Kavitatsiooni keerissoojusgeneraatorid – kõik, mida pead teadma tehnoloogia ja selle praktilise rakenduse kohta. Vortex soojusgeneraator Potapovi leiutis veekütteseadmete jaoks

Sellest ajast peale on generaatoreid loomulikult muudetud ja need on võimelised kütma palju suuremat ala kui 250 aastat tagasi.

Peamine kriteerium, mille järgi generaatorid üksteisest erinevad, on nende laaditav kütus. Sõltuvalt sellest eristavad nad järgmised tüübid:

1. Diislikütuse soojusgeneraatorid – toodavad soojust diislikütuse põlemisel. Need on võimelised suuri alasid hästi soojendama, kuid parem on neid kodus mitte kasutada kütuse põlemisel tekkivate mürgiste ainete tõttu.
2. Gaassoojusgeneraatorid töötavad pideva gaasivarustuse põhimõttel, põledes spetsiaalses kambris, mis toodab ka soojust. Seda peetakse täiesti ökonoomseks võimaluseks, kuid paigaldamine nõuab eriluba ja suuremat ohutust.
3. Tahkekütuse generaatorid on kavandatud meenutama tavalist söeahju, millel on põlemiskamber, tahma ja tuha sektsioon ning kütteelement. Mugav kasutamiseks avatud aladel, kuna nende töö ei sõltu ilmastikutingimustest.
4. – nende tööpõhimõte põhineb termilise muundamise protsessil, mille käigus vedelikus tekkivad mullid kutsuvad esile faaside segavoolu, suurendades tekkiva soojuse hulka.

Kütteseadmete kõrge hind paneb paljud mõtlema, kas tasub osta tööstuslik mudel või on parem see ise kokku panna. Põhimõtteliselt on soojusgeneraator veidi muudetud tsentrifugaalpump. Igaüks, kellel on selles valdkonnas minimaalsed teadmised, saab sellise seadme ise kokku panna. Kui teil pole oma kujundusi, leiate Internetist alati valmis diagramme. Peaasi on valida selline, mis muudab soojusgeneraatori oma kätega kokkupaneku lihtsaks. Kuid kõigepealt ei tee haiget selle seadme kohta võimalikult palju teada saada.

Mis on soojusgeneraator

Selle klassi seadmeid esindavad kaks peamist tüüpi seadmeid:

• Staator;
• Notorny (pööris).

Kuid mitte nii kaua ilmusid ka kavitatsioonimudelid, mis võivad lähitulevikus saada vääriliseks asenduseks tavapäraste kütuseliikidega töötavatele seadmetele.

Staatori ja rootori seadmete erinevus seisneb selles, et esimeses soojendatakse vedelikku seadme sisse- ja väljalaskeavade juures asuvate düüside abil. Teist tüüpi generaatorites tekib pumba pöörlemise ajal soojust, mis põhjustab vees turbulentsi.

Vaatame videot, töötavat generaatorit, mõõtmisi:

Oma jõudluse poolest on enda kokkupandud pöörissoojusgeneraator mõnevõrra parem kui staatori generaator. Sellel on 30% suurem soojusülekanne. Ja kuigi selliseid seadmeid esitatakse tänapäeval turul mitmesugustes modifikatsioonides, mis erinevad rootorite ja düüside poolest, ei muutu nende töö olemus. Nendest parameetritest lähtuvalt on ikkagi parem vortex tüüpi soojusgeneraator ise kokku panna. Kuidas seda teha, arutatakse allpool.

Varustus ja tööpõhimõte

Lihtsaim disain on seade, mis koosneb järgmistest elementidest:

1. Rootor on valmistatud süsinikterasest;
2. Staator (keevitatud või monoliitne);
3. Survehülss siseläbimõõduga 28 mm;
4. Terasest rõngas.

Vaatleme generaatori tööpõhimõtet kavitatsioonimudeli näitel. Selles siseneb vesi kavitaatorisse, mille järel mootor seda pöörleb. Seadme töötamise ajal varisevad jahutusvedelikus olevad õhumullid kokku. Sel juhul kavitaatorisse sisenev vedelik soojeneb.

Oma kätega kokkupandud seadmega töötamiseks, kasutades Internetist leitud seadme jooniseid, tuleks meeles pidada, et see nõuab energiat, mis kulub seadmes oleva hõõrdejõu ületamiseks, helivibratsiooni tekitamiseks ja vedeliku soojendamiseks. Lisaks on seadme efektiivsus peaaegu 100%.

Seadme kokkupanekuks vajalikud tööriistad

Sellist seadet pole võimalik ise nullist kokku panna, kuna selle valmistamiseks on vaja kasutada tehnoloogilisi seadmeid, mida kodumeistril lihtsalt pole. Seetõttu panevad nad tavaliselt oma kätega kokku ainult koostu, mis mingil moel kordub. Seda nimetatakse Potapovi seadmeks.

Kuid isegi selle seadme kokkupanemiseks vajate järgmisi seadmeid:

1. Puur ja selle jaoks mõeldud puuride komplekt;
2. Keevitusmasin;
3. Lihvimis masin;
4. Võtmed;
5. Kinnitusvahendid;
6. Krunt ja pintsel.

Lisaks peate ostma 220 V võrgust töötava mootori ja kindla aluse seadme enda paigaldamiseks sellele.

Generaatori valmistamise etapid

Seadme kokkupanek algab segamistoru ühendamisest pumbaga, soovitud survetüübiga. See on ühendatud spetsiaalse ääriku abil. Toru põhja keskel on auk, mille kaudu kuum vesi välja lastakse. Selle voolu reguleerimiseks kasutatakse piduriseadet. See asub põhja ees.

Aga kuna süsteemis ringleb ka külm vesi, siis tuleb ka selle vooluhulka reguleerida. Sel eesmärgil kasutatakse kettaalaldit. Kui vedelik jahtub, suunatakse see kuuma otsa, kus see segatakse spetsiaalses segistis kuumutatud jahutusvedelikuga.

Järgmisena liiguvad nad oma kätega keerissoojuse generaatori konstruktsiooni kokkupanemisele. Selleks lõikan lihvimismasinaga nurki, millest põhikonstruktsioon kokku pannakse. Kuidas seda teha, näete alloleval joonisel.

