Теплогенератор: применение, принцип работы и как сделать его самостоятельно

Теплогенератор: применение, принцип работы и как сделать его самостоятельно

Кавитационный теплогенератор: устройство, виды, применение

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

Устройство и принцип работы

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

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

Простейшая модель

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

Идеальный теплогенератор Потапова

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

Рис. 2: кавитационный теплогенератор Потапова

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

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

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

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

Роторный теплогенератор

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

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.

Как сделать теплогенератор своими руками

По своей сути теплогенератор это центробежный насос, только немного измененный. Есть два вида теплогенераторов статический и роторный (вихревой). Их отличие состоит в том, что в статорном жидкость нагревается за счет сопел установленных на входе и выходе центробежного насоса. У роторного вода греется за счет оборотов насоса и маленького расстояния промеж статора и ротора, а также завихрений воды создаваемые ротором. Сейчас существует множество теплогенераторов с различными роторами и соплами, но принцип работы остается неизменным. В отличие от статорного теплогенератора у роторного теплоотдача больше примерно на 30%. Поэтому в этой статье подробно рассказано о том как самому можно сделать вихревой теплогенератор на примере электронасосного агрегата Х65−50−160Р.

Чтобы было понятнее, как сделать генератор, рассмотрим самую простую конструкцию по методу .Прежде всего нужно будет на токарном станке выточить стальное кольцо 8 и прижимную втулку 10 с наружным диаметром 40 мм и внутренним 28 мм (рис.10). Кроме того еще и самую важную часть, ротор из углеродистой стали (рис.1). Также нужен будет статор, который может быть сварным, но в идеале он вытачивается монолитным.

Его внутренний диаметр должен быть на 2 мм больше наружного диаметра ротора.

Разборка насоса

• В первую очередь необходимо снять муфту 3 с вала электродвигателя 2 (рис.10) и снять сам насос 1 с плиты 4.
• После чего раскрутить болты 34 (рис 11) и разъединить правую 4 и левую 5 половинки корпуса насоса. Левую половинку можно убрать сразу, больше она не понадобится.
• После этого необходимо очень осторожно снять рабочее колесо 1 с вала 23, откручивая его за лопатки и одновременно придерживая полумуфту, расположенную, на другом конце вала 23 от прокручивания.
• Если руками отвернуть не получается сделать это можно при помощи металлического рычага (ломика). Заложить рычаг между лопастями рабочего колеса 1 таким образом, чтобы края рычага выступали на одинаковую длину.
• В отверстия муфты на противоположной стороне вала нужно вставить 2 металлических стержня и между ними заложить второй рычаг, уперев при этом один его край в землю.
• Далее нужно осторожно проворачивать оба рычага против часовой стрелки. Не нужно давить слишком сильно на рычаги, так как можно погнуть вал 23. Открученное рабочее колесо 1 может еще понадобиться если захотите сделать более сложную, но эффективнее работающую конструкцию теплогенератора.
• После этого можно отвернуть со шпилек гайки 3 и разъединить правую половину корпуса насоса 4 с корпусом подшипников 2 (рис. 11). Правая половина также больше не понадобится.

Переходим к рисунку 5. Здесь чугунный корпус подшипников обозначен как позиция 1. К нему крепится корпус 2 генератора при помощи шпилек 3, пружинных шайб и гаек. Между ними установлена прокладка 6, изготовленная из паронита (фторопласта). Ее толщина должна быть такой, чтобы при сборке упор приходился на нее, а не на резиновую футеровку гуммированной поверхности корпуса 5. На вал 4 одето стальное кольцо 8, резиновое кольцо 9 и прижимная втулка 10. На месте рабочего колеса стоит ротор 7. Длина втулки 10 должна быть такой, чтобы при накручивании ротора на вал, уплотнительное кольцо 9 сжималось и не давало просачиваться жидкости при работе агрегата. Оптимальная длина втулки 10 считается такой, когда после прикручивания ротора между торцом ротора 7 и торцом втулки 10 остается зазор в 0,5 мм. Размер 37 мм, обозначен звездочкой и указывает длину выступления вала 4 за пределы корпуса 1. Размер 22 мм обозначает длину резьбы на конце вала 4.

Сверление отверстий в роторе

Очень важным моментом является сверлении отверстий в роторе. На этом этапе остановимся подробнее. Итак, учтите следующие моменты:

• При сверлении отверстия М20Ч1,5 и нарезки в нем резьбы по центру ротора должна быть соблюдена максимальная соосность с его наружным диаметром и перпендикулярность оси к плоскости диска ротора (рис. 1).
• Сверлить это отверстие и нарезать резьбу нужно только на токарном станке. На рисунке 4 указано расположение глухих отверстий на торце ротора и его цилиндрической поверхности. Не стоит делать все отверстия сразу на торце ротора, а с двойным или даже четвертным шаге между ними.
• На цилиндрической поверхности отверстия могут быть диаметром 6−9 мм, обычно делаются 8 мм. Важно, чтобы они имели одинаковую глубину и диаметр, что избавит в дальнейшем от балансировки ротора, что является дорогим удовольствием. Для этого на сверло одевается трубка из металла, и сверло выступает из нее именно на ту глубину, которую следует просверлить. Идеальным вариантом будет сверлить их на станке, который имеет ограничения хода шпинделя.

Порядок сверления отверстий

Просверлив одно отверстие следующее нужно делать не рядом с ним, а с противоположной стороны. Это необходимо потому, что в процессе сверления, сверло изнашивается и следовательно глубина следующего отверстия будет немного меньше предыдущего. При сверлении таким образом, неравномерность усредняется, что дает избежать проблему с балансировкой ротора. Эти отверстия также не надо насверливать все сразу. Так же как и на плоском торце ротора их надо сверлить в 2 или 4 раза меньше чем на рисунке 4. После этого нужно собрать генератор с ротором и испытать его при этом можно будет рассчитать потребляемую мощность электродвигателя и рассчитать сколько еще надо высверлить отверстий.

Потребляемая мощность двигателя должна быть близкой к паспортной, но не превышать ее. Остальные отверстия сверлятся таким же образом, друг напротив друга. Назвать точное количество отверстий сразу нельзя, в связи с тем, что зазор между поверхностями диска ротора 7 и статора 12 в каждом отдельном случае при изготовлении генератора окажется не совсем таким, как на рисунке 5. А данный зазор очень много определяет при работе генератора и в том числе, величину гидродинамического сопротивления вращению ротора. Ведь ротор 7 накручен на вал 4, который держится с помощью подшипников, которые установлены в корпус 1, статор 12 оцентровывается обечайкой 14, которая, в свою очередь, оцентровывается выточкой в корпусе 2 теплогенератора. А корпус 2, в свою очередь, крепится на поверхность корпуса 1 узла подшипников и оцентровывается этой поверхностью. Она же была сделана на заводе с неизвестно какой точностью.

Корпус генератора

На рисунке 7 показан сварной корпус генератора. Если вы не понимаете в чертежах или не имеете токарного станка, то обратитесь к любому знающему толк в своем деле токарю, по представленным чертежам можно без проблем выточить все необходимые детали.

