Generatoare de căldură cu vortex de cavitație - tot ce trebuie să știți despre tehnologie și aplicarea sa practică. Generatorul de căldură Vortex, invenția lui Potapov pentru instalațiile de încălzire a apei

De atunci, generatoarele au fost, desigur, modificate și sunt capabile să încălzească o suprafață mult mai mare decât erau acum 250 de ani.

Principalul criteriu prin care generatoarele diferă unele de altele este combustibilul pe care îl încarcă. În funcție de aceasta, se disting următoarele tipuri:

1. Generatoare de căldură diesel – generează căldură ca urmare a arderii motorinei. Ele sunt capabile să încălzească bine suprafețe mari, dar este mai bine să nu le folosiți pentru casă din cauza prezenței substanțelor toxice produse ca urmare a arderii combustibilului.
2. Generatoarele de căldură pe gaz funcționează pe principiul alimentării continue cu gaz, ardând într-o cameră specială care produce și căldură. Este considerată o opțiune complet economică, dar instalarea necesită o permisiune specială și o siguranță sporită.
3. Generatoarele de combustibil solid sunt proiectate să semene cu un cuptor cu cărbune convențional, care are o cameră de ardere, un compartiment pentru funingine și cenușă și un element de încălzire. Convenabil pentru utilizare în zone deschise, deoarece funcționarea lor nu depinde de condițiile meteorologice.
4. – principiul lor de funcționare se bazează pe procesul de conversie termică, în care bulele formate în lichid provoacă un flux mixt de faze, crescând cantitatea de căldură generată.

Costul ridicat al echipamentelor de încălzire îi face pe mulți să se gândească dacă merită să cumpere un model industrial sau dacă este mai bine să îl asamblați singur. În esență, un generator de căldură este o pompă centrifugă ușor modificată. Oricine are cunoștințe minime în această industrie poate asambla singur o astfel de unitate. Dacă nu aveți propriile modele, atunci diagramele gata făcute pot fi întotdeauna găsite pe Internet. Principalul lucru este să alegeți unul care va ușura asamblarea generatorului de căldură cu propriile mâini. Dar mai întâi, nu strica să înveți cât mai multe despre acest dispozitiv.

Ce este un generator de căldură

Echipamentele din această clasă sunt reprezentate de două tipuri principale de dispozitive:

• stator;
• Notorny (vârtej).

Cu toate acestea, nu cu mult timp în urmă au apărut și modelele de cavitație, care ar putea deveni în viitorul apropiat un înlocuitor demn pentru unitățile care funcționează cu tipuri convenționale de combustibil.

Diferența dintre dispozitivele stator și rotor este că, în primul, lichidul este încălzit folosind duze situate la deschiderile de intrare și de evacuare ale unității. În al doilea tip de generatoare, căldura este generată în timpul rotațiilor pompei, ducând la turbulențe în apă.

Să urmărim videoclipul, generatorul în funcțiune, măsurători:

În ceea ce privește performanța, un generator de căldură vortex asamblat de tine este oarecum superior unuia cu stator. Are cu 30% mai mult transfer de căldură. Și, deși astfel de echipamente sunt prezentate astăzi pe piață în diferite modificări, care diferă în rotoare și duze, esența muncii lor nu se schimbă. Pe baza acestor parametri, este mai bine să asamblați singur un generator de căldură de tip vortex. Cum se face acest lucru va fi discutat mai jos.

Echipament și principiu de funcționare

Cel mai simplu design este un dispozitiv format din următoarele elemente:

1. Rotor din oțel carbon;
2. Stator (sudat sau monolit);
3. Manșon de presiune cu diametrul interior de 28 mm;
4. Inel de oțel.

Să luăm în considerare principiul de funcționare al generatorului folosind exemplul unui model de cavitație. În el, apa intră în cavitator, după care este rotită de motor. În timpul funcționării unității, bulele de aer din lichidul de răcire se prăbușesc. În acest caz, lichidul care intră în cavitator se încălzește.

Pentru a lucra cu un dispozitiv asamblat cu propriile mâini, folosind desene ale unui dispozitiv găsit pe Internet, ar trebui să vă amintiți că necesită energie, care este cheltuită pentru a depăși forța de frecare din dispozitiv, pentru a genera vibrații sonore și pentru a încălzi lichidul. În plus, dispozitivul are o eficiență de aproape 100%.

Instrumente necesare pentru asamblarea unității

Este imposibil să asamblați o astfel de unitate de la zero pe cont propriu, deoarece fabricarea sa va necesita utilizarea unor echipamente tehnologice pe care meșterul de acasă pur și simplu nu le are. Prin urmare, ei asamblează de obicei doar un ansamblu cu propriile mâini, care într-un fel se repetă. Se numește dispozitivul Potapov.

Cu toate acestea, chiar și pentru a asambla acest dispozitiv aveți nevoie de următoarele echipamente:

1. Burghiu și un set de burghie pentru acesta;
2. Aparat de sudura;
3. Mașină de măcinat;
4. chei;
5. Elemente de fixare;
6. Grund și pensulă.

În plus, va trebui să achiziționați un motor care funcționează dintr-o rețea de 220 V și o bază fixă ​​pentru instalarea dispozitivului în sine.

Etapele de fabricație a generatorului

Asamblarea dispozitivului începe cu conectarea unei conducte de amestec la pompă, tipul de presiune dorit. Este conectat folosind o flanșă specială. Există o gaură în centrul fundului conductei prin care va fi evacuată apa fierbinte. Pentru a-și controla debitul, se folosește un dispozitiv de frânare. Este situat în fața fundului.

Dar din moment ce apa rece circula si in sistem, debitul acesteia trebuie si el reglat. În acest scop, se folosește un redresor de disc. Când lichidul se răcește, acesta este direcționat către capătul fierbinte, unde este amestecat cu lichidul de răcire încălzit într-un mixer special.

Apoi, ei trec la asamblarea structurii generatorului de căldură vortex cu propriile mâini. Pentru a face acest lucru, folosesc o mașină de șlefuit pentru a tăia unghiurile din care este asamblată structura principală. Cum se face acest lucru poate fi văzut în desenul de mai jos.

