Кавитационные вихревые теплогенераторы — все, что нужно знать о технологии и о ее практическом применении. Вихревой теплогенератор Изобретение потапова для установок водяного отопления

С тех пор генераторы, конечно же, модифицировались и способны обогревать гораздо больше площади, нежели это было 250 лет назад.

Принципиальным критерием, по которому генераторы отличаются друг от друга, является загружаемое топливо. В зависимости от этого выделяют следующие виды :

1. Дизельные теплогенераторы – вырабатывают тепло в результате сгорания дизельного топлива. Способны хорошо обогревать большие площади, но для дома их лучше не использовать в силу наличия выработки токсичных веществ, образуемых в результате сгорания топлива.
2. Газовые теплогенераторы – работают по принципу непрерывной подачи газа, сгорая в специальной камере который также вырабатывает тепло. Считается вполне экономичным вариантом, однако установка требует специального разрешения и соблюдения повышенной безопасности.
3. Генераторы, работающие на твердом топливе – по конструкции напоминают обычную угольную печь, где имеется камера сгорания, отсек для сажи и пепла, а также нагревательный элемент. Удобны для эксплуатации на открытой местности, поскольку их работа не зависит от погодных условий.
4. – их принцип работы основывается на процессе термической конверсии, при которой пузырьки, образуемые в жидкости, провоцируют смешанный поток фаз, увеличивающий вырабатываемое количество тепла.

Высокая стоимость отопительного оборудования заставляет многих задуматься о том, стоит ли покупать промышленную модель или лучше собрать самому. По сути теплогенератор – это несколько видоизмененный центробежный насос. Собрать такой агрегат самостоятельно по силам тому, кто имеет минимальные знания в этой отрасли. Если нет собственных разработок, то готовые схемы всегда можно найти в сети. Главное выбрать такую по которой будет несложно собрать теплогенератор своими руками. Но сначала не помешает узнать об этом приборе как можно больше.

Что представляет собой теплогенератор

Оборудование этого класса представлено двумя основными видами приборов:

• Статорным;
• Hоторным (вихревым).

Однако не так давно появились и кавитационные модели, которые возможно в скором будущем станут достойной заменой агрегатам, работающим на привычных видах топлива.

Различие между статорными и роторными приборами состоит в том, что в первом жидкость нагревается при помощи сопел, расположенных на входном и выходном отверстиях агрегата. У второго типа генераторов тепло образуется в процессе оборотов насоса, приводящих к завихрениям воды.

Смотрим видео, генератор в работе, замеры:

По эксплуатационным качествам вихревой теплогенератор собранный своими руками несколько превосходит статорный. У него теплоотдача на 30% больше. И хотя сегодня на рынке такое оборудование представлено различными модификациями, отличающимися роторами и соплами, суть их работы от этого не меняется. Исходя из этих параметров собирать теплогенератор своими силами лучше все же вихревого типа. Как это сделать будет рассмотрено ниже.

Комплектация и принцип работы

Самой простой конструкцией обладает прибор, состоящий из следующих элементов:

1. Ротора, выполненного из углеродистой стали;
2. Статора (сварного или монолитного);
3. Прижимной втулки с внутренним диаметром 28 мм;
4. Стального кольца.

Принцип работы генератора рассмотрим на примере кавитационной модели. В нем вода поступает в кавитатор, после чего он раскручивается двигателем. В процессе работы узла происходит схлопывание пузырьков воздуха в теплоносителе. При этом попавшая в кавитатор жидкость разогревается.

Для работы , собранного своими руками, используя найденные в сети чертежи устройства следует помнить, что ему требуется энергия, которая расходуется на преодоление силы трения в устройстве, образование звуковых колебаний, нагревание жидкости. Кроме того, прибор обладает практически 100% КПД.

Инструмент, необходимый для сборки агрегата

С нуля собрать такой агрегат самостоятельно невозможно, так как для его изготовления потребуется задействовать технологическое оборудование, которого у домашнего мастера просто нет. Поэтому своими руками обычно собирают лишь агрегат, в некотором роде повторяющий . Его называют прибором Потапова.

