Кавитация в системе отопления: «Что такое «кавитация» в системе отопления?» – Яндекс.Кью

Кавитация в системе отопления Текст научной статьи по специальности «Физика»

Кавитация в системе отопления

Шалунова Виктория Александровна

преподаватель кафедры начертательной геометрии и графики, ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет», [email protected]

В статье анализируются причины и условия возникновения кавитации, ее последствия в системах водоснабжения и отопления, а также предлагаются способы, как устранения кавитационных явлений, так и использования положительных свойств кавитации.

Исходя из опыта эксплуатации систем теплоснабжения, очевидно, что наименее надежным звеном данных систем является транспортировка тепла. Основными проблемами тепловых сетей, на ряду с коррозионными разрушениями и загрязнениями трубопроводов является, техническое и технологическое несовершенство машинного оборудования, например, циркалюционных насосов, генераторов, кавита-ционных котлов и т.п.

Возникающие проблемы безопасности и надежности функционирования систем водоподготовки в энергетических комплексах могут быть решены с помощью кавитационной технологии, основанной на использовании эффектов кавитации. В связи с этим возникает много важных вопросов, ответы на которые должны быть найдены в процессе всесторонних исследований.

Ключевые слова: кавитация, каверна, система отопления, система водоснабжения, гидродинамика, обтекание тел, ламинарный пограничный слой, турбулентный процесс, динамика жидкости, кинетическая энергия, число кавитаций.

Согласно определению Кристофера Бренне-на: «Когда жидкость подвергается давлению ниже порогового (напряжению растяжения), тогда целостность ее потока нарушается, и образуются парообразные полости. Это явление называется кавитацией.

Формирование и схлопывание пузырьков пара происходит в течении долей секунды. Схло-пывание каждого пузырька вызывает относительно небольшое повреждение, но в течении тысяч циклов формирования и схлопывания повреждения накапливаются. Как только на поверхности появятся неравномерности, кавита-ционные разрушения начнут концентрироваться у поврежденных участков, вызывая глубокую локализованную кавитацию.

Кавитацию в насосах часто вызывают слишком большие перепады давления между всасыванием и нагнетанием. Ускоряющий кавитацию причиной обычно становиться недостаточное выходное давление. Высоким перепадам давления способствует дросселирование на стороне всасывания насоса. Образованию пузырьков может способствовать газ, уносимый через негерметичные прокладки и выделяющийся при разложении химических веществ, содержащихся в воде. Неожиданно часто вызывают трудности и неправильно сконструированные крыльчатки, и другие детали насосов.

Рассмотрим процессы образования кавитации на примере крыльчатки насоса отопительной системы более подробно.

Рссмотрение спектров обтекания различных элементов тел показывает, что отрыв пограничного слоя наступает на том участке поверхности, где при плавном обтекании давление возрастает. В тоже время, детальные исследования картин обтекания показывает, что отрыв пограничного слоя наступает не сразу после начала движения. Картинка обтекания вначале будет неустановившейся. Продолжительность начальной стадии движения от размеров и формы тела, скорости его движения и свойств жидкости [1,2,3].

Таким образом, необходимым условием отрыва потока является положительный градиент давления В общем же случае отрыв по-

тока происходит под воздействием положительного градиента, а также ламинарных и турбулентных процессов. Если оба эти фактора от-

х

X

о

го А с.

X

го т

о

ю 2

М О

О)

о

см

см

О!

о ш т

X

3

<

т О X X

сутствуют, то отрыва не происходит, например, поток не отрывается от плоской пластины, для которой характерными являются постоянство давления во всех сечениях пограничного слоя и, следовательно, равенство продольного градиента давления @р^х=0) [4,5,6] (Рисунок 1).. В точках потока жидкости, в которых давление падает до этого значения, происходит нарушение сплошности течения, то есть срыв пограничного слоя, и образуется область, заполнения парами жидкости и газами, выделившимися из раствора. Это явление в гидродинамике называется кавитацией [7].

Рисунок 1 — Смешанный пограничный слой на стенке:

1 — точка потери устойчивости ламинарного пограничного слоя;

2 — нарастающие возмущения в нем; 3 — начало области «турбулентных

пятен»; 4 — область «турбулентных пятен»; 5 — начало области развитого

турбулентного слоя; А — ламинарный пограничный слой; Б — переходная

зона; В — турбулентный пограничный слой; П — точка перехода

Однако дать определение явлению возникновения кавитации оказывается совсем не так просто, как это может показаться на первый взгляд. С понятием возникновения кавитации хотя и принято связывать появление в однородном жидком объеме паровых или газовых полостей. Однако без специальных оговорок принять такое определение нельзя, поскольку установлено, что газовые включения — кавитацион-ные зародыши — всегда существуют в жидкости, и, следовательно, однородной средой она не является.

Вместе с тем ясно, что в конечном итоге представляет интерес не сам факт наличия в жидкости каверн тех или иных размеров, а те

специфические эффекты, к которым оно приводит. Проявления кавитации чрезвычайно многообразны: изменение гидродинамических характеристик обтекаемых тел, кавитационная эрозия, люминесценция, шум, диссипация и рассеяние энергии распространяющихся в кавита-ционной области звуковых волн и т. п.

Тем не менее, всякое проявление кавитации связано с возникновением определенного вида движения каверн относительно окружающей жидкости, поэтому при определении явления возникновения кавитации целесообразно ориентироваться на тот физический механизм, вследствие действия которого стационарно существовавшие в жидкости и поэтому никак себя не проявлявшие кавитационные зародыши преобразуются в каверны и приобретают возможность совершать тот или иной вид движения.

Исследования кавитационных течений при пузырьковой и вихревой формах кавитации показывают, что при сильных степенях их развития у тела возникает связанная с ним или, как ее принято называть, присоединенная каверна. Характерные свойства таких каверн — практически прозрачная заполненная паром головная часть и пульсации заполненной пеной хвостовой части, сопровождающиеся выбросом в поток пенистых парогазовых образований.

Известно, что в хвостовой части развитой каверны невозможно существование задней критической точки, так как давление в ней, с одной стороны, должно быть равно давлению в невозмущенной жидкости, натекающей на тело, а с другой — давлению заполняющих каверну насыщенных паров (Рисунок 2).

Рисунок 2- Схема развитого кавитационного течения с обратной струйкой

Также известно, что при идеализации течения и представлении его стационарной схемой, обеспечивающей возможность долгого существования струйки (схема Эфроса), скорость на границе каверны, в том числе и в обратной струйке,

V = + , (1)

где Vм — скорость невозмущенного натекающего на тело потока;

а — число кавитации,

а площадь сечения струйки ^ пропорциональна площади миделевого сечения каверны Эк и коэффициенту сопротивления тела сп [8,9]

у = • сп

4 . (2)

В действительности такая схема течения реализовываться не может, так как поступающая в каверну масса жидкости должна каким-то образом эвакуироваться из каверны. Наблюдения показывают, что обратная струйка возникает и исчезает периодически. Следовательно, ее возникновение должно сопровождаться не упругим ударом смыкающихся в хвостовой части каверны слоев жидкости, связанным с потерями энергии и образованием пенообразной пароводяной смеси. Это подтверждается опытами: скорость струйки оказывается меньше скорости частиц жидкости на поверхности каверны.

Более детальное описание процессов, приводящих к нестационарному характеру течения в хвостовой части каверны, дает гипотеза, высказанная Л. А.Эпштейном. Схематически, согласно этой гипотезе, механизм происходящих в хвостовой части каверны процессов выглядит следующим образом. Под действием начального импульса пенообразная масса, пополняемая за счет обратной струйки, продвигается вперед -по направлению к головной части каверны.

Скорость движения на оси струйки выше, чем на периферии, так как при соприкосновении периферийных частей струйки с границей каверны возникают касательные напряжения, отбрасывающие эти частицы назад к основанию струйки. В результате пена приходит во вращательное движение, образуя тороидальный вихрь. Сила трения на границе каверны, будучи пропорциональной площади границы, на которой действуют касательные напряжения, растет по мере заполнения пеной ее хвостовой части, достигая в конце концов величины секундного импульса обратной струйки. После этого возникают условия, нарушающие силовое равновесие: сила трения продолжает расти в результате поступления пены в хвостовую часть каверны, а импульс обратной струйки уменьшается, поскольку из-за заполнения каверны пеной давление в хвостовой части падает (Рисунок 3).

Таким образом, основополагаясь на основные законы гидродинамики следует отметить, что момент возникновения кавитации характеризуется критической величиной параметра кавитации, который обычно записывают в форме числа Эйлера и имеет следующий вид

а =

кр

Р- Pv

V2

р-«

2(p„- Pv) PV2 ‘

2 (3)

где ру- давление паров насыщения; р« — давление в невозмущенном потоке; V« — скорость в невозмущенном натекающем (набегающем) на тело потоке; р — массовая плотность воды.

Рисунок 3 — Выброс пены из каверны

При искусственной кавитации давление насыщенных паров равно давлению в каверне, то есть рн = рк, а давление над свободной поверхностью равно атмосферному давлению, то есть рм = р0 [7]. Тогда выражение для параметра кавитации можно переписать в следующем виде

2(Рс — Рк)

а = ■

pVl

(4)

Структура числа кавитации — критерия моделирования кавитационных явлений — показывает, что на момент возникновения кавитации оказывает влияние не только скорость потока, но и давление, обусловленное глубиной погружения. С увеличением глубина погружения кавитация «затрудняется». Данный вывод подтверждается и результатами расчетов, проведенных Седовым Л.И., Логвиновичем Г.В., Эпштейном Л.А. [10,11,12] для веретенообразных тел с величиной числа кавитации 0,3.

Из анализа указанных работ следует также и вывод о том, что для так называемых плохо обтекаемых тел величина критической скорости наступления кавитации меньше, чем для тел хорошо обтекаемых форм

Таким образом, отрыв потока представляет собой одно из характерных явлений, сопровождающих движение жидкости. При отрыве происходит перераспределение давления на поверхность тела, вследствие чего изменяется гидродинамическая сила. Используя отрыв, вызвав его искусственным путем на каком-либо месте поверхности тела, можно, обеспечить уменьшение силы лобового сопротивления, а соответственно и потери кинетической энергии данного тела в воде.

Литература

1. Белоцерковский С.М. Математическое моделирование плоскопараллельного отрывного обтекания тел. — М.: Наука, 1988.

2. Смирнова М.Н., Звягин А.В. Подводное движение тонкого тела вблизи свободной поверхности с учетом отрыва жидкости от тела. \\ Известия российской академии ракетных и артиллерийских наук №3/2014 — С-Пб.: Научно-производственное объединение специальных материалов, 2014, с. 75-83

3. Nazarenko, Sergey (2014), Fluid Dynamics via Examples and Solutions, CRC Press (Taylor & Francis group), ISBN 978-1-43-988882-7

x x О го А С.

X

го m

о

ю 2

М О

to

4. Лойцянский Л.Г. Ламинарный пограничный слой. — М.: Физматиздат, 1962.

5. Капранова А.Б., Солопов С.А., Мельцер А.М. О способах описания процесса формирования кавитационных потоков. \\ Евразийский союз ученых №6-2 (15)/2015 — М.: ООО «Международный Образовательный Центр», 2015, с. 99-102

6. Martin, Michael J. Blasius boundary layer solution with slip flow conditions. AIP conference proceedings 585.1 2001: 518-523. American Institute of Physics. 24 Apr 2013

7. Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. Перевод с англ. докт. техн. наук Э.А. Ашратова.

— М.: Мир, 1974.

8. Перник А.Д. Проблемы кавитации. — С.П.: Судостроение, 1966.

9. Прокофьев В.В., Козлов И.И., Очеретяный С.А. Моделирование каверн с отрицательным числом кавитации — обзор некоторых работ, проведенных в институте механики МГУ. Сборник научных трудов: посвящается 80-летию со дня рождения А. Г. Терентьева. — Чебоксары, 2016. С. 138-151.

10. Седов Л.И. Плоские задачи гидродинамики и аэродинамики. — М.: Наука, 1966.

11. Логвинович Г.В. Гидродинамика течений со свободными границами. — Киев, Наукова думка, 1969.

12. Эпштейн Л.А. Методы теории размерностей и подобия в задачах гидромеханики судов.

— Л.: Судостроение, 1970.

References

1. Belotserkovskiy S.M. Matematicheskoye modelirovaniye ploskoparallel’nogo otryvnogo obtekaniya tel. — M.: Nauka, 1988.

2. Smirnova M.N., Zvyagin A.V. Podvodnoye dvizheniye tonkogo tela vblizi svobodnoy poverkhnosti s uchetom otryva zhidkosti ot tela. \\ Izvestiya rossiyskoy akademii raketnykh i artilleriyskikh nauk №3/2014 — S-Pb.: Nauchno-proizvodstvennoye ob»yedineniye spetsial’nykh materialov, 2014, s. 75-83.

3. Nazarenko, Sergey (2014), Fluid Dynamics via Examples and Solutions, CRC Press (Taylor & Francis group), ISBN 978-1-43-988882-7

4. Loytsyanskiy L.G. Laminarnyy pogranichnyy sloy. — M.: Fizmatizdat, 1962.

5. Kapranova A.B., Solopov S.A., Mel’tser A.M. O sposobakh opisaniya protsessa formirovaniya kavitatsionnykh potokov. \\ Yevraziyskiy soyuz uchenykh №6-2 (15)/2015 — M.: OOO «Mezhdunarodnyy Obrazovatel’nyy Tsentr», 2015, s. 99-102.

6. Martin, Michael J. Blasius boundary layer solution with slip

flow conditions. AIP conference proceedings 585.1 2001: 518-523. American Institute of Physics. 24 Apr 2013.

7. Knepp R., Deyli Dzh., Khemmit F. Kavitatsiya. Perevod s angl.

dokt. tekhn. nauk E.A. Ashratova. — M.: Mir, 1974.

8. Pernik A.D. Problemy kavitatsii. — S.P.: Sudostroyeniye, 1966.

9. Prokofyev V.V., Kozlov 1.1., Ocheretyanyy S.A. Modelirovaniye kavern s otritsatel’nym chislom kavitatsii -obzor nekotorykh rabot, provedennykh v institute mekhaniki MGU. Sbornik nauchnykh trudov: posvyashchayetsya 80-letiyu so dnya rozhdeniya A. G. Terent’yeva. — Cheboksary, 2016. S. 138-151.

10. Sedov L.I. Ploskiye zadachi gidrodinamiki i aerodinamiki. -M.: Nauka, 1966.

11. Logvinovich G.V. Gidrodinamika techeniy so svobodnymi granitsami. — Kiyev, Naukova dumka, 1969.

12. Epshteyn L.A. Metody teorii razmernostey i podobiya v zadachakh gidromekhaniki sudov. — L.: Sudostroyeniye, 1970.

o>

о

es

es

Ol

О Ш

m

X

The power effect of the incident flow of fluid on the streamlined body

Shalunova V.A.

National Research Moscow State University of Civil Engineering

The article analyzes the causes and conditions for the occurrence of cavitation, its consequences in the systems of water supply and heating, and also suggests ways to eliminate cavitation phenomena and to use the positive properties of cavitation.

Based on the experience of operating heating systems, it is obvious that the least reliable link in these systems is the transportation of heat. The main problems of heat networks, along with corrosion damage and contamination of pipelines, are technical and technological imperfections of machinery, for example, circulating pumps, generators, cavitation boilers, etc.

The emerging problems of safety and reliability of water treatment systems in energy complexes can be solved using cavitation technology based on the use of cavitation effects. In this regard, there are many important questions, the answers to which must be found in the process of comprehensive research.

Key words: cavitation, cavity, heating system, water supply system, hydrodynamics, body flow, laminar boundary layer, turbulent process, fluid dynamics, kinetic energy, number of cavitations.

3

<

m о x

X

Влияние кавитации на работу насоса

Выбор перекачивающего устройства для жидкостной системы делается на основании инженерных расчетов, с учетом всех параметров магистрали. Однако это априори не гарантирует эффективной работы насоса – она определяется и тем, насколько грамотно произведен монтаж. Имеется ряд существенных факторов, влияющих на функционирование прибора, причем не в лучшую сторону. Один из них – явление кавитации. Зная, что она собой представляет и как ее предотвратить (или минимизировать последствия), можно добиться долговременной безаварийной эксплуатации насоса на проектной мощности.

Кавитация – что это

Данное явление относится к области гидродинамики и во многом зависит от конструктивных особенностей технического средства, а также физических свойств перекачиваемой среды (например, ее вязкости). Оно возникает на отдельных участках как результат резкого локального снижения давления, в момент прохождения акустической волны по магистрали и в ряде иных случаев. Говорят, что этим нарушается «целостность», однородность жидкости. Кавитация сопровождается образованием воздушных пузырей, часто содержащих разреженный пар. Постепенно увеличиваясь в размерах, в определенный момент они схлопываются. Такой процесс неуправляем, и его можно лишь спрогнозировать и принять ряд мер, препятствующих возникновению подходящих для него условий.

Эффект кавитации имеет и положительные стороны, а потому используется для решения многих задач в различных сферах: медицине, промышленности. Но на перекачивающие устройства она действует пагубно.

Последствия кавитации для насоса

• Эрозия материалов. Данный эффект обусловлен наличием выделяющихся газов с высокой температурой (по некоторым расчетам до +1 300 0С) и их химической агрессивностью. В такой среде ротор, крыльчатка насоса, улитка, подшипники, элементы уплотнений и присоединений не прослужат срок, заявленный производителем.
• Резкие перепады давления, гидравлические удары. Во время кавитации происходит постоянное образование и схлопывание воздушных пузырей. Выделяющаяся энергия действует разрушительно даже на химически инертные материалы.
• Шумы. Их источник – ударная волна. Она возникает в области кавитации, и работа насоса сопровождается «звуковым эффектом». Если он установлен не в пристройке (топочной, мини-котельной), то этот шум будет постоянным фоном в доме, и избавиться от него крайне сложно.
• Сбои в функционировании оборудования. Некорректная работа насоса, снижение его производительности напрямую отражается на котельной установке: постоянная и хаотичная смена режимов горелки, интенсивности пламени и тому подобное. Повышенный износ деталей, расход топлива, а то и отказ техники по сигналу аварии обеспечены.

Способы борьбы с явлением кавитации

1. Грамотный выбор насоса по характеристикам. В документации на каждый образец обозначен кавитационный запас (∆hтр). Данная величина показывает, при каком давлении (минимальном) жидкая среда сохранит свою однородность при прохождении по перекачивающему устройству.

   Расчет значения параметра ∆hтр производится на основании сложных формул и таблиц. А потому для определения данной характеристики насоса, монтируемого в конкретную систему, лучше обратиться к профессионалу. В дальнейшем устранить причины, вызывающие кавитацию, будет довольно сложно, хлопотно и дорого.

2. Увеличение сечения всасывающего патрубка. Если объем жидкости на входе будет больше, чем на выходе, риск появления кавитации нивелируется.
3. Повышение напора в системе. Это достигается несколькими способами:

• уменьшением расстояния между насосом и гидробаком;
• заменой присоединяемой трубы на изделие с идеально гладкой полостью. Например, металла на пластик;
• максимальным выпрямлением участка схемы до насоса. То есть оптимизацией количества поворотов трассы. При невозможности этого нужно увеличить радиус изгиба труб;
• регулярным наполнением бака, повышением в нем давления, установкой бустерного насоса.

Конкретные рекомендации по устранению причин, вызывающих эффект кавитации в насосе, может дать только профессионал. Учитывая негативные последствия, в том числе и материального характера, вряд ли стоит экономить на оплате его услуги.

Специалисты сервисного подразделения «АЛЬФАТЭП» помогут жителям Подмосковья правильно спроектировать систему отопления или водоснабжения, выбрать оптимальную версию насоса, а также устранить причины, вызывающие явление кавитации в уже смонтированном приборе. Связаться с ними можно по телефону 8 (495) 109 00 95 (звонок бесплатный) или через сайт alfatep.ru (раздел «Контакты»). Заявки на производство работ обрабатываются в день оставления, оплата – в любой удобной клиенту форме.

Кавитационный теплогенератор. Устройство и работа. Применение

Кавитационный теплогенератор – специальное устройство, в котором применяется эффект нагрева жидкости кавитационным способом. То есть это эффект, при котором образуются микроскопические пузырьки пара в областях локального уменьшения давления в воде. Это может наблюдаться во время вращения насосной крыльчатки или вследствие воздействия на воду звукового колебания. В результате этого жидкость нагревается, а это значит, что при помощи нее можно обогревать дом или квартиру.

На сегодняшний день кавитационный теплогенератор считается инновационным изобретением. Однако уже практически век тому назад ученые размышляли над тем, как можно использовать эффект кавитации. Впервые подобную установку собрал Джозеф Ранк в 1934 году. Именно он отметил, что входные и выходные температуры воздушных масс этой трубы отличаются. Советские ученые несколько усовершенствовали трубы Ранка, использовав для этой цели жидкость. Опыты показали, что установка позволяет быстро разогревать воду. Однако на тот период необходимость в такой установке была минимальна, ведь энергия стоила копейки. Сегодня же, вследствие удорожания электричества, нефти и газа, потребность в таких установках возрастает.

Виды

Кавитационный теплогенератор

 по своему устройству может быть роторным, трубчатым или ультразвуковым:

• Роторные устройства представляют агрегаты, в которых используются центробежные насосы с измененной конструкцией. В качестве статора здесь применяется насосный корпус, куда устанавливается входная и выходная труба. Главным рабочим элементом здесь выступает камера, где размещается подвижный ротор, он работает по принципу колеса.

Роторная установка имеет сравнительно простую конструкцию, однако для эффективной ее работы необходим очень точный монтаж всех его элементов. В том числе здесь требуется точнейшее балансирование двигающегося цилиндра. Необходима плотная посадка роторного вала, а также тщательная выверка и замена пришедших в негодность материалов изоляции. КПД таких устройств не являются довольно большим. Они имеют не очень большой срок службы. К тому же такие агрегаты работают с выделением достаточно большого шума.

• Трубчатые тепловые генераторы осуществляют кавитационное нагревание благодаря продольному расположению трубок. При помощи помпы нагнетается давление во входящую камеру. В результате жидкость направляется через указанные трубки. На входе вследствие этого появляются пузырьки. Во второй камере устанавливается высокое давление. Пузырьки, которые при попадании во вторую камеру разрушаются, вследствие чего они отдают свою тепловую энергию. Эта энергия вместе с паром направляется на обогрев дома. Коэффициент полезного действия подобных конструкций может достигать высоких показателей.
• Ультразвуковые тепловые генераторы. Кавитация здесь образуется благодаря ультразвуковым волнам, которые создает установка. В результате такого принципа работы обеспечиваются минимальные потери энергии. Трения здесь практически нет, вследствие чего коэффициент полезного действия ультразвукового теплового генератора невероятно высок.

Устройство

Кавитационный теплогенератор имеет устройство в зависимости от принципа действия. Типичным и наиболее распространенным представителем роторных тепловых генераторов является центрифуга Григгса. В такой агрегат заливается вода, после чего запускается ось вращения при помощи электрического двигателя. Главным достоинством такой конструкции является то, что привод нагревает жидкость, а также выступает в качестве насоса. Поверхность цилиндра имеет огромное количество неглубоких круглых отверстий, которые позволяют создать эффект турбулентности. Нагревание жидкости обеспечивается благодаря силам трения и кавитации.

Число отверстий в установке зависит от используемой роторной частоты вращения. Статор в тепловом генераторе выполнен в виде цилиндра, который запаян с двух концов, где непосредственно вращается ротор. Существующий зазор между статором и ротором равняется примерно 1,5 мм. Отверстия в роторе необходимы для того, чтобы в жидкости, трущейся о поверхности цилиндра, появлялись завихрения с целью создания кавитационных полостей.

В указанном зазоре также наблюдается и нагревание жидкости. Чтобы тепловой генератор эффективно работал, поперечный размер ротора должен составлять минимум 30 см. В то же время скорость его вращения должна достигать 3000 оборотов в минуту.

В ультразвуковых устройствах для создания эффекта кавитации используется кварцевая пластина. Она под воздействием электрического тока создает колебания звука. Эти звуковые колебания направляются на вход, вследствие чего устройство производит вибрации. На обратной фазе волны создаются участки разряжения, вследствие чего можно наблюдать кавитационные процессы, которые создают пузырьки.

Чтобы обеспечить максимальный коэффициент полезного действия, рабочая камера теплового генератора выполняется в виде резонатора, который настроен на ультразвуковую частоту. Образованные пузырьки моментально переносятся потоком через узкие трубки. Это необходимо, чтобы получить разряжение, так как пузырьки в тепловом генераторе могут быстро смыкаться, отдавая свою энергию обратно.

Принцип работы

Кавитационный теплогенератор позволяет создать процесс, во время которого в жидкости создаются пузырьки. Если рассматривать этот процесс, то он сравним с закипанием воды. Однако при кавитации наблюдается локальное падение давления, что и приводит к появлению пузырьков. В тепловом генераторе формируются вихревые потоки, вследствие них происходит кавитационный разрыв пузырьков, что приводит к нагреванию жидкости. Нагревание приводит к резкому снижению давления жидкости. Полученная энергия получается довольно дешевой, она отлично подходит для отопления помещений. В качестве теплоносителя можно использовать антифриз.

Для подобных установок обычно нужно примерно в 1,5 раза меньше электрической энергии, чем это необходимо для радиаторных и иных систем. При этом нагревание жидкости осуществляется в замкнутой системе. Работают такие агрегаты посредством преобразования одной энергии в другую. В итоге она превращается в тепловую.

Применение

Кавитационный теплогенератор

 в большинстве случаев применяется для нагревания воды, а также смешивания жидкостей. Поэтому подобные установки в большинстве случаев используются для:

• Отопления. Тепловой генератор преобразует механическую энергию движения воды в тепловую энергию, которую успешно можно использовать для обогрева зданий различного характера. Это могут быть небольшие частные постройки, в том числе крупные промышленные объекты. К примеру, на территории нашей страны на текущий момент можно насчитать минимум с десяток населенных пунктов, в которых централизованное отопление осуществляется не обычными котельными, а кавитационными установками.
• Нагревания проточной воды, которая применяется в быту. Тепловой генератор, который включен в сеть, может довольно быстро нагревать воду. В результате подобное оборудование с успехом можно применять для разогревания воды в бассейнах, автономном водопроводе, саунах, прачечных и тому подобное.
• Смешивания несмешиваемых жидкостей. Устройства кавитационного типа могут применяться в лабораториях, где имеется необходимость высококачественного смешивания жидкостей, имеющих разную плотность.

Как выбрать

Кавитационный теплогенератор может быть выполнен в нескольких исполнениях. Поэтому выбирать такое устройство для отопления своего дома нужно с учетом ряда параметров:

• Подбирать тепловой генератор необходимо, исходя из того, для какой площади необходимо отопление. Также следует учесть, какая погода наблюдается в зимний период. Важной характеристикой будет и теплоизоляция стен. То есть нужно выбирать устройство, которое будет обеспечивать необходимое количество тепла.
• Если Вы приобретаете стандартную установку, то желательно, чтобы она была оборудована приборами контроля выделяемой теплоты и датчиками защиты. Лучше сразу приобрести установку с автоматическим блоком контроля и управления. Поэтому кавитационную установку рекомендуется приобретать в комплексе с другим оборудованием с услугой установки под ключ. Специалисты сами подберут и выполнят расчеты по монтажу тепловой системы в вашем доме.
• Если Вы решили сэкономить и приобрести оборудование по отдельности, то здесь важно определиться с особенностями всех элементов системы. Насос должен иметь возможность работы с жидкостями, которые нагреты до высокой температуры. В противном случае система быстро придет в негодность и ее придется ремонтировать. К тому же насос должен обеспечивать давление от 4 атмосфер.
• Если Вы решили соорудить кавитационную установку самостоятельно, то здесь важно верно подобрать сечение канала камеры кавитации. Оно должно составлять порядка 8-15 мм. Перед созданием такой установки важно тщательно изучить действующие схемы подобных устройств. Кавитационный теплогенератор по своему виду будет напоминать насосную станцию, которой не нужна дымоотводная труба. При ее работе не выделяется угарный газ, грязь или копоть.

Похожие темы:

Кавитационный теплогенератор: устройство, принцип работы, виды

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

Устройство и принцип работы

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

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

Простейшая модель

Рис. 1: Принцип работы кавитационного теплогенератора

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

Идеальный теплогенератор Потапова

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

Рис. 2: кавитационный теплогенератор Потапова

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

Виды

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

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

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

Роторный теплогенератор

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

Рис. 3: конструкция генератора роторного типа

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

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

Рис. 4: дисковый теплогенератор

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

Трубчатые

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

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

Ультразвуковые

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

Рис. 5: принцип работы ультразвукового теплогенератора

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

Применение

В промышленности  и в быту кавитационные теплогенераторы нашли реализацию в самых различных сферах деятельности. В зависимости от поставленных задач они применяются для:

• Отопления – внутри установок происходит преобразование механической энергии в тепловую, благодаря чему нагретая жидкость двигается по системе отопления. Следует отметить, что кавитационные теплогенераторы могут отапливать не только промышленные объекты, но и целые поселки.
• Нагревание проточной воды – кавитационная установка способна быстро нагревать жидкость, за счет чего может легко заменять газовую или электрическую колонку.
• Смешение жидких веществ – за счет разрежения в слоях с получением мелких полостей такие агрегаты позволяют добиться надлежащего качества перемешивания жидкостей, которые естественным образом не совмещаются из-за разной плотности.

Плюсы и минусы

В сравнении с другими теплогенераторами, кавитационные агрегаты отличаются рядом преимуществ и недостатков.

К плюсам таких устройств следует отнести:

• Куда более эффективный механизм получения тепловой энергии;
• Расходует значительно меньше ресурсов, чем топливные генераторы;
• Может применяться для обогрева как маломощных, так и крупных потребителей;
• Полностью экологичен – не выделяет в окружающую среду вредных веществ во время работы.

К недостаткам кавитационных теплогенераторов следует отнести:

• Сравнительно большие габариты – электрические и топливные модели имеют куда меньшие размеры, что немаловажно при установке в уже эксплуатируемом помещении;
• Большая шумность за счет работы водяного насоса и самого кавитационного элемента, что затрудняет его установку в бытовых помещениях;
• Неэффективное соотношение мощности и производительности для помещений с малой квадратурой (до 60м² выгоднее использовать установку на газу, жидком топливе или эквивалентной электрической мощности с нагревательным тэном).\

КТГ своими руками

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

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

Рис. 6: схема кавитационного теплогенератора

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

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

Видео в помощь

Список использованной литературы

• Акуличев В. А. «Кавитация в криогенных и кипящих жидкостях» 1978
• Корнфельд М. «Упругость и прочность жидкостей»  1951
• Федоткин И. М., Гулый И. С. «Кавитация, кавитационная техника и технология, их использование в промышленности» 1997

Не все то кавитация, что шумит или Что же происходит на самом деле?

Кавитация в камере насоса явление, мягко говоря, не желательное. Последствия разрушительного действия тысяч микроскопических гидроударов на рабочие колеса насосов видны на Рис 1, 2. Процесс кавитации сопровождается характерным звуком, шипением с металлическим звоном.
 Рис 1                                                                                Рис 2

Но если вы слышите звук и думаете, что это кавитация, то это не всегда так. Вернемся к физике процесса.

Кавитация и как её избежать

Кавитация — это процесс образования и схлопывания пузырьков пара в движущейся жидкости. Причиной возникновения пузырьков является локальное снижение давления на всасывающей стороне насоса и часть воды там закипает.

Из курса физики известно, что температура кипения воды зависит от давления. При нормальном атмосферном давлении вода закипает при 100°С, а на высокогорных плато, где атмосфера разрежена и давление ниже, уже при 70°.