Există două moduri de a asambla structura:

• Folosind șuruburi și piulițe;
• Folosind un aparat de sudura.

În primul caz, pregătiți-vă pentru faptul că va trebui să faceți găuri pentru elemente de fixare. Pentru aceasta aveți nevoie de un burghiu. În timpul procesului de asamblare, este necesar să se țină cont de toate dimensiunile - acest lucru va ajuta la obținerea unei unități cu parametrii specificați.

Prima etapă este crearea unui cadru pe care este instalat motorul. Este asamblat din colțuri de fier. Dimensiunile structurii depind de dimensiunea motorului. Acestea pot diferi și sunt selectate pentru un anumit dispozitiv.

Pentru a fixa motorul pe cadrul asamblat, veți avea nevoie de un alt pătrat. Acesta va acționa ca un element transversal în structură. Atunci când alegeți un motor, experții recomandă să acordați atenție puterii acestuia. Cantitatea de lichid de răcire care trebuie încălzit depinde de acest parametru.

Să urmărim videoclipul, etapele de asamblare a generatorului de căldură:

Ultima etapă de asamblare este vopsirea cadrului și pregătirea găurilor pentru instalarea unității. Dar înainte de a începe instalarea pompei, ar trebui să calculați puterea acesteia. În caz contrar, este posibil ca motorul să nu poată porni unitatea.

După ce toate componentele sunt pregătite, pompa este conectată la orificiul din care curge apa sub presiune și unitatea este gata de funcționare. Acum, folosind a doua țeavă, este conectată la sistemul de încălzire.

Acest model este unul dintre cele mai simple. Dar dacă există dorința de a regla temperatura lichidului de răcire, atunci instalați un dispozitiv de blocare. Se pot folosi și dispozitive electronice de monitorizare, dar trebuie avut în vedere faptul că sunt destul de scumpe.

Dispozitivul este conectat la sistem după cum urmează. În primul rând, este conectat la gaura prin care curge apa. Ea este sub presiune. A doua conductă este utilizată pentru conectarea directă la sistemul de încălzire. Pentru a schimba temperatura lichidului de răcire, în spatele țevii există un dispozitiv de blocare. Când este închis, temperatura din sistem crește treptat.

Pot fi utilizate și noduri suplimentare. Cu toate acestea, costul unui astfel de echipament este destul de mare.

Urmărește videoclipul, designul după fabricație:

Carcasa viitorului generator poate fi sudată. Și orice strungar va întoarce piesele pentru el conform desenelor tale. De obicei, are forma unui cilindru, închis pe ambele părți. Există găuri de trecere pe părțile laterale ale corpului. Sunt necesare pentru conectarea unității la sistemul de încălzire. Un jet este plasat în interiorul carcasei.

Capacul exterior al generatorului este de obicei realizat din oțel. Apoi se fac găuri în el pentru șuruburi și unul central, la care se sudează ulterior un fiting pentru alimentarea cu lichid.

La prima vedere, se pare că nu este nimic dificil în asamblarea unui generator de căldură cu propriile mâini folosind lemn. Dar, în realitate, această sarcină nu este atât de ușoară. Desigur, dacă nu te grăbești și studiezi bine problema, poți face față. Dar precizia dimensională a pieselor prelucrate este foarte importantă. Și fabricarea rotorului necesită o atenție specială. Într-adevăr, dacă este prelucrată incorect, unitatea va începe să funcționeze cu un nivel ridicat de vibrații, ceea ce va afecta negativ toate piesele. Însă rulmenții suferă cel mai mult într-o astfel de situație. Se vor rupe foarte repede.

Doar un generator de căldură asamblat corespunzător va funcționa eficient. Mai mult, eficiența sa poate ajunge la 93%. De aceea vă sfătuiesc experții.

Pentru încălzirea încăperilor sau încălzirea lichidelor se folosesc adesea dispozitive clasice - elemente de încălzire, camere de ardere, filamente etc. Dar, împreună cu acestea, sunt folosite dispozitive cu un tip de efect fundamental diferit asupra lichidului de răcire. Astfel de dispozitive includ un generator de căldură prin cavitație, a cărui activitate este de a forma bule de gaz, datorită cărora se eliberează căldură.

Proiectare și principiu de funcționare

Principiul de funcționare al unui generator de căldură prin cavitație este efectul de încălzire datorat conversiei energiei mecanice în energie termică. Acum să aruncăm o privire mai atentă asupra fenomenului de cavitație în sine. Când se creează o presiune în exces într-un lichid, apare turbulența, datorită faptului că presiunea lichidului este mai mare decât cea a gazului conținut în acesta, moleculele de gaz sunt eliberate în incluziuni separate - colapsul bulelor. Datorită diferenței de presiune, apa tinde să comprime bula de gaz, care acumulează o cantitate mare de energie la suprafața sa, iar temperatura din interior ajunge la aproximativ 1000 - 1200ºC.

Când cavitățile de cavitație se deplasează în zona de presiune normală, bulele sunt distruse, iar energia din distrugerea lor este eliberată în spațiul înconjurător. Din această cauză, se eliberează energie termică, iar lichidul este încălzit de fluxul vortex. Funcționarea generatoarelor de căldură se bazează pe acest principiu; apoi luați în considerare principiul de funcționare a celei mai simple versiuni a unui încălzitor cu cavitație.

Cel mai simplu model

Uită-te la Figura 1, aici este un dispozitiv al celui mai simplu generator de căldură prin cavitație, care constă în pomparea apei până la punctul în care conducta se îngustează. Când debitul de apă ajunge la duză, presiunea lichidului crește semnificativ și începe formarea bulelor de cavitație. La părăsirea duzei, bulele eliberează putere termică, iar presiunea după trecerea duzei este redusă semnificativ. În practică, pot fi instalate mai multe duze sau tuburi pentru a crește eficiența.

Generatorul de căldură ideal al lui Potapov

Opțiunea ideală de instalare este generatorul de căldură Potapov, care are un disc rotativ (1) instalat vizavi de cel staționar (6). Apa rece este furnizată de la conducta situată în partea inferioară (4) a camerei de cavitație (3), iar apa deja încălzită este evacuată din punctul superior (5) al aceleiași camere. Un exemplu de astfel de dispozitiv este prezentat în Figura 2 de mai jos:

Dar dispozitivul nu a fost utilizat pe scară largă din cauza lipsei unei justificări practice pentru funcționarea sa.

feluri

Sarcina principală a unui generator de căldură prin cavitație este formarea de incluziuni de gaz, iar calitatea încălzirii va depinde de cantitatea și intensitatea acestora. În industria modernă, există mai multe tipuri de astfel de generatoare de căldură, care diferă prin principiul producerii de bule în lichid. Cele mai comune sunt trei tipuri:

• Generatoare de căldură rotative– elementul de lucru se rotește datorită unei antrenări electrice și produce turbulențe fluide;
• Tubular– modificarea presiunii datorata sistemului de conducte prin care se misca apa;
• cu ultrasunete– eterogenitatea lichidului din astfel de generatoare de căldură este creată din cauza vibrațiilor sonore de joasă frecvență.

Pe lângă tipurile de mai sus, există cavitația laser, dar această metodă nu a găsit încă implementare industrială. Acum să ne uităm la fiecare tip mai detaliat.

Generator de căldură rotativ

Este alcătuit dintr-un motor electric, al cărui arbore este conectat la un mecanism rotor conceput pentru a crea turbulențe în lichid. O caracteristică specială a designului rotorului este statorul etanș, în care are loc încălzirea. Statorul în sine are o cavitate cilindrică în interior - o cameră vortex în care rotorul se rotește. Rotorul unui generator de căldură prin cavitație este un cilindru cu un set de depresiuni la suprafață; atunci când cilindrul se rotește în interiorul statorului, aceste depresiuni creează eterogenitate în apă și provoacă apariția proceselor de cavitație.

Numărul de adâncituri și parametrii lor geometrici sunt determinați în funcție de model. Pentru parametrii optimi de încălzire, distanța dintre rotor și stator este de aproximativ 1,5 mm. Acest design nu este singurul de acest gen; de-a lungul istoriei lungi de modernizări și îmbunătățiri, elementul de lucru de tip rotor a suferit o mulțime de transformări.

Unul dintre primele modele eficiente de convertoare de cavitație a fost generatorul Griggs, care folosea un rotor cu disc cu găuri oarbe la suprafață. Unul dintre analogii moderni ai generatoarelor de căldură cu cavitație pe disc este prezentat în Figura 4 de mai jos:

În ciuda simplității designului, unitățile de tip rotativ sunt destul de complexe de utilizat, deoarece necesită o calibrare precisă, etanșări fiabile și respectarea parametrilor geometrici în timpul funcționării, ceea ce îngreunează funcționarea lor. Astfel de generatoare de căldură prin cavitație se caracterizează printr-o durată de viață destul de scăzută - 2 - 4 ani din cauza eroziunii prin cavitație a carcasei și a pieselor. În plus, ele creează o sarcină de zgomot destul de mare în timpul funcționării elementului rotativ. Avantajele acestui model includ productivitate ridicată - cu 25% mai mare decât cea a încălzitoarelor clasice.

Tubular

Un generator de căldură static nu are elemente rotative. Procesul de încălzire în ele are loc datorită mișcării apei prin țevi care se micșorează în lungime sau datorită instalării duzelor Laval. Apa este furnizată elementului de lucru printr-o pompă hidrodinamică, care creează o forță mecanică a fluidului într-un spațiu care se îngustează, iar atunci când trece într-o cavitate mai largă, apar vârtejuri de cavitație.

Spre deosebire de modelul anterior, echipamentul de încălzire tubular nu face mult zgomot și nu se uzează la fel de repede. În timpul instalării și funcționării, nu trebuie să vă faceți griji cu privire la echilibrarea precisă, iar dacă elementele de încălzire sunt distruse, înlocuirea și repararea lor va costa mult mai puțin decât modelele rotative. Dezavantajele generatoarelor de căldură tubulare includ productivitate semnificativ mai scăzută și dimensiuni voluminoase.

cu ultrasunete

Acest tip de dispozitiv are o cameră de rezonanță reglată la o anumită frecvență a vibrațiilor sonore. La intrare este instalată o placă de cuarț, care produce oscilații atunci când sunt aplicate semnale electrice. Vibrația plăcii creează un efect de undă în interiorul lichidului, care ajunge la pereții camerei rezonatorului și este reflectat. În timpul mișcării de întoarcere, undele întâmpină vibrații directe și creează cavitație hidrodinamică.

În continuare, bulele sunt duse de fluxul de apă prin conductele înguste de admisie ale instalației termice. Când se deplasează într-o zonă largă, bulele se prăbușesc, eliberând energie termică. Generatoarele de cavitație cu ultrasunete au, de asemenea, caracteristici bune de performanță, deoarece nu au elemente rotative.

Aplicație

În industrie și în viața de zi cu zi, generatoarele de căldură prin cavitație și-au găsit implementarea într-o mare varietate de domenii de activitate. În funcție de sarcinile atribuite, acestea sunt utilizate pentru:

• Incalzi– în interiorul instalaţiilor, energia mecanică este transformată în energie termică, datorită căreia lichidul încălzit se deplasează prin sistemul de încălzire. Trebuie remarcat faptul că generatoarele de căldură prin cavitație pot încălzi nu numai instalațiile industriale, ci și sate întregi.
• Încălzirea apei curente– unitatea de cavitație este capabilă să încălzi rapid lichidul, datorită căruia poate înlocui cu ușurință un încălzitor de apă pe gaz sau electric.
• Amestecarea lichidelor– datorită rarefării straturilor cu formarea de mici cavități, astfel de unități fac posibilă obținerea unei calități adecvate de amestecare a lichidelor care în mod natural nu se combină din cauza densităților diferite.

Avantaje și dezavantaje

În comparație cu alte generatoare de căldură, unitățile de cavitație au o serie de avantaje și dezavantaje.

Avantajele unor astfel de dispozitive includ:

• Un mecanism mult mai eficient de generare a energiei termice;
• Consumă mult mai puține resurse decât generatoarele de combustibil;
• Poate fi folosit pentru încălzirea atât a consumatorilor de putere redusă, cât și a consumatorilor mari;
• Complet ecologic - nu emite substanțe nocive în mediu în timpul funcționării.

