Кавитационный теплогенератор систем отопления
В отоплении частного дома или производственных помещений используются разнообразные схемы получения теплоэнергии.
Одной из них являются кавитационные генераторы, которые позволят отапливать помещения с меньшими затратами.
Для самостоятельной сборки и установки такого устройства нужно понимать принцип работы и технологические нюансы.
Содержание статьи:
Физические основы
Кавитация – образование пара в массе воды при медленном понижении давления и большой скорости движения.
Пузырьки пара могут возникать под действием звуковой волны определённой частоты или излучением источника когерентного света.
В процессе смешивания паровых пустот с водой под давлением приводит к самопроизвольному схлопыванию пузырьков и возникновению движения воды ударной силы (про расчет гидравлического удара в трубопроводах написано здесь).
В таких условиях молекулы растворенных газов выделяются в образующиеся полости.
По мере прохождения процесса кавитации, температура внутри пузырьков повышается до 1200 градусов.
Это отрицательно влияет на материалы водяных емкостей, поскольку кислород при таких температурах начинает интенсивно окислять материал.
Опыты показали, что при таких условиях разрушению подвергаются даже сплавы из драгметаллов.
Сделать кавитационный генератор самостоятельно, достаточно просто. Хорошо изученная технология уже несколько лет воплощена в материалы и используется для отопления помещений.
В России, первое устройство было запатентовано в 2013 году.
Генератор представлял собой замкнутую емкость, через которую под давлением подавалась вода. Пузырька пара образовываются под действием переменного электромагнитного поля.
А что вам известно про полипропиленовые трубы для холодного и горячего водоснабжения? В полезной статье прочитайте о том, чем они отличаются, а также про преимущества одних и недостатки других.
Отзывы на моющие средства для посудомоечных машин прочитайте на этой
странице.
Достоинства и недостатки
Кавитационный водонагреватель – простой прибор, преобразующий энергию жидкости в тепловую.
У такой технологии есть плюсы:
- эффективность;
- экономия топлива;
- доступность.
Теплогенератор собирается своими руками из комплектующих, которые можно приобрести в строительном магазине (какие трубы выбрать для водопровода в квартире).
Такое устройство, по параметрам, не будет отличаться от заводских моделей.
Недостатками являются:
- повышенный уровень шума;
- сложность подбора материала для рабочей емкости;
для помещений площадью до 80 квадратных метров мощность устройства будет чрезмерной;- необходимо наличие свободного пространства под установку прибора.
ВАЖНО!
Для контроля скорости движения жидкости используют специальные устройства, способные притормозить движение воды.
Принципы действия
Рабочий процесс проходит одновременно в двух фазах окружающей среды:
- жидкости,
- пара.
Нагнетающие устройства не предназначены для действий в таких условиях, что ведет к схлопыванию полостей с потерей эффективности.
Теплогенераторы смешивают фазы, вызывая термическую конверсию.
Обогреватели для бытового использования преобразуют механическую энергию в тепловую с возвратом жидкости к источнику (про бойлер косвенного нагрева с рециркуляцией прочитайте на этой странице).
А вам известно про подвесные унитазы для инвалидов? Какой купить и как смонтировать сантехнику для людей с ограниченными возможностями, прочитайте в полезной статье.
Что добавлять в стиральную машину от накипи написано здесь.
На странице: https://ru-canalizator.com/kanalizatsiya/vygrebnaya-yama/zhiroulovitel.html описана установка жироуловителей на канализацию.
За счет этого, тепловые потери, минимальны, в пределах одного процента, поэтому потери учитывают, как погрешность преобразования энергии.
Промышленные установки работают на другом принципе.
Тепло на выходе передается жидкости в другом устройстве, мощность больше, чем механическая энергия нагревателя.
Такой подход продуктивнее, чем у возвратных приборов. Устройства не требуют постоянного контроля и настройки.
Используют несколько типов подобных теплогенераторов:
- роторный генератор Григгса.
