Вихревой теплогенератор. Правда и вымысел
Вихревой теплогенератор состоит из двигателя и кавитатора. В кавитатор подается вода (или другая жидкость). Двигатель раскручивает механизм кавитатора, в котором происходит процесс кавитации (схлопывания пузырьков). За счет этого, происходит нагрев жидкости, подаваемой в кавитатор. Подводимая электроэнергия расходуется на следующие цели: 1- нагрев воды, 2 — преодоление силы трения в двигателе и кавитаторе, 3- излучение звуковых колебаний (шум). Разработчики и производители утверждают, что принцип действия основан «на использовании возобновляемой энергии». При этом, не понятно, откуда эта энергия берется. Тем не менее, не происходит никакого дополнительного излучения. Соответственно, можно предположить, что вся энергия, подводимая к теплогенератору, тратится на нагрев воды. Таким образом, можно говорить о КПД, близком к 100%. Но не более…
Но перейдем от теории к практике.
На заре развития «вихревых теплогенераторов» предпринимались попытки проведения независимой экспертизы.
Так, известная модель ЮСМАР изобретателя Ю.С.Потапова из Молдовы тестировалась американской компанией Earth Tech International (г.Остин, штат Техас), специализирующейся на экспериментальной верификации новых направлений в современной физике. В 1995 г. были проведены пять серий экспериментов по измерению соотношения между генерируемой тепловой и потребляемой электрической энергией. Заметим, что все многочисленные модификации испытуемого устройства, предназначенные для разных серий экспериментов, лично согласовывались с Ю.С.Потаповым в ходе визита одного из сотрудников компании в Молдову. Подробнейшее описание конструкции испытуемого теплогенератора с вихревой трубой, режимные параметры, методики проведения измерений и результаты приводятся на сайте компании www.earthtech.org/experiments/.
Для привода водяного насоса использовался электродвигатель с КПД=85%, тепловые потери которого на нагрев окружающего воздуха не принимались при расчете теплопроизводительности «вихревого теплогенератора».
Отметим, что не измерялись и тепловые потери на нагрев окружающего воздуха, что, безусловно, несколько снижало получаемый КПД теплогенератора.
Результаты исследований, проведенных при варьировании основных режимных параметров (давление, расход теплоносителя, начальная температура воды и др.) в широком диапазоне продемонстрировали, что эффективность теплогенератора изменяется в диапазоне от 33 до 81%, что сильно не «дотягивает» до 300%, заявленных изобретателем перед проведением экспериментов.
Хотя по «тепловому вихрегенератору» расскажу…
Были некоторые примеры значительной экономии денежных средств на отопление в переходные периоды нашей экономики, когда деньги предприятий начинали считать. Сразу скажу, что с связано это с гримасами экономики, а совсем не с теплотехникой.
Скажем, некоторое предприятие желает отапливать свои помещения. Ну холодно им видите ли.
По некоторым причинам, ясно каким, не может вложиться в Газовую трубу, строить свою котельную на угле, мазуте — не хватает масштабов, а центральное отопление отсутствует или далеко.
Остается электричество, но при получении разрешения на использование электроэнергии в термальных целях устанавливали предприятию тариф, превышающий в несколько раз обычный.
Такие были раньше правила, и не только в России, но в Украине, Молдове и др. государствах, которые отпочковались от нас.
Вот тут приходил на помощь г-н Потапов и подобные.
Покупали чудо-устройство, тариф на электроэнергию для электродвигателей оставался обычный, тепловой КПД естественно никак больше сотни быть не мог, а вот в денежном отношении КПД был и 200 и 300, смотря во сколько раз сэкономили на тарифе.
Применяя ТН можно было достичь еще большей экономии, но для тех времен и вихретеплогенератора с эффективностью якобы 1,2-1,5 вполне было достаточно.
Ведь еще больший заявляемый КПД мог только повредить и отпугнуть покупателей, ведь квоты на электроснабжение выделялись по потребляемой мощности, а давал генератор тепла столько-же, если не меньше, в связи с потерями по cos Ф.
По теплопотерям помещений в 30-40% погрешности еще как-то можно было уложиться, списать на колебания погоды.
