캐비테이션 와류 열 발생기 - 기술과 실제 적용에 대해 알아야 할 모든 것. 물 가열 설비를 위한 소용돌이 열 발생기 Potapov의 발명품

물론 그 이후로 발전기는 개조되어 250년 전보다 훨씬 더 넓은 면적을 가열할 수 있게 되었습니다.

발전기가 서로 다른 주요 기준은 적재하는 연료입니다. 이에 따라 구별된다. 다음 유형:

1. 디젤 열 발생기 – 디젤 연료의 연소로 인해 열이 발생합니다. 넓은 지역을 잘 난방할 수 있지만 연료 연소로 인해 생성되는 독성 물질이 존재하므로 가정용으로 사용하지 않는 것이 좋습니다.
2. 가스 열 발생기는 지속적인 가스 공급 원리로 작동하며 열을 생산하는 특수 챔버에서 연소됩니다. 완전히 경제적인 옵션으로 간주되지만 설치에는 특별한 허가와 향상된 안전성이 필요합니다.
3. 고체 연료 발전기는 연소실, 그을음과 재를 위한 구획, 발열체를 갖춘 기존 석탄 용광로와 유사하게 설계되었습니다. 기상 조건에 따라 작동이 달라지지 않으므로 개방된 공간에서 사용하기에 편리합니다.
4. – 작동 원리는 액체에 형성된 기포가 여러 상의 혼합 흐름을 유발하여 생성되는 열의 양을 증가시키는 열 변환 과정을 기반으로 합니다.

난방 장비의 높은 비용으로 인해 많은 사람들은 산업용 모델을 구매할 가치가 있는지 아니면 직접 조립하는 것이 더 나은지 생각하게 됩니다. 기본적으로 열 발생기는 약간 수정된 원심 펌프입니다. 이 업계에 대한 최소한의 지식만 있으면 누구나 이러한 장치를 스스로 조립할 수 있습니다. 자신만의 디자인이 없다면 기성 다이어그램을 인터넷에서 언제든지 찾을 수 있습니다. 가장 중요한 것은 자신의 손으로 열 발생기를 쉽게 조립할 수 있는 것을 선택하는 것입니다. 하지만 먼저 이 장치에 대해 가능한 한 많이 배우는 것이 나쁠 것은 없습니다.

열 발생기 란 무엇입니까?

이 클래스의 장비는 두 가지 주요 유형의 장치로 표시됩니다.

• 고정자;
• Notorny (소용돌이).

그러나 캐비테이션 모델도 얼마 전에 등장했는데, 이는 가까운 장래에 기존 유형의 연료로 작동하는 장치를 대체할 만한 가치가 있는 모델이 될 수 있습니다.

고정자와 회전자 장치의 차이점은 처음에는 장치의 입구와 출구에 있는 노즐을 사용하여 액체가 가열된다는 것입니다. 두 번째 유형의 발전기에서는 펌프 회전 중에 열이 발생하여 물에 난류가 발생합니다.

비디오, 작동 중인 발전기, 측정을 살펴보겠습니다.

성능면에서 직접 조립한 와류 열 발생기는 고정자보다 다소 우수합니다. 30% 더 많은 열 전달이 가능합니다. 그리고 이러한 장비는 오늘날 로터와 노즐이 다른 다양한 수정으로 시장에 출시되지만 작업의 본질은 변하지 않습니다. 이러한 매개 변수를 기반으로 소용돌이 유형의 자체 열 발생기를 조립하는 것이 더 좋습니다. 이를 수행하는 방법은 아래에서 논의됩니다.

장비 및 작동 원리

가장 간단한 디자인은 다음 요소로 구성된 장치입니다.

1. 탄소강으로 만들어진 로터;
2. 고정자(용접 또는 모놀리식);
3. 내부 직경이 28mm인 압력 슬리브;
4. 강철 반지.

캐비테이션 모델의 예를 사용하여 발전기의 작동 원리를 고려해 보겠습니다. 그 안에 물이 캐비테이터로 들어간 후 엔진에 의해 회전됩니다. 장치 작동 중에 냉각수 내의 기포가 붕괴됩니다. 이 경우 캐비테이터로 들어가는 액체가 가열됩니다.

인터넷에서 찾은 장치 그림을 사용하여 직접 조립한 장치로 작업하려면 장치의 마찰력을 극복하고 소리 진동을 생성하며 액체를 가열하는 데 소비되는 에너지가 필요하다는 점을 기억해야 합니다. 게다가, 이 장치는 거의 100%의 효율성을 가지고 있습니다.

장치를 조립하는 데 필요한 도구

그러한 장치를 처음부터 직접 조립하는 것은 불가능합니다. 왜냐하면 제조에는 가정 장인이 가지고 있지 않은 기술 장비를 사용해야하기 때문입니다. 따라서 그들은 일반적으로 자신의 손으로 어셈블리만을 조립하며 어떤 방식으로든 반복됩니다. 포타포프 장치라고 합니다.

그러나 이 장치를 조립하려면 다음 장비가 필요합니다.

1. 드릴 및 드릴 세트;
2. 용접 기계;
3. 연삭기;
4. 열쇠;
5. 패스너;
6. 프라이머와 페인트 브러시.

또한 220V 네트워크에서 작동하는 모터와 장치 자체를 설치하기 위한 고정 베이스를 구입해야 합니다.

발전기 제조 단계

장치 조립은 원하는 압력 유형인 펌프에 혼합 파이프를 연결하는 것으로 시작됩니다. 특수 플랜지를 사용하여 연결됩니다. 배관 바닥 중앙에는 뜨거운 물이 배출되는 구멍이 있습니다. 흐름을 제어하기 위해 제동 장치가 사용됩니다. 바닥 앞쪽에 위치해 있습니다.

그러나 냉수 역시 시스템 내에서 순환하기 때문에 그 흐름도 조절되어야 합니다. 이를 위해 디스크 정류기가 사용됩니다. 액체가 냉각되면 뜨거운 부분으로 이동하여 특수 믹서에서 가열된 냉각수와 혼합됩니다.

다음으로 그들은 직접 손으로 소용돌이 열 발생기의 구조를 조립합니다. 이를 위해 저는 연삭기를 사용하여 주요 구조가 조립되는 각도를 절단합니다. 이를 수행하는 방법은 아래 그림에서 볼 수 있습니다.

