Множество полезных изобретений осталось невостребованными. Это происходит из-за человеческой лени или из-за страха перед непонятным. Одним из таких открытий долгое время был вихревой теплогенератор. Сейчас на фоне тотальной экономии ресурсов, стремлению к использованию экологически чистых источников энергии, теплогенераторы стали применять на практике для отопления дома или офиса. Что же это такое? Прибор, который раньше разрабатывался только в лабораториях, или новое слово в теплоэнергетике.
Система отопления с вихревым теплогенератором
Принцип действия
Основой работы теплогенераторов является преобразование механической энергии в кинетическую, а затем – в тепловую.
Еще в начале ХХ столетия Жозеф Ранк обнаружил сепарацию вихревой струи воздуха на холодную и горячую фракции. В середине прошлого века немецкий изобретатель Хилшем модернизировал устройство вихревой трубы. Спустя немного времени, русский ученый А. Меркулов запустил в трубу Ранке вместо воздуха воду. На выходе температура воды значительно повысилась. Именно этот принцип лежит в основе работы всех теплогенераторов.
Проходя через водяной вихрь, вода образует множество воздушных пузырьков. Под воздействием давления жидкости пузырьки разрушаются. Вследствие этого освобождается какая-то часть энергии. Происходит нагрев воды. Этот процесс получил название кавитация. На принципе кавитации рассчитывается работа всех вихревых теплогенераторов. Генератор такого типа называется «кавитационный».
Виды теплогенераторов
Все теплогенераторы делятся на два основных вида:
- Роторный. Теплогенератор, в котором вихревой поток создается при помощи ротора.
- Статический. В таких видах водяной вихрь создается при помощи специальных кавитационных трубок. Давление воды производит центробежный насос.
Каждый вид обладает своими преимуществами и недостатками, на которых следует остановиться подробнее.
Роторный теплогенератор
Статором в данном устройстве служит корпус центробежного насоса.
Роторы могут быть различные. В интернете представлено множество схем и инструкций по их выполнению. Теплогенераторы – скорее научный эксперимент, постоянно находящийся в процессе разработки.
Конструкция роторного генератора
Корпусом является пустотелый цилиндр. Расстояние между корпусом и вращающейся частью рассчитывается индивидуально (1.5-2 мм).
Нагревание среды происходит благодаря ее трению с корпусом и ротором. Помогают этому пузырьки, которые образуются за счет кавитации воды в ячейках ротора. Производительность таких устройств на 30% выше статических. Установки довольно шумные. Имеют повышенную изношенность деталей, за счет постоянного воздействия агрессивной среды. Требуется постоянный контроль: за состоянием сальников, уплотнителей и др. Это значительно усложняет и удорожает обслуживание. При их помощи редко монтируют отопление дома, им нашли немного другое применение – обогрев больших производственных помещений.
Модель промышленного кавитатора
Статический теплогенератор
Основной плюс данных установок в том, что в них ничего не вращается. Электроэнергия тратится только на работу насоса. Кавитация происходит при помощи естественных физических процессов в воде.
КПД таких установок иногда превышает 100%. Средой для генераторов может быть жидкость, сжатый газ, тосол, антифриз.
Разница между температурой входа и выхода может достигать 100⁰С. При работе на сжатом газе, его вдувают по касательной в вихревую камеру. В ней он ускоряется. При создании вихря, горячий воздух проходит сквозь коническую воронку, а холодный возвращается. Температура может достигать 200⁰С.
Достоинства:
- Может обеспечить большую разность температур на горячем и холодном концах, работать при низком давлении.
- КПД не ниже 90%.
- Никогда не перегревается.
- Пожаро,- и взрывобезопасен. Может использоваться во взрывоопасной среде.
- Обеспечивает быстрый и эффективный нагрев всей системы.
- Может использоваться как для обогрева, так и для охлаждения.
В настоящее время применяется недостаточно часто. Используют кавитационный теплогенератор, чтобы удешевить отопление дома или производственных помещений при наличии сжатого воздуха. Недостатком остается довольно высокая стоимость оборудования.
Теплогенератор Потапова
Популярным и более изученным является изобретение теплогенератора Потапова. Он считается статическим устройством.
Сила давления в системе создается центробежным насосом. Струя воды подается с большим напором в улитку. Жидкость начинает разогреваться благодаря вращению по изогнутому каналу. Она попадает в вихревую трубу. Метраж трубы должен быть больше ширины в десятки раз.
Схема устройства генератора
- Патрубок
- Улитка.
- Вихревая труба.
- Верхний тормоз.
- Выпрямитель воды.
- Соединительная муфта.