Сейчас это ушло в прошлое, но тема вихрегенераторов по инерции продолжает всплывать, и ведь находятся дураки, которые покупают, клюнув на информацию с фотками и адресами, что ряд уважаемых предприятий в свое время использовали их у себя и экономили большую кучу денег.
Только всей подоплеки им никто не рассказывает.
Вихревой теплогенератор: достойная альтернатива централизованному отоплению
Дата публикации: 7 января 2020
Содержание
- Конструктивные особенности вихревых теплогенераторов
- Область применения теплогенераторов
- Преимущества и недостатки вихревых генераторов
- Как собрать вихревой теплогенератор для частного дома своими руками
Отопление помещений значительной площади при отсутствии централизованной подачи тепловой энергии – серьезная головная боль для владельца. Традиционный нагреватель с тенами может быть опасным из-за открытых рабочих элементов, а его энергоемкость «съест» всю ожидаемую прибыль.
А классические теплогенераторы на топливе могут не справиться с поддержанием требуемой температуры на десятках квадратных метров площади. Ситуация кажется безвыходной, но это не так. Оптимальное решение в данном случае – вихревой теплогенератор, в основу которого положен принцип кавитационных процессов.
Первые опыты устройства подобного типа проводились еще в 30-х годах прошлого столетия и активно готовились к внедрению в 50-х годах. Но беспечное человечество, полагающееся на безопасность топливных ресурсов, посчитало это изобретение ненужным, и работы были свернуты. Лишь в конце XX века, когда интенсивный рост промышленности вновь заставил задуматься об источниках энергии, о вихревых генераторах для дома вспомнили и стали доводить их до ума с целью повсеместного использования.
Конструктивные особенности вихревых теплогенераторов
Явление нагревания воздуха и других газовых смесей известно уже несколько столетий.
А вот с увеличением температуры воды ничего не получалось из-за отсутствия у нее свойства сжатия. Технический прогресс помог решить эту недоработку. В ходе многочисленных опытов выяснилось, что циркуляция жидкости по камере специальной конструкции приводит к выталкиванию из ее состава молекул воздуха. При этом вода пытается раздавить образующиеся пузырьки, число которых быстро увеличивается за счет «присоединения» новых молекул. В этом явлении кроется принцип действия вихревых генераторов. Повышение давления с одновременным эффектом увеличения объема приводит к резкому росту температуры внутри пузырьков до отметки в 1000ºС. При дальнейшем поступлении их в зону уменьшенного давления возникает явление кавитации: пузырьки лопаются, а накопленная внутри тепловая энергия выделяется в окружающий воздух и нагревает его.
Способ формирования газовых пузырьков при интенсивной циркуляции жидкости имеет свои отличия в зависимости от конструктивных особенностей теплогенератора. Это позволяет вести удобную классификацию моделей.
Пассивные тангенциальные ВТГ
Устройства, камера которых имеет так называемое статическое исполнение. Она изготовлена в форме прямой или винтовой трубы и оснащена несколькими патрубками, через которые происходит съем выделенной тепловой энергии. Нагнетание жидкости и рост давления возможен благодаря работе компрессорного устройства.
Уверенное движение жидкости по емкости входного патрубка приостанавливается за счет встроенного тормозящего приспособления. В зоне внезапного расширения объема возникает эффект разреженного пространства. Образованные из воды пузырьки газа немедленно схлопываются, их них выделяется тепловая энергия и нагревает воду. Получить ценное тепло удается через несколько устройств входа-выхода, обустроенных внутри камеры. Чтобы перепад давления для явления кавитации был особенно ощутим, емкость имеет вариативную геометрическую форму, которая меняется по мере продвижения вглубь емкости.
Пассивные аксиальные теплогенераторы
В данном устройстве также ставка сделана на стационарную конструкцию камеры.
Активные теплогенераторы
Альтернативный вариант устройства — вихревой генератор с подвижным элементом. Процесс кавитации осуществляется здесь внутри камер кавитационого типа с активаторами дисковой или барабанной конструкции. Вытеснение газа и образование пузырьков происходит здесь за счет вращения активатора и прохождения воды через перфорацию на его поверхности и многочисленные разнонаправленные отверстия на противоположной стенке камеры. Подобрать их количество и подходящую форму считается затруднительным даже на современном этапе развития металлообработки.