구조를 조립하는 방법에는 두 가지가 있습니다.

• 볼트와 너트를 사용하여;
• 용접기를 사용합니다.

첫 번째 경우에는 패스너용 구멍을 만들어야 한다는 사실에 대비하십시오. 이를 위해서는 훈련이 필요합니다. 조립 과정에서 모든 치수를 고려해야 합니다. 이는 지정된 매개변수를 가진 단위를 얻는 데 도움이 됩니다.

첫 번째 단계는 엔진이 설치되는 프레임을 만드는 것입니다. 철 모서리로 조립됩니다. 구조의 크기는 엔진의 크기에 따라 다릅니다. 이는 다를 수 있으며 특정 장치에 대해 선택됩니다.

엔진을 조립된 프레임에 고정하려면 또 다른 사각형이 필요합니다. 이는 구조에서 크로스 멤버 역할을 합니다. 전문가들은 엔진을 선택할 때 성능에 주의를 기울일 것을 권장합니다. 가열할 냉각수의 양은 이 매개변수에 따라 달라집니다.

열 발생기를 조립하는 단계를 비디오로 살펴 보겠습니다.

조립의 마지막 단계는 프레임을 페인팅하고 장치 설치를 위한 구멍을 준비하는 것입니다. 그러나 펌프 설치를 시작하기 전에 펌프의 출력을 계산해야 합니다. 그렇지 않으면 엔진이 장치를 시동하지 못할 수 있습니다.

모든 구성 요소가 준비되면 펌프가 압력 하에서 물이 흐르는 구멍에 연결되고 장치는 작동 준비가 됩니다. 이제 두 번째 파이프를 사용하여 난방 시스템에 연결됩니다.

이 모델은 가장 간단한 모델 중 하나입니다. 그러나 냉각수의 온도를 조절하려면 잠금 장치를 설치하십시오. 전자 모니터링 장치도 사용할 수 있지만 가격이 상당히 비싸다는 점을 염두에 두어야 합니다.

장치는 다음과 같이 시스템에 연결됩니다. 첫째, 물이 흐르는 구멍에 연결됩니다. 그녀는 압력을 받고 있습니다. 두 번째 파이프는 난방 시스템에 직접 연결하는 데 사용됩니다. 냉각수의 온도를 변경하기 위해 파이프 뒤에 잠금 장치가 있습니다. 닫히면 시스템의 온도가 점차 증가합니다.

추가 노드를 사용할 수도 있습니다. 그러나 그러한 장비의 가격은 상당히 높습니다.

제조 후 디자인 비디오를 시청하십시오.

미래 발전기의 하우징은 용접될 수 있습니다. 그리고 모든 터너는 귀하의 그림에 따라 부품을 돌릴 것입니다. 일반적으로 양쪽이 닫힌 원통 모양입니다. 본체 측면에는 관통 구멍이 있습니다. 장치를 난방 시스템에 연결하는 데 필요합니다. 제트는 하우징 내부에 배치됩니다.

발전기의 외부 덮개는 일반적으로 강철로 만들어집니다. 그런 다음 볼트와 중앙 구멍에 구멍이 만들어지고 액체 공급용 피팅이 용접됩니다.

얼핏 보면 나무를 이용해 발열체를 직접 손으로 조립하는 것은 어렵지 않은 것 같다. 하지만 현실적으로 이 작업은 그리 쉽지 않습니다. 물론 서두르지 않고 잘 연구하면 대처할 수 있다. 그러나 가공된 부품의 치수 정확도는 매우 중요합니다. 그리고 로터의 제조에는 특별한 주의가 필요합니다. 실제로 잘못 가공하면 장치가 높은 수준의 진동으로 작동하기 시작하여 모든 부품에 부정적인 영향을 미칩니다. 그러나 이러한 상황에서는 베어링이 가장 큰 어려움을 겪습니다. 그들은 매우 빨리 깨질 것입니다.

적절하게 조립된 열 발생기만이 효율적으로 작동합니다. 또한 효율성은 93%에 달할 수 있습니다. 전문가들이 조언하는 이유다.

난방실이나 액체 가열의 경우 가열 요소, 연소실, 필라멘트 등과 같은 고전적인 장치가 자주 사용됩니다. 그러나 이와 함께 냉각수에 근본적으로 다른 유형의 영향을 미치는 장치가 사용됩니다. 이러한 장치에는 캐비테이션 열 발생기가 포함되어 있으며, 그 작업은 기포를 형성하여 열을 방출하는 것입니다.

설계 및 작동 원리

캐비테이션 열 발생기의 작동 원리는 기계적 에너지가 열에너지로 변환되어 발생하는 가열 효과입니다. 이제 캐비테이션 현상 자체에 대해 자세히 살펴보겠습니다. 액체에 과도한 압력이 생성되면 액체의 압력이 액체에 포함된 가스의 압력보다 높기 때문에 난류가 발생하고 가스 분자가 별도의 내포물로 방출되어 기포가 붕괴됩니다. 압력 차이로 인해 물은 기포를 압축하는 경향이 있으며, 기포는 표면에 많은 양의 에너지를 축적하고 내부 온도는 약 1000 - 1200°C에 이릅니다.

캐비테이션 공동이 정상 압력 영역으로 이동하면 기포가 파괴되고 파괴된 에너지가 주변 공간으로 방출됩니다. 이로 인해 열에너지가 방출되고 액체는 소용돌이 흐름에 의해 가열됩니다. 열 발생기의 작동은 이 원리를 기반으로 하며, 가장 간단한 캐비테이션 히터 버전의 작동 원리를 고려하십시오.

가장 간단한 모델

그림 1을 보면 파이프라인이 좁아지는 지점까지 물을 펌핑하는 가장 간단한 캐비테이션 열 발생기 장치가 있습니다. 물의 흐름이 노즐에 도달하면 액체 압력이 크게 증가하고 캐비테이션 기포가 형성되기 시작합니다. 노즐을 떠날 때 기포는 화력을 방출하고, 노즐을 통과한 후의 압력은 크게 감소합니다. 실제로 효율성을 높이기 위해 여러 개의 노즐이나 튜브를 설치할 수 있습니다.