• Не нужно торопится и сваривать корпус сразу. Сначала нужно убедиться, что кольцо данного узла плотно садится в гнездо на плоском диске корпуса, которое имеет диаметр 275 мм.
• Плотная посадка нужна для соосности этих двух деталей. Также еще нужно правильно развернуть отверстие 16 мм и отверстия с резьбой М12 в кольце относительно друг друга (рис. 7).
• Отверстие 16 мм должно быть расположено не в верхней части генератора как показано на рисунке 2, а в нижней, сбоку от электродвигателя.

Крышка генератора и обечайка

Наружная крышка 18 генератора вытачивается из стали, в ней сверлятся 24 отверстия под болты 13 диаметром 6,5 мм. В центре имеет отверстие, к которому приварен штуцер для подачи воды.

Статор 12 крепится к корпусу генератора на 24 болта 13 (М6) через теплоизолирующую обечайку 14, которая центрирует сопрягаемые с ней детали (рис 5). Обечайка вытачивается из текстолита, в ней сверлятся 24 отверстия под болты 13 диаметром 6,5 мм. Также возможно выточить ее из стали или обрезка трубы, но тогда необходимо будет подложить прокладку 15 толщиной 1−2 мм из резины или другого изолирующего материала.

При сборке генератора плоскости крышки 18, статора 12, колец 16 и обечайки 14 промазывают влагостойким герметиком или клеем. Кольца 16 вытачивают из листовой стали толщина которой 1−2 мм и сверлят в них отверстия диаметром 6,5 мм. Диск 17 вытачивают из такой же стали и сверлят такие же отверстия под болты 13, кроме этого, в нем нужно просверлить еще 12 отверстий диаметром 10 мм.

Подсоединяется агрегат к системе отопления с помощью труб или шлангов, на выходе ставится градусник для контроля температуры воды на выходе (рис. 8).

Не стоит греть воду выше 70 градусов, так как при высокой температуре можно получить ожог от регистров отопления. Насос следует ставить на выходном патрубке, чтобы он высасывал воду из теплогенератора, а не выдавливал ее, так как в этом случае теплоотдача повышается примерно на 30%.

Получается, что сделать теплогенератор самому не такая тяжелая задача как может показаться на первый взгляд. Самое главное это не спешить и хорошо разобраться с устройством и принципом работы агрегата. Ну и, конечно, точность выточенных деталей тоже стоит не на последнем месте. Особой точности требует ротор, если его выточить неправильно, тогда при работе агрегата будет повышенная вибрация и в первую очередь будет разбивать подшипники.

Все подробности про изготовление вихревых теплогенераторов своими руками

С каждым годом подорожание отопления заставляет искать более дешевые способы обогрева жилой площади в холодную пору года. Особенно это относится к тем домам и квартирам, которые имеют большую квадратуру. Одним из таких способов экономии является вихревой теплогенератор своими руками. Он имеет массу преимуществ, а также позволяет экономить на создании. Простота конструкции не затруднит его сбор даже у новичков. Далее рассмотрим преимущества такого способа отопления, а также попытаемся составить план-схему по сбору теплогенератора своими руками.

Информация об устройстве

Теплогенератор – это специальный прибор, основная цель которого вырабатывать тепло, путем сжигания, загружаемого в него, топлива. При этом вырабатывается тепло, которое затрачивается на обогрев теплоносителя, который уже в свою очередь непосредственно выполняет функцию обогрева жилой площади.

Первые теплогенераторы появились на рынке еще в 1856 году, благодаря изобретению британского физика Роберта Бунзена, который в ходе ряда проведенных опытов заметил, что вырабатываемое при горении тепло можно направлять в любое русло.

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

Виды генераторов

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

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

Последний вид теплогенераторов за последние 200 лет собрал вокруг себя массу споров и противоречий. Появились, как сторонники теории кавитации, так и ее противники. Но, так или иначе, кавитационные теплогенераторы получили широкое распространение в обогреве жилья.

Самым популярным теплогенератором, работающим по этому принципу, является генератор Потапова.

Где используются?

Кавитационные теплогенераторы используются как в быту для обогрева жилой площади, так и в промышленности. Единственным отличием является размер и мощность конструкции. Принцип работы и выработки тепла остается прежним. Приборы используются в том случае, если:

• нет альтернативного источника тепла;
• очень дорогая электроэнергия;
• имеются частые перебои с работой местных электросетей.

Вихревый генератор удобен в эксплуатации, а также прост по своей конструкции.

Множество людей собирают его самостоятельно, при этом помощниками в работе могут стать видеоролики из интернета, чертежи и схемы подключения.

Принцип действия

Генератор работает по принципу кавитации, когда в специальный турбинный отсек (кавитатор) заливают воду, а насос начинает кавитатор раскручивать. При этом образуемые пузырьки воды начинают схлопываться, вырабатывая дополнительное тепло, которое и нагревает теплоноситель.

В теории Потапов защитил целый ряд научных работ, где он описал процесс выделения возобновляемой энергии. На практике же сложно это доказать, однако кавитационный теплогенератор имеет место быть среди других альтернативных способов выработки тепла.

Преимущества и недостатки

Как и любой другой прибор, теплогенератор кавитационного типа имеет свои положительные и отрицательные стороны.

Среди преимуществ можно выделить следующие показатели:

• доступность;
• огромная экономия;
• не перегревается;
• КПД стремящийся к 100% (другим типам генераторов крайне сложно достичь таких показателей);
• доступность оборудования, что позволяет собрать прибор не хуже заводского.

Слабыми сторонами генератора Потапова считают:

• объемные габариты, занимающие большую площадь жилой зоны;
• высокий уровень шума мотора, при котором крайне сложно спать и отдыхать.

Генератор, используемый в промышленности, отличается от домашнего варианта лишь габаритами. Однако, иногда мощность домашнего агрегата настолько высока, что нет смысла его устанавливать в однокомнатной квартире, иначе минимальная температура при работе кавитатора будет не менее 35°С.

На видео интересный вариант вихревого теплогенератора на твердом топливе

Делаем своими руками

Перед тем, как приступить к непосредственному изготовлению, рассмотрим общее описание процесса выработки тепла, чтобы ознакомиться с основными конструктивными элементами. Итак, напорный насос под давлением от 5 до 6 атмосфер подает залитую воду в коллектор. Там создается вихрь, который плавно перемещается в вихревую трубу, длина которой ровно в 10 раз больше ее диаметра. По спиральной трубе вихрь активно перемещается, а в это время пузырьки схлопываются и нагревают воду, которая попадает в выпрямитель водного потока. Эта деталь представляет собой ряд металлических пластин, проходя через которые поток воды теряет часть энергии, становясь более контролируемым. Далее горячая вода поступает в радиаторы, делая круг, после чего возвращается обратно в генератор для последующего нагрева.

Подготовка необходимого инвентаря

Для работы нам потребуются:

• вакуумный или бесконтактный насос – лучше купить уже готовую модель;
• кавитатор – представляет собой трубу, плотно прилегающую к самому насосу;
• патрубок – соединен с насосом, необходим для подачи воды;
• водяной выпрямитель – снижает скорость водных частиц на выходе (обеспечивает снижение температуры и не допускает перегрева всего устройства);
• защитный клапан – регулирует процесс водного потока, не допуская его выход и кавитацию в самом насосе.

Выполнить сборку деталей помогут следующие приспособления:

• болты и гайки;
• сварочный аппарат или холодная сварка;
• ключи;
• дрель и подходящие сверла по металлу.

Отдельные компоненты и их необходимость будет рассмотрена непосредственно в процессе установки.

Собираем агрегат по пунктам

Приступаем к работе, выполняя ее для удобства по пунктам:

1. Делаем корпус. Берем железную трубу с толстыми стенками (около 50 см) и делаем резьбу в 2 см. Из листа металла идентичной толщины вырезаем круги, диаметром как у трубы (2 шт). на каждой крышке делаем по два отверстия в центре: для патрубка и жинклера. Привариваем крышки к концам трубы, после чего подсоединяем патрубок в выходному отверстию насоса, откуда нагнетается вода. Второй патрубок соединяем с радиатором или трубами, ведущими в систему отопления.
2. Устанавливаем возле выходного отверстия (донышка) металлические пластины (выпрямитель воды). Их нужно приварить.
3. Подсоединяем насос. Тут важно не перепутать места соприкосновения патрубка. Если подключить его неправильно создастся обратная тяга, при которой вся вода, имеющаяся в системе, выйдет через насос наружу.
4. Включаем насос в сеть и заливаем воду в генератор, контролируя весь процесс.

Самым дорогостоящим является насос, а точнее его двигатель. Его можно собрать своими руками, но не факт что полученной мощности будет достаточно для разгона жидкости до нужной скорости. Самодельный насос может и не обеспечить процесс кавитации, без которого отопительная система теряет всякий смысл.

Формула расчета

Расчет отопительной системы напрямую зависит от теоремы Вириала, которая основывается на такой схеме:

Потенциальная энергия = -2 кинетические энергии

Последний показатель отображает кинетическое движение Солнца, высчитываемую по формуле:

Эта формула работает теоретически. На практике же имеется целый ряд отклонений, делающих использование теплового вихревого генератора нерентабельным.

Сборка и установка

Сам процесс сборки всех элементов конструкции описан выше. Установка должна включать три основных показателя:

1. Генератор должен максимально быть удален от места сна и отдыха.
2. Требуется контроль за уровнем воды в системе, который может со временем уменьшаться.
3. Перед подключением генератора к отопительной системе, нужно его проверить на работоспособность.

Теплогенератор Потапова для воды

Теплогенераторы для воды бывают различных моделей и отличаются между собой по следующим показателям:

• Вес: 7,5, 10, 15, 25 кг;
• Мощность: 2,7, 5,5, 11, 45, 65 кВт;
• Расход воды: 12, 25, 50, 100, 150;
• Давление: 5 или 6 атмосфер.

В зависимости от этих показателей генератор для воды имеет маркировку: 1М, 2М, 3М, 4М, 5М. последние три используются исключительно в промфшленности, где есть необходимость обеспечения теплом больших площадей.

Видео про вихревой теплогенератор

Заводские модели

Если выбор пал на готовый агрегат, то лучше отдать предпочтение товарам следующих лидирующих производителей, имеющих гарантии и хорошие отзывы о теплогенераторах:

• Гравитон – 500 000 рублей;
• Юсмар – от 650 000 рублей;
• Евроальянс – от 75 000 рублей.

Помните, что эффективность теплогенератора зависит не только от качества агрегата, но и от места его использования.

Чем ближе к полюсам планеты, тем менее эффективен прибор, так как взаимодействие с Солнцем минимально.

На видео вихревой теплогенератор нового типа

Купить или смастерить?

Как видим, цены на теплогенераторы космические. Не каждый может себе позволить такой альтернативный источник питания, поэтому экономы пытаются сделать его своими руками. Покупать или делать самостоятельно напрямую зависит не только от благосостояния семьи, но и от навыков и умений человека. Если же таковых нет, лучше не рисковать и не тратить время зря, ведь конструкция прибора имеет достаточно сложное строение.

Таким образом, кавитационный теплогенератор является отличным вариантом альтернативного источника обогрева для дома. Однако его высокая стоимость делает его недоступным для большинства населения планеты.

Собрать его можно и своими руками, но этот шаг оправдан только в том случае, если имеется специальный навык.

Теплогенераторы: воздушные, водяные и вихревые

В этой статье: история теплогенераторов; принцип работы и устройство; типы теплогенераторов; производители и средняя стоимость теплогенераторов; история вихревого кавитационного теплогенератора; принцип работы вихревого теплогенератора; производители кавитационных теплогенераторов в СНГ.

В зимний сезон помещения нуждаются в искусственном обогреве, иначе его обитатели на личном опыте испытают все прелести ледникового периода. Центральное отопление в многоквартирных домах, индивидуальное — в частных коттеджах… а как быть с помещениями больших площадей, к примеру, торговыми залами и складами? А со строительными площадками или, скажем, автосервисами, куда постоянно поступает холодный воздух извне? Единственный способ отопления помещений большой площади — воздушное, построенное либо на тепловых пушках либо на теплогенераторах. В этой статье будут рассмотрены теплогенераторы.

История теплогенераторов

Изобретение конвективного теплогенератора напрямую связано с изобретением Роберта Бунзена — атмосферной горелки, названной в его честь. Первые теплогенераторы, выпущенные в 1856 году на рынок английской компанией «Pettit and Smith», оснащались атмосферной горелкой схожей с горелкой Бунзена, только большего размера.

Немецкий химик-экспериментатор Роберт Вильгельм Бунзен

В 1881 году англичанин Сигизмунд Леони получил патент на новый тип теплогенераторов — пламя горелки в них нагревало асбестовую плиту, передающую тепло воздуху. Впоследствии асбест был заменен на огнеупорную глину, сегодня замененную на более прочные огнеупорные материалы.

Атмосферная горелка и огнеупорная плита над ней — это основные элементы в конструкции любого современного теплогенератора.

Устройство и принцип работы теплогенератора

По своим задачам теплогенераторы схожи с тепловыми пушками — разница в том, что эти агрегаты могут быть только стационарными. Типовая конструкция теплогенератора: вентилятор (осевой или центробежный), над ним камера сгорания, в ее нижнюю часть введена горелка, над горелкой расположен воздушный теплообменник. Образованные в камере сгорания горячие газы поступают к теплообменнику, после чего уводятся в дымоход. Поток воздуха, нагнетаемый вентилятором, нагревается в теплообменнике до 20-70 оС, затем поступает в обогреваемое помещение или в систему канальной вентиляции.

В зависимости от мощности установленных в их конструкции вентиляторов, теплогенераторы могут развивать выходное статическое давление в 100-2 000 Па.

По тепловой мощности теплогенераторы различаются на два типа — до 350-400 кВт (в едином корпусе) и до 1000 кВт (состоят из теплообменной и вентиляционной секций).

В теплогенераторах, предназначенных для систем воздушного канального отопления, теплообменник и камера сгорания выполнены из нержавеющей стали, в их конструкцию дополнительно введена система отвода конденсата.

Виды теплогенераторов

Основное различие среди существующих моделей теплогенераторов в том, какое топливо используется в них и какой теплоноситель предстоит нагревать. Теплогенераторы могут работать на твердом топливе, газе, дизтопливе и быть оснащенными универсальной горелкой. Теплоносителем в системах отопления, нагрев которого производится генератором тепла, могут быть как вода, так и воздух.

Газовые теплогенераторы рассчитаны на непрерывную подачу теплого воздуха в помещения, они устанавливаются в вертикальном положении. Установленный в них теплообменник извлекает из продуктов горения значительную часть тепла, понижая летучесть дымовых газов — вытяжная труба для газовых теплогенераторов должна оснащаться вентилятором. Если же конструкция теплогенератора содержит замкнутую камеру сгорания, под которой расположен нагнетательный вентилятор, то вероятность обратной тяги минимальна — все продукты горения будут удалены через вытяжную трубу, поэтому такие газовые генераторы тепла признаются наиболее безопасными. В большинстве случаев КПД теплогенераторов, работающих на газе, составляет 85-90%.

При выборе модели газового теплогенератора необходимо обратить особое внимание на его способности работы при пониженном давлении газа. При построении отопления на газовом теплогенераторе в отсутствии центрального газоснабжения будет особенно удобна установка газгольдера объемом от 2 500 л (требуемый объем зависит от отапливаемой площади здания).

Дизельные теплогенераторы, топливом для которых служит керосин или солярка, хорошо подходят для обогрева помещений промышленного назначения, имеющих значительную площадь. Они оборудуются либо форсункой, распыляющей топливо по камере сгорания, либо подача топлива производится капельным методом. При условии непрерывной работы их заправка производится дважды за сутки.

Для горения в теплогенераторах с универсальной горелкой используется как дизтопливо, так и отработанное масло, жиры растительного и животного происхождения. Они особенно удобны на предприятиях, где существует проблема с утилизацией жиров и отработанного масла. Однако тепловая мощность теплогенератора, в котором сжигается отработанное масло и жиры, не превысит 200 кВт, при сжигании дизтоплива достигается более высокая тепловая мощность на выходе. Независимо от применяемого вида топлива, этот тип теплогенераторов равно, как и любой другой, нуждается в дымоходе. При сжигании отработанного масла неизбежно образование шлаков, которые необходимо удалять ежедневно — для большего удобства потребуются две чаши сгорания, одна из которых пойдет на замену другой на время очистки и для уменьшения времени простоя теплогенератора.

Твердотопливные теплогенераторы имеют иную конструкцию, чем описанные выше — являясь чем-то средним между газовыми/дизельными теплогенераторами и между обычной печью. Они оснащены вентилятором, прогоняющим воздух через теплообменник и подающим его к отапливаемым помещениям, имеют колосники и дверцу загрузки топлива. В твердотопливных теплогенераторах сжигают сухое дерево, брикеты торфа, каменный уголь, различные отходы сельского хозяйства. Такие теплогенераторы имеют КПД порядка 80-85%, что несколько меньше, чем у работающих на газообразном и жидком топливе — 85-90%. Нужно отметить также большие размеры твердотопливных теплогенераторов и значительный отход в виде несгораемой части топлива.

Теплообменники в тепловых генераторах могут быть чугунными либо стальными: первый их тип более устойчив к коррозии, но достаточно массивен, теплообменники второго типа наоборот — имеют меньший вес, но подвергаются коррозии. Оба типа теплообменников плохо переносят удары, поэтому перевозка и установка теплогенераторов должна выполняться с максимальной осторожностью.

Преимущества воздушных теплогенераторов в более высокой, по сравнению с водяным отоплением, эффективности и быстроте обогрева помещений, а при работе на отработанном масле — экономия денежных средств на топливе, не говоря уже о решении проблемы с утилизацией отработки.

Средняя стоимость теплогенератора мощностью 400 кВт составит 90 000 руб. На российском рынке присутствуют теплогенератора компаний «Master» (США), «Kroll» (Германия), «Sial» и «ITM» (Италия), «Benson Heating» (Англия), «FEG Konvektor GF» (Венгрия).

Подбирая воздушный теплогенератор, следует рассматривать те модели, в которых нагрев воздуха производится не напрямую, т.е. камера сгорания полностью изолирована от теплоносителя. В этом случае в каналы воздушного отопления гарантированно не проникнут продукты горения, отпадет необходимость подмешивания к воздуху внутри помещений воздуха извне. Однако такие теплогенераторы имеют более высокую цену, вес и габариты.

Полностью решить вопросы теплоснабжения могут теплогенераторы с функциями обеспечения горячей водой и отопления, в своем большинстве они работают на твердом топливе.

Вихревой теплогенератор — история

Этот тип теплогенераторов заслуживает особого внимания, во многом благодаря противостоянию его сторонников и противников.

В 20-х годах прошлого века француз Жозеф Ранк, проводя исследования в воздушной камере циклонной установки, обнаружил, что, будучи закрученными, в камере цилиндрической или конической формы газы разделяются на две фракции — с более высокой температурой по краям и более низкой в центре, причем фракция в центре, в отличие от окраинной, вращается в обратном направлении. В 1934 году на изобретенную им «вихревую трубу» Ранк получает патент в США.

Немец Роберт Хилш в 40-х продолжил исследования своего французского коллеги, добившись большей разности между температурами двух воздушных потоков, выходящих из вихревой трубы Ранка за счет ее улучшенной конструкции.

В 50-х годах советский ученый А. Меркулов поставил ряд экспериментов с вихревой трубой Ранка, решив закачать в нее воду вместо газа — теоретически разности температур в воде, которую прогнали через трубку Ранка, не должно быть, ведь в отличие от газов воду невозможно сжать. Вопреки ожиданиям, раздвоенный вихревой поток воды нагревался и охлаждался аналогично газам, чем поставил профессора Меркулова в тупик — он не смог объяснить причины этого явления.

Кстати, создателем первого вихревого теплогенератора часто называют австрийского изобретателя-самоучку Виктора Шаубергера, известного построенной им в 1921 году всасывающей турбиной, работающей только на воде…

Двадцать лет назад американец Джеймс Григгс, чья сфера интересов лежала в области отопления, первым решил построить водяной теплогенератор, основанный на принципе трубы Ранка. Джеймс был разочарован водонагревателями с тэнами — содержащиеся в воде соли образовывали накипь на тэнах, вызывая перегрев спирали и выход тэна из строя. Исходя из того, что тэны имеют КПД, близкий к 100%, а электромотор, вращающий теплогенератор — около 90-95%, Джеймс Григгс решил компенсировать больший расход энергии отсутствием необходимости замены тэнов, перегоревших от образования накипи. Расчет Григгса был на трение, должное вызывать нагрев воды. Американский инженер оказался прав — созданный им теплогенератор действительно нагревал воду, а его внутренняя конструкция не подвергалась износу от различных примесей и солей, присутствующих в воде. Но, к крайнему удивлению Джеймса, подсчет энергетических затрат выявил не плановые 10% потери энергии, а, по сравнению с системами отопления на тэнах, 14% экономию! Проведя в 1992 году опытные испытания, Григгс установил, что на каждый затраченный на работу теплогенератора джоуль электроэнергии отопительный прибор создает 1,5 джоуля тепла. Потратив еще два года в попытках выяснить причины возникновения избыточной энергии и так не выяснив их, Джеймс Григгс в 1994 году получил патент в США на созданный им роторно-кавитационный теплогенератор.

