Вихревой двигатель для отопления

Гаситель вихрей

Да, мы сделаем приспособление с таким загадочным названием – гаситель вихрей. Он будет состоять из расположенных вдоль пластин, помещенный внутри обоих колец.

Посмотрим, что нам потребуется для работы.

• Сварка.
• Турбинка.
• Лист стали.
• Труба с толстыми стенками.

Труба должна быть меньшей, чем теплогенератор. Делаем из нее два кольца, примерно по 5 см каждое. Из листа вырезаем несколько полосок одного размера. Их длина должна составлять 1/4 длины корпуса устройства, а ширина такой, чтоб после сборки осталось свободное пространство внутри.

1. Вставляем в тиски пластинку, навешиваем на одном ее конце металлические кольца и свариваем их с пластиной.
2. Вынимаем пластину из зажима и поворачиваем другой стороной. Берем вторую пластину и помещаем ее в кольца таким образом, чтобы обе пластины размещались параллельно. Аналогичным образом закрепляем все оставшиеся пластины.
3. Собираем вихревой генератор своими руками, а полученную конструкцию устанавливаем напротив сопла.

Отметим, что поле совершенствования устройства практически безгранично. К примеру, вместо указанных выше пластин мы можем применить проволоку из стали, скрутив ее предварительно в виде клубка. Кроме того, мы можем проделать дырки на пластинах различного размера. Конечно, обо всем этом нигде не упоминается, но кто сказал, что вы не можете использовать данные усовершенствования?

В заключение

И в качестве заключения – несколько дельных советов. Во-первых, все поверхности желательно защитить окрашиванием. Во-вторых, все внутренние детали стоит делать из толстых материалов, так как он (детали) будут постоянно находиться в достаточно агрессивной среде. И в-третьих, позаботьтесь о нескольких запасных крышках, имеющих разного размера отверстия. В дальнейшем вам будет подбирать необходимый диаметр, дабы добиться максимальной производительности устройства.

Что лежит в основе работы

Кавитация обозначает процесс образования парообразных пузырьков в толще воды, чему способствует медленное понижение водяного давления при большой скорости потока. Возникновение каверн или полостей, заполненных паром, может быть вызвано и прохождением акустической волны или излучением лазерного импульса. Замкнутые области воздуха, или кавитационные пустоты, перемещаются водой в область высокого давления, где происходит процесс их схлопывания с излучением волны ударной силы. Явление кавитации не может возникнуть при отсутствии указанных условий.

Физический процесс кавитационного явления сродни закипанию жидкости, но при кипении давление воды и пара в пузырьках является средним по значению и одинаковым. При кавитации давление в жидкости выше среднего и выше парового давления. Понижение же напора носит локальный характер.

При создании нужных условий молекулы газа, которые всегда присутствуют в толще воды, начинают выделяться внутрь образующихся пузырьков. Этот явление проходит интенсивно, так как температура газа внутри полости достигает до 1200ºС из-за постоянного расширения и сжимания пузырьков. Газ в кавитационных полостях содержит большее число молекул кислорода и при взаимодействии с инертными материалами корпуса и других деталей теплогенератора приводит к их скорой коррозии и разрушению.

Исследования показывают, что разрушительному действию агрессивного кислорода подвергаются даже инертные к этому газу материалы – золото и серебро. Кроме того, явление схлопывания воздушных полостей вызывает достаточно шума, что является нежелательной проблемой.

Многие энтузиасты сделали процесс кавитации полезным для создания отопительных теплогенераторов частного дома. Суть системы заключена в замкнутом корпусе, в котором продвигается водяная струя через кавитационное устройство, для получения давления используется обыкновенный насос. В России на первое изобретение отопительной установки был выдан патент в 2013 году. Процесс образования разрыва пузырьков происходит под действием переменного электрического поля. При этом паровые полости являются маленькими по размеру и не взаимодействуют с электродами. Они передвигаются в толщу жидкости, и там происходит вскрытие с выделением дополнительной энергии в теле водяного потока.

Вихревой нагреватель сред

На фиг.1 схематично показан предложенный теплогенератор, общий вид в разрезе; на фиг.2 – разрез А-А на фиг.1.

Справа – вихревой нагреватель сред, чертёж.

Предложеный вихревой теплогенератор состоит из цилиндрической рабочей камеры 1, на стенке 2 которой жестко соосно установлеа труба 3 с утолщением 4 ее стенки и имеющая толщину ее стенки 2-20 мм по основной ее длине и которая отстоит на расстояние 10-150 мм от противоположной стенки 5 камеры 1. На трубе 3 на расстоянии 10-150 мм от стенки 2 жестко установлен шнек 6, имеющий последовательно изменяющиеся по его длине участки с разным направлением навивки их винтовых линий. На сенке 2 имеются входной и выходной соответственно патрубки 7 и 8 для рабочей жидкости (на чертеже не показана), которая может быть водой, глицерином или глицерином с водой. На рабочей камере 1 находится теплообменник 9 с входным и выходным соответственно патрубками 10 и 11.