Dezavantajele generatoarelor de căldură prin cavitație includ:

• Dimensiuni relativ mari - modelele electrice și cu combustibil au dimensiuni mult mai mici, ceea ce este important atunci când sunt instalate într-o încăpere deja folosită;
• Zgomot mare datorită funcționării pompei de apă și a elementului de cavitație în sine, ceea ce face dificilă instalarea în spații casnice;
• Raport ineficient între putere și performanță pentru încăperi cu o suprafață mică (până la 60 m2 este mai profitabil să folosiți un gaz, combustibil lichid sau energie electrică echivalentă cu un element de încălzire).\

DIY CTG

Cea mai simplă opțiune de implementare la domiciliu este un generator de cavitație de tip tubular cu una sau mai multe duze pentru încălzirea apei. Prin urmare, să ne uităm la un exemplu de fabricare a unui astfel de dispozitiv; pentru aceasta veți avea nevoie de:

• Pompă – pentru încălzire, asigurați-vă că alegeți o pompă de căldură care nu se teme de expunerea constantă la temperaturi ridicate. Ar trebui să asigure o presiune de ieșire de lucru de 4 - 12 atm.
• 2 manometre și manșoane pentru instalarea lor - amplasate pe ambele părți ale duzei pentru a măsura presiunea la intrarea și ieșirea elementului de cavitație.
• Termometru pentru măsurarea cantității de încălzire a lichidului de răcire din sistem.
• Supapă pentru eliminarea excesului de aer dintr-un generator de căldură prin cavitație. Instalat în cel mai înalt punct al sistemului.
• Duza - trebuie să aibă un diametru al alezajului de 9 până la 16 mm; nu este recomandat să o faceți mai mică, deoarece cavitația poate apărea deja în pompă, ceea ce va reduce semnificativ durata de viață a acesteia. Forma duzei poate fi cilindrică, conică sau ovală; din punct de vedere practic, oricare ți se va potrivi.
• Țevile și elementele de conectare (radiatoare de încălzire, dacă nu sunt disponibile) sunt selectate în conformitate cu sarcina la îndemână, dar cea mai simplă opțiune este țevile din plastic pentru lipire.
• Pornirea/oprirea automată a generatorului de căldură prin cavitație - de regulă, acesta este legat de regimul de temperatură, setat să se oprească la aproximativ 80ºC și să se pornească când scade sub 60ºC. Dar puteți alege singur modul de funcționare al generatorului de căldură prin cavitație.

Înainte de a conecta toate elementele, este recomandabil să desenați o diagramă a locației lor pe hârtie, pereți sau pe podea. Locațiile trebuie amplasate departe de elementele inflamabile sau acestea din urmă trebuie îndepărtate la o distanță sigură de sistemul de încălzire.

Asamblați toate elementele așa cum se arată în diagramă și verificați dacă există scurgeri fără a porni generatorul. Apoi încercați generatorul de căldură prin cavitație în modul de funcționare; creșterea normală a temperaturii lichidului este considerată a fi de 3-5ºC într-un minut.

Nu toate instalațiile industriale au posibilitatea de a încălzi încăperile cu generatoare de căldură clasice alimentate cu ardere de gaz, combustibil lichid sau solid, iar utilizarea unui încălzitor cu elemente de încălzire este nepractică sau nesigură. În astfel de situații, un generator de căldură vortex vine în ajutor, folosind procese de cavitație pentru a încălzi fluidul de lucru. Principiile de bază de funcționare ale acestor dispozitive au fost descoperite încă din anii 30 ai secolului trecut și au fost dezvoltate activ încă din anii 50. Dar introducerea încălzirii lichide în procesul de producție din cauza efectelor vortexului a avut loc abia în anii 90, când problema economisirii resurselor energetice a devenit cea mai acută.

Proiectare și principiu de funcționare

Inițial, din cauza fluxurilor de vortex, ei au învățat cum să încălzească aerul și alte amestecuri de gaze. În acel moment, nu era posibilă încălzirea apei în acest fel din cauza lipsei proprietăților de compresie. Primele încercări în această direcție au fost făcute de Merkulov, care a propus umplerea conductei Ranque cu apă în loc de aer. Eliberarea de căldură s-a dovedit a fi un efect secundar al mișcării vortexului lichidului și pentru o lungă perioadă de timp procesul nici măcar nu a avut o justificare.

Astăzi se știe că atunci când un lichid trece printr-o cameră specială, presiunea în exces face ca moleculele de apă să împingă moleculele de gaz, care se acumulează în bule. Datorită avantajului procentual al apei, moleculele acesteia tind să zdrobească incluziunile de gaze, iar presiunea la suprafață în acestea crește. Odată cu afluxul suplimentar de molecule de gaz, temperatura din interiorul incluziunilor crește, ajungând la 800 – 1000ºС. Și după atingerea unei zone cu presiune mai mică, are loc procesul de cavitație (colaps) al bulelor, în timpul căruia energia termică acumulată este eliberată în spațiul înconjurător.

În funcție de metoda de formare a bulelor de cavitație în interiorul lichidului, toate generatoarele de căldură vortex sunt împărțite în trei categorii:

• Sisteme tangențiale pasive;
• Sisteme axiale pasive;
• Dispozitive active.

Acum să ne uităm la fiecare dintre categorii mai detaliat.

VTG tangențial pasiv

Acestea sunt generatoare de căldură vortex în care camera termogeneratoare are un design static. Din punct de vedere structural, astfel de generatoare de vortex sunt o cameră cu mai multe conducte prin care este furnizat și îndepărtat lichidul de răcire. Presiunea excesivă este creată în ele prin pomparea lichidului cu un compresor; forma camerei și conținutul său sunt o țeavă dreaptă sau răsucită. Un exemplu de astfel de dispozitiv este prezentat în figura de mai jos.