Откуда берется избыточная тепловая энергия в вихревых теплогенераторах

Теплогенератор Григгса устроен так: в стальной корпус цилиндрической формы помещен ротор из алюминия, по поверхности обода которого высверлены отверстия; корпус закрыт плоской стальной крышкой, закрепленной на нем винтами. В плоских крышках, на каждой из них, имеется ввод для поступления воды, по отношению друг к другу вводы на обеих крышках, монтируемых на противоположных сторонах корпуса, расположены на одной линии. Вода, поступая с одной стороны к ротору, обходит его по ободу и вытекает с противоположной стороны с более высокой температурой, чем была изначально.

Причина, по которой происходит нагрев воды, скорее всего, связана с кавитацией. Поступая к ротору и наполняя отверстия по его ободу, вода слипается с ними, однако центробежная сила вызывает растягивание воды, налипшей в отверстиях — ее капли вырываются из них, несутся к стенкам корпуса и врезаются в них. Возникшая в результате ударная волна и растущее давление «схлопывают» присутствующие в большом числе пузырьки из газа и пара, вызывая в каждом из них давление в сотни тысяч атмосфер и температуру более 106 оС — происходит акустическая кавитация.

Описанная выше теория основывается на явлении сонолюминесценции, обнаруженной в 1934 году немецкими учеными Н. Френцелем и Х. Шультесом, работающим над гидролокатором для подводных лодок. Они обнаружили, что звуковые волны вызывают расширение и сжатие газовых пузырьков в воде — под воздействием колебаний и в такт им, размеры пузырьков меняются от нескольких десятков до нескольких микрон, их объем меняется в разы. В результате содержащийся в пузырьках газ приобретает высокую температуру, достаточную, чтобы расплавить сталь и даже излучает свет.

Производители вихревых теплогенераторов и их стоимость

Выпуск вихревых теплогенераторов для рынка СНГ осуществляют ряд производителей, каждый из них имеет патент на производимую им на основании разработанных ТУ модель — каких-либо государственных стандартов на вихревые генераторы тепла не существует. Их производство осуществляют компании ООО «ЮСМАР» (Молдова), российские НПП «Альтернативные технологии энергетики и коммуникации», ООО «Нотека-С», НПП «Ангстрем», ООО УК «ОРБИ», ОАО «Завод КОММАШ и другие. За прошедшие 20 лет изобретателями вихревых теплогенераторов получено порядка 50 патентов.

Стоимость вихревых теплогенераторов с мощностью электродвигателя 55 кВт/ч в среднем составит 290 000 руб.

Теплогенератор – эффективный и экономный источник тепла в доме

Что такое теплогенератор, как он работает и какими достоинствами обладает? Раньше я сам неоднократно задумывался над этими вопросами, но теперь, обладая определенными знаниями, постараюсь подробно на них ответить. А также расскажу, может ли вообще использоваться это прибор в бытовых целях.

Теплогенератор – эффективный прибор отопления

Немного истории

Теплогенератор, или тепловой насос – это прибор, который преобразовывает механическую энергию в кинетическую, а кинетическую – в тепловую. Таким образом, его можно отнести к приборам отопления или нагревателям воды.

История этого аппарата начинается в начале ХХ века, когда ученый Жозеф Ранк обнаружил, что в воздушной вихревой струе происходит сепарация на фракции нагретого воздуха и холодного. Прибор для образования вихревого воздушного потока назвали трубой Ранке.

Позже, в середине прошлого века, трубу Ранка модернизировал немецкий изобретатель Хилшем. Еще спустя некоторое время в модернизированную трубу Ранке советский ученый Меркулов запустил воду вместо воздуха. При этом он обнаружил, что на выходе вода сильно нагрелась.

Схема устройства трубы Ранка

Такое свойство связано с тем, что в воде, когда она проходит через вихревую трубу, образуется множество водяных пузырьков. В результате воздействия давления воды, эти пузырьки разрушаются. При этом высвобождается некоторое количество энергии, которая нагревает воду.

Данный процесс называется кавитацией. Этот принцип и лег в основу всех современных тепловых генераторов.

Виды тепловых генераторов

В зависимости от типа устройства теплогенераторы делятся на несколько видов. Наиболее широкое распространение из них получили:

• Роторный. Теплогенератор имеет ротор, который отвечает за образование вихревого потолка;

Промышленный статический теплогенератор

• Статический. Давление воды в таком приборе создает центробежный кавитационный насос. При этом водяной образуется за счет специальных кавитационных трубок.

Каждый теплогенератор имеет свои достоинства и недостатки, с которыми мы ознакомимся ниже.

Роторный

Роторный теплогенератор может иметь различную конструкцию. Надо сказать, что данный аппарат по сей день находится в стадии разработки и усовершенствования.

Роторный теплогенератор – основные узлы устройства

Наиболее распространенным считается дисковый роторный теплогенератор. Такой аппарат состоит из нескольких основных элементов:

• Ротор. Выполнен в виде диска, отсюда и такое его название. Для наибольшей эффективности устройства, в роторе просверливаются отверстия.
  Количество отверстий и глубина рассчитываются индивидуально, в зависимости от мощности двигателя и объема корпуса. Скорость вращения ротора в корпусе достигает 3000 оборотов в минуту;

• Электродвигатель. Приводит в действие ротор. Так как для работы применяется электродвигатель, устройство еще называют теплоэлектрогенератором.
  Надо сказать, что в мощных аппаратах могут использоваться другие силовые агрегаты, к примеру, дизельные двигателя;

На фото — корпус теплового генератора

• Корпус. Представляет собой полый цилиндр. Расстояние между ротором и стенками корпуса также подбирается индивидуально, но, как правило, находится в пределах 1,5-2 мм.

К нижней части корпуса подключается труба с холодной водой, а сверху труба, по которой выводится горячая вода.

В результате вращения ротора происходит трение воды с корпусом и самим ротором, за счет чего и нагревается вода. Кроме того, помогают нагреву и разрушающиеся пузырьки воздуха, о которых я уже говорил выше.

По сути, данный аппарат — это не что иное, как тепловой насос Френетта, принцип которого заключается в том, что один цилиндр вращается внутри другого, а между ними нагревается жидкость.

Роторные тепловые генераторы обычно применяются для обогрева производственных помещений

Достоинства:

• Простота конструкции. Как вы видите, устройство аппарата в целом достаточно простое. Поэтому можно даже сделать роторный теплогенератор своими руками.
  По сути, самостоятельно нужно изготовить или заказать лишь корпус ротора и сам ротор. Все остальные детали приобретаются в магазине;

Чтобы не заниматься самостоятельно расчетами, что требует определенных знаний, можно взять готовые чертежи роторного теплового генератора.

• Эффективность. Роторный теплогенератор выделяет на 30 процентов больше тепловой мощности, чем статический.

Кроме того, он более экономичный, чем традиционные приборы отопления. Это, собственно, и является основным достоинством тепловых генераторов, ради которых их используют в бытовых и промышленных системах отопления.

Минусов роторный теплогенератор имеет немного:

• Шумность. Это доставляет определенный дискомфорт в процессе эксплуатации устройства;
• Повышенный износ деталей. У такого аппарата быстро изнашиваются сальники и уплотнители.

В результате этих недостаток теплоэлектрогенератор чаще применяют для обогрева производственных помещений, чем для жилых домов или квартир.

Статический теплогенератор Потапова

Статический

Статический кавитационный теплогенератор, как я уже говорил выше, работает за счет центробежного насоса. Поэтому не имеет никаких вращающихся элементов, что дает ему свои преимущества, с которыми ознакомимся ниже.