Предложенный теплогенератор работает за счет движения рабочей жидкости через патрубки 7 и 8 под напором, создаваемым насосом, который на чертеже не показан. При этом жидкость вначале попадает на шнек 6.

При этом за счет гидравлических ударов в потоке жидкости, возникающих в местах перехода одного участка шнека 6 в другой, где происходит изменение направления закрутки потока согласно изменяющемуся направлению винтовой линии навивки, возникают пузырьки пара и газа, выделяющегося из жидкости. Эти пузырьки всхлапываются с выделением тепла на осевой линии трубы 3, где фокусируется энергия от вибраций, отраженная от внутренней поверхности трубы 3. Это тепло через теплообменник 9 передается потребителю.

Слева и справа – вихревой теплогенератор, чертёж.

Вихревой теплогенератор предназначен для экономии электроэнергии при получении тепла, имеет КПД до 700% и содержит в качестве завихрителя шнек, выполненный с неравномерным по длине шагом винтовой линии его навивки, не имеет аналогов в мире. Разрабатываемые в мире вихревые теплогенераторы имеют завихрители пластинчатые и дырчатые, в которых закрученный поток жидкости ударяется от твердые поверхности преград и происходит разрыв при давлении до 2000 атм и температуре до 1000 С пузырьков пара и воздуха, которые образуются в зонах пониженного давления, которые находятся за этими преградами по ходу движения потока, на этих поверхностях образуются кавитационные разрушения и возникают вредные шумы, в моем же устройстве всего этого нет, так как ударные явления и зоны пониженного давления образуются гидравлическими ударами в глубинах потока из-за неравномерности шага навивки винтовой линии шнека.

На какой стадии находится проект в настоящее время

Из-за отсутствия денежных средств проект находится на стадии патентования, поданы заявки с положительным решением по формальной экспертизе, на уплату пошлины “за экспертизу по существу” нет денег: №№ 2002010257, 2002010258, 2002010259, 2002010260, 2002010261, 2002010645, 200508021, 200604689, 200606501 в Укрпатент и № 2007133769 в Роспатент.

Описание организации выполнения проекта и вывода продукта на рынок

Будет выполнен опытный образец, проведены испытания опытного образца и результаты этих испытаний будут предъявлены заинтересованным заводом, с которыми будут заключены взаимовыгодные соглашения.

Конструктивные особенности оборудования

Что же представляет собой такой агрегат? Основным узлом в нем является кавитационный теплогенератор, выполненный в виде насоса, со специальным профилем проточной части. Проходя через него, вода нагревается. Происходит это за счет формирования вихревого потока. Возникая в нем, кавитационные разрывы приводят к нагреву жидкости. Причем роль теплоносителя может играть любой антифриз.

Смотрим видео, устройство генератора:

Нагрев приводит к изменению химического состава жидкости за счет резкого снижения ее давления. Выделяемая при этом энергия может использоваться для отопления и является достаточно дешевой.

Такие установки, как правило потребляют в 1,5 раза меньше энергии, чем радиаторные и другие системы. При этом нагрев жидкости в них происходит в замкнутом контуре при его прохождении через кавитатор.

Принцип работы таких устройств заключается в превращении одного вида энергии в другой. Она в свою очередь преобразуется в тепловую, причем разница между выделяемой и потребляемой достаточно существенная.

К достоинствам кавитационных теплогенераторов следует отнести возможность их монтажа без каких-либо разрешительных документов. Это связано с тем, что электроэнергия в них используется лишь для работы электродвигателя.

И хотя сегодня ни одна из существующих теорий не может полностью описать процессы, происходящие в кавитаторе, они все же, эксплуатируются по всему миру и причем довольно успешно. Что касается научных исследований в этой сфере, то они сводятся к фиксации особенностей работы тепловых установок такого типа.

Автономное отопление xxi века для бизнеса | +7 (499) 380-79-39

История группы компаний  «Тепло XXI века»  начинается с 1998 года, когда несколько энтузиастов, захваченных идеей изготовить работающий  образец вихревого теплогенератора,  объединились   и создали коммерческое предприятие.

На первоначальном этапе была поставлена задача – через участие в профильных выставках и публикацию в СМИ познакомить с уникальным тепловым оборудованием — широкий круг специалистов и объединить единомышленников в некоммерческую организацию с целью пропаганды, обмена опытом и продвижения вихревой энергетики.   В  2000 г. были изготовлены промышленные образцы вихревых теплогенераторов мощностью 75кВт.

Теперь мы выпускаем уникальное оборудование, которое позволяет производить тепло  с высокой эффективностью и решать задачи автономного теплоснабжения.

В комплект поставки входят гибкие вставки, отвечающие условиям и требованиям СНиПов в части организации тепловых пунктов. Для обеспечения работы автоматики в системе теплоснабжения наше оборудование комплектуется  термодатчиком и сигнализирующим манометром, чтобы облегчить покупателям монтаж и ввод в эксплуатацию.