Konstruktsiooni kokkupanemiseks on kaks võimalust:

• poltide ja mutrite kasutamine;
• Keevitusmasina kasutamine.

Esimesel juhul olge valmis selleks, et peate kinnitusdetailide jaoks augud tegema. Selleks vajate puurit. Montaažiprotsessis on vaja arvestada kõigi mõõtmetega - see aitab saada kindlaksmääratud parameetritega seadet.

Kõige esimene etapp on raami loomine, millele mootor paigaldatakse. See on kokku pandud rauast nurkadest. Konstruktsiooni mõõtmed sõltuvad mootori suurusest. Need võivad erineda ja on valitud konkreetse seadme jaoks.

Mootori kinnitamiseks kokkupandud raami külge vajate teist ruutu. See toimib konstruktsioonis risttalana. Mootori valimisel soovitavad eksperdid pöörata tähelepanu selle võimsusele. Sellest parameetrist sõltub soojendatava jahutusvedeliku kogus.

Vaatame videot, soojusgeneraatori kokkupanemise etappe:

Kokkupaneku viimane etapp on raami värvimine ja aukude ettevalmistamine seadme paigaldamiseks. Kuid enne pumba paigaldamise alustamist peaksite arvutama selle võimsuse. Vastasel juhul ei pruugi mootor olla võimeline seadet käivitama.

Pärast kõigi komponentide ettevalmistamist ühendatakse pump avaga, kust vesi voolab rõhu all ja seade on töövalmis. Nüüd, kasutades teist toru, ühendatakse see küttesüsteemiga.

See mudel on üks lihtsamaid. Aga kui on soov jahutusvedeliku temperatuuri reguleerida, siis paigaldage lukustusseade. Kasutada võib ka elektroonilisi jälgimisseadmeid, kuid tuleb arvestada, et need on üsna kallid.

Seade ühendatakse süsteemiga järgmiselt. Esiteks on see ühendatud auguga, mille kaudu vesi voolab. Ta on surve all. Teist toru kasutatakse otseseks ühendamiseks küttesüsteemiga. Jahutusvedeliku temperatuuri muutmiseks on toru taga lukustusseade. Kui see on suletud, tõuseb süsteemi temperatuur järk-järgult.

Kasutada saab ka täiendavaid sõlme. Kuid selliste seadmete maksumus on üsna kõrge.

Vaadake videot, disain pärast valmistamist:

Tulevase generaatori korpust saab keevitada. Ja iga treial pöörab selle osi vastavalt teie joonistele. Tavaliselt on see silindrikujuline, mõlemalt poolt suletud. Kere külgedel on läbivad augud. Neid on vaja seadme ühendamiseks küttesüsteemiga. Korpuse sisse asetatakse joa.

Generaatori väliskate on tavaliselt terasest. Seejärel tehakse sellesse augud poltide ja keskse jaoks, mille külge keevitatakse seejärel vedeliku etteandmise liitmik.

Esmapilgul tundub, et soojusgeneraatori puidust oma kätega kokkupanemises pole midagi keerulist. Kuid tegelikult pole see ülesanne nii lihtne. Muidugi, kui te ei kiirusta ega uuri probleemi hästi, saate sellega hakkama. Kuid töödeldud osade mõõtmete täpsus on väga oluline. Ja rootori valmistamine nõuab erilist tähelepanu. Tõepoolest, kui see on valesti töödeldud, hakkab seade töötama kõrge vibratsioonitasemega, mis mõjutab negatiivselt kõiki osi. Enim kannatavad sellises olukorras aga laagrid. Need purunevad väga kiiresti.

Ainult korralikult kokku pandud soojusgeneraator töötab tõhusalt. Lisaks võib selle efektiivsus ulatuda 93% -ni. Sellepärast soovitavad eksperdid.

Ruumide või vedelike soojendamiseks kasutatakse sageli klassikalisi seadmeid - kütteelemente, põlemiskambreid, hõõgniite jne. Kuid koos nendega kasutatakse seadmeid, millel on jahutusvedelikule põhimõtteliselt erinev mõju. Selliste seadmete hulka kuulub kavitatsioonisoojusgeneraator, mille tööks on gaasimullide moodustamine, mille tõttu soojust eraldub.

Disain ja tööpõhimõte

Kavitatsioonisoojusgeneraatori tööpõhimõte on mehaanilise energia muundamisest soojusenergiaks tulenev kütteefekt. Nüüd vaatame lähemalt kavitatsiooni nähtust ennast. Kui vedelikus tekib liigne rõhk, tekib turbulents, kuna vedeliku rõhk on suurem kui selles sisalduval gaasil, vabanevad gaasimolekulid eraldi inklusioonidesse - mullide kokkuvarisemine. Rõhu erinevuse tõttu kipub vesi suruma kokku gaasimulli, mis kogub selle pinnale suure hulga energiat ja temperatuur sees ulatub umbes 1000 - 1200ºC.

Kui kavitatsiooniõõnsused liiguvad normaalsesse rõhutsooni, siis mullid hävivad ja nende hävimisest tulenev energia vabaneb ümbritsevasse ruumi. Tänu sellele vabaneb soojusenergia ja vedelik kuumutatakse keerisevooluga. Soojusgeneraatorite töö põhineb sellel põhimõttel; siis kaaluge kavitatsiooniküttekeha kõige lihtsama versiooni tööpõhimõtet.

Lihtsaim mudel

Vaadake joonist 1, siin on kõige lihtsama kavitatsioonisoojusgeneraatori seade, mis koosneb vee pumpamisest kuni torujuhtme ahenemise punktini. Kui veevool jõuab düüsini, suureneb vedeliku rõhk oluliselt ja algab kavitatsioonimullide teke. Düüsist väljudes vabastavad mullid soojusvõimsust ja rõhk pärast düüsi läbimist väheneb oluliselt. Praktikas võib tõhususe suurendamiseks paigaldada mitu düüsi või toru.

Potapovi ideaalne soojusgeneraator

Ideaalne paigaldusvõimalus on Potapovi soojusgeneraator, millel on statsionaarse (6) vastas paigaldatud pöörlev ketas (1). Külma vett toidetakse kavitatsioonikambri (3) põhjas (4) asuvast torust ja sama kambri ülemisest punktist (5) juhitakse välja juba soojendatud vesi. Sellise seadme näide on näidatud alloleval joonisel 2:

Kuid seadet ei kasutatud laialdaselt selle toimimise praktilise põhjenduse puudumise tõttu.

Liigid

Kavitatsioonisoojuse generaatori põhiülesanne on gaasisulgude moodustamine ning nende kogusest ja intensiivsusest sõltub kütte kvaliteet. Kaasaegses tööstuses on selliseid soojusgeneraatoreid mitut tüüpi, mis erinevad vedelikus mullide tekitamise põhimõtte poolest. Kõige tavalisemad on kolme tüüpi:

• Roteerivad soojusgeneraatorid– tööelement pöörleb elektriajami toimel ja tekitab vedeliku turbulentsi;
• Torukujuline– muuta rõhku torude süsteemi tõttu, mille kaudu vesi liigub;
• Ultraheli– vedeliku heterogeensus sellistes soojusgeneraatorites tekib madala sagedusega helivibratsioonide tõttu.

Lisaks ülaltoodud tüüpidele on olemas laserkavitatsioon, kuid see meetod pole veel leidnud tööstuslikku rakendamist. Nüüd vaatame iga tüüpi üksikasjalikumalt.

Pöörlev soojusgeneraator

See koosneb elektrimootorist, mille võll on ühendatud rootormehhanismiga, mis on loodud vedelikus turbulentsi tekitamiseks. Rootori konstruktsiooni eripäraks on suletud staator, milles toimub kuumutamine. Staatori enda sees on silindriline õõnsus - keeriskamber, milles rootor pöörleb. Kavitatsioonisoojuse generaatori rootor on silinder, mille pinnal on süvendid, silindri pöörlemisel staatori sees tekitavad need süvendid vees heterogeensust ja põhjustavad kavitatsiooniprotsesse.

Süvendite arv ja nende geomeetrilised parameetrid määratakse sõltuvalt mudelist. Optimaalsete kütteparameetrite jaoks on rootori ja staatori vaheline kaugus umbes 1,5 mm. See disain ei ole ainuke omataoline, pika moderniseerimise ja täiustamise ajaloo jooksul on rootori tüüpi tööelementi tehtud palju ümberkujundamisi.

Üks esimesi tõhusaid kavitatsioonimuundurite mudeleid oli Griggsi generaator, mis kasutas ketasrootorit, mille pinnal olid pimedad augud. Üks kettakavitatsiooni soojusgeneraatorite kaasaegsetest analoogidest on näidatud alloleval joonisel 4:

Vaatamata konstruktsiooni lihtsusele on pöörlevat tüüpi sõlmede kasutamine üsna keeruline, kuna need nõuavad täpset kalibreerimist, usaldusväärseid tihendeid ja geomeetriliste parameetrite järgimist töö ajal, mis muudab nende töö keeruliseks. Selliseid iseloomustab korpuse ja osade kavitatsioonierosiooni tõttu üsna madal kasutusiga - 2 - 4 aastat. Lisaks tekitavad need pöörleva elemendi töötamise ajal üsna suure mürakoormuse. Selle mudeli eeliste hulka kuulub kõrge tootlikkus – 25% kõrgem kui klassikalistel küttekehadel.

Torukujuline

Staatilisel soojusgeneraatoril pole pöörlevaid elemente. Kuumutamisprotsess neis toimub vee liikumise tõttu läbi pikkusega kitsenevate torude või Lavali pihustite paigaldamise tõttu. Vesi tarnitakse tööelemendile hüdrodünaamilise pumba abil, mis tekitab ahenevas ruumis vedelikule mehaanilise jõu ning selle läbimisel laiemasse õõnsusse tekivad kavitatsioonipöörised.

Erinevalt eelmisest mudelist ei tee torukütteseadmed erilist müra ega kulu nii kiiresti. Paigaldamise ja kasutamise ajal ei pea te muretsema täpse tasakaalustamise pärast ning kui kütteelemendid on hävinud, maksab nende asendamine ja parandamine palju vähem kui pöörlevad mudelid. Torukujuliste soojusgeneraatorite puudusteks on oluliselt väiksem tootlikkus ja mahukad mõõtmed.

Ultraheli

Seda tüüpi seadmetel on teatud helivibratsiooni sagedusele häälestatud resonaatorikamber. Selle sisendisse on paigaldatud kvartsplaat, mis tekitab elektriliste signaalide rakendamisel võnkumisi. Plaadi vibratsioon tekitab vedeliku sees laineefekti, mis jõuab resonaatorikambri seinteni ja peegeldub. Tagasiliikumise ajal puutuvad lained kokku otsese vibratsiooniga ja tekitavad hüdrodünaamilist kavitatsiooni.

Järgmisena kantakse mullid soojuspaigaldise kitsaste sisselasketorude kaudu veevooluga minema. Laiale alale liikudes vajuvad mullid kokku, vabastades soojusenergiat. Ultraheli kavitatsioonigeneraatoritel on ka head tööomadused, kuna neil pole pöörlevaid elemente.

Rakendus

Tööstuses ja igapäevaelus on kavitatsioonisoojusgeneraatorid leidnud rakendust väga erinevates tegevusvaldkondades. Sõltuvalt määratud ülesannetest kasutatakse neid:

• Küte– paigaldiste sees muundatakse mehaaniline energia soojusenergiaks, tänu millele liigub kuumutatud vedelik läbi küttesüsteemi. Tuleb märkida, et kavitatsioonisoojusgeneraatorid suudavad soojendada mitte ainult tööstusrajatisi, vaid ka terveid külasid.
• Jooksva vee soojendamine– kavitatsiooniseade on võimeline vedelikku kiiresti soojendama, tänu millele saab hõlpsasti asendada gaasi- või elektriboilerit.
• Vedelike segamine– kihtide vähenemise tõttu koos väikeste õõnsuste moodustumisega võimaldavad sellised ühikud saavutada vedelike, mis erineva tiheduse tõttu loomulikult ei segune, korraliku segunemise kvaliteedi.

Eelised ja miinused

Võrreldes teiste soojusgeneraatoritega on kavitatsiooniseadmetel mitmeid eeliseid ja puudusi.

Selliste seadmete eelised hõlmavad järgmist:

• Palju tõhusam mehhanism soojusenergia tootmiseks;
• Tarbib oluliselt vähem ressursse kui kütusegeneraatorid;
• Võib kasutada nii väikese võimsusega kui ka suurte tarbijate kütmiseks;
• Täiesti keskkonnasõbralik – ei eralda töötamise ajal keskkonda kahjulikke aineid.

Kavitatsioonisoojusgeneraatorite puudused on järgmised:

• Suhteliselt suured mõõtmed - elektri- ja kütusemudelitel on palju väiksemad mõõtmed, mis on oluline juba kasutatud ruumi paigaldamisel;
• Veepumba ja kavitatsioonielemendi enda tööst tulenev suur müra, mis raskendab paigaldamist koduruumidesse;
• Ebaefektiivne võimsuse ja jõudluse suhe väikese ruutmeetriga ruumide puhul (kuni 60 m2 on kasulikum kasutada kütteelemendiga gaasi, vedelkütust või samaväärset elektrienergiat).\

DIY CTG

Lihtsaim võimalus kodus kasutamiseks on torukujuline kavitatsioonigeneraator, millel on üks või mitu düüsi vee soojendamiseks. Seetõttu vaatame näidet just sellise seadme valmistamisest; selleks vajate:

• Pump – kütmiseks vali kindlasti soojuspump, mis ei karda pidevat kokkupuudet kõrgete temperatuuridega. See peaks tagama töörõhu 4–12 atm.
• 2 manomeetrit ja muhvid nende paigaldamiseks - asetatakse düüsi mõlemale küljele rõhu mõõtmiseks kavitatsioonielemendi sisse- ja väljalaskeava juures.
• Termomeeter jahutusvedeliku küttekoguse mõõtmiseks süsteemis.
• Ventiil liigse õhu eemaldamiseks kavitatsioonisoojuse generaatorist. Paigaldatud süsteemi kõrgeimasse punkti.
• Düüs - peab olema ava läbimõõduga 9–16 mm; selle väiksemaks muutmine ei ole soovitatav, kuna pumbas võib juba tekkida kavitatsioon, mis vähendab oluliselt selle kasutusiga. Otsaku kuju võib olla silindriline, kooniline või ovaalne, praktilisest vaatenurgast sobib teile igaüks.
• Torud ja ühenduselemendid (kütteradiaatorid, kui need pole saadaval) valitakse vastavalt ülesandele, kuid lihtsaim variant on jootmiseks mõeldud plasttorud.
• Kavitatsioonisoojuse generaatori automaatne sisse/väljalülitamine - reeglina on see seotud temperatuurirežiimiga, seatud lülituma umbes 80ºC juures ja lülitub sisse, kui temperatuur langeb alla 60ºC. Kuid kavitatsioonisoojuse generaatori töörežiimi saate ise valida.

Enne kõigi elementide ühendamist on soovitatav joonistada nende asukoha skeem paberile, seintele või põrandale. Asukohad tuleb asetada tuleohtlikest elementidest eemale või eemaldada need küttesüsteemist ohutusse kaugusesse.

Pange kõik elemendid kokku, nagu näidatud skeemil, ja kontrollige lekkeid ilma generaatorit sisse lülitamata. Seejärel proovi kavitatsioonisoojuse generaatorit töörežiimis, normaalseks vedeliku temperatuuri tõusuks loetakse 3-5ºC minutis.

Kõigis tööstusrajatistes ei ole võimalust kütta ruume klassikaliste gaasi-, vedel- või tahkekütusel töötavate soojusgeneraatoritega ning küttekehadega küttekeha kasutamine on ebaotstarbekas või ohtlik. Sellistes olukordades tuleb appi keerissoojuse generaator, mis kasutab töövedeliku soojendamiseks kavitatsiooniprotsesse. Nende seadmete põhilised tööpõhimõtted avastati juba eelmise sajandi 30ndatel ja neid on aktiivselt arendatud alates 50ndatest. Kuid vedelkütte kasutuselevõtt tootmisprotsessi keeriseefektide tõttu toimus alles 90ndatel, kui energiaressursside säästmise küsimus muutus kõige teravamaks.

Disain ja tööpõhimõte

Esialgu õppisid nad keeristevoolude tõttu õhku ja muid gaasisegusid soojendama. Sel hetkel ei olnud võimalik vett sel viisil soojendada, kuna sellel puuduvad kokkusurumisomadused. Esimesed katsed selles suunas tegi Merkulov, kes tegi ettepaneku täita Ranque toru õhu asemel veega. Soojuse eraldumine osutus vedeliku keerisliikumise kõrvalmõjuks ja pikka aega polnud protsessil isegi õigustust.

Tänapäeval on teada, et kui vedelik liigub läbi spetsiaalse kambri, sunnib liigne rõhk veemolekulid välja suruma gaasimolekule, mis kogunevad mullideks. Vee protsentuaalse eelise tõttu kipuvad selle molekulid purustama gaasisulgusid ja pinnarõhk neis suureneb. Gaasi molekulide edasise sissevoolu korral tõuseb temperatuur inklusioonide sees, ulatudes 800–1000ºС. Ja pärast madalama rõhuga tsooni jõudmist toimub mullide kavitatsiooni (kokkuvarisemise) protsess, mille käigus kogunenud soojusenergia vabaneb ümbritsevasse ruumi.

Sõltuvalt vedeliku sees kavitatsioonimullide moodustumise meetodist on kõik keerissoojuse generaatorid jagatud kolme kategooriasse:

• Passiivsed tangentsiaalsed süsteemid;
• Passiivsed aksiaalsed süsteemid;
• Aktiivsed seadmed.

Nüüd vaatame iga kategooriat üksikasjalikumalt.

Passiivne tangentsiaalne VTG

Need on keerissoojuse generaatorid, mille termogenereeriv kamber on staatilise konstruktsiooniga. Struktuurselt on sellised keerisegeneraatorid mitme toruga kamber, mille kaudu tarnitakse ja eemaldatakse jahutusvedelik. Neis tekib liigne rõhk kompressoriga vedeliku pumpamisel, kambri ja selle sisu kuju on sirge või keerdtoru. Sellise seadme näide on näidatud alloleval joonisel.

Joonis 1: Passiivse tangentsiaalgeneraatori skeem

Kui vedelik liigub läbi sisselasketoru, toimub pidurdusseadme tõttu kambri sissepääsu juures pidurdamine, mis põhjustab ruumala laienemise tsoonis vähenenud ruumi tekkimist. Siis vajuvad mullid kokku ja vesi soojeneb. Pööriseenergia saamiseks passiivsetes keerissoojusgeneraatorites paigaldatakse kambrist mitu sisendit/väljundit, düüsid, muutuv geomeetriline kuju ja muud tehnikad, mis tekitavad muutuva rõhu.

Passiivsed aksiaalsed soojusgeneraatorid

Sarnaselt eelmisele tüübile pole passiivsetel aksiaalsetel turbulentsi tekitamiseks liikuvaid elemente. Seda tüüpi keerissoojusgeneraatorid soojendavad jahutusvedelikku, paigaldades kambrisse silindriliste, spiraalsete või kooniliste aukudega membraani, düüsi, stantsi ja drosselklapi, mis toimib piirava seadmena. Mõne mudeli puhul on nende tõhususe suurendamiseks paigaldatud mitu kütteelementi, millel on läbipääsuavade erinevad omadused.

Vaadake joonist; siin on lihtsa aksiaalse soojusgeneraatori tööpõhimõte. See soojuspaigaldis koosneb küttekambrist, külma vedelikuvoolu sisselasketorust, voolukujundajast (ei ole kõigis mudelites), piirajast ja kuuma veevooluga väljalasketorust.

Aktiivsed soojusgeneraatorid

Vedeliku kuumutamine sellistes keerissoojusgeneraatorites toimub tänu aktiivse liikuva elemendi tööle, mis interakteerub jahutusvedelikuga. Need on varustatud ketas- või trumliaktivaatoritega kavitatsiooni-tüüpi kambritega. Need on pöörlevad soojusgeneraatorid, millest üks kuulsamaid on Potapovi soojusgeneraator. Aktiivse soojusgeneraatori lihtsaim skeem on näidatud alloleval joonisel.

Aktivaatori pöörlemisel tekivad mullid aktivaatori pinnal olevate aukude ja nendega kambri vastasseina eri suundades olevate aukude tõttu. Seda disaini peetakse kõige tõhusamaks, kuid ka üsna keeruliseks elementide geomeetriliste parameetrite valimisel. Seetõttu on enamikul keerissoojuse generaatoritel perforatsioon ainult aktivaatoril.

Eesmärk

Kavitatsioonigeneraatori kasutuselevõtu koidikul kasutati seda ainult ettenähtud otstarbel - soojusenergia ülekandmiseks. Tänapäeval kasutatakse selle valdkonna arendamise ja täiustamisega seoses keerissoojuse generaatoreid:

• Ruumide küte, nii olme- kui tööstuspiirkondades;
• Küttevedelik tehnoloogiliste toimingute jaoks;
• Läbivooluboileritena, kuid suurema kasuteguriga kui klassikalised boilerid;
• Toidu- ja ravimsegude pastöriseerimiseks ja homogeniseerimiseks määratud temperatuuril (see tagab viiruste ja bakterite eemaldamise vedelikust ilma kuumtöötluseta);
• Külma voolu vastuvõtmine (sellistes mudelites on kuum vesi kõrvalmõju);
• Naftasaaduste segamine ja eraldamine, keemiliste elementide lisamine saadud segule;
• Steami genereerimine.

Keerissoojuse generaatorite edasise täiustamisega laieneb nende rakendusala. Veelgi enam, seda tüüpi kütteseadmetel on mitmeid eeldusi mineviku endiselt konkurentsivõimeliste tehnoloogiate väljatõrjumiseks.

Eelised ja miinused

Võrreldes ruumide kütmiseks või vedelike soojendamiseks mõeldud identsete tehnoloogiatega on keerissoojusgeneraatoritel mitmeid olulisi eeliseid:

• Keskkonnasõbralikkus– võrreldes gaasi-, tahkekütuse- ja diiselsoojusgeneraatoritega ei saasta need keskkonda;
• Tule- ja plahvatusohutus– keerismudelid, võrreldes gaasisoojusgeneraatorite ja naftasaadusi kasutavate seadmetega, sellist ohtu ei kujuta;
• Muutlikkus— olemasolevatesse süsteemidesse saab paigaldada keerissoojuse generaatori, ilma et oleks vaja paigaldada uusi torustikke;
• Majandus– teatud olukordades on need palju tulusamad kui klassikalised soojusgeneraatorid, kuna annavad sama soojusvõimsuse tarbitud elektrienergia osas;
• Jahutussüsteemi pole vaja korraldada;
• Ei nõua põlemisproduktide eemaldamise korraldamist, ei eralda vingugaasi ega saasta töö- või eluruumi õhku;
• Tagab üsna kõrge efektiivsuse– umbes 91–92% elektrimootori või pumba suhteliselt väikese võimsusega;
• Katlakivi ei teki vedeliku kuumutamisel, mis vähendab oluliselt korrosioonist ja lubjaladestustega ummistumisest tingitud kahjustuste tõenäosust;

Kuid lisaks eelistele on keerissoojusgeneraatoritel ka mitmeid puudusi:

• Loob paigalduskohas tugeva mürakoormuse, mis piirab oluliselt nende kasutamist otse magamistubades, saalides, kontorites ja sarnastes kohtades;
• Iseloomulikud suured mõõtmed, võrreldes klassikaliste vedelsoojenditega;
• Nõuab kavitatsiooniprotsessi peenhäälestamist, kuna mullid põrkuvad torujuhtme seintega ja pumba tööelemendid põhjustavad nende kiiret kulumist;
• Üsna kallis remont kui keerissoojuse generaatori elemendid ebaõnnestuvad.

Valiku kriteeriumid

Keerissoojuse generaatori valimisel on oluline määrata seadme praegused parameetrid, mis on ülesande lahendamiseks kõige sobivamad. Need parameetrid hõlmavad järgmist:

• Energiatarve– määrab käitise tööks vajaliku võrgust tarbitava elektrienergia koguse.
• Konversioonitegur– määrab tarbitud ja soojusenergiana vabaneva energia suhte kW-des.
• Voolukiirus– määrab vedeliku liikumise kiiruse ja selle reguleerimise võimaluse (võimaldab reguleerida soojusvahetust küttesüsteemides või rõhku veesoojendis).
• Vortex kambri tüüp– määrab soojusenergia saamise viisi, protsessi efektiivsuse ja selleks vajalikud kulud.
• mõõtmed– oluline tegur, mis mõjutab soojusgeneraatori paigaldamise võimalust igasse kohta.
• Ringlusringide arv– mõnel mudelil on lisaks küttekontuurile ka külma vee tühjenduskontuur.

Mõne keerissoojuse generaatori parameetrid on näidatud allolevas tabelis:

Tabel: mõnede keerisegeneraatorite mudelite omadused

Samuti on oluline tegur keerissoojuse generaatori hind, mille määrab tootja ja mis võib sõltuda nii selle konstruktsioonilistest omadustest kui ka tööparameetritest.

DIY VTG

Koduseks keerissoojuse generaatori valmistamiseks vajate: elektrimootorit, tasast suletud kambrit, milles on pöörlev ketas, pumpa, nurklihvijat, keevitamist (metalltorude jaoks), jootekolbi (plasttorude jaoks) , elektritrell, torud ja liitmikud nende jaoks, raam või alus seadmete paigutamiseks. Kokkupanek sisaldab järgmisi samme:

Sellise keerissoojuse generaatori saab ühendada nii olemasoleva soojusvarustussüsteemiga kui ka paigaldada sellele eraldi kütteradiaatorid.

Video teemal

Potapovi soojusgeneraator pole laiemale avalikkusele teada ja seda pole teaduslikust vaatenurgast veel piisavalt uuritud. Esimest korda julges Juri Semenovitš Potapov proovida ellu viia eelmise sajandi kaheksakümnendate lõpupoole pähe tulnud ideed. Uuring viidi läbi Chişinău linnas. Teadlane ei eksinud ja katsete tulemused ületasid kõik tema ootused.

Valmis soojusgeneraator patenteeriti ja võeti üldkasutusse alles 2000. aasta veebruari alguses.

Kõik olemasolevad arvamused Potapovi loodud soojusgeneraatori kohta on üsna erinevad. Mõned peavad seda peaaegu ülemaailmseks leiutiseks, nad omistavad sellele väga kõrge töötõhususe - kuni 150% ja mõnel juhul kuni 200% energiasäästu. Arvatakse, et Maal on praktiliselt loodud ammendamatu energiaallikas ilma kahjulike tagajärgedeta keskkonnale. Teised väidavad vastupidist - nad ütlevad, et see kõik on jama ja soojusgeneraator nõuab tegelikult isegi rohkem ressursse kui selle standardsete analoogide kasutamisel.

Mõnede allikate kohaselt on Potapovi arendused Venemaal, Ukrainas ja Moldovas keelatud. Teiste allikate kohaselt toodavad meie riigis seda tüüpi termogeneraatoreid praegu mitukümmend tehast ja neid müüakse üle kogu maailma, need on juba pikka aega nõudnud ja saavad auhindu erinevatel tehnikanäitustel.

Soojusgeneraatori struktuuri kirjeldavad omadused

Saate ette kujutada, milline Potapovi soojusgeneraator välja näeb, uurides hoolikalt selle struktuuri skeemi. Pealegi koosneb see üsna standardsetest osadest ja sellest, millest me räägime, pole raske aru saada.

Niisiis, Potapovi soojusgeneraatori keskne ja kõige olulisem osa on selle korpus. See võtab kogu konstruktsioonis keskse positsiooni ja on silindrilise kujuga, see on paigaldatud vertikaalselt. Kere alumise osa, selle vundamendi külge kinnitatakse lõpus tsüklon, et tekitada selles keerisevoogusid ja suurendada vedeliku liikumise kiirust. Kuna paigaldus põhineb kiiretel nähtustel, pidi selle disain sisaldama mugavamaks juhtimiseks kogu protsessi aeglustavaid elemente.

Sellistel eesmärkidel kinnitatakse tsükloni vastasküljele kere külge spetsiaalne piduriseade. See on ka silindrilise kujuga, mille keskele on paigaldatud telg. Telje külge kinnitatakse mööda raadiusi mitu ribi, mitte rohkem kui kaks. Piduriseadme järel on põhi, mis on varustatud vedeliku väljalaskeavaga. Edasi joont allapoole muudetakse auk toruks.

Need on soojusgeneraatori peamised elemendid, kõik need asuvad vertikaalsel tasapinnal ja tihedalt ühendatud. Lisaks on vedeliku väljalasketoru varustatud möödaviigutoruga. Need on tihedalt kinnitatud ja tagavad kontakti põhielementide ahela kahe otsa vahel: see tähendab, et ülemises osas olev toru on ühendatud alumises osas asuva tsükloniga. Möödasõidutoru ja tsükloni ristmikul on täiendav väike piduriseade. Tsükloni otsaosa külge kinnitatakse seadme peamise ahela telje suhtes täisnurga all sissepritsetoru.

Sissepritsetoru on seadme konstruktsiooniga ette nähtud pumba ühendamiseks tsükloniga, vedeliku sisse- ja väljalasketorustikuga.

Potapovi soojusgeneraatori prototüüp

Juri Semenovitš Potapov sai soojusgeneraatori loomise inspiratsiooni Ranque keeristorust. Ranque toru leiutati kuuma ja külma õhumassi eraldamiseks. Hiljem hakati Ranka torusse vett laskma, et saada sarnane tulemus. Keerisvood said alguse nn kohleast – seadme struktuursest osast. Ranque toru kasutamisel märgati, et vesi muutis pärast seadme teokujulise paisumise läbimist oma temperatuuri positiivses suunas.

Potapov juhtis tähelepanu sellele ebatavalisele nähtusele, mis ei olnud teaduslikust seisukohast täielikult põhjendatud, ja kasutas seda soojusgeneraatori leiutamiseks, mille tulemuses oli vaid üks väike erinevus. Pärast vee keerisest läbimist ei jagunenud selle voolud järsult kuumaks ja külmaks, nagu juhtus Ranka torus oleva õhuga, vaid soojaks ja kuumaks. Mõnede uusarenduse mõõtmisuuringute tulemusena sai Juri Semenovitš Potapov teada, et kogu seadme kõige energiakulukam osa - elektripump - kulutab palju vähem energiat, kui töö tulemusena tekib. See on soojusgeneraatori efektiivsuse põhimõte.

Füüsikalised nähtused, mille alusel soojusgeneraator töötab

Üldiselt pole Potapovi soojusgeneraatori töömeetodis midagi keerulist ega ebatavalist.