Принцип работы данного аппарата выглядит следующим образом:

• Центробежный насос обеспечивает высокую скорость передвижения воды;
• Вода устремляется во входное отверстие сопла;
• Так как выходное отверстие сопла значительно меньше, чем входное, в нем образуется высокое давление воды. В результате вода еще больше ускоряется;
• Из-за быстрого расширения воды, на выходе из сопла происходит кавитационный эффект с образованием газа внутри.

Таким образом, нагрев жидкости в данном аппарате происходит в результате тех же процессов, которые происходят в и роторном тепловом генераторе – кавитации и трения жидкости.

На схеме теплогенератор Потапова

Также пользуется популярностью теплогенератор Потапова, который работает несколько иначе:

• Центробежный насос подает воду под давлением в так называемую улитку (на схеме 2);
• В результате вращения внутри изогнутого канала вода начинает нагреваться;
• Из улитки вода попадает в вихревую трубу (3), обладающую спиралью на стенках. Длина последней должна быть больше ширины в десятки раз.

В вихревой трубе вода продолжает нагреваться;

• Далее расположено тормозное устройство (4). В нем струя немного выравнивается благодаря пластинам, которые закреплены на втулке. Внутри тормозного устройства расположено пустое пространство, которое соединено с нижним тормозом (7).
  Горячая вода поднимается вверх и выходит через выходной патрубок, к которому подключается система отопления, а холодная опускается вниз. При этом холодную воду нагревают пластины, которые в свою очередь нагреваются горячей водой;
• Теплая вода спускается к нижнему тормозу и дополнительно подогревается благодаря кавитации;
• Далее теплая вода через байпас (8) попадает в выходной патрубок, где смешивается с горячей водой.

Схема диагональной обвязки

Чтобы использовать в системе отопления теплогенератор Потапова, необходимо выполнить диагональную обвязку батарей. В таком случае сверху будет подаваться горячий теплоноситель, а снизу будет выходить холодный, который подается на центробежный насос. В результате отопление будет работать наиболее эффективно.

Достоинства:

• Долговечность. Подобное устройство, как правило, работает без ремонта более 5 лет;
• Простота ремонта. Чаще всего выходит из строя сопло. Выполнить его замену своими руками под силу каждому, кроме того, такой ремонт требует немного затрат;
• Низкий уровень шума. Теплогенератор данного типа работает значительно тише, чем роторный аналог;
• Не требуется балансировка. При сборке конструкции нет необходимости шлифовать, калибровать и точно подгонять детали;

Статический теплогенератор имеет следующие недостатки:

• Сравнительно невысокая производительность. Как я уже говорил выше, теплогенератор данного типа менее производительный, но в любом случае обогрев помещения получается менее энергозатратным, чем в случае использования традиционных приборов отопления;
• Высокая стоимость насоса. Стоимость центробежного насоса достаточно высокая, правда, в целом себестоимость обоих аппаратов примерно одинаковая.

Статический аппарат вполне может использоваться в бытовой отопительной системе.

Теплогенератор отечественного производства ВТГ

Стоимость

Теплогенератор не обязательно делать самостоятельно. В продаже существуют уже готовые аппараты. Напоследок я приведу стоимость некоторых популярных моделей:

Вот и вся информация о том, что такое теплогенератор.

Вывод

Теперь вы знаете, что представляет собой теплогенератор, как он работает и какими достоинствами обладает это устройство. Дополнительно просмотрите видео в этой статье. Со всеми вопросами относительно данной темы вы можете обратиться ко мне в комментариях.

Типы
источника нагрева

Типы теплоносителя

Циркуляция

Разводка

Где

Операции

Элементы

Котлы

2013, Otoplenie-Gid.ru
Ваш гид по отоплению своими руками
Карта сайта
Реклама на сайте
Связь с администрацией: info@Otoplenie-Gid.ru

Теплогенератор: применение, принцип работы и как сделать его самостоятельно

Главная страница » Статьи » Теплогенератор: применение, принцип работы и как сделать его самостоятельно

Теплогенератор: применение, принцип работы и как сделать его самостоятельно

По своей сути теплогенератор это центробежный насос, только немного измененный. Есть два вида теплогенераторов статический и роторный (вихревой). Их отличие состоит в том, что в статорном жидкость нагревается за счет сопел установленных на входе и выходе центробежного насоса. У роторного вода греется за счет оборотов насоса и маленького расстояния промеж статора и ротора, а также завихрений воды создаваемые ротором. Сейчас существует множество теплогенераторов с различными роторами и соплами, но принцип работы остается неизменным. В отличие от статорного теплогенератора у роторного теплоотдача больше примерно на 30%. Поэтому в этой статье подробно рассказано о том как самому можно сделать вихревой теплогенератор на примере электронасосного агрегата Х65−50−160Р.

Содержание:

Чтобы было понятнее, как сделать генератор, рассмотрим самую простую конструкцию по методу .Прежде всего нужно будет на токарном станке выточить стальное кольцо 8 и прижимную втулку 10 с наружным диаметром 40 мм и внутренним 28 мм (рис.10). Кроме того еще и самую важную часть, ротор из углеродистой стали (рис.1). Также нужен будет статор, который может быть сварным, но в идеале он вытачивается монолитным.

Его внутренний диаметр должен быть на 2 мм больше наружного диаметра ротора.

Разборка насоса

Переходим к рисунку 5. Здесь чугунный корпус подшипников обозначен как позиция 1. К нему крепится корпус 2 генератора при помощи шпилек 3, пружинных шайб и гаек. Между ними установлена прокладка 6, изготовленная из паронита (фторопласта). Ее толщина должна быть такой, чтобы при сборке упор приходился на нее, а не на резиновую футеровку гуммированной поверхности корпуса 5. На вал 4 одето стальное кольцо 8, резиновое кольцо 9 и прижимная втулка 10. На месте рабочего колеса стоит ротор 7. Длина втулки 10 должна быть такой, чтобы при накручивании ротора на вал, уплотнительное кольцо 9 сжималось и не давало просачиваться жидкости при работе агрегата. Оптимальная длина втулки 10 считается такой, когда после прикручивания ротора между торцом ротора 7 и торцом втулки 10 остается зазор в 0,5 мм. Размер 37 мм, обозначен звездочкой и указывает длину выступления вала 4 за пределы корпуса 1. Размер 22 мм обозначает длину резьбы на конце вала 4.

Сверление отверстий в роторе

Очень важным моментом является сверлении отверстий в роторе. На этом этапе остановимся подробнее. Итак, учтите следующие моменты:

Порядок сверления отверстий

Просверлив одно отверстие следующее нужно делать не рядом с ним, а с противоположной стороны. Это необходимо потому, что в процессе сверления, сверло изнашивается и следовательно глубина следующего отверстия будет немного меньше предыдущего. При сверлении таким образом, неравномерность усредняется, что дает избежать проблему с балансировкой ротора. Эти отверстия также не надо насверливать все сразу. Так же как и на плоском торце ротора их надо сверлить в 2 или 4 раза меньше чем на рисунке 4. После этого нужно собрать генератор с ротором и испытать его при этом можно будет рассчитать потребляемую мощность электродвигателя и рассчитать сколько еще надо высверлить отверстий.

