- Генератори: повітряні, водяні і вихрові У цій статті: історія теплогенераторів; принцип роботи і...
- Пристрій і принцип роботи теплогенератора
- види теплогенераторів
- Вихровий теплогенератор - історія
- Звідки береться надлишкова теплова енергія в вихрових теплогенераторах
- Виробники вихрових теплогенераторів і їх вартість
- Генератори: повітряні, водяні і вихрові
- Історія теплогенераторів
- Пристрій і принцип роботи теплогенератора
- види теплогенераторів
- Вихровий теплогенератор - історія
- Звідки береться надлишкова теплова енергія в вихрових теплогенераторах
- Виробники вихрових теплогенераторів і їх вартість
- Генератори: повітряні, водяні і вихрові
- Історія теплогенераторів
- Пристрій і принцип роботи теплогенератора
- види теплогенераторів
- Вихровий теплогенератор - історія
- Звідки береться надлишкова теплова енергія в вихрових теплогенераторах
- Виробники вихрових теплогенераторів і їх вартість
- Генератори: повітряні, водяні і вихрові
- Історія теплогенераторів
- Пристрій і принцип роботи теплогенератора
- види теплогенераторів
- Вихровий теплогенератор - історія
- Звідки береться надлишкова теплова енергія в вихрових теплогенераторах
- Виробники вихрових теплогенераторів і їх вартість
- Генератори: повітряні, водяні і вихрові
- Історія теплогенераторів
- Пристрій і принцип роботи теплогенератора
- види теплогенераторів
- Вихровий теплогенератор - історія
- Звідки береться надлишкова теплова енергія в вихрових теплогенераторах
- Виробники вихрових теплогенераторів і їх вартість
- Генератори: повітряні, водяні і вихрові
- Історія теплогенераторів
- Пристрій і принцип роботи теплогенератора
- види теплогенераторів
- Вихровий теплогенератор - історія
- Звідки береться надлишкова теплова енергія в вихрових теплогенераторах
- Виробники вихрових теплогенераторів і їх вартість
Генератори: повітряні, водяні і вихрові
Наша сеть партнеров Banwar
У цій статті: історія теплогенераторів; принцип роботи і пристрій; типи теплогенераторів; виробники і середня вартість теплогенераторів; історія вихрового кавитационного теплогенератора; принцип роботи вихрового теплогенератора; виробники кавітаційних теплогенераторів в СНД.
У зимовий сезон приміщення потребують штучного обігріві, інакше його мешканці на особистому досвіді відчують всю красу льодовикового періоду. Центральне опалення в багатоквартирних будинках, індивідуальне - в приватних котеджах ... а як бути з приміщеннями великих площ, наприклад, торговими залами і складами? А з будівельними майданчиками або, скажімо, автосервісами, куди постійно надходить холодне повітря ззовні? Єдиний спосіб опалення приміщень великої площі - повітряне, побудоване або на теплових гарматах або на теплогенераторах. У цій статті будуть розглянуті теплогенератори.
Історія теплогенераторів
Винахід конвективного теплогенератора безпосередньо пов'язано з винаходом Роберта Бунзена - атмосферного пальника, названій на його честь. Перші теплогенератори, випущені в 1856 році на ринок англійською компанією «Pettit and Smith», оснащувалися атмосферним пальником схожою з пальником Бунзена, тільки більшого розміру.
Німецький хімік-експериментатор Роберт Вільгельм Бунзен
У 1881 році англієць Сигізмунд Леоні отримав патент на новий тип теплогенераторів - полум'я пальника в них нагрівало азбестовий плиту, яка транслює тепло повітрю. Згодом азбест був замінений на вогнетривку глину, сьогодні замінену на більш міцні вогнетривкі матеріали.
Атмосферний пальник і вогнетривка плита над нею - це основні елементи в конструкції будь-якого сучасного теплогенератора.
Пристрій і принцип роботи теплогенератора
За своїм завданням теплогенератори схожі з тепловими гарматами - різниця в тому, що ці агрегати можуть бути тільки стаціонарними. Типова конструкція теплогенератора: вентилятор (осьовий або відцентровий), над ним камера згоряння, в її нижню частину введена пальник, над пальником розташований повітряний теплообмінник. Освічені в камері згоряння гарячі гази надходять до теплообмінника, після чого переводяться в димохід. Потік повітря, що нагнітається вентилятором, нагрівається в теплообміннику до 20-70 ° С, потім надходить в приміщення, що обігрівається або в систему канальної вентиляції.
Залежно від потужності встановлених в їх конструкції вентиляторів, теплогенератори можуть розвивати вихідний статичний тиск в 100-2 000 Па.
За теплової потужності теплогенератори розрізняються на два типи - до 350-400 кВт (в єдиному корпусі) і до 1000 кВт (складаються з теплообмінної і вентиляційної секцій).
У теплогенераторах, призначених для систем повітряного канального опалення, теплообмінник і камера згоряння виконані з нержавіючої сталі, в їх конструкцію додатково введена система відводу конденсату.
види теплогенераторів
Основна відмінність серед існуючих моделей теплогенераторів в тому, яке паливо використовується в них і який теплоносій належить нагрівати. Теплогенератори можуть працювати на твердому паливі, газі, дизпаливі і бути оснащеними універсальним пальником. Теплоносієм в системах опалення, нагрів якого виробляється генератором тепла, можуть бути як вода, так і повітря.
Газові теплогенератори розраховані на безперервну подачу теплого повітря в приміщення, вони встановлюються у вертикальному положенні. Встановлений в них теплообмінник витягує з продуктів горіння значну частину тепла, знижуючи летючість димових газів - витяжна труба для газових теплогенераторів повинна оснащуватися вентилятором. Якщо ж конструкція теплогенератора містить замкнуту камеру згоряння, під якою розташований нагнітальний вентилятор, то ймовірність зворотної тяги мінімальна - всі продукти горіння будуть видалені через витяжну трубу, тому такі газові генератори тепла визнаються найбільш безпечними. У більшості випадків ККД теплогенераторів, що працюють на газі, складає 85-90%.
При виборі моделі газового теплогенератора необхідно звернути особливу увагу на його здібності роботи при зниженому тиску газу. При побудові опалення на газовому теплогенераторі у відсутності центрального газопостачання буде особливо зручна установка газгольдера об'ємом від 2 500 л (необхідний обсяг залежить від опалювальної площі будівлі).
Дизельні теплогенератори, паливом для яких служить гас або солярка, добре підходять для обігріву приміщень промислового призначення, що мають значну площу. Вони обладнуються або форсункою, що розпорошує паливо по камері згоряння, або подача палива проводиться крапельним методом. За умови безперервної роботи їх заправка проводиться двічі за добу.
Для горіння в теплогенераторах з універсальним пальником використовується як дизпаливо, так і відпрацьоване масло, жири рослинного і тваринного походження. Вони особливо зручні на підприємствах, де існує проблема з утилізацією жирів і відпрацьованого масла. Однак теплова потужність теплогенератора, в якому спалюється відпрацьоване масло і жири, не перевищить 200 кВт, при спалюванні дизпалива досягається більш висока теплова потужність на виході. Незалежно від застосовуваного виду палива, цей тип теплогенераторів одно, як і будь-який інший, потребує димоході. При спалюванні відпрацьованого масла неминуче освіту шлаків, які необхідно видаляти щодня - для більшої зручності будуть потрібні дві чаші згоряння, одна з яких піде на заміну інший на час очищення і для зменшення часу простою теплогенератора.
Твердопаливні теплогенератори мають іншу конструкцію, ніж описані вище - будучи чимось середнім між газовими / дизельними теплогенераторами і між звичайною піччю. Вони оснащені вентилятором, що проганяє повітря через теплообмінник і подає його до опалювальних приміщень, мають колосники і дверцята завантаження палива. У твердопаливних теплогенераторах спалюють сухе дерево, брикети торфу, кам'яне вугілля, різні відходи сільського господарства. Такі теплогенератори мають ККД близько 80-85%, що дещо менше, ніж у працюючих на газоподібному і рідкому паливі - 85-90%. Потрібно відзначити також великі розміри твердопаливних теплогенераторів і значний відхід у вигляді, що не згорає частини палива.
Теплообмінники в теплових генераторах можуть бути чавунними або сталевими: перший їх тип більш стійкий до корозії, але досить масивний, теплообмінники другого типу навпаки - мають меншу вагу, але піддаються корозії. Обидва типи теплообмінників погано переносять удари, тому перевезення та встановлення теплогенераторів повинна виконуватися з максимальною обережністю.
Переваги повітряних теплогенераторів в більш високій, в порівнянні з водяним опаленням, ефективності і швидкості обігріву приміщень, а при роботі на відпрацьованому маслі - економія коштів на паливі, не кажучи вже про вирішення проблеми з утилізацією відпрацювання.
Середня вартість теплогенератора потужністю 400 кВт складе 90 000 руб. На російському ринку присутні теплогенератора компаній «Master» (США), «Kroll» (Німеччина), «Sial» і «ITM» (Італія), «Benson Heating» (Англія), «FEG Konvektor GF» (Угорщина).
Підбираючи повітряний теплогенератор, слід розглядати ті моделі, в яких нагрів повітря проводиться не безпосередньо, тобто камера згоряння повністю ізольована від теплоносія. В цьому випадку в канали повітряного опалення гарантовано не проникнуть продукти горіння, відпаде необхідність підмішування до повітря всередині приміщень повітря ззовні. Однак такі теплогенератори мають більш високу ціну, вагу і габарити.
Повністю вирішити питання теплопостачання можуть теплогенератори з функціями забезпечення гарячою водою і опалення, в своїй більшості вони працюють на твердому паливі.
Вихровий теплогенератор - історія
Цей тип теплогенераторів заслуговує на особливу увагу, багато в чому завдяки протистоянню його прихильників і супротивників.
У 20-х роках минулого століття француз Жозеф Ранк, проводячи дослідження в повітряній камері циклонічної установки, виявив, що, будучи закрученими, в камері циліндричної або конічної форми гази поділяються на дві фракції - з більш високою температурою по краях і більш низькою в центрі, причому фракція в центрі, на відміну від окраїнної, обертається в зворотному напрямку. У 1934 році на винайдену їм «вихревую трубу» Ранк отримує патент в США.