- Нижнее тормозное кольцо.
- Байпас.
- Отводная линия.
Вода проходит по расположенной вдоль стенок винтовой спирали. Дальше поставлено тормозное устройство для выведения части горячей воды. Струя немного разравнивается пластинами, прикрепленными к втулке. Внутри имеется пустое пространство, соединенное с еще одним тормозным устройством.
Вода с высокой температурой поднимается, а холодный вихревой поток жидкости спускается по внутреннему пространству. Холодный поток соприкасается с горячим через пластины на втулке и нагревается.
Теплая вода спускается к нижнему тормозному кольцу и еще подогревается благодаря кавитации. Подогретый поток от нижнего тормозного устройства проходит через байпас в отводящий патрубок.
Верхнее тормозное кольцо имеет проход, диаметр которого равен поперечнику вихревой трубы. Благодаря ему горячая вода может попасть в патрубок. Происходит смешивание горячего и теплого потока. Дальше вода используется по назначению. Обычно для обогрева помещений или бытовых нужд. Обрат присоединяется к насосу. Патрубок – к входу в систему отопления дома.
Чтобы установить теплогенератор Потапова, необходима диагональная разводка. Горячий теплоноситель нужно подавать в верхний ход батареи, а из нижнего будет выходить холодный.
Генератор Потапова собственными силами
Существует много промышленных моделей генератора. Для опытного мастера не составит труда изготовить вихревой теплогенератор своими руками :
- Вся система должна быть надежно закреплена. При помощи уголков изготавливают каркас. Можно использовать сварку или болтовое соединение. Главное, чтобы конструкция была прочной.
- На станине укрепляют электродвигатель. Его подбирают соответственно площади помещения, внешним условиям и имеющемуся напряжению.
- На раме крепится водяной насос. При его выборе учитывают:
- насос необходим центробежный;
- у двигателя хватит сил для его раскрутки;
- насос должен выдерживать жидкость любой температуры.
- Насос присоединяется к двигателю.
- Из толстой трубы диаметром 100 мм изготавливается цилиндр длиной 500-600 мм.
- Из толстого плоского металла необходимо изготовить две крышки:
- одна должна иметь отверстие под патрубок;
- вторая под жиклер. На краю делается фаска. Получается форсунка.
- Крышки к цилиндру лучше крепить резьбовым соединением.
- Жиклер находится внутри. Его диаметр должен быть в два раза меньше ¼ части диаметра цилиндра.
Очень маленькое отверстие приведет к перегреву насоса и быстрому износу деталей.
- Патрубок со стороны форсунки подключается к подаче насоса. Второй подключают к верхней точке системы отопления. Остывшая вода из системы подключается к входу насоса.
- Вода под давлением насоса подается в форсунку. В камере теплогенератора ее температура увеличивается благодаря вихревым потокам. Потом она подается в отопление.
Схема кавитационного генератора
- Жиклер.
- Вал электродвигателя.
- Вихревая труба.
- Входящая форсунка.
- Отводящий патрубок.
- Гаситель вихрей.
Для регулирования температуры, за патрубком ставят задвижку. Чем меньше она открыта, тем дольше вода в кавитаторе, и тем выше ее температура.
При прохождении воды через жиклер, получается сильный напор. Он бьет в противоположную стену и за счет этого закручивается. Поместив в середину потока дополнительную преграду, можно добиться большей отдачи.
Гаситель вихрей
На этом основана работа гасителя вихрей:
- Изготавливается два кольца, ширина 4-5 см, диаметр немного меньше цилиндра.
- Из толстого металла вырезается 6 пластин длиной ¼ корпуса генератора. Ширина зависит от диаметра и подбирается индивидуально.
- Пластины закрепляются внутрь колец друг напротив друга.
- Гаситель вставляется напротив сопла.
Разработки генераторов продолжаются. Для увеличения производительности с гасителем можно экспериментировать.
В результате работы происходят теплопотери в атмосферу. Для их устранения можно изготовить теплоизоляцию. Сначала ее делают из металла, а поверх обшивают любым изолирующим материалом. Главное, чтобы он выдерживал температуру кипения.
Для облегчения введения в эксплуатацию и обслуживания генератора Потапова необходимо:
- окрасить все металлические поверхности;
- изготавливать все детали из толстого металла, так теплогенератор дольше прослужит;
- во время сборки есть смысл изготовить несколько крышек с различным диаметром отверстий. Опытным путем подбирается оптимальный вариант для данной системы;
- до подключения потребителей, закольцевав генератор, необходимо проверить его герметичность и работоспособность.
Гидродинамический контур
Для правильного монтажа вихревого теплогенератора необходим гидродинамический контур.