Потребляемая мощность двигателя должна быть близкой к паспортной, но не превышать ее. Остальные отверстия сверлятся таким же образом, друг напротив друга. Назвать точное количество отверстий сразу нельзя, в связи с тем, что зазор между поверхностями диска ротора 7 и статора 12 в каждом отдельном случае при изготовлении генератора окажется не совсем таким, как на рисунке 5. А данный зазор очень много определяет при работе генератора и в том числе, величину гидродинамического сопротивления вращению ротора. Ведь ротор 7 накручен на вал 4, который держится с помощью подшипников, которые установлены в корпус 1, статор 12 оцентровывается обечайкой 14, которая, в свою очередь, оцентровывается выточкой в корпусе 2 теплогенератора. А корпус 2, в свою очередь, крепится на поверхность корпуса 1 узла подшипников и оцентровывается этой поверхностью. Она же была сделана на заводе с неизвестно какой точностью.

Корпус генератора

На рисунке 7 показан сварной корпус генератора. Если вы не понимаете в чертежах или не имеете токарного станка, то обратитесь к любому знающему толк в своем деле токарю, по представленным чертежам можно без проблем выточить все необходимые детали.

• Не нужно торопится и сваривать корпус сразу. Сначала нужно убедиться, что кольцо данного узла плотно садится в гнездо на плоском диске корпуса, которое имеет диаметр 275 мм.
• Плотная посадка нужна для соосности этих двух деталей. Также еще нужно правильно развернуть отверстие 16 мм и отверстия с резьбой М12 в кольце относительно друг друга (рис. 7).
• Отверстие 16 мм должно быть расположено не в верхней части генератора как показано на рисунке 2, а в нижней, сбоку от электродвигателя.

Крышка генератора и обечайка

Наружная крышка 18 генератора вытачивается из стали, в ней сверлятся 24 отверстия под болты 13 диаметром 6,5 мм. В центре имеет отверстие, к которому приварен штуцер для подачи воды.

Статор 12 крепится к корпусу генератора на 24 болта 13 (М6) через теплоизолирующую обечайку 14, которая центрирует сопрягаемые с ней детали (рис 5). Обечайка вытачивается из текстолита, в ней сверлятся 24 отверстия под болты 13 диаметром 6,5 мм. Также возможно выточить ее из стали или обрезка трубы, но тогда необходимо будет подложить прокладку 15 толщиной 1−2 мм из резины или другого изолирующего материала.

При сборке генератора плоскости крышки 18, статора 12, колец 16 и обечайки 14 промазывают влагостойким герметиком или клеем. Кольца 16 вытачивают из листовой стали толщина которой 1−2 мм и сверлят в них отверстия диаметром 6,5 мм. Диск 17 вытачивают из такой же стали и сверлят такие же отверстия под болты 13, кроме этого, в нем нужно просверлить еще 12 отверстий диаметром 10 мм.

Подсоединяется агрегат к системе отопления с помощью труб или шлангов, на выходе ставится градусник для контроля температуры воды на выходе (рис. 8).

Не стоит греть воду выше 70 градусов, так как при высокой температуре можно получить ожог от регистров отопления. Насос следует ставить на выходном патрубке, чтобы он высасывал воду из теплогенератора, а не выдавливал ее, так как в этом случае теплоотдача повышается примерно на 30%.

Получается, что сделать теплогенератор самому не такая тяжелая задача как может показаться на первый взгляд. Самое главное это не спешить и хорошо разобраться с устройством и принципом работы агрегата. Ну и, конечно, точность выточенных деталей тоже стоит не на последнем месте. Особой точности требует ротор, если его выточить неправильно, тогда при работе агрегата будет повышенная вибрация и в первую очередь будет разбивать подшипники.

Если квадратура помещения для отопления очень большая и расположена не в один этаж, то использование естественной циркуляции в качестве отопления…

Существуют различные способы теплопередачи — нагрева или охлаждения газов , жидкостей или твёрдых материалов. Использование тепловой энергии горячей…

Бассейн представляет собой огромную массу воды, которую необходимо периодически подогревать. Это требует больших энергозатрат, и дорого обходится…

Обзор кавитационного генератора тепла и его самостоятельное изготовление

Кавитационный теплогенератор пользуется популярностью в качестве экономичного отопительного оборудования. Кавитация – специфический эффект с образованием микропузырьков пара в зонах локального снижения давления рабочей жидкости. Процесс предусматривает воздействие насосного агрегата или звуковых колебаний.

Конструктивные особенности и принцип работы

На основе кавитационного теплогенератора механическая энергия движения воды (рабочей жидкости) преобразуется в тепло, которое используется для обогрева помещений любого назначения. Кавитация подразумевает образование пузырьков в жидкости, в результате разрушения которых вырабатывается тепловая энергия.

Принцип работы кавитатора:

• рабочий поток перемещается по устройству, в котором обеспечивается давление при помощи насоса,
• далее с повышением скорости происходит локальное снижение давления субстанции,
• в жидкости образуются свободные места, заполняемые пузырьками.

Впоследствии в центре камеры потоки перемешиваются, и происходит процесс кавитации: пузырьки схлопываются, в результате механическая энергия преобразуется в тепловой потенциал. Это объясняется тем, что при формировании вихревого потока кавитационные разрывы приводят к нагреву жидкой среды.

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.

Разновидности

Кавитационные устройства делятся на следующие виды:

• роторные – вихревой кавитационный теплогенератор предусматривает видоизмененный центробежный насос, корпус которого представляет собой статор с входящей и выходящей трубой. Основной рабочий орган прибора – камера с подвижным ротором, который вращается по типу колеса,
• статические – в приборе отсутствуют вращающиеся детали, для кавитации применяют конструкцию из сопел с мощным центробежным насосом,
• трубчатые – в конструкции предусмотрены продольно расположенные трубки. КПД трубчатых теплогенераторов кавитации отличается высокими показателями,
• ультразвуковые – эффект кавитации обеспечивается при помощи ультразвуковых волн.

Кавитационный теплогенератор вихревой

КПД ультразвукового оборудования невероятно высок.

Принцип работы роторных генераторов

Пожалуй, к самым продуктивным моделям относится конструкция Григгса, в которой ротор в форме диска располагает поверхностью с многочисленными глухими отверстиями определенного диаметра и глубины. Статор представлен в виде цилиндра с запаянными концами, в котором вращается ротор. Между роторным диском и стенками статора есть зазор величиной около 1,5 мм. В ячейках устройства обеспечивается возникновение завихрений для образования кавитационных полостей. Количество ячеек определяется частотой вращения ротора.

Как отмечают специалисты, для эффективности работы прибора применяется ротор с поперечным размером от 30 см со скоростью вращения 3 000 оборотов/мин. При меньшем диаметре требуется увеличить параметры оборотов.

Особенности роторных теплогенераторов кавитационного действия:

• присутствует значительный уровень шума,
• КПД устройства не впечатляет,
• непродолжительный срок службы,
• показатели производительности на 25% выше, чем у статических моделей.

При эксплуатации роторной установки требуется отработка четкого действия всех элементов, в том числе и балансировка цилиндра. Также необходимо своевременно менять исчерпавшие свой потенциал изоляционные материалы для уплотнения вала.

