Теплогенераторы: воздушные, водяные и вихревые

Вихревые теплогенераторы

Вихревые теплогенераторы это установки, которые позволяют получать тепловую энергию в специальных устройствах путем преобразования электрической энергии.

История создания первых вихревых теплогенераторов уходит корнями в первую треть двадцатого века, когда французский инженер Жозеф Ранк столкнулся с неожиданным эффектом, исследуя свойства искусственно создаваемого вихря в разработанном им устройстве — вихревой трубе. Сущность наблюдаемого эффекта заключалась в том, что на выходе вихревой трубы наблюдалось разделение сжатого воздушного потока на теплую и холодную струю.

Исследования в данной области были продолжены немецким изобретателем Робертом Хилшем, который в сороковых годах прошлого столетия улучшил конструкцию вихревой трубы Ранка, добившись увеличения разности температур двух воздушных потоков на выходе из трубы. Однако как Ранку, так и Хилшу не удалось теоретически обосновать наблюдаемый эффект, что отсрочило его практическое применение на многие десятилетия. Следует отметить, что более-менее удовлетворительное теоретическое объяснение эффекта Ранка — Хилша с точки зрения классической аэродинамики не найдено до сих пор.

Одним из первых ученых, которому пришла в голову идея запустить в трубу Ранка жидкость, является российский ученый Александр Меркулов, профессор Куйбышевского (ныне Самарского) государственного авиакосмического университета, которому принадлежит заслуга в развитии основ новой теории. Созданная Меркуловым в конце 50-х годов Отраслевая научно-исследовательская лаборатория тепловых двигателей и холодильных машин провела огромный объем теоретических и экспериментальных исследований вихревого эффекта.

Идея использовать в качестве рабочего тела в вихревой трубе не сжатый воздух, а воду, была революционной, поскольку вода, в отличие от газа, несжимаема. Следовательно, эффекта разделения потоков на холодный и горячий ожидать не стоило. Однако результаты превзошли все ожидания: вода при прохождении по «улитке» быстро нагревалась (с эффективностью, превышавшей 100%).

Ученый затруднялся объяснить подобную эффективность процесса. По мнению некоторых исследователей, аномальное повышение температуры жидкости вызвано микрокавитационными процессами, а именно «схлопыванием» микрополостей (пузырьков), заполненных газом или паром, которые образуются в ходе вращения воды в циклоне. Невозможность объяснить столь высокий КПД наблюдаемого процесса с точки зрения традиционной физики привела к тому, что вихревая теплоэнергетика прочно обосновалась в списке «псевдонаучных» направлений.

Между тем, данный принцип был взят на вооружение, что привело к разработке работающих моделей тепло- и электрогенераторов, реализующих описанный выше принцип. В данный момент времени на территории России, некоторых республик бывшего Советского Союза и ряда зарубежных стран успешно функционируют сотни вихревых теплогенераторов различной мощности, произведенных рядом отечественных научно-производственных предприятий.

Рис. 1. Принципиальная схема вихревого теплогенератора

В настоящее время промышленными предприятиями выпускаются вихревые теплогенераторы разных конструкций.

Рис. 2. Вихревой теплогенератор «МУСТ»

На Тверском научно-внедренческом предприятии «Ангстрем» разработан преобразователь электрической энергии в тепловую — вихревой теплогенератор «МУСТ». Принцип его действия запатентован Р.И.Мустафаевым (пат. 2132517) и позволяет получать тепловую энергию непосредственно из воды. В конструкции отсутствуют какие-либо нагревательные элементы, а электроэнергией питается только насос, прокачивающий воду. В корпусе вихревого теплогенератора размещен блок ускорителей движения жидкости и тормозное устройство. Он состоит из нескольких вихревых трубок особой конструкции. Изобретатель утверждает, что большего коэффициента не имеет ни одно из устройств, предназначенных для этих целей.

Высокий КПД не единственное достоинство нового преобразователя. Разработчики считают особенно перспективным использование своего вихревого теплогенератора на вновь строящихся, а также удаленных от централизованного теплоснабжения объектах. Вихревой теплогенератор «МУСТ» может монтироваться непосредственно в сформировавшиеся внутренние отопительные сети объектов, а также в технологические линии.

Нельзя не сказать, что новинка пока дороже традиционных котлов. «Ангстрем» предлагает покупателям уже несколько генераторов «МУСТ» мощностью от 7,5 до 37 кВт. Они способны отапливать помещения объемом от 600 до 2200 кв.м соответственно.

