Вихревые теплогенераторы

Экология потребления.Наука и техника:Вихревые теплогенераторы это установки, которые позволяют получать тепловую энергию в специальных устройствах путем преобразования электрической энергии.

Вихревые теплогенераторы это установки, которые позволяют получать тепловую энергию в специальных устройствах путем преобразования электрической энергии.

История создания первых вихревых теплогенераторов уходит корнями в первую треть двадцатого века, когда французский инженер Жозеф Ранк столкнулся с неожиданным эффектом, исследуя свойства искусственно создаваемого вихря в разработанном им устройстве — вихревой трубе. Сущность наблюдаемого эффекта заключалась в том, что на выходе вихревой трубы наблюдалось разделение сжатого воздушного потока на теплую и холодную струю.

Исследования в данной области были продолжены немецким изобретателем Робертом Хилшем, который в сороковых годах прошлого столетия улучшил конструкцию вихревой трубы Ранка, добившись увеличения разности температур двух воздушных потоков на выходе из трубы. Однако как Ранку, так и Хилшу не удалось теоретически обосновать наблюдаемый эффект, что отсрочило его практическое применение на многие десятилетия. Следует отметить, что более-менее удовлетворительное теоретическое объяснение эффекта Ранка — Хилша с точки зрения классической аэродинамики не найдено до сих пор.

Одним из первых ученых, которому пришла в голову идея запустить в трубу Ранка жидкость, является российский ученый Александр Меркулов, профессор Куйбышевского (ныне Самарского) государственного авиакосмического университета, которому принадлежит заслуга в развитии основ новой теории. Созданная Меркуловым в конце 50-х годов Отраслевая научно-исследовательская лаборатория тепловых двигателей и холодильных машин провела огромный объем теоретических и экспериментальных исследований вихревого эффекта.

Идея использовать в качестве рабочего тела в вихревой трубе не сжатый воздух, а воду, была революционной, поскольку вода, в отличие от газа, несжимаема. Следовательно, эффекта разделения потоков на холодный и горячий ожидать не стоило. Однако результаты превзошли все ожидания: вода при прохождении по «улитке» быстро нагревалась (с эффективностью, превышавшей 100%).

Ученый затруднялся объяснить подобную эффективность процесса. По мнению некоторых исследователей, аномальное повышение температуры жидкости вызвано микрокавитационными процессами, а именно «схлопыванием» микрополостей (пузырьков), заполненных газом или паром, которые образуются в ходе вращения воды в циклоне. Невозможность объяснить столь высокий КПД наблюдаемого процесса с точки зрения традиционной физики привела к тому, что вихревая теплоэнергетика прочно обосновалась в списке «псевдонаучных» направлений.

Между тем, данный принцип был взят на вооружение, что привело к разработке работающих моделей тепло- и электрогенераторов, реализующих описанный выше принцип. В данный момент времени на территории России, некоторых республик бывшего Советского Союза и ряда зарубежных стран успешно функционируют сотни вихревых теплогенераторов различной мощности, произведенных рядом отечественных научно-производственных предприятий.

Рис. 1. Принципиальная схема вихревого теплогенератора

В настоящее время промышленными предприятиями выпускаются вихревые теплогенераторы разных конструкций.

Рис. 2. Вихревой теплогенератор «МУСТ»

На Тверском научно-внедренческом предприятии "Ангстрем" разработан преобразователь электрической энергии в тепловую — вихревой теплогенератор "МУСТ". Принцип его действия запатентован Р.И.Мустафаевым (пат. 2132517) и позволяет получать тепловую энергию непосредственно из воды. В конструкции отсутствуют какие-либо нагревательные элементы, а электроэнергией питается только насос, прокачивающий воду. В корпусе вихревого теплогенератора размещен блок ускорителей движения жидкости и тормозное устройство. Он состоит из нескольких вихревых трубок особой конструкции. Изобретатель утверждает, что большего коэффициента не имеет ни одно из устройств, предназначенных для этих целей.