Схема подключения контура
Для его изготовления необходимы:
- выходной манометр, для измерения давления на выходе из кавитатора;
- термометры для измерения температуры до и после теплогенератора;
- сбросной кран для удаления воздушных пробок;
- краны на входе и выходе;
- манометр на входе, для контроля давления насоса.
Гидродинамический контур упростит обслуживание и контроль за работой системы.
При наличии однофазной сети, можно использовать частотный преобразователь. Это позволит поднять скорость вращения насоса, подобрать правильную.
Вихревой теплогенератор применяется для отопления дома и подачи горячей воды. Имеет ряд преимуществ перед другими обогревателями:
- установка теплогенератора не требует разрешительных документов;
- кавитатор работает в автономном режиме и не требует постоянного контроля;
- является экологически чистым источником энергии, не имеет вредных выбросов в атмосферу;
- полная пожаро,- и взрывобезопасность;
- меньший расход электричества. Неоспоримая экономичность, КПД приближается к 100%;
- вода в системе не образует накипи, не требуется дополнительная водоподготовка;
- может использоваться как для отопления, так и для подачи горячей воды;
- занимает мало места и легко монтируется в любую сеть.
С учетом всего этого, кавитационный генератор становится более востребованным на рынке. Такое оборудование с успехом применяют для отопления жилых и офисных помещений.
Изготовление теплогенератора своими руками – достаточно сложный и кропотливый процесс. Как правило, данное устройство необходимо для обеспечения экономного отопления в жилищах. Тепловые генераторы бывают 2 конструкций: статические и роторные. В первом случае в качестве главного элемента нужно использовать сопло. В роторном генераторе для создания кавитации следует использовать электродвигатель.
Этот агрегат представляет собой модернизированный центробежный насос, точнее его корпус, который будет служить в качестве статора. Не обойтись и без рабочей камеры и патрубков.
Внутри корпуса нашей гидродинамической конструкции стоит маховик в качестве рабочего колеса. Существует огромное количество разнообразных роторных конструкций генераторов тепла. Самой простой среди них является конструкция с диском.
На цилиндрическую поверхность диска ротора наноситься необходимое количество отверстий, которые должны иметь определенный диаметр и глубину. Их принято называть «ячейки Григгса». Стоит отметить, что размеры и количество просверленных отверстий будут изменяться в зависимости от калибра роторного диска и частоты вращения вала электромотора.
Корпус такого источника тепла чаще всего изготавливают в виде пустотелого цилиндра. По сути – это обычная труба с заваренными фланцами на концах. Зазор между внутренней частью корпуса и маховиком будет очень мал (примерно 1,5-2 мм).
Непосредственный подогрев воды будет происходить именно в данном зазоре. Нагревание жидкости получается за счет ее трения о поверхность ротора и корпуса одновременно, при этом диск маховика движется практически на предельных скоростях.
Кавитационные (образование пузырей) процессы, которые происходят в роторных ячейках, оказывают большое влияние на нагрев жидкости.
Роторный теплогенератор - это модернизированный центробежный насос, точнее его корпус, который будет служить в качестве статора
Как правило, диаметр диска в данном типе генераторов тепла составляет 300 мм, а скорость вращения гидроустройства 3200 оборотов в минуту. В зависимости от размеров ротора частота вращения будет различаться.
Анализируя конструкцию данной установки можно сделать вывод, что ее ресурс функционирования достаточно мал. Из-за постоянного нагрева и абразивного действия воды зазор постепенно расширяется.
Стоит отметить, что роторные теплогенераторы при работе создают сильный шум. Однако, в сравнении с другими гидроустройствами (статического типа) они производительнее на 30%.
Изготовление вихревого теплогенератора Потапова
Разработано множество других устройств, действующих совсем на иных принципах. Например, вихревые теплогенераторы Потапова, изготовленные своими руками. Их называют статическими условно. Это обуславливается тем, что гидроустройство не имеет вращающихся частей в конструкции. Как правило, вихревые теплогенераторы получают тепло с помощью насоса и электродвигателя.
Самым главным этапом в процессе выполнения такого источника тепла своими руками будет выбор двигателя. Его следует выбирать в зависимости от напряжения. Существуют множественные чертежи и схемы вихревого генератора тепла, изготовленного своими руками, на которых продемонстрированы методы подключения электродвигателя с напряжением 380 Вольт к сети 220.