В приемной камере насоса давление может падать до нескольких процентов от атмосферного и часть воды закипает даже при температуре 7-10°С, с образованием множества микроскопических пузырьков пара. А при прохождении жидкости через рабочее колесо, давление резко возрастает, процесс кипения прекращается, пузырьки схлопываются. Процесс резкого схлопывания сопровождается ударной волной (гидроударом), которая и разрушает рабочие части насоса и вызывает характерный шум.

Чтобы не допустить возникновения кавитации производители насосов в характеристиках указывают параметр NPSH: Net Positive Suction Head – чистый гидравлический напор (кавитационный запас). Измеряется в метрах водяного столба.

По сути, он значит, что давление перекачиваемой жидкости на всасывающей стороне насоса не должно опускаться ниже указанного уровня NPSH.

На Рис 3 изображен образец графика кривой насоса. Для выбранной рабочей точки Q=16,2м3\ч; H=45,5м кавитационный запас составляет 1,4 метра.

Рис 3

Чтобы оценить склонность системы к возникновению кавитации нужно сравнить реальное давление на всасывающей стороне (маркируется NPSHa) с данными от производителя (паспортным NPSH, в нашем примере =1,4 м, его еще маркируют NPSHr). Для стабильной работы насоса рекомендуется, чтобы уровень NPSHa был больше NPSHr минимум на 0,5м – в нашем примере NPSHa должен быть не меньше 1,4+0,5=1,9 метра.

Проще всего измерить уровень NPSHa с помощью манометра, установленного на всасывающей стороне перед насосом.

Но сделать это не всегда возможно, поэтому приводим несколько формул для расчета уровня NPSHa, для самых распространенных вариантов. Эскизы и формулы также полезны для понимания физики процесса.
 Рис 4                                                                                                 Рис 5

Где:

Pb = атмосферное давление, в метрах;

Vp = Давление насыщенных паров жидкости при максимальной рабочей температуре жидкости, в метрах;

P = Давление на поверхности жидкости в закрытой емкости, в метрах;

Ls = Максимальная высота всасывания, в метрах;

Lh =Максимальная высота подпора, в метрах;

Hf = Потери на трение во всасывающем трубопроводе при требуемой производительности насоса, в метрах.

Рис 6                                                                                          Рис 7

Воздухововлечение — что это и чем грозит

Но похожий звук могут давать и растворенный в воде воздух, который тоже образовывает пузырьки при падении давления. Вреда от этих пузырьков существенно меньше, так как они не могут так резко схлопнуться, чтобы образовать ударную волну.

Но если воздуха в воде будет слишком много, а так бывает если идет подсос через трещину в трубе или повреждение фланцевых уплотнений, то в рабочей камере насоса может образоваться «воздушный замок» и движение жидкости останавливается. Насос все же не компрессор и протолкнуть воздушную пробку не может, и в результате перестает качать. Давление на выходе падает, и хорошо, если насос отключит система защиты от сухого хода. Иначе насос выйдет из строя.

Но даже если воздуха в жидкости недостаточно чтобы образовать воздушную пробку и остановить поток, эта «гремучая смесь» вызывает вибрацию, которая вредит подшипниками и торцевым уплотнениям, а шум легко спутать с кавитацией.

Эта проблема чаще присуща самовсасывающим системам (см. Рис. 4, 6). Давление на всасывающей стороне у них ниже атмосферного и, если погруженный в емкость патрубок оказывается слишком близко к поверхности, он засасывает водно-воздушную смесь, которая и вызывает вышеописанные проблемы.

Чтобы рассчитать минимально необходимую глубину погружение патрубка существует множество формул главными переменными, в которых являются размер (производительность) насоса и скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе. Но по опыту эксплуатации и эмпирическим данным известно, что:

• для маломощных самовсасывающих насосов – минимальный уровень погружения патрубка – 1 метр;
• для больших насосов – уровень погружения патрубка не менее 3 метров.

Вихри и водовороты в области заборного патрубка

Бывают ситуации, когда выдержать требования по глубине погружения или скорости движения жидкости через водозаборный патрубок невозможно. В таких случаях есть опасность образования водных вихрей (водоворотов) в районе всасывающего патрубка. Структура формирования вихря показана на Рис 8.

 Рис 8

Закручивающийся водный поток образует «хобот», который затягивает воздух во всасывающий патрубок. К чему это может привести описано в предыдущем пункте.

А если сам «хобот» вихря поднимется по трубе в камеру насоса, то перед тем как он будет «разрублен» рабочим колесом, вал, само колесо и подшипниковые узлы испытывают значительные динамические нагрузки, и вибрацию. Тем более, что сам по себе водяной вихрь нестабилен, и его конец «гуляет» по радиусу рабочего колеса.

Эффективно противостоять возникновению вихря внутри всасывающего патрубка помогает раструб (колокол) на конце трубопровода, диаметр которого в 1,3 раза больше диаметра основной всасывающей трубы, см. Рис. 9. Кромка колокола разрубает «хобот» водоворота и не дает ему подняться в трубу.

Рис 9

Если раструба недостаточно специалисты рекомендуют также вертикальные перегородки вокруг труб, похожие на ракетные стабилизаторы.

На Рис 10, 11 изображены крайне нежелательные варианты взаимного расположения труб, которые увеличивают опасность возникновение вихрей во всасывающем трубопроводе.
 Рис 10                                                                                                 Рис 11

Если конструкция и размеры резервуара не позволяют максимально удалить всасывающие и напорные трубопроводы друг от друга, специалисты-гидротехники рекомендуют устанавливать между ними перегородку, которая будет разрушать вихревые потоки.

Надеемся материал статьи был для вас полезен, если есть дополнительные вопросы по подбору и эксплуатации насосного оборудования, звоните нам +38 (044) 587-78-30. Наш технический отдел всегда к вашим услугам.

Поделитесь статьей в соц сетях с Вашими коллегами, которым важно знать такие факты.

Кавитационные насосы принцип работы. Делаем вместе теплогенератор своими руками

Отопление дома, гаража, офиса, торговых площадей – вопрос, решать который надо сразу после того, как помещение построено. И не важно, какое время года на улице. Зима всё равно придёт. Так что побеспокоиться о том, чтобы внутри было тепло необходимо заранее. Тем, кто покупает квартиру в многоэтажном доме, волноваться не о чем – строители уже всё сделали. А вот тем, кто строит свой дом, оборудует гараж или отдельно стоящее небольшое здание, придётся выбирать, какую систему отопления устанавливать. И одним из решений будет вихревой теплогенератор.

Сепарация воздуха, иначе говоря, разделение его на холодную и горячую фракции в вихревой струе – явление, которое и легло в основу вихревого теплогенератора, было открыто около ста лет назад. И как это часто бывает, лет 50 никто не мог придумать, как его использовать. Так называемую вихревую трубу модернизировали самыми разными способами и пытались пристроить практически во все виды человеческой деятельности. Однако везде она уступала и по цене и по КПД уже имеющимся приборам. Пока русский учёный Меркулов не придумал запустить внутрь воду, не установил, что на выходе температура повышается в несколько раз и не назвал этот процесс кавитацией. Цена прибора уменьшилась не намного, а вот коэффициент полезного действия стал практически стопроцентным.

Принцип действия

Так что же такое эта загадочная и доступная кавитация? А ведь всё довольно просто. Во время прохождения через вихрь, в воде образуется множество пузырьков, которые в свою очередь лопаются, высвобождая некое количество энергии. Эта энергия и нагревает воду. Количество пузырьков подсчёту не поддаётся, а вот температуру воды вихревой кавитационный теплогенератор может повысить до 200 градусов. Не воспользоваться этим было бы глупо.

Два основных вида

Несмотря на то и дело появляющиеся сообщения о том, что кто-то где-то смастерил уникальный вихревой теплогенератор своими руками такой мощности, что можно отапливать целый город, в большинстве случаев это обычные газетные утки, не имеющие под собой никакой фактической основы. Когда-нибудь, возможно, это случиться, а пока принцип работы этого прибора можно использовать только двумя способами.

Роторный теплогенератор. Корпус центробежного насоса в этом случае будет выступать в качестве статора. В зависимости от мощности по всей поверхности ротора сверлят отверстия определённого диаметра. Именно за счёт их и появляются те самые пузырьки, разрушение которых и нагревает воду. Достоинство у такого теплогенератор только одно. Он намного производительнее. А вот недостатков существенно больше.

• Шумит такая установка очень сильно.
• Изношенность деталей повышенная.
• Требует частой замены уплотнителей и сальников.
• Слишком дорогое обслуживание.

Статический теплогенератор. В отличие от предыдущей версии, здесь ничего не вращается, а процесс кавитации происходит естественным путём. Работает только насос. И список достоинств и недостатков принимает резко противоположное направление.

• Прибор может работать при низком давлении.
• Разница температур на холодном и горячих концах довольно велика.
• Абсолютно безопасен, в каком бы месте не использовался.
• Быстрый нагрев.
• КПД 90 % и выше.
• Возможность использования, как для обогрева, так и для охлаждения.

Единственным недостатком статического ВТГ можно считать дороговизну оборудования и связанную с этим довольно долгую окупаемость.

Как собрать теплогенератор

При всех этих научных терминах, которые могут напугать незнакомого с физикой человека, смастерить в домашних условиях ВТГ вполне возможно. Повозиться, конечно, придётся, но если всё сделать правильно и качественно, можно будет наслаждаться теплом в любое время.

И начать, как и в любом другом деле, придётся с подготовки материалов и инструментов. Понадобятся:

• Сварочный аппарат.
• Шлифмашинка.
• Электродрель.
• Набор гаечных ключей.
• Набор свёрл.
• Металлический уголок.
• Болты и гайки.
• Толстая металлическая труба.
• Два патрубка с резьбой.
• Соединительные муфты.
• Электродвигатель.
• Центробежный насос.
• Жиклёр.

Вот теперь можно приступать непосредственно к работе.

Устанавливаем двигатель

Электродвигатель, подобранный в соответствии с имеющимся напряжением, устанавливается на станину, сваренную или собранную с помощью болтов, из уголка. Общий размер станины вычисляется таким образом, чтобы на ней можно было разместить не только двигатель, но и насос. Станину лучше покрасить во избежание появления ржавчины. Разметить отверстия, просверлить и установить электродвигатель.

Подсоединяем насос

Насос следует подбирать по двум критериям. Во-первых, он должен быть центробежным. Во вторых, мощности двигателя должно хватить, чтобы его раскрутить. После того, как насос будет установлен на станину, алгоритм действий следующий:

• В толстой трубе диаметром 100 мм и длиной 600 мм с двух сторон нужно сделать внешнюю проточку на 25 мм и в половину толщины. Нарезать резьбу.
• На двух кусках такой же трубы длинной каждый 50 мм нарезать внутреннюю резьбу на половину длины.
• Со стороны противоположной от резьбы приварить металлические крышки достаточной толщины.
• По центру крышек сделать отверстия. Одно по размеру жиклёра, второе по размеру патрубка. С внутренней стороны отверстия под жиклёр сверлом большого диаметра необходимо снять фаску, чтобы получилось подобие форсунки.
• Патрубок с форсункой подсоединяется к насосу. К тому отверстию, из которого вода подаётся под напором.
• Вход системы отопления подсоединяется ко второму патрубку.
• К входу насоса присоединяется выход из системы отопления.

Цикл замкнулся. Вода будет под давлением подаваться в форсунку и за счёт образовавшегося там вихря и возникшего эффекта кавитации станет нагреваться. Регулировку температуры можно осуществить, установив за патрубком, через который вода попадает обратно в систему отопления, шаровый кран.

Чуть прикрыв его, вы сможете повысить температуру и наоборот, открыв – понизить.

Усовершенствуем теплогенератор

Это может звучать странно, но и эту довольно сложную конструкцию можно усовершенствовать, ещё больше повысив её производительность, что будет несомненным плюсом для обогрева частного дома большой площади. Основывается это усовершенствование на том факте, что сам насос имеет свойство терять тепло. Значит, нужно заставить расходовать его как можно меньше.

Добиться этого можно двумя путями. Утеплить насос при помощи любых подходящих для этой цели теплоизоляционных материалов. Или окружить его водяной рубашкой. Первый вариант понятен и доступен без каких-либо пояснений. А вот на втором следует остановиться подробнее.

Чтобы соорудить для насоса водяную рубашку придётся поместить его в специально сконструированную герметическую ёмкость, способную выдерживать давление всей системы. Вода будет подаваться именно в эту емкость, и насос будет забирать её уже оттуда. Внешняя вода так же нагреется, что позволит насосу работать намного продуктивнее.

Вихрегаситель

Но, оказывается и это ещё не всё. Хорошо изучив и поняв принцип работы вихревого теплогенератора, можно оборудовать его гасителем вихрей. Подаваемый под большим давлением поток воды ударяется в противоположную стенку и завихряется. Но этих вихрей может быть несколько. Стоит только установить внутрь устройства конструкцию напоминающую своим видом хвостовик авиационной бомбы. Делается это следующим образом:

• Из трубы чуть меньшего диаметра, чем сам генератор необходимо вырезать два кольца шириной 4-6 см.
• Внутрь колец приварите шесть металлических пластинок, подобранных таким образом, чтобы вся конструкция получилась длинной равной четверти длины корпуса самого генератора.
• Во время сборки устройства закрепите эту конструкцию внутри напротив сопла.

Пределу совершенства нет и быть не может и усовершенствованием вихревого теплогенератора занимаются и в наше время. Не всем это под силу. А вот собрать устройство по схеме, приведённой выше, вполне возможно.

В современных условиях приобретение собственного устройства по производству и подаче тепла обходится покупателям в достаточно крупную сумму. Для экономии средств или при отсутствии возможности приобрести теплоисточник в магазине есть резонные основания сконструировать теплогенератор своими руками. Существует несколько разновидностей подобныхпроектов. Выбор зависит от технических возможностей владельца или задач, которые требуется решить с помощью теплогенерирующей системы.

Преимущества самодельного теплопроизводства

В целом есть два типа устройств: статические и роторные. Если в первом варианте в основе конструкции есть сопло, то другие машины создают кавитацию с помощью ротора. Эти вихревые конструкции можно сравнить между собой и выбрать подходящий вариант для сборки.

Теплогенератор, своими руками сконструированный, поможет обеспечить комфортным температурным режимом загородный дом, дачу, отдельный коттедж, квартиру — при отсутствии централизованного отопления, его дефектах, перебоях или авариях.

Также подобные устройства помогают компенсировать расходы на тепло, выбрать оптимальный вариант энергоснабжения. Они несложны в конструкционном плане и экономичны, экологически безопасны.

Как сделать теплогенератор своими руками?

Для сборки потребуются следующие материалы и инструменты:

Достаточное количество труб, соответствующих помещению по длине и ширине;
— перфоратор (дрель) для сверления труб;
— насос;
— кавитатор любой разновидности;
— манометр;
— термометр для замера уровня тепла и гильзы для него;
— краны для отопительных систем;
— двигатель на электрической основе.

Для систем разного типа могут потребоваться дополнительные комплектующие. Но в целом самодельные отопительные приборы вполне доступны для конструирования и настройки всем желающим.

Кавитационная конструкция

Кавитационный теплогенератор своими руками можно сделать на основе который часто имеется в ванной, скважине, системе водоснабжения коттеджа. Низкая эффективность такого насоса может быть преобразована в энергию кавитационного нагревателя. Произойдет переход механической энергии в тепловую. Этот принцип часто используют в промышленности.

Кавитационный теплогенератор своими руками изготавливается на основе насоса, нагнетающего давление над соплом. Недостаток кавитацинного прибора — высокий уровень шума, большая мощность, неуместная в небольших помещениях, редкие материалы, габариты — даже миниатюрная модель займет 1,5 квадратных метра.

Обогрев на дровах

Теплогенератор на дровах, своими руками сделанный, обеспечит стабильный обогрев помещений при отсутствии централизованного отопления и наличия достаточного количества древесного топлива. Как бы ни развивались технологии и строительные методы, дровяная печь, камин спасут при перебоях с теплоснабжением.

Для отопления на дровах осуществляется или традиционной печки.

Но такие системы требуют тщательного соблюдения норм безопасности. Важно определиться с местом установки печи — массивные агрегаты не всегда можно разместить в дачных домиках.

Сделать теплогенератор на дровах своими руками — это хорошее решение при необходимости автономного обогрева комнат. Иногда это действительно единственный возможный вариант отопления.

Устройство Потапова

Теплогенератор Потапова своими руками можно сделать с использованием следующих материалов:

Шлифовальная машина для углов;
— сварочный прибор;
— дрель и сверла;
— на 12 и 13;
— разные болты, гайки, шайбы;
— металлические уголки;
— краски и грунтовки.

Теплогенератор Потапова, своими руками сделанный, позволяет вырабатывать тепло на основе электрического двигателя с использованием насоса. Это очень экономичный вариант, изготовить который достаточно просто из обычных деталей.
Двигатель выбирают в зависимости от существующего напряжения — 220 или 380 В.

С него начинают сборку, закрепляя на станине. Выполняется металлический каркас из угольника, сварка и болты, гайки помогают закрепить всю конструкцию. Делаются отверстия для болтов, внутри размещается двигатель, каркас покрывают краской. Затем подбирают центробежный насос, который будет раскручиваться двигателем. Насос устанавливают на раме, однако в данном случае потребуется соединительная муфта с токарного станка, которую можно заказать на заводе. Важно утеплить генератор специальным кожухом из жестяных листов или алюминия.

Генератор Френетта

Теплогенератор Френетта своими руками делают многие любители технических экспериментов — этот агрегат известен невероятно высоким КПД и большим разнообразием моделей. Однако многие из этих тепловых насосов достаточно дороги.

Теплогенератор Френетта своими руками можно сделать из следующих комплектующих:
— ротора;
— статора;
— лопастного вентилятора;
— вала и др.
Статор и ротор выполняют роль цилиндров, один внутри другого. В большой заливается масло, малый цилиндр за счет своих оборотов нагревает всю систему. Вентилятор обеспечивает подачу горячего воздуха. Это достаточно простая модель теплового насоса, которая поддается усовершенствованию. В дальнейшем можно заменить внутренний цилиндр дисками из стали или убрать вентилятор.
Высокий уровень КПД обеспечивается циркуляцией носителя тепла (масла) в закрытой системе. Нет теплообменника, но мощность нагрева достаточно высокая. Эта система экономит затраты, которые обычно нужно выделять на другие виды обогрева.

Генератор на магните

Магнитные системы обогрева относятся к вихревому типу и работают на основе В процессе функционирования образуется электромагнитное поле, чью энергию нагреваемые объекты поглощают и преобразовывают в тепловую. В основе такого агрегата лежит индукционная катушка — многовитковая цилиндрическая, при проходе через которую электрический ток создает магнитное поле переменного состояния.

Магнитный теплогенератор своими руками делают из элементов: сопло и манометр на выходе, термометр с гильзами, краны и индукционные элементы. Если разместить нагреваемый объект вблизи такого агрегата, создаваемый поток магнитной индукции будет пронизывать нагреваемый объект. Линии электрического поля располагаются перпендикулярно направлению магнитных частиц и идут по замкнутому кругу.

В процессе расхождения вихревых потоков электричества энергия трансформируется в тепловую — происходит нагревание объекта.

Магнитный теплогенератор, своими руками изготовленный (с инвертором), позволяет использовать силу магнитных полей для запуска насоса, быстро прогреть помещение и любые вещества до высоких температур. Такие нагреватели могут не только нагреть воду до нужной температуры, но и расплавить металлы.

Генератор на дизеле

Своими руками собранный, поможет эффективно решить проблему обогрева непрямым способом. Весь обогревательный процесс в таких агрегатах полностью автоматизирован, дизельный прибор можно использовать в и промышленных нуждах.
Основной вид топлива в данном случае — дизель или керосин. Устройство представляет собой пушку, которая формируется из корпуса (кожуха), топливного бака и присоединенного насоса, а также очистного фильтра и камеры сгорания. Топливный бак помещают внизу агрегата для удобства подачи ресурса.

Дизельный теплогенератор, своими руками сделанный, поможет эффективно и оперативно обогреть помещение достаточно экономичным способом.

Также топливом может служить агрегаты имеют форсунку, которая распыляет топливо по мере его выгорания, но в некоторых вариантах подача может производится капельным методом. При расчете на непрерывную работу заправлять генератор необходимо дважды в течение суток.

Испытание конструкции

Теплогенератор, своими руками изготовленный, будет работать максимально эффективно, если провести предварительные испытания всей системы и исправить возможные дефекты:
— все поверхности должны быть защищены краской;
— корпус должен быть из толстого материала из-за очень агрессивных процессов кавитации;
— входные отверстия должны быть разного размера — так можно будет регулировать производительность;
— гаситель колебаний нужно регулярно менять.
Лучше иметь специальный лабораторный участок, где будут проходить тесты генераторов.

Оптимальный вариант — при котором вода нагревается сильнее за одинаковые отрезки времени, этому прибору можно отдать предпочтение и в дальнейшем его совершенствовать.

Плотно занимаясь вопросами утепления и отопления дома, мы часто сталкиваемся с тем, что появляются какие-то чудо-приборы или материалы, которые позиционируются как прорыв века. При дальнейшем изучении оказывается, что это очередная манипуляция. Яркий тому пример кавитационный теплогенератор. В теории все получается очень выгодно, но пока на практике (в процессе полноценной эксплуатации) доказать эффективность прибора не удалось. То ли времени не хватило, то ли не все так гладко.

Критический взгляд на кавитационный теплогенератор

С позиции обычного пользователя кавитационный теплогенератор вызывает некоторое недоверие. Такова уж природа человека. По заявлениям изобретателей этот прибор выдает КПД в 300%. То есть агрегат, потребляя 1 кВт электрической энергии, выдает 3 кВт тепловой. Но так ли это на самом деле?

На уважаемых форумах нагрев воды кавитацией считают возможным, но эффективность этого процесса не превышает 60%. А по факту, это новшество всерьез никто не воспринимает. Да, на кавитационный теплогенератор есть патент, но это еще ничего не значит. Например, на тоже есть сертификаты и некоторые подрядчики даже пролоббировали возможность утеплять ею фасады многоэтажек в рамках государственной программы. Вот только после такого утепления люди оббили пороги судов, чтобы вернуть потраченные деньги, так как эффективность жидкой теплоизоляции не подтвердилась на практике.

Изобретатель может получить на свое детище патент, который в случае успешного внедрения будет приносить доход. Но это не дает гарантии, что прибор будет в будущем работать по заявленному алгоритму. Также нет гарантий, что его будут выпускать серийно.

При замере эффективности опытных образцов использовался какой-то хитрый способ вычисления КПД, понять который простому смертному не дано. Конкретики мало, сплошное замыливание глаз. Грубо говоря, все гладко только в теории. Если образец 100% рабочий, то почему ученым еще не присвоена Нобелевская премия?

На множественных форумах нам не удалось найти ни одного человека, который бы отапливал свой дом кавитационным генератором. Нет реальных доказательств его эффективности. В сети можно найти видео про этот прибор, но толкового объяснения, что и как работает – нет, все вокруг да около и крайне неубедительно. Мы считаем, что данный метод обогрева дома не стоит внимания.

Что такое кавитация

Кавитация – это негативное явление, которое возникает из-за перепада давления в жидкости. Когда давление воды понижается до значения давления насыщенного пара – это приводит к вскипанию. Это когда жидкость частично переходит в состояние пара, то есть образуются пузырьки. Когда давление повышается до уровня выше значения насыщенного пара – пузырьки лопаются. В результате всхлопывания возникают локальные волны давления до 7 тыс. бар. Эти волны давления и называются кавитацией.

Последствия кавитации:

• эрозия металлов;
• питтинговая коррозия;
• появление вибраций.

Изобретатели кавитационного генератора уверяют, им удалось извлечь из негативного явления пользу.

Сделать своими руками?

Вы можете купить готовый кавитационный теплогенератор, но сделать это устройство своими руками по чертежам вряд ли получиться. В лучшем случае выйдет шумная машина, в которой кавитации не будет. Кроме этого, перед тем как что-то сделать, нужно задать себе вопрос: «Зачем?». Есть масса способов обогреть дом:

Последствия кавитации.

• газовые, твердотопливные, в тандеме с водяными системами отопления;

Разнообразные способы экономии энергии или получения дарового электричества сохраняют свою популярность. Благодаря развитию Интернета информация о всевозможных «чудо-изобретениях» становится все доступнее. Одна конструкция, потеряв популярность, сменяется другой.

Сегодня мы рассмотрим так называемый вихревой кавитационный генератор — устройство, изобретатели которого обещают нам высокоэффективный обогрев помещения, в котором оно установлено. Что это такое? Данное устройство использует эффект нагрева жидкости при кавитации — специфическом эффекте образования микропузырьков пара в зонах локального снижения давления в жидкости, происходящем либо при вращении крыльчатки насоса, либо при воздействии на жидкость звуковых колебаний. Если Вам когда-либо доводилось пользоваться ультразвуковой ванной, то Вы могли заметить, как ее содержимое ощутимо нагревается.

Реальность использования кавитации для нагревания

В Интернете распространены статьи о вихревых генераторах роторного типа, принцип действия которых состоит в создании областей кавитации при вращении в жидкости крыльчатки специфической формы. Жизнеспособно ли данное решение?

Начнем с теоретических выкладок. В данном случае мы расходуем электроэнергию на работу электродвигателя (средний КПД — 88%), полученную механическую энергию же частично тратим на трение в уплотнениях кавитационного насоса, частично — на нагрев жидкости вследствие кавитации. То есть в любом случае в тепло будет преобразована лишь часть потраченной электроэнергии. Но если вспомнить, что КПД обычного ТЭНа составляет от 95 до 97 процентов, становится понятным, что чуда не будет: гораздо более дорогой и сложный вихревой насос окажется менее эффективен, чем простая нихромовая спираль.

Можно возразить, что при использовании ТЭНов в систему отопления необходимо вводить дополнительные циркуляционные насосы, в то время как вихревой насос сможет сам перекачивать теплоноситель. Но, как ни странно, создатели насосов борются с возникновением кавитации, не только значительно снижающей эффективность работы насоса, но и вызывающей его эрозию. Следовательно, насос-теплогенератор не только должен быть мощнее специализированного перекачивающего насоса, но и потребует применения более совершенных материалов и технологий для обеспечения сравнимого ресурса.

Важным моментом является тот факт, что, увеличивая кавитацию, создаваемую ротором, мы увеличиваем нагрев жидкости и одновременно снижаем эффективность насоса. Реально работающий как нагреватель кавитатор уже практически не сможет перекачивать теплоноситель, а значит, точно так же, как и ТЭН, потребует применения отдельного циркуляционного насоса. При этом общая эффективность вихревого насоса все равно будет меньше КПД его привода.

Кроме роторно-вихревых насосов, можно встретить такое устройство, как статический теплогенератор («вихревая труба»). В нем используется эффект кавитации, возникающий при прохождении потока жидкости сквозь сопло Лаваля и соответствующем резком изменении скорости и давления. Но по ряду причин такое устройство неэффективно в системах отопления:

• Чем больше перепад давлений, тем больше нагрев;
• Для большего перепада давлений необходимо уменьшение диаметра сопла, а следовательно — увеличение гидродинамического сопротивления системы;
• Следовательно, чем эффективнее работает сопло, тем больший запас мощности циркуляционного насоса потребуется.

Какой-либо расчет энергии, отбираемой кавитацией у потока жидкости, практически невозможен. Осознание низкой эффективности этой схемы настолько просто, что она не используется даже авторами «чудо-устройств».

Для оправдания заявляемого КПД выше единицы создатели вихревых кавитационных теплогенераторов зачастую приводят оправдания на грани комизма, вплоть до возникновения в зоне кавитации низкотемпературной ядерной реакции. Какое-либо доверие к этой технологии подобные заверения только снижают еще сильнее. Часто встречающиеся похвальные отзывы под статьями о подобных устройствах не выдерживают критики — каких-либо реальных данных, позволяющих провести расчет эффективности отопительных систем на основе вихревого насоса, они не предоставляют.

Распространенные устройства

Рассмотрим наиболее часто рекламируемые в Интернете вихревые насосы.

Выпускаемый НПП «ЭкоЭнергоМаш» насос НТГ-5,5 имеет следующие характеристики:

• Мощность электродвигателя: 5,5 кВт
• Теплопроизводительность: 6,6 кВт/ч

Здесь возникает первый вопрос к производителю: каким образом, в обход закона сохранения энергии, это устройство выделяет тепловой энергии больше, чем потребляет электрической? Точно такое же превышение тепловыделения над расходом энергии обещается и для других изделий этой фирмы.

Московская компания «Экотепло» выпускает несколько вариантов вихревого теплогенератора, наименее мощный из которых — это 55-киловаттный НТГ-055. Столь высокая мощность привода недвусмысленно указывает на реальную тепловую производительность устройств подобного класса, хотя производитель по-прежнему указывает в описании превосходство своих изделий над традиционными электрическими котлами.

В описании устройств, производимых НПО «Термовихрь», характеристики более завуалированы. Так, для трехкиловаттной модели вихревого теплогенератора заявленная теплопроизводительность составляет 3100 ккал/ч. Но, если вспомнить школьный курс физики, можно вычислить, что при стопроцентном преобразовании электрической энергии в тепловую 1 кВт*ч энергии равен 860 килокалориям, то есть идеальный вихревой насос с заявленной теплопроизводительностью потреблял бы 3,6 киловатт-часа электроэнергии. Следовательно, нам вновь предлагают устройство, часть тепловой энергии берущее из ниоткуда.

Информация от производителей таких устройств, репортаж телеканала Россия

Самодельные теплогенераторы

Тем не менее, как демонстрация интересного физического процесса, сделанный своими руками теплогенератор имеет право на жизнь.

Наиболее проста в изготовлении «вихревая трубка», или статический теплогенератор.

Конструктивно наше сопло Лаваля будет выглядеть как металлический патрубок с трубной резьбой на концах, позволяющей при помощи резьбовых муфт соединить его с трубопроводом. Для изготовления патрубка понадобится токарный станок.

• Сама форма сопла, точнее, его выходной части, может отличаться по исполнению. Вариант «а» наиболее прост в изготовлении, а его характеристики можно варьировать изменением угла выходного конуса в пределах 12-30 градусов. Однако такой тип сопла обеспечивает минимальное сопротивление потоку жидкости, а, следовательно, и наименьшую кавитацию в потоке.
• Вариант «б» более сложен в изготовлении, но за счет максимального перепада давления на выходе сопла создаст и наибольшую турбулентность потока. Условия для возникновения кавитации в этом случае являются оптимальными.
• Вариант «в» — компромиссный по сложности изготовления и эффективности, поэтому стоит остановиться на нем.

Изготовив сопло, можно собрать экспериментальный контур, состоящий из электрического насоса, соединительных патрубков, непосредственно сопла и термометра, который мы используем для определения эффективности устройства. Для уменьшения влияния рассеивания тепла в окружающую среду патрубки лучше всего сделать короткими и замотать их теплоизоляционным материалом. Заполнив контур устройства водой и запомнив ее количество, включим насос ровно на час, чтобы по электросчетчику определить количество израсходованной электроэнергии.

Тепловую мощность самодельного теплогенератора можно определить по следующей формуле, известной по школьному курсу физики:

Где с — это удельная теплоемкость воды (4200 Дж/(кг*К)), m — ее масса, T2 — температура воды в конце работы насоса, Т1 — температура в начале. Полученную энергию, измеренную в джоулях. Сравнить ее с израсходованной электроэнергией можно, учитывая соотношение в 1000 Дж на 0.000277 киловатт-часов энергии. Иначе говоря, при стопроцентном КПД устройство, израсходовавшее 1 киловатт-час энергии, не сможет создать тепловой энергии больше 3600 килоджоулей.

ПРИМЕР: Наше устройство нагрело за час 1 литр воды с 10 до 60 градусов. Получаем тепловую энергию в 210 килоджоулей.

Посмотрите, что сообщают о таких устройствах производители

Заключение

Несмотря на громкие обещания разработчиков кавитационных теплогенераторов, их реальная эффективность при всем желании не сможет нарушать законы физики.