Potapov의 이상적인 열 발생기

이상적인 설치 옵션은 고정 디스크(6) 반대편에 회전 디스크(1)가 설치된 Potapov 열 발생기입니다. 캐비테이션 챔버(3)의 하단(4)에 위치한 파이프에서 냉수가 공급되고, 이미 가열된 물은 동일한 챔버의 상단 지점(5)에서 배출됩니다. 이러한 장치의 예가 아래 그림 2에 나와 있습니다.

그러나 이 장치는 작동에 대한 실질적인 타당성이 부족하여 널리 사용되지 않았습니다.

종류

캐비테이션 열 발생기의 주요 임무는 가스 함유물의 형성이며, 가열 품질은 그 양과 강도에 따라 달라집니다. 현대 산업에는 액체에 기포를 생성하는 원리가 다른 여러 유형의 열 발생기가 있습니다. 가장 일반적인 세 ​​가지 유형은 다음과 같습니다.

• 회전식 열 발생기– 작동 요소는 전기 구동으로 인해 회전하고 유체 난류를 생성합니다.
• 멋진– 물이 이동하는 파이프 시스템으로 인해 압력을 변경합니다.
• 초음파– 이러한 열 발생기 내 액체의 이질성은 저주파 사운드 진동으로 인해 생성됩니다.

위의 유형 외에도 레이저 캐비테이션이 있지만 이 방법은 아직 산업적으로 구현되지 않았습니다. 이제 각 유형에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

회전식 열 발생기

이는 액체에 난류를 생성하도록 설계된 회전자 메커니즘에 연결된 샤프트가 있는 전기 모터로 구성됩니다. 로터 설계의 특별한 특징은 가열이 발생하는 밀봉된 고정자입니다. 고정자 자체에는 내부에 원통형 공동(회전자가 회전하는 와류 챔버)이 있습니다. 캐비테이션 열 발생기의 로터는 표면에 일련의 함몰부가 있는 실린더입니다. 실린더가 고정자 내부에서 회전할 때 이러한 함몰부는 물에 이질성을 생성하고 캐비테이션 과정을 발생시킵니다.

오목한 부분의 수와 기하학적 매개변수는 모델에 따라 결정됩니다. 최적의 가열 매개변수를 위해 회전자와 고정자 사이의 거리는 약 1.5mm입니다. 이 디자인은 그러한 종류의 유일한 디자인이 아니며 현대화와 개선의 오랜 역사를 통해 로터 유형의 작동 요소는 많은 변화를 겪었습니다.

캐비테이션 변환기의 첫 번째 효과적인 모델 중 하나는 표면에 막힌 구멍이 있는 디스크 로터를 사용한 Griggs 발전기였습니다. 디스크 캐비테이션 열 발생기의 최신 유사품 중 하나가 아래 그림 4에 나와 있습니다.

설계의 단순성에도 불구하고 회전형 장치는 정밀한 교정, 신뢰할 수 있는 밀봉 및 작동 중 기하학적 매개변수 준수가 필요하기 때문에 사용하기가 매우 복잡하여 작동이 어렵습니다. 이러한 캐비테이션 열 발생기는 하우징과 부품의 캐비테이션 침식으로 인해 2~4년이라는 상당히 낮은 서비스 수명을 특징으로 합니다. 또한 회전 요소 작동 중에 상당히 큰 소음 부하가 발생합니다. 이 모델의 장점은 기존 히터보다 25% 높은 높은 생산성을 포함합니다.

멋진

정적 열 발생기에는 회전 요소가 없습니다. 가열 과정은 길이가 점점 가늘어지는 파이프를 통한 물의 이동이나 Laval 노즐 설치로 인해 발생합니다. 좁은 공간에서 유체의 기계적 힘을 생성하는 유체 역학 펌프에 의해 작동 요소에 물이 공급되고, 더 넓은 공동으로 통과하면 캐비테이션 소용돌이가 발생합니다.

이전 모델과 달리 관형 난방 장치는 소음이 거의 없으며 빨리 마모되지 않습니다. 설치 및 작동 중에 정확한 균형을 걱정할 필요가 없으며 발열체가 파손된 경우 교체 및 수리 비용이 회전식 모델보다 훨씬 저렴합니다. 관형 열 발생기의 단점은 생산성이 현저히 낮고 크기가 크다는 것입니다.

초음파

이 유형의 장치에는 특정 주파수의 소리 진동에 맞춰 조정된 공진기 챔버가 있습니다. 입력에는 석영판이 설치되어 전기 신호가 공급될 때 진동을 생성합니다. 플레이트의 진동은 액체 내부에 파동 효과를 생성하며, 이는 공진기 챔버의 벽에 도달하여 반사됩니다. 복귀 운동 중에 파도는 직접적인 진동을 만나 유체역학적 캐비테이션을 생성합니다.

다음으로, 기포는 열 설비의 좁은 입구 파이프를 통과하는 물 흐름에 의해 제거됩니다. 넓은 지역으로 이동하면 기포가 붕괴되면서 열에너지가 방출됩니다. 초음파 캐비테이션 발생기는 회전 요소가 없기 때문에 성능 특성도 좋습니다.

애플리케이션

산업 및 일상 생활에서 캐비테이션 열 발생기는 다양한 활동 분야에서 구현되었습니다. 할당된 작업에 따라 다음 용도로 사용됩니다.

• 난방– 설비 내부에서 기계적 에너지는 열에너지로 변환되며, 이로 인해 가열된 액체가 가열 시스템을 통해 이동합니다. 캐비테이션 열 발생기는 산업 시설뿐만 아니라 마을 전체를 가열할 수 있다는 점에 유의해야 합니다.
• 흐르는 물 가열– 캐비테이션 장치는 액체를 빠르게 가열할 수 있어 가스 또는 전기 온수기를 쉽게 대체할 수 있습니다.
• 액체 혼합– 작은 공동이 형성되는 층의 희박화로 인해 이러한 장치를 사용하면 밀도가 다르기 때문에 자연적으로 결합되지 않는 액체의 적절한 혼합 품질을 달성할 수 있습니다.

장점과 단점

다른 열 발생기와 비교하여 캐비테이션 장치에는 여러 가지 장점과 단점이 있습니다.

이러한 장치의 장점은 다음과 같습니다.

• 열 에너지를 생성하는 훨씬 더 효율적인 메커니즘입니다.
• 연료 발전기보다 훨씬 적은 자원을 소비합니다.
• 저전력 및 대형 소비자 모두를 가열하는 데 사용할 수 있습니다.
• 완전히 환경 친화적입니다. 작동 중에 유해 물질을 환경으로 방출하지 않습니다.

캐비테이션 열 발생기의 단점은 다음과 같습니다.

• 상대적으로 큰 치수 - 전기 및 연료 모델은 훨씬 더 작은 치수를 가지므로 이미 사용된 공간에 설치할 때 중요합니다.
• 워터 펌프 작동 및 캐비테이션 요소 자체로 인해 소음이 커서 국내 건물에 설치하기가 어렵습니다.
• 면적이 작은 방(최대 60m2의 경우 발열체와 함께 가스, 액체 연료 또는 이에 상응하는 전력을 사용하는 것이 더 유리함)에 대한 전력 및 성능의 비효율적 비율입니다.\

DIY CTG

집에서 구현하기 위한 가장 간단한 옵션은 물을 가열하기 위한 하나 이상의 노즐이 있는 관형 캐비테이션 발생기입니다. 따라서 이러한 장치를 제조하는 예를 살펴보겠습니다. 이를 위해서는 다음이 필요합니다.

• 펌프 – 난방을 위해서는 고온에 지속적으로 노출되는 것을 두려워하지 않는 히트 펌프를 선택하십시오. 4 - 12 atm의 작동 출구 압력을 제공해야 합니다.
• 설치용 압력 게이지 및 슬리브 2개 - 캐비테이션 요소의 입구와 출구에서 압력을 측정하기 위해 노즐 양쪽에 배치됩니다.
• 시스템의 냉각수 가열량을 측정하는 온도계입니다.
• 캐비테이션 열 발생기에서 과도한 공기를 제거하기 위한 밸브입니다. 시스템의 가장 높은 지점에 설치됩니다.
• 노즐 - 보어 직경은 9~16mm여야 하며, 펌프에서 캐비테이션이 이미 발생하여 서비스 수명이 크게 단축될 수 있으므로 더 작게 만드는 것은 권장되지 않습니다. 노즐의 모양은 원통형, 원뿔형 또는 타원형이 될 수 있으며 실용적인 관점에서 볼 때 어떤 것이든 적합합니다.
• 파이프 및 연결 요소(사용할 수 없는 경우 가열 라디에이터)는 현재 작업에 따라 선택되지만 가장 간단한 옵션은 납땜용 플라스틱 파이프입니다.
• 캐비테이션 열 발생기의 자동 켜기/끄기 - 일반적으로 온도 체계에 연결되어 있으며 약 80°C에서 꺼지고 60°C 미만으로 떨어지면 켜지도록 설정됩니다. 그러나 캐비테이션 열 발생기의 작동 모드를 직접 선택할 수 있습니다.

모든 요소를 ​​연결하기 전에 종이, 벽 또는 바닥에 해당 위치의 다이어그램을 그리는 것이 좋습니다. 해당 위치는 가연성 요소에서 멀리 떨어져 있어야 하며, 가연성 요소는 난방 시스템에서 안전한 거리에 제거되어야 합니다.

그림과 같이 모든 요소를 ​​조립하고 발전기를 켜지 않은 상태에서 누출 여부를 확인하십시오. 그런 다음 작동 모드에서 캐비테이션 열 발생기를 사용해 보십시오. 액체 온도의 일반적인 증가는 1분당 3-5°C로 간주됩니다.

모든 산업 시설에서 가스, 액체 또는 고체 연료를 연소하여 구동되는 고전적인 열 발생기로 실내를 난방할 수 있는 기회가 있는 것은 아니며 가열 요소가 있는 히터를 사용하는 것은 비실용적이거나 안전하지 않습니다. 이러한 상황에서는 캐비테이션 프로세스를 사용하여 작동 유체를 가열하는 와류 열 발생기가 구출됩니다. 이러한 장치의 기본 작동 원리는 지난 세기 30년대에 발견되었으며 50년대부터 활발하게 개발되었습니다. 그러나 소용돌이 효과로 인해 생산 공정에 액체 가열이 도입되는 것은 에너지 자원 절약 문제가 가장 심각해진 90년대에만 발생했습니다.

설계 및 작동 원리

처음에는 소용돌이 흐름으로 인해 공기 및 기타 가스 혼합물을 가열하는 방법을 배웠습니다. 그 당시에는 압축 특성이 부족하여 물을 이런 식으로 가열하는 것이 불가능했습니다. 이 방향의 첫 번째 시도는 Ranque 파이프에 공기 대신 물을 채울 것을 제안한 Merkulov에 의해 이루어졌습니다. 열 방출은 액체의 소용돌이 운동의 부작용으로 밝혀졌으며 오랫동안 그 과정은 정당성조차 없었습니다.

오늘날에는 액체가 특수 챔버를 통과할 때 과도한 압력으로 인해 물 분자가 가스 분자를 밀어내고, 가스 분자가 거품으로 축적되는 것으로 알려져 있습니다. 물의 장점으로 인해 분자는 가스 함유물을 분쇄하는 경향이 있으며 표면 압력이 증가합니다. 가스 분자가 추가로 유입되면 함유물 내부 온도가 증가하여 800 – 1000ºС에 도달합니다. 그리고 압력이 낮은 영역에 도달하면 기포의 캐비테이션(붕괴) 과정이 발생하며, 이 과정에서 축적된 열에너지가 주변 공간으로 방출됩니다.

액체 내부의 캐비테이션 기포 형성 방법에 따라 모든 와류 열 발생기는 세 가지 범주로 나뉩니다.

• 수동 접선 시스템;
• 수동 축 시스템;
• 활성 장치.

이제 각 카테고리를 좀 더 자세히 살펴보겠습니다.

패시브 접선 VTG

이는 열 발생 챔버가 정적 설계를 갖는 와류 열 발생기입니다. 구조적으로 이러한 와류 발생기는 냉각수가 공급되고 제거되는 여러 개의 파이프가 있는 챔버입니다. 압축기로 액체를 펌핑하면 과도한 압력이 생성되며 챔버의 모양과 내용물은 직선 또는 꼬인 파이프입니다. 이러한 장치의 예가 아래 그림에 나와 있습니다.