Сборка рамы и установка двигателя
Монтаж источника тепла Потапова своими руками начинается с установки электродвигателя. Сначала закрепите его на станине. Затем при помощи угловой шлифовальной машинки изготовьте уголки. Нарежьте их из подходящего угольника. После изготовления 2-3 угольников закрепите их на поперечину. Затем при помощи сварочного аппарата соберите прямоугольную конструкцию.
Если под рукой не оказалось сварочного аппарата – резать угольники не нужно. Просто в местах предполагаемого сгиба выпилите треугольники. Затем согните угольники, применив тиски. Для закрепления используйте болты, заклепки и гайки.
После сборки можно окрасить раму и просверлить отверстия в каркасе для установки двигателя.
Установка насоса
Следующим немаловажным элементом нашей вихревой гидроконструкции будет насос. В наши дни в специализированных магазинах вы можете без труда приобрести агрегат любой мощности. При его выборе внимательно следите за 2 вещами:
- Он должен быть центробежным.
- Выбирайте такой агрегат, который будет оптимально работать с вашим электродвигателем.
После того, как вы приобрели насос, закрепите его на раме. Если не хватает поперечин – изготовьте еще 2-3 уголка. Кроме этого, нужно будет обязательно найти соединительную муфту. Ее можно выточить на токарном станке либо приобрести в любом хозяйственном магазине.
Вихревой кавитационный теплогенератор Потапова на дровах, изготовленный своими руками, состоит из корпуса, который выполнен в виде цилиндра. Стоит отметить, что на его концах обязательно должны присутствовать сквозные отверстия и патрубки, иначе вы не сможете правильно присоединить гидроконструкцию к системе отопления.
Сразу за входным патрубком вставьте жиклер. Он подбирается индивидуально. Однако помните, что его отверстие должно быть в 8-10 раз меньше, чем диаметр трубы. При изготовлении слишком маленького отверстия насос будет перегреваться и не сможет обеспечить правильную циркуляцию воды.
Кроме этого, вследствие парообразования вихревой кавитационный теплогенератор Потапова на дровах будет сильно подвержен гидроабразивному изнашиванию.
Как изготовить трубу
Процесс изготовления этого элемента источника тепла Потапова на дровах будет происходить в несколько этапов:
- Сначала с помощью болгарки отрежьте кусок трубы диаметром 100 мм. Длина заготовки должна быть не менее 600-650 мм.
- Затем сделайте в заготовке внешнюю проточку и нарежьте резьбу.
- После этого изготовьте два кольца длиной 60 мм. калибр колец должен соответствовать диаметру трубы.
- Затем нарежьте резьбу для полуколец.
- Следующий этап – изготовление крышек. Их необходимо приварить со стороны колец, где нет резьбы.
- Далее просверлите в крышках центральное отверстие.
- Затем с помощью сверла большого калибра изготовьте фаску с внутренней стороны крышки.
После проделанных операций следует подключить кавитационный теплогенератор на дровах к системе. В отверстие насоса, откуда подается вода, вставьте патрубок с форсункой. Другой штуцер соедините с системой отопления. Выход из гидросистемы присоедините к насосу.
Если вы хотите регулировать температуру жидкости – установите прямо за патрубком шаровой механизм. С его помощью теплогенератор Потапова на дровах будет значительно дольше прогонять воду по всему устройству.
Можно ли повысить производительность источника тепла Потапова
В этом устройстве, как и в любой гидросистеме, происходит потеря тепла. Поэтому желательно насос окружить водной «рубашкой». Для этого сделайте теплоизолирующий корпус. Внешний калибр такого защитного устройства сделайте больше, чем диаметр вашего насоса.
В качестве заготовки для теплоизоляции можно использовать готовую 120 мм трубу. Если у вас нет такой возможности – вы можете своими руками сделать параллелепипед с помощью листовой стали. Размеры фигуры должны быть такими, чтобы в нее без труда помещалась вся конструкция генератора.
Заготовка должна быть изготовлена только из качественных материалов, чтобы без проблем выдерживать высокое давление в системе.
Для того чтобы еще больше снизить потери тепла вокруг корпуса, сделайте теплоизоляцию, которую в последствии можно будет обшить кожухом из жести.
В качестве изолятора можно использовать абсолютно любой материал, который способен выдерживать температуру кипения воды.
Изготовление теплоизолятора будет происходить в несколько этапов:
- Сначала соберите устройство, которое будет состоять из насоса, соединительного патрубка, генератора тепла.
- После этого подберите оптимальные габариты теплоизоляционного устройства и найдите трубу подходящего калибра.
- Затем изготовьте крышки с двух сторон.
- После этого надежно закрепите внутренние механизмы гидросистемы.
- В конце сделайте входное отверстие и закрепите (приварите или вкрутите) в него патрубок.