По этой причине к их использованию стоит относиться скорее как к демонстрации интересного физического эффекта, чем как к реальному способу экономии электроэнергии.

generatorexperts.ru

Воспроизводим эффект Юткина своими руками

Автор канала «Шоу «ИГИП» представляет тему эксперимента «Электрогидроэффект Юткина». Суть его в том, что при прохождении разряда высокого напряжения через жидкость, мы имеем несколько физических явлений: от испарения до электролиза. В итоге у нас получается мгновенный рост давления и ощутимый гидроудар. Проверим на практике эффект, создав установку для этого своими руками. В конце публикации вторая самодельная установка для изучения этого явления. Ее разработал другой автор.

Кстати говоря, в предложенных мощностях его вполне хватает для того, чтобы дробить камни. В Германии на этом принципе даже оборудование для производства щебня выпускают. Эффект Юткина получил широкое применение в медицине и технике. К сожалению, шарлатанам эффект Юткина тоже пришелся по душе. Поэтому ему приписывают, что угодно: от дармовой электроэнергии до холодного ядерного синтеза. Вплоть до того, они не считают, что эффект Юткина может превратить воду в нечто, что избавляет от всех болезней по хлеще, чем уринотерапия.

Но мы здесь не для этого собрались. Давайте соберем установку и проведем несколько опытов своими собственными руками. Основной блок демонстрационного устройства – батарея конденсаторов. Конденсаторы закуплены на местной барахолке. Следующие на очереди – это разрядники: воздушный и подводный. Они будут сделаны на двух кусочках макетной платы с помощью провода.

Для начала, спаяем конденсаторы вместе, параллельно. Сделаем два блока по четыре штуки. Запаяли, теперь у нас получилось два блока конденсаторов. Сделано это вот для чего: есть два блока конденсаторов, по 4 кВ 0.4 мкФ. Теперь можно их включить, как параллельно, закоротив два вот этих вывода, так и последовательно. В первом случае у нас будет 0,8 мкФ на 4 кВ, а во втором случае 8 кВ 0,2 мкФ.

В этом опыте по воспроизведению эффекта Юткина будем включать их параллельно, поэтому сейчас закоротим два вывода с помощью кусочка медной проволоки. Кстати говоря, этот же кусочек медной проволоки будет одним из выводов разрядника. Поэтому согнем его буквой Г и впаяем на нашу плату. Обращаем внимание, концы разрядников должны быть заточены, заточены на иглу. Сделаем это чуть позже надфилем. Сейчас их впаяем на основу.

Таким же образом готовим второй вывод разрядника. Все, разрядник почти готов, осталось только заточить два вот этих электрода. Теперь этой проволокой соединяем разрядник вместе с конденсаторами, ну и выполняем параллельное соединение конденсаторов. Далее делаем второй разрядник, берем еще один кусочек провода, но изоляцию с него сразу же не снимаем своими руками. Снимаем сантиметров по 4 изоляции с каждой стороны, выравниваем его и окручиваем вокруг болванки подходящего диаметра.

Продолжение с 5 минуты на видео об эффекте Юткина.

Еще одна конструкция, которая состоит из 6 деталей.

Сердце установки Юткина — это конденсатор. Его можно изготовить в домашних условиях. Делается очень просто. Фольга, пленка, носок и мячик. Мячик прижимает фольгу. Голова установки — формирующий разрядник. Тоже изготовить несложно. Катушка зажигания от машины. Электронный трансформатор, его можно приобрести в любом магазине. Перематываем обмотку и получаем 24 киловольта. Это устройство подсоединяем к конденсатору через диод к формирующему разряднику. Последний извлекаем из микроволновки. Соединяем кавитатор, который стоит в воде. Вода родниковая. Включаем.Обратите внимание: вода начинает мутнеть. Минералы, которые находятся в воде, дробятся. Вода превращается из жесткой в мягкую. Выпив стакан такой воды, вы почувствуете внутреннее тепло.

izobreteniya.net

вихревой своими руками, чертежи и устройство, схемы Потапова, система отопления

Кавитационный теплогенератор отличается хорошей эффективностью и компактностьюРедко какой хозяин не пытается сэкономить на отоплении или потреблении еще каких-либо благ, которые с каждым годом становятся все дороже и дороже. Чтобы сделать экономной отопительную систему жилого или производственного помещения, многие люди прибегают к помощи различных схем и методам получения тепловой энергии. Один из аппаратов, подходящий под эти цели – кавитационный теплогенератор.

Что такое вихревой теплогенератор

Кавитационный вихревой генератор тепла – это простое устройство, способное эффективно обогреть помещение, затрачивая при этом минимум средств. Это происходит благодаря нагреву воды при кавитации – образовании небольших паровых пузырьков в местах снижения давления жидкости, которое возникает либо при работе насоса, либо при звуковых колебаниях.

Кавитационный нагреватель способен преобразовать механическую энергию в тепловую, что активно применяется в промышленности, где нагревающие элементы могут выйти из строя, работая с жидкостью, имеющей большую температурную разность. Такой кавитатор является альтернативой для систем, работающих на твердом топливе.

Преимущества вихревых кавитационных нагревателей:

• Экономичность системы отопления;
• Высокая эффективность обогрева;
• Доступность;
• Возможность собрать своими руками.

Недостатки аппарата:

• При самостоятельной сборке довольно сложно найти материалы для создания аппарата;
• Слишком большая мощность для небольшого помещения;
• Шумная работа;
• Немалые габариты.

Стандартное устройство теплогенератора и принцип его работы

Процесс кавитации выражается в образовании пузырьков пара в жидкости, впоследствии чего давление медленно понижается при большой скорости потока.

Из-за чего может происходить парообразование:

• Возникновением акустики, вызванной звуком;
• Излучением лазерного импульса.

Закрытые воздушные области перемешиваются с водой и уходят в место с большим давлением, где хлопаются с излучением ударной волны.

Принцип работы кавитационного аппарата:

• Струя воды движется через кавитатор, где насос создает водяное давление, попадающее в рабочую камеру;
• В камерах жидкость увеличивает скорость и давление с помощью различных трубочек разных размеров;
• В центре камеры потоки смешиваются, и появляется кавитация;
• При этом полости пара остаются маленькими и не взаимодействуют с электродами;
• Жидкость движется к противоположному концу камеры, откуда возвращается назад для следующего использования;
• Нагрев происходит благодаря движению и расширению воды на выходе из сопла.

Так работает вихревой кавитационный нагреватель. Его устройство простое, но позволяет быстро и эффективно обогреть помещение.

Кавитационный нагреватель и его типы

Нагреватель, работающий с кавитацией, может быть нескольких типов. Чтобы понять, какой генератор вам нужен, следует разобраться в его типажах.

Виды кавитационного нагревателя:

1. Роторный – самый популярный из них это аппарат Григгса, работающий с помощью центробежного насоса ротационного действия. Внешне он выглядит как диск с отверстиями без выхода. Одно такое отверстие носит название: ячейка Григгса. Параметры этих ячеек и их число зависят от типа генератора и частоты вращения привода. Нагрев воды происходит между статором и ротором посредством быстрого ее движения по поверхности диска.
2. Статический – он не имеет никаких вращающихся элементов, а кавитацию создают специальные сопла (элементы Лаваля). Насос нагнетает давление воды, что проводит к ее быстрому движению и нагреву. Выходные отверстия сопел более узкие, чем предыдущие и жидкость начинает двигаться еще быстрее. Из-за быстрого расширения воды и получается кавитация, дающая в итоге тепло.

Если выбирать между этими двумя видами, то следует учитывать, что производительность роторного кавитатора более высокая и он не такой габаритный, как статический.

Правда, статический нагреватель меньше изнашивается из-за отсутствия вращающихся элементов. Использовать аппарат можно до 5 лет, а если выйдет из строя сопло – его с легкостью можно заменить, затрачивая на это куда меньше средств, чем на теплогенератор в роторном кавитаторе.

Экономный кавитационный теплогенератор своими руками

Создать самодельный вихревой генератор с кавитацией вполне реально, если внимательно изучить чертежи и схемы устройства, а также понимать его принцип работы. Самым простым для самостоятельного создания считается ВТГ Потапова с КПД 93%, схема которого подойдет как для домашнего, так и для промышленного использования.

Перед тем, как приступить к сборке прибора, следует правильно выбрать насос, ориентируясь по его типу, мощности, нужной тепловой энергии и величине напора.

В основном все кавитационные генераторы имеют формы сопла, которая считается самой простой и удобной для таких устройств.

Что нужно для создания кавитатора:

• Манометры для измерения давления;
• Термометр для замера температуры;
• Выходные и входные патрубки с краниками;
• Вентили для удаления воздушных пробок из отопительной системы;
• Гильзы для термометров.

Также нужно проследить за размером сечения отверстия между диффузором и конфузором. Оно должно быть примерно 8 – 15 см, не уже и не шире.

Схема создания кавитационного генератора:

1. Выбор насоса – здесь следует определиться с нужными параметрами. Насос обязательно должен иметь возможность работать с жидкостями высоких температур, иначе он быстро сломается. Также он должен уметь создавать рабочее давление в минимум 4 атмосферы.
2. Создание камеры кавитации – тут главное правильно выбрать размер сечения проходного канала. Оптимальным вариантом считается 8-15 мм.
3. Выбор конфигурации сопла – оно может быть в виде конуса, цилиндра или просто быть закругленным. Впрочем, не так важна форма, как то, чтобы вихревой процесс начинался уже при входе воды в сопло.
4. Изготовление водного контура – внешне это такая изогнутая трубка, ведущая от камеры кавитации. К ней присоединяются две гильзы с термометром, два манометра, воздушный вентиль, который ставится между входом и выходом.

После создания корпуса следует провести испытание теплогенератора. Для этого насос следует подключить к электроэнергии, а радиаторы к отопительной системе. Далее происходит включение в сеть.

Особенно стоит смотреть на показания манометров и выставить нужную разницу между входом и выходом жидкости в пределах 8-12 атмосфер.

Теплогенератор своими руками (видео)

Кавитационный нагреватель достаточно интересный и экономный способ обогреть помещение. Он легко доступен и при желании может создаваться самостоятельно. Для этого нужно докупить необходимые материалы и сделать все в соответствии со схемами. И эффективность аппарата не заставит себя долго ждать.

Добавить комментарий

teploclass.ru

Кавитационный генератор своими руками чертежи устройство

Плотно занимаясь вопросами утепления и отопления дома, мы часто сталкиваемся с тем, что появляются какие-то чудо-приборы или материалы, которые позиционируются как прорыв века. При дальнейшем изучении оказывается, что это очередная манипуляция. Яркий тому пример кавитационный теплогенератор. В теории все получается очень выгодно, но пока на практике (в процессе полноценной эксплуатации) доказать эффективность прибора не удалось. То ли времени не хватило, то ли не все так гладко.

Критический взгляд на кавитационный теплогенератор

С позиции обычного пользователя кавитационный теплогенератор вызывает некоторое недоверие. Такова уж природа человека. По заявлениям изобретателей этот прибор выдает КПД в 300%. То есть агрегат, потребляя 1 кВт электрической энергии, выдает 3 кВт тепловой. Но так ли это на самом деле?

На уважаемых форумах нагрев воды кавитацией считают возможным, но эффективность этого процесса не превышает 60%. А по факту, это новшество всерьез никто не воспринимает. Да, на кавитационный теплогенератор есть патент, но это еще ничего не значит. Например, на краску-утеплитель тоже есть сертификаты и некоторые подрядчики даже пролоббировали возможность утеплять ею фасады многоэтажек в рамках государственной программы. Вот только после такого утепления люди оббили пороги судов, чтобы вернуть потраченные деньги, так как эффективность жидкой теплоизоляции не подтвердилась на практике.

Изобретатель может получить на свое детище патент, который в случае успешного внедрения будет приносить доход. Но это не дает гарантии, что прибор будет в будущем работать по заявленному алгоритму. Также нет гарантий, что его будут выпускать серийно.

При замере эффективности опытных образцов использовался какой-то хитрый способ вычисления КПД, понять который простому смертному не дано. Конкретики мало, сплошное замыливание глаз. Грубо говоря, все гладко только в теории. Если образец 100% рабочий, то почему ученым еще не присвоена Нобелевская премия?

На множественных форумах нам не удалось найти ни одного человека, который бы отапливал свой дом кавитационным генератором. Нет реальных доказательств его эффективности. В сети можно найти видео про этот прибор, но толкового объяснения, что и как работает – нет, все вокруг да около и крайне неубедительно. Мы считаем, что данный метод обогрева дома не стоит внимания.

Что такое кавитация

Кавитация – это негативное явление, которое возникает из-за перепада давления в жидкости. Когда давление воды понижается до значения давления насыщенного пара – это приводит к вскипанию. Это когда жидкость частично переходит в состояние пара, то есть образуются пузырьки. Когда давление повышается до уровня выше значения насыщенного пара – пузырьки лопаются. В результате всхлопывания возникают локальные волны давления до 7 тыс. бар. Эти волны давления и называются кавитацией.

Это касается и технологии утепления крыши изнутри минватой. Но кроме пароизоляции еще используется гидробарьер.

Последствия кавитации:

• эрозия металлов;
• питтинговая коррозия;
• появление вибраций.

Изобретатели кавитационного генератора уверяют, им удалось извлечь из негативного явления пользу.

Сделать своими руками?

Вы можете купить готовый кавитационный теплогенератор, но сделать это устройство своими руками по чертежам вряд ли получиться. В лучшем случае выйдет шумная машина, в которой кавитации не будет. Кроме этого, перед тем как что-то сделать, нужно задать себе вопрос: «Зачем?». Есть масса способов обогреть дом:

Последствия кавитации.

Не верьте тем, кто говорит, что сделать кавитационные теплогенераторы своими руками легко и просто, потратив две копейки. Это не так. Вы потратите только свое время и не получите взамен ничего, кроме разочарования.

По сравнению со скатной крышей, утепление чердачного перекрытия минватой является более простым процессом.

Вот на видео ниже пример того, как народный умелец сделать данный прибор. Как думаете, можно им обогреть хоть что-нибудь?

utepleniedoma.com

Как сделать теплогенератор своими руками

В современных условиях приобретение собственного устройства по производству и подаче тепла обходится покупателям в достаточно крупную сумму. Для экономии средств или при отсутствии возможности приобрести теплоисточник в магазине есть резонные основания сконструировать теплогенератор своими руками. Существует несколько разновидностей подобныхпроектов. Выбор зависит от технических возможностей владельца или задач, которые требуется решить с помощью теплогенерирующей системы.

Преимущества самодельного теплопроизводства

В целом есть два типа устройств: статические и роторные. Если в первом варианте в основе конструкции есть сопло, то другие машины создают кавитацию с помощью ротора. Эти вихревые конструкции можно сравнить между собой и выбрать подходящий вариант для сборки.

Теплогенератор, своими руками сконструированный, поможет обеспечить комфортным температурным режимом загородный дом, дачу, отдельный коттедж, квартиру – при отсутствии централизованного отопления, его дефектах, перебоях или авариях. Также подобные устройства помогают компенсировать расходы на тепло, выбрать оптимальный вариант энергоснабжения. Они несложны в конструкционном плане и экономичны, экологически безопасны.

Как сделать теплогенератор своими руками?

Для сборки потребуются следующие материалы и инструменты:

Достаточное количество труб, соответствующих помещению по длине и ширине;- перфоратор (дрель) для сверления труб;- насос;- кавитатор любой разновидности;- манометр;- термометр для замера уровня тепла и гильзы для него;- краны для отопительных систем;- двигатель на электрической основе.

Для систем разного типа могут потребоваться дополнительные комплектующие. Но в целом самодельные отопительные приборы вполне доступны для конструирования и настройки всем желающим.

Кавитационная конструкция

Кавитационный теплогенератор своими руками можно сделать на основе центробежного насоса, который часто имеется в ванной, скважине, системе водоснабжения коттеджа. Низкая эффективность такого насоса может быть преобразована в энергию кавитационного нагревателя. Произойдет переход механической энергии в тепловую. Этот принцип часто используют в промышленности.