Коэффициент преобразования электроэнергии равен 1,2, но может достигать и 1,5. Всего в России работает около ста вихревых теплогенераторов «МУСТ». Выпускаемые модели теплогенераторов «МУСТ» позволяют обогревать помещения объемом до 11,000 м3. Масса установки составляет от 70 до 450 кг. Тепловая мощность установки МУСТ 5,5 составляет 7112 ккал/час, тепловая мощность установки МУСТ 37 — 47840 ккал/час. Теплоносителем, используемым в вихревом теплоге-нераторе МУСТ может выступать вода, тосол, полигликоль, либо любая другая незамерзающая жидкость.

Рис. 3. Вихревой теплогенератор «ВТГ»

Вихревой теплогенератор ВТГ представляет собой цилиндрический корпус, оснащенный циклоном (улиткой с тангенциальным входом) и гидравлическим тормозным устройством. Рабочая жидкость под давлением подается на вход циклона, после чего по сложной траектории проходит через него и тормозится в тормозном устройстве. Дополнительного давления в трубах тепловой сети не создается. Система работает в импульсном режиме, обеспечивая заданный режим температур.

В качестве теплоносителя в ВТГ используется вода или иные неагрессивные жидкости (антифриз, тосол) в зависимости от климатической зоны. Процесс нагревания жидкости происходит за счет ее вращения по определенным физическим законам, а не под воздействием нагревательного элемента.

Коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую у вихревого теплогенератора ВТГ первого поколения был не менее 1,2 (то есть КПЭ не менее 120%). В ВТГ расходуется только на электронасос, прокачивающий воду, а вода выделяет дополнительную тепловую энергию.

Работает установка в автоматическом режиме с учётом температуры окружающего воздуха. Режим работы контролируется надежной автоматикой. Возможен прямоточный нагрев жидкости (без замкнутого контура), например для получения горячей воды. Нагрев происходит за 1-2 часа в зависимости от наружной температуры и объёма обогреваемого помещения. Коэффициент преобразования электрической энергии (КПЭ) в тепловую намного выше 100%.

Вихревые теплогенераторы ВТГ испытывались в различных НИИ, в том числе в РКК «Энергия» им. С.П. Королёва в 1994 г, в Центральном Аэродинамическом институте (ЦАГИ) им. Жуковского в 1999 г. Испытания подтвердили высокую эффективность вихревого теплогенератора ВТГ по сравнению с другими типами нагревателей (электрическими, газовыми, а также работающими на жидком и твёрдом топливах). При той же тепловой мощности, что и у традиционных тепловых установок, кавитационные вихревые теплогенераторные установки потребляют меньше электроэнергии.

Установка отличается самой высокой эффективностью работы, проста в обслуживании и имеет срок эксплуатации более 10 лет. Вихревой теплогенератор ВТГ отличается своими небольшими габаритами: занимаемая площадь в зависимости от вида теплогенераторной установки составляет 0,5-4 кв.м. По желанию заказчика возможно изготовление генератора для работы в агрессивных средах. Вихревые теплогенераторы различной мощности выпускаются и другими предприятиями.

Вихревой теплогенератор – новое слово в вопросе обогрева

Отопление дома, гаража, офиса, торговых площадей – вопрос, решать который надо сразу после того, как помещение построено. И не важно, какое время года на улице. Зима всё равно придёт. Так что побеспокоиться о том, чтобы внутри было тепло необходимо заранее. Тем, кто покупает квартиру в многоэтажном доме, волноваться не о чем – строители уже всё сделали. А вот тем, кто строит свой дом, оборудует гараж или отдельно стоящее небольшое здание, придётся выбирать, какую систему отопления устанавливать. И одним из решений будет вихревой теплогенератор.

История изобретения

Сепарация воздуха, иначе говоря, разделение его на холодную и горячую фракции в вихревой струе – явление, которое и легло в основу вихревого теплогенератора, было открыто около ста лет назад. И как это часто бывает, лет 50 никто не мог придумать, как его использовать. Так называемую вихревую трубу модернизировали самыми разными способами и пытались пристроить практически во все виды человеческой деятельности. Однако везде она уступала и по цене и по КПД уже имеющимся приборам. Пока русский учёный Меркулов не придумал запустить внутрь воду, не установил, что на выходе температура повышается в несколько раз и не назвал этот процесс кавитацией. Цена прибора уменьшилась не намного, а вот коэффициент полезного действия стал практически стопроцентным.

Читать еще:  Схема макраме плетения из веревок Черепашки

Принцип действия

Так что же такое эта загадочная и доступная кавитация? А ведь всё довольно просто. Во время прохождения через вихрь, в воде образуется множество пузырьков, которые в свою очередь лопаются, высвобождая некое количество энергии. Эта энергия и нагревает воду. Количество пузырьков подсчёту не поддаётся, а вот температуру воды вихревой кавитационный теплогенератор может повысить до 200 градусов. Не воспользоваться этим было бы глупо.