Selle leiutise tööpõhimõte põhineb kavitatsiooniprotsessil, mistõttu seda nimetatakse ka keerissoojuse generaatoriks. Kavitatsioon põhineb õhumullide moodustumisel veesambas, mis on põhjustatud veevoolu keerise energia jõust. Mullide tekkega kaasneb alati spetsiifiline heli ja nende suurel kiirusel kokkupõrke tulemusena teatud energia teke. Mullid on vees olevad õõnsused, mis on täidetud vee aurudega, milles nad ise tekkisid. Vedelik avaldab mullile pidevat survet, seetõttu kipub see ellujäämiseks liikuma kõrge rõhuga piirkonnast madala rõhuga piirkonda. Selle tulemusena ei talu see survet ja tõmbub järsult kokku või "purskab", samal ajal pritsides välja energiat, moodustades laine.

Suure hulga mullide vabanev "plahvatuslik" energia on nii võimas, et võib hävitada muljetavaldavad metallkonstruktsioonid. Just see energia toimib kütmisel lisaenergiana. Soojusgeneraatori jaoks on ette nähtud täiesti suletud ahel, milles tekivad väga väikesed mullid, mis lõhkevad veesambas. Neil pole sellist hävitavat jõudu, kuid need suurendavad soojusenergiat kuni 80%. Ahel hoiab vahelduvvoolu pinget kuni 220V, säilitades samal ajal protsessi jaoks oluliste elektronide terviklikkuse.

Nagu juba mainitud, on soojuspaigaldise tööks vajalik “veepöörise” moodustamine. Selle eest vastutab küttesõlme sisseehitatud pump, mis tekitab vajaliku rõhutaseme ja suunab selle jõuliselt töömahutisse. Kui vees tekib turbulents, tekivad mehaanilise energiaga teatud muutused vedeliku paksuses. Selle tulemusena hakkab kehtestama sama temperatuurirežiim. Lisaenergia tekib Einsteini sõnul teatud massi üleminekul vajalikuks soojuseks, kogu protsessiga kaasneb külm tuumasünteesi.

Potapovi soojusgeneraatori tööpõhimõte

Sellise seadme, nagu soojusgeneraatori, töö kõigi peensuste täielikuks mõistmiseks tuleks järk-järgult läbi mõelda vedeliku kuumutamise protsessi kõik etapid.

Soojusgeneraatori süsteemis tekitab pump rõhu 4 kuni 6 atm. Loodud rõhu all voolab vesi rõhu all töötava tsentrifugaalpumba äärikuga ühendatud sissepritsetorusse. Vedelikujuga tormab kiiresti sisekõrvaõõnde, sarnaselt Ranque torus olevale teole. Vedelik, nagu õhuga tehtud katses, hakkab kavitatsiooniefekti saavutamiseks kiiresti mööda kõverat kanalit pöörlema.

Järgmine element, mis sisaldab soojusgeneraatorit ja kuhu vedelik siseneb, on keeristoru, sel hetkel on vesi juba saavutanud sama iseloomu ja liigub kiiresti. Vastavalt Potapovi arengutele on keerisetoru pikkus mitu korda suurem kui selle laius. Keeristoru vastasserv on juba kuum ja vedelik suunatakse sinna.

Nõutavasse punkti jõudmiseks liigub see mööda spiraalset spiraali. Spiraalspiraal asub keerisetoru seinte lähedal. Hetke pärast jõuab vedelik sihtkohta – keeristoru kuuma punkti. See toiming lõpetab vedeliku liikumise läbi seadme põhikorpuse. Järgmisena on konstruktsiooniliselt ette nähtud peamine piduriseade. See seade on ette nähtud kuuma vedeliku osaliseks eemaldamiseks omandatud olekust, see tähendab, et vool on mõnevõrra tasandatud tänu hülsi külge kinnitatud radiaalsetele plaatidele. Hülsil on sisemine tühi õõnsus, mis on ühendatud soojusgeneraatori konstruktsioonis tsüklonile järgneva väikese pidurdusseadmega.

Mööda piduriseadme seinu liigub kuum vedelik seadme väljalaskeavale järjest lähemale. Samal ajal voolab väljatõmmatud külma vedeliku keerisvool läbi peamise piduriseadme puksi sisemise õõnsuse kuuma vedeliku voolu suunas.

Kahe voolu läbi varruka seinte kokkupuuteaeg on piisav külma vedeliku soojendamiseks. Ja nüüd suunatakse soe vool läbi väikese piduriseadme väljapääsuni. Sooja voolu täiendav kuumutamine toimub selle läbimisel piduriseadmest kavitatsiooni nähtuse mõjul. Hästi kuumutatud vedelik on valmis möödaviigu kaudu väikesest piduriseadmest lahkuma ja läbima peamise väljalasketoru, mis ühendab soojusseadme elementide põhiahela kahte otsa.

Kuum jahutusvedelik suunatakse ka väljalaskeavasse, kuid vastupidises suunas. Meenutagem, et piduriseadme ülemise osa külge on kinnitatud põhi, põhja keskosas on auk, mille läbimõõt on võrdne keeristoru läbimõõduga.

Keeristoru on omakorda ühendatud põhjas oleva auguga. Järelikult lõpetab kuum vedelik liikumise läbi keerisetoru, sisenedes alumisse auku. Kuum vedelik siseneb seejärel peamisse väljalasketorusse, kus see seguneb sooja vooluga. See lõpetab vedelike liikumise läbi Potapovi soojusgeneraatori süsteemi. Kütteseadme väljalaskeava juures tuleb vesi väljalasketoru ülemisest osast - kuum ja alumisest osast - soe, milles see segatakse, kasutusvalmis. Kuuma vett saab kasutada kas veevarustuses majapidamisvajaduste jaoks või jahutusvedelikuna küttesüsteemis. Kõik soojusgeneraatori tööetapid toimuvad eetri juuresolekul.

Potapovi soojusgeneraatori kasutamise omadused ruumide kütmiseks

Nagu teate, saab Potapovi termogeneraatoris soojendatud vett kasutada erinevatel majapidamistarbetel. Soojusgeneraatori kasutamine küttesüsteemi struktuuriüksusena võib olla üsna tulus ja mugav. Paigalduse näidatud majanduslike parameetrite põhjal ei saa ükski teine ​​seade kokkuhoiu mõttes võrrelda.