Кавитационный теплогенератор своими руками изготавливается на основе насоса, нагнетающего давление над соплом. Недостаток кавитацинного прибора – высокий уровень шума, большая мощность, неуместная в небольших помещениях, редкие материалы, габариты – даже миниатюрная модель займет 1,5 квадратных метра.

Обогрев на дровах

Теплогенератор на дровах, своими руками сделанный, обеспечит стабильный обогрев помещений при отсутствии централизованного отопления и наличия достаточного количества древесного топлива. Как бы ни развивались технологии и строительные методы, дровяная печь, камин спасут при перебоях с теплоснабжением.

Для отопления на дровах осуществляется монтаж камина или традиционной печки.
Но такие системы требуют тщательного соблюдения норм безопасности. Важно определиться с местом установки печи – массивные агрегаты не всегда можно разместить в дачных домиках.

Сделать теплогенератор на дровах своими руками – это хорошее решение при необходимости автономного обогрева комнат. Иногда это действительно единственный возможный вариант отопления.

Устройство Потапова

Теплогенератор Потапова своими руками можно сделать с использованием следующих материалов:

Шлифовальная машина для углов;- сварочный прибор;- дрель и сверла;- накидные ключи на 12 и 13;- разные болты, гайки, шайбы;- металлические уголки;- краски и грунтовки.

Теплогенератор Потапова, своими руками сделанный, позволяет вырабатывать тепло на основе электрического двигателя с использованием насоса. Это очень экономичный вариант, изготовить который достаточно просто из обычных деталей. Двигатель выбирают в зависимости от существующего напряжения – 220 или 380 В.
С него начинают сборку, закрепляя на станине. Выполняется металлический каркас из угольника, сварка и болты, гайки помогают закрепить всю конструкцию. Делаются отверстия для болтов, внутри размещается двигатель, каркас покрывают краской. Затем подбирают центробежный насос, который будет раскручиваться двигателем. Насос устанавливают на раме, однако в данном случае потребуется соединительная муфта с токарного станка, которую можно заказать на заводе. Важно утеплить генератор специальным кожухом из жестяных листов или алюминия.

Генератор Френетта

Теплогенератор Френетта своими руками делают многие любители технических экспериментов – этот агрегат известен невероятно высоким КПД и большим разнообразием моделей. Однако многие из этих тепловых насосов достаточно дороги.

Теплогенератор Френетта своими руками можно сделать из следующих комплектующих:- ротора;- статора;- лопастного вентилятора;- вала и др.Статор и ротор выполняют роль цилиндров, один внутри другого. В большой заливается масло, малый цилиндр за счет своих оборотов нагревает всю систему. Вентилятор обеспечивает подачу горячего воздуха. Это достаточно простая модель теплового насоса, которая поддается усовершенствованию. В дальнейшем можно заменить внутренний цилиндр дисками из стали или убрать вентилятор.Высокий уровень КПД обеспечивается циркуляцией носителя тепла (масла) в закрытой системе. Нет теплообменника, но мощность нагрева достаточно высокая. Эта система экономит затраты, которые обычно нужно выделять на другие виды обогрева.

Генератор на магните

Магнитные системы обогрева относятся к вихревому типу и работают на основе индукционного нагревателя. В процессе функционирования образуется электромагнитное поле, чью энергию нагреваемые объекты поглощают и преобразовывают в тепловую. В основе такого агрегата лежит индукционная катушка – многовитковая цилиндрическая, при проходе через которую электрический ток создает магнитное поле переменного состояния.

Магнитный теплогенератор своими руками делают из элементов: сопло и манометр на выходе, термометр с гильзами, краны и индукционные элементы. Если разместить нагреваемый объект вблизи такого агрегата, создаваемый поток магнитной индукции будет пронизывать нагреваемый объект. Линии электрического поля располагаются перпендикулярно направлению магнитных частиц и идут по замкнутому кругу.
В процессе расхождения вихревых потоков электричества энергия трансформируется в тепловую – происходит нагревание объекта.

Магнитный теплогенератор, своими руками изготовленный (с инвертором), позволяет использовать силу магнитных полей для запуска насоса, быстро прогреть помещение и любые вещества до высоких температур. Такие нагреватели могут не только нагреть воду до нужной температуры, но и расплавить металлы.

Генератор на дизеле

Дизельный теплогенератор, своими руками собранный, поможет эффективно решить проблему обогрева непрямым способом. Весь обогревательный процесс в таких агрегатах полностью автоматизирован, дизельный прибор можно использовать в покрасочных камерах и промышленных нуждах. Основной вид топлива в данном случае – дизель или керосин. Устройство представляет собой пушку, которая формируется из корпуса (кожуха), топливного бака и присоединенного насоса, а также очистного фильтра и камеры сгорания. Топливный бак помещают внизу агрегата для удобства подачи ресурса.

Дизельный теплогенератор, своими руками сделанный, поможет эффективно и оперативно обогреть помещение достаточно экономичным способом.
Также топливом может служить солярка. Дизельные агрегаты имеют форсунку, которая распыляет топливо по мере его выгорания, но в некоторых вариантах подача может производится капельным методом. При расчете на непрерывную работу заправлять генератор необходимо дважды в течение суток.

Испытание конструкции

Теплогенератор, своими руками изготовленный, будет работать максимально эффективно, если провести предварительные испытания всей системы и исправить возможные дефекты: — все поверхности должны быть защищены краской;- корпус должен быть из толстого материала из-за очень агрессивных процессов кавитации;- входные отверстия должны быть разного размера – так можно будет регулировать производительность;- гаситель колебаний нужно регулярно менять.Лучше иметь специальный лабораторный участок, где будут проходить тесты генераторов. Оптимальный вариант – при котором вода нагревается сильнее за одинаковые отрезки времени, этому прибору можно отдать предпочтение и в дальнейшем его совершенствовать.

Отзывы владельцев

На сегодняшний день большое количество владельцев домов уже выполнило разработку собственный агрегатов.
Если сделать теплогенератор своими руками, то, по мнению большинства умельцев, можно действительно получить экономичный вариант для обогрева помещения. Делать эти агрегаты можно буквально из подручных материалов, что позволяет всем желающим обзавестись собственным источником тепла. Некоторые модели требуют наличия заводских деталей, которые можно изготовить на заказ в промышленных условиях.

fb.ru

Теплогенератор своими руками — пошаговое руководство

Теплогенератор своими руками – реальная возможность сэкономить денежные средства на приобретении нагревательного аппарата, предназначенного для получения нагретого теплового носителя в результате сжигания топлива.

Такое оборудование достаточно давно и весьма успешно эксплуатируется в современных отопительных конструкциях и системах горячего водоснабжения.

Роторный вихревой теплогенератор

В таком оборудовании роль статора отводится обычному центробежному насосу. Полый внутри и цилиндрический по форме корпус, может быть представлен отрезком трубы с наличием стандартных двухсторонних фланцевых заглушек. Внутри конструкции располагается ротор, являющийся главным конструктивным элементом.

Вся поверхность ротора представлена определенным количеством просверленных глухих отверстий, размеры которых зависят от показателей мощности устройства.

Вихревой генератор

Промежуток от корпуса до вращающейся части должен быть рассчитан индивидуально, но, как правило, размеры такого пространства варьируются в пределах двух миллиметров.

Важно отметить, что производительность роторного вихревого устройства примерно на 30% превышает такие показатели статического теплового генератора, но этот тип оборудования нуждается в контроле состояния всех элементов, а также отличается достаточно шумной работой.

Статический кавитационный теплогенератор

Такое наименование теплового генератора весьма условно, и обуславливается отсутствием в конструкции вращающихся элементов. Создание кавитационных процессов основывается на применении особых сопел, а также зависит от высокой скорости движения воды с применением мощного центробежного насосного оборудования.

Кавитационный теплогенератор

Тепловые статические генераторы характеризуются определенными преимуществами по сравнению с роторным оборудованием:

• нет необходимости осуществлять максимально точную балансировку и подгонку всех используемых деталей;
• подготовительные механические мероприятия не предполагают слишком четкое шлифование;
• отсутствие движущихся элементов в значительной степени снижает уровень изнашиваемости уплотнителей;
• эксплуатационный срок такого оборудования составляет примерно пять лет.

Кроме всего прочего, кавитационный теплогенератор отличается ремонтопригодностью, а замена пришедших в негодность сопел не потребует больших финансовых затрат или привлечения специалистов.

В тепловых генераторах кавитационного типа процесс прогревания воды осуществляется по такому же принципу, как и в роторных моделях, но показатели эффективности такого оборудования несколько снижены, что обусловлено конструктивными особенностями.

Изготовление теплогенератора своими руками

Создать самостоятельно высокоэффективный и надежный кавитационный тепловой генератор достаточно сложно, тем не менее, его применение позволяет обеспечить экономное отопление в частном домовладении. Тепловые генераторы статического вида изготавливаются на основе сопел, а роторные модели с целью создания кавитации, требуют применения электродвигателя.

Выбор насоса для устройства

Чтобы грамотно выбрать насосное оборудование, необходимо правильно определить все его основные параметры, представленные производительностью и уровнем рабочего давления, а также максимальными температурными показателями перекачиваемой воды.

Применение устройства, непредназначенного для работы с высокотемпературными жидкостями, крайне не желательно, так как в этом случае значительно сокращается срок его эксплуатации.

Эффективность работы теплового генератора и скорость нагрева жидкости напрямую зависят от напора, развиваемого насосным оборудованием в процессе работы. Менее важным параметром при выборе является производительность устанавливаемого насоса.

Важно помнить, что именно мощностью насосного оборудования, используемого в тепловом генераторе, определяется коэффициент, отражающий эффективность процесса преобразования в тепловую энергию, поэтому специалисты рекомендуют приобретать центробежный многоступенчатый насос на высокое давление модели МVI1608-06/РN-16.

Изготовление и разработка кавитатора

На сегодняшний день известно большое количество модификаций статического кавитатора, но в любом случае основой, как правило, выступает улучшенное сопло Лаваля с определенным сечением канала от диффузора до конфузора.

Сечение не должно быть сильно зауженным, так как недостаточный объём теплового носителя, перекачиваемый через сопло, негативно сказывается на количестве тепла и скорости прогрева, а также способствует завоздушиванию жидкости, которая поступает на входной насосный патрубок.

Попадание воздуха вызывает повышенные шумы, а также может стать основной причиной появления кавитации и внутри самого насосного оборудования.

Наилучшими показателями обладают отверстия каналов с диаметром в пределах 0,8-1,5см. Кроме всего прочего, уровень эффективности нагрева напрямую зависит от конструкции камеры в сопельном расширении.

Если местная сеть часто дает перебои, то без генератора для газового котла не обойтись. Такой агрегат обеспечит энергией дом в случае аварийного отключения.

Инструкция по изготовлению термогенератора своими руками представлена тут.

Слышали ли вы об электрогенераторах на дровах? Если интересно, читайте эту статью.

Изготовление гидродинамического контура

Применяемый в тепловом генераторе гидродинамический контур представляет собой стандартное устройство, представленное:

• манометром, установленном на выходном участке сопла и предназначенным для измерения показателей давления;
• термометром, необходимым для измерения температурных показателей на входе;
• вентилем для эффективного удаления из системы воздуха;
• вводным и выводным патрубками, оснащенными вентилями;
• гильзой для температурного термометра на вход и выход;
• манометром на входную часть сопла, предназначенным для измерения показателей давления на вход в систему.

Контур системы представлен трубопроводом, входная часть которого соединяется с выходной частью патрубка на насосном оборудовании, а выходная — с входной частью установленного насоса.

В трубопроводную систему обязательно вваривается сопло, а также основные элементы, представленные патрубками на подключение манометра, гильзами для температурного термометра, штуцером под вентиль для удаления воздушной пробки и штуцером для подключения отопительного контура.

Для подачи теплоносителя в контур системы используется нижний патрубок, а водоотвод осуществляется посредством верхнего патрубка. Вентиль, установленный на участке от входного до выходного патрубков, позволяет эффективно регулировать перепады давления.

Процесс испытания теплогенератора

Насосное оборудование запитывается от электрической сети, а радиаторные батареи стандартно подключаются к отопительной системе.

Испытывать работоспособность теплового генератора можно после того, как будет полностью установлено оборудование, а также проведен визуальный осмотр всех узлов и соединений.

При включении в электросеть двигатель приступает к работе, а манометр давления обязательно устанавливается в диапазоне 8-12 атмосфер.

Затем необходимо спустить воду и понаблюдать за параметрами температуры.

Как показывает практика, оптимальным является прогрев теплоносителя в системе отопления примерно на 3-5оС за одну минуту. Примерно за десять минут эффективный прогрев воды достигает показателей в 60оС.

Заключение

Безусловно, тепловые генераторы обладают целым рядом преимуществ, включая эффективность образования тепловой энергии, экономичность работы, а также вполне доступную стоимость и возможность самостоятельного изготовления.

Тем не менее, в процессе эксплуатации такого генератора потребителю придётся столкнуться с шумной работой насосного оборудования и явлениями кавитации, а также значительными габаритами и сокращением полезной площади.

Видео на тему

microklimat.pro

Кавитационный теплогенератор. Устройство и работа. Применение

Кавитационный теплогенератор – специальное устройство, в котором применяется эффект нагрева жидкости кавитационным способом. То есть это эффект, при котором образуются микроскопические пузырьки пара в областях локального уменьшения давления в воде. Это может наблюдаться во время вращения насосной крыльчатки или вследствие воздействия на воду звукового колебания. В результате этого жидкость нагревается, а это значит, что при помощи нее можно обогревать дом или квартиру.

На сегодняшний день кавитационный теплогенератор считается инновационным изобретением. Однако уже практически век тому назад ученые размышляли над тем, как можно использовать эффект кавитации. Впервые подобную установку собрал Джозеф Ранк в 1934 году. Именно он отметил, что входные и выходные температуры воздушных масс этой трубы отличаются. Советские ученые несколько усовершенствовали трубы Ранка, использовав для этой цели жидкость. Опыты показали, что установка позволяет быстро разогревать воду. Однако на тот период необходимость в такой установке была минимальна, ведь энергия стоила копейки. Сегодня же, вследствие удорожания электричества, нефти и газа, потребность в таких установках возрастает.

Виды

Кавитационный теплогенераторпо своему устройству может быть роторным, трубчатым или ультразвуковым:

• Роторные устройства представляют агрегаты, в которых используются центробежные насосы с измененной конструкцией. В качестве статора здесь применяется насосный корпус, куда устанавливается входная и выходная труба. Главным рабочим элементом здесь выступает камера, где размещается подвижный ротор, он работает по принципу колеса.

Роторная установка имеет сравнительно простую конструкцию, однако для эффективной ее работы необходим очень точный монтаж всех его элементов. В том числе здесь требуется точнейшее балансирование двигающегося цилиндра. Необходима плотная посадка роторного вала, а также тщательная выверка и замена пришедших в негодность материалов изоляции. КПД таких устройств не являются довольно большим. Они имеют не очень большой срок службы. К тому же такие агрегаты работают с выделением достаточно большого шума.

• Трубчатые тепловые генераторы осуществляют кавитационное нагревание благодаря продольному расположению трубок. При помощи помпы нагнетается давление во входящую камеру. В результате жидкость направляется через указанные трубки. На входе вследствие этого появляются пузырьки. Во второй камере устанавливается высокое давление. Пузырьки, которые при попадании во вторую камеру разрушаются, вследствие чего они отдают свою тепловую энергию. Эта энергия вместе с паром направляется на обогрев дома. Коэффициент полезного действия подобных конструкций может достигать высоких показателей.
• Ультразвуковые тепловые генераторы. Кавитация здесь образуется благодаря ультразвуковым волнам, которые создает установка. В результате такого принципа работы обеспечиваются минимальные потери энергии. Трения здесь практически нет, вследствие чего коэффициент полезного действия ультразвукового теплового генератора невероятно высок.