Німець Роберт Хілш в 40-х продовжив дослідження свого французького колеги, добившись більшої різниці між температурами двох повітряних потоків, що виходять з вихровий труби Ранка за рахунок її поліпшеної конструкції.
У 50-х роках радянський вчений А. Меркулов поставив ряд експериментів з вихровий трубою Ранка, вирішивши закачати в неї воду замість газу - теоретично різниці температур в воді, яку прогнали через трубку Ранка, не повинно бути, адже на відміну від газів воду неможливо стиснути . Всупереч очікуванням, роздвоєний вихровий потік води нагрівався і охолоджувався аналогічно газам, чим поставив професора Меркулова в глухий кут - він не зміг пояснити причини цього явища.
До речі, творцем першого вихрового теплогенератора часто називають австрійського винахідника-самоука Віктора Шаубергера, відомого збудованій ним в 1921 році всмоктуючої турбіною, що працює тільки на воді ...
Двадцять років тому американець Джеймс Гріггс, чия сфера інтересів лежала в області опалення, першим вирішив побудувати водяний теплогенератор, заснований на принципі труби Ранка. Джеймс був розчарований водонагрівачами з тенами - що містяться у воді солі утворювали накип на тенах, викликаючи перегрів спіралі і вихід тена з ладу. Виходячи з того, що тени мають ККД, близький до 100%, а електромотор, що обертає теплогенератор - близько 90-95%, Джеймс Гріггс вирішив компенсувати більший витрата енергії відсутністю необхідності заміни тенів, що перегоріли від освіти накипу. Розрахунок Гріггса був на тертя, належне викликати нагрівання води. Американський інженер мав рацію - створений ним теплогенератор дійсно нагрівав воду, а його внутрішня конструкція не піддавалася зносу від різних домішок і солей, присутніх в воді. Але, на превеликий подив Джеймса, підрахунок енергетичних витрат виявив не планову 10% втрати енергії, а, в порівнянні з системами опалення на тенах, 14% економію! Провівши в 1992 році досвідчені випробування, Гріггс встановив, що на кожен витрачений на роботу теплогенератора джоуль електроенергії опалювальний прилад створює 1,5 джоуля тепла. Витративши ще два роки в спробах з'ясувати причини виникнення надлишкової енергії і так не з'ясувавши їх, Джеймс Гріггс в 1994 році отримав патент в США на створений ним роторно-кавітаційний теплогенератор.
Звідки береться надлишкова теплова енергія в вихрових теплогенераторах
Теплогенератор Гріггса влаштований так: в сталевий корпус циліндричної форми поміщений ротор з алюмінію, по поверхні обода якого висвердлені отвори; корпус закритий плоскою сталевою кришкою, закріпленою на ньому гвинтами. У плоских кришках, на кожній з них, є введення для надходження води, по відношенню один до одного вводи на обох кришках, що вмонтовуються на протилежних сторонах корпусу, розташовані на одній лінії. Вода, потрапляючи з одного боку до ротора, обходить його по обіду і випливає з протилежного боку з більш високою температурою, ніж була спочатку.
Причина, по якій відбувається нагрів води, швидше за все, пов'язана з кавітацією. Поступаючи до ротора і наповнюючи отвори по його ободу, вода злипається з ними, однак відцентрова сила викликає розтягування води, налиплого в отворах - її краплі вириваються з них, мчать до стінок корпусу і врізаються в них. Виникла в результаті ударна хвиля і зростаючий тиск «схлопивается» присутні у великій кількості бульбашки з газу і пари, викликаючи в кожному з них тиск в сотні тисяч атмосфер і температуру понад 106 ° С - відбувається акустична кавітація.
Описана вище теорія ґрунтується на явищі сонолюминесценции, виявленої в 1934 році німецькими вченими Н. Френцеля і Х. Шультес, які працюють над гідролокатором для підводних човнів. Вони виявили, що звукові хвилі викликають розширення і стиснення газових бульбашок у воді - під впливом коливань і в такт їм, розміри бульбашок змінюються від декількох десятків до декількох мікрон, їх обсяг змінюється в рази. В результаті міститься в бульбашках газ набуває високу температуру, достатню, щоб розплавити сталь і навіть випромінює світло.
Виробники вихрових теплогенераторів і їх вартість
Випуск вихрових теплогенераторів для ринку СНД здійснюють ряд виробників, кожен з них має патент на вироблену ним на підставі розроблених ТУ модель - будь-яких державних стандартів на вихрові генератори тепла не існує. Їх виробництво здійснюють компанії ТОВ «ЮСМАР» (Молдова), російські НПП «Альтернативні технології енергетики та комунікації», ТОВ «Нотек-С», НВП «Ангстрем», ТОВ КК «ОРБИ», ВАТ «Завод КОММАШ і інші. За минулі 20 років винахідниками вихрових теплогенераторів отримано близько 50 патентів.
Вартість вихрових теплогенераторів з потужністю електродвигуна 55 кВт / ч в середньому складе 290 000 руб.
Абдюжанов Рустам, рмнт.ру
23.12.11
Генератори: повітряні, водяні і вихрові
У цій статті: історія теплогенераторів; принцип роботи і пристрій; типи теплогенераторів; виробники і середня вартість теплогенераторів; історія вихрового кавитационного теплогенератора; принцип роботи вихрового теплогенератора; виробники кавітаційних теплогенераторів в СНД.
У зимовий сезон приміщення потребують штучного обігріві, інакше його мешканці на особистому досвіді відчують всю красу льодовикового періоду. Центральне опалення в багатоквартирних будинках, індивідуальне - в приватних котеджах ... а як бути з приміщеннями великих площ, наприклад, торговими залами і складами? А з будівельними майданчиками або, скажімо, автосервісами, куди постійно надходить холодне повітря ззовні? Єдиний спосіб опалення приміщень великої площі - повітряне, побудоване або на теплових гарматах або на теплогенераторах. У цій статті будуть розглянуті теплогенератори.
Історія теплогенераторів
Винахід конвективного теплогенератора безпосередньо пов'язано з винаходом Роберта Бунзена - атмосферного пальника, названій на його честь. Перші теплогенератори, випущені в 1856 році на ринок англійською компанією «Pettit and Smith», оснащувалися атмосферним пальником схожою з пальником Бунзена, тільки більшого розміру.
Німецький хімік-експериментатор Роберт Вільгельм Бунзен
У 1881 році англієць Сигізмунд Леоні отримав патент на новий тип теплогенераторів - полум'я пальника в них нагрівало азбестовий плиту, яка транслює тепло повітрю. Згодом азбест був замінений на вогнетривку глину, сьогодні замінену на більш міцні вогнетривкі матеріали.
Атмосферний пальник і вогнетривка плита над нею - це основні елементи в конструкції будь-якого сучасного теплогенератора.
Пристрій і принцип роботи теплогенератора
За своїм завданням теплогенератори схожі з тепловими гарматами - різниця в тому, що ці агрегати можуть бути тільки стаціонарними. Типова конструкція теплогенератора: вентилятор (осьовий або відцентровий), над ним камера згоряння, в її нижню частину введена пальник, над пальником розташований повітряний теплообмінник. Освічені в камері згоряння гарячі гази надходять до теплообмінника, після чого переводяться в димохід. Потік повітря, що нагнітається вентилятором, нагрівається в теплообміннику до 20-70 ° С, потім надходить в приміщення, що обігрівається або в систему канальної вентиляції.
Залежно від потужності встановлених в їх конструкції вентиляторів, теплогенератори можуть розвивати вихідний статичний тиск в 100-2 000 Па.
За теплової потужності теплогенератори розрізняються на два типи - до 350-400 кВт (в єдиному корпусі) і до 1000 кВт (складаються з теплообмінної і вентиляційної секцій).
У теплогенераторах, призначених для систем повітряного канального опалення, теплообмінник і камера згоряння виконані з нержавіючої сталі, в їх конструкцію додатково введена система відводу конденсату.
види теплогенераторів
Основна відмінність серед існуючих моделей теплогенераторів в тому, яке паливо використовується в них і який теплоносій належить нагрівати. Теплогенератори можуть працювати на твердому паливі, газі, дизпаливі і бути оснащеними універсальним пальником. Теплоносієм в системах опалення, нагрів якого виробляється генератором тепла, можуть бути як вода, так і повітря.
Газові теплогенератори розраховані на безперервну подачу теплого повітря в приміщення, вони встановлюються у вертикальному положенні. Встановлений в них теплообмінник витягує з продуктів горіння значну частину тепла, знижуючи летючість димових газів - витяжна труба для газових теплогенераторів повинна оснащуватися вентилятором. Якщо ж конструкція теплогенератора містить замкнуту камеру згоряння, під якою розташований нагнітальний вентилятор, то ймовірність зворотної тяги мінімальна - всі продукти горіння будуть видалені через витяжну трубу, тому такі газові генератори тепла визнаються найбільш безпечними. У більшості випадків ККД теплогенераторів, що працюють на газі, складає 85-90%.
При виборі моделі газового теплогенератора необхідно звернути особливу увагу на його здібності роботи при зниженому тиску газу. При побудові опалення на газовому теплогенераторі у відсутності центрального газопостачання буде особливо зручна установка газгольдера об'ємом від 2 500 л (необхідний обсяг залежить від опалювальної площі будівлі).
Дизельні теплогенератори, паливом для яких служить гас або солярка, добре підходять для обігріву приміщень промислового призначення, що мають значну площу. Вони обладнуються або форсункою, що розпорошує паливо по камері згоряння, або подача палива проводиться крапельним методом. За умови безперервної роботи їх заправка проводиться двічі за добу.
Для горіння в теплогенераторах з універсальним пальником використовується як дизпаливо, так і відпрацьоване масло, жири рослинного і тваринного походження. Вони особливо зручні на підприємствах, де існує проблема з утилізацією жирів і відпрацьованого масла. Однак теплова потужність теплогенератора, в якому спалюється відпрацьоване масло і жири, не перевищить 200 кВт, при спалюванні дизпалива досягається більш висока теплова потужність на виході. Незалежно від застосовуваного виду палива, цей тип теплогенераторів одно, як і будь-який інший, потребує димоході. При спалюванні відпрацьованого масла неминуче освіту шлаків, які необхідно видаляти щодня - для більшої зручності будуть потрібні дві чаші згоряння, одна з яких піде на заміну інший на час очищення і для зменшення часу простою теплогенератора.