Принцип работы статического теплогенератора

Кавитация предполагает высокую скорость перемещения рабочей жидкости при помощи мощного мотора центробежного типа. Так как dвыхода сопла значительно меньше, чем параметры противоположного конца, увеличивается скорость перемещения субстанции, и возникают кавитационные эффекты.

Статические кавитаторные приборы располагают массой преимуществ:

• не требуется балансировка и точная подгонка деталей,
• уплотнители изнашиваются меньше, чем в роторной модели, так как здесь отсутствуют подвижные детали,
• продолжительность срока службы статического кавитатора около 5 лет, что значительно больше, чем у предыдущего варианта прибора.

При необходимости производится замена сопла, для чего понадобится относительно небольшой расход времени и сил, тогда как в случае с роторным прибором придется воссоздать его заново, если оборудование выйдет из строя.

Трубчатые тепловые генераторы: устройство и принцип работы

В этой модели кавитационное тепло вырабатывается благодаря продольному расположению трубок:

• помпа способствует нагнетанию давления во входящую камеру, и рабочая субстанция направляется через трубки. При этом на входе образуются пузырьки,
• при попадании во вторую камеру, где установлено высокое давление, пузырьки разрушаются, в процессе образуется тепловой потенциал.

Трубчатый тепловой генератор

Выработанная таким способом энергия направляется вместе с паром на отопление дома. Как утверждают производители трубчатых теплогенераторов кавитации, как и специалисты в сфере климатического оборудования, эта модель отличается высокими показателями КПД.

Особенности ультразвуковых генераторов кавитационного действия

В установке создаются ультразвуковые волны, благодаря которым образуется кавитационное тепло. Для этого применяется кварцевая пластина, на ее основе под воздействием электрического тока создаются звуковые колебания. Они направляются на вход, впоследствии чего образуется вибрация. На обратной фазе звуковых волн возникают участки разряжения и наблюдается эффект кавитации. Принцип работы ультразвукового кавитатора предполагает минимальные потери энергии и практическое отсутствие трения. Всем этим обуславливается исключительно высокий КПД ультразвукового оборудования.

Плюсы и минусы

Основным достоинством кавитационного теплогенератора считается экономичность работы отопительного устройства. Также среди плюсов отмечают следующие факторы:

• высокий уровень производительности прибора,
• возможность самостоятельного изготовления и монтажа,
• оборудование можно установить без разрешительных документов.

Среди недостатков выделяют:

• необходимо обустроить отдельное помещение под котельную,
• достаточно высокий уровень шума при работе прибора.

Нельзя забывать, что оборудование занимает много места.

Критерии выбора

При выборе устройства кавитации учитывают следующие моменты:

1. Важно подобрать конструкцию в соответствии с условиями эксплуатации. Следует учесть масштабы отапливаемого пространства, возможности теплоизоляции помещений, климатические особенности местности в межсезонье и зимой.
2. Стоит решить вопросы комплектации при приобретении стандартного оборудования. В этом случае, желательно, чтобы изделие было укомплектовано датчиками защиты и приборами контроля тепла. Оптимальный вариант – приобретение техники с автоматическим блоком контроля и управления, также стоит заказать услугу «монтаж под ключ».
3. В случае приобретения оборудования по отдельным элементам, необходимо четко знать все особенности каждого компонента системы.

Если планируется самостоятельное изготовление, важно тщательно изучить схемы и вооружиться рекомендациями специалистов, далее приступают к выбору модели.

Популярные модели

Отечественными производителями предлагаются модели кавитаторов гидроударного и электрогидроударного типа. Линейка включает в себя агрегаты небольшой мощности.

ВТГ-2.2

Оборудование представляет собой прибор малой мощности, который подходит для отопления сооружения объемом до 90 м³. Стоимость продукции варьируется в пределах 32-35 т. р.

ВГТ-30

Агрегат средней мощности, разработан для обогрева зданий объемом до 1400 м³. Требуется комплектация в виде шкафа управления. Цена изделия – около 150 000 р.

Продукция ижевских производителей, как заявляют поставщики кавитаторов, располагает КПД до 150%. Несмотря на высокий диапазон стоимости, модель привлекает внимание широкой аудитории потребителей.

Как изготовить кавитационные теплогенераторы своими руками?

Оборудование представляет собой простое устройство, что позволяет при необходимости самостоятельно изготовить конструкцию.

Необходимые инструменты и материалы:

• манометры – для контроля давления на входе/выходе,
• термометры – для измерения температуры рабочей жидкости при входе/выходе,
• гильзы под термометры.

Также нужны патрубки с кранами – входные и для выхода.

Особенности выбора насоса

Параметры насоса должны соответствовать специфическим требованиям. Так, нужен агрегат с возможностью работы с высокотемпературными субстанциями. Также учитывается способность прибора создавать необходимое рабочее давление – при входе жидкости достаточно давления в 4 атмосферы, для увеличения скорости нагрева требуется показатель до 12 атмосфер.

Изготовление кавитационной камеры

В самодельных приборах кавитации чаще всего предусматривается вариант в виде сопла Лаваля. Выбирая размер сечения проходного канала, стоит учитывать, что требуется обеспечение максимального перепада давления рабочей субстанции. Для этого подбирают модель наименьшего диаметра, в результате получается достаточно активный процесс кавитации. Приемлемым считается d9-16 мм, при меньшем сечении уменьшается интенсивность водного потока, что приводит к смешиванию жидкости с холодными массами. Применение сопла с маленьким отверстием также чревато следующими последствиями:

• увеличивается число воздушных пузырьков. В результате наблюдается усиление шума при работе оборудования,
• есть риск образования пузырьков уже в камере насоса, что может стать причиной его быстрого выхода из строя.

В зависимости от параметров установки выбирают сопла цилиндрической формы, закругленного или конусного профиля. Главное – необходимо обеспечить образование вихревого процесса уже на начальном этапе входа рабочей субстанции в сопло.

Особенности изготовления водяного контура

При самостоятельном конструировании прибора предварительно выполняют схему: определяют протяженность контура, уточняют особенности модели и переносят все это мелом на пол.

Конструкция представляет собой изогнутую трубу, которая присоединяется к выходу камеры, далее рабочая среда снова подается на вход.Субстанцияв контур поступает по направлению против часовой стрелки. Контур снабжается двумя манометрами и парой гильз с термометрами. Модель дополняет вентиль для сбора воздуха. Для регулирования давления вентиль устанавливается между входом и выходом.

Испытание генератора

После установки оборудования и подключения радиаторов к системе отопления насосное устройство включают в сеть и запускают двигатель. При исправной работе конструкции подается необходимое количество воды. Показание манометров давления жидкой среды регулируют при помощи вентиля, учитывая, что требуется разница в диапазоне 8-12 атмосфер. После пуска рабочей жидкости наблюдают параметры температуры: корректным считается нагревание 3-5°C/10 минут. С учетом, что система и насос запитаны 15 л воды, за небольшой отрезок времени нагрев достигнет 60°C. Это хороший результат для эффективной работы отопительного оборудования.

Отопительное оборудование кавитационного типа – экономичный прибор, который способен обогреть помещение за короткий промежуток времени. Производители предлагают различные модели устройства, при необходимости несложно изготовить конструкции самостоятельно с учетом особенностей обустраиваемой площади.