Устройство

Кавитационный теплогенераторимеет устройство в зависимости от принципа действия. Типичным и наиболее распространенным представителем роторных тепловых генераторов является центрифуга Григгса. В такой агрегат заливается вода, после чего запускается ось вращения при помощи электрического двигателя. Главным достоинством такой конструкции является то, что привод нагревает жидкость, а также выступает в качестве насоса. Поверхность цилиндра имеет огромное количество неглубоких круглых отверстий, которые позволяют создать эффект турбулентности. Нагревание жидкости обеспечивается благодаря силам трения и кавитации.

Число отверстий в установке зависит от используемой роторной частоты вращения. Статор в тепловом генераторе выполнен в виде цилиндра, который запаян с двух концов, где непосредственно вращается ротор. Существующий зазор между статором и ротором равняется примерно 1,5 мм. Отверстия в роторе необходимы для того, чтобы в жидкости, трущейся о поверхности цилиндра, появлялись завихрения с целью создания кавитационных полостей.

В указанном зазоре также наблюдается и нагревание жидкости. Чтобы тепловой генератор эффективно работал, поперечный размер ротора должен составлять минимум 30 см. В то же время скорость его вращения должна достигать 3000 оборотов в минуту.

В ультразвуковых устройствах для создания эффекта кавитации используется кварцевая пластина. Она под воздействием электрического тока создает колебания звука. Эти звуковые колебания направляются на вход, вследствие чего устройство производит вибрации. На обратной фазе волны создаются участки разряжения, вследствие чего можно наблюдать кавитационные процессы, которые создают пузырьки.

Чтобы обеспечить максимальный коэффициент полезного действия, рабочая камера теплового генератора выполняется в виде резонатора, который настроен на ультразвуковую частоту. Образованные пузырьки моментально переносятся потоком через узкие трубки. Это необходимо, чтобы получить разряжение, так как пузырьки в тепловом генераторе могут быстро смыкаться, отдавая свою энергию обратно.

Принцип работы

Кавитационный теплогенератор позволяет создать процесс, во время которого в жидкости создаются пузырьки. Если рассматривать этот процесс, то он сравним с закипанием воды. Однако при кавитации наблюдается локальное падение давления, что и приводит к появлению пузырьков. В тепловом генераторе формируются вихревые потоки, вследствие них происходит кавитационный разрыв пузырьков, что приводит к нагреванию жидкости. Нагревание приводит к резкому снижению давления жидкости. Полученная энергия получается довольно дешевой, она отлично подходит для отопления помещений. В качестве теплоносителя можно использовать антифриз.

Для подобных установок обычно нужно примерно в 1,5 раза меньше электрической энергии, чем это необходимо для радиаторных и иных систем. При этом нагревание жидкости осуществляется в замкнутой системе. Работают такие агрегаты посредством преобразования одной энергии в другую. В итоге она превращается в тепловую.

Применение

Кавитационный теплогенераторв большинстве случаев применяется для нагревания воды, а также смешивания жидкостей. Поэтому подобные установки в большинстве случаев используются для:

1. Отопления. Тепловой генератор преобразует механическую энергию движения воды в тепловую энергию, которую успешно можно использовать для обогрева зданий различного характера. Это могут быть небольшие частные постройки, в том числе крупные промышленные объекты. К примеру, на территории нашей страны на текущий момент можно насчитать минимум с десяток населенных пунктов, в которых централизованное отопление осуществляется не обычными котельными, а кавитационными установками.
2. Нагревания проточной воды, которая применяется в быту. Тепловой генератор, который включен в сеть, может довольно быстро нагревать воду. В результате подобное оборудование с успехом можно применять для разогревания воды в бассейнах, автономном водопроводе, саунах, прачечных и тому подобное.
3. Смешивания несмешиваемых жидкостей. Устройства кавитационного типа могут применяться в лабораториях, где имеется необходимость высококачественного смешивания жидкостей, имеющих разную плотность.

Как выбрать

Кавитационный теплогенератор может быть выполнен в нескольких исполнениях. Поэтому выбирать такое устройство для отопления своего дома нужно с учетом ряда параметров:

1. Подбирать тепловой генератор необходимо, исходя из того, для какой площади необходимо отопление. Также следует учесть, какая погода наблюдается в зимний период. Важной характеристикой будет и теплоизоляция стен. То есть нужно выбирать устройство, которое будет обеспечивать необходимое количество тепла.
2. Если Вы приобретаете стандартную установку, то желательно, чтобы она была оборудована приборами контроля выделяемой теплоты и датчиками защиты. Лучше сразу приобрести установку с автоматическим блоком контроля и управления.

1. Если Вы решили сэкономить и приобрести оборудование по отдельности, то здесь важно определиться с особенностями всех элементов системы. Насос должен иметь возможность работы с жидкостями, которые нагреты до высокой температуры. В противном случае система быстро придет в негодность и ее придется ремонтировать. К тому же насос должен обеспечивать давление от 4 атмосфер.
2. Если Вы решили соорудить кавитационную установку самостоятельно, то здесь важно верно подобрать сечение канала камеры кавитации. Оно должно составлять порядка 8-15 мм. Перед созданием такой установки важно тщательно изучить действующие схемы подобных устройств. Кавитационная установка по своему виду будет напоминать насосную станцию, которой не нужна дымоотводная труба. При ее работе не выделяется угарный газ, грязь или копоть.

В связи с высокими ценами на промышленное отопительное оборудование многие умельцы собираются делать своими руками экономичный нагреватель вихревой теплогенератор.

Такой теплогенератор представляет собой всего лишь немного видоизмененный центробежный насос. Однако, чтобы собрать самостоятельно подобное устройство, даже имея все схемы и чертежи, нужно иметь хотя бы минимальные знания в данной сфере.

Принцип работы

Теплоноситель (чаще всего используют воду) попадает в кавитатор, где установленный электродвигатель производит его раскручивание и рассечение винтом, в результате образуются пузырьки с парами (это же происходит, когда плывет подводная лодка и корабль, оставляя за собой специфический след).

Двигаясь по теплогенератору, они схлопываются, за счет чего выделяется тепловая энергия. Такой процесс и называется кавитацией.

Исходя из слов Потапова, создателя кавитационного теплогенератора, принцип работы данного типа устройства основан на возобновляемой энергии. За счет отсутствия дополнительного излучения, согласно теории, КПД такого агрегата может составлять около 100%, так как практически вся используемая энергия уходит на нагрев воды (теплоносителя).

Создание каркаса и выбор элементов

Чтобы сделать самодельный вихревой теплогенератор, для подключения его к отопительной системе, потребуется двигатель.

И, чем больше будет его мощность, тем больше он сможет нагреть теплоноситель (то есть быстрее и больше будет производить тепла). Однако здесь необходимо ориентироваться на рабочее и максимальное напряжение в сети, которое к нему будет подаваться после установки.

Производя выбор водяного насоса, необходимо рассматривать только те варианты, которые двигатель сможет раскрутить. При этом, он должен быть центробежного типа, в остальном ограничений по его выбору нет.

Также нужно приготовить под двигатель станину. Чаще всего она представляет собой обычный железный каркас, куда крепятся железные уголки. Размеры такой станины будут зависеть, прежде всего, от габаритов самого двигателя.

После его выбора необходимо нарезать уголки соответствующей длины и осуществить сварку самой конструкции, которая должна позволить разместить все элементы будущего теплогенератора.

Далее нужно для крепления электродвигателя вырезать еще один уголок и приварить к каркасу, но уже поперек. Последний штрих, в подготовке каркаса – это покраска, после которой уже можно крепить силовую установку и насос.

Конструкция корпуса теплогенератора

Такое устройство (рассматривается гидродинамический вариант) имеет корпус в виде цилиндра.

Соединяется с отопительной системой он через сквозные отверстия, которые у него находятся по бокам.

Но основным элементом этого устройства является именно жиклер, находящийся внутри этого цилиндра, непосредственно рядом с входным отверстием.

Обратите внимание: важно, чтобы размер входного отверстия жиклера имел размеры соответствующие 1/8 от диаметра самого цилиндра. Если его размер будет меньше этого значения, то вода физически не сможет в нужном количестве через него проходить. При этом насос будет сильно нагреваться, из-за повышенного давления, что также будет оказывать негативное влияние и на стенки деталей.

Как изготовить

Для создания самодельного генератора тепла понадобится шлифовальная машинка, электродрель, а также сварочный аппарат.

Процесс будет происходить следующим образом:

1. Сначала нужно отрезать кусок достаточно толстой трубы, общим диаметром 10 см, а длиной не более 65 см. После этого на ней нужно сделать внешнюю проточку в 2 см и нарезать резьбу.
2. Теперь из точно такой же трубы необходимо сделать несколько колец, длиной по 5 см, после чего нарезается внутренняя резьба, но только с одной её стороны (то есть полукольца) на каждой.
3. Далее нужно взять лист металла толщиной, аналогичной с толщиной трубы. Сделайте из него крышки. Их нужно приварить к кольцам с той стороны, где у них нет резьбы.
4. Теперь нужно сделать в них центральные отверстия. В первой оно должно соответствовать диаметру жиклера, а во второй диаметру патрубка. При этом, с внутренней стороны той крышки, которая будет использоваться с жиклером, нужно сделать, используя сверло, фаску. В итоге должна выйти форсунка.
5. Теперь подключаем ко всей этой системе теплогенератор. Отверстие насоса, откуда вода подается под давлением, нужно присоединить к патрубку, находящемуся возле форсунки. Второй патрубок соедините со входом уже в саму отопительную систему. А вот выход из последней подключите ко входу насоса.

Таким образом, под давлением, создаваемым насосом, теплоноситель в виде воды начнет проходить через форсунку. За счет постоянного движения теплоносителя внутри этой камеры он и будет нагреваться. После этого она попадает уже непосредственно в систему отопления. А чтобы была возможность регулировать получаемую температуру, нужно за патрубком установить шаровой кран.

Изменение температуры будет происходить при изменении его положения, если он будет меньше пропускать воды (будет находиться в полузакрытом положении). Вода будет дольше находиться и двигаться внутри корпуса, за счет чего её температура увеличится. Именно таким образом и работает подобный водонагреватель.

Смотрите видео, в котором даются практические советы по изготовлению вихревого теплогенератора своими руками:

Кавитационный теплогенератор: как сделать своими руками

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

Конструктивные особенности и принцип работы

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

Принцип работы кавитатора:

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

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

Возможности применения

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

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

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

Отопление

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

Кавитационный теплогенератор может быть использован при отоплении

Автономное нагревание воды для бытовых нужд

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

Применение кавитации тепла в производстве

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

Разновидности

Кавитационные устройства делятся на следующие виды:

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

Кавитационный теплогенератор вихревой

КПД ультразвукового оборудования невероятно высок.

Принцип работы роторных генераторов

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

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

Особенности роторных теплогенераторов кавитационного действия:

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

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

Принцип работы статического теплогенератора

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

Статические кавитаторные приборы располагают массой преимуществ:

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

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

Трубчатые тепловые генераторы: устройство и принцип работы

В этой модели кавитационное тепло вырабатывается благодаря продольному расположению трубок:

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

Трубчатый тепловой генератор

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

Особенности ультразвуковых генераторов кавитационного действия

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

Плюсы и минусы

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

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

Среди недостатков выделяют:

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

Нельзя забывать, что оборудование занимает много места.

Критерии выбора

При выборе устройства кавитации учитывают следующие моменты:

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

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

Популярные модели

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

ВТГ-2.2

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

ВГТ-30

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

ИТПО

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

Как изготовить кавитационные теплогенераторы своими руками?

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

Необходимые инструменты и материалы:

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

Также нужны патрубки с кранами – входные и для выхода.

Особенности выбора насоса

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

Изготовление кавитационной камеры

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

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

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

Особенности изготовления водяного контура

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

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

Испытание генератора

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

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

— Что такое кавитация насоса?

Есть две проблемы, когда у вас есть система, работающая при давлении ниже нейтрального, что вызывает кавитацию. 1 — газы, выходящие из раствора создание воздушных карманов (см. Закон Генри) и 2 — испарение. Оба они очень похожи.

Чтобы это имело смысл, вам нужно знать, что Определение нейтрали — это не давление на полпути между положительной стороной насоса и отрицательной. Это гидростатическое давление. (Давление при выключенном насосе)

Вода в системе всегда будет пытаться найти равновесие.Теперь есть два способа, которыми он попытается найти равновесие: один — через абсорбцию газа относительно его парциального давления и температуры воды (частицы воздуха покидают и попадают в систему). система, хотя закон Генри), а вторая часть находит равновесие давления пара.

Частицы воды вообще покидают воду в результате испарения температуры (даже льда), а также повторно конденсируются с аналогичной скоростью. Когда вы нагреваете жидкость, ее молекулы становятся более энергичными и разрушают межмолекулярные силы (imf) и испаряются.Если вы запечатаете В верхней части кастрюли вы создадите давление пара над водой. более высокое давление пара приведет к повторной конденсации в жидкую фазу. Если вы снимете эту крышку, вы увидите, что затяжка отключается. пара, поскольку давление сбрасывается, а вода испаряется из-за более низкого давления выше. Закройте крышку, чтобы пропарить пар, и начнется цикл испарения и конденсации.

Этот цикл всегда происходит только в разной степени. и чем больше изменяется температура, тем больше она выходит из равновесия, поэтому вы увидите больше конденсации или испарения.

Точка кипения. «Точка кипения — это то место, где пар давление равно атмосферному ». Вот почему вода кипит при 100 ° C на уровне моря, 69 ° C на Эвересте и 101,1 ° C на Мертвом море (ниже уровня моря). Если вы поместите воду комнатной температуры под колокол и создайте вакуум, вы вскипятите воду при комнатной температуре .. Затем она замерзнет, ​​но это другой процесс. (Тройная точка)

Однако это относится к кипячению воды в открытом контейнер. Так что, если мы закроем контейнер ?.. Лучше сказать, что «точка кипения — это когда давление пара равно давлению воды»

Мы также должны помнить, что пар является газом и может сжимается, как любой другой газ, с небольшой разницей давления, тогда как вода резко увеличивает давление при сжатии, хотя не сжимается буквально.

Теперь, когда ваша система статична, она найдет равновесие. с разреженным воздухом и давлением пара. Когда вы включаете насос и бойлер, вы изменяете две характеристики: температуру и давление.Поскольку вода проходит через бойлер, температура увеличивается, что способствует испарению, но лишь незначительно увеличивает давление пара при сжатии газа. Когда вода проходит через насос, давление также увеличивается, поэтому вода остается в При реальном равновесии, в тот момент, когда давление в воде упадет ниже статического (нейтрального), у вас будет повышенное давление пара из-за нагретой воды и пониженное давление воды из-за сопротивление в системе и сила насоса.

После падения ниже нейтрали перепад давления между давлением пара и водой смыкается, когда вы достигаете загадочной точки, где «давление пара соответствует давлению воды», межмолекулярные силы молекул воды разрушаются, и вы получаете испарение!

Наряду с этим, как упоминалось ранее, чем выше Температура жидкости в сочетании с низким давлением выведет газы из раствора.

Это кавитация.

Чтобы избежать этого, установите расширительный бачок как можно ближе к поз. к отрицательной стороне помпы.

Написано Адамом Чепменом — экотехником

Www.chapmanplumbers.com

Кавитация насоса (технически это не воздух!)

Кавитация насоса. Даже если вы ничего не знаете о насосах HVAC, вы, вероятно, подумаете, что это плохо. И вы были бы правы!

Что такое кавитация? Многие думают, что через насос движется воздух.Хотя это отдельная причина для беспокойства, это НЕ кавитация. Кавитация возникает, когда давление всасывания падает ниже температуры вспышки воды. Другими словами, во входном отверстии рабочего колеса (точка самого низкого давления в насосе) давление может упасть настолько низко, что вода превратится в пар. Когда этот паровой пузырь движется вдоль лопастей рабочего колеса к внешней стороне колеса (точка самого высокого давления), он конденсируется обратно в жидкую воду. Этот переход фазы с пара на воду является чрезвычайно резким и оказывает огромное усилие на крыльчатку. Со временем материал рабочего колеса изнашивается, вызывая дисбаланс и, в конечном итоге, выход из строя насоса и его способности перемещать воду. Если вы когда-нибудь видели крыльчатку (из бронзы или нержавеющей стали), поврежденную кавитацией, это выглядит так, как если бы она перекачивала кислоту, и материал просто съел.