Твердопаливні теплогенератори мають іншу конструкцію, ніж описані вище - будучи чимось середнім між газовими / дизельними теплогенераторами і між звичайною піччю. Вони оснащені вентилятором, що проганяє повітря через теплообмінник і подає його до опалювальних приміщень, мають колосники і дверцята завантаження палива. У твердопаливних теплогенераторах спалюють сухе дерево, брикети торфу, кам'яне вугілля, різні відходи сільського господарства. Такі теплогенератори мають ККД близько 80-85%, що дещо менше, ніж у працюючих на газоподібному і рідкому паливі - 85-90%. Потрібно відзначити також великі розміри твердопаливних теплогенераторів і значний відхід у вигляді, що не згорає частини палива.
Теплообмінники в теплових генераторах можуть бути чавунними або сталевими: перший їх тип більш стійкий до корозії, але досить масивний, теплообмінники другого типу навпаки - мають меншу вагу, але піддаються корозії. Обидва типи теплообмінників погано переносять удари, тому перевезення та встановлення теплогенераторів повинна виконуватися з максимальною обережністю.
Переваги повітряних теплогенераторів в більш високій, в порівнянні з водяним опаленням, ефективності і швидкості обігріву приміщень, а при роботі на відпрацьованому маслі - економія коштів на паливі, не кажучи вже про вирішення проблеми з утилізацією відпрацювання.
Середня вартість теплогенератора потужністю 400 кВт складе 90 000 руб. На російському ринку присутні теплогенератора компаній «Master» (США), «Kroll» (Німеччина), «Sial» і «ITM» (Італія), «Benson Heating» (Англія), «FEG Konvektor GF» (Угорщина).
Підбираючи повітряний теплогенератор, слід розглядати ті моделі, в яких нагрів повітря проводиться не безпосередньо, тобто камера згоряння повністю ізольована від теплоносія. В цьому випадку в канали повітряного опалення гарантовано не проникнуть продукти горіння, відпаде необхідність підмішування до повітря всередині приміщень повітря ззовні. Однак такі теплогенератори мають більш високу ціну, вагу і габарити.
Повністю вирішити питання теплопостачання можуть теплогенератори з функціями забезпечення гарячою водою і опалення, в своїй більшості вони працюють на твердому паливі.
Вихровий теплогенератор - історія
Цей тип теплогенераторів заслуговує на особливу увагу, багато в чому завдяки протистоянню його прихильників і супротивників.
У 20-х роках минулого століття француз Жозеф Ранк, проводячи дослідження в повітряній камері циклонічної установки, виявив, що, будучи закрученими, в камері циліндричної або конічної форми гази поділяються на дві фракції - з більш високою температурою по краях і більш низькою в центрі, причому фракція в центрі, на відміну від окраїнної, обертається в зворотному напрямку. У 1934 році на винайдену їм «вихревую трубу» Ранк отримує патент в США.
Німець Роберт Хілш в 40-х продовжив дослідження свого французького колеги, добившись більшої різниці між температурами двох повітряних потоків, що виходять з вихровий труби Ранка за рахунок її поліпшеної конструкції.
У 50-х роках радянський вчений А. Меркулов поставив ряд експериментів з вихровий трубою Ранка, вирішивши закачати в неї воду замість газу - теоретично різниці температур в воді, яку прогнали через трубку Ранка, не повинно бути, адже на відміну від газів воду неможливо стиснути . Всупереч очікуванням, роздвоєний вихровий потік води нагрівався і охолоджувався аналогічно газам, чим поставив професора Меркулова в глухий кут - він не зміг пояснити причини цього явища.
До речі, творцем першого вихрового теплогенератора часто називають австрійського винахідника-самоука Віктора Шаубергера, відомого збудованій ним в 1921 році всмоктуючої турбіною, що працює тільки на воді ...
Двадцять років тому американець Джеймс Гріггс, чия сфера інтересів лежала в області опалення, першим вирішив побудувати водяний теплогенератор, заснований на принципі труби Ранка. Джеймс був розчарований водонагрівачами з тенами - що містяться у воді солі утворювали накип на тенах, викликаючи перегрів спіралі і вихід тена з ладу. Виходячи з того, що тени мають ККД, близький до 100%, а електромотор, що обертає теплогенератор - близько 90-95%, Джеймс Гріггс вирішив компенсувати більший витрата енергії відсутністю необхідності заміни тенів, що перегоріли від освіти накипу. Розрахунок Гріггса був на тертя, належне викликати нагрівання води. Американський інженер мав рацію - створений ним теплогенератор дійсно нагрівав воду, а його внутрішня конструкція не піддавалася зносу від різних домішок і солей, присутніх в воді. Але, на превеликий подив Джеймса, підрахунок енергетичних витрат виявив не планову 10% втрати енергії, а, в порівнянні з системами опалення на тенах, 14% економію! Провівши в 1992 році досвідчені випробування, Гріггс встановив, що на кожен витрачений на роботу теплогенератора джоуль електроенергії опалювальний прилад створює 1,5 джоуля тепла. Витративши ще два роки в спробах з'ясувати причини виникнення надлишкової енергії і так не з'ясувавши їх, Джеймс Гріггс в 1994 році отримав патент в США на створений ним роторно-кавітаційний теплогенератор.
Звідки береться надлишкова теплова енергія в вихрових теплогенераторах
Теплогенератор Гріггса влаштований так: в сталевий корпус циліндричної форми поміщений ротор з алюмінію, по поверхні обода якого висвердлені отвори; корпус закритий плоскою сталевою кришкою, закріпленою на ньому гвинтами. У плоских кришках, на кожній з них, є введення для надходження води, по відношенню один до одного вводи на обох кришках, що вмонтовуються на протилежних сторонах корпусу, розташовані на одній лінії. Вода, потрапляючи з одного боку до ротора, обходить його по обіду і випливає з протилежного боку з більш високою температурою, ніж була спочатку.
Причина, по якій відбувається нагрів води, швидше за все, пов'язана з кавітацією. Поступаючи до ротора і наповнюючи отвори по його ободу, вода злипається з ними, однак відцентрова сила викликає розтягування води, налиплого в отворах - її краплі вириваються з них, мчать до стінок корпусу і врізаються в них. Виникла в результаті ударна хвиля і зростаючий тиск «схлопивается» присутні у великій кількості бульбашки з газу і пари, викликаючи в кожному з них тиск в сотні тисяч атмосфер і температуру понад 106 ° С - відбувається акустична кавітація.
Описана вище теорія ґрунтується на явищі сонолюминесценции, виявленої в 1934 році німецькими вченими Н. Френцеля і Х. Шультес, які працюють над гідролокатором для підводних човнів. Вони виявили, що звукові хвилі викликають розширення і стиснення газових бульбашок у воді - під впливом коливань і в такт їм, розміри бульбашок змінюються від декількох десятків до декількох мікрон, їх обсяг змінюється в рази. В результаті міститься в бульбашках газ набуває високу температуру, достатню, щоб розплавити сталь і навіть випромінює світло.
Виробники вихрових теплогенераторів і їх вартість
Випуск вихрових теплогенераторів для ринку СНД здійснюють ряд виробників, кожен з них має патент на вироблену ним на підставі розроблених ТУ модель - будь-яких державних стандартів на вихрові генератори тепла не існує. Їх виробництво здійснюють компанії ТОВ «ЮСМАР» (Молдова), російські НПП «Альтернативні технології енергетики та комунікації», ТОВ «Нотек-С», НВП «Ангстрем», ТОВ КК «ОРБИ», ВАТ «Завод КОММАШ і інші. За минулі 20 років винахідниками вихрових теплогенераторів отримано близько 50 патентів.
Вартість вихрових теплогенераторів з потужністю електродвигуна 55 кВт / ч в середньому складе 290 000 руб.
Абдюжанов Рустам, рмнт.ру
23.12.11
Генератори: повітряні, водяні і вихрові
У цій статті: історія теплогенераторів; принцип роботи і пристрій; типи теплогенераторів; виробники і середня вартість теплогенераторів; історія вихрового кавитационного теплогенератора; принцип роботи вихрового теплогенератора; виробники кавітаційних теплогенераторів в СНД.
У зимовий сезон приміщення потребують штучного обігріві, інакше його мешканці на особистому досвіді відчують всю красу льодовикового періоду. Центральне опалення в багатоквартирних будинках, індивідуальне - в приватних котеджах ... а як бути з приміщеннями великих площ, наприклад, торговими залами і складами? А з будівельними майданчиками або, скажімо, автосервісами, куди постійно надходить холодне повітря ззовні? Єдиний спосіб опалення приміщень великої площі - повітряне, побудоване або на теплових гарматах або на теплогенераторах. У цій статті будуть розглянуті теплогенератори.
Історія теплогенераторів
Винахід конвективного теплогенератора безпосередньо пов'язано з винаходом Роберта Бунзена - атмосферного пальника, названій на його честь. Перші теплогенератори, випущені в 1856 році на ринок англійською компанією «Pettit and Smith», оснащувалися атмосферним пальником схожою з пальником Бунзена, тільки більшого розміру.
Німецький хімік-експериментатор Роберт Вільгельм Бунзен
У 1881 році англієць Сигізмунд Леоні отримав патент на новий тип теплогенераторів - полум'я пальника в них нагрівало азбестовий плиту, яка транслює тепло повітрю. Згодом азбест був замінений на вогнетривку глину, сьогодні замінену на більш міцні вогнетривкі матеріали.
Атмосферний пальник і вогнетривка плита над нею - це основні елементи в конструкції будь-якого сучасного теплогенератора.
Пристрій і принцип роботи теплогенератора
За своїм завданням теплогенератори схожі з тепловими гарматами - різниця в тому, що ці агрегати можуть бути тільки стаціонарними. Типова конструкція теплогенератора: вентилятор (осьовий або відцентровий), над ним камера згоряння, в її нижню частину введена пальник, над пальником розташований повітряний теплообмінник. Освічені в камері згоряння гарячі гази надходять до теплообмінника, після чого переводяться в димохід. Потік повітря, що нагнітається вентилятором, нагрівається в теплообміннику до 20-70 ° С, потім надходить в приміщення, що обігрівається або в систему канальної вентиляції.