Figura 1: Schema de circuit a unui generator tangențial pasiv

Când lichidul se deplasează prin conducta de admisie, frânarea are loc la intrarea în cameră datorită dispozitivului de frânare, ceea ce face ca în zona de expansiune a volumului să apară un spațiu rarefiat. Apoi bulele se prăbușesc și apa se încălzește. Pentru a obține energie de vortex în generatoarele pasive de căldură vortex, sunt instalate mai multe intrări/ieșiri din cameră, duze, formă geometrică variabilă și alte tehnici pentru a crea presiune variabilă.

Generatoare de căldură axiale pasive

Ca și tipul anterior, cele axiale pasive nu au elemente în mișcare pentru a crea turbulențe. Generatoarele de căldură vortex de acest tip încălzesc lichidul de răcire prin instalarea unei diafragme cu găuri cilindrice, spirale sau conice, o duză, o matriță și o clapă de accelerație în cameră, acționând ca un dispozitiv de restricție. La unele modele sunt instalate mai multe elemente de încălzire cu caracteristici diferite ale orificiilor de trecere pentru a le crește eficiența.

Uitați-vă la figură; aici este principiul de funcționare al unui generator de căldură axial simplu. Această instalație termică constă dintr-o cameră de încălzire, o conductă de admisie care introduce un flux rece de lichid, un model de curgere (nu este prezent la toate modelele), un dispozitiv de restricție și o conductă de evacuare cu un flux de apă caldă.

Generatoare active de căldură

Încălzirea lichidului în astfel de generatoare de căldură vortex se realizează datorită funcționării unui element activ în mișcare care interacționează cu lichidul de răcire. Sunt echipate cu camere de tip cavitație cu activatoare de disc sau tambur. Acestea sunt generatoare de căldură rotative, unul dintre cele mai cunoscute dintre ele este generatorul de căldură Potapov. Cea mai simplă diagramă a unui generator de căldură activ este prezentată în figura de mai jos.

Când activatorul se rotește, se formează bule datorită găurilor de pe suprafața activatorului și găurilor în direcții diferite cu ele pe peretele opus al camerei. Acest design este considerat cel mai eficient, dar și destul de dificil în selectarea parametrilor geometrici ai elementelor. Prin urmare, marea majoritate a generatoarelor de căldură vortex au perforație doar pe activator.

Scop

În zorii introducerii în funcțiune a generatorului de cavitație, acesta a fost folosit numai în scopul propus - pentru a transfera energie termică. Astăzi, în legătură cu dezvoltarea și îmbunătățirea acestei zone, generatoarele de căldură vortex sunt utilizate pentru:

• Incalzirea spatiilor, atat in spatii casnice cat si industriale;
• Lichid de incalzire pentru operatii tehnologice;
• Ca încălzitoare instantanee de apă, dar cu eficiență mai mare decât centralele clasice;
• Pentru pasteurizarea și omogenizarea amestecurilor alimentare și farmaceutice la o temperatură stabilită (aceasta asigură îndepărtarea virușilor și bacteriilor din lichid fără tratament termic);
• Primirea unui flux rece (în astfel de modele, apa fierbinte este un efect secundar);
• Amestecarea și separarea produselor petroliere, adăugarea de elemente chimice la amestecul rezultat;
• Generare de abur.

Odată cu îmbunătățirea în continuare a generatoarelor de căldură vortex, domeniul de aplicare al acestora se va extinde. Mai mult, acest tip de echipament de încălzire are o serie de condiții prealabile pentru a înlocui tehnologiile încă competitive din trecut.

Avantaje și dezavantaje

În comparație cu tehnologiile identice concepute pentru încălzirea încăperilor sau încălzirea lichidelor, generatoarele de căldură vortex au o serie de avantaje semnificative:

• Prietenia mediului– în comparație cu generatoarele de căldură pe gaz, combustibil solid și motorină, acestea nu poluează mediul;
• Siguranța la incendiu și explozie– modelele vortex, în comparație cu generatoarele de căldură pe gaz și dispozitivele care utilizează produse petroliere, nu reprezintă o astfel de amenințare;
• Variabilitate— un generator de căldură vortex poate fi instalat în sistemele existente fără a fi necesară instalarea de noi conducte;
• Economie– in anumite situatii sunt mult mai profitabile decat generatoarele clasice de caldura, deoarece asigura aceeasi putere termica in ceea ce priveste puterea electrica consumata;
• Nu este nevoie să organizați un sistem de răcire;
• Nu necesită organizarea îndepărtării produselor de ardere, nu emit monoxid de carbon și nu poluează aerul din zona de lucru sau din spațiul de locuit;
• Oferă o eficiență destul de ridicată– aproximativ 91 – 92% cu o putere relativ redusă a motorului sau pompei electrice;
• Depunerile nu se formează atunci când lichidul este încălzit, ceea ce reduce semnificativ probabilitatea deteriorării cauzate de coroziune și înfundare cu depuneri de calcar;

Dar, pe lângă avantaje, generatoarele de căldură vortex au și o serie de dezavantaje:

• Creează o sarcină puternică de zgomot la locul de instalare, ceea ce limitează foarte mult utilizarea lor direct în dormitoare, holuri, birouri și locuri similare;
• Caracterizat prin dimensiuni mari, în comparație cu încălzitoarele clasice de lichide;
• Necesită reglarea fină a procesului de cavitație, deoarece bulele se ciocnesc de pereții conductei, iar elementele de lucru ale pompei duc la uzura rapidă a acestora;
• Reparație destul de costisitoare când elementele generatorului de căldură vortex se defectează.

Criterii de alegere

Atunci când alegeți un generator de căldură vortex, este important să determinați parametrii actuali ai dispozitivului care sunt cei mai potriviți pentru rezolvarea sarcinii. Acești parametri includ:

• Consumul de energie– determina cantitatea de energie electrica consumata din retea necesara functionarii instalatiei.
• Factor de conversie– determină raportul dintre energia consumată în kW și eliberată ca energie termică în kW.
• Debitul– determină viteza de mișcare a fluidului și posibilitatea de reglare a acestuia (vă permite să reglați schimbul de căldură în sistemele de încălzire sau presiunea într-un încălzitor de apă).
• Tipul camerei vortex– determină modalitatea de obținere a energiei termice, eficiența procesului și costurile necesare pentru aceasta.
• dimensiuni– un factor important care influențează posibilitatea instalării unui generator de căldură în orice loc.
• Numărul de circuite de circulație– unele modele, pe langa circuitul de incalzire, au circuit de evacuare apa rece.

