Як зробити теплогенератор

Деяким людям не вистачає коштів на придбання готового теплогенератора. В такому випадку є сенс спробувати зробити його самостійно.

Існує 2 конструкції подібних пристроїв: статична і роторна. У першому випадку головним елементом пристрою буде сопло. У другому для створення кавітації буде служити ротор. Щоб вибрати один з варіантів виконання, є сенс порівняти обидві вихрові конструкції.

Список елементів, які будуть потрібні, для того щоб виготовити вихровий теплогенератор своїми руками:

• труби;
• дриль;
• насос;
• кавітатор;
• манометр;
• термометр;
• гільзи для термометрів;
• крани;
• електродвигун.

Роторний вихровий теплогенератор

Дана гідродинамічна конструкція являє собою дещо змінений відцентровий насос. Говорячи іншими словами, є корпус насоса (в даному випадку він є статором) з вихідним і вхідним патрубками і робочою камерою. Усередині корпусу знаходиться ротор, який виконує роль робочого колеса. Основна відмінність від звичайного насоса полягає в роторі. Відома велика кількість конструктивних роторних виконань вихрових теплонегераторов, все описувати не має сенсу. Найбільш простий з них є диском. На його циліндричної поверхні просвердлений чимала кількість глухих отворів певного діаметру і глибини. Дані отвори називаються осередками Гріггса (американський винахідник, який першим випробував дану конструкцію). Розміри і кількість цих осередків повинні визначатися виходячи з розмірів роторного диска і частоти обертання електричного двигуна, який приводить його в обертання.

Статор (корпус теплогенератора) в більшості випадків виконується у вигляді порожнього циліндра, тобто труби, яка заглушена фланцями з обох сторін. Зазор між внутрішньою стіною статора і ротором при цьому дуже малий і складає приблизно 1-1,5 мм.

У зазорі між статором і ротором відбуватиметься нагрівання води. Йому сприяє тертя рідини об поверхні ротора і статора, при швидко обертанні першого. Велике значення для нагріву води мають і кавитационні процеси, завихрення води в роторних осередках. Швидкість обертання ротора в більшості випадків становить 3000 об / хв, у разі якщо його діаметр дорівнює 300 мм. Зі зменшенням діаметра ротора частота обертання повинна збільшуватися.

При всій простоті дана конструкція потребує великої точності виготовлення. Крім того, знадобиться балансування ротора. Необхідно буде вирішити і питання ущільнення вала ротора. Слід знати, що елементи ущільнювачів потребують регулярної заміни.

З того, що було сказано вище, слід, що ресурс даних установок не дуже великий. Варто зауважити, що робота роторних теплогенераторів створює підвищений шум. У порівнянні з конструкціями статичного типу вони мають на 20-30% більшу продуктивність. Пристрої роторного типу можуть навіть виробляти пар.

Статичний кавітаційний теплогенератор

Даний тип теплогенератора лише умовно називається статичним. Це обумовлюється відсутністю обертових частин в кавітаторной вихровий конструкції. Для того щоб створювати кавитационні процеси, використовуються різні види сопел.

Щоб виникла кавитация, знадобиться забезпечити більшу швидкість руху в кавітатор рідини. Для цього слід використовувати звичайний відцентровий насос. Насос буде нагнітати тиск рідини перед соплом. Вона кинеться в отвір сопла, яке має набагато менший перетин, ніж підвідний трубопровід. Це забезпечує більшу швидкість на виході з сопла. За допомогою різкого розширення рідини виникає кавітація. Цьому сприятиме і тертя рідини об поверхню каналу і завихрення води, які виникають у разі різкого вирівнювання струменя з сопла. Вода нагрівається з тих же причин, що і в роторної вихровий конструкції, проте з дещо меншою ефективністю.

Пристрій статичного теплогенератора не потребує високої точності виготовлення деталей. При виготовленні даних деталей механічна обробка зводиться до мінімуму в порівнянні з роторною конструкцією. У звязку з відсутністю обертових частин може легко зважитися питання ущільнення деталей і сполучених вузлів. Балансування тут теж не потрібна. Період служби кавітатора набагато більше. Навіть в разі вироблення ресурсу соплом виготовлення і заміна його зажадає набагато менші матеріальні витрати. В даному випадку роторний кавітаційний теплогенератор знадобиться виготовляти заново.

Недоліком статичного пристрою є вартість насоса. Однак собівартість виконання теплогенератора даного пристрою практично не відрізняється від роторної вихровий конструкції. У разі якщо ж згадати про ресурс обох установок, даний недолік перетвориться в перевага, тому що у випадку заміни кавітатора не потрібно міняти насос.

Отже, є сенс задуматися над тим, щоб зробити статичний вихровий теплогенератор.

Виготовлення теплогенератора своїми руками

Вибір насоса для пристрою

Починати слід з вибору насоса для виготовляється пристрою. Для цього знадобиться визначитися з його робочими параметрами. Не має принципового значення, буде це циркуляційний насос або підвищує тиск. Значення має продуктивність насоса, робочий тиск, максимальна температура перекачується рідини.