Кавитация насоса возникает при недостаточном давлении воды на входе. Центробежные насосы, используемые в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, не ВСАСЫВАЮТ воду; они НАПИВАЮТ воду. Таким образом, на всасывающей стороне насоса должно быть определенное давление воды, чтобы избежать кавитации.Это можно назвать «затопленным всасыванием». Давление, необходимое на всасывании насоса, можно найти на опубликованной характеристике насоса и представить линией NPSHr (требуется чистый положительный напор на всасывании).

Как узнать, что в вашем насосе кавитация? Вы когда-нибудь слышали термин «качающие камни»? Обычно так звучит кавитирующий насос. Звучит так, как будто камни движутся и стучат внутри насоса.

Чтобы защитить ваши насосы HVAC от кавитации в системах трубопроводов с замкнутым контуром, убедитесь, что настройки PRV достаточны для поддержания положительного давления во всей системе трубопроводов.В открытых системах, таких как контуры водяных трубопроводов конденсатора, убедитесь, что всасывание насоса находится ниже бассейна градирни и что на всасывающем трубопроводе отсутствуют перевернутые буквы «U», которые могут препятствовать потоку в насос. Забитые сетчатые фильтры на всасывании насоса в обеих системах также являются частой причиной кавитации. Проверьте все воздушные сепараторы, всасывающие диффузоры и Y-образные фильтры на предмет засорения.

Существует тип кавитации, который не обязательно связан с недостаточным давлением на входе насоса, и он связан с радиальным осевым усилием .Тема для другого блога, радиальная тяга возникает, когда насос работает за пределами опубликованного рабочего диапазона. В этих условиях давления в улитке (мокрой части) одинарного всасывающего центробежного насоса становятся несбалансированными. Могут образоваться карманы низкого давления, которые могут вызвать кавитацию. В этих условиях несбалансированное давление представляет собой более непосредственную угрозу для насоса, чем кавитация, вызывая выход из строя подшипников и уплотнений в короткие сроки. Вы можете засвидетельствовать это на любом насосе, дросселируя его нагнетательный клапан рядом с точкой отключения, что нормально для кратковременных испытаний, но вредно, если позволить продолжить работу.

Я надеюсь, что это проясняет путаницу, которая могла возникнуть у вас по этой теме. Обеспечение достаточного давления на всасывании насоса обеспечит его бесперебойную работу в течение долгого времени. Для получения дополнительной информации по этой и другим темам посетите наш сайт www.heattransfersales.com. Чтобы получить помощь по вашей системе в Северной Каролине и Южной Каролине, свяжитесь с вашим местным торговым представителем по передаче тепла для консультации на месте.

Изображение блога — собственность отдела продаж теплопередачи в Каролине.

Кавитационная техника для экстракции, смешивания и интенсификации процесса

Есть ли у вас устройства для аренды?

Да, делаем.

Устройства SPR какого размера вы предлагаете?

Мы производим стандартные устройства от 1 л / мин до 2000 галлонов в минуту.

Может ли SPR работать с твердыми частицами?

Да, при условии, что был выбран соответствующий SPR с соответствующими зазорами, чтобы позволить твердым частицам проходить. Для образования кавитации сыпучий продукт должен вести себя как жидкость.

С какой максимальной вязкостью может выдерживать SPR?

Если вы можете прокачать его через SPR, мы сможем его обработать.Размер двигателя и другие параметры, возможно, придется отрегулировать, но мы обрабатывали такие вязкие вещи, как зубная паста, жидкая ртуть и т. Д. растворы с 90% твердых веществ.

Могу ли я использовать вашу технологию для обогрева дома, нагрева воды, производства пара и т. Д.?

Технически да, но это экономично только при наличии смягчающих обстоятельств. Технология SPR может нагревать воду очень эффективно (90% +), но редко. финансово выгодный. Для нагрева текучей среды в текучую среду должна подаваться энергия, и это количество энергии является постоянным независимо от используемой технологии.SPR чаще всего использует электродвигатель для подачи необходимой энергии в отличие от горения. В настоящее время природный газ (обычное топливо для стандартных котлов) стоит по исторически низким ценам, которые прогнозируется, что будет сохраняться в течение многих лет. Сегодня, когда цены на природный газ и электричество равны, стоимость природного газа обычно составляет лишь небольшую часть цены. SPR — это Кроме того, это высокоточная технология с высокой частотой вращения, которая почти всегда дороже по сравнению с простыми котлами аналогичного размера.

Текущие цены в нашем родном штате Джорджия на 1 миллион британских тепловых единиц энергии (эквивалент 293 кВт) составляют 1,64 доллара за природный газ и 29 долларов за электричество (при условии, что 0,10 долл. США / кВт · ч) с сопоставимой эффективностью.

Поэтому мы обычно считаем, что SPR не самый экономичный способ нагрева относительно чистой и чистой воды как с точки зрения капитальных затрат, так и с точки зрения эксплуатационных затрат. Как правило, водяное отопление будет дешевле обычного бойлера, однако существуют смягчающие обстоятельства, при которых эта надбавка может иметь смысл, например:

1. Продукты, в которых образование накипи и обрастание требует частого отключения
2. Нагревание нечистых жидкостей и жидкостей твердыми телами
3. Нагрев вязких жидкостей
4. Обогрев при одновременном перемешивании
5. Требуется обогрев без пламени или автономный

Какой размер SPR мне нужен для нагрева жидкости?

Используя стандартную термодинамику, вы можете разделить потребность в БТЕ на 2545, и это преобразует его в механическое значение в HP.Например, типичный домашний водонагреватель составляет 40 000 БТЕ. Если вы разделите это на 2545, чтобы преобразовать в л.с., для обеспечения такой же энергии требуется электродвигатель мощностью 15 л.с. Пожалуйста, воспользуйтесь калькулятором ниже, чтобы помочь вам.

IRJET — Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте

IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических дисциплин для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас

---

IRJET Vol-8, выпуск 9 , Сен 2021 Публикация продолжается…

Обзор статей

---

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

---

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

---

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас

---

IRJET Vol-8, выпуск 9, сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

---

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

---

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

---

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас

---

IRJET Vol-8, выпуск 9, сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

---

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

---

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

---

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас

---

IRJET Vol-8, выпуск 9, сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

---

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

---

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

---

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас

---

IRJET Vol-8, выпуск 9, сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

---

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

---

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

---

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас

---

IRJET Vol-8, выпуск 9, сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

---

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

---

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

---

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас

---

IRJET Vol-8, выпуск 9, сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

---

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

---

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

---

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 9 (сентябрь 2021 г.)

Отправить сейчас

---

IRJET Vol-8, выпуск 9, сентябрь 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей

---

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

---

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.

---

Кавитация

Кавитация — распространенная проблема в насосах и регулирующих клапанах, вызывающая серьезный износ и повреждение. При неправильных условиях кавитация резко сокращает срок службы компонентов.

Что такое кавитация?

Кавитация может возникать, когда местное статическое давление в жидкости достигает уровня ниже давления пара жидкости при фактической температуре.Согласно уравнению Бернулли это может произойти, когда жидкость ускоряется в регулирующем клапане или вокруг рабочего колеса насоса.

Само испарение не вызывает повреждений — повреждение происходит, когда пар почти сразу после испарения схлопывается, когда скорость уменьшается, а давление увеличивается.

Предотвращение кавитации

Кавитации в целом можно избежать,

• увеличив расстояние (разность давлений) между фактическим местным статическим давлением в жидкости и давлением паров жидкости при фактической температуре

Это может быть выполнено:

• модернизация компонентов, инициирующая высокие скорости и низкие статические давления
• увеличение общего или местного статического давления в системе
• снижение температуры жидкости

модернизация компонентов, инициирующая высокую скорость и Низкое статическое давление

Кавитации и повреждений можно избежать, используя специальные компоненты, разработанные для реальных суровых условий.

• Условия с огромными перепадами давления могут — с ограничениями — обрабатываться с помощью многоступенчатых регулирующих клапанов
• В сложных условиях перекачивания с температурой жидкости, близкой к температуре испарения, можно справиться с помощью специальных насосов, работающих по принципам, отличным от центробежных насосов

Повышение общего или местного давления в системе

Путем увеличения общего или местного давления в системе расстояние между статическим давлением и давлением испарения увеличивается, и можно избежать испарения и кавитации.

Отношение между статическим давлением и давлением испарения — показатель возможности испарения, часто выражается числом кавитации.

К сожалению, не всегда возможно увеличить общее статическое давление из-за классификации систем или других ограничений. Местное статическое давление в компонентах может быть увеличено путем опускания (подъема) компонента в системе. Регулирующие клапаны и насосы, как правило, следует размещать в нижней части системы , чтобы максимизировать статический напор.

Это обычное решение для питающих насосов котлов, получающих горячий конденсат (вода, близкая к 100 ^o C ) из приемников конденсата в паровых установках.

Снижение температуры жидкости

Давление испарения зависит от температуры жидкости. Давление пара для воды — нашей наиболее распространенной жидкости — указано ниже:

Примечание! — имейте в виду, что давление испарения и возможная кавитация резко возрастают с увеличением температуры воды.

Кавитации можно избежать, разместив компоненты в самой холодной части системы. Пример — насосы и регулирующие клапаны в системах отопления обычно размещают в «холодных» обратных линиях перед нагревателями и теплообменниками.

Экспериментальное исследование кавитационного теплогенератора для нагрева воды

Цзюнь, Цай., Сюньфэн, Ли., И Бинь, Лю (2014). Влияние кавитирующего потока на вынужденную конвективную теплопередачу: модельное исследование. Китайский научный бюллетень, 59 (14): 1580-1590.

Сивакумар, М., и Пандит, А. Б. (2002). Очистка сточных вод: новый энергоэффективный гидродинамический кавитационный метод. Ультразвуковая сонохимия, 9: 123-131.

Чанд Р., Бремнер Д. Х., Намкунг К. К., Коллиер П. Дж. И Гогейт П. Р. (2007). Обеззараживание воды с использованием нового подхода с использованием озона и жидкостного свистящего реактора. Журнал биохимической инженерии, 35 (3), 357-364.

Келкар, М.А., Гогейт, П.Р., и Пандит, А.Б. (2008). Интенсификация этерификации кислот для синтеза биодизельного топлива с помощью акустической и гидродинамической кавитации. Ультразвуковая сонохимия, 15 (3), 188-194.

Парк К. А. и Берглес А. Э. (1988). Ультразвуковое усиление кипения насыщенных и недогретых бассейнов. Международный журнал тепломассообмена, 31 (3), 664-667.

Цай, Дж., Хуай, X., Ян, Р., и Ченг, Ю. (2009). Численное моделирование усиления естественной конвекции теплопередачи за счет акустической кавитации в квадратном корпусе.Прикладная теплотехника, 29 (10), 1973–1982.

Пуркарими, З., Резай, Б., и Ноапараст, М. (2017). Эффективные параметры генерации нанопузырьков кавитационным методом для пенной флотации. Физико-химические проблемы переработки полезных ископаемых, 53 (2).

Ли Цуйси, Ян Чжун (2008). Анализ кавитации криогенной жидкости, проходящей через изогнутую трубу. Криогенная инженерия, (2): 4-9.

Чжу, Цзякай, Ван, Ихао, Ю, Лю и др. (2018).Визуализационное экспериментальное исследование нестационарного процесса кавитации жидкого азота. Криогенная инженерия, (2): 1-6.

Левцев А.П., Макеев А.Н., Кудашева О.В. (2017). Кавитатор для тепловыделения в жидкости: RU2015145776A. Дата публикации патента: RU2015145776A.

Устранение неисправностей центробежных насосов — кавитация в насосе, как избежать

Есть насос, который издает хлопающие звуки или звучит так, будто качает шарики? Если это так, возможно, у вас проблема с кавитацией.Кавитация насоса может вызвать ряд проблем для вашей насосной системы, включая чрезмерный шум и потребление энергии, не говоря уже о серьезном повреждении самого насоса.

Что такое кавитация насоса?

Проще говоря, кавитация — это образование пузырьков или полостей в жидкости, возникающих в областях относительно низкого давления вокруг рабочего колеса. Взрыв или схлопывание этих пузырьков вызывает сильные ударные волны внутри насоса, вызывая значительные повреждения рабочего колеса и / или корпуса насоса.

Кавитация насоса, если ее не лечить, может вызвать:

• Отказ корпуса насоса
• Разрушение рабочего колеса
• Чрезмерная вибрация, ведущая к преждевременному выходу из строя уплотнения и подшипника
• Энергопотребление выше необходимого
• Пониженный расход и / или давление

Кавитация насоса бывает двух типов: всасывающая и нагнетательная.

Всасывающая кавитация

Когда насос находится в условиях низкого давления или высокого вакуума, возникает кавитация на всасывании.Если насос «истощен» или не получает достаточного потока, пузырьки или полости образуются у проушины рабочего колеса. По мере того, как пузырьки переносятся на нагнетательную сторону насоса, условия жидкости меняются, сжимая пузырь в жидкость и заставляя его взорваться о поверхность рабочего колеса.

В рабочем колесе, пострадавшем от всасывающей кавитации, не хватает больших или очень маленьких кусочков материала, что делает его похожим на губку. Повреждение крыльчатки появляется вокруг проушины крыльчатки при наличии всасывающей кавитации.

Возможные причины всасывающей кавитации:

• Засоренные фильтры или сетчатые фильтры
• Засор в трубе
• Насос работает слишком далеко вправо на кривой насоса
• Неправильная конструкция трубопроводов
• Плохие условия всасывания (требования NPSH)

Кавитация нагнетания

Когда давление нагнетания насоса чрезвычайно велико или работает менее 10% от точки наилучшего КПД (BEP), возникает кавитация на нагнетании.Высокое давление нагнетания затрудняет выход жидкости из насоса, поэтому она циркулирует внутри насоса. Жидкость протекает между крыльчаткой и корпусом с очень высокой скоростью, вызывая разрежение на стенке корпуса и образование пузырьков.

Как и в случае всасывающей кавитации, взрыв этих пузырьков вызывает интенсивные ударные волны, вызывая преждевременный износ наконечников рабочего колеса и корпуса насоса. В крайних случаях кавитация на нагнетании может привести к поломке вала рабочего колеса.

Возможные причины кавитации нагнетания:

• Засорение трубы на напорной стороне
• Засоренные фильтры или сетчатые фильтры
• Работа слишком далеко влево на кривой насоса
• Неправильная конструкция трубопроводов

Предотвращение кавитации

Если в насосах наблюдается кавитация, проверьте эти вещи, чтобы устранить проблему самостоятельно:

1. Проверьте фильтры и сетчатые фильтры — засорение на стороне всасывания или нагнетания может вызвать дисбаланс давления внутри насоса
2. Обратитесь к кривой насоса — Используйте манометр и / или расходомер, чтобы понять, где ваш насос работает на кривой.Убедитесь, что он работает с максимальной эффективностью. Работа насоса с максимальной эффективностью приводит не только к избыточной рециркуляции, ожидаемому чрезмерному нагреву, радиальным нагрузкам, вибрации, высоким температурам уплотнения и снижению эффективности.
3. Пересмотрите конструкцию трубопровода. — Убедитесь, что путь жидкости к насосу и от него идеален для условий эксплуатации насоса. Конструкции с перевернутой буквой «U» на стороне всасывания могут задерживать воздух, а конструкции с углом 90 ° непосредственно перед насосом могут вызвать турбулентность внутри насоса.И то, и другое приводит к проблемам со всасыванием и кавитации в насосе.

Для получения дополнительной информации о том, как обнаруживать и предотвращать кавитацию насоса, обязательно ознакомьтесь с нашим постом: Технологии обнаружения и предотвращения кавитации в насосе.

Кавитация — распространенная проблема в насосных системах, но при правильном выборе размеров насоса, конструкции труб и уходе за фильтрами и сетчатыми фильтрами можно в значительной степени избежать повреждения насосов и их рабочих колес.

Gorman Rupp Pumps использует демонстрационный насос со стеклянной облицовкой для обучения групп навыкам кавитации.