Однако даже для сборки этого устройства необходимо оборудование:

1. Дрель и набор сверл для нее;
2. Сварочный аппарат;
3. Машинка для шлифовки;
4. Ключи;
5. Крепеж;
6. Грунтовка и малярная кисть.

Кроме этого потребуется приобретение двигателя, работающего от сети в 220 В и неподвижная основа для установки на ней самого прибора.

Этапы изготовления генератора

Сборка устройства начинается с подключения к насосу, желательного напорного типа, патрубка смешивания. Его присоединяют, используя специальный фланец. В центре донышка патрубка выполняется отверстие, по которому будет выводиться горячая вода. Чтобы контролировать ее поток используется тормозящее приспособление. Оно находится перед донышком.

Но так как в системе циркулирует и холодная вода, то ее течение должно также регулироваться. Для этого используют дисковый выпрямитель. При остывании жидкости она направляется к горячему концу, где в специальном смесителе происходит ее смешивание с нагретым теплоносителем.

Далее переходят к сборке конструкции вихревого теплогенератора своими руками. Для этого использую шлифовальную машинку нарезают угольники из которых собирается основная конструкция. Как это сделать видно на расположенном ниже чертеже.

Собирать конструкцию можно двумя способами:

• Используя болты и гайки;
• При помощи сварочного аппарата.

В первом случае приготовьтесь к тому, что придется выполнить отверстия под крепеж. Для этого нужна дрель. В процессе сборки необходимо учитывать все размеры – это поможет получить агрегат с заданными параметрами.

Самый первый этап – это создание станины, на которой устанавливается двигатель. Ее собирают из железных уголков. Размеры конструкции зависят от размеров двигателя. Они могут отличаться и подбираются под конкретное устройство.

Чтобы закрепить двигатель на собранной станине потребуется еще один угольник. Он будет выполнять роль поперечины в конструкции. При выборе двигателя специалисты рекомендуют обращать внимание на его мощность. От этого параметра зависит количество нагреваемого теплоносителя.

Смотрим видео, этапы сборки теплогенератора:

Последний этап сборки – это покраска рамы и подготовка отверстий для установки агрегата. Но прежде, чем приступать к монтажу насоса следует рассчитать его мощность. Иначе двигатель может не справиться с запуском установки.

После того, как все комплектующие подготовлены насос присоединяется к отверстию из которого поступает под давлением вода и агрегат готов к работе. Теперь, используя второй патрубок его подсоединяют к отопительной системе.

Эта модель одна из самых простых. Но если есть желание регулировать температуру теплоносителя, то устанавливают запирающее устройство. Также могут использоваться электронные устройства контроля, но следует учитывать, что стоят они достаточно дорого.

Подключение прибора к системе происходит следующим образом. Сначала его подсоединяют к отверстию, по которому поступает вода. Она при этом находится под давлением. Второй патрубок используется для непосредственного подсоединения к системе отопления. Чтобы изменять температуру теплоносителя за патрубком находится запирающее устройство. При его перекрытии температура в системе постепенно увеличивается.

Могут использоваться и дополнительные узлы. Однако стоимость такого оборудования достаточно высокая.

Смотрим видео, конструкция после изготовления:

Корпус будущего генератора можно выполнить сварным. А детали к нему по вашим чертежам выточит любой токарь. Обычно он имеет форму цилиндра, закрытого с обеих сторон. По сторонам корпуса выполняются сквозные отверстия. Они нужны для подсоединения агрегата к системе отопления. Внутри корпуса помещают жиклер.

Наружную крышку генератора обычно изготавливают из стали. Затем в ней выполняются отверстия под болты и центральное, к которому впоследствии приваривается штуцер для подачи жидкости.

