Vírové generátory tepla

Na superúčinnosti vírových generátorů tepla a nejen to

V publikacích se pravidelně objevují informace o různých teoriích vysvětlujících příčiny jevů, ke kterým dochází při provozu vírových generátorů tepla, o různých provedeních instalací a jsou uvedeny experimentální údaje. Přitom číselná hodnota účinnosti vírových generátorů tepla – tzv. koeficient přeměny energie (KPI – poměr vyrobeného tepla ke spotřebované elektrické energii) je v některých studiích menší než 1, v některých má hodnotu mírně větší než 1 (v rámci možné chyby měření), a v některých – výrazně překračuje 1. Takže například v důsledku testů generátoru tepla na bázi vírové trubice, provedených v laboratoři „Základy transformace tepla ” MPEI oddělení “Průmyslové tepelné a energetické systémy” bylo zjištěno, že při vynaložených 2 kWh elektrické energie je množství vyrobeného tepla 3817 kcal ( 4,4 kWh) [1]. Jednoznačné vysvětlení původu dodatečně generované tepelné energie nebylo nalezeno.

Průzkum mezi specialisty z podniků, kde jsou vírové generátory tepla již v provozu, ukázal, že ve většině případů nikdo nedokáže pojmenovat hodnotu koeficientu přeměny energie (KPI) zařízení (například zprůměrovaného za topnou sezónu), protože nebylo zjištěno (odečty měřicích přístrojů buď nejsou sejmuty a analyzovány, nebo přístroje samotné chybí). Zpočátku se provádějí testy, které umožňují určit pouze výkon zařízení. A pokud je ve výrobní místnosti udržována teplota vzduchu, například -14-16 ° C, je provoz topného systému založený na vírových generátorech tepla v období podzim-zima uznán jako efektivní. Proto jsou recenze o účinnosti takových instalací většinou subjektivní.

Zajímavým faktem je, že výběr vírových tepelných generátorů jako topných zařízení není vždy proveden na základě technického a ekonomického srovnání možností prostorového vytápění a někdy jen proto, že „se tak stalo“. Navzdory všem pochybnostem o tom, že účinnost zařízení překračuje jedničku, lidé chtějí věřit, že právě v jejich případě, v jejich podniku, zařízení prokážou svou vysokou účinnost.

Existuje superúčinnost vírových generátorů tepla? Na tuto otázku se pokusili odpovědět autoři experimentů popsaných v [2]. Byl vyroben vírový generátor tepla, jehož rotor byl poháněn elektromotorem o instalovaném výkonu 11 kW.

Zpočátku byly prováděny pouze testy generátoru tepla. Voda z kohoutku s počáteční teplotou v sudu (zásobníku) 20 °C byla ohřívána pomocí generátoru tepla, který byl opakovaně čerpán po uzavřeném okruhu sudu – generátoru tepla, dokud teplota vody v sudu nedosáhla 85 °C . Na konci takového běhu vytekla z generátoru tepla již vroucí voda. Podle teploty na vstupu a výstupu tepelného generátoru, naměřeného průtoku vody a nákladů na elektrickou energii bylo stanoveno, že KPI je 3. Ale stejný KPI, vypočítaný na základě změny teploty vody v hlaveň, byla hodnota mírně vyšší než 1. Autoři experimentu naznačili, že důvodem je rychlé ochlazení hlavně v důsledku její výměny tepla s okolím. Ale tepelná izolace sudu, potrubí a samotného generátoru tepla neovlivnily hodnotu KPI vypočtenou ze změny teploty vody v sudu. Na druhou stranu se hodnota KPI snížila na 1,4-1,5 (místo 3), počítáno z rozdílu teplot na vstupu a výstupu tepelného generátoru. Mělo to jediné vysvětlení – výsledky ovlivnil fakt, že při montáži tepelné izolace bylo nutné posunout teploměr do určité vzdálenosti od výstupu generátoru tepla.

Pro ověření tohoto předpokladu byly na výstupní hadici instalovány tři teploměry s odstupem 0,5 m a jeden doplňkový na těleso generátoru tepla. Výsledky těchto měření jsou uvedeny v tabulce. Teplota pouzdra se ukázala být vyšší než bod varu vody za normálních podmínek, protože. V experimentech byl tlak vody v generátoru tepla regulován ventilem na jeho výstupu v rozsahu od 0 do 3 atm.

Stůl. Měření vstupní teploty (T_in), na těle (T_к) a na výstupu z generátoru tepla (Т₁¸Т₃).

Protože voda protékala hadicí rychlostí asi 0,5 m/s, experiment ukázal, že pokles teploty vody nastává v řádu sekund. Tím se potvrdila hypotéza o možnosti změny měrné tepelné kapacity vody: ve vířivém generátoru tepla se sníží na určitou hodnotu, v důsledku čehož se tam teplota vody zvýší, aniž by se změnil její tepelný obsah, a po opuštění generátoru tepla se tepelná kapacita vody postupně obnoví na normální hodnotu, v důsledku čehož se teplota vody časem samovolně sníží na výchozí hodnotu bez výměny tepla s okolím.

Podle autorů tento experiment jasně a jednoduše vysvětlil, proč různí výzkumníci dostávají protichůdné výsledky testů vírových generátorů tepla. Někteří tvrdili, že dosáhli účinnosti 5 nebo více; jiní tvrdili, že když takový generátor tepla doma otestovali, byli přesvědčeni, že jeho účinnost stěží přesahuje jedničku, pokud vůbec. Je možné, že ti, kdo prodali generátor tepla, umístili teploměr blíže k výstupu generátoru tepla a kupující, kteří si tuto funkci neuvědomovali, měřili teplotu vody ve vzdálenosti od výstupu.

Výsledky popsaného experimentu ukázaly na nedostatek výhod ohřevu vody ve vířivých generátorech tepla oproti klasickým elektrokotlům, protože. při výpočtu tepelné bilance nepřesáhne celkový KPI ​​otopné soustavy jednu. Protože do té míry, že takový generátor tepla ohřeje vzduch místnosti poblíž v jednom ze svých rohů více než běžný elektrokotel, voda z něj vycházející pak tento vzduch ochladí v jiném rohu místnosti a vezme veškerou přebytečné teplo zpět.

Takový systém velmi připomíná provoz tepelného čerpadla využívajícího teplo z nízkopotenciálního zdroje, což může potvrdit experiment popsaný v [3]. Při testování aktivního rotačního generátoru tepla s aktivátorem turbínového typu, vybaveného elektrickým čerpadlem o výkonu 5,5 kW, byla do jeho pracovní komory přiváděna voda z vodovodu o teplotě cca 20 °C, která se v něm ohřívala na teplotě 55 °C a poté vstoupil do výměníku tepla, kde během doby asi 1,5 min odevzdal část tepla kalorimetru, přičemž se ochlazoval na teplotu asi 25 °C a následně vypustil do teploměru – izolovaná jímka. Po nějaké době (cca 10 min) se voda v jímce samovolně ochladí na teplotu 12-15 °C.

Účinnost generátoru tepla v tomto experimentu, počítaná jako poměr naměřeného množství tepla přeneseného výměníkem tepla do kalorimetru za daný čas, k naměřené energii spotřebované elektrickým čerpadlem za stejnou dobu výrazně přesáhla jednotu. .

Tento výsledek je podle autorů experimentu vysvětlován tím, že k výrobě tepla byla využita nejen elektřina, ale také teplo „odebírané“ z kohoutkové vody, tzn. tepelná energie, která je nutná k navrácení vody do původního stavu (ohřev z 12-15°C na 20°C).

Výše diskutované experimenty jsou jen malou částí pokusů nějak vysvětlit jevy, které doprovázejí provoz vírových generátorů tepla, a bude to pokračovat, dokud nebudou všechna „a“ tečkovaná. Ti, kteří se stále rozhodnou instalovat takové instalace ve svých domovech, musí zvážit následující body:

– vírové generátory tepla jsou účinné a lze je použít v zařízeních, kde je použití jiných zdrojů tepla obtížné nebo nemožné. Mohou konkurovat pouze kotlům na motorovou naftu. S velkým rozpětím, vzhledem k nákladům na výměnu topných těles v elektrokotlích, jim mohou konkurovat;

– systémy nejsou autonomní, jsou závislé na spolehlivosti dodávek elektřiny. V případě výpadku proudu zůstane zařízení bez tepla;

– koeficient přeměny energie těchto tepelných generátorů nepřesahuje jednu (např. v pasu pro jedno z těchto zařízení výrobce uvádí hodnotu „více než 0,91“);

– protože skutečný tepelný výkon generátorů tepla je obvykle neznámý, je obtížné vypočítat elektrický výkon generátoru tepla potřebný pro dodávku tepla do objektu;

– provoz tepelných generátorů je doprovázen výrazným hlukem;

– použití vírových generátorů tepla je nákladově efektivní, dokud nejsou klasifikovány jako zařízení podléhající zvýšeným sazbám za elektřinu;

– V poslední době zejména v energeticky nedostatečných regionech kontrola plnění Pokynu o postupu při koordinaci používání elektrokotlů a jiných elektrických topných zařízení (schváleno Ministerstvem paliv a energetiky Ruské federace dne 24. listopadu 1992). ) byl posílen. V článku 5.1 tohoto pokynu je poznamenáno, že použití elektřiny pro vytápění a zásobování teplou vodou lze uvažovat pouze tehdy, jsou-li v noci zapnuty elektrické ohřívače, vybavené akumulátory tepla a automatizací, která vylučuje práci během dne. Poznámka k odstavci 5.2.1 dále uvádí, že studie proveditelnosti musí potvrdit úspory primárního paliva v případech použití elektrického vytápění.

Literatura

1. Martynov A.V. Decentralizované systémy zásobování teplem // Novinky zásobování teplem. 2006. č. 7.

2. Fominsky L.P., Shevchenko T.G., Gruzman R.M., Glukhov N.V., Khabrakhmanov A.R. Iluzorní teplo nadjednotkových hydrodynamických generátorů tepla / Sat. zprávy z vědeckotechnické konference “Anomální fyzikální jevy v energetice a perspektivy vzniku netradičních zdrojů energie.” Charkov. 15.–16. června 2005.

3. Furmakov E.F. Mohou hydrodynamické generátory tepla pracovat mimořádně efektivně? / So. “Problémy studia vesmíru” S.-Pb. 2004.

Vírový generátor tepla – nové slovo v problematice vytápění

Vytápění domu, garáže, kanceláře, obchodních prostor je problém, který je nutné řešit ihned po vybudování areálu. Je jedno, jaké je venku roční období. Zima ještě přijde. Musíte se tedy předem ujistit, že je uvnitř teplo. Kdo si koupí byt ve vícepodlažním domě, nemá se čeho bát – stavaři už mají vše za sebou. Ale ti, kteří staví svůj vlastní dům, vybavují garáž nebo samostatnou malou budovu, si budou muset vybrat, který topný systém nainstalovat. A jedním z řešení bude vířivý generátor tepla.

Historie vynálezu

Separace vzduchu, jinými slovy, jeho rozdělení na studené a horké frakce ve vířivém proudu – fenomén, který tvořil základ vířivého generátoru tepla, byl objeven asi před sto lety. A jak se často stává, 50 let nikdo nemohl přijít na to, jak to použít. Takzvaná vortexová trubice byla nejrůznějšími způsoby modernizována a snažila se ji připojit téměř ke všem druhům lidské činnosti. Všude však byla nižší jak cenou, tak účinností než stávající zařízení. Dokud ruský vědec Merkulov nepřišel s myšlenkou tekoucí vody uvnitř, nezjistil, že teplota na výstupu několikrát stoupá, a nenazval tento proces kavitací. Cena zařízení se příliš nesnížila, ale účinnost se stala téměř stoprocentní.

Princip

Separace vzduchu ve vířivé nádobě

Co je tedy tato tajemná a přístupná kavitace? Všechno je ale docela jednoduché. Při průchodu vírem se ve vodě tvoří mnoho bublinek, které zase praskají a uvolňují určité množství energie. Tato energie ohřívá vodu. Počet bublinek nelze spočítat, ale vírový kavitační generátor tepla dokáže zvýšit teplotu vody až o 200 stupňů. Bylo by hloupé toho nevyužít.

Dva hlavní typy

Navzdory tomu, že se tu a tam objevují zprávy, že někdo někde vlastnoručně vyrobil unikátní vírový generátor tepla o takovém výkonu, že je možné vytopit celé město, ve většině případů jde o obyčejné novinové kachny, které nemají žádný faktický základ. Jednou se to možná stane, ale prozatím lze princip fungování tohoto zařízení použít pouze dvěma způsoby.

Rotační generátor tepla. Skříň odstředivého čerpadla bude v tomto případě fungovat jako stator. V závislosti na výkonu jsou po celé ploše rotoru vyvrtány otvory určitého průměru. Právě díky nim se objevují samotné bubliny, jejichž zničení ohřívá vodu. Výhoda takového generátoru tepla je pouze jedna. Je to mnohem produktivnější. Nevýhod je ale mnohem více.

• Toto nastavení dělá hodně hluku.
• Zvyšuje se opotřebení dílů.
• Vyžaduje častou výměnu těsnění a těsnění.
• Příliš drahá služba.

Statický generátor tepla. Na rozdíl od předchozí verze se zde nic neotáčí a proces kavitace probíhá přirozeně. Běží pouze čerpadlo. A výčet výhod a nevýhod nabírá ostře opačný směr.

• Zařízení může pracovat při nízkém tlaku.
• Teplotní rozdíl mezi studeným a horkým koncem je poměrně velký.
• Absolutně bezpečné, bez ohledu na to, kde se používá.
• Rychlé zahřátí.
• Účinnost 90 % nebo více.
• Lze použít pro vytápění i chlazení.

Za jedinou nevýhodu statického WTG lze považovat vysokou cenu zařízení a s tím spojenou poměrně dlouhou dobu návratnosti.

Jak sestavit generátor tepla

Nástroje pro práci

Se všemi těmito vědeckými termíny, které mohou člověka neznalého fyziky vyděsit, je docela možné vyrobit si WTG doma. Samozřejmě budete muset makat, ale pokud je vše provedeno správně a efektivně, můžete si teplo užívat kdykoli.

A pro začátek, jako v každém jiném podnikání, budete muset připravit materiály a nástroje. Budete potřebovat:

• Svařovací stroj.
• Bruska.
• Elektrická vrtačka.
• Sada klíčů.
• Sada vrtáků.
• Kovový roh.
• Šrouby a matice.
• Tlustá kovová trubka.
• Dvě trubky se závitem.
• Spojky.
• Elektrický motor
• Odstředivé čerpadlo.
• Proud.

Nyní se můžete pustit rovnou do práce.

Instalace motoru

Elektrický motor, vybraný podle dostupného napětí, je namontován na rámu, svařený nebo smontovaný pomocí šroubů, z rohu. Celkový rozměr rámu je vypočítán tak, aby se do něj vešel nejen motor, ale i čerpadlo. Aby nedošlo k rezivění, je lepší postel natřít nátěrem. Označte otvory, vyvrtejte a nainstalujte motor.

Připojíme čerpadlo

Čerpadlo by mělo být vybráno podle dvou kritérií. Za prvé, musí být odstředivé. Za druhé, výkon motoru by měl stačit na jeho roztočení. Po instalaci čerpadla na rám je algoritmus akcí následující:

• U tlusté trubky o průměru 100 mm a délce 600 mm musí být na obou stranách vytvořena vnější drážka o 25 mm a poloviční tloušťce. Odřízněte nit.
• Na dvou kusech stejné trubky, každý o délce 50 mm, odřízněte vnitřní závit na polovinu délky.
• Ze strany protilehlé k závitu přivařte kovové krytky dostatečné tloušťky.
• Udělejte otvory ve středu víček. Jedna je velikost trysky, druhá je velikost potrubí. Na vnitřní straně otvoru pro trysku s velkým průměrem vrtáku je nutné zkosit, abychom získali jakousi trysku.
• K čerpadlu je připojena tryska s tryskou. Do otvoru, ze kterého je pod tlakem přiváděna voda.
• Vstup otopného systému je napojen na druhou odbočku.
• Výstup z topného systému je napojen na vstup čerpadla.

Cyklus je uzavřen. Voda bude do trysky přiváděna pod tlakem a vlivem tam vytvořeného víru a vzniklého kavitačního efektu se zahřeje. Teplotu lze nastavit instalací kulového ventilu za potrubí, kterým se voda dostává zpět do topného systému.

Pojďme vylepšit generátor tepla

Může to znít divně, ale i tento poměrně složitý design lze vylepšit dalším zvýšením jeho výkonu, což bude jednoznačné plus pro vytápění velkého soukromého domu. Toto vylepšení je založeno na skutečnosti, že samotné čerpadlo má tendenci ztrácet teplo. Takže musíte utratit co nejméně.

Toho lze dosáhnout dvěma způsoby. Čerpadlo izolujte tepelně izolačními materiály vhodnými pro tento účel. Nebo jej obklopte vodním pláštěm. První možnost je jasná a dostupná bez jakéhokoli vysvětlení. Ale druhý by se měl věnovat podrobněji.

Chcete-li postavit vodní plášť pro čerpadlo, budete jej muset umístit do speciálně navržené hermetické nádoby, která odolá tlaku celého systému. Do této nádrže bude přiváděna voda a odtud ji odebírá čerpadlo. Venkovní voda se také zahřeje, což umožní čerpadlu pracovat mnohem efektivněji.

Vířivý tlumič

Ale ukazuje se, že to není všechno. Po dobrém prostudování a pochopení principu fungování vírového generátoru tepla je možné jej vybavit vírovou klapkou. Proud vody přiváděný pod vysokým tlakem naráží na protější stěnu a víří. Ale těch vírů může být několik. Stačí do zařízení nainstalovat konstrukci, která připomíná násadu letecké bomby. To se provádí následovně:

• Z trubky s o něco menším průměrem než samotný generátor je nutné vyříznout dva kroužky o šířce 4-6 cm.
• Uvnitř prstenců přivařte šest kovových plátů, vybraných tak, aby celá konstrukce byla dlouhá jako čtvrtina délky těla samotného generátoru.
• Při montáži zařízení upevněte tuto konstrukci uvnitř proti trysce.

Neexistuje žádný limit dokonalosti a nemůže existovat a v naší době probíhá zlepšování generátoru vírového tepla. Ne každý to dokáže. Ale je docela možné sestavit zařízení podle výše uvedeného schématu.