После проделанных операций на конце гидротрубы приварите фланец. Если у вас возникают трудности с монтированием внутренних механизмов – можно выполнить каркас.
Обязательно проверьте герметичность узлов генератора тепла и вашу гидросистему на протеки. В конце не забудьте отрегулировать температуру с помощью шаровика.
Защита от мороза
Прежде всего, сделайте кожух утеплителя. Для этого возьмите оцинкованную жесть либо тонкий лист алюминия. Вырежьте два прямоугольника. Помните, что гнуть лист необходимо на оправке большего диаметра. Еще можно производить гибку материала на поперечине.
Для начала положите вырезанный лист и прижмите его сверху деревянным бруском. Другой рукой нажмите на лист таким образом, чтобы по всей длине образовался небольшой изгиб. Затем немного подвиньте вашу заготовку вбок и продолжайте гнуть ее до тех пор, пока не получится пустотелый цилиндр.
После этого сделайте крышку для кожуха. Желательно обмотать всю термоизоляционную конструкцию специальным теплостойким материалом (стекловатой и т.д.), который необходимо впоследствии закрепить с помощью проволоки.
Инструменты и приборы
Материалы
- Проволока.
- Тонкий лист алюминия.
- Труба диаметром 300 мм.
- Замок.
- Утеплительные материалы.
- Оцинкованная жесть.
В заключение стоит отметить, что теплогенераторы помогут вам сэкономить внушительную сумму денег. Однако для рациональной работы устройства необходимо со всей ответственностью подойти к процессу изготовления теплоизолятора и обшивки.
Основной задачей вихревого теплогенератора Потапова (ВТП) является получение тепловой энергии при помощи электродвигателя и насоса. Благодаря высокой экономии прибор получил большой спрос на рынке.
Принцип работы
Воду или иной теплоноситель подают в кавитатор, с помощью электродвигателя происходит раскручивание кавитатора, что дает схлопывание пузырьков внутри, данный процесс называет кавитацией, а вся жидкость, которая в него попала нагревается.
Энергия, которая необходима для работы генератора используется для выполнения трех функций:
- Для преобразования звуковых колебаний;
- На преодоление в устройстве силы трения;
- На нагревание жидкости.
Схема подключения вихревого теплогенератора
1 – насосный агрегат; 2 – струйный аппарат; 3 – теплообменник;
4 – циркуляционный насос; 5 – система отопления; 6 – расширительный бак.
По словам создателей агрегата и даже самого Потапова, работа устройства основывается на возобновляемой энергии, правда не совсем ясно, откуда она появляется. В любом случае, ввиду того, что нет дополнительного излучения теоретически можно вести речь почти о стопроцентном КПД, поскольку подавляющая часть энергии тратиться на нагрев теплоносителя.
Например:
Государство имеет ряд предприятий, которые по ряду причин не используют газовое отопление. Что же делать? Как вариант можно использовать электрическое отопление, правда, ввиду высоких тарифов такой вид отопления не всегда окажется приемлемым.
Прибор Потапова, в данной ситуации окажется наиболее эффективным. Дело в том, что его эксплуатация никак не увеличит ваши затраты на электроэнергию, а КПД также будет не выше 100%, касательно же финансового КПД, так оно увеличиться на 200% – 300%. Это наглядно демонстрирует эффективность вихревого генератора порядка 1.2-1.5.
Инструменты и материалы
- Угловая шлифмашинка или турбинка;
- Металлический уголок;
- Сварочный аппарат;
- Болты, гайки;
- Дрель электрическая;
- Сверла для дрели;
- Ключ на 12 и на 13;
- Грунтовка, кисточка и краска.
Изготовление
Важно знать!!! Поскольку параметров мощности насоса как таковых не предусмотрено, параметры, о которых пойдет речь ниже будут приблизительными.
Для изготовления вихревого теплогенератора самостоятельно потребуется двигатель, мощность которого будет чем больше, тем лучше, ввиду того, что он сможет нагреть большее количество теплоносителя. Конечно, следует ориентироваться на напряжение в вашем доме или помещении. После того, как вы определились с двигателем, необходимо изготовить станину под двигатель. Станина будет иметь вид обычного железного каркаса, на котором будут использоваться обычные железные уголки.
Касаемо размеров станины, так это все зависит от размеров двигателя. При помощи турбинки нужно нарезать угольники нужной длины и сварить из них квадратную конструкцию, размеры которой должны позволять вместить все элементы. Далее нужно вырезать дополнительный уголок и прикрепить его к каркасу поперек, поскольку к нему нужно будет крепить электродвигатель. Далее следует покрасить станину и просверлить отверстия для крепежа, после чего закрепить электродвигатель.