На первый взгляд кажется, что ничего сложного в сборке теплогенератора своими руками на дровах нет. Но на самом деле эта задача не такая уже и легкая. Конечно, если не спешить и хорошо изучить вопрос, то справиться можно. Но при этом очень важна точность размеров выточенных деталей. И особого внимания требует изготовление ротора. Ведь в случае, если он будет выточен неправильно агрегат станет работать с высоким уровнем вибрации, что негативно скажется на всех деталях. Но большего всего в такой ситуации страдают подшипники. Они будут очень быстро разбиваться.

Только правильно собранный теплогенератор будет работать эффективно. При этом его КПД может достигать 93%. Поэтому специалисты советуют.

Для отопления помещений или нагрева жидкостей зачастую применяются классические приспособления – тэны, камеры сгорания, нити накаливания и т.д. Но наряду с ними применяются устройства с принципиально иным типом воздействия на теплоноситель. К таким устройствам относится кавитационный теплогенератор, работа которого заключается в формировании пузырьков газа, за счет которых и возникает выделение тепла.

Устройство и принцип работы

Принцип действия кавитационного теплогенератора заключается в эффекте нагрева за счет преобразования механической энергии в тепловую. Теперь более детально рассмотрим само кавитационное явление. При создании избыточного давления в жидкости возникают завихрения, из-за того, что давление жидкости больше чем у содержащегося в ней газа, молекулы газа выделяются в отдельные включения – схлопывание пузырьков. За счет разности давления вода стремиться сжать газовый пузырь, что аккумулирует на его поверхности большое количество энергии, а температура внутри достигает порядка 1000 — 1200ºС.

При переходе кавитационных полостей в зону нормального давления пузырьки разрушаются, и энергия от их разрушения выделяется в окружающее пространство. За счет чего происходит выделение тепловой энергии, а жидкость нагревается от вихревого потока. На этом принципе основана работа тепловых генераторов, далее рассмотрите принцип работы простейшего варианта кавитационного обогревателя.

Простейшая модель

Посмотрите на рисунок 1, здесь представлено устройство простейшего кавитационного теплогенератора, который заключается в нагнетании насосом воды к месту сужения трубопровода. При достижении водяным потоком сопла давление жидкости значительно возрастает и начинается образование кавитационных пузырьков. При выходе из сопла пузырьки выделяют тепловую мощность, а давление после прохождения сопла значительно снижается. На практике может устанавливаться несколько сопел или трубок для повышения эффективности.

Идеальный теплогенератор Потапова

Идеальным вариантом установки считается теплогенератор Потапова, который имеет вращающийся диск (1) установленный напротив стационарного (6). Подача холодной воды осуществляется с трубы расположенной внизу (4) кавитационной камеры (3), а отвод уже нагретой с верхней точки (5) той же камеры. Пример такого устройства приведен на рисунке 2 ниже:

Но широкого распространения устройство не получило из-за отсутствия практического обоснования его работы.

Виды

Основная задача кавитационного теплогенератора – образование газовых включений, а от их количества и интенсивности будет зависеть качество нагрева. В современной промышленности существует несколько видов таких теплогенераторов, отличающихся принципом выработки пузырьков в жидкости. Наиболее распространенными являются три вида:

• Роторные теплогенераторы – рабочий элемент вращается за счет электропривода и вырабатывает завихрения жидкости;
• Трубчатые – изменяют давление за счет системы труб, по которым движется вода;
• Ультразвуковые – неоднородность жидкости в таких теплогенераторах создается за счет звуковых колебаний низкой частоты.

Помимо вышеперечисленных видов существует лазерная кавитация, но промышленной реализации этот метод еще не нашел. Теперь рассмотрим каждый из видов более детально.

Роторный теплогенератор

Состоит из электрического двигателя, вал которого соединен с роторным механизмом, предназначенным для создания завихрений в жидкости. Особенностью роторной конструкции является герметичный статор, в котором и происходит нагревание. Сам статор имеет цилиндрическую полость внутри – вихревую камеру, в которой происходит вращение ротора. Ротор кавитационного теплогенератора представляет собой цилиндр с набором углублений на поверхности, при вращении цилиндра внутри статора эти углубления создают неоднородность в воде и обуславливают протекание кавитационных процессов.