Parametrii unor generatoare de căldură vortex sunt prezentați în tabelul de mai jos:

Tabel: caracteristicile unor modele de generatoare de vortex

De asemenea, un factor important este prețul generatorului de căldură vortex, care este stabilit de producător și poate depinde atât de caracteristicile de proiectare, cât și de parametrii de funcționare.

DIY VTG

Pentru a face un generator de căldură vortex acasă, veți avea nevoie de: un motor electric, o cameră etanșă plată cu un disc rotativ în ea, o pompă, o polizor unghiular, sudare (pentru țevi metalice), un fier de lipit (pentru țevi din plastic) , un burghiu electric, tevi si accesorii pentru acestea, un cadru sau suport pentru amplasarea echipamentelor. Asamblarea include următorii pași:

Un astfel de generator de căldură vortex poate fi conectat atât la un sistem de alimentare cu căldură existent, iar pentru acesta pot fi instalate radiatoare de încălzire separate.

Video pe tema

Generatorul de căldură al lui Potapov nu este cunoscut publicului larg și nu a fost încă studiat suficient din punct de vedere științific. Pentru prima dată, Yuri Semenovich Potapov a îndrăznit să încerce să pună în aplicare ideea care i-a venit în minte spre sfârșitul anilor optzeci ai secolului trecut. Cercetarea a fost efectuată în municipiul Chișinău. Cercetătorul nu s-a înșelat, iar rezultatele încercărilor i-au depășit toate așteptările.

Generatorul de căldură finit a fost brevetat și dat în uz general abia la începutul lunii februarie 2000.

Toate opiniile existente cu privire la generatorul de căldură creat de Potapov diferă destul de mult. Unii consideră că este o invenție aproape mondială; ei îi atribuie o eficiență de operare foarte mare - până la 150% și, în unele cazuri, până la 200% economii de energie. Se crede că o sursă inepuizabilă de energie a fost creată practic pe Pământ fără consecințe dăunătoare pentru mediu. Alții susțin contrariul - ei spun că toate acestea sunt șarlamăni, iar generatorul de căldură, de fapt, necesită și mai multe resurse decât atunci când se utilizează analogii săi standard.

Potrivit unor surse, evoluțiile lui Potapov sunt interzise în Rusia, Ucraina și Moldova. Potrivit altor surse, în momentul de față, în țara noastră, termogeneratoarele de acest tip sunt produse de câteva zeci de fabrici și sunt vândute în toată lumea, sunt de mult căutate și primesc premii la diferite expoziții tehnice.

Caracteristici descriptive ale structurii generatorului de căldură

Vă puteți imagina cum arată generatorul de căldură al lui Potapov studiind cu atenție diagrama structurii sale. Mai mult, este format din piese destul de standard, iar ceea ce vorbim nu va fi greu de înțeles.

Deci, partea centrală și cea mai fundamentală a generatorului de căldură Potapov este corpul său. Ocupă o poziție centrală în întreaga structură și are formă cilindrică, se instalează vertical. Un ciclon este atașat de partea inferioară a corpului, fundația sa, la capăt pentru a genera fluxuri de vortex în el și pentru a crește viteza de mișcare a fluidului. Deoarece instalația se bazează pe fenomene de mare viteză, designul său a trebuit să includă elemente care încetinesc întregul proces pentru un control mai convenabil.

În astfel de scopuri, un dispozitiv special de frânare este atașat la caroserie pe partea opusă a ciclonului. De asemenea, are formă cilindrică, cu o axă instalată în centru. Mai multe coaste, nu mai mult de două, sunt atașate de axă de-a lungul razelor. In urma dispozitivului de franare se afla un fund dotat cu o evacuare pentru lichid. Mai jos pe linie, gaura este transformată într-o țeavă.

Acestea sunt elementele principale ale generatorului de căldură, toate sunt situate într-un plan vertical și strâns conectate. În plus, conducta de evacuare a lichidului este echipată cu o conductă de bypass. Sunt bine fixate și asigură contactul între cele două capete ale lanțului de elemente principale: adică conducta din partea superioară este conectată la ciclonul din partea inferioară. Un mic dispozitiv de frânare suplimentar este prevăzut la joncțiunea conductei de ocolire cu ciclonul. O țeavă de injecție este atașată la partea de capăt a ciclonului într-un unghi drept față de axa lanțului principal de elemente ale dispozitivului.

Conducta de injecție este asigurată de proiectarea dispozitivului în scopul conectării pompei cu ciclonul, conductele de admisie și de evacuare pentru lichid.

Prototip de generator de căldură Potapov

Yuri Semenovich Potapov a fost inspirat să creeze un generator de căldură prin tubul vortex Ranque. Tubul Ranque a fost inventat pentru a separa masele de aer cald și rece. Mai târziu, au început să pună apă în conducta Ranka pentru a obține un rezultat similar. Fluxurile vortex au avut originea în așa-numita cohlee - partea structurală a dispozitivului. În timpul utilizării conductei Ranque, s-a observat că apa, după ce a trecut prin expansiunea în formă de melc a dispozitivului, și-a schimbat temperatura într-o direcție pozitivă.

Potapov a atras atenția asupra acestui fenomen neobișnuit, neîntemeiat pe deplin din punct de vedere științific, și l-a folosit pentru a inventa un generator de căldură cu o singură mică diferență de rezultat. După ce apa a trecut prin vârtej, fluxurile sale nu au fost împărțite brusc în cald și rece, așa cum sa întâmplat cu aerul din conducta Ranka, ci în cald și cald. Ca urmare a unor studii de măsurare a noii dezvoltări, Yuri Semenovich Potapov a descoperit că partea cea mai consumatoare de energie a întregului dispozitiv - pompa electrică - cheltuiește mult mai puțină energie decât este generată ca urmare a muncii. Acesta este principiul eficienței pe care se bazează generatorul de căldură.

Fenomene fizice pe baza cărora funcționează generatorul de căldură

În general, nu există nimic complicat sau neobișnuit în metoda de funcționare a generatorului de căldură al lui Potapov.

