Generatory ciepła Vortex

Generatory ciepła Vortex to instalacje, które umożliwiają odbieranie energii cieplnej w specjalnych urządzeniach poprzez konwersję energii elektrycznej.

Historia pierwszego wirujące generatory ciepła zakorzeniony w pierwszej trzeciej XX wieku, kiedy francuski inżynier Joseph Rank napotkał nieoczekiwany efekt, badając właściwości sztucznie utworzonego wiru w opracowanym przez niego urządzeniu - rurce wirowej. Istotą obserwowanego efektu było to, że na wyjściu z rurki wirowej zaobserwowano rozdzielenie przepływu sprężonego powietrza na strumień ciepły i zimny.

Badania w tym obszarze kontynuował niemiecki wynalazca Robert Hillsch, który w latach czterdziestych ubiegłego wieku poprawił konstrukcję rury wirowej Rank, osiągając wzrost różnicy temperatur dwóch przepływów powietrza na wylocie rury. Jednak zarówno Rank, jak i Hilsch nie teoretycznie uzasadnili zaobserwowanego efektu, co opóźniło jego praktyczne zastosowanie na wiele dziesięcioleci. Należy zauważyć, że nie znaleziono jeszcze mniej lub bardziej zadowalającego teoretycznego wyjaśnienia efektu Rank-Hillsa z punktu widzenia klasycznej aerodynamiki.

Jednym z pierwszych naukowców, który wpadł na pomysł, aby wlać płyn do rury Rangi, jest rosyjski naukowiec Alexander Merkulov, profesor na Państwowym Uniwersytecie Lotniczym Kujbyszewskiego (obecnie Samara), któremu przypisuje się rozwój podstaw nowej teorii. Utworzone przez Merkulova pod koniec lat 50. XX wieku, Przemysłowe Laboratorium Badawcze Silników Cieplnych i Urządzeń Chłodniczych przeprowadziło ogromną ilość teoretycznych i eksperymentalnych badań nad efektem wiru.

Pomysł użycia nie sprężonego powietrza, ale wody jako płynu roboczego w rurze wirowej był rewolucyjny, ponieważ woda, w przeciwieństwie do gazu, jest nieściśliwa. W związku z tym nie należy oczekiwać efektu rozdzielenia przepływów na zimny i gorący. Jednak wyniki przekroczyły wszelkie oczekiwania: woda przepływająca przez „ślimak” szybko się podgrzała (o wydajności przekraczającej 100%).

Naukowcowi trudno było wyjaśnić podobną skuteczność tego procesu. Według niektórych badaczy nienormalny wzrost temperatury cieczy jest spowodowany procesami mikrokawitacji, a mianowicie „zapadaniem się” mikrowgłębień (pęcherzyków) wypełnionych gazem lub parą, które powstają podczas rotacji wody w cyklonie. Niemożność wyjaśnienia tak wysokiej wydajności obserwowanego procesu z punktu widzenia tradycyjnej fizyki doprowadziła do tego, że energia cieplna wiru ugruntowała się na liście kierunków „pseudonaukowych”.

Tymczasem zasada ta została przyjęta, co doprowadziło do opracowania działających modeli generatorów ciepła i energii, które wdrażają zasadę opisaną powyżej. Obecnie w Rosji, niektórych republikach byłego Związku Radzieckiego i kilku innych krajach z powodzeniem działają setki wirowych generatorów ciepła o różnych mocach produkowanych przez wiele krajowych przedsiębiorstw badawczo-produkcyjnych.

Ryc. 1. Schemat ideowy wirowego generatora ciepła

Obecnie przedsiębiorstwa przemysłowe produkują wirowe generatory ciepła o różnych konstrukcjach.

Ryc. 2. Generator ciepła Vortex „MUSI”

W przedsiębiorstwie badawczo-rozwojowym Tver „Angstrom” opracowano konwerter energii elektrycznej na ciepło - wirowy generator ciepła „MUSI”. Zasada jego działania została opatentowana przez R.I. Mustafayeva (Pat. 2132517) i pozwala na otrzymywanie energii cieplnej bezpośrednio z wody. Konstrukcja nie ma żadnych elementów grzewczych, a tylko pompa pompująca wodę jest zasilana energią elektryczną.Blok przyspieszaczy płynów i urządzenie hamujące znajdują się w korpusie generatora ciepła wirowego. Składa się z kilku rur wirowych o specjalnej konstrukcji. Wynalazca twierdzi, że żadne z urządzeń zaprojektowanych do tych celów nie ma wyższego współczynnika.