Залежно від потужності встановлених в їх конструкції вентиляторів, теплогенератори можуть розвивати вихідний статичний тиск в 100-2 000 Па.
За теплової потужності теплогенератори розрізняються на два типи - до 350-400 кВт (в єдиному корпусі) і до 1000 кВт (складаються з теплообмінної і вентиляційної секцій).
У теплогенераторах, призначених для систем повітряного канального опалення, теплообмінник і камера згоряння виконані з нержавіючої сталі, в їх конструкцію додатково введена система відводу конденсату.
види теплогенераторів
Основна відмінність серед існуючих моделей теплогенераторів в тому, яке паливо використовується в них і який теплоносій належить нагрівати. Теплогенератори можуть працювати на твердому паливі, газі, дизпаливі і бути оснащеними універсальним пальником. Теплоносієм в системах опалення, нагрів якого виробляється генератором тепла, можуть бути як вода, так і повітря.
Газові теплогенератори розраховані на безперервну подачу теплого повітря в приміщення, вони встановлюються у вертикальному положенні. Встановлений в них теплообмінник витягує з продуктів горіння значну частину тепла, знижуючи летючість димових газів - витяжна труба для газових теплогенераторів повинна оснащуватися вентилятором. Якщо ж конструкція теплогенератора містить замкнуту камеру згоряння, під якою розташований нагнітальний вентилятор, то ймовірність зворотної тяги мінімальна - всі продукти горіння будуть видалені через витяжну трубу, тому такі газові генератори тепла визнаються найбільш безпечними. У більшості випадків ККД теплогенераторів, що працюють на газі, складає 85-90%.
При виборі моделі газового теплогенератора необхідно звернути особливу увагу на його здібності роботи при зниженому тиску газу. При побудові опалення на газовому теплогенераторі у відсутності центрального газопостачання буде особливо зручна установка газгольдера об'ємом від 2 500 л (необхідний обсяг залежить від опалювальної площі будівлі).
Дизельні теплогенератори, паливом для яких служить гас або солярка, добре підходять для обігріву приміщень промислового призначення, що мають значну площу. Вони обладнуються або форсункою, що розпорошує паливо по камері згоряння, або подача палива проводиться крапельним методом. За умови безперервної роботи їх заправка проводиться двічі за добу.
Для горіння в теплогенераторах з універсальним пальником використовується як дизпаливо, так і відпрацьоване масло, жири рослинного і тваринного походження. Вони особливо зручні на підприємствах, де існує проблема з утилізацією жирів і відпрацьованого масла. Однак теплова потужність теплогенератора, в якому спалюється відпрацьоване масло і жири, не перевищить 200 кВт, при спалюванні дизпалива досягається більш висока теплова потужність на виході. Незалежно від застосовуваного виду палива, цей тип теплогенераторів одно, як і будь-який інший, потребує димоході. При спалюванні відпрацьованого масла неминуче освіту шлаків, які необхідно видаляти щодня - для більшої зручності будуть потрібні дві чаші згоряння, одна з яких піде на заміну інший на час очищення і для зменшення часу простою теплогенератора.
Твердопаливні теплогенератори мають іншу конструкцію, ніж описані вище - будучи чимось середнім між газовими / дизельними теплогенераторами і між звичайною піччю. Вони оснащені вентилятором, що проганяє повітря через теплообмінник і подає його до опалювальних приміщень, мають колосники і дверцята завантаження палива. У твердопаливних теплогенераторах спалюють сухе дерево, брикети торфу, кам'яне вугілля, різні відходи сільського господарства. Такі теплогенератори мають ККД близько 80-85%, що дещо менше, ніж у працюючих на газоподібному і рідкому паливі - 85-90%. Потрібно відзначити також великі розміри твердопаливних теплогенераторів і значний відхід у вигляді, що не згорає частини палива.
Теплообмінники в теплових генераторах можуть бути чавунними або сталевими: перший їх тип більш стійкий до корозії, але досить масивний, теплообмінники другого типу навпаки - мають меншу вагу, але піддаються корозії. Обидва типи теплообмінників погано переносять удари, тому перевезення та встановлення теплогенераторів повинна виконуватися з максимальною обережністю.
Переваги повітряних теплогенераторів в більш високій, в порівнянні з водяним опаленням, ефективності і швидкості обігріву приміщень, а при роботі на відпрацьованому маслі - економія коштів на паливі, не кажучи вже про вирішення проблеми з утилізацією відпрацювання.
Середня вартість теплогенератора потужністю 400 кВт складе 90 000 руб. На російському ринку присутні теплогенератора компаній «Master» (США), «Kroll» (Німеччина), «Sial» і «ITM» (Італія), «Benson Heating» (Англія), «FEG Konvektor GF» (Угорщина).
Підбираючи повітряний теплогенератор, слід розглядати ті моделі, в яких нагрів повітря проводиться не безпосередньо, тобто камера згоряння повністю ізольована від теплоносія. В цьому випадку в канали повітряного опалення гарантовано не проникнуть продукти горіння, відпаде необхідність підмішування до повітря всередині приміщень повітря ззовні. Однак такі теплогенератори мають більш високу ціну, вагу і габарити.
Повністю вирішити питання теплопостачання можуть теплогенератори з функціями забезпечення гарячою водою і опалення, в своїй більшості вони працюють на твердому паливі.
Вихровий теплогенератор - історія
Цей тип теплогенераторів заслуговує на особливу увагу, багато в чому завдяки протистоянню його прихильників і супротивників.
У 20-х роках минулого століття француз Жозеф Ранк, проводячи дослідження в повітряній камері циклонічної установки, виявив, що, будучи закрученими, в камері циліндричної або конічної форми гази поділяються на дві фракції - з більш високою температурою по краях і більш низькою в центрі, причому фракція в центрі, на відміну від окраїнної, обертається в зворотному напрямку. У 1934 році на винайдену їм «вихревую трубу» Ранк отримує патент в США.
Німець Роберт Хілш в 40-х продовжив дослідження свого французького колеги, добившись більшої різниці між температурами двох повітряних потоків, що виходять з вихровий труби Ранка за рахунок її поліпшеної конструкції.
У 50-х роках радянський вчений А. Меркулов поставив ряд експериментів з вихровий трубою Ранка, вирішивши закачати в неї воду замість газу - теоретично різниці температур в воді, яку прогнали через трубку Ранка, не повинно бути, адже на відміну від газів воду неможливо стиснути . Всупереч очікуванням, роздвоєний вихровий потік води нагрівався і охолоджувався аналогічно газам, чим поставив професора Меркулова в глухий кут - він не зміг пояснити причини цього явища.
До речі, творцем першого вихрового теплогенератора часто називають австрійського винахідника-самоука Віктора Шаубергера, відомого збудованій ним в 1921 році всмоктуючої турбіною, що працює тільки на воді ...
Двадцять років тому американець Джеймс Гріггс, чия сфера інтересів лежала в області опалення, першим вирішив побудувати водяний теплогенератор, заснований на принципі труби Ранка. Джеймс був розчарований водонагрівачами з тенами - що містяться у воді солі утворювали накип на тенах, викликаючи перегрів спіралі і вихід тена з ладу. Виходячи з того, що тени мають ККД, близький до 100%, а електромотор, що обертає теплогенератор - близько 90-95%, Джеймс Гріггс вирішив компенсувати більший витрата енергії відсутністю необхідності заміни тенів, що перегоріли від освіти накипу. Розрахунок Гріггса був на тертя, належне викликати нагрівання води. Американський інженер мав рацію - створений ним теплогенератор дійсно нагрівав воду, а його внутрішня конструкція не піддавалася зносу від різних домішок і солей, присутніх в воді. Але, на превеликий подив Джеймса, підрахунок енергетичних витрат виявив не планову 10% втрати енергії, а, в порівнянні з системами опалення на тенах, 14% економію! Провівши в 1992 році досвідчені випробування, Гріггс встановив, що на кожен витрачений на роботу теплогенератора джоуль електроенергії опалювальний прилад створює 1,5 джоуля тепла. Витративши ще два роки в спробах з'ясувати причини виникнення надлишкової енергії і так не з'ясувавши їх, Джеймс Гріггс в 1994 році отримав патент в США на створений ним роторно-кавітаційний теплогенератор.
Звідки береться надлишкова теплова енергія в вихрових теплогенераторах
Теплогенератор Гріггса влаштований так: в сталевий корпус циліндричної форми поміщений ротор з алюмінію, по поверхні обода якого висвердлені отвори; корпус закритий плоскою сталевою кришкою, закріпленою на ньому гвинтами. У плоских кришках, на кожній з них, є введення для надходження води, по відношенню один до одного вводи на обох кришках, що вмонтовуються на протилежних сторонах корпусу, розташовані на одній лінії. Вода, потрапляючи з одного боку до ротора, обходить його по обіду і випливає з протилежного боку з більш високою температурою, ніж була спочатку.
Причина, по якій відбувається нагрів води, швидше за все, пов'язана з кавітацією. Поступаючи до ротора і наповнюючи отвори по його ободу, вода злипається з ними, однак відцентрова сила викликає розтягування води, налиплого в отворах - її краплі вириваються з них, мчать до стінок корпусу і врізаються в них. Виникла в результаті ударна хвиля і зростаючий тиск «схлопивается» присутні у великій кількості бульбашки з газу і пари, викликаючи в кожному з них тиск в сотні тисяч атмосфер і температуру понад 106 ° С - відбувається акустична кавітація.
Описана вище теорія ґрунтується на явищі сонолюминесценции, виявленої в 1934 році німецькими вченими Н. Френцеля і Х. Шультес, які працюють над гідролокатором для підводних човнів. Вони виявили, що звукові хвилі викликають розширення і стиснення газових бульбашок у воді - під впливом коливань і в такт їм, розміри бульбашок змінюються від декількох десятків до декількох мікрон, їх обсяг змінюється в рази. В результаті міститься в бульбашках газ набуває високу температуру, достатню, щоб розплавити сталь і навіть випромінює світло.