Область применения теплогенераторов
Долгое время вихревые генераторы для частного дома рассматривались только как устройства для альтернативного отопления. Благодаря усовершенствованию конструкции им найдено более разнообразное применение:
- Обогрев жилых и производственных помещений;
- Подготовка горячей воды для отдельных технологических операций;
- Использование в качестве проточных водонагревателей;
- Пастеризация и гомогенизация пищевых смесей и фармацевтических препаратов;
- Получение потока холодной воды под давлением;
- Парогенерация для поддержания микроклимата или иных производственных задач;
- Смешивание, разделение и обогащение нефтепродуктов.
Преимущества и недостатки вихревых генераторов
В числе неоспоримых достоинств стоит отметить:
- Экологическую безопасность;
- Защищенность от взрывов и возгораний;
- Возможность встраивания в уже имеющуюся систему оборудования;
- Экономичность, низкую стоимость полученной тепловой энергии;
- Работа без необходимости обустройства охлаждения;
- Возможность эксплуатации в условиях отсутствия устройств дымоудаления и отведения вредных веществ;
- Уровень КПД до 91-92%;
- Защиту от образования накипи, что снижает риск порчи оборудования вследствие коррозии и разрушения элементов.
Ограничения по использованию вихревых генераторов могут быть связаны со следующими особенностями:
- сравнительно высокий уровень производимого шума;
- крупные размеры;
- необходимость точной настройки кавитации;
- затратный ремонт при выходе из строя одного из элементов конструкции.
Как собрать вихревой теплогенератор для частного дома своими руками
Для конструирования вихревого генератора для частного дома своими руками потребуются камера со встроенным диском, электродвигатель, насос, дрель-болгарка, сварка, паяльник, комплект труб и запорной фурнитуры, надежная станина. Сборку следует осуществлять в строго определенной последовательности:
- на диск наносится неглубокая хаотичная перфорация;
- диск закрывается кожухом, после чего камера проверяется на герметичность;
- вал двигателя подключается к валу вращения диска;
- двигатель с камерой надежно фиксируется на станине;
- к теплогенерирующей трубе подключаются вход для холодной воды и выход для нагретого теплоносителя;
- к устройству подводится внешнее электропитание;
- генератор тестируется на предмет работоспособности и эксплуатации.
Конструктивные особенности устройства позволяют подключать его в уже действующую систему отопления или предусмотреть комплект отдельных радиаторов.
Эффект вихревого генератора, Кожухотрубный теплообменник, ANSYS Fluent
67,00 $ (USD)
В этом проекте поток теплоносителя внутри кожухотрубного теплообменника с ребрами на плоской оболочке в качестве вихревых генераторов был моделируется программой ANSYS Fluent.
Этот продукт включает в себя файл Geometry & Mesh и подробный обучающий фильм.
Есть несколько бесплатных продуктов для проверки качества наших услуг.
Чтобы заказать проект ANSYS Fluent (моделирование и обучение CFD), свяжитесь с нашими экспертами через [email protected], онлайн-поддержку или WhatsApp.
Нажмите Добавить в корзину и получите файл Geometry
Чтобы заказать свой проект или воспользоваться консультацией по CFD , свяжитесь с нашими экспертами по электронной почте ([email protected]), через вкладку онлайн-поддержки или через WhatsApp по телефону +1 (903) 231-3943.
Категории: Академический, Теплообменник Теги: теплообменник с воздушным охлаждением, угол атаки, ANSYS Fluent, пограничный слой, CFD-моделирование, компактный теплообменник, стоимость вычислений, сопротивление, ребро, оребренный теплообменник, оребренный кожухотрубный теплообменник, оребренный кожухотрубный теплообменник, плоский кожух , управление потоком, Режим потока, трение, Теплообмен, Гидравлический диаметр, пластинчатый теплообменник, полимер, перепад давления, винтовой теплообменник, разделение, Кожухотрубный теплообменник, спиральный теплообменник, губка, структура, симметрия, Обучение, Турбулентный поток , неструктурированный, вихревой генератор, вихри, след
- Описание
- Отзывы
Описание
Введение и описание проекта (воздействие вихревого генератора на кожухотрубный теплообменник)
Теплопередача от одной жидкости к другой осуществляется с помощью устройства, называемого компактным теплообменником .
Эти типы теплообменников вызывают теплообмен и имеют меньший объем и вес, чем другие случаи. Однако у них есть некоторые проблемы. Например, перепад давления жидкости в нем более значителен, чем в обычном теплообменнике. Эти типы теплообменников используются в приложениях, требующих высокой скорости теплопередачи в ограниченных объемах с использованием вихревой генератор .
Компактные теплообменники изготавливаются в различных кожухотрубных теплообменниках, теплообменниках с воздушным охлаждением, винтовых теплообменниках, спиральных теплообменниках, пластинчатых теплообменниках, а также в вертикальном и горизонтальном исполнении. Это устройство широко используется в различных приложениях.
Введение и описание проекта
используются различные стратегии для улучшения коэффициента теплопередачи , наиболее важные из которых:0054
...Введение и описание проекта
Ребристый теплообменник и другие параметры потока, такие как скорость жидкости, то, как жидкость входит, выходит и движется и т. д., являются факторами, влияющими на турбулентный поток. В последние годы появилась полезная стратегия для повышения эффективности теплопередачи на стороне воздуха с использованием управления потоком, известного как вихревой генератор. Вихревой генератор представляет собой небольшой выступ на поверхности, нарушающий режим течения и разрывающий его пограничный слой. При прохождении потока жидкости через вихревой генератор, за счет отрыва потока на краю вихревого генератора, в поле течения образуются вихри в направлении потока, что вызывает перемешивание в центральной части потока и изменение в пограничном слое и его неустойчивость. Вихри делятся на поперечные вихри и продольные вихри в зависимости от направления извержения вихря.
Из-за этих вихрей увеличивается теплопередача. Вихревые генераторы — это пассивный метод улучшения теплообмена.
Этот метод обычно используется для проектирования компактных теплообменников. Наиболее важными факторами, влияющими на характеристики теплопередачи ребра вихрегенератора, являются угол атаки вихрегенератора, длина и высота генератора. Характеристики теплопередачи от поверхностей с вихревым генератором зависят от этих двух факторов, особенно от угла атаки.
Введение и описание проекта
Вклад вихревого генератора в теплопередачу с поверхности очень мал, и это улучшение теплопередачи можно объяснить в основном завихрениями, создаваемыми в направлении потока и коррекцией отрыва области за трубами из-за к положению вихрегенератора относительно труб. Вихри усиливают перемешивание и модификацию пограничного слоя, уменьшая тепловое сопротивление воздуха и увеличивая теплопередачу. В пассивных методах увеличение теплоотдачи сопровождается увеличением перепада давления. Постепенное падение давления в основном связано с формированием восприятия, вызванного генератором вихрей.
В общем случае образование вихрей является причиной дополнительного сопротивления, возникающего при перепаде давления.
В этом проекте мы моделируем поток теплоносителя внутри кожухотрубного теплообменника с ребрами на плоской оболочке в качестве вихревых генераторов с помощью программного обеспечения ANSYS Fluent .
Кожухотрубный теплообменник Геометрия и сетка
Мы моделируем геометрию этого проекта в программе ANSYS Design Modeler и создаем сетку в программе ANSYS Mashing .
На следующих рисунках показаны геометрия и сетка. Как видно на рисунке, сетка имеет два вида структурированности в боковых частях и неструктурированность в средней части геометрии. Кроме того, общее количество ячеек сетки составляет 426100.
Эффект вихревого генератора на кожухотрубном теплообменнике Численная установка для моделирования CFD:
В этом моделировании мы принимаем следующие допущения:
- Из-за несжимаемости мы реализуем решатель давления.
- Мы выполняем эту симуляцию в стационарном режиме.
- Из-за небольшого эффекта гравитации мы пренебрегаем эффектом гравитационного ускорения.
Из-за симметрии геометрии и снижения вычислительных затрат мы моделируем только половину геометрии, а также используем граничное условие симметрии.