Wysoka wydajność to nie jedyna zaleta nowego konwertera. Deweloperzy uważają za szczególnie obiecujące zastosowanie generatora wirowego ciepła w nowo wybudowanych obiektach, a także w obiektach oddalonych od centralnego ogrzewania. Wirowy generator ciepła MUSI być montowany bezpośrednio w utworzonych wewnętrznych sieciach grzewczych obiektów, a także w liniach technologicznych.

Nie można nie powiedzieć, że nowość jest wciąż droższa niż tradycyjne kotły. Angstrom oferuje już swoim klientom kilka generatorów MUSI o mocy od 7,5 do 37 kW. Są w stanie ogrzewać pomieszczenia odpowiednio od 600 do 2200 metrów kwadratowych.

Współczynnik konwersji energii elektrycznej wynosi 1,2, ale może osiągnąć 1,5. W sumie w Rosji działa około stu wirujących generatorów ciepła. Wyprodukowane modele generatorów ciepła MUST pozwalają na ogrzewanie pomieszczeń do 11 000 m3. Masa montażowa wynosi od 70 do 450 kg. Moc cieplna instalacji MUST 5.5 wynosi 7112 kcal / h, moc cieplna instalacji MUST 37 wynosi 47840 kcal / h. Nośnikiem ciepła stosowanym w wirowym generatorze ciepła MUSI być woda, płyn niezamarzający, poliglikol lub dowolny inny niezamarzający płyn.

Ryc. 3. Generator ciepła Vortex „VTG”

Wirowy generator ciepła VTG Jest to cylindryczny korpus wyposażony w cyklon (ślimak ze stycznym wlotem) i hydrauliczne urządzenie hamujące. Ciecz robocza pod ciśnieniem jest dostarczana do wlotu cyklonu, po czym przechodzi przez nią złożoną ścieżką i jest hamowana w urządzeniu hamującym. Dodatkowe ciśnienie w rurach sieci grzewczej nie jest wytwarzane. System działa w trybie pulsacyjnym, zapewniając z góry określony tryb temperatury.

Woda lub inne nieagresywne ciecze (przeciw zamarzaniu, przeciw zamarzaniu) są stosowane jako nośnik ciepła w VTG, w zależności od strefy klimatycznej. Proces podgrzewania cieczy zachodzi z powodu jej obrotu zgodnie z pewnymi prawami fizycznymi, a nie pod wpływem elementu grzejnego.

Współczynnik konwersji energii elektrycznej w ciepło z generatora wirowego VTG pierwszej generacji wynosił co najmniej 1,2 (tj. KPI wynosił co najmniej 120%). W VTG jest zużywany tylko przez pompę elektryczną pompującą wodę, a woda uwalnia dodatkową energię cieplną.

Instalacja działa w trybie automatycznym, biorąc pod uwagę temperaturę otoczenia. Tryb pracy jest kontrolowany przez niezawodną automatyzację. Możliwe jest bezpośrednie ogrzewanie cieczy (bez zamkniętej pętli), na przykład w celu wytworzenia gorącej wody. Ogrzewanie odbywa się w ciągu 1-2 godzin, w zależności od temperatury zewnętrznej i objętości ogrzewanego pomieszczenia. Współczynnik konwersji energii elektrycznej (KPI) na ciepło jest znacznie wyższy niż 100%.

Generatory ciepła wirowe VTG zostały przetestowane w różnych instytutach badawczych, w tym w nazwach RSC Energia S.P. Korolev w 1994 r. W Centralnym Instytucie Aerodynamicznym (TsAGI) im. Żukowski w 1999 r. Testy potwierdziły wysoką wydajność wirowego generatora ciepła VTG w porównaniu do innych typów grzejników (elektrycznych, gazowych, a także pracujących na paliwach płynnych i stałych). Przy takiej samej mocy cieplnej jak tradycyjne instalacje grzewcze, kawitacyjne urządzenia wytwarzające ciepło zużywają mniej energii elektrycznej.

Instalacja charakteryzuje się najwyższą ogólną wydajnością, jest łatwa w utrzymaniu i ma żywotność ponad 10 lat. Wirowy generator ciepła VTG wyróżnia się małymi wymiarami: zajmowana powierzchnia, w zależności od rodzaju generatora ciepła, wynosi 0,5-4 m2. Na życzenie klienta możliwe jest wyprodukowanie generatora do pracy w środowiskach agresywnych. Generatory ciepła Vortex o różnych mocach są również produkowane przez inne przedsiębiorstwa.