Установка насоса
При выборе водяного насоса следует обращать внимание на это:
- Центробежный ли это тип насоса;
- Сможет ли двигатель этот насос раскрутить.
Что же касается модели насоса и производителя, то тут нет никаких ограничений. После этого, насос нужно закрепить все в том же каркасе, если нужно, можно использовать дополнительные крепежные элементы.
Конструкция корпуса
Прибор имеет корпус в форме цилиндра, который с обеих сторон закрыт. К отопительной системе устройство подсоединяется через сквозные отверстия по бокам. Однако, главной особенностью устройства является жиклер, который находится внутри конструкции непосредственно возле входного отверстия. Диаметр отверстия жиклера опять-таки подбирается индивидуально.
Важно!!! Чтобы диаметр отверстия жиклера было вдвое меньшим, чем 1/4 общего диаметра цилиндра. В случае же очень маленького размера, вода в необходимом количестве просто не сможет через него проходить, и насос будет нагреваться. Также на внутренние детали окажет деструктивное влияние кавитация.
Материалы и инструменты для того чтобы изготовить корпус
- Труба железная с диаметром 10 см и толстыми стенками;
- Соединительные муфты;
- Сварочный аппарат;
- Электроды;
- Турбинка;
- Пара патрубков с резьбой;
- Электродрель со сверлами;
- Разводной ключ.
Процесс изготовления
Прежде всего, вам следует отрезать кусок трубы, длина которого будет около 50-60 см и на ее поверхности необходимо будет сделать внешнюю проточку 2-2.5 см, а также нарезать резьбу. Далее вам нужно будет взять еще два куска этой самой трубу по 5 см каждый и сделать из них пару колец. После этого, нужно будет взять лист металла по толщине такой же, как и трубы и вырезать с него своего рода крышки. Далее эти крышки нужно будет приварить в тех местах, где нет резьбы. В центре крышек нужно будет проделать два отверстия, первое должно быть выполнено по окружности патрубка, второе же выполняется по окружности жиклера.
Со внутренней стороны крышки рядом с жиклером необходимо просверлить фаску, для того чтобы получилась форсунка. Затем можно выполнять подключение генератора к системе отопления. Патрубок возле форсунки необходимо подсоединить к насосу, правда только к отверстию, откуда под давлением поступает вода. Второй патрубок нужно подсоединить ко входу в отопительную систему. Выход же подсоединяем к входу насоса. В результате создаваемого насосом давления вода будет проходить через форсунку конструкции. Нагретая перемешиванием вода в специальной камере будет подаваться в отопительный контур. Для регулировки температуры устройство оснащается специальным запорным механизмов, которое находится рядом с патрубком. Если немного прикрыть запор, вода будет проходить с меньшей скоростью по камере, вследствие чего ее температура увеличиться.
Как увеличить производительность устройства
В результате потери тепловой энергии насосом КПД устройства падает, это является главным недостатком. Для борьбы с этим явлением рекомендуется окунуть насос в специальную водяную рубашку, благодаря чему тепло от него будет приносить пользу. По диаметру эта рубашка должна быть несколько больше, чем у насоса. Для этих целей может быть использован отрезок трубы, а может - сделанный из листовой стали параллелепипед. По габаритам он должен быть таким, чтобы все элементы генератора могли в него помещаться, а толщина должна выдерживать рабочее давление системы.
Снижения тепловых потерь также можно добиться путем установки вокруг устройства специального жестяного кожуха. В качестве изолятора может использоваться различный материал, способный выдерживать высокую температуру. Для сборки конструкции состоящей из теплогенератора, насоса и соединяющего патрубка необходимо измерить их диаметры, подобрать трубу нужного диаметра для того чтобы в ней могли поместиться все элементы.
После этого нужно изготовить крышки, которые закрепить с обеих сторон. Все детали внутри трубы нужно надежно закрепить для прокачки насосом сквозь себя теплоносителя. Далее нужно просверлить выходное отверстие и надежно закрепить на нем патрубок. Насос необходимо закрепить как можно ближе к этому отверстию. Ко второму концу трубы следует приварить фланец, при помощи которого закрепить крышку на уплотнителе-прокладке. Также внутри корпуса может быть оборудован каркас, на котором можно будет крепить все элементы. Далее следует собрать устройство, проверить прочность его креплений, герметичность, вставить в корпус и закрыть. Если нет протекания, при открытии/закрытии крана на входе отрегулировать температуру. Утеплить ВТП.
Вероятно, вас может заинтересовать информация о создании солнечного коллектора самостоятельно. Изготавливаем из листа алюминия или нержавейки кожух, после того, как вырезаем два прямоугольника, загибаем их по трубе до образования цилиндров. Половинки между собой соединяются специальным замком, который используется для соединения водопроводных труб. Нужно для кожуха сделать пару дырок и оставить отверстия для подключения. Обмотать устройство термоизоляцией, и поместить генератор в кожух закрыв при этом плотно крышки.
Еще одним способом повышения производительности ВТП является создание гасителя вихрей
Для этих целей нужно будет использовать: сварку, турбинку, лист стали, трубу с толстыми стенками. Размеры трубы должны быть меньшими, чем размеры теплогенератора. Из нее нужно сделать два кольца, каждое по 5 см, из листа вырезать несколько полосок.
Следует вставить в тиски пластину и на одном ее конце навесить кольца металлические, которые приварить к пластине. Далее следует вынуть пластину и повернуть ее другой стороной, взять вторую пластину и поместить ее в кольца так, чтобы пластины располагались параллельно. Такую же процедуру проделываем со всеми пластинами. После этого следует провести сборку вихревого генератора, а конструкцию разместить напротив сопла.
Вихревой теплогенератор в работе (видео)
Наиболее эффективные способы борьбы с гидроударами плавно включать и выключать воду. Причем это актуально не только для промышленности, но и для обычных пользователей; провести модернизацию системы, что подразумевает под собой монтаж специальных амортизирующих приборов по направлению движения воды. Это означает, что часть трубы, которая расположена перед термостатом, меняется на пластиковую. Как правило, по длине этот…
К сожалению, гидравлические удары в системах водоснабжения далеко не редкость и об этом знает большинство людей. Однако, далеко не все знают об опасности гидравлических ударов и об опасности, которую они несут, ввиду того, что это чревато не только выходом из строя оборудования, но и появлению трещин и деформации труб. Во избежание негативных последствий нужно четко…
Подключение устройства к трубам горячей воды регулируется СНиПом. В случае установки нового устройства вам придется к трубопроводу прикрепить отрезки труб, а непосредственно к ним змеевик. Сама процедура по подключению не представляет абсолютно никаких сложностей. Для этих целей, вам просто необходимо будет соединить концы ПП труб при помощи паяльника. Соединение концов ПП труб при установке нового…
Известно, что полотенцесушитель в ванной кроме сушки белья выполняет также и ни менее важную функцию по ликвидации сырости и повышенной влажности. Материалы и инструменты: новый полотенцесушитель; шаровые краны – 2 шт.; кронштейны для крепежа; полипропиленовый фитинг с муфтами для соединения; полипропиленовые трубы; ножи для того чтобы полипропилен можно было резать; паяльник для пайки ПП труб….
Редко какой хозяин не пытается сэкономить на отоплении или потреблении еще каких-либо благ, которые с каждым годом становятся все дороже и дороже. Чтобы сделать экономной отопительную систему жилого или производственного помещения, многие люди прибегают к помощи различных схем и методам получения тепловой энергии. Один из аппаратов, подходящий под эти цели – кавитационный теплогенератор.
Что такое вихревой теплогенератор
Кавитационный вихревой генератор тепла – это простое устройство, способное эффективно обогреть помещение, затрачивая при этом минимум средств. Это происходит благодаря нагреву воды при кавитации – образовании небольших паровых пузырьков в местах снижения давления жидкости, которое возникает либо при работе насоса, либо при звуковых колебаниях.
Кавитационный нагреватель способен преобразовать механическую энергию в тепловую, что активно применяется в промышленности, где нагревающие элементы могут выйти из строя, работая с жидкостью, имеющей большую температурную разность. Такой кавитатор является альтернативой для систем, работающих на твердом топливе.
Преимущества вихревых кавитационных нагревателей:
- Экономичность системы отопления;
- Высокая эффективность обогрева;
- Доступность;
- Возможность собрать своими руками.
Недостатки аппарата:
- При самостоятельной сборке довольно сложно найти материалы для создания аппарата;
- Слишком большая мощность для небольшого помещения;
- Шумная работа;
- Немалые габариты.
Стандартное устройство теплогенератора и принцип его работы
Процесс кавитации выражается в образовании пузырьков пара в жидкости, впоследствии чего давление медленно понижается при большой скорости потока.
Из-за чего может происходить парообразование:
- Возникновением акустики, вызванной звуком;
- Излучением лазерного импульса.
Закрытые воздушные области перемешиваются с водой и уходят в место с большим давлением, где хлопаются с излучением ударной волны.
