Vortex siltuma ģeneratori

Vortex siltuma ģeneratori ir instalācijas, kas ļauj saņemt siltumenerģiju īpašās ierīcēs, pārveidojot elektrisko enerģiju.

Pirmā vēsture virpuļģeneratori sakņojas divdesmitā gadsimta pirmajā trešdaļā, kad franču inženieris Džozefs Rangs saskārās ar negaidītu efektu, pētot mākslīgi izveidotā virpuļa īpašības viņa izstrādātajā ierīcē - virpuļcaurules. Novērotā efekta būtība bija tāda, ka virpuļcaurules izejā tika novērota saspiestā gaisa plūsmas atdalīšana siltā un aukstā plūsmā.

Pētījumus šajā jomā turpināja vācu izgudrotājs Roberts Hillschs, kurš pagājušā gadsimta četrdesmitajos gados uzlaboja Rank virpuļcaurules dizainu, panākot divu gaisa plūsmu temperatūras starpības palielināšanos caurules izejā. Tomēr gan Rankam, gan Hilsham teorētiski neizdevās pamatot novēroto efektu, kas daudzu gadu desmitu laikā aizkavēja tā praktisko piemērošanu. Jāatzīmē, ka vairāk vai mazāk apmierinošs Ranga-Hila efekta teorētiskais skaidrojums no klasiskās aerodinamikas viedokļa vēl nav atrasts.

Viens no pirmajiem zinātniekiem, kurš nāca klajā ar ideju ievietot šķidrumu Ranga caurulē, ir krievu zinātnieks Aleksandrs Merkulovs, Kuibiševska (tagad Samara) Valsts aerokosmiskās universitātes profesors, kurš tiek kreditēts par jaunās teorijas pamatu izstrādi. Siltumdzinēju un saldēšanas mašīnu rūpniecisko pētījumu laboratorija, ko piecdesmito gadu beigās izveidoja Merkulovs, veica milzīgu daudzumu teorētisko un eksperimentālo pētījumu par virpuļa efektu.

Ideja par virpuļcaurules kā darba šķidruma izmantošanu nevis saspiestu gaisu, bet ūdeni bija revolucionāra, jo ūdens, atšķirībā no gāzes, nav saspiežams. Līdz ar to nevajadzētu gaidīt, ka plūsmas tiek sadalītas aukstā un karstā. Rezultāti tomēr pārsniedza visas cerības: ūdens, kas iet caur "gliemeni", ātri uzkarst (ar efektivitāti, kas pārsniedz 100%).

Zinātniekam bija grūti izskaidrot procesa līdzīgo efektivitāti. Pēc dažu pētnieku domām, nenormālu šķidruma temperatūras paaugstināšanos izraisa mikrokavitācijas procesi, proti, ar gāzi vai tvaiku piepildītu mikrocaurumu (burbuļu) “sabrukšana”, kas veidojas ūdens rotācijas laikā ciklonā. Nespēja izskaidrot tik augstu novērotā procesa efektivitāti no tradicionālās fizikas viedokļa ir novedusi pie tā, ka virpuļa siltuma enerģija ir stingri nostiprinājusies "pseidozinātnisko" virzienu sarakstā.

Tikmēr šis princips tika pieņemts, kā rezultātā tika izstrādāti siltuma un enerģijas ģeneratoru darba modeļi, kas ievieš iepriekš aprakstīto principu. Pašlaik Krievijā, dažās bijušās Padomju Savienības republikās un vairākās ārvalstīs veiksmīgi darbojas simtiem dažādu jaudu virpuļsiltuma ģeneratoru, ko ražo vairāki vietējie pētniecības un ražošanas uzņēmumi.

Att. 1. Virpuļsiltuma ģeneratora shematiska diagramma

Pašlaik rūpniecības uzņēmumi ražo dažādu dizainu virpuļveida siltuma ģeneratorus.

Att. 2. Vortex siltuma ģenerators "OBLIGĀTI"

Tveras pētniecības un attīstības uzņēmumā "Angstrom" tika izstrādāts elektroenerģijas pārveidotājs siltumā - virpuļsiltuma ģenerators "OBLIGĀTI". Tās darbības principu ir patentējis R. I. Mustafajevs (2132517) un tas ļauj jums saņemt siltumenerģiju tieši no ūdens. Dizainā nav sildelementu, un tikai sūknis, kas sūknē ūdeni, tiek darbināts ar elektrību.Sūkņa siltuma ģeneratora korpusā atrodas šķidruma paātrinātāju bloks un bremžu iekārta. Tas sastāv no vairākām īpaša dizaina virpuļcaurules. Izgudrotājs apgalvo, ka nevienai no šīm vajadzībām paredzētajām ierīcēm nav lielāks koeficients.

Augsta efektivitāte nav vienīgā jaunā pārveidotāja priekšrocība. Izstrādātāji uzskata par īpaši daudzsološu izmantot savu virpuļplūsmas siltuma ģeneratoru jaunuzbūvētajā, kā arī objektos, kas atrodas tālu no centralizētās siltumapgādes. Siltuma ģeneratoru OBLIGĀTI var uzstādīt tieši izveidotajos objektu iekšējos siltumtīklos, kā arī tehnoloģiskajās līnijās.

Nevar teikt, ka jaunums joprojām ir dārgāks nekā tradicionālie katli. Angstrom jau piedāvā saviem klientiem vairākus OBLIGĀTUS ģeneratorus ar jaudu no 7,5 līdz 37 kW. Viņi spēj sildīt telpas attiecīgi no 600 līdz 2200 kvadrātmetriem.

Elektroenerģijas konversijas koeficients ir 1,2, bet var sasniegt 1,5. Kopumā Krievijā darbojas apmēram simts OBLIGĀTU virpuļveida siltuma ģeneratoru. Izgatavotie MUST siltuma ģeneratoru modeļi ļauj sildīt telpas līdz 11 000 m3. Instalācijas svars ir no 70 līdz 450 kg. Instalācijas MUST 5.5 siltumspēja ir 7112 kcal / h, MUST 37 instalācijas siltumspēja ir 47840 kcal / h. Siltuma nesējs, kas OBLIGĀTI tiek izmantots virpuļveida siltuma ģeneratorā, var būt ūdens, antifrīzs, poliglikols vai jebkurš cits nesasalšanas šķidrums.

Att. 3. Vortex siltuma ģenerators "VTG"

VTG virpuļplūsmas siltuma ģenerators Tas ir cilindrisks korpuss, kas aprīkots ar ciklonu (gliemežu ar tangenciālo ievadu) un hidraulisko bremzēšanas ierīci. Darba šķidrums, kas atrodas zem spiediena, tiek piegādāts ciklona ieejai, pēc tam tas caur to šķērso sarežģītu ceļu un tiek bremzēts bremžu ierīcē. Papildu spiediens apkures tīkla caurulēs netiek radīts. Sistēma darbojas impulsa režīmā, nodrošinot iepriekš noteiktu temperatūras režīmu.

Atkarībā no klimatiskās zonas VTG kā siltumnesēju izmanto ūdeni vai citus neagresīvus šķidrumus (antifrīzu, antifrīzu). Šķidruma sildīšanas process notiek tā rotācijas dēļ saskaņā ar noteiktiem fizikāliem likumiem, nevis sildelementa ietekmē.

Pirmās paaudzes VTG virpuļplūsmas siltuma ģeneratora elektroenerģijas pārvēršanas siltumā koeficients bija vismaz 1,2 (t.i., KPI bija vismaz 120%). VTG tas tiek patērēts tikai elektriskajam sūknim, kas sūknē ūdeni, un ūdens izdala papildu siltumenerģiju.

Instalācija darbojas automātiskajā režīmā, ņemot vērā apkārtējās vides temperatūru. Darbības režīmu kontrolē uzticama automatizācija. Šķidruma tiešu sildīšanu ir iespējams (bez slēgtas cilpas), piemēram, iegūt karstu ūdeni. Sildīšana notiek 1-2 stundu laikā, atkarībā no āra temperatūras un apsildāmās telpas apjoma. Elektroenerģijas pārvēršanas koeficients (KPI) siltumā ir daudz lielāks par 100%.

VTG virpuļplūsmas siltuma ģeneratori tika pārbaudīti dažādos pētniecības institūtos, ieskaitot RSC Energia nosaukto S.P. Korolevs 1994. gadā Centrālajā aerodinamikas institūtā (TsAGI) viņus. Žukovskis 1999. gadā. Testi ir apstiprinājuši VTG virpuļplūsmas siltuma ģeneratora augsto efektivitāti salīdzinājumā ar cita veida sildītājiem (elektriskiem, gāzes, kā arī darbiem ar šķidro un cieto kurināmo). Tāda pati siltuma jauda kā tradicionālajām apkures iekārtām, kavitācijas virpuļplūsmas siltumu radošās vienības patērē mazāk elektrības.

Instalāciju raksturo visaugstākais sniegums, to ir viegli uzturēt, un tā kalpošanas laiks pārsniedz 10 gadus. VTG virpuļveida siltuma ģenerators izceļas ar maziem izmēriem: aizņemtā platība, atkarībā no siltuma ģeneratora veida, ir 0,5–4 kv.m. Pēc klienta pieprasījuma ir iespējams izgatavot ģeneratoru darbam agresīvā vidē. Dažādu jaudu virpuļsiltuma ģeneratorus ražo arī citi uzņēmumi.