Principiul de funcționare al acestei invenții se bazează pe procesul de cavitație, de aceea este numit și generator de căldură vortex. Cavitația se bazează pe formarea de bule de aer în coloana de apă, cauzate de forța energiei vortex a fluxului de apă. Formarea bulelor este întotdeauna însoțită de un sunet specific și de formarea unei anumite energii ca urmare a impacturilor lor la viteză mare. Bulele sunt cavități din apă pline cu vapori din apa în care s-au format. Lichidul exercită presiune constantă asupra bulei; în consecință, tinde să se deplaseze dintr-o zonă de înaltă presiune într-o zonă de presiune scăzută pentru a supraviețui. Ca rezultat, nu poate rezista presiunii și se contractă sau „explodează” brusc, în timp ce stropește energie, formând o undă.

Energia „explozivă” eliberată a unui număr mare de bule este atât de puternică încât poate distruge structuri metalice impresionante. Această energie este cea care servește ca energie suplimentară în timpul încălzirii. Pentru generatorul de căldură este prevăzut un circuit complet închis, în care se formează bule foarte mici care izbucnesc în coloana de apă. Nu au o astfel de putere distructivă, dar asigură o creștere a energiei termice de până la 80%. Circuitul menține o tensiune de curent alternativ de până la 220V, menținând în același timp integritatea electronilor importanți pentru proces.

După cum sa menționat deja, pentru funcționarea unei instalații termice, este necesară formarea unui „vortex de apă”. Pompa încorporată în unitatea de încălzire este responsabilă pentru aceasta, care generează nivelul necesar de presiune și o direcționează cu forță în recipientul de lucru. Când apar turbulențe în apă, apar anumite modificări ale energiei mecanice în grosimea lichidului. Ca urmare, începe să se stabilească același regim de temperatură. Energia suplimentară este creată, conform lui Einstein, prin trecerea unei anumite mase în căldura necesară; întregul proces este însoțit de fuziunea nucleară rece.

Principiul de funcționare al generatorului de căldură Potapov

Pentru a înțelege pe deplin toate subtilitățile din natura funcționării unui dispozitiv, cum ar fi un generator de căldură, toate etapele procesului de încălzire a lichidului ar trebui luate în considerare pas cu pas.

În sistemul generator de căldură, pompa creează o presiune de 4 până la 6 atm. Sub presiunea creată, apa curge sub presiune în conducta de injecție conectată la flanșa pompei centrifuge în funcțiune. Un curent de lichid se repezi rapid în cavitatea cohleei, asemănător cu melcul din tubul lui Ranque. Lichidul, ca și în experimentul făcut cu aer, începe să se rotească rapid de-a lungul unui canal curbat pentru a obține efectul de cavitație.

Următorul element care conține generatorul de căldură și în care intră lichidul este un tub vortex, în acest moment apa a ajuns deja la același caracter și se mișcă rapid. În conformitate cu evoluțiile lui Potapov, lungimea tubului vortex este de câteva ori mai mare decât lățimea sa. Marginea opusă a tubului vortex este deja fierbinte, iar lichidul este îndreptat acolo.

Pentru a ajunge la punctul dorit, se deplasează de-a lungul unei spirale elicoidale. Spirala elicoidală este situată lângă pereții tubului vortex. După un moment, lichidul ajunge la destinație - punctul fierbinte al tubului vortex. Această acțiune completează mișcarea lichidului prin corpul principal al dispozitivului. În continuare, dispozitivul principal de frânare este prevăzut structural. Acest dispozitiv este conceput pentru a elimina parțial lichidul fierbinte din starea sa dobândită, adică debitul este oarecum nivelat datorită plăcilor radiale montate pe manșon. Manșonul are o cavitate internă goală, care este conectată la un mic dispozitiv de frânare care urmărește ciclonul în structura generatorului de căldură.

De-a lungul pereților dispozitivului de frânare, lichidul fierbinte se mișcă din ce în ce mai aproape de ieșirea dispozitivului. Între timp, un flux vortex de fluid rece retras curge prin cavitatea interioară a bucșei dispozitivului principal de frânare către fluxul de lichid fierbinte.

Timpul de contact al celor două curgeri prin pereții manșonului este suficient pentru a încălzi lichidul rece. Și acum fluxul cald este direcționat către ieșire printr-un mic dispozitiv de frânare. Încălzirea suplimentară a fluxului cald se realizează în timpul trecerii acestuia prin dispozitivul de frânare sub influența fenomenului de cavitație. Lichidul bine încălzit este gata să părăsească micul dispozitiv de frânare prin bypass și să treacă prin conducta principală de evacuare care leagă cele două capete ale circuitului principal al elementelor dispozitivului termic.

Lichidul de răcire fierbinte este de asemenea direcționat către ieșire, dar în sens opus. Să ne amintim că un fund este atașat la partea superioară a dispozitivului de frânare; în partea centrală a fundului există o gaură cu un diametru egal cu diametrul tubului vortex.

Tubul vortex, la rândul său, este conectat printr-o gaură în partea de jos. În consecință, lichidul fierbinte își încheie mișcarea prin tubul vortex trecând în gaura de jos. Lichidul fierbinte intră apoi în conducta principală de evacuare, unde se amestecă cu fluxul cald. Aceasta completează mișcarea lichidelor prin sistemul generator de căldură Potapov. La ieșirea încălzitorului, apa vine din partea superioară a conductei de evacuare - fierbinte, iar din partea inferioară - caldă, în care este amestecată, gata de utilizare. Apa caldă poate fi folosită fie în alimentarea cu apă pentru nevoile casnice, fie ca lichid de răcire în sistemul de încălzire. Toate etapele funcționării generatorului de căldură au loc în prezența eterului.

Caracteristici de utilizare a generatorului de căldură Potapov pentru încălzirea spațiului

După cum știți, apa încălzită într-un termogenerator Potapov poate fi folosită în diverse scopuri casnice. Poate fi destul de profitabil și convenabil să utilizați un generator de căldură ca unitate structurală a unui sistem de încălzire. Pe baza parametrilor economici indicați ai instalației, niciun alt dispozitiv nu se poate compara în ceea ce privește economiile.