그림 1: 수동 접선 발생기의 회로도

액체가 유입 파이프를 통해 이동하면 제동 장치로 인해 챔버 입구에서 제동이 발생하여 부피 확장 영역에 희박한 공간이 나타납니다. 그런 다음 거품이 무너지고 물이 가열됩니다. 수동 와류 열 발생기에서 와류 에너지를 얻기 위해 챔버의 여러 입구/출구, 노즐, 가변 기하학적 모양 및 기타 기술이 설치되어 가변 압력을 생성합니다.

수동 축열 발생기

이전 유형과 마찬가지로 수동 축형 유형에는 난류를 생성하는 이동 요소가 없습니다. 이 유형의 와류 열 발생기는 원통형, 나선형 또는 원추형 구멍이 있는 다이어프램, 노즐, 다이 및 제한 장치 역할을 하는 스로틀을 챔버에 설치하여 냉각수를 가열합니다. 일부 모델에서는 효율성을 높이기 위해 통과 구멍의 특성이 다른 여러 가열 요소가 설치됩니다.

그림을 보십시오; 여기에 간단한 축방향 열 발생기의 작동 원리가 나와 있습니다. 이 열 설비는 가열 챔버, 차가운 액체 흐름을 도입하는 입구 파이프, 흐름 성형기(일부 모델에는 없음), 제한 장치 및 뜨거운 물 흐름이 있는 출구 파이프로 구성됩니다.

활성 열 발생기

이러한 와류 열 발생기의 액체 가열은 냉각수와 상호 작용하는 능동 이동 요소의 작동으로 인해 수행됩니다. 디스크 또는 드럼 활성화 장치가 있는 캐비테이션 유형의 챔버가 장착되어 있습니다. 이들은 회전식 열 발생기이며 그중 가장 유명한 것 중 하나는 Potapov 열 발생기입니다. 활성 열 발생기의 가장 간단한 다이어그램이 아래 그림에 나와 있습니다.

Activator가 회전하면 Activator 표면의 구멍과 챔버 반대쪽 벽면의 구멍과 서로 다른 방향의 구멍으로 인해 기포가 형성됩니다. 이 디자인은 가장 효과적인 것으로 간주되지만 요소의 기하학적 매개변수를 선택하는 데에도 매우 어렵습니다. 따라서 대다수의 와류 열 발생기는 활성제에만 천공이 있습니다.

목적

캐비테이션 발생기가 작동하기 시작했을 때 열에너지를 전달하려는 의도된 목적으로만 사용되었습니다. 오늘날 이 분야의 개발 및 개선과 관련하여 와류 열 발생기는 다음 용도로 사용됩니다.

• 국내 및 산업 지역 모두에서 건물 난방;
• 기술 운영을 위한 액체 가열;
• 순간 온수기이지만 일반 보일러보다 효율이 높습니다.
• 설정된 온도에서 식품 및 의약품 혼합물의 저온살균 및 균질화(열 처리 없이 액체에서 바이러스 및 박테리아 제거 보장)
• 차가운 흐름을 받습니다(이러한 모델에서는 뜨거운 물이 부작용입니다).
• 석유제품을 혼합 및 분리하고, 생성된 혼합물에 화학성분을 첨가하는 단계;
• 증기 생성.

와류 열 발생 장치가 더욱 개선되면 적용 범위가 확대될 것입니다. 더욱이 이러한 유형의 난방 장비는 여전히 경쟁이 치열한 과거 기술을 대체하기 위한 여러 가지 전제 조건을 갖추고 있습니다.

장점과 단점

난방실이나 액체 가열용으로 설계된 동일한 기술과 비교할 때 와류 열 발생기는 다음과 같은 여러 가지 중요한 이점을 가지고 있습니다.

• 환경친화성– 가스, 고체 연료 및 디젤 열 발생기와 비교하여 환경을 오염시키지 않습니다.
• 화재 및 폭발 안전– 가스 열 발생기 및 석유 제품을 사용하는 장치와 비교할 때 소용돌이 모델은 그러한 위협을 가하지 않습니다.
• 가변성— 새로운 파이프라인을 설치할 필요 없이 기존 시스템에 와류 열 발생기를 설치할 수 있습니다.
• 경제– 특정 상황에서는 소비 전력 측면에서 동일한 화력을 제공하기 때문에 기존 열 발생기보다 훨씬 더 수익성이 높습니다.
• 냉각 시스템을 구성할 필요가 없습니다.;
• 연소 생성물 제거 조직이 필요하지 않습니다., 일산화탄소를 방출하지 않으며 작업 공간이나 생활 공간의 공기를 오염시키지 않습니다.
• 상당히 높은 효율성 제공– 전기 모터 또는 펌프의 상대적으로 낮은 출력으로 약 91 – 92%;
• 액체를 가열해도 스케일이 형성되지 않음, 부식으로 인한 손상 가능성과 석회 침전물로 인한 막힘 가능성을 크게 줄입니다.

그러나 장점 외에도 와류 열 발생기에는 여러 가지 단점도 있습니다.

• 설치현장에 강한 소음부하 발생, 이는 침실, 홀, 사무실 및 유사한 장소에서의 직접 사용을 크게 제한합니다.
• 큰 치수가 특징, 고전적인 액체 히터와 비교하여;
• 캐비테이션 프로세스의 미세 조정이 필요합니다., 기포가 파이프라인 벽과 충돌하고 펌프의 작동 요소로 인해 급속한 마모가 발생하기 때문입니다.
• 꽤 비싼 수리와류 열 발생기의 요소가 고장난 경우.

선택 기준

와류 열 발생기를 선택할 때 작업 해결에 가장 적합한 장치의 현재 매개변수를 결정하는 것이 중요합니다. 이러한 매개변수에는 다음이 포함됩니다.

• 전력 소비– 설비 운영에 필요한 네트워크에서 소비되는 전기량을 결정합니다.
• 전환 요소– 소비된 에너지(kW)와 열에너지(kW)로 방출되는 비율을 결정합니다.
• 유량– 유체 이동 속도와 조절 가능성을 결정합니다(가열 시스템의 열 교환 또는 온수기의 압력을 조절할 수 있음).
• 소용돌이 챔버 유형– 열에너지를 얻는 방법, 공정 효율성 및 이에 필요한 비용을 결정합니다.
• 치수– 어느 장소에나 열 발생기를 설치할 가능성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다.
• 순환회로 수– 일부 모델에는 난방 회로 외에 냉수 배출 회로가 있습니다.

