Кавітаційні вихрові теплогенератори – все, що потрібно знати про технології і про її практичне застосування

Ось такий, здавалося б, простий прилад дозволить забути про звичному дорогому опаленні

Помітили, що ціна опалення і гарячого водопостачання зросла і не знаєте, що з цим робити? Рішення проблеми дорогих енергоресурсів – це вихровий теплогенератор. Я розповім про те, як влаштований вихровий теплогенератор і який принцип його роботи. Також ви дізнаєтеся, чи можна зібрати такий прилад своїми руками і як це зробити в умовах домашньої майстерні.

Трішки історії

Вихровий тепловий генератор вважається перспективною і інноваційною розробкою. А між тим, технологія не нова, так як вже майже 100 років тому вчені думали над тим, як застосувати явище кавітації.

Труба Ранка, проникаючи в яку газоподібне середовище ділиться на гаряче і холодне повітря – це явище було відкрито на початку двадцятого століття, а застосовується на практиці сьогодні

Перша діюча дослідну установку, так-звана «вихрова труба», була виготовлена і запатентована французьким інженером Джозефом Ранком в 1934 році.

Ранк першим помітив, що температура повітря на вході в циклон (очисник повітря) відрізняється від температури тієї ж повітряного струменя на виході. Втім, на початкових етапах стендових випробувань, вихревую трубу перевіряли нема на ефективність нагріву, а навпаки, на ефективність охолодження повітряного струменя.

Показаний на схемі принцип роботи вихровий труби нескладний – потік проходить через камеру закрутки, де розбивається на два потоки з різною температурою

Технологія отримала новий розвиток в 60-х роках двадцятого століття, коли радянські вчені здогадалися вдосконалити трубу Ранка, запустивши в неї замість повітряного струменя рідина.

За рахунок більшої, в порівнянні повітрям, щільності рідкого середовища, температура рідини, при проходженні через вихрову трубу, змінювалася більш інтенсивно. У підсумку, досвідченим шляхом було встановлено, що рідке середовище, проходячи через удосконалену трубу Ранка, аномально швидко розігрівалася з коефіцієнтом перетворення енергії в 100%!

На жаль, необхідності в дешевих джерелах теплової енергії на той момент не було, і технологія не знайшла практичного застосування. Перші діючі кавитационні установки, призначені для нагріву рідкого середовища, з'явилися тільки в середині 90-х років двадцятого століття.

На фото показаний демонстраційний вихровий генератор, в якому вода циркулює в замкнутому контурі

Череда енергетичних криз і, як наслідок, зростання інтересу до альтернативних джерел енергії послужили причиною для відновлення робіт над ефективними перетворювачами енергії руху водяного струменя в тепло. В результаті, сьогодні можна купити установку необхідної потужності і використовувати її в більшості опалювальних систем.

Принцип дії

Так виглядає робочий генератор Потапова – потік води з патрубка дуже гарячий

Традиційно вважалося, що кавітація – це паразитное явище, що характеризується інтенсивним утворенням пухирців, які, під час схлопування, провокують руйнування навколишніх предметів.

Характерний приклад наслідків кавітації – руйнування корабельних гвинтів або руйнування крильчатки лопатевих насосів. Теплогенератор вихрового типу – це прилад, в якому паразитное явище приносить користь.

На фото ще один теплогенератор Потапова, в ході випробувальних робіт підключений до опалювального радіатора

Кавітація дозволяє не давати воді тепло, а витягувати тепло з води, що рухається, при цьому нагріваючи її до значних температур.

Незважаючи на те, що кавітація – це паразитное явище, конструкційні елементи сучасних теплогенераторів, на відміну від тих же корабельних гвинтів, не страждають. Це пояснюється тим, що кавитационні процеси протікають не навколо дискового активатора, а за ним.

Принцип дії кавітації перетворювача

У перетворювач трубного типу подається основний потік рідкого середовища нормальної температури;
Назустріч руху основного потоку подаються додаткові потоки рідкої середовища;
Різноспрямовані потоки, стикаючись, створюють ефект кавітації, за рахунок чого рідке середовище на виході з перетворювача нагрівається.

Пристрій і особливості функціонування

Так виглядає стаціонарна кавітаційна установка, підключена до промислової системі опалення

Пристрій діючих зразків вихрових теплогенераторів зовні нескладне. Ми можемо бачити масивний двигун, до якого підключена циліндричне пристосування «равлик».

«Равлик» – це допрацьована версія труби Ранка. Завдяки характерній формі, інтенсивність кавітаційних процесів в порожнині «равлики» значно вище в порівнянні з вихровий трубою.

Дисковий активатор, одягнений на вал – це пристосування відповідає за рух водного середовища і за створення кавітаційного ефекту

У порожнині «равлики» розташовується дисковий активатор – диск з особливою перфорацією. При обертанні диска, рідке середовище в «равлику» наводиться в дію, за рахунок чого відбуваються кавитационні процеси:

Електродвигун крутить дисковий активатор. Дисковий активатор – це найважливіший елемент в конструкції теплогенератора, і він, за допомогою прямого вала або за допомогою пасової передачі, приєднаний до електродвигуна. При включенні пристрою в робочий режим, двигун передає крутний момент на активатор;
Активатор розкручує рідку середу. Активатор влаштований таким чином, що рідке середовище, потрапляючи в порожнину диска, закручується і набуває кінетичну енергію;
Перетворення механічної енергії в теплову. Виходячи з активатора, рідке середовище втрачає прискорення і, в результаті різкого гальмування, виникає ефект кавітації. В результаті, кінетична енергія нагріває рідку середу до + 95 ° С, і механічна енергія стає теплової.