Количество углублений и их геометрические параметры определяются в зависимости от модели . Для оптимальных параметров нагрева расстояние между ротором и статором составляет порядка 1,5мм. Данная конструкция является не единственной в своем роде, за долгую историю модернизаций и улучшений рабочий элемент роторного типа претерпел массу преобразований.

Одной первых эффективных моделей кавитационных преобразователей был генератор Григгса, в котором использовался дисковый ротор с несквозными отверстиями на поверхности. Один из современных аналогов дисковых кавитационных теплогенераторов приведен на рисунке 4 ниже:

Несмотря на простоту конструкции, агрегаты роторного типа достаточно сложные в применении, так как требуют точной калибровки, надежных уплотнений и соблюдения геометрических параметров в процессе работы, что обуславливает трудности их эксплуатации. Такие кавитационные теплогенераторы характеризуются достаточно низким сроком службы – 2 — 4 года из-за кавитационной эрозии корпуса и деталей. Помимо этого они создают достаточно большую шумовую нагрузку при работе вращающегося элемента. К преимуществам такой модели относится высокая продуктивность – на 25% выше, чем у классических нагревателей.

Трубчатые

Статический теплогенератор не имеет вращающихся элементов. Нагревательный процесс в них происходит за счет движения воды по трубам, сужающимся по длине или за счет установки сопел Лаваля. Подача воды на рабочий орган осуществляется гидродинамическим насосом, который создает механическое усилие жидкости в сужающемся пространстве, а при ее переходе в более широкую полость возникают кавитационные завихрения.

В отличии от предыдущей модели трубчатое отопительное оборудование не производит большого шума и не изнашивается так быстро. При установке и эксплуатации не нужно заботиться о точной балансировке, а при разрушении нагревательных элементов их замена и ремонт обойдутся куда дешевле, чем у роторных моделей. К недостаткам трубчатых теплогенераторов относят значительно меньшую производительность и громоздкие габариты.

Ультразвуковые

Данный тип устройства имеет камеру-резонатор, настроенную на определенную частоту звуковых колебаний. На ее входе устанавливается кварцевая пластина, которая производит колебания при подаче электрических сигналов. Вибрация пластины создает волновой эффект внутри жидкости, который достигая стенок камеры-резонатора и отражается. При возвратном движении волны встречаются с прямыми колебаниями и создают гидродинамическую кавитацию.

Далее пузырьки уносятся водным потоком по узким входным патрубкам тепловой установки. При переходе в широкую область пузырьки разрушаются, выделяя тепловую энергию. Ультразвуковые кавитационные генераторы также обладают хорошими эксплуатационными показателями, так как не имеют вращающихся элементов.

Применение

В промышленности и в быту кавитационные теплогенераторы нашли реализацию в самых различных сферах деятельности. В зависимости от поставленных задач они применяются для:

• Отопления – внутри установок происходит преобразование механической энергии в тепловую, благодаря чему нагретая жидкость двигается по системе отопления. Следует отметить, что кавитационные теплогенераторы могут отапливать не только промышленные объекты, но и целые поселки.
• Нагревание проточной воды – кавитационная установка способна быстро нагревать жидкость, за счет чего может легко заменять газовую или электрическую колонку.
• Смешение жидких веществ – за счет разрежения в слоях с получением мелких полостей такие агрегаты позволяют добиться надлежащего качества перемешивания жидкостей, которые естественным образом не совмещаются из-за разной плотности.

Плюсы и минусы

В сравнении с другими теплогенераторами, кавитационные агрегаты отличаются рядом преимуществ и недостатков.

К плюсам таких устройств следует отнести:

• Куда более эффективный механизм получения тепловой энергии;
• Расходует значительно меньше ресурсов, чем топливные генераторы;
• Может применяться для обогрева как маломощных, так и крупных потребителей;
• Полностью экологичен – не выделяет в окружающую среду вредных веществ во время работы.