일부 와류 열 발생기의 매개변수는 아래 표에 나와 있습니다.

표: 일부 소용돌이 발생기 모델의 특성

또한 중요한 요소는 제조업체가 설정하고 설계 기능과 작동 매개변수에 따라 달라질 수 있는 와류 열 발생기의 가격입니다.

DIY 빈티지

집에서 소용돌이 열 발생기를 만들려면 다음이 필요합니다: 전기 모터, 회전 디스크가 있는 평면 밀봉 챔버, 펌프, 앵글 그라인더, 용접(금속 파이프용), 납땜 인두(플라스틱 파이프용) , 전기 드릴, 파이프 및 액세서리, 장비 배치용 프레임 또는 스탠드. 조립에는 다음 단계가 포함됩니다.

이러한 와류 열 발생기는 기존 열 공급 시스템에 연결될 수 있으며 별도의 난방 라디에이터를 설치할 수 있습니다.

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포타포프의 발열체는 일반 대중에게 알려지지 않았으며 과학적 관점에서 아직 충분히 연구되지 않았습니다. 처음으로 Yuri Semenovich Potapov는 지난 세기 80년대 말에 떠오른 아이디어를 감히 구현하려고 시도했습니다. 이 연구는 키시나우(Chisinau) 시에서 수행되었습니다. 연구원은 착각하지 않았으며 시도 결과는 그의 모든 기대를 뛰어 넘었습니다.

완성된 열발생기는 특허를 취득하여 2000년 2월 초에야 일반화되었습니다.

Potapov가 만든 열 발생기에 관한 기존의 모든 의견은 상당히 다릅니다. 어떤 사람들은 이 제품이 거의 세계적인 발명품이라고 생각하며 최대 150%, 어떤 경우에는 최대 200%의 에너지 절감이라는 매우 높은 작동 효율성을 제공합니다. 환경에 유해한 결과를 초래하지 않고 지구상에서 실제로 무궁무진한 에너지 원이 생성되었다고 믿어집니다. 다른 사람들은 그 반대라고 주장합니다. 그들은 이 모든 것이 엉터리이며 열 발생기는 실제로 표준 아날로그를 사용할 때보 다 더 많은 자원이 필요하다고 말합니다.

일부 소식통에 따르면 러시아, 우크라이나 및 몰도바에서는 Potapov의 개발이 금지되어 있습니다. 다른 소식통에 따르면 현재 우리나라에서는 이러한 유형의 열 발생기가 수십 개의 공장에서 생산되어 전 세계에 판매되고 있으며 오랫동안 수요가 많았으며 다양한 기술 전시회에서 상을 받았습니다.

발열체 구조의 설명 특성

Potapov의 열 발생기는 구조 다이어그램을주의 깊게 연구하면 어떻게 생겼는지 상상할 수 있습니다. 더욱이 그것은 상당히 표준적인 부분으로 구성되어 있으며 우리가 말하는 내용은 이해하기 어렵지 않을 것입니다.

따라서 포타포프 발열체의 중심이자 가장 기본적인 부분은 본체입니다. 전체 구조물의 중앙 위치를 차지하고 원통형이며 수직으로 설치됩니다. 사이클론은 몸체의 하부인 기초 부분에 부착되어 그 내부에 소용돌이 흐름을 생성하고 유체 이동 속도를 증가시킵니다. 설치가 고속 현상을 기반으로 하기 때문에 보다 편리한 제어를 위해 전체 프로세스를 느리게 하는 요소를 포함하도록 설계해야 했습니다.

이를 위해 사이클론 반대측 몸체에 특수 제동 장치가 부착된다. 또한 중앙에 축이 설치된 원통형 모양입니다. 2개 이하의 여러 개의 리브가 반경을 따라 축에 부착됩니다. 제동 장치 다음에는 액체 배출구가 장착된 바닥이 있습니다. 더 아래로 내려가면 구멍이 파이프로 변합니다.

이것은 열 발생기의 주요 요소이며 모두 수직면에 위치하고 단단히 연결되어 있습니다. 또한 액체 출구 파이프에는 바이패스 파이프가 장착되어 있습니다. 이들은 단단히 고정되어 있으며 주요 요소 체인의 두 끝 사이의 접촉을 보장합니다. 즉, 상단 부분의 파이프가 하단 부분의 사이클론에 연결됩니다. 바이패스 파이프와 사이클론의 교차점에 추가적인 소형 제동 장치가 제공됩니다. 주입 파이프는 장치 요소의 주 체인 축과 직각으로 사이클론의 끝 부분에 부착됩니다.

주입 파이프는 펌프를 사이클론, 액체 입구 및 출구 파이프라인과 연결하기 위한 목적으로 장치 설계에 따라 제공됩니다.

Potapov 열 발생기 프로토타입

Yuri Semenovich Potapov는 Ranque 소용돌이 튜브를 사용하여 열 발생기를 만드는 데 영감을 받았습니다. Ranque 튜브는 뜨거운 공기와 차가운 공기 덩어리를 분리하기 위해 발명되었습니다. 나중에 그들은 비슷한 결과를 얻기 위해 란카 파이프에 물을 넣기 시작했습니다. 소용돌이 흐름은 장치의 구조적 부분인 달팽이관에서 발생합니다. Ranque 파이프를 사용하는 동안 물이 달팽이 모양의 장치 팽창부를 통과한 후 온도가 양의 방향으로 변화하는 것으로 나타났습니다.

포타포프는 과학적 관점에서 완전히 입증되지 않은 이 특이한 현상에 주목했고, 이를 사용하여 결과에 약간의 차이만 있는 열 발생기를 발명했습니다. 물이 소용돌이를 통과한 후 그 흐름은 란카 파이프의 공기에서 발생하는 것처럼 뜨거운 것과 차가운 것으로 뚜렷하게 나뉘지 않고 따뜻하고 뜨거운 것으로 나뉘었습니다. 새로운 개발에 대한 일부 측정 연구 결과, Yuri Semenovich Potapov는 전체 장치 중 가장 에너지를 많이 소비하는 부분인 전기 펌프가 작업 결과로 생성되는 것보다 훨씬 적은 에너지를 소비한다는 사실을 발견했습니다. 이것이 열 발생기의 기초가 되는 효율성의 원리입니다.

발열체가 작동하는 물리적 현상

일반적으로 Potapov의 발열체 작동 방법에는 복잡하거나 특이한 것이 없습니다.

본 발명의 작동 원리는 캐비테이션 과정을 기반으로 하므로 와류 열 발생기라고도 합니다. 캐비테이션은 물 흐름의 소용돌이 에너지의 힘으로 인해 물 기둥에 기포가 형성되는 것을 기반으로 합니다. 기포의 형성에는 항상 고속에서의 충격으로 인한 특정 소리와 특정 에너지의 형성이 수반됩니다. 거품은 그 자체로 형성된 물의 증기로 채워진 물 속의 구멍입니다. 액체는 기포에 일정한 압력을 가하므로, 생존을 위해 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하려는 경향이 있습니다. 결과적으로 압력을 견디지 못하고 급격히 수축하거나 '폭발'하면서 에너지를 뿜어내며 파도를 형성하게 된다.

수많은 기포에서 방출되는 "폭발성" 에너지는 매우 강력하여 인상적인 금속 구조물을 파괴할 수 있습니다. 가열하는 동안 추가 에너지로 사용되는 것은 바로 이 에너지입니다. 열 발생기에는 완전히 닫힌 회로가 제공되어 물기둥에서 터지는 매우 작은 기포가 형성됩니다. 이러한 파괴력은 없지만 최대 80%의 열에너지 증가를 제공합니다. 회로는 최대 220V의 교류 전압을 유지하는 동시에 프로세스에 중요한 전자의 무결성을 유지합니다.

이미 언급한 바와 같이 열 설비를 작동하려면 "물 소용돌이"가 형성되어야 합니다. 가열 장치에 내장된 펌프가 이를 담당하여 필요한 수준의 압력을 생성하고 이를 작업 컨테이너로 강제로 보냅니다. 물에 난류가 발생하면 액체 두께의 기계적 에너지에 따라 특정 변화가 발생합니다. 결과적으로 동일한 온도 체제가 설정되기 시작합니다. 아인슈타인에 따르면, 특정 질량이 필요한 열로 전환되면서 추가 에너지가 생성되며, 전체 과정에는 저온 핵융합이 수반됩니다.

Potapov 열 발생기의 작동 원리

열 발생기와 같은 장치 작동 특성의 모든 미묘함을 완전히 이해하려면 액체 가열 공정의 모든 단계를 단계별로 고려해야 합니다.

열 발생기 시스템에서 펌프는 4~6atm의 압력을 생성합니다. 생성된 압력에 따라 물은 작동 중인 원심펌프의 플랜지에 연결된 주입관으로 압력을 받아 흐릅니다. Ranque 관의 달팽이와 유사하게 액체 흐름이 달팽이관 구멍으로 빠르게 돌진합니다. 공기를 사용한 실험에서처럼 액체는 캐비테이션 효과를 얻기 위해 곡선 채널을 따라 빠르게 회전하기 시작합니다.

열 발생기를 포함하고 액체가 들어가는 다음 요소는 소용돌이 관입니다. 이 순간 물은 이미 동일한 특성에 도달하여 빠르게 움직이고 있습니다. Potapov의 개발에 따르면 소용돌이 튜브의 길이는 너비보다 몇 배 더 큽니다. 소용돌이 튜브의 반대쪽 가장자리는 이미 뜨겁고 액체는 그곳으로 향합니다.

필요한 지점에 도달하기 위해 나선형 나선형을 따라 이동합니다. 나선형 나선형은 와류관 벽 근처에 위치합니다. 잠시 후 액체는 목적지인 와류관의 뜨거운 지점에 도달합니다. 이 작업으로 장치 본체를 통한 액체의 이동이 완료됩니다. 다음으로 주제동장치를 구조적으로 마련한다. 이 장치는 획득된 상태에서 뜨거운 액체를 부분적으로 제거하도록 설계되었습니다. 즉, 슬리브에 장착된 방사형 플레이트 덕분에 흐름이 다소 균일해졌습니다. 슬리브에는 열 발생 구조의 사이클론을 따르는 소형 제동 장치에 연결되는 내부 빈 공간이 있습니다.

제동 장치의 벽을 따라 뜨거운 액체가 장치 출구에 점점 더 가까워집니다. 한편, 회수된 차가운 유체의 와류는 메인 브레이크 장치 부싱의 내부 공동을 통해 뜨거운 액체의 흐름을 향해 흐릅니다.

슬리브 벽을 통과하는 두 흐름의 접촉 시간은 차가운 액체를 가열하는 데 충분합니다. 이제 따뜻한 흐름은 작은 제동 장치를 통해 출구로 향합니다. 따뜻한 흐름의 추가 가열은 캐비테이션 현상의 영향으로 제동 장치를 통과하는 동안 수행됩니다. 잘 가열된 액체는 바이패스를 통해 소형 제동 장치를 떠나 열 장치 요소의 주 회로의 두 끝을 연결하는 주 배출 파이프를 통과할 준비가 되어 있습니다.

뜨거운 냉각수도 배출구로 향하지만 반대 방향입니다. 제동 장치의 상부에는 바닥이 부착되어 있고, 바닥 중앙에는 와류관의 직경과 동일한 직경의 구멍이 있다는 것을 기억하십시오.

소용돌이 튜브는 바닥에 있는 구멍으로 연결됩니다. 결과적으로, 뜨거운 액체는 바닥 구멍으로 통과하여 와류관을 통한 이동을 종료합니다. 그런 다음 뜨거운 액체는 주 배출 파이프로 들어가 따뜻한 흐름과 혼합됩니다. 이로써 Potapov 열 발생기 시스템을 통한 액체의 이동이 완료됩니다. 히터의 출구에서 물은 출구 파이프의 상부(뜨거운 부분)에서 나오며, 하부 부분에서는 따뜻한 물이 혼합되어 사용 가능합니다. 온수는 가정용 물 공급이나 난방 시스템의 냉각수로 사용할 수 있습니다. 열 발생기 작동의 모든 단계는 에테르가 있는 상태에서 발생합니다.