Виробники вихрових теплогенераторів і їх вартість
Випуск вихрових теплогенераторів для ринку СНД здійснюють ряд виробників, кожен з них має патент на вироблену ним на підставі розроблених ТУ модель - будь-яких державних стандартів на вихрові генератори тепла не існує. Їх виробництво здійснюють компанії ТОВ «ЮСМАР» (Молдова), російські НПП «Альтернативні технології енергетики та комунікації», ТОВ «Нотек-С», НВП «Ангстрем», ТОВ КК «ОРБИ», ВАТ «Завод КОММАШ і інші. За минулі 20 років винахідниками вихрових теплогенераторів отримано близько 50 патентів.
Вартість вихрових теплогенераторів з потужністю електродвигуна 55 кВт / ч в середньому складе 290 000 руб.
Абдюжанов Рустам, рмнт.ру
23.12.11
Генератори: повітряні, водяні і вихрові
У цій статті: історія теплогенераторів; принцип роботи і пристрій; типи теплогенераторів; виробники і середня вартість теплогенераторів; історія вихрового кавитационного теплогенератора; принцип роботи вихрового теплогенератора; виробники кавітаційних теплогенераторів в СНД.
У зимовий сезон приміщення потребують штучного обігріві, інакше його мешканці на особистому досвіді відчують всю красу льодовикового періоду. Центральне опалення в багатоквартирних будинках, індивідуальне - в приватних котеджах ... а як бути з приміщеннями великих площ, наприклад, торговими залами і складами? А з будівельними майданчиками або, скажімо, автосервісами, куди постійно надходить холодне повітря ззовні? Єдиний спосіб опалення приміщень великої площі - повітряне, побудоване або на теплових гарматах або на теплогенераторах. У цій статті будуть розглянуті теплогенератори.
Історія теплогенераторів
Винахід конвективного теплогенератора безпосередньо пов'язано з винаходом Роберта Бунзена - атмосферного пальника, названій на його честь. Перші теплогенератори, випущені в 1856 році на ринок англійською компанією «Pettit and Smith», оснащувалися атмосферним пальником схожою з пальником Бунзена, тільки більшого розміру.
Німецький хімік-експериментатор Роберт Вільгельм Бунзен
У 1881 році англієць Сигізмунд Леоні отримав патент на новий тип теплогенераторів - полум'я пальника в них нагрівало азбестовий плиту, яка транслює тепло повітрю. Згодом азбест був замінений на вогнетривку глину, сьогодні замінену на більш міцні вогнетривкі матеріали.
Атмосферний пальник і вогнетривка плита над нею - це основні елементи в конструкції будь-якого сучасного теплогенератора.
Пристрій і принцип роботи теплогенератора
За своїм завданням теплогенератори схожі з тепловими гарматами - різниця в тому, що ці агрегати можуть бути тільки стаціонарними. Типова конструкція теплогенератора: вентилятор (осьовий або відцентровий), над ним камера згоряння, в її нижню частину введена пальник, над пальником розташований повітряний теплообмінник. Освічені в камері згоряння гарячі гази надходять до теплообмінника, після чого переводяться в димохід. Потік повітря, що нагнітається вентилятором, нагрівається в теплообміннику до 20-70 ° С, потім надходить в приміщення, що обігрівається або в систему канальної вентиляції.
Залежно від потужності встановлених в їх конструкції вентиляторів, теплогенератори можуть розвивати вихідний статичний тиск в 100-2 000 Па.
За теплової потужності теплогенератори розрізняються на два типи - до 350-400 кВт (в єдиному корпусі) і до 1000 кВт (складаються з теплообмінної і вентиляційної секцій).
У теплогенераторах, призначених для систем повітряного канального опалення, теплообмінник і камера згоряння виконані з нержавіючої сталі, в їх конструкцію додатково введена система відводу конденсату.
види теплогенераторів
Основна відмінність серед існуючих моделей теплогенераторів в тому, яке паливо використовується в них і який теплоносій належить нагрівати. Теплогенератори можуть працювати на твердому паливі, газі, дизпаливі і бути оснащеними універсальним пальником. Теплоносієм в системах опалення, нагрів якого виробляється генератором тепла, можуть бути як вода, так і повітря.
Газові теплогенератори розраховані на безперервну подачу теплого повітря в приміщення, вони встановлюються у вертикальному положенні. Встановлений в них теплообмінник витягує з продуктів горіння значну частину тепла, знижуючи летючість димових газів - витяжна труба для газових теплогенераторів повинна оснащуватися вентилятором. Якщо ж конструкція теплогенератора містить замкнуту камеру згоряння, під якою розташований нагнітальний вентилятор, то ймовірність зворотної тяги мінімальна - всі продукти горіння будуть видалені через витяжну трубу, тому такі газові генератори тепла визнаються найбільш безпечними. У більшості випадків ККД теплогенераторів, що працюють на газі, складає 85-90%.
При виборі моделі газового теплогенератора необхідно звернути особливу увагу на його здібності роботи при зниженому тиску газу. При побудові опалення на газовому теплогенераторі у відсутності центрального газопостачання буде особливо зручна установка газгольдера об'ємом від 2 500 л (необхідний обсяг залежить від опалювальної площі будівлі).
Дизельні теплогенератори, паливом для яких служить гас або солярка, добре підходять для обігріву приміщень промислового призначення, що мають значну площу. Вони обладнуються або форсункою, що розпорошує паливо по камері згоряння, або подача палива проводиться крапельним методом. За умови безперервної роботи їх заправка проводиться двічі за добу.
Для горіння в теплогенераторах з універсальним пальником використовується як дизпаливо, так і відпрацьоване масло, жири рослинного і тваринного походження. Вони особливо зручні на підприємствах, де існує проблема з утилізацією жирів і відпрацьованого масла. Однак теплова потужність теплогенератора, в якому спалюється відпрацьоване масло і жири, не перевищить 200 кВт, при спалюванні дизпалива досягається більш висока теплова потужність на виході. Незалежно від застосовуваного виду палива, цей тип теплогенераторів одно, як і будь-який інший, потребує димоході. При спалюванні відпрацьованого масла неминуче освіту шлаків, які необхідно видаляти щодня - для більшої зручності будуть потрібні дві чаші згоряння, одна з яких піде на заміну інший на час очищення і для зменшення часу простою теплогенератора.
Твердопаливні теплогенератори мають іншу конструкцію, ніж описані вище - будучи чимось середнім між газовими / дизельними теплогенераторами і між звичайною піччю. Вони оснащені вентилятором, що проганяє повітря через теплообмінник і подає його до опалювальних приміщень, мають колосники і дверцята завантаження палива. У твердопаливних теплогенераторах спалюють сухе дерево, брикети торфу, кам'яне вугілля, різні відходи сільського господарства. Такі теплогенератори мають ККД близько 80-85%, що дещо менше, ніж у працюючих на газоподібному і рідкому паливі - 85-90%. Потрібно відзначити також великі розміри твердопаливних теплогенераторів і значний відхід у вигляді, що не згорає частини палива.
Теплообмінники в теплових генераторах можуть бути чавунними або сталевими: перший їх тип більш стійкий до корозії, але досить масивний, теплообмінники другого типу навпаки - мають меншу вагу, але піддаються корозії. Обидва типи теплообмінників погано переносять удари, тому перевезення та встановлення теплогенераторів повинна виконуватися з максимальною обережністю.
Переваги повітряних теплогенераторів в більш високій, в порівнянні з водяним опаленням, ефективності і швидкості обігріву приміщень, а при роботі на відпрацьованому маслі - економія коштів на паливі, не кажучи вже про вирішення проблеми з утилізацією відпрацювання.
Середня вартість теплогенератора потужністю 400 кВт складе 90 000 руб. На російському ринку присутні теплогенератора компаній «Master» (США), «Kroll» (Німеччина), «Sial» і «ITM» (Італія), «Benson Heating» (Англія), «FEG Konvektor GF» (Угорщина).
Підбираючи повітряний теплогенератор, слід розглядати ті моделі, в яких нагрів повітря проводиться не безпосередньо, тобто камера згоряння повністю ізольована від теплоносія. В цьому випадку в канали повітряного опалення гарантовано не проникнуть продукти горіння, відпаде необхідність підмішування до повітря всередині приміщень повітря ззовні. Однак такі теплогенератори мають більш високу ціну, вагу і габарити.
Повністю вирішити питання теплопостачання можуть теплогенератори з функціями забезпечення гарячою водою і опалення, в своїй більшості вони працюють на твердому паливі.
Вихровий теплогенератор - історія
Цей тип теплогенераторів заслуговує на особливу увагу, багато в чому завдяки протистоянню його прихильників і супротивників.
У 20-х роках минулого століття француз Жозеф Ранк, проводячи дослідження в повітряній камері циклонічної установки, виявив, що, будучи закрученими, в камері циліндричної або конічної форми гази поділяються на дві фракції - з більш високою температурою по краях і більш низькою в центрі, причому фракція в центрі, на відміну від окраїнної, обертається в зворотному напрямку. У 1934 році на винайдену їм «вихревую трубу» Ранк отримує патент в США.
Німець Роберт Хілш в 40-х продовжив дослідження свого французького колеги, добившись більшої різниці між температурами двох повітряних потоків, що виходять з вихровий труби Ранка за рахунок її поліпшеної конструкції.
У 50-х роках радянський вчений А. Меркулов поставив ряд експериментів з вихровий трубою Ранка, вирішивши закачати в неї воду замість газу - теоретично різниці температур в воді, яку прогнали через трубку Ранка, не повинно бути, адже на відміну від газів воду неможливо стиснути . Всупереч очікуванням, роздвоєний вихровий потік води нагрівався і охолоджувався аналогічно газам, чим поставив професора Меркулова в глухий кут - він не зміг пояснити причини цього явища.
До речі, творцем першого вихрового теплогенератора часто називають австрійського винахідника-самоука Віктора Шаубергера, відомого збудованій ним в 1921 році всмоктуючої турбіною, що працює тільки на воді ...
Двадцять років тому американець Джеймс Гріггс, чия сфера інтересів лежала в області опалення, першим вирішив побудувати водяний теплогенератор, заснований на принципі труби Ранка. Джеймс був розчарований водонагрівачами з тенами - що містяться у воді солі утворювали накип на тенах, викликаючи перегрів спіралі і вихід тена з ладу. Виходячи з того, що тени мають ККД, близький до 100%, а електромотор, що обертає теплогенератор - близько 90-95%, Джеймс Гріггс вирішив компенсувати більший витрата енергії відсутністю необхідності заміни тенів, що перегоріли від освіти накипу. Розрахунок Гріггса був на тертя, належне викликати нагрівання води. Американський інженер мав рацію - створений ним теплогенератор дійсно нагрівав воду, а його внутрішня конструкція не піддавалася зносу від різних домішок і солей, присутніх в воді. Але, на превеликий подив Джеймса, підрахунок енергетичних витрат виявив не планову 10% втрати енергії, а, в порівнянні з системами опалення на тенах, 14% економію! Провівши в 1992 році досвідчені випробування, Гріггс встановив, що на кожен витрачений на роботу теплогенератора джоуль електроенергії опалювальний прилад створює 1,5 джоуля тепла. Витративши ще два роки в спробах з'ясувати причини виникнення надлишкової енергії і так не з'ясувавши їх, Джеймс Гріггс в 1994 році отримав патент в США на створений ним роторно-кавітаційний теплогенератор.
Звідки береться надлишкова теплова енергія в вихрових теплогенераторах
Теплогенератор Гріггса влаштований так: в сталевий корпус циліндричної форми поміщений ротор з алюмінію, по поверхні обода якого висвердлені отвори; корпус закритий плоскою сталевою кришкою, закріпленою на ньому гвинтами. У плоских кришках, на кожній з них, є введення для надходження води, по відношенню один до одного вводи на обох кришках, що вмонтовуються на протилежних сторонах корпусу, розташовані на одній лінії. Вода, потрапляючи з одного боку до ротора, обходить його по обіду і випливає з протилежного боку з більш високою температурою, ніж була спочатку.
Причина, по якій відбувається нагрів води, швидше за все, пов'язана з кавітацією. Поступаючи до ротора і наповнюючи отвори по його ободу, вода злипається з ними, однак відцентрова сила викликає розтягування води, налиплого в отворах - її краплі вириваються з них, мчать до стінок корпусу і врізаються в них. Виникла в результаті ударна хвиля і зростаючий тиск «схлопивается» присутні у великій кількості бульбашки з газу і пари, викликаючи в кожному з них тиск в сотні тисяч атмосфер і температуру понад 106 ° С - відбувається акустична кавітація.
Описана вище теорія ґрунтується на явищі сонолюминесценции, виявленої в 1934 році німецькими вченими Н. Френцеля і Х. Шультес, які працюють над гідролокатором для підводних човнів. Вони виявили, що звукові хвилі викликають розширення і стиснення газових бульбашок у воді - під впливом коливань і в такт їм, розміри бульбашок змінюються від декількох десятків до декількох мікрон, їх обсяг змінюється в рази. В результаті міститься в бульбашках газ набуває високу температуру, достатню, щоб розплавити сталь і навіть випромінює світло.
Виробники вихрових теплогенераторів і їх вартість
Випуск вихрових теплогенераторів для ринку СНД здійснюють ряд виробників, кожен з них має патент на вироблену ним на підставі розроблених ТУ модель - будь-яких державних стандартів на вихрові генератори тепла не існує. Їх виробництво здійснюють компанії ТОВ «ЮСМАР» (Молдова), російські НПП «Альтернативні технології енергетики та комунікації», ТОВ «Нотек-С», НВП «Ангстрем», ТОВ КК «ОРБИ», ВАТ «Завод КОММАШ і інші. За минулі 20 років винахідниками вихрових теплогенераторів отримано близько 50 патентів.
Вартість вихрових теплогенераторів з потужністю електродвигуна 55 кВт / ч в середньому складе 290 000 руб.
Абдюжанов Рустам, рмнт.ру
23.12.11
Генератори: повітряні, водяні і вихрові
У цій статті: історія теплогенераторів; принцип роботи і пристрій; типи теплогенераторів; виробники і середня вартість теплогенераторів; історія вихрового кавитационного теплогенератора; принцип роботи вихрового теплогенератора; виробники кавітаційних теплогенераторів в СНД.
У зимовий сезон приміщення потребують штучного обігріві, інакше його мешканці на особистому досвіді відчують всю красу льодовикового періоду. Центральне опалення в багатоквартирних будинках, індивідуальне - в приватних котеджах ... а як бути з приміщеннями великих площ, наприклад, торговими залами і складами? А з будівельними майданчиками або, скажімо, автосервісами, куди постійно надходить холодне повітря ззовні? Єдиний спосіб опалення приміщень великої площі - повітряне, побудоване або на теплових гарматах або на теплогенераторах. У цій статті будуть розглянуті теплогенератори.
Історія теплогенераторів
Винахід конвективного теплогенератора безпосередньо пов'язано з винаходом Роберта Бунзена - атмосферного пальника, названій на його честь. Перші теплогенератори, випущені в 1856 році на ринок англійською компанією «Pettit and Smith», оснащувалися атмосферним пальником схожою з пальником Бунзена, тільки більшого розміру.
Німецький хімік-експериментатор Роберт Вільгельм Бунзен
У 1881 році англієць Сигізмунд Леоні отримав патент на новий тип теплогенераторів - полум'я пальника в них нагрівало азбестовий плиту, яка транслює тепло повітрю. Згодом азбест був замінений на вогнетривку глину, сьогодні замінену на більш міцні вогнетривкі матеріали.
Атмосферний пальник і вогнетривка плита над нею - це основні елементи в конструкції будь-якого сучасного теплогенератора.
Пристрій і принцип роботи теплогенератора
За своїм завданням теплогенератори схожі з тепловими гарматами - різниця в тому, що ці агрегати можуть бути тільки стаціонарними. Типова конструкція теплогенератора: вентилятор (осьовий або відцентровий), над ним камера згоряння, в її нижню частину введена пальник, над пальником розташований повітряний теплообмінник. Освічені в камері згоряння гарячі гази надходять до теплообмінника, після чого переводяться в димохід. Потік повітря, що нагнітається вентилятором, нагрівається в теплообміннику до 20-70 ° С, потім надходить в приміщення, що обігрівається або в систему канальної вентиляції.
Залежно від потужності встановлених в їх конструкції вентиляторів, теплогенератори можуть розвивати вихідний статичний тиск в 100-2 000 Па.
За теплової потужності теплогенератори розрізняються на два типи - до 350-400 кВт (в єдиному корпусі) і до 1000 кВт (складаються з теплообмінної і вентиляційної секцій).
У теплогенераторах, призначених для систем повітряного канального опалення, теплообмінник і камера згоряння виконані з нержавіючої сталі, в їх конструкцію додатково введена система відводу конденсату.
види теплогенераторів
Основна відмінність серед існуючих моделей теплогенераторів в тому, яке паливо використовується в них і який теплоносій належить нагрівати. Теплогенератори можуть працювати на твердому паливі, газі, дизпаливі і бути оснащеними універсальним пальником. Теплоносієм в системах опалення, нагрів якого виробляється генератором тепла, можуть бути як вода, так і повітря.
Газові теплогенератори розраховані на безперервну подачу теплого повітря в приміщення, вони встановлюються у вертикальному положенні. Встановлений в них теплообмінник витягує з продуктів горіння значну частину тепла, знижуючи летючість димових газів - витяжна труба для газових теплогенераторів повинна оснащуватися вентилятором. Якщо ж конструкція теплогенератора містить замкнуту камеру згоряння, під якою розташований нагнітальний вентилятор, то ймовірність зворотної тяги мінімальна - всі продукти горіння будуть видалені через витяжну трубу, тому такі газові генератори тепла визнаються найбільш безпечними. У більшості випадків ККД теплогенераторів, що працюють на газі, складає 85-90%.
При виборі моделі газового теплогенератора необхідно звернути особливу увагу на його здібності роботи при зниженому тиску газу. При побудові опалення на газовому теплогенераторі у відсутності центрального газопостачання буде особливо зручна установка газгольдера об'ємом від 2 500 л (необхідний обсяг залежить від опалювальної площі будівлі).
Дизельні теплогенератори, паливом для яких служить гас або солярка, добре підходять для обігріву приміщень промислового призначення, що мають значну площу. Вони обладнуються або форсункою, що розпорошує паливо по камері згоряння, або подача палива проводиться крапельним методом. За умови безперервної роботи їх заправка проводиться двічі за добу.
Для горіння в теплогенераторах з універсальним пальником використовується як дизпаливо, так і відпрацьоване масло, жири рослинного і тваринного походження. Вони особливо зручні на підприємствах, де існує проблема з утилізацією жирів і відпрацьованого масла. Однак теплова потужність теплогенератора, в якому спалюється відпрацьоване масло і жири, не перевищить 200 кВт, при спалюванні дизпалива досягається більш висока теплова потужність на виході. Незалежно від застосовуваного виду палива, цей тип теплогенераторів одно, як і будь-який інший, потребує димоході. При спалюванні відпрацьованого масла неминуче освіту шлаків, які необхідно видаляти щодня - для більшої зручності будуть потрібні дві чаші згоряння, одна з яких піде на заміну інший на час очищення і для зменшення часу простою теплогенератора.
Твердопаливні теплогенератори мають іншу конструкцію, ніж описані вище - будучи чимось середнім між газовими / дизельними теплогенераторами і між звичайною піччю. Вони оснащені вентилятором, що проганяє повітря через теплообмінник і подає його до опалювальних приміщень, мають колосники і дверцята завантаження палива. У твердопаливних теплогенераторах спалюють сухе дерево, брикети торфу, кам'яне вугілля, різні відходи сільського господарства. Такі теплогенератори мають ККД близько 80-85%, що дещо менше, ніж у працюючих на газоподібному і рідкому паливі - 85-90%. Потрібно відзначити також великі розміри твердопаливних теплогенераторів і значний відхід у вигляді, що не згорає частини палива.
Теплообмінники в теплових генераторах можуть бути чавунними або сталевими: перший їх тип більш стійкий до корозії, але досить масивний, теплообмінники другого типу навпаки - мають меншу вагу, але піддаються корозії. Обидва типи теплообмінників погано переносять удари, тому перевезення та встановлення теплогенераторів повинна виконуватися з максимальною обережністю.
Переваги повітряних теплогенераторів в більш високій, в порівнянні з водяним опаленням, ефективності і швидкості обігріву приміщень, а при роботі на відпрацьованому маслі - економія коштів на паливі, не кажучи вже про вирішення проблеми з утилізацією відпрацювання.
Середня вартість теплогенератора потужністю 400 кВт складе 90 000 руб. На російському ринку присутні теплогенератора компаній «Master» (США), «Kroll» (Німеччина), «Sial» і «ITM» (Італія), «Benson Heating» (Англія), «FEG Konvektor GF» (Угорщина).
Підбираючи повітряний теплогенератор, слід розглядати ті моделі, в яких нагрів повітря проводиться не безпосередньо, тобто камера згоряння повністю ізольована від теплоносія. В цьому випадку в канали повітряного опалення гарантовано не проникнуть продукти горіння, відпаде необхідність підмішування до повітря всередині приміщень повітря ззовні. Однак такі теплогенератори мають більш високу ціну, вагу і габарити.
Повністю вирішити питання теплопостачання можуть теплогенератори з функціями забезпечення гарячою водою і опалення, в своїй більшості вони працюють на твердому паливі.
Вихровий теплогенератор - історія
Цей тип теплогенераторів заслуговує на особливу увагу, багато в чому завдяки протистоянню його прихильників і супротивників.
У 20-х роках минулого століття француз Жозеф Ранк, проводячи дослідження в повітряній камері циклонічної установки, виявив, що, будучи закрученими, в камері циліндричної або конічної форми гази поділяються на дві фракції - з більш високою температурою по краях і більш низькою в центрі, причому фракція в центрі, на відміну від окраїнної, обертається в зворотному напрямку. У 1934 році на винайдену їм «вихревую трубу» Ранк отримує патент в США.
Німець Роберт Хілш в 40-х продовжив дослідження свого французького колеги, добившись більшої різниці між температурами двох повітряних потоків, що виходять з вихровий труби Ранка за рахунок її поліпшеної конструкції.
У 50-х роках радянський вчений А. Меркулов поставив ряд експериментів з вихровий трубою Ранка, вирішивши закачати в неї воду замість газу - теоретично різниці температур в воді, яку прогнали через трубку Ранка, не повинно бути, адже на відміну від газів воду неможливо стиснути . Всупереч очікуванням, роздвоєний вихровий потік води нагрівався і охолоджувався аналогічно газам, чим поставив професора Меркулова в глухий кут - він не зміг пояснити причини цього явища.
До речі, творцем першого вихрового теплогенератора часто називають австрійського винахідника-самоука Віктора Шаубергера, відомого збудованій ним в 1921 році всмоктуючої турбіною, що працює тільки на воді ...
Двадцять років тому американець Джеймс Гріггс, чия сфера інтересів лежала в області опалення, першим вирішив побудувати водяний теплогенератор, заснований на принципі труби Ранка. Джеймс був розчарований водонагрівачами з тенами - що містяться у воді солі утворювали накип на тенах, викликаючи перегрів спіралі і вихід тена з ладу. Виходячи з того, що тени мають ККД, близький до 100%, а електромотор, що обертає теплогенератор - близько 90-95%, Джеймс Гріггс вирішив компенсувати більший витрата енергії відсутністю необхідності заміни тенів, що перегоріли від освіти накипу. Розрахунок Гріггса був на тертя, належне викликати нагрівання води. Американський інженер мав рацію - створений ним теплогенератор дійсно нагрівав воду, а його внутрішня конструкція не піддавалася зносу від різних домішок і солей, присутніх в воді. Але, на превеликий подив Джеймса, підрахунок енергетичних витрат виявив не планову 10% втрати енергії, а, в порівнянні з системами опалення на тенах, 14% економію! Провівши в 1992 році досвідчені випробування, Гріггс встановив, що на кожен витрачений на роботу теплогенератора джоуль електроенергії опалювальний прилад створює 1,5 джоуля тепла. Витративши ще два роки в спробах з'ясувати причини виникнення надлишкової енергії і так не з'ясувавши їх, Джеймс Гріггс в 1994 році отримав патент в США на створений ним роторно-кавітаційний теплогенератор.
Звідки береться надлишкова теплова енергія в вихрових теплогенераторах
Теплогенератор Гріггса влаштований так: в сталевий корпус циліндричної форми поміщений ротор з алюмінію, по поверхні обода якого висвердлені отвори; корпус закритий плоскою сталевою кришкою, закріпленою на ньому гвинтами. У плоских кришках, на кожній з них, є введення для надходження води, по відношенню один до одного вводи на обох кришках, що вмонтовуються на протилежних сторонах корпусу, розташовані на одній лінії. Вода, потрапляючи з одного боку до ротора, обходить його по обіду і випливає з протилежного боку з більш високою температурою, ніж була спочатку.
Причина, по якій відбувається нагрів води, швидше за все, пов'язана з кавітацією. Поступаючи до ротора і наповнюючи отвори по його ободу, вода злипається з ними, однак відцентрова сила викликає розтягування води, налиплого в отворах - її краплі вириваються з них, мчать до стінок корпусу і врізаються в них. Виникла в результаті ударна хвиля і зростаючий тиск «схлопивается» присутні у великій кількості бульбашки з газу і пари, викликаючи в кожному з них тиск в сотні тисяч атмосфер і температуру понад 106 ° С - відбувається акустична кавітація.
Описана вище теорія ґрунтується на явищі сонолюминесценции, виявленої в 1934 році німецькими вченими Н. Френцеля і Х. Шультес, які працюють над гідролокатором для підводних човнів. Вони виявили, що звукові хвилі викликають розширення і стиснення газових бульбашок у воді - під впливом коливань і в такт їм, розміри бульбашок змінюються від декількох десятків до декількох мікрон, їх обсяг змінюється в рази. В результаті міститься в бульбашках газ набуває високу температуру, достатню, щоб розплавити сталь і навіть випромінює світло.
Виробники вихрових теплогенераторів і їх вартість
Випуск вихрових теплогенераторів для ринку СНД здійснюють ряд виробників, кожен з них має патент на вироблену ним на підставі розроблених ТУ модель - будь-яких державних стандартів на вихрові генератори тепла не існує. Їх виробництво здійснюють компанії ТОВ «ЮСМАР» (Молдова), російські НПП «Альтернативні технології енергетики та комунікації», ТОВ «Нотек-С», НВП «Ангстрем», ТОВ КК «ОРБИ», ВАТ «Завод КОММАШ і інші. За минулі 20 років винахідниками вихрових теплогенераторів отримано близько 50 патентів.
Вартість вихрових теплогенераторів з потужністю електродвигуна 55 кВт / ч в середньому складе 290 000 руб.
Абдюжанов Рустам, рмнт.ру
23.12.11
Генератори: повітряні, водяні і вихрові
У цій статті: історія теплогенераторів; принцип роботи і пристрій; типи теплогенераторів; виробники і середня вартість теплогенераторів; історія вихрового кавитационного теплогенератора; принцип роботи вихрового теплогенератора; виробники кавітаційних теплогенераторів в СНД.
У зимовий сезон приміщення потребують штучного обігріві, інакше його мешканці на особистому досвіді відчують всю красу льодовикового періоду. Центральне опалення в багатоквартирних будинках, індивідуальне - в приватних котеджах ... а як бути з приміщеннями великих площ, наприклад, торговими залами і складами? А з будівельними майданчиками або, скажімо, автосервісами, куди постійно надходить холодне повітря ззовні? Єдиний спосіб опалення приміщень великої площі - повітряне, побудоване або на теплових гарматах або на теплогенераторах. У цій статті будуть розглянуті теплогенератори.
Історія теплогенераторів
Винахід конвективного теплогенератора безпосередньо пов'язано з винаходом Роберта Бунзена - атмосферного пальника, названій на його честь. Перші теплогенератори, випущені в 1856 році на ринок англійською компанією «Pettit and Smith», оснащувалися атмосферним пальником схожою з пальником Бунзена, тільки більшого розміру.
Німецький хімік-експериментатор Роберт Вільгельм Бунзен
У 1881 році англієць Сигізмунд Леоні отримав патент на новий тип теплогенераторів - полум'я пальника в них нагрівало азбестовий плиту, яка транслює тепло повітрю. Згодом азбест був замінений на вогнетривку глину, сьогодні замінену на більш міцні вогнетривкі матеріали.
Атмосферний пальник і вогнетривка плита над нею - це основні елементи в конструкції будь-якого сучасного теплогенератора.
Пристрій і принцип роботи теплогенератора
За своїм завданням теплогенератори схожі з тепловими гарматами - різниця в тому, що ці агрегати можуть бути тільки стаціонарними. Типова конструкція теплогенератора: вентилятор (осьовий або відцентровий), над ним камера згоряння, в її нижню частину введена пальник, над пальником розташований повітряний теплообмінник. Освічені в камері згоряння гарячі гази надходять до теплообмінника, після чого переводяться в димохід. Потік повітря, що нагнітається вентилятором, нагрівається в теплообміннику до 20-70 ° С, потім надходить в приміщення, що обігрівається або в систему канальної вентиляції.
Залежно від потужності встановлених в їх конструкції вентиляторів, теплогенератори можуть розвивати вихідний статичний тиск в 100-2 000 Па.
За теплової потужності теплогенератори розрізняються на два типи - до 350-400 кВт (в єдиному корпусі) і до 1000 кВт (складаються з теплообмінної і вентиляційної секцій).
У теплогенераторах, призначених для систем повітряного канального опалення, теплообмінник і камера згоряння виконані з нержавіючої сталі, в їх конструкцію додатково введена система відводу конденсату.
види теплогенераторів
Основна відмінність серед існуючих моделей теплогенераторів в тому, яке паливо використовується в них і який теплоносій належить нагрівати. Теплогенератори можуть працювати на твердому паливі, газі, дизпаливі і бути оснащеними універсальним пальником. Теплоносієм в системах опалення, нагрів якого виробляється генератором тепла, можуть бути як вода, так і повітря.
Газові теплогенератори розраховані на безперервну подачу теплого повітря в приміщення, вони встановлюються у вертикальному положенні. Встановлений в них теплообмінник витягує з продуктів горіння значну частину тепла, знижуючи летючість димових газів - витяжна труба для газових теплогенераторів повинна оснащуватися вентилятором. Якщо ж конструкція теплогенератора містить замкнуту камеру згоряння, під якою розташований нагнітальний вентилятор, то ймовірність зворотної тяги мінімальна - всі продукти горіння будуть видалені через витяжну трубу, тому такі газові генератори тепла визнаються найбільш безпечними. У більшості випадків ККД теплогенераторів, що працюють на газі, складає 85-90%.