Высокий КПД не единственное достоинство нового преобразователя. Разработчики считают особенно перспективным использование своего вихревого теплогенератора на вновь строящихся, а также удаленных от централизованного теплоснабжения объектах. Вихревой теплогенератор "МУСТ" может монтироваться непосредственно в сформировавшиеся внутренние отопительные сети объектов, а также в технологические линии.

Нельзя не сказать, что новинка пока дороже традиционных котлов. "Ангстрем" предлагает покупателям уже несколько генераторов "МУСТ" мощностью от 7,5 до 37 кВт. Они способны отапливать помещения объемом от 600 до 2200 кв.м соответственно.

Коэффициент преобразования электроэнергии равен 1,2, но может достигать и 1,5. Всего в России работает около ста вихревых теплогенераторов «МУСТ». Выпускаемые модели теплогенераторов «МУСТ» позволяют обогревать помещения объемом до 11,000 м3. Масса установки составляет от 70 до 450 кг. Тепловая мощность установки МУСТ 5,5 составляет 7112 ккал/час, тепловая мощность установки МУСТ 37 — 47840 ккал/час. Теплоносителем, используемым в вихревом теплоге-нераторе МУСТ может выступать вода, тосол, полигликоль, либо любая другая незамерзающая жидкость.

Рис. 3. Вихревой теплогенератор «ВТГ»

Вихревой теплогенератор ВТГ представляет собой цилиндрический корпус, оснащенный циклоном (улиткой с тангенциальным входом) и гидравлическим тормозным устройством. Рабочая жидкость под давлением подается на вход циклона, после чего по сложной траектории проходит через него и тормозится в тормозном устройстве. Дополнительного давления в трубах тепловой сети не создается. Система работает в импульсном режиме, обеспечивая заданный режим температур.

В качестве теплоносителя в ВТГ используется вода или иные неагрессивные жидкости (антифриз, тосол) в зависимости от климатической зоны. Процесс нагревания жидкости происходит за счет ее вращения по определенным физическим законам, а не под воздействием нагревательного элемента.

Коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую у вихревого теплогенератора ВТГ первого поколения был не менее 1,2 (то есть КПЭ не менее 120%). В ВТГ расходуется только на электронасос, прокачивающий воду, а вода выделяет дополнительную тепловую энергию.

Работает установка в автоматическом режиме с учётом температуры окружающего воздуха. Режим работы контролируется надежной автоматикой. Возможен прямоточный нагрев жидкости (без замкнутого контура), например для получения горячей воды. Нагрев происходит за 1-2 часа в зависимости от наружной температуры и объёма обогреваемого помещения. Коэффициент преобразования электрической энергии (КПЭ) в тепловую намного выше 100%.

Вихревые теплогенераторы ВТГ испытывались в различных НИИ, в том числе в РКК «Энергия» им. С.П. Королёва в 1994 г, в Центральном Аэродинамическом институте (ЦАГИ) им. Жуковского в 1999 г. Испытания подтвердили высокую эффективность вихревого теплогенератора ВТГ по сравнению с другими типами нагревателей (электрическими, газовыми, а также работающими на жидком и твёрдом топливах). При той же тепловой мощности, что и у традиционных тепловых установок, кавитационные вихревые теплогенераторные установки потребляют меньше электроэнергии.

Установка отличается самой высокой эффективностью работы, проста в обслуживании и имеет срок эксплуатации более 10 лет. Вихревой теплогенератор ВТГ отличается своими небольшими габаритами: занимаемая площадь в зависимости от вида теплогенераторной установки составляет 0,5-4 кв.м. По желанию заказчика возможно изготовление генератора для работы в агрессивных средах. Вихревые теплогенераторы различной мощности выпускаются и другими предприятиями. опубликовано econet.ru 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet

Присоединяйтесь к нам в Facebook , ВКонтакте, Одноклассниках