공간 난방용 Potapov 발열체 사용의 특징

아시다시피 Potapov 열 발생기의 온수는 다양한 가정용으로 사용될 수 있습니다. 열 발생기를 난방 시스템의 구조 단위로 사용하는 것은 매우 수익성이 높고 편리할 수 있습니다. 표시된 설치 경제적 매개변수를 기반으로 하면 절감 측면에서 다른 어떤 장치도 비교할 수 없습니다.

따라서 Potapov 열 발생기를 사용하여 냉각수를 가열하고 시스템에 넣을 때 다음 순서가 제공됩니다. 이미 사용된 1차 회로의 온도가 낮은 액체가 다시 원심 펌프로 들어갑니다. 그러면 원심 펌프는 파이프를 통해 따뜻한 물을 난방 시스템으로 직접 보냅니다.

난방에 사용할 때 발열체의 장점

열 발생기의 가장 분명한 장점은 전력망 직원의 특별한 허가 없이 무료로 설치할 수 있음에도 불구하고 유지 관리가 매우 간단하다는 것입니다. 6개월에 한 번씩 장치의 마찰 부분(베어링 및 씰)을 점검하는 것으로 충분합니다. 동시에 공급업체에 따르면 평균 보장 서비스 수명은 최대 15년 이상입니다.

Potapov의 열 발생기는 환경과 이를 사용하는 사람들에게 완전히 안전하고 무해합니다. 환경 친화성은 캐비테이션 열 발생기 작동 중에 천연 가스, 고체 연료 재료 및 디젤 연료 처리로 인한 유해 제품이 대기로 배출되는 것을 제외한다는 사실로 정당화됩니다. 그들은 단순히 사용되지 않습니다.

작업은 전기 네트워크에 의해 구동됩니다. 화염과의 접촉 부족으로 인한 화재 가능성은 배제됩니다. 장치의 계기판은 추가적인 보안을 제공하여 시스템의 온도 및 압력 변화에 대한 모든 프로세스를 완벽하게 제어합니다.

열 발생기를 사용하여 방을 난방할 때의 경제적 효율성은 여러 가지 장점으로 표현됩니다. 첫째, 물이 냉각수 역할을 하면 수질을 걱정할 필요가 없다. 품질이 좋지 않다고 해서 전체 시스템에 해를 끼칠 것이라고 생각할 필요는 없습니다. 둘째, 난방 경로 배치, 설치 및 유지 관리에 재정적 투자를 할 필요가 없습니다. 셋째, 물리적 법칙과 캐비테이션 및 소용돌이 흐름을 사용하여 물을 가열하면 시설 내부 벽에 칼슘석이 나타나는 것을 완전히 제거합니다. 넷째, 이전에 필요했던 연료 물질(천연 석탄, 고체 연료 물질, 석유 제품)의 운송, 저장 및 구매에 대한 비용 지출이 제거됩니다.

가정용 열 발생기의 부인할 수 없는 장점은 탁월한 다양성입니다. 일상 생활에서 열 발생기의 적용 범위는 매우 넓습니다.

• 시스템을 통과한 결과 물이 변형되고 구조화되며 이러한 조건에서 병원성 미생물이 죽습니다.
• 열 발생기의 물로 식물에 물을 줄 수 있으며, 이는 식물의 빠른 성장을 촉진합니다.
• 열 발생기는 물을 끓는점 이상의 온도로 가열할 수 있습니다.
• 열 발생기는 기존 시스템과 함께 작동하거나 새로운 난방 시스템에 내장될 수 있습니다.
• 열 발생기는 가정 난방 시스템의 주요 요소로 인식되어 오랫동안 사람들에 의해 사용되어 왔습니다.
• 열 발생기는 가정에서 사용할 수 있도록 온수를 쉽고 저렴하게 준비합니다.
• 열 발생기는 다양한 목적으로 사용되는 액체를 가열할 수 있습니다.

완전히 예상치 못한 이점은 열 발생기가 정유에도 사용될 수 있다는 것입니다. 개발의 고유성으로 인해 와류 장치는 중유 샘플을 액화하고 정유소로 운송하기 전에 준비 조치를 수행할 수 있습니다. 이 모든 과정은 최소한의 비용으로 수행됩니다.

열 발생기는 완전히 자율적으로 작동할 수 있다는 점에 유의해야 합니다. 즉, 작동 강도 모드를 독립적으로 설정할 수 있습니다. 또한 Potapov 열 발생기의 모든 설계는 설치가 매우 간단합니다. 서비스 작업자가 개입할 필요가 없으며 모든 설치 작업을 독립적으로 수행할 수 있습니다.

Potapov 열 발생기 자체 설치

난방 시스템의 주요 요소로 자신의 손으로 Potapov 소용돌이 열 발생기를 설치하려면 꽤 많은 도구와 재료가 필요합니다. 이는 난방 시스템 자체의 배선이 이미 준비된 경우입니다. 즉, 레지스터가 창 아래에 매달려 있고 파이프로 서로 연결되어 있습니다. 남은 것은 뜨거운 냉각수를 공급하는 장치를 연결하는 것뿐입니다. 다음을 준비해야 합니다.

• 클램프 - 시스템 파이프와 열 발생기 파이프 사이의 긴밀한 연결을 위해 연결 유형은 사용되는 파이프 재료에 따라 다릅니다.
• 냉간 또는 열간 용접 도구 - 양면에 파이프를 사용할 때;
• 조인트 밀봉용 실런트;
• 클램프를 조이는 펜치.

발열체 설치시 대각선 파이프 라우팅 즉, 주행방향으로 뜨거운 냉각수가 배터리 상부 분기관으로 공급되어 이를 통과하며 반대쪽에서 냉각 냉각수가 나옵니다. 하부 분지 파이프.

열 발생기를 설치하기 직전에 모든 요소가 손상되지 않고 제대로 작동하는지 확인해야 합니다. 그런 다음 선택한 방법을 사용하여 급수관을 시스템의 공급관에 연결해야합니다. 출구 파이프에서도 동일한 작업을 수행하십시오. 해당 파이프를 연결하십시오. 그런 다음 필요한 제어 장치를 난방 시스템에 연결해야 합니다.

• 정상적인 시스템 압력을 유지하는 안전 밸브;
• 시스템을 통해 유체 이동을 강제하는 순환 펌프.

이후 발열체를 220V 전원에 연결하고, 공기 밸브를 열어 시스템에 물을 채운다.