При виборі моделі газового теплогенератора необхідно звернути особливу увагу на його здібності роботи при зниженому тиску газу. При побудові опалення на газовому теплогенераторі у відсутності центрального газопостачання буде особливо зручна установка газгольдера об'ємом від 2 500 л (необхідний обсяг залежить від опалювальної площі будівлі).
Дизельні теплогенератори, паливом для яких служить гас або солярка, добре підходять для обігріву приміщень промислового призначення, що мають значну площу. Вони обладнуються або форсункою, що розпорошує паливо по камері згоряння, або подача палива проводиться крапельним методом. За умови безперервної роботи їх заправка проводиться двічі за добу.
Для горіння в теплогенераторах з універсальним пальником використовується як дизпаливо, так і відпрацьоване масло, жири рослинного і тваринного походження. Вони особливо зручні на підприємствах, де існує проблема з утилізацією жирів і відпрацьованого масла. Однак теплова потужність теплогенератора, в якому спалюється відпрацьоване масло і жири, не перевищить 200 кВт, при спалюванні дизпалива досягається більш висока теплова потужність на виході. Незалежно від застосовуваного виду палива, цей тип теплогенераторів одно, як і будь-який інший, потребує димоході. При спалюванні відпрацьованого масла неминуче освіту шлаків, які необхідно видаляти щодня - для більшої зручності будуть потрібні дві чаші згоряння, одна з яких піде на заміну інший на час очищення і для зменшення часу простою теплогенератора.
Твердопаливні теплогенератори мають іншу конструкцію, ніж описані вище - будучи чимось середнім між газовими / дизельними теплогенераторами і між звичайною піччю. Вони оснащені вентилятором, що проганяє повітря через теплообмінник і подає його до опалювальних приміщень, мають колосники і дверцята завантаження палива. У твердопаливних теплогенераторах спалюють сухе дерево, брикети торфу, кам'яне вугілля, різні відходи сільського господарства. Такі теплогенератори мають ККД близько 80-85%, що дещо менше, ніж у працюючих на газоподібному і рідкому паливі - 85-90%. Потрібно відзначити також великі розміри твердопаливних теплогенераторів і значний відхід у вигляді, що не згорає частини палива.
Теплообмінники в теплових генераторах можуть бути чавунними або сталевими: перший їх тип більш стійкий до корозії, але досить масивний, теплообмінники другого типу навпаки - мають меншу вагу, але піддаються корозії. Обидва типи теплообмінників погано переносять удари, тому перевезення та встановлення теплогенераторів повинна виконуватися з максимальною обережністю.
Переваги повітряних теплогенераторів в більш високій, в порівнянні з водяним опаленням, ефективності і швидкості обігріву приміщень, а при роботі на відпрацьованому маслі - економія коштів на паливі, не кажучи вже про вирішення проблеми з утилізацією відпрацювання.
Середня вартість теплогенератора потужністю 400 кВт складе 90 000 руб. На російському ринку присутні теплогенератора компаній «Master» (США), «Kroll» (Німеччина), «Sial» і «ITM» (Італія), «Benson Heating» (Англія), «FEG Konvektor GF» (Угорщина).
Підбираючи повітряний теплогенератор, слід розглядати ті моделі, в яких нагрів повітря проводиться не безпосередньо, тобто камера згоряння повністю ізольована від теплоносія. В цьому випадку в канали повітряного опалення гарантовано не проникнуть продукти горіння, відпаде необхідність підмішування до повітря всередині приміщень повітря ззовні. Однак такі теплогенератори мають більш високу ціну, вагу і габарити.
Повністю вирішити питання теплопостачання можуть теплогенератори з функціями забезпечення гарячою водою і опалення, в своїй більшості вони працюють на твердому паливі.
Вихровий теплогенератор - історія
Цей тип теплогенераторів заслуговує на особливу увагу, багато в чому завдяки протистоянню його прихильників і супротивників.
У 20-х роках минулого століття француз Жозеф Ранк, проводячи дослідження в повітряній камері циклонічної установки, виявив, що, будучи закрученими, в камері циліндричної або конічної форми гази поділяються на дві фракції - з більш високою температурою по краях і більш низькою в центрі, причому фракція в центрі, на відміну від окраїнної, обертається в зворотному напрямку. У 1934 році на винайдену їм «вихревую трубу» Ранк отримує патент в США.
Німець Роберт Хілш в 40-х продовжив дослідження свого французького колеги, добившись більшої різниці між температурами двох повітряних потоків, що виходять з вихровий труби Ранка за рахунок її поліпшеної конструкції.
У 50-х роках радянський вчений А. Меркулов поставив ряд експериментів з вихровий трубою Ранка, вирішивши закачати в неї воду замість газу - теоретично різниці температур в воді, яку прогнали через трубку Ранка, не повинно бути, адже на відміну від газів воду неможливо стиснути . Всупереч очікуванням, роздвоєний вихровий потік води нагрівався і охолоджувався аналогічно газам, чим поставив професора Меркулова в глухий кут - він не зміг пояснити причини цього явища.
До речі, творцем першого вихрового теплогенератора часто називають австрійського винахідника-самоука Віктора Шаубергера, відомого збудованій ним в 1921 році всмоктуючої турбіною, що працює тільки на воді ...
Двадцять років тому американець Джеймс Гріггс, чия сфера інтересів лежала в області опалення, першим вирішив побудувати водяний теплогенератор, заснований на принципі труби Ранка. Джеймс був розчарований водонагрівачами з тенами - що містяться у воді солі утворювали накип на тенах, викликаючи перегрів спіралі і вихід тена з ладу. Виходячи з того, що тени мають ККД, близький до 100%, а електромотор, що обертає теплогенератор - близько 90-95%, Джеймс Гріггс вирішив компенсувати більший витрата енергії відсутністю необхідності заміни тенів, що перегоріли від освіти накипу. Розрахунок Гріггса був на тертя, належне викликати нагрівання води. Американський інженер мав рацію - створений ним теплогенератор дійсно нагрівав воду, а його внутрішня конструкція не піддавалася зносу від різних домішок і солей, присутніх в воді. Але, на превеликий подив Джеймса, підрахунок енергетичних витрат виявив не планову 10% втрати енергії, а, в порівнянні з системами опалення на тенах, 14% економію! Провівши в 1992 році досвідчені випробування, Гріггс встановив, що на кожен витрачений на роботу теплогенератора джоуль електроенергії опалювальний прилад створює 1,5 джоуля тепла. Витративши ще два роки в спробах з'ясувати причини виникнення надлишкової енергії і так не з'ясувавши їх, Джеймс Гріггс в 1994 році отримав патент в США на створений ним роторно-кавітаційний теплогенератор.
Звідки береться надлишкова теплова енергія в вихрових теплогенераторах
Теплогенератор Гріггса влаштований так: в сталевий корпус циліндричної форми поміщений ротор з алюмінію, по поверхні обода якого висвердлені отвори; корпус закритий плоскою сталевою кришкою, закріпленою на ньому гвинтами. У плоских кришках, на кожній з них, є введення для надходження води, по відношенню один до одного вводи на обох кришках, що вмонтовуються на протилежних сторонах корпусу, розташовані на одній лінії. Вода, потрапляючи з одного боку до ротора, обходить його по обіду і випливає з протилежного боку з більш високою температурою, ніж була спочатку.
Причина, по якій відбувається нагрів води, швидше за все, пов'язана з кавітацією. Поступаючи до ротора і наповнюючи отвори по його ободу, вода злипається з ними, однак відцентрова сила викликає розтягування води, налиплого в отворах - її краплі вириваються з них, мчать до стінок корпусу і врізаються в них. Виникла в результаті ударна хвиля і зростаючий тиск «схлопивается» присутні у великій кількості бульбашки з газу і пари, викликаючи в кожному з них тиск в сотні тисяч атмосфер і температуру понад 106 ° С - відбувається акустична кавітація.
Описана вище теорія ґрунтується на явищі сонолюминесценции, виявленої в 1934 році німецькими вченими Н. Френцеля і Х. Шультес, які працюють над гідролокатором для підводних човнів. Вони виявили, що звукові хвилі викликають розширення і стиснення газових бульбашок у воді - під впливом коливань і в такт їм, розміри бульбашок змінюються від декількох десятків до декількох мікрон, їх обсяг змінюється в рази. В результаті міститься в бульбашках газ набуває високу температуру, достатню, щоб розплавити сталь і навіть випромінює світло.
Виробники вихрових теплогенераторів і їх вартість
Випуск вихрових теплогенераторів для ринку СНД здійснюють ряд виробників, кожен з них має патент на вироблену ним на підставі розроблених ТУ модель - будь-яких державних стандартів на вихрові генератори тепла не існує. Їх виробництво здійснюють компанії ТОВ «ЮСМАР» (Молдова), російські НПП «Альтернативні технології енергетики та комунікації», ТОВ «Нотек-С», НВП «Ангстрем», ТОВ КК «ОРБИ», ВАТ «Завод КОММАШ і інші. За минулі 20 років винахідниками вихрових теплогенераторів отримано близько 50 патентів.
Вартість вихрових теплогенераторів з потужністю електродвигуна 55 кВт / ч в середньому складе 290 000 руб.
Абдюжанов Рустам, рмнт.ру
23.12.11
А як бути з приміщеннями великих площ, наприклад, торговими залами і складами?А з будівельними майданчиками або, скажімо, автосервісами, куди постійно надходить холодне повітря ззовні?
А як бути з приміщеннями великих площ, наприклад, торговими залами і складами?
А з будівельними майданчиками або, скажімо, автосервісами, куди постійно надходить холодне повітря ззовні?
А як бути з приміщеннями великих площ, наприклад, торговими залами і складами?
А з будівельними майданчиками або, скажімо, автосервісами, куди постійно надходить холодне повітря ззовні?
А як бути з приміщеннями великих площ, наприклад, торговими залами і складами?
А з будівельними майданчиками або, скажімо, автосервісами, куди постійно надходить холодне повітря ззовні?
А як бути з приміщеннями великих площ, наприклад, торговими залами і складами?
А з будівельними майданчиками або, скажімо, автосервісами, куди постійно надходить холодне повітря ззовні?