Кавітаційний теплогенератор: огляд моделей і виготовлення своїми руками

Різноманітні способи економії енергії або отримання безкоштовного електрики зберігають свою популярність. Завдяки розвитку Інтернету інформація про всілякі «чудо-винаходи» стає все доступнішим. Одна конструкція, втративши популярність, змінюється іншою.

Сьогодні ми розглянемо так званий вихровий кавітаційний генератор – пристрій, винахідники якого обіцяють нам високоефективний обігрів приміщення, в якому воно встановлено. Що це таке? Цей пристрій використовує ефект нагрівання рідини при кавітації – специфічному ефекті освіти мікропухирців пара в зонах локального зниження тиску в рідині, що відбувається або при обертанні крильчатки насоса, або при впливі на рідину звукових коливань. Якщо Вам коли-небудь доводилося користуватися ультразвукової ванні, то Ви могли помітити, як її вміст відчутно нагрівається.

Реальність використання кавітації для нагрівання

В Інтернеті поширені статті про вихрових генераторах роторного типу, принцип дії яких полягає в створенні областей кавітації при обертанні в рідини крильчатки специфічної форми. Життєздатне дане рішення?

Почнемо з теоретичних викладок. В даному випадку ми витрачаємо електроенергію на роботу електродвигуна (середній ККД – 88%), отриману механічну енергію ж частково витрачаємо на тертя в ущільненнях кавитационного насоса, частково – на нагрів рідини внаслідок кавітації. Тобто в будь-якому випадку в тепло буде перетворена лише частина витраченої електроенергії. Але якщо згадати, що ККД звичайного Тена складає від 95 до 97 відсотків, стає зрозумілим, що дива не буде: набагато більш дорогий і складний вихровий насос виявиться менш ефективний, ніж проста нихромовая спіраль.

Можна заперечити, що при використанні ТЕНів в систему опалення необхідно вводити додаткові циркуляційні насоси, в той час як вихровий насос зможе сам перекачувати теплоносій. Але, як не дивно, творці насосів борються з виникненням кавітації, не тільки значно знижує ефективність роботи насоса, але і викликає його ерозію. Отже, насос-теплогенератор не тільки повинен бути сильнішим спеціалізованого перекачує насоса, але і зажадає застосування більш досконалих матеріалів і технологій для забезпечення порівнянного ресурсу.

Читайте так же: Розповідаємо як зробити сонячний колектор для опалення своїми руками

Важливим моментом є той факт, що, збільшуючи кавітацію, створювану ротором, ми збільшуємо нагрівання рідини і одночасно знижуємо ефективність насоса. Реально працюючий як нагрівач кавітатор вже практично не зможе перекачувати теплоносій, а значить, точно так же, як і ТЕН, вимагатиме застосування окремого циркуляційного насоса. При цьому загальна ефективність вихрового насоса все одно буде менше ККД його приводу.

Крім роторно-вихрових насосів, можна зустріти такий пристрій, як статичний теплогенератор ( «вихрова труба»). У ньому використовується ефект кавітації, що виникає при проходженні потоку рідини крізь сопло Лаваля та відповідному різкій зміні швидкості і тиску. Але по ряду причин такий пристрій неефективно в системах опалення:

  • Чим більше перепад тисків, тим більше нагрів;
  • Для більшого перепаду тисків необхідно зменшення діаметра сопла, а отже – збільшення гідродинамічного опору системи;
  • Отже, чим ефективніше працює сопло, тим більший запас потужності циркуляційного насоса потрібно.

Якоїсь розрахунок енергії, що відбирається кавитацией у потоку рідини, практично неможливий. Усвідомлення низьку ефективність цієї схеми настільки просто, що вона не використовується навіть авторами «чудо-пристроїв».

Для виправдання заявляється ККД вище одиниці творці вихрових кавітаційних теплогенераторів часто призводять виправдання на межі комізму, аж до виникнення в зоні кавітації низькотемпературної ядерної реакції. Будь-яке довіру до цієