Tepelné generátory Vortex

Tepelné generátory Vortex jsou zařízení, která vám umožňují přijímat tepelnou energii ve zvláštních zařízeních pomocí převodu elektrické energie.

Historie prvního vířivé generátory tepla zakořeněný v první třetině dvacátého století, když francouzský inženýr Joseph Rank narazil na neočekávaný efekt a zkoumal vlastnosti uměle vytvořeného víru v zařízení, které vyvinul - vířivé trubice. Podstatou pozorovaného účinku bylo to, že na výstupu z vírové trubice bylo pozorováno oddělení proudu stlačeného vzduchu na teplý a studený proud.

Výzkum v této oblasti pokračoval německý vynálezce Robert Hillsch, který ve čtyřicátých letech minulého století vylepšil design vířivé trubice Rank, čímž dosáhl zvýšení teplotního rozdílu dvou proudů vzduchu na výstupu z potrubí. Hodnost i Hilsch však nedokázaly teoreticky zdůvodnit pozorovaný účinek, který zpozdil její praktické použití o mnoho desetiletí. Je třeba poznamenat, že dosud nebylo nalezeno více či méně uspokojivé teoretické vysvětlení efektu Rank-Hills z hlediska klasické aerodynamiky.

Jedním z prvních vědců, kteří přišli s myšlenkou vložit tekutinu do Rankovy dýmky, je ruský vědec Alexander Merkulov, profesor na Kuybyshevsky (nyní Samara) Státní vesmírné univerzitě, který se zasloužil o rozvoj základů nové teorie. Laboratoř průmyslového výzkumu tepelných motorů a chladicích strojů, kterou vytvořil Merkulov na konci 50. let, provedla obrovské množství teoretického a experimentálního výzkumu vířivých efektů.

Myšlenka nepoužívat stlačený vzduch, ale vodu jako pracovní tekutinu ve vířivé trubici, byla revoluční, protože voda je na rozdíl od plynu nestlačitelná. V důsledku toho by se neměl očekávat účinek oddělení toků na studený a horký. Výsledky však překonaly všechna očekávání: voda procházející „kochleou“ se rychle zahřála (s účinností přes 100%).

Vědec považoval za obtížné vysvětlit podobnou účinnost procesu. Podle některých vědců je neobvyklé zvýšení teploty kapaliny způsobeno mikrokavitačními procesy, jmenovitě „kolapsem“ mikrodutin (bublin) naplněných plynem nebo párou, které se vytvářejí při rotaci vody v cyklónu. Neschopnost vysvětlit tak vysokou účinnost pozorovaného procesu z pohledu tradiční fyziky vedla ke skutečnosti, že vířivá tepelná energie se pevně etablovala v seznamu „pseudovědeckých“ směrů.

Mezitím byl tento princip přijat, což vedlo k vývoji pracovních modelů generátorů tepla a energie, které implementují výše popsaný princip. V současné době v Rusku, některých republikách bývalého Sovětského svazu a řadě zahraničních zemí úspěšně fungují stovky vířivých generátorů tepla různých kapacit vyráběných řadou domácích výzkumných a výrobních podniků.

Obr. 1. Schematický diagram generátoru vířivého tepla

V současné době průmyslové podniky vyrábějí vířivé tepelné generátory různých provedení.

Obr. 2. Vortexový tepelný generátor „MUSÍ“

Angstrem Tver Research and Development Enterprise vyvinul převodník elektrické energie na teplo - vířivý generátor tepla "MUSÍ". Princip jeho činnosti je patentován R.I. Mustafayevem (Pat. 2132517) a umožňuje vám přijímat tepelnou energii přímo z vody. Konstrukce neobsahuje žádné topné články a pouze čerpadlo, které čerpá vodu, je poháněno elektřinou.V těle generátoru vířivého tepla je umístěn blok fluidních urychlovačů a brzdové zařízení. Skládá se z několika vířivých zkumavek speciálního designu. Vynálezce tvrdí, že žádné ze zařízení navržených pro tyto účely nemá vyšší koeficient.

Vysoká účinnost není jedinou výhodou nového převodníku. Vývojáři považují za zvláště slibné používat svůj vířivý generátor tepla u nově budovaných i objektů vzdálených od dálkového vytápění. MUST vířivý generátor MUSÍ být namontován přímo do vytvořených vnitřních topných sítí objektů, jakož i do technologických linek.

Nelze říci, že novinka je stále dražší než tradiční kotle. Angstrom již svým zákazníkům nabízí několik MUSÍ generátorů s kapacitou od 7,5 do 37 kW. Mohou vytápět místnosti od 600 do 2200 metrů čtverečních.

Konverzní poměr elektřiny je 1,2, ale může dosáhnout 1,5. Celkem v Rusku pracuje asi sto MUSÍ spirálových generátorů tepla. Vyráběné modely tepelných generátorů MUSÍ umožňovat vytápění místností až do 11 000 m3. Hmotnost instalace je od 70 do 450 kg. Tepelný výkon instalace MUST 5.5 je 7112 kcal / h, tepelný výkon instalace MUST 37 je 47840 kcal / h. Nosič tepla používaný ve vířivém generátoru MUSÍ být voda, nemrznoucí směs, polyglykol nebo jiná nemrznoucí kapalina.

Obr. 3. Vortexový tepelný generátor "VTG"

VTG vířivý generátor tepla Jedná se o válcové tělo vybavené cyklonem (šnek s tangenciálním vstupem) a hydraulickým brzdovým zařízením. Pracovní tekutina pod tlakem je přiváděna na vstup cyklonu, poté prochází skrz ni složitou cestou a je zabrzděna v brzdovém zařízení. V potrubí topné sítě není vytvořen další tlak. Systém pracuje v pulzním režimu a poskytuje daný teplotní režim.

Voda nebo jiné neagresivní kapaliny (nemrznoucí směs, nemrznoucí kapalina) se používají jako nosič tepla ve VTG, v závislosti na klimatické zóně. Proces zahřívání kapaliny nastává kvůli jeho rotaci podle určitých fyzikálních zákonů, a ne pod vlivem topného článku.

Koeficient přeměny elektrické energie na teplo z první generace VTG vířového generátoru tepla byl alespoň 1,2 (tj. KPI byl alespoň 120%). Ve VTG se spotřebovává pouze na elektrické čerpadlo, které čerpá vodu a voda uvolňuje další tepelnou energii.

Instalace pracuje v automatickém režimu s ohledem na okolní teplotu. Provozní režim je řízen spolehlivou automatizací. Přímé ohřívání kapaliny je možné (bez uzavřené smyčky), například pro výrobu horké vody. Vytápění probíhá za 1-2 hodiny v závislosti na venkovní teplotě a objemu vytápěné místnosti. Koeficient přeměny elektrické energie (KPI) na teplo je mnohem vyšší než 100%.

VTG vířivé generátory tepla byly testovány na různých výzkumných ústavech, včetně RSC Energia pojmenované po S.P. Korolev v roce 1994 v Centrálním aerodynamickém institutu (TsAGI). Zhukovsky v roce 1999. Testy potvrdily vysokou účinnost VTG vířového generátoru tepla ve srovnání s jinými typy ohřívačů (elektrické, plynové a také na kapalná a pevná paliva). Při stejném tepelném výkonu jako u tradičních tepláren kavitační vířivé teplo vytvářející jednotky spotřebovávají méně elektřiny.

Instalace se vyznačuje nejvyšším celkovým výkonem, snadnou údržbou a životností více než 10 let. Spirálový tepelný generátor VTG se vyznačuje malými rozměry: obsazená plocha je v závislosti na typu generátoru tepla 0,5–4 m2. Na žádost zákazníka je možné vyrobit generátor pro provoz v agresivním prostředí. Vortexové tepelné generátory různých kapacit vyrábějí také jiné podniky.