Не всі конструкції можуть використовуватися для перекачування рідини високих температур. У разі якщо не додати значення даного параметру в процесі вибору насоса, термін його експлуатації може виявитися значно меншим ніж той, який заявлений виробником.

Від величини напору, який може розвивати насос, залежить ефективність роботи теплогенератора. Чим більше натиск, тим більшим буде перепад тиску. Отже, ефективніше буде відбуватися нагрівання рідини, яка прокачується через кавітатор. Однак зовсім не варто гнатися за максимальними цифрами в характеристиках насосів.

Продуктивність насоса фактично не впливає на ефективність нагріву води.

Потужність насоса теплогенератора визначає коефіцієнт перетворення електричної енергії в теплову.

Виготовлення та розробка кавітатора

Існує велика кількість конструкцій статичних кавітаторів, проте в переважній більшості випадків вони виконуються у вигляді сопла. За основу найчастіше береться сопло і модифікується конструктором. Класична конструкція зображена на малюнку (ЗОБРАЖЕННЯ 1).

Перше, на що необхідно звернути увагу - перетин каналу між конфузорів і дифузором. Не слід сильно завужувати його перетин, намагаючись тим самим забезпечити максимальний перепад тиску. Обсяг води, що перекачується через сопло, буде занадто малий. При змішуванні з холодною водою, вона передасть їй недостатня кількість теплоти. Значить, загальний обсяг води не зможе нагріватися швидко. Крім того, малий перетин каналу посприяє завоздушіванію води, яка надходить у вхідний патрубок робочого насоса. Внаслідок даний насос буде працювати шумно, і може виникати кавітація в самому пристрої.

Найкращі показники можуть бути досягнуті при діаметрі канального отвори 10-15 мм.

Виготовлення гідродинамічного контуру

Для виготовлення гідродинамічного контуру попередньо необхідно зобразити схему контуру. (ЗОБРАЖЕННЯ 2) На схемі можна побачити:

• манометр на виході з сопла (вимір тиску на виході);
• термометр (вимірювання температури на вході в систему);
• кран для скидання повітря (видалення із системи повітряної пробки);
• вихідний патрубок з краном;
• гільза для термометра;
• вхідний патрубок з краном;
• гільза для термометра на вході;
• манометр на вході в сопло (вимір тиску на вході в систему).

Пристрій контура є трубопровід, вхід якого зєднаний з вихідним патрубком насоса, а вихід - з вхідним. У трубопровід потрібно вварити сопло, патрубки для підключення манометра, гільзи для установки термометра, штуцер під вентиль, для того щоб скидати повітря, штуцер для підключення контуру опалення.

На даній схемі вода буде рухатися проти годинникової стрілки. Подача в контур води здійснюється через нижній патрубок, а видача з нього води - через верхній. Регулювання перепаду тиску буде здійснюватися вентилем, який знаходиться між вихідним і вхідним патрубками.

Процес випробування теплогенератора

Після того як вихровий теплогенератор, який зроблений своїми руками, буде підключений, є можливість приступити до випробувань його. Необхідно запустити електричний двигун насоса і спостерігати за показаннями манометрів. В процесі встановлюється необхідний перепад тиску. Для цієї мети в контурі передбачається вентиль, який знаходиться між вихідним і вхідним патрубками. Слід повернути рукоятку вентиля і встановити тиск після сопла в трубопроводі в діапазоні 1,2-1,5 атм. Між виходом насоса і входом сопла оптимальним тиском є діапазон 8-12 атм.

Коли тиск на виході з сопла буде встановлено, слід пустити по колу воду (закриваючи вихідний вентиль) і засікти час. У процесі руху по контуру води необхідно зафіксувати зростання температури (приблизно він буде дорівнює 4 ° С в хвилину). Отже, через 10 хвилин буде можливість нагріти воду орієнтовно з 21 ° С до 60 ° С.

Споживана електроенергія може бути обчислена шляхом вимірювання струму. Виходячи з подібних даних, є можливість обчислити коефіцієнт перетворення енергії.

КПЕ = (С * m * (Тк - Тн)) / (3600000 * (Qк - Qн)), де С - питома теплова ємність води (4200 Дж / (кг * К), m - маса води, що нагрівається (кг), тн - початкова температура води (294 ° К), Тк - кінцева температура води (333 ° К), Qн - початкові свідчення електролічильника (0 кВт * год), Qк - кінцеві показання електролічильника (0,5 кВт * год).

Дані слід підставити в формулу і отримати: КПЕ = (4200 * 15 * (333 - 294)) / (3600000 * (0,5 - 0)) = 1,365

Споживаючи 5 кВт * год електроенергії, вихровий теплогенератор буде виробляти в 1,365 разів більше теплової енергії (6,825 кВт * год). Відповідно, є сенс стверджувати про спроможність цієї ідеї створення теплогенератора. У цій формулі не враховувався ККД двигуна, в звязку з чим реальний коефіцієнт трансформації може бути ще вище.

При розрахунку теплової потужності потрібно виходити з спрощеної формули. Відповідно до неї знадобиться орієнтовно 1 кВт теплової потужності на кожні 10 кв.м. Тобто, для 100 кв.м. знадобиться потужність 10 кВт.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!