Niisiis, kui kasutate Potapovi soojusgeneraatorit jahutusvedeliku soojendamiseks ja selle süsteemi sisestamiseks, on ette nähtud järgmine järjekord: juba kasutatud madalama temperatuuriga vedelik primaarringist siseneb uuesti tsentrifugaalpumbasse. Tsentrifugaalpump omakorda saadab sooja vee toru kaudu otse küttesüsteemi.

Soojusgeneraatorite eelised, kui neid kasutatakse kütmiseks

Soojusgeneraatorite kõige ilmsem eelis on üsna lihtne hooldus, hoolimata võimalusest paigaldada tasuta elektrivõrgu töötajatelt eriluba nõudmata. Piisab, kui kontrollida seadme hõõrduvaid osi - laagreid ja tihendeid - kord kuue kuu jooksul. Samal ajal on tarnijate sõnul keskmine garanteeritud kasutusiga kuni 15 aastat või rohkem.

Potapovi soojusgeneraator on täiesti ohutu ja kahjutu keskkonnale ja seda kasutavatele inimestele. Keskkonnasõbralikkust põhjendab asjaolu, et kavitatsioonisoojuse generaatori töötamise ajal on välistatud maagaasi, tahkekütuse materjalide ja diislikütuse töötlemisel kahjulike toodete õhkupaiskumine. Neid lihtsalt ei kasutata.

Tööd toidetakse elektrivõrgust. Tulekahju tekkimise võimalus lahtise leegiga kokkupuute puudumise tõttu on välistatud. Täiendavat turvalisust pakub seadme armatuurlaud, mis tagab täieliku kontrolli kõigi süsteemi temperatuuri- ja rõhumuutuste protsesside üle.

Majanduslik efektiivsus ruumi kütmisel soojusgeneraatoritega väljendub mitmes eelises. Esiteks ei pea muretsema vee kvaliteedi pärast, kui see täidab jahutusvedeliku rolli. Pole vaja arvata, et see kahjustab kogu süsteemi ainult oma halva kvaliteedi tõttu. Teiseks ei ole vaja teha rahalisi investeeringuid soojustrasside korrastamisse, rajamisse ja hooldusesse. Kolmandaks välistab vee soojendamine füüsikaliste seaduste järgi ning kavitatsiooni- ja keerisevoogude kasutamine täielikult kaltsiumikivide ilmnemise paigaldise siseseintele. Neljandaks jääb ära raha kulutamine varem vajalike kütusematerjalide (looduslik kivisüsi, tahkekütuse materjalid, naftasaadused) transpordile, ladustamisele ja ostmisele.

Koduseks kasutamiseks mõeldud soojusgeneraatorite vaieldamatu eelis on nende erakordne mitmekülgsus. Soojusgeneraatorite kasutusala igapäevaelus on väga lai:

• süsteemi läbimise tulemusena muutub vesi, struktureerub ja sellistes tingimustes surevad patogeensed mikroobid;
• Taimi saate kasta soojusgeneraatori veega, mis soodustab nende kiiret kasvu;
• soojusgeneraator on võimeline soojendama vett keemistemperatuurist kõrgemale temperatuurile;
• soojusgeneraator võib töötada koos olemasolevate süsteemidega või olla ehitatud uude küttesüsteemi;
• soojusgeneraatorit on juba pikka aega kasutanud inimesed, kes on sellest teadlikud kodude küttesüsteemi põhielemendina;
• soojusgeneraator valmistab lihtsalt ja odavalt sooja vee majapidamises kasutamiseks;
• Soojusgeneraator võib soojendada erinevatel eesmärkidel kasutatavaid vedelikke.

Täiesti ootamatu eelis on see, et soojusgeneraatorit saab kasutada isegi õli rafineerimiseks. Tänu arenduse unikaalsusele on keerispaigaldis võimeline vedeldama raskeõli proove ja teostama ettevalmistavaid meetmeid enne transportimist naftatöötlemistehastesse. Kõik need protsessid viiakse läbi minimaalsete kuludega.

Tuleb märkida, et soojusgeneraatorid on võimelised töötama täiesti autonoomselt. See tähendab, et selle töö intensiivsuse režiimi saab seadistada iseseisvalt. Lisaks on kõiki Potapovi soojusgeneraatori konstruktsioone väga lihtne paigaldada. Hooldustöötajaid pole vaja kaasata, kõik paigaldustoimingud saab teha iseseisvalt.

Potapovi soojusgeneraatori isepaigaldamine

Potapovi keerissoojusgeneraatori paigaldamiseks oma kätega küttesüsteemi põhielemendiks on vaja üsna palju tööriistu ja materjale. Seda eeldusel, et küttesüsteemi enda juhtmestik on juba valmis, see tähendab, et registrid riputatakse akende alla ja ühendatakse omavahel torudega. Jääb vaid ühendada kuuma jahutusvedelikku tarniv seade. Peate ette valmistama:

• klambrid - süsteemi torude ja soojusgeneraatori torude vaheliseks tihedaks ühendamiseks sõltuvad ühenduste tüübid kasutatavatest torumaterjalidest;
• tööriistad külma või kuuma keevitamiseks - kui kasutatakse torusid mõlemal küljel;
• hermeetik vuukide tihendamiseks;
• tangid klambrite pingutamiseks.

Soojusgeneraatori paigaldamisel on ette nähtud diagonaalne torude marsruut, see tähendab sõidusuunas, et kuum jahutusvedelik suunatakse aku ülemisse harutorusse, läbib selle ja jahutusvedelik väljub vastassuunast. alumine haru toru.

Vahetult enne soojusgeneraatori paigaldamist peate veenduma, et kõik selle elemendid on terved ja töökorras. Seejärel peate valitud meetodi abil ühendama veevarustustoru süsteemi toitetoruga. Tehke sama väljalasketorudega - ühendage vastavad. Seejärel peaksite hoolitsema vajalike juhtseadmete ühendamise eest küttesüsteemiga:

• kaitseklapp süsteemi normaalse rõhu säilitamiseks;
• tsirkulatsioonipump, et sundida vedeliku liikumist läbi süsteemi.

Seejärel ühendatakse soojusgeneraator 220V toiteallikaga ning avatud õhuklappide juures täidetakse süsteem veega.