• ПОСТАВЛЯЕМ ОБОРУДОВАНИЕ ПО ВСЕМУ МИРУ
• РАЗРАБОТКИ ВЕЛИСЬ НАЧИНАЯ С 1998 ГОДА
• УСТАНОВКА ИСПОЛЬЗУЕТ ОДНО ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
• ГАРАНТИЯ НА ДВИГАТЕЛЬ 36 МЕСЯЦЕВ
• СИСТЕМЫ НЕПРЕРЫВНО РАБОТАЮТ С 2003 ГОДА
• ПРИ ЗАКЛЮЧЕНИИ ДОГОВОРА НА ОБСЛУЖИВАНИЕ ГАРАНТИЯ 18 МЕСЯЦЕВ
• ПОСЕТИТЕ ДЕМОНСТРАЦИЮ ОБЪЕКТОВ, РАБОТАЮЩИХ УЖЕ ГОДЫ
• ОСТАВЬТЕ ЗАЯВКУ И УЗНАЙТЕ КАК СЭКОНОМИТЬ ДО 50%

Возможности применения

Приборы кавитационного действия востребованы в различных отраслях, при этом в основном их применяют в качестве альтернативного вида отопительных установок для дома. Также оборудование находит применение и в других сферах:

• обогрев и очистка воды в бассейнах,
• очистка отложений внутри теплообменников,
• в промышленности.

В последнем случае, к примеру, при изготовлении бетона с высокими эксплуатационными характеристиками.

Отопление

Кавитационный прибор способствует преобразованию механической энергии перемещающейся воды в тепловой потенциал, который направляется на обогрев различных по назначению и масштабу зданий, включая частные домовладения и промышленные комплексы.

Кавитационный теплогенератор может быть использован при отоплении

Автономное нагревание воды для бытовых нужд

Генератор кавитационного тепла способен в полной мере обеспечить хозяйство горячей водой, которая подается в кухню, санузел, баню. Также оборудование находит применение при подготовке воды в бассейнах, прачечных и саунах, используется в автономном водопроводе.

Применение кавитации тепла в производстве

Приборы актуальны при необходимости качественного смешивания субстанций с разными параметрами плотности и применяются в лабораториях, производственных цехах и других объектах промышленности.

КТГ своими руками

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

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

Рис. 6: схема кавитационного теплогенератора Перед соединением всех элементов желательно нарисовать схему их расположения на бумаге, стенах или на полу. Места расположения необходимо размещать вдали от легковоспламеняемых элементов или последние нужно убрать на безопасное расстояние от системы отопления.

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

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.

Вихревое устройство: общее понятие

Подобная установка конструктивно достаточно проста. Она используется для эффективного и выгодного отопления здания с минимальными финансовыми затратами. Экономичность обуславливается специальным нагревом воды через кавитацию. Такой метод заключается в создании мелких пузырьков из пара в зоне сниженного давления рабочей жидкости, которое обеспечивается специальными звуковыми колебаниями, функционированием насоса.

Кавитационный нагреватель справляется с переработкой механической энергии в тепловой поток, что немаловажно для промышленных объектов. В них нагревательные элементы периодически выходят из строя, поскольку функционируют с жидкостями большой разности по температуре

В этом видео вы узнаете, как устроен теплогенератор:

Комплектация и принцип работы

Самой простой конструкцией обладает прибор, состоящий из следующих элементов:

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

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

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

Роторный теплогенератор

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

Рис. 3: конструкция генератора роторного типа

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

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

Рис. 4: дисковый теплогенератор

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

Трубчатые

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

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

Ультразвуковые

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

Рис. 5: принцип работы ультразвукового теплогенератора

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

Преимущества и недостатки сделанных своими руками тепогенираторов

У кавитаторов есть свои преимущества и недостатки. Пока, последних больше. Однако сейчас наука работает над тем, чтобы ели не склонить устройство в положительную сторону, то хотя бы сравнять счеты.

Итак, мы предлагаем вам рассмотреть вначале преимущества кавитаторов. Их не так много, но зато звучат они многообещающе.

Преимущества кавитаторных теплогенераторов:

• Энергия при кавитации действительно образуются;
• Данное устройство очень экономно, так как практически не требует топлива;
• Недорог в изготовлении своими руками.

Это, пожалуй, пока все преимущества данного устройства. При этом он еще и имеет отрицательные стороны.

Чтобы правильно сделать тепогенератор, нужно иметь соответствующую квалификацию и использовать чертежи

Недостатки кавитационного теплоэлектрогениратора:

• При кавитации теплогениратор очень шумит;
• Материалы для изготовления такого устройство достаточно сложно отыскать;
• Он использует большие показатели мощности, для любого помещения;
• Очень габаритен и занимает много места;
• Выглядит неэстетично;
• Имеет низкий КПД.

Из-за своих недостатков кавитаторы еще не нашли свое широкое применение в сфере обогрева дома. Их используют лишь те, кому интересен сам принцип такой добычи тепла. Однако и они жалуются на склонность к поломкам такого устройства.

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.

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

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.

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.

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.