Действие устройства основано на работе центробежного насоса.
В состав аппарата входят: патрубки, статор, корпус, рабочая камера.
Изготавливается несколько моделей роторных преобразователей, но наиболее эффективной считается модель Григгса.
ВНИМАНИЕ!
При испытании генератора следите за показаниями манометров. Разница в давлении входа и выхода должна составлять 8-12 атмосфер.
Давление регулируется специальным вентилем.
Ротор и статор расположены так, что между ними существует зазор, благодаря которому, осуществляется нагрев жидкости.
Движение жидкости на поверхности диска повышает температуру.
Скорость вращения ротора может достигать 3000 об/минуту, что достаточно для нагрева жидкости до 90 градусов.
- статический генератор.
Устройство не содержит движущихся частей.Образование и схлопывание паровых пузырьков проходит в соплах, которые подключаются к рабочей емкости.
Давление создается обычным циркуляционным насосом для повышения давления воды.
Большая скорость жидкости обеспечивается разными диаметрами на входе и выходе из сопла.
Эффективность статических устройств ниже, чем у роторных. Они занимают значительную площадь и больше весят.
К СВЕДЕНИЮ.
[note]За счет отсутствия движущихся механизмов статические генераторы дольше служат, не нуждаются в точной настройке, замена сопел требует минимальных затрат.[/note]
Самостоятельное изготовление теплогенератора
Впервые, кавитационный аппарат разработал Потапов в качестве альтернативного источника отопления частного дома (написано здесь).
Патент не был получен, так как до сих пор нет точного обоснования процесса.
На практике используют приборы конструкций Шаубергера, Лазарева.
В создании генератора используются чертежи Ларионова, Федоскина и Петраков.
До начала работы подбирается насос (как сделать расчет циркуляционного для системы отопления прочитайте в этой статье).
Учитываются следующие параметры:
- мощность;
- необходимое количество тепловой энергии;
- величина напора.
Большинство моделей выполнены в виде сопел, что объясняется простотой модернизации, практичностью, большей мощностью.
Отверстие между диффузором и конфузором должно иметь диаметр 8-15 сантиметров. При меньшем сечении получаем высокое давление, но небольшую мощность.
Теплогенератор имеет расширительную камеру, размер которой вычисляется, исходя из нужной мощности.
Особенности конструкции
Несмотря на простоту устройства, существуют особенности, которые необходимо учитывать при сборке:
поступающий патрубок соединяется с насосом с помощью фланца.
Насос для повышения давления воды в квартире будет отвечать за подачу жидкости с нужным напором;
- нужная скорость и давление достигаются за счет труб определенного диаметра.
Вода начинает быстро двигаться в центр рабочей емкости, где происходит смешивание потоков;
- контроль скорости осуществляют с помощью специальных устройств, которые устанавливаются на обоих патрубках камеры;
- вода, через защитный клапан двигается к выходному патрубку, через который возвращается в исходную точку.
Постоянное движение создает нагрев воды, тепло преобразуется в механическую энергию.
Расчеты тепла делается по следующим формулам:
Епот = — 2*Екин, где
Екин = mV2/2 – непостоянная кинетическая величина.
Сборка кавитационного генератора своими руками позволит сэкономить не только на топливе, но и на покупке серийных моделей.
Производство таких теплогенераторов налажено на территории России и за рубежом.
Устройства обладают множеством достоинств, но главный недостаток – стоимость – сводит их на нет. Средняя цена на бытовую модель составляет порядка 50-55 тысяч рублей.
Заключение
Самостоятельно, собрав кавитационный теплогенератор, получаем аппарат с высоким КПД.
[note]Для корректной работы устройства, необходимо защитить металлические части с помощью окрашивания. Детали, имеющие контакт с жидкостью, лучше делать толстостенными, что увеличит срок службы.[/note]
В предлагаемом видео посмотрите наглядный пример работы самодельного кавитационного теплогененратора.