Принцип работы кавитационного аппарата:
- Струя воды движется через кавитатор, где насос создает водяное давление, попадающее в рабочую камеру;
- В камерах жидкость увеличивает скорость и давление с помощью различных трубочек разных размеров;
- В центре камеры потоки смешиваются, и появляется кавитация;
- При этом полости пара остаются маленькими и не взаимодействуют с электродами;
- Жидкость движется к противоположному концу камеры, откуда возвращается назад для следующего использования;
- Нагрев происходит благодаря движению и расширению воды на выходе из сопла.
Так работает вихревой кавитационный нагреватель. Его устройство простое, но позволяет быстро и эффективно обогреть помещение.
Кавитационный нагреватель и его типы
Нагреватель, работающий с кавитацией, может быть нескольких типов. Чтобы понять, какой генератор вам нужен, следует разобраться в его типажах.
Виды кавитационного нагревателя:
- Роторный – самый популярный из них это аппарат Григгса, работающий с помощью центробежного насоса ротационного действия. Внешне он выглядит как диск с отверстиями без выхода. Одно такое отверстие носит название: ячейка Григгса. Параметры этих ячеек и их число зависят от типа генератора и частоты вращения привода. Нагрев воды происходит между статором и ротором посредством быстрого ее движения по поверхности диска.
- Статический – он не имеет никаких вращающихся элементов, а кавитацию создают специальные сопла (элементы Лаваля). Насос нагнетает давление воды, что проводит к ее быстрому движению и нагреву. Выходные отверстия сопел более узкие, чем предыдущие и жидкость начинает двигаться еще быстрее. Из-за быстрого расширения воды и получается кавитация, дающая в итоге тепло.
Если выбирать между этими двумя видами, то следует учитывать, что производительность роторного кавитатора более высокая и он не такой габаритный, как статический.
Правда, статический нагреватель меньше изнашивается из-за отсутствия вращающихся элементов. Использовать аппарат можно до 5 лет, а если выйдет из строя сопло – его с легкостью можно заменить, затрачивая на это куда меньше средств, чем на теплогенератор в роторном кавитаторе.
Экономный кавитационный теплогенератор своими руками
Создать самодельный вихревой генератор с кавитацией вполне реально, если внимательно изучить чертежи и схемы устройства, а также понимать его принцип работы. Самым простым для самостоятельного создания считается ВТГ Потапова с КПД 93%, схема которого подойдет как для домашнего, так и для промышленного использования.
Перед тем, как приступить к сборке прибора, следует правильно выбрать насос, ориентируясь по его типу, мощности, нужной тепловой энергии и величине напора.
В основном все кавитационные генераторы имеют формы сопла, которая считается самой простой и удобной для таких устройств.
Что нужно для создания кавитатора:
- Манометры для измерения давления;
- Термометр для замера температуры;
- Выходные и входные патрубки с краниками;
- Вентили для удаления воздушных пробок из отопительной системы;
- Гильзы для термометров.
Также нужно проследить за размером сечения отверстия между диффузором и конфузором. Оно должно быть примерно 8 – 15 см, не уже и не шире.
Схема создания кавитационного генератора:
- Выбор насоса – здесь следует определиться с нужными параметрами. Насос обязательно должен иметь возможность работать с жидкостями высоких температур, иначе он быстро сломается. Также он должен уметь создавать рабочее давление в минимум 4 атмосферы.
- Создание камеры кавитации – тут главное правильно выбрать размер сечения проходного канала. Оптимальным вариантом считается 8-15 мм.
- Выбор конфигурации сопла – оно может быть в виде конуса, цилиндра или просто быть закругленным. Впрочем, не так важна форма, как то, чтобы вихревой процесс начинался уже при входе воды в сопло.
- Изготовление водного контура – внешне это такая изогнутая трубка, ведущая от камеры кавитации. К ней присоединяются две гильзы с термометром, два манометра, воздушный вентиль, который ставится между входом и выходом.
После создания корпуса следует провести испытание теплогенератора. Для этого насос следует подключить к электроэнергии, а радиаторы к отопительной системе. Далее происходит включение в сеть.
Особенно стоит смотреть на показания манометров и выставить нужную разницу между входом и выходом жидкости в пределах 8-12 атмосфер.
Теплогенератор своими руками (видео)
Кавитационный нагреватель достаточно интересный и экономный способ обогреть помещение. Он легко доступен и при желании может создаваться самостоятельно. Для этого нужно докупить необходимые материалы и сделать все в соответствии со схемами. И эффективность аппарата не заставит себя долго ждать.
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.
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.
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.
Чуть прикрыв его, вы сможете повысить температуру и наоборот, открыв – понизить.
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.
