятно, откуда эта энергия берется. Тем не менее, не происходит никакого дополнительного излучения. Соответственно, можно предположить, что вся энергия, подводимая к теплогенератору, тратится на нагрев воды. Таким образом, можно говорить о КПД, близком к 100%. Но не более...
Но перейдем от теории к практике.

На заре развития «вихревых теплогенераторов» предпринимались попытки проведения независимой экспертизы. Так, известная модель ЮСМАР изобретателя Ю.С.Потапова из Молдовы тестировалась американской компанией Earth Tech International (г.Остин, штат Техас), специализирующейся на экспериментальной верификации новых направлений в современной физике. В 1995 г. были проведены пять серий экспериментов по измерению соотношения между генерируемой тепловой и потребляемой электрической энергией. Заметим, что все многочисленные модификации испытуемого устройства, предназначенные для разных серий экспериментов, лично согласовывались с Ю.С.Потаповым в ходе визита одного из сотрудников компании в Молдову. Подробнейшее описание конструкции испытуемого теплогенератора с вихревой трубой, режимные параметры, методики проведения измерений и результаты приводятся на сайте компании www.earthtech.org/experiments/.

Для привода водяного насоса использовался электродвигатель с КПД=85%, тепловые потери которого на нагрев окружающего воздуха не принимались при расчете теплопроизводительности «вихревого теплогенератора». Отметим, что не измерялись и тепловые потери на нагрев окружающего воздуха, что, безусловно, несколько снижало получаемый КПД теплогенератора.

Результаты исследований, проведенных при варьировании основных режимных параметров (давление, расход теплоносителя, начальная температура воды и др.) в широком диапазоне продемонстрировали, что эффективность теплогенератора изменяется в диапазоне от 33 до 81%, что сильно не «дотягивает» до 300%, заявленных изобретателем перед проведением экспериментов.

Хотя по "тепловому вихрегенератору" расскажу...
Были некоторые примеры значительной экономии денежных средств на отопление в переходные периоды нашей экономики, когда деньги предприятий начинали считать. Сразу скажу, что с связано это с гримасами экономики, а совсем не с теплотехникой.

Скажем, некоторое предприятие желает отапливать свои помещения. Ну холодно им видите ли.
По некоторым причинам, ясно каким, не может вложиться в Газовую трубу, строить свою котельную на угле, мазуте - не хватает масштабов, а центральное отопление отсутствует или далеко.
Остается электричество, но при получении разрешения на использование электроэнергии в термальных целях устанавливали предприятию тариф, превышающий в несколько раз обычный.
Такие были раньше правила, и не только в России, но в Украине, Молдове и др. государствах, которые отпочковались от нас.
Вот тут приходил на помощь г-н Потапов и подобные.
Покупали чудо-устройство, тариф на электроэнергию для электродвигателей оставался обычный, тепловой КПД естественно никак больше сотни быть не мог, а вот в денежном отношении КПД был и 200 и 300, смотря во сколько раз сэкономили на тарифе.
Применяя ТН можно было достичь еще большей экономии, но для тех времен и вихретеплогенератора с эффективностью якобы 1,2-1,5 вполне было достаточно.
Ведь еще больший заявляемый КПД мог только повредить и отпугнуть покупателей, ведь квоты на электроснабжение выделялись по потребляемой мощности, а давал генератор тепла столько-же, если не меньше, в связи с потерями по cos Ф.
По теплопотерям помещений в 30-40% погрешности еще как-то можно было уложиться, списать на колебания погоды.
Сейчас это ушло в прошлое, но тема вихрегенераторов по инерции продолжает всплывать, и ведь находятся дураки, которые покупают, клюнув на информацию с фотками и адресами, что ряд уважаемых предприятий в свое время использовали их у себя и экономили большую кучу денег.
Только всей подоплеки им никто не рассказывает.

Поиски альтернативного способа получения энергии порождают многочисленные изобретения, суть которых не совсем ясна обычным обывателям. При этом разговоры о 110, 200 и даже 400 % КПД создают ажиотаж вокруг этих разработок. Эта тенденция не обошла стороной и вихревые теплогенераторы, которые появились на рынке отопительных систем в 90-х годах прошлого века. Что же представляет из себя это чудо-устройство?

Как говорят многочисленные источники – вихревой теплогенератор успешно преобразовывает электроэнергию в тепловую. Точный механизм этого процесса не описан о сих пор, но его родоначальником считается ученый Григгс, который и создал первую модель такого генератора. Устройство представляло собой электрический двигатель с двухсторонним ротором, при прохождении воздуха через который происходила его очистка.

Но во время испытаний было замечено разделение воздушных потоков, один из которых имеет высокую температуру. Впоследствии была попытка применения воды в качестве среды обработки. Это нововведение и послужило началом современных моделей вихревых теплогенераторов.

Возможный принцип их работы показан на рисунке:

Вода, поступающая к ротору, при попадании в вихревые потоки начинает генерацию процесса кавитации. Он характеризуется образованием небольших по размерам пузырьков воздуха, на границах которых возникает высокая температура. Они могут являться источниками нагрева жидкости. В дальнейшем масса воды с более высокой температурой поступает в конденсационный сборник или . Остальная холодная по трубам вновь направляется к ротору. При этом она может смешиваться с уже остывшим теплоносителем из обратной трубы системы отопления.

Производством подобных систем занимаются несколько предприятий. В основном их продукция предназначена для организации отопления больших площадей, но встречаются и бытовые модели.

Вихревые теплосистемы

Удмуртское предприятие ООО «Вихревые теплосистемы» уже довольно давно выпускает подобные приборы нагрева воды. В ассортименте их продукции можно найти и небольшие по мощности установки и комплексы по глобальному решению вопроса отопления больших зданий и производственных помещений.

ВТГ – 2,2

Это самая маломощная установка из всех, которые выпускает компания. Она рассчитана на обогрев помещения с объемом до 90 м³. Принцип действия не отличается от вышеописанного – на ротор двигателя устанавливается специальный шнек, через который проходит водяной поток. После нагрева теплоноситель попадает в систему отопительных труб.

Его стоимость составляет около 34 тыс.руб.

ВТГ – 2,2 Характеристики

ВТГ – 30

Средняя модель вихревого теплогенератора. Она рассчитана на большие помещения, чем предыдущая – до 1 400 м³. Вместе с ней рекомендуется приобретать шкаф управления, который предназначен для автоматизации всего процесса нагрева жидкости.

Стоимость – 150 тыс.руб.

В настоящее время линейка продукции компании включает более 16 моделей теплогенераторов, отличающихся мощностью.

ВТГ – 30 Характеристики

ИПТО

Небольшая производственная компания из Ижевска «ИПТО» также наладила выпуск вихревых теплогенераторов.

Теплогенератор ИПТО состоит из электродвигателя и цилиндрической насадки. Конструкция последней представляет собой циклон с тангенциальным входом. Двигатель работает в режиме насоса, нагнетая водяные массы в цилиндрическую насадку. Там они создают вихревой поток, который впоследствии останавливается тормозным устройством. На этом этапе и происходит нагрев теплоносителя.

ИПТО Характеристики и цены

Как заявляют производители, КПД их продукции превышает 100%. Для некоторых моделей показатели равны 150%. Испытания проводились на технических площадках специализированных институтов – РКК «Энергия» и в ЦАГЕ им. . Однако точные данные на сайте производителя не представлены.

Данные компании являются самыми большими производителями вихревых теплогенераторов. Но помимо них существует множество фирм, которые на производственной базе различных предприятий готовы изготовить аналоги теплогенераторов.

Заметили, что цена отопления и горячего водоснабжения выросла и не знаете, что с этим делать? Решение проблемы дорогих энергоресурсов - это вихревой теплогенератор. Я расскажу о том, как устроен вихревой теплогенератор и каков принцип его работы. Также вы узнаете, можно ли собрать такой прибор своими руками и как это сделать в условиях домашней мастерской.

Немного истории

Вихревой тепловой генератор считается перспективной и инновационной разработкой. А между тем, технология не нова, так как уже почти 100 лет назад ученые думали над тем, как применить явление кавитации.

Первая действующая опытная установка, так-называемая «вихревая труба», была изготовлена и запатентована французским инженером Джозефом Ранком в 1934 году.

Ранк первым заметил, что температура воздуха на входе в циклон (воздухоочиститель) отличается от температуры той же воздушной струи на выходе. Впрочем, на начальных этапах стендовых испытаний, вихревую трубу проверяли не на эффективность нагрева, а наоборот, на эффективность охлаждения воздушной струи.

Технология получила новое развитие в 60- х годах двадцатого века, когда советские ученые догадались усовершенствовать трубу Ранка, запустив в нее вместо воздушной струи жидкость.

За счет большей, в сравнении воздухом, плотности жидкой среды, температура жидкости, при прохождении через вихревую трубу, менялась более интенсивно. В итоге, опытным путем было установлено, что жидкая среда, проходя через усовершенствованную трубу Ранка, аномально быстро разогревалась с коэффициентом преобразования энергии в 100%!

К сожалению, необходимости в дешёвых источниках тепловой энергии на тот момент не было, и технология не нашла практического применения. Первые действующие кавитационные установки, предназначенные для нагрева жидкой среды, появились только в середине 90-х годов двадцатого века.

Череда энергетических кризисов и, как следствие, увеличивающийся интерес к альтернативным источникам энергии послужили причиной для возобновления работ над эффективными преобразователями энергии движения водяной струи в тепло. В результате, сегодня можно купить установку необходимой мощности и использовать ее в большинстве отопительных систем.

Принцип действия

Кавитация позволяет не давать воде тепло, а извлекать тепло из движущейся воды, при этом нагревая ее до значительных температур.

Устройство действующих образцов вихревых теплогенераторов внешне несложное. Мы можем видеть массивный двигатель, к которому подключена цилиндрическое приспособление «улитка».

«Улитка» - это доработанная версия трубы Ранка. Благодаря характерной форме, интенсивность кавитационных процессов в полости «улитки» значительно выше в сравнении с вихревой трубой.

В полости «улитки» располагается дисковый активатор - диск с особой перфорацией. При вращении диска, жидкая среда в «улитке» приводится в действие, за счет чего происходят кавитационные процессы:

Электродвигатель крутит дисковый активатор . Дисковый активатор - это самый важный элемент в конструкции теплогенератора, и он, посредством прямого вала или посредством ременной передачи, подсоединён к электродвигателю. При включении устройства в рабочий режим, двигатель передает крутящий момент на активатор;
Активатор раскручивает жидкую среду . Активатор устроен таким образом, что жидкая среда, попадая в полость диска, закручивается и приобретает кинетическую энергию;
Преобразование механической энергии в тепловую . Выходя из активатора, жидкая среда теряет ускорение и, в результате резкого торможения, возникает эффект кавитации. В результате, кинетическая энергия нагревает жидкую среду до + 95 °С, и механическая энергия становится тепловой.

Сфера применения

Иллюстрация	Описание сферы применения
	Отопление . Оборудование, преобразующее механическую энергию движения воды в тепло, с успехом применяется при обогреве различных зданий, начиная с небольших частных построек и заканчивая крупными промышленными объектами. Кстати, на территории России уже сегодня можно насчитать не менее десяти населённых пунктов, где централизованное отопление обеспечивается не традиционными котельными, а гравитационными генераторами.
	Нагрев проточной воды для бытового использования . Теплогенератор, при включении в сеть, очень быстро нагревает воду. Поэтому такое оборудование можно использовать для разогрева воды в автономном водопроводе, в бассейнах, банях, прачечных и т.п.
	Смешивание несмешиваемых жидкостей . В лабораторных условиях, кавитационные установки могут использоваться для высококачественного перемешивания жидких сред с разной плотностью, до получения однородной консистенции.

Интеграция в отопительную систему частного дома

Для того, чтобы применить теплогенератор в отопительной системе, его в нее надо внедрить. Как это правильно сделать? На самом деле, в этом нет ничего сложного.

Перед генератором (на рисунке отмечен цифрой 2) устанавливается центробежный насос (на рисунке - 1), которой будет поддавать воду с давлением до 6 атмосфер. После генератора устанавливается расширительный бак (на рисунке - 6) и запорная арматура.

Преимущества применения кавитационных теплогенераторов

Достоинства вихревого источника альтернативной энергии
	Экономичность . Благодаря эффективному расходованию электричества и высокому КПД, теплогенератор экономичнее в сравнении с другими видами отопительного оборудования.
	Малые габариты в сравнении с обычным отопительным оборудованием сходной мощности . Стационарный генератор, подходящий для отопления небольшого дома, вдвое компактнее современного газового котла. Если установить теплогенератор в обычную котельную вместо твёрдотопливного котла, останется много свободного места.
	Небольшая масса установки . За счет небольшого веса, даже крупные установки высокой мощности можно запросто расположить на полу котельной, не строя специальный фундамент. С расположением компактных модификаций проблем вообще нет. Единственно, на что нужно обратить внимание при монтаже прибора в отопительной системе, так это на высокий уровень шума. Поэтому монтаж генератора возможен только в нежилом помещении - в котельной, подвале и т.п
	Простая конструкция . Теплогенератор кавитационного типа настолько прост, что в нем нечему ломаться. В устройстве небольшое количество механически подвижных элементов, а сложная электроника отсутствует в принципе. Поэтому вероятность поломки прибора, в сравнении с газовыми или даже твердотопливными котлами, минимальна.
	Нет необходимости в дополнительных доработках . Теплогенератор можно интегрировать в уже существующую отопительную систему. То есть, не потребуется менять диаметр труб или их расположение.
	Нет необходимости в водоподготовке . Если для нормальной работы газового котла нужен фильтр проточной воды, то устанавливая кавитационный нагреватель, можно не бояться засоров. За счет специфических процессов в рабочей камере генератора, засоры и накипь на стенках не появляются.
	Работа оборудования не требует постоянного контроля . Если за твёрдотопливными котлами нужно присматривать, то кавитационный обогреватель работает в автономном режиме. Инструкция эксплуатации устройства проста - достаточно включить двигатель в сеть и, при необходимости, выключить.
	Экологичность . Кавитационные установки никак не влияют на экосистему, ведь единственный энергопотребляющий компонент - это электродвигатель.

Схемы изготовления теплогенератора кавитационного типа

Для того чтобы сделать действующий прибор своими руками, рассмотрим чертежи и схемы действующих устройств, эффективность которых установлена и документально зарегистрирована в патентных бюро.

Иллюстрации	Общее описание конструкций кавитационных теплогенераторов
	Общий вид агрегата . На рисунке 1 показана наиболее распространенная схема устройства кавитационного теплогенератора. Цифрой 1 обозначена вихревая форсунка, на которой смонтирована камера закрутки. С боку камеры закрутки можно видеть входной патрубок (3), который присоединён к центробежному насосу (4). Цифрой 6 на схеме обозначены впускные патрубки для создания встречного возмущающего потока. Особо важный элемент на схеме - это резонатор (7) выполненный в виде полой камеры, объем которой изменяется посредством поршня (9). Цифрой 12 и 11 обозначены дроссели, которые обеспечивают контроль интенсивности подачи водных потоков.
	Прибор с двумя последовательными резонаторами . На рис 2 показан теплогенератор, в котором резонаторы (15 и 16) установлены последовательно. Один из резонаторов (15) выполнен в виде полой камеры, окружающей сопло, обозначенное цифрой 5. Второй резонатор (16) также выполнен в виде полой камеры и расположен с обратного торца устройства в непосредственной близости от входных патрубков (10) подающих возмущающие потоки. Дроссели, помеченные цифрами 17 и 18, отвечают за интенсивность подачи жидкой среды и за режим работы всего устройства.
	Теплогенератор с встречными резонаторами . На рис. 3 показана малораспространённая, но очень эффективная схема прибора, в котором два резонатора (19, 20) расположены друг напротив друга. В этой схеме вихревая форсунка (1) соплом (5) огибает выходное отверстие резонатора (21). Напротив, резонатора, отмеченного цифрой 19, вы можете видеть входное отверстие (22) резонатора под номером 20. Обратите внимание на то, что выходные отверстия двух резонаторов расположены соосно.

Иллюстрации	Описание камеры закрутки (Улитки) в конструкции кавитационного теплогенератора
	«Улитка» кавитационного теплогенератора в поперечном разрезе . На этой схеме можно видеть следующие детали: 1 - корпус, который выполнен полым, и в котором располагаются все принципиально важные элементы; 2 - вал, на котором закреплен роторный диск; 3 - роторное кольцо; 4 - статор; 5 - технологические отверстия проделанная в статоре; 6 - излучатели в виде стержней. Основные трудности при изготовлении перечисленных элементов могут возникнуть при производстве полого корпуса, так как лучше всего его сделать литым. Так как оборудования для литья металла в домашней мастерской нет, такую конструкцию, пусть и с ущербом для прочности, придётся делать сварной.
	Схема совмещения роторного кольца (3) и статора (4) . На схеме показано роторное кольцо и статор в момент совмещения при прокручивании роторного диска. То есть, при каждом совмещении этих элементов мы видим образование эффекта, аналогичного действию трубы Ранка. Такой эффект будет возможен при условии, что в агрегате, собранном по предложенной схеме, все детали будут идеально подогнаны друг к другу
	Поворотное смещение роторного кольца и статора . На этой схеме показано то положение конструктивных элементов «улитки», при котором происходит гидравлический удар (схлопывание пузырьков), и жидкая среда нагревается. То есть, за счёт скорости вращения роторного диска, можно задать параметры интенсивности возникновения гидравлических ударов, провоцирующих выброс энергии. Проще говоря, чем быстрее будет раскручиваться диск, тем температура водной среды на выходе будет выше.

Подведем итоги

Теперь вы знаете, что собой представляет популярный и востребованный источник альтернативной энергии. А значит, вам будет просто решить: подходит такое оборудование или нет. Также рекомендую к просмотру видео в этой статье.

Множество полезных изобретений осталось невостребованными. Это происходит из-за человеческой лени или из-за страха перед непонятным. Одним из таких открытий долгое время был вихревой теплогенератор. Сейчас на фоне тотальной экономии ресурсов, стремлению к использованию экологически чистых источников энергии, теплогенераторы стали применять на практике для отопления дома или офиса. Что же это такое? Прибор, который раньше разрабатывался только в лабораториях, или новое слово в теплоэнергетике.

Система отопления с вихревым теплогенератором

Принцип действия

Основой работы теплогенераторов является преобразование механической энергии в кинетическую, а затем – в тепловую.

Еще в начале ХХ столетия Жозеф Ранк обнаружил сепарацию вихревой струи воздуха на холодную и горячую фракции. В середине прошлого века немецкий изобретатель Хилшем модернизировал устройство вихревой трубы. Спустя немного времени, русский ученый А. Меркулов запустил в трубу Ранке вместо воздуха воду. На выходе температура воды значительно повысилась. Именно этот принцип лежит в основе работы всех теплогенераторов.

Проходя через водяной вихрь, вода образует множество воздушных пузырьков. Под воздействием давления жидкости пузырьки разрушаются. Вследствие этого освобождается какая-то часть энергии. Происходит нагрев воды. Этот процесс получил название кавитация. На принципе кавитации рассчитывается работа всех вихревых теплогенераторов. Генератор такого типа называется «кавитационный».

Виды теплогенераторов

Все теплогенераторы делятся на два основных вида:

Роторный. Теплогенератор, в котором вихревой поток создается при помощи ротора.
Статический. В таких видах водяной вихрь создается при помощи специальных кавитационных трубок. Давление воды производит центробежный насос.

Каждый вид обладает своими преимуществами и недостатками, на которых следует остановиться подробнее.

Роторный теплогенератор

Статором в данном устройстве служит корпус центробежного насоса.

Роторы могут быть различные. В интернете представлено множество схем и инструкций по их выполнению. Теплогенераторы – скорее научный эксперимент, постоянно находящийся в процессе разработки.

Конструкция роторного генератора

Корпусом является пустотелый цилиндр. Расстояние между корпусом и вращающейся частью рассчитывается индивидуально (1.5-2 мм).

Нагревание среды происходит благодаря ее трению с корпусом и ротором. Помогают этому пузырьки, которые образуются за счет кавитации воды в ячейках ротора. Производительность таких устройств на 30% выше статических. Установки довольно шумные. Имеют повышенную изношенность деталей, за счет постоянного воздействия агрессивной среды. Требуется постоянный контроль: за состоянием сальников, уплотнителей и др. Это значительно усложняет и удорожает обслуживание. При их помощи редко монтируют отопление дома, им нашли немного другое применение – обогрев больших производственных помещений.

Модель промышленного кавитатора

Статический теплогенератор

Основной плюс данных установок в том, что в них ничего не вращается. Электроэнергия тратится только на работу насоса. Кавитация происходит при помощи естественных физических процессов в воде.

КПД таких установок иногда превышает 100%. Средой для генераторов может быть жидкость, сжатый газ, тосол, антифриз.

Разница между температурой входа и выхода может достигать 100⁰С. При работе на сжатом газе, его вдувают по касательной в вихревую камеру. В ней он ускоряется. При создании вихря, горячий воздух проходит сквозь коническую воронку, а холодный возвращается. Температура может достигать 200⁰С.

Достоинства:

Может обеспечить большую разность температур на горячем и холодном концах, работать при низком давлении.
КПД не ниже 90%.
Никогда не перегревается.
Пожаро,- и взрывобезопасен. Может использоваться во взрывоопасной среде.
Обеспечивает быстрый и эффективный нагрев всей системы.
Может использоваться как для обогрева, так и для охлаждения.

В настоящее время применяется недостаточно часто. Используют кавитационный теплогенератор, чтобы удешевить отопление дома или производственных помещений при наличии сжатого воздуха. Недостатком остается довольно высокая стоимость оборудования.

Теплогенератор Потапова

Популярным и более изученным является изобретение теплогенератора Потапова. Он считается статическим устройством.

Сила давления в системе создается центробежным насосом. Струя воды подается с большим напором в улитку. Жидкость начинает разогреваться благодаря вращению по изогнутому каналу. Она попадает в вихревую трубу. Метраж трубы должен быть больше ширины в десятки раз.

Схема устройства генератора

Патрубок
Улитка.
Вихревая труба.
Верхний тормоз.
Выпрямитель воды.
Соединительная муфта.
Нижнее тормозное кольцо.
Байпас.
Отводная линия.

Вода проходит по расположенной вдоль стенок винтовой спирали. Дальше поставлено тормозное устройство для выведения части горячей воды. Струя немного разравнивается пластинами, прикрепленными к втулке. Внутри имеется пустое пространство, соединенное с еще одним тормозным устройством.

Вода с высокой температурой поднимается, а холодный вихревой поток жидкости спускается по внутреннему пространству. Холодный поток соприкасается с горячим через пластины на втулке и нагревается.

Теплая вода спускается к нижнему тормозному кольцу и еще подогревается благодаря кавитации. Подогретый поток от нижнего тормозного устройства проходит через байпас в отводящий патрубок.

Верхнее тормозное кольцо имеет проход, диаметр которого равен поперечнику вихревой трубы. Благодаря ему горячая вода может попасть в патрубок. Происходит смешивание горячего и теплого потока. Дальше вода используется по назначению. Обычно для обогрева помещений или бытовых нужд. Обрат присоединяется к насосу. Патрубок – к входу в систему отопления дома.

Чтобы установить теплогенератор Потапова, необходима диагональная разводка. Горячий теплоноситель нужно подавать в верхний ход батареи, а из нижнего будет выходить холодный.

Генератор Потапова собственными силами

Существует много промышленных моделей генератора. Для опытного мастера не составит труда изготовить вихревой теплогенератор своими руками :

Вся система должна быть надежно закреплена. При помощи уголков изготавливают каркас. Можно использовать сварку или болтовое соединение. Главное, чтобы конструкция была прочной.
На станине укрепляют электродвигатель. Его подбирают соответственно площади помещения, внешним условиям и имеющемуся напряжению.
На раме крепится водяной насос. При его выборе учитывают:

насос необходим центробежный;
у двигателя хватит сил для его раскрутки;
насос должен выдерживать жидкость любой температуры.

Насос присоединяется к двигателю.
Из толстой трубы диаметром 100 мм изготавливается цилиндр длиной 500-600 мм.
Из толстого плоского металла необходимо изготовить две крышки:

одна должна иметь отверстие под патрубок;
вторая под жиклер. На краю делается фаска. Получается форсунка.

Крышки к цилиндру лучше крепить резьбовым соединением.
Жиклер находится внутри. Его диаметр должен быть в два раза меньше ¼ части диаметра цилиндра.

Очень маленькое отверстие приведет к перегреву насоса и быстрому износу деталей.

Патрубок со стороны форсунки подключается к подаче насоса. Второй подключают к верхней точке системы отопления. Остывшая вода из системы подключается к входу насоса.
Вода под давлением насоса подается в форсунку. В камере теплогенератора ее температура увеличивается благодаря вихревым потокам. Потом она подается в отопление.

Схема кавитационного генератора

Жиклер.
Вал электродвигателя.
Вихревая труба.
Входящая форсунка.
Отводящий патрубок.
Гаситель вихрей.

Для регулирования температуры, за патрубком ставят задвижку. Чем меньше она открыта, тем дольше вода в кавитаторе, и тем выше ее температура.

При прохождении воды через жиклер, получается сильный напор. Он бьет в противоположную стену и за счет этого закручивается. Поместив в середину потока дополнительную преграду, можно добиться большей отдачи.

Гаситель вихрей

На этом основана работа гасителя вихрей:

Изготавливается два кольца, ширина 4-5 см, диаметр немного меньше цилиндра.
Из толстого металла вырезается 6 пластин длиной ¼ корпуса генератора. Ширина зависит от диаметра и подбирается индивидуально.
Пластины закрепляются внутрь колец друг напротив друга.
Гаситель вставляется напротив сопла.

Разработки генераторов продолжаются. Для увеличения производительности с гасителем можно экспериментировать.

В результате работы происходят теплопотери в атмосферу. Для их устранения можно изготовить теплоизоляцию. Сначала ее делают из металла, а поверх обшивают любым изолирующим материалом. Главное, чтобы он выдерживал температуру кипения.

Для облегчения введения в эксплуатацию и обслуживания генератора Потапова необходимо:

окрасить все металлические поверхности;
изготавливать все детали из толстого металла, так теплогенератор дольше прослужит;
во время сборки есть смысл изготовить несколько крышек с различным диаметром отверстий. Опытным путем подбирается оптимальный вариант для данной системы;
до подключения потребителей, закольцевав генератор, необходимо проверить его герметичность и работоспособность.

Гидродинамический контур

Для правильного монтажа вихревого теплогенератора необходим гидродинамический контур.

Схема подключения контура

Для его изготовления необходимы:

выходной манометр, для измерения давления на выходе из кавитатора;
термометры для измерения температуры до и после теплогенератора;
сбросной кран для удаления воздушных пробок;
краны на входе и выходе;
манометр на входе, для контроля давления насоса.

Гидродинамический контур упростит обслуживание и контроль за работой системы.

При наличии однофазной сети, можно использовать частотный преобразователь. Это позволит поднять скорость вращения насоса, подобрать правильную.

Вихревой теплогенератор применяется для отопления дома и подачи горячей воды. Имеет ряд преимуществ перед другими обогревателями:

установка теплогенератора не требует разрешительных документов;
кавитатор работает в автономном режиме и не требует постоянного контроля;
является экологически чистым источником энергии, не имеет вредных выбросов в атмосферу;
полная пожаро,- и взрывобезопасность;
меньший расход электричества. Неоспоримая экономичность, КПД приближается к 100%;
вода в системе не образует накипи, не требуется дополнительная водоподготовка;
может использоваться как для отопления, так и для подачи горячей воды;
занимает мало места и легко монтируется в любую сеть.

С учетом всего этого, кавитационный генератор становится более востребованным на рынке. Такое оборудование с успехом применяют для отопления жилых и офисных помещений.

Видео. Вихревой теплогенератор своими руками.

Налаживается производство таких генераторов. Современная промышленность предлагает роторные генераторы и статические. Они оборудованы приборами контроля и датчиками защиты. Можно подобрать генератор, чтобы смонтировать отопление помещений любой площади.

Научные лаборатории и народные умельцы продолжают эксперименты по усовершенствованию теплогенераторов. Возможно, скоро вихревой теплогенератор займет свое достойное место среди приборов отопления.