Deci, atunci când utilizați un generator de căldură Potapov pentru a încălzi lichidul de răcire și a-l introduce în sistem, este furnizată următoarea ordine: lichidul deja utilizat cu o temperatură mai scăzută din circuitul primar intră din nou în pompa centrifugă. La rândul său, pompa centrifugă trimite apă caldă prin conductă direct în sistemul de încălzire.

Avantajele generatoarelor de căldură atunci când sunt utilizate pentru încălzire

Cel mai evident avantaj al generatoarelor de căldură este întreținerea destul de simplă, în ciuda posibilității de instalare gratuită fără a necesita permisiunea specială din partea angajaților rețelei electrice. Este suficient să verificați părțile de frecare ale dispozitivului - rulmenți și garnituri - o dată la șase luni. În același timp, potrivit furnizorilor, durata medie de viață garantată este de până la 15 ani sau mai mult.

Generatorul de căldură Potapov este complet sigur și inofensiv pentru mediu și pentru persoanele care îl folosesc. Protecția mediului este justificată de faptul că, în timpul funcționării unui generator de căldură prin cavitație, sunt excluse emisiile de produse dăunătoare în atmosferă de la prelucrarea gazelor naturale, a materialelor combustibile solide și a motorinei. Pur și simplu nu sunt folosite.

Lucrarea este alimentată de la rețeaua electrică. Este exclusă posibilitatea de incendiu din cauza lipsei de contact cu flacăra deschisă. Securitatea suplimentară este oferită de panoul de instrumente al dispozitivului; acesta oferă control total asupra tuturor proceselor de schimbări de temperatură și presiune din sistem.

Eficiența economică la încălzirea unei încăperi cu generatoare de căldură se exprimă în mai multe avantaje. În primul rând, nu trebuie să vă faceți griji cu privire la calitatea apei atunci când aceasta joacă rolul unui lichid de răcire. Nu este nevoie să ne gândim că va dăuna întregului sistem doar din cauza calității sale slabe. În al doilea rând, nu este nevoie să se facă investiții financiare în amenajarea, amenajarea și întreținerea rutelor de încălzire. În al treilea rând, încălzirea apei folosind legile fizice și utilizarea fluxurilor de cavitație și vortex elimină complet apariția pietrelor de calciu pe pereții interiori ai instalației. În al patrulea rând, se elimină cheltuirea banilor pentru transportul, depozitarea și achiziționarea materialelor combustibile necesare anterior (cărbune natural, materiale combustibile solide, produse petroliere).

Avantajul incontestabil al generatoarelor de căldură pentru uz casnic este versatilitatea lor excepțională. Gama de aplicații ale generatoarelor de căldură în viața de zi cu zi este foarte largă:

• ca urmare a trecerii prin sistem, apa este transformată, structurată și microbii patogeni mor în astfel de condiții;
• Poti uda plantele cu apa de la generatorul de caldura, ceea ce va favoriza cresterea lor rapida;
• generatorul de căldură este capabil să încălzi apa la o temperatură peste punctul de fierbere;
• generatorul de căldură poate funcționa împreună cu sistemele existente sau poate fi integrat într-un sistem de încălzire nou;
• generatorul de căldură a fost folosit de multă vreme de oamenii conștienți de el ca element principal al sistemului de încălzire în locuințe;
• generatorul de căldură pregătește cu ușurință și ieftin apă caldă pentru utilizarea în nevoile casnice;
• Generatorul de căldură poate încălzi lichide utilizate în diverse scopuri.

Un avantaj complet neașteptat este că generatorul de căldură poate fi folosit chiar și pentru rafinarea petrolului. Datorită unicității dezvoltării, instalația vortex este capabilă să lichefieze mostre de petrol greu și să efectueze măsuri pregătitoare înainte de transportul la rafinăriile de petrol. Toate aceste procese sunt efectuate la costuri minime.

Trebuie remarcat faptul că generatoarele de căldură sunt capabile să funcționeze complet autonom. Adică, modul de intensitate al funcționării acestuia poate fi setat independent. În plus, toate modelele generatorului de căldură Potapov sunt foarte simplu de instalat. Nu este nevoie să implicați lucrători de service; toate operațiunile de instalare pot fi efectuate independent.

Autoinstalarea unui generator de căldură Potapov

Pentru a instala un generator de căldură Potapov vortex cu propriile mâini ca element principal al sistemului de încălzire, aveți nevoie de destul de multe instrumente și materiale. Acest lucru este cu condiția ca cablajul sistemului de încălzire în sine să fie deja gata, adică registrele să fie suspendate sub ferestre și conectate între ele prin țevi. Tot ce rămâne este să conectați dispozitivul care furnizează lichid de răcire fierbinte. Trebuie să pregătiți:

• cleme - pentru o legătură strânsă între conductele sistemului și conductele generatorului de căldură, tipurile de conexiuni vor depinde de materialele conductelor utilizate;
• scule pentru sudare la rece sau la cald - atunci când se folosesc țevi pe ambele părți;
• etanșant pentru etanșarea rosturilor;
• cleşti pentru strângerea clemelor.

La instalarea generatorului de căldură, este prevăzută o direcție diagonală a țevii, adică în direcția de deplasare, lichidul de răcire fierbinte va fi furnizat la conducta de ramificație superioară a bateriei, va trece prin ea, iar lichidul de răcire va ieși din partea opusă. conducta de ramură inferioară.

Imediat înainte de a instala generatorul de căldură, trebuie să vă asigurați că toate elementele acestuia sunt intacte și în stare bună de funcționare. Apoi, folosind metoda aleasă, trebuie să conectați conducta de alimentare cu apă la conducta de alimentare a sistemului. Faceți același lucru cu țevile de evacuare - conectați-le pe cele corespunzătoare. Atunci ar trebui să aveți grijă să conectați dispozitivele de control necesare la sistemul de încălzire:

• supapă de siguranță pentru a menține presiunea normală a sistemului;
• pompa de circulatie pentru a forta circulatia fluidului prin sistem.

Ulterior, generatorul de căldură este conectat la o sursă de alimentare de 220V, iar sistemul este umplut cu apă cu supapele de aer deschise.