К недостаткам кавитационных теплогенераторов следует отнести:

• Сравнительно большие габариты – электрические и топливные модели имеют куда меньшие размеры, что немаловажно при установке в уже эксплуатируемом помещении;
• Большая шумность за счет работы водяного насоса и самого кавитационного элемента, что затрудняет его установку в бытовых помещениях;
• Неэффективное соотношение мощности и производительности для помещений с малой квадратурой (до 60м 2 выгоднее использовать установку на газу, жидком топливе или эквивалентной электрической мощности с нагревательным тэном).\

КТГ своими руками

Наиболее простым вариантом для реализации в домашних условиях является кавитационный генератор трубчатого типа с одним или несколькими соплами для нагревания воды. Поэтому разберем пример изготовления именно такого устройства, для этого вам понадобится:

• Насос – для нагревания обязательно выбирайте тепловой насос, который не боится постоянного воздействия высоких температур. Он должен обеспечивать рабочее давление на выходе в 4 – 12атм.
• 2 манометра и гильзы для их установки – размещаются с двух сторон от сопла для измерения давления на входе и выходе из кавитационного элемента.
• Термометр для измерения величины нагрева теплоносителя в системе.
• Клапан для удаления лишнего воздуха из кавитационного теплогенератора. Устанавливается в самой верхней точке системы.
• Сопло – должно иметь диаметр проходного отверстия от 9 до 16мм, делать меньше не рекомендуется, так как кавитация может возникнуть уже в насосе, что значительно снизит срок его эксплуатации. По форме сопло может быть цилиндрическим, коническим или овальным, с практической точки зрения вам подойдет любое.
• Трубы и соединительные элементы (радиаторы отопления при их отсутствии) – выбираются в соответствии с поставленной задачей, но наиболее простым вариантом являются пластиковые трубы под пайку.
• Автоматика включения/отключения кавитационного теплогенератора – как правило, подвязывается под температурный режим, устанавливается на отключение примерно при 80ºС и на включение при снижении менее 60ºС. Но режим работы кавитационного теплогенератора вы можете выбрать самостоятельно.

Перед соединением всех элементов желательно нарисовать схему их расположения на бумаге, стенах или на полу. Места расположения необходимо размещать вдали от легковоспламеняемых элементов или последние нужно убрать на безопасное расстояние от системы отопления.

Соберите все элементы, как вы изобразили на схеме, и проверьте герметичность без включения генератора. Затем опробуйте в рабочем режиме кавитационного теплогенератора, нормальным нарастанием температуры жидкости считается 3- 5ºС за одну минуту.

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

Устройство и принцип работы

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

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

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

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

Теперь рассмотрим каждую из категорий более детально.

Пассивные тангенциальные ВТГ

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

Рисунок 1: принципиальная схема пассивного тангенциального генератора

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

Пассивные аксиальные теплогенераторы

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

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

Активные теплогенераторы

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

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

Назначение

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

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

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

Преимущества и недостатки

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

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

Но, помимо преимуществ вихревые теплогенераторы имеют и ряд недостатков:

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

Критерии выбора

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

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

Параметры некоторых вихревых теплогенераторов приведены в таблице ниже:

Таблица: характеристики некоторых моделей вихревых генераторов

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

ВТГ своими руками

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

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

Видео по теме

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

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

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

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

Описательная характеристика строения теплогенератора

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

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

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

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

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

Прототип теплогенератора Потапова

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

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

Физические явления, на основе которых действует теплогенератор

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

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

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

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

Принцип действия теплогенератора Потапова

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

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

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

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

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

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

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

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

Особенности применения теплогенератора Потапова для отопления помещений

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

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

Преимущества теплогенераторов при использовании для отопления

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

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

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

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

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

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

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

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

Самостоятельная установка теплогенератора Потапова

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

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

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

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

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

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