Мы представляем полную информацию о граничных условиях в таблице 1 и на следующем рисунке.
Стол 1 . Таблица граничных условий
| Вход | 1,42 м/с и от нормали к границе Интенсивность турбулентности: 8,023% Гидравлический диаметр (м): 0,00257 Температура(k): 303 |
| Выход | Выход давления |
| Симметрия | Симметрия |
| ВГ | Стационарная стена |
| Трубка | Стационарная стена Температура (k): 338 |
Мы применяем простой алгоритм связи давления и скорости и выбираем модель SST в качестве модели турбулентности.
Кроме того, мы представляем другие настройки, такие как метод дискретизации и начальные условия, в таблице ниже.
Таблица 2 . Таблица других числовых настроек
| дискретизация |
| ||
| Метод инициализации | Гибрид |
Результаты и обсуждение
Хотя обучающее видео полностью объясняет, как извлекать результаты, в этом разделе, как и в предыдущем разделе, мы представляем контуры давления, температуры, скорости и векторов.
Изучение контура давления показывает, что на пути потока, проходящего через трубу, возникает перепад давления. Это падение давления обусловлено поверхностным трением .
Внезапное падение давления вдоль стенок приводит к отрыву потока. Мы можем видеть это разделение в виде следа за трубами. Векторы скоростей хорошо иллюстрируют это. Из температурного контура видно, что воздушный поток в областях за трубой имеет более высокую температуру, чем в других областях. Это означает, что в кильватерных зонах низкая теплоотдача. Поскольку этот исследовательский проект направлен на увеличение скорости теплопередачи и уменьшение объема теплообменника, мы можем уменьшить площади кильватерного следа.
Вихревые генераторы используются для создания препятствия на пути потока. Хотя этот барьер, в свою очередь, увеличивает перепад давления на пути потока, он позволяет нам перенаправлять потоки в нужные области. Падение давления нежелательно, но, как видно из контура скорости, размер зон следа за трубой значительно уменьшается. Вместо этого за генератором вихрей создаются меньшие зоны следа. Уменьшение площади следа за трубой имеет большое значение с точки зрения теплообмена.
Вихревой генератор направляет поток в пространство между трубами, а с другой стороны, вихревой генератор уменьшает проход потока в канале.
Результаты и обсуждение
Таким образом, вихрегенератор направляет поток в кильватерную зону с большим ускорением. В дополнение к сильному влиянию на зону следа, ускоренный поток жидкости переносит значительный объем холодной жидкости из областей выше по течению в области следа, что приводит к лучшему теплообмену и лучшему перемешиванию в этой области между жидкостью в зонах выше по течению и зоной следа. области. Кроме того, закачивая жидкость в эту зону, мы замедляем отрыв потока поверхностей труб и уменьшаем толщину теплового пограничного слоя.
Таким образом, вихрегенератор, как пассивный прием повышения теплоотдачи за счет сужения проходного сечения и уменьшения площади следа, а также корректировки пограничного слоя у стенок, направляет в эту область высокомоментную жидкость. Медленный вихревой генератор, уменьшая прохождение потока жидкости за каждой трубой, также заставляет поток через этот участок ударяться о внешнюю поверхность трубы с более высокой скоростью и рубашкой, что может быть одним из влиятельных факторов увеличения теплопередачи.
Мы знаем, что чем выше интенсивность удара жидкости по трубам, тем выше скорость теплопередачи с этой поверхности.
Вы можете получить файл Geometry & Mesh и всеобъемлющий обучающий фильм, в котором показано, как решить проблему и получить все желаемые результаты.
Вихревой пилотный газовый нагреватель — Universal Vortex Inc
Вихревой пилотный газовый нагреватель (VPGH) защищает регуляторы газа с пилотным управлением от замерзания самонагревающимися пилотными клапанами на станциях регулирования давления. VPGH представляет собой беспламенную, энергосберегающую и не требующую технического обслуживания альтернативу традиционным пилотным нагревателям, таким как каталитические пилотные газовые нагреватели и электрические пилотные газовые нагреватели.