Два основных вида

Несмотря на то и дело появляющиеся сообщения о том, что кто-то где-то смастерил уникальный вихревой теплогенератор своими руками такой мощности, что можно отапливать целый город, в большинстве случаев это обычные газетные утки, не имеющие под собой никакой фактической основы. Когда-нибудь, возможно, это случиться, а пока принцип работы этого прибора можно использовать только двумя способами.

Роторный теплогенератор. Корпус центробежного насоса в этом случае будет выступать в качестве статора. В зависимости от мощности по всей поверхности ротора сверлят отверстия определённого диаметра. Именно за счёт их и появляются те самые пузырьки, разрушение которых и нагревает воду. Достоинство у такого теплогенератор только одно. Он намного производительнее. А вот недостатков существенно больше.

  • Шумит такая установка очень сильно.
  • Изношенность деталей повышенная.
  • Требует частой замены уплотнителей и сальников.
  • Слишком дорогое обслуживание.

Статический теплогенератор. В отличие от предыдущей версии, здесь ничего не вращается, а процесс кавитации происходит естественным путём. Работает только насос. И список достоинств и недостатков принимает резко противоположное направление.

  • Прибор может работать при низком давлении.
  • Разница температур на холодном и горячих концах довольно велика.
  • Абсолютно безопасен, в каком бы месте не использовался.
  • Быстрый нагрев.
  • КПД 90 % и выше.
  • Возможность использования, как для обогрева, так и для охлаждения.

Единственным недостатком статического ВТГ можно считать дороговизну оборудования и связанную с этим довольно долгую окупаемость.

Как собрать теплогенератор

При всех этих научных терминах, которые могут напугать незнакомого с физикой человека, смастерить в домашних условиях ВТГ вполне возможно. Повозиться, конечно, придётся, но если всё сделать правильно и качественно, можно будет наслаждаться теплом в любое время.

И начать, как и в любом другом деле, придётся с подготовки материалов и инструментов. Понадобятся:

  • Сварочный аппарат.
  • Шлифмашинка.
  • Электродрель.
  • Набор гаечных ключей.
  • Набор свёрл.
  • Металлический уголок.
  • Болты и гайки.
  • Толстая металлическая труба.
  • Два патрубка с резьбой.
  • Соединительные муфты.
  • Электродвигатель.
  • Центробежный насос.
  • Жиклёр.

Вот теперь можно приступать непосредственно к работе.

Устанавливаем двигатель

Электродвигатель, подобранный в соответствии с имеющимся напряжением, устанавливается на станину, сваренную или собранную с помощью болтов, из уголка. Общий размер станины вычисляется таким образом, чтобы на ней можно было разместить не только двигатель, но и насос. Станину лучше покрасить во избежание появления ржавчины. Разметить отверстия, просверлить и установить электродвигатель.

Подсоединяем насос

Насос следует подбирать по двум критериям. Во-первых, он должен быть центробежным. Во вторых, мощности двигателя должно хватить, чтобы его раскрутить. После того, как насос будет установлен на станину, алгоритм действий следующий:

  • В толстой трубе диаметром 100 мм и длиной 600 мм с двух сторон нужно сделать внешнюю проточку на 25 мм и в половину толщины. Нарезать резьбу.
  • На двух кусках такой же трубы длинной каждый 50 мм нарезать внутреннюю резьбу на половину длины.
  • Со стороны противоположной от резьбы приварить металлические крышки достаточной толщины.
  • По центру крышек сделать отверстия. Одно по размеру жиклёра, второе по размеру патрубка. С внутренней стороны отверстия под жиклёр сверлом большого диаметра необходимо снять фаску, чтобы получилось подобие форсунки.
  • Патрубок с форсункой подсоединяется к насосу. К тому отверстию, из которого вода подаётся под напором.
  • Вход системы отопления подсоединяется ко второму патрубку.
  • К входу насоса присоединяется выход из системы отопления.

Цикл замкнулся. Вода будет под давлением подаваться в форсунку и за счёт образовавшегося там вихря и возникшего эффекта кавитации станет нагреваться. Регулировку температуры можно осуществить, установив за патрубком, через который вода попадает обратно в систему отопления, шаровый кран.

Усовершенствуем теплогенератор

Это может звучать странно, но и эту довольно сложную конструкцию можно усовершенствовать, ещё больше повысив её производительность, что будет несомненным плюсом для обогрева частного дома большой площади. Основывается это усовершенствование на том факте, что сам насос имеет свойство терять тепло. Значит, нужно заставить расходовать его как можно меньше.

Добиться этого можно двумя путями. Утеплить насос при помощи любых подходящих для этой цели теплоизоляционных материалов. Или окружить его водяной рубашкой. Первый вариант понятен и доступен без каких-либо пояснений. А вот на втором следует остановиться подробнее.

Чтобы соорудить для насоса водяную рубашку придётся поместить его в специально сконструированную герметическую ёмкость, способную выдерживать давление всей системы. Вода будет подаваться именно в эту емкость, и насос будет забирать её уже оттуда. Внешняя вода так же нагреется, что позволит насосу работать намного продуктивнее.

Вихрегаситель

Но, оказывается и это ещё не всё. Хорошо изучив и поняв принцип работы вихревого теплогенератора, можно оборудовать его гасителем вихрей. Подаваемый под большим давлением поток воды ударяется в противоположную стенку и завихряется. Но этих вихрей может быть несколько. Стоит только установить внутрь устройства конструкцию напоминающую своим видом хвостовик авиационной бомбы. Делается это следующим образом:

  • Из трубы чуть меньшего диаметра, чем сам генератор необходимо вырезать два кольца шириной 4-6 см.
  • Внутрь колец приварите шесть металлических пластинок, подобранных таким образом, чтобы вся конструкция получилась длинной равной четверти длины корпуса самого генератора.
  • Во время сборки устройства закрепите эту конструкцию внутри напротив сопла.

Пределу совершенства нет и быть не может и усовершенствованием вихревого теплогенератора занимаются и в наше время. Не всем это под силу. А вот собрать устройство по схеме, приведённой выше, вполне возможно.

Кавитационные вихревые теплогенераторы — все, что нужно знать о технологии и о ее практическом применении

Вот такой, казалось бы, простой прибор позволит позабыть о привычном дорогостоящем отоплении

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

Немного истории

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

Труба Ранка, проникая в которую газообразная среда делится на горячий и холодный воздух — это явление было открыто в начале двадцатого века, а применяется на практике сегодня

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

Читать еще:  Схемы систем отопления двухэтажного дома

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

Показанный на схеме принцип работы вихревой трубы несложен — поток проходит через камеру закрутки, где разбивается на два потока с разной температурой

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

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

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

На фото показан демонстрационный вихревой генератор, в котором вода циркулирует в замкнутом контуре

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

Принцип действия

Так выглядит рабочий генератор Потапова — поток воды из патрубка очень горячий

Традиционно считалось, что кавитация — это паразитное явление, характеризующееся интенсивным образованием пузырьков, которые, во время схлопывания, провоцируют разрушение окружающих предметов.

Характерный пример последствий кавитации — разрушение корабельных винтов или разрушение крыльчатки лопастных насосов. Теплогенератор вихревого типа — это прибор, в котором паразитное явление приносит пользу.

На фото еще один теплогенератор Потапова, в ходе испытательных работ подключённый к отопительному радиатору

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

Несмотря на то, что кавитация — это паразитное явление, конструкционные элементы современных теплогенераторов, в отличии от тех же корабельных винтов, не страдают. Это объясняется тем, что кавитационные процессы протекают не вокруг дискового активатора, а за ним.

Принцип действия кавитационного преобразователя

  1. В преобразователь трубного типа подается основной поток жидкой среды обычной температуры;
  2. Навстречу движению основного потока подаются дополнительные потоки жидкой среды;
  3. Разнонаправленные потоки, сталкиваясь, создают эффект кавитации, за счет чего жидкая среда на выходе из преобразователя нагревается.

Устройство и особенности функционирования

Так выглядит стационарная кавитационная установка, подключённая к промышленной системе отопления

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

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

Дисковый активатор, одетый на вал — это приспособление отвечает за движение водной среды и за создание кавитационного эффекта

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

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

Вихревой теплогенератор

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.

Рис. 2: принципиальная схема пассивного аксиального теплогенератора

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.

Читать еще:  Способы прогрева бетона в зимний период

Рис. 3: принципиальная схема активного теплогенератора

При вращении активатора в таком кавитационном теплогенераторе 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

Принцип работы вихревых теплогенераторов, производители и модели

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

Принцип действия

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

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

Возможный принцип их работы показан на рисунке:

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

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

Вихревые теплосистемы

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

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

Его стоимость составляет около 34 тыс.руб.

ВТГ – 2,2 Характеристики

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

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

ВТГ – 30 Характеристики

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

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

ИПТО Характеристики и цены

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

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

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector