Вихрови генератори на топлина

Вихровите генератори на топлина са инсталации, които ви позволяват да получавате топлинна енергия в специални устройства чрез преобразуване на електрическа енергия.

История на първия вихрови генератори на топлина се корени в първата третина на ХХ век, когато френският инженер Джоузеф Ранк срещна неочакван ефект, изследвайки свойствата на изкуствено създаден вихър в разработеното от него устройство - вихрова тръба. Същността на наблюдавания ефект беше, че на изхода на вихровата тръба се наблюдава разделяне на потока на сгъстен въздух в топъл и студен поток.

Изследванията в тази област бяха продължени от германския изобретател Робърт Хилш, който през 40-те години на миналия век подобри дизайна на тръбата на вихъра Rank, постигайки увеличение на температурната разлика на двата въздушни потока на изхода на тръбата. И Ранг, и Хилш обаче не успяха да обосноват теоретично наблюдавания ефект, което забави практическото му приложение в продължение на много десетилетия. Трябва да се отбележи, че все още не е намерено повече или по-малко задоволително теоретично обяснение на ефекта на Rank-Hills от гледна точка на класическата аеродинамика.

Един от първите учени, които излязоха с идеята да пуснат течност в тръбата на Ранк, е руският учен Александър Меркулов, професор в Държавния аерокосмически университет „Куйбышевски (сега Самара), на когото е възложено да разработи основите на новата теория. Създаден от Меркулов в края на 50-те години, Индустриалната изследователска лаборатория за топлинни двигатели и хладилни машини извърши огромно количество теоретични и експериментални изследвания на вихровия ефект.

Идеята да се използва не сгъстен въздух, а вода като работна течност във вихрова тръба беше революционна, тъй като водата, за разлика от газа, е некомпресивна. Следователно не трябва да се очаква ефектът от разделянето на потоците на студени и горещи. Резултатите обаче надминаха всички очаквания: при преминаване през „кохлеята“ водата бързо се нагрява (с ефективност над 100%).

На учения му беше трудно да обясни сходната ефективност на процеса. Според някои изследователи, необичайното повишаване на температурата на течността се причинява от микрокавитационни процеси, а именно „срутване“ на микрокапаци (мехурчета), пълни с газ или пара, които се образуват при въртенето на водата в циклона. Невъзможността да се обясни такава висока ефективност на наблюдавания процес от гледна точка на традиционната физика доведе до факта, че вихровата топлинна енергия здраво се е утвърдила в списъка на „псевдонаучните“ направления.

Междувременно този принцип беше приет, което доведе до разработването на работещи модели на генератори на топлина и енергия, които прилагат описания по-горе принцип. Понастоящем стотици вихрови топлинни генератори с различен капацитет, произведени от редица вътрешни научноизследователски и производствени предприятия, успешно работят в Русия, някои републики на бившия Съветски съюз и редица чужди страни.

Фиг. 1. Схематична схема на вихровия генератор на топлина

Понастоящем индустриалните предприятия произвеждат вихрови топлинни генератори с различен дизайн.

Фиг. 2. Вихрови генератор на топлина "ТРЯБВА"

Предприятието за научноизследователска и развойна дейност Angstrem Tver разработи конвертор на електрическа енергия в топлина - вихров генератор на топлина "ТРЯБВА", Принципът на неговото действие е патентован от Р. И. Мустафаев (пат. 2132517) и ви позволява да получавате топлинна енергия директно от водата. Дизайнът няма нагревателни елементи и само помпа, която изпомпва вода, се захранва с електричество.Блок течни ускорители и спирачно устройство са поставени в тялото на вихровия генератор на топлина. Състои се от няколко вихрови тръби със специален дизайн. Изобретателят твърди, че нито едно от устройствата, предназначени за тези цели, няма по-висок коефициент.

Високата ефективност не е единственото предимство на новия конвертор. Разработчиците смятат, че е особено обещаващо да се използва техният вихрови генератор на топлина в новопостроените, както и в обекти, отдалечени от централното отопление. MUST вихровият генератор може да се монтира директно във формираните вътрешни отоплителни мрежи на обекти, както и в технологични линии.

Невъзможно е да не се каже, че новостта все още е по-скъпа от традиционните котли. Angstrom вече предлага на своите клиенти няколко ТРЯБВАщи генератори с мощност от 7,5 до 37 kW. Те са в състояние да отопляват помещения съответно от 600 до 2200 квадратни метра.

Коефициентът на преобразуване на електроенергията е 1,2, но може да достигне 1,5. В Русия около сто ТРЯБВА да се въртят топлинни генератори. Произведените модели на ТРЯБВАщи топлинни генератори позволяват отопление на помещения до 11 000 м3. Тегло на инсталацията е от 70 до 450 кг. Топлинната мощност на инсталацията MUST 5.5 е 7112 kcal / h, топлинната мощност на инсталацията MUST 37 е 47840 kcal / h. Топлинният носител, използван в MUST вихровия генератор на топлина, може да бъде вода, антифриз, полигликол или всяка друга течност, която не замръзва.

Фиг. 3. Вихрови генератор на топлина "VTG"

VTG вихрови генератор на топлина Това е цилиндрично тяло, оборудвано с циклон (охлюв с тангенциален вход) и хидравлично спирачно устройство. Работният флуид под налягане се подава към входа на циклона, след което той преминава през него по сложен път и се спира в спирачното устройство. Допълнително налягане в тръбите на отоплителната мрежа не се създава. Системата работи в импулсен режим, осигурявайки предварително определен температурен режим.

Вода или други неагресивни течности (антифриз, антифриз) се използват като топлоносител в VTG, в зависимост от климатичната зона. Процесът на нагряване на течност се случва поради въртенето му според определени физични закони, а не под въздействието на нагревателен елемент.

Коефициентът на преобразуване на електрическата енергия в топлина от вихровия генератор от първо поколение VTG е най-малко 1,2 (т.е. KPI е най-малко 120%). Във VTG се консумира само на електрическа помпа, изпомпваща вода, а водата отделя допълнителна топлинна енергия.

Инсталацията работи в автоматичен режим, като се отчита околната температура. Режимът на работа се контролира от надеждна автоматизация. Възможно е директно затопляне на течността (без затворен контур), например, за производство на топла вода. Отоплението става за 1-2 часа, в зависимост от външната температура и обема на отопляваното помещение. Коефициентът на преобразуване на електрическата енергия (KPI) в топлина е много по-висок от 100%.

VTG вихрови топлинни генератори бяха тествани в различни изследователски институти, включително RSC Energia, наречен на SP Королев през 1994 г., в Централния аеродинамичен институт (ЦАГИ) им. Жуковски през 1999 г. Тестовете потвърждават високата ефективност на вихровия генератор VTG в сравнение с други видове нагреватели (електрически, газови и също работещи на течни и твърди горива). Същата топлинна мощност като тази на традиционните отоплителни инсталации, кавитационни вихрови агрегати за генериране на топлина консумират по-малко електроенергия.

Инсталацията се характеризира с най-високата цялостна производителност, лесна за поддръжка и експлоатационен живот над 10 години. VTG вихровият топлогенератор се отличава с малките си размери: заеманата площ, в зависимост от вида на топлогенератора, е 0,5-4 кв.м. По желание на клиента е възможно производството на генератор за работа в агресивни среди. Вихрови генератори на топлина с различен капацитет се произвеждат и от други предприятия.