Обзор
С момента появления в 2001 году пилотный газовый нагреватель Vortex использовался во всех типах систем доставки природного газа: районные регулирующие станции, городские пограничные станции, топливный газ турбины сжигания на электростанциях и топливный газ заводов по производству этанола.
Доставка. Газовый нагреватель Vortex Pilot является взрывозащищенным устройством Класса 1, Раздела 1, которое соответствует и/или превосходит все федеральные и государственные требования к конструкции и применению регулирующих станций.
Сердцевиной пилотного газового нагревателя Vortex является запатентованная самонагревающаяся одноканальная вихревая труба, работающая при имеющемся на станции перепаде давления газа и преобразующем внутреннюю энергию декомпрессионного газового потока в высокоинтенсивный тепловой поток. Затем высвобождаемая тепловая энергия передается пилотному газу (нагрузочному газу), когда он проходит через теплообменник, установленный на стенках вихревой трубы. Часть генерируемого теплового потока также применяется для прогрева входных патрубков редуктора давления вихревой трубы (положение «Без замерзания»), что позволяет VPGH выполнять отсечку давления без замерзания предварительно не подогретого газа.
Преимущества
- Действующий:
- Добавляет до 90°F к газу подачи пилота
- Эффективный:
- Нагрев пилотного газа в результате планового снижения давления газа на PRS
- Нет потерь газа
- Прочный :
- Ни один VPGH не потребовал замены после установки, включая оригинальные блоки, установленные около 14 лет назад
- Не чувствителен к сырому исходному газу
- Надежный:
- Без движущихся частей
- Отсутствие вероятности перегрева
- Необслуживаемый
- Не было зарегистрировано ни одного отказа VPGH среди более чем 5000 устройств, установленных в настоящее время по всему миру
- Простота установки или модернизации в новых или существующих помещениях
Конфигурация
Доступно в 2 исполнениях:
- Single Path (VPGH-SP) имеет одну нагревательную камеру для обслуживания одного пилота одновременно.
- Dual Path (VPGH-DP) может одновременно обслуживать двух пилотов.
Рабочее давление 1500 фунтов на кв. дюйм или 100 бар изб. По запросу может быть изготовлен для более высокого рабочего давления.
Применимость:Эффективен практически в любой операционной среде.
Вот несколько крайних примеров:
Работа с одним перепадом давления более 1000 фунтов на квадратный дюйм при перепаде давления не подогретого газа при работе на открытом воздухе при температуре окружающей среды, которая может достигать -44°F.
Эксплуатация в погруженном состоянии (установки в колодцах).
При работе с серосодержащим потоком поддерживает содержание серы в виде паров, что предотвращает отложение серы в пилотном отверстии.
Области применения
Мини-пилотный газовый нагреватель Vortex Пример № 1
Мини-пилотный газовый нагреватель Vortex Исследование № 2
Нагреватель), установленный на 120°F, для предварительного нагрева потока газа перед регулятором давления от 900 до 135 фунтов на квадратный дюйм.
Клиент UVI установил вихревой подогреватель пилотного газа на станции для отдельного нагрева пилотного потока до измеренной температуры пилотного газа 135°F на выпуске VPGH.Результаты:
Установленная температура нагревателя водяной бани была снижена до 85°F (на 35° меньше), но на выходе из станции по-прежнему поддерживалась 32°F.
Ситуация:
Станции регулирования давления с давлением на входе 55 бар изб. (808,5 фунтов на кв. дюйм), давлением нагнетания 23,5 бар изб. (345,5 фунтов на кв. дюйм) и температурой газа на входе 7ºC (45ºF). Для преодоления перепада температуры Джоуля-Томсона в разреженном газе на 16ºC (61ºF) и поддержания положительной температуры пилотного газа на обеих станциях в течение всего года использовался линейный нагреватель. До внедрения решения VPGH общая стоимость топлива для подогрева газа в 2011 году составляла 247 000 долларов США9.0005
Результаты:
После установки двухконтурного вихревого пилотного газового нагревателя на обеих станциях клиент UVI смог отключить линейные нагреватели в летние месяцы и снизить температуру газа на выходе до 0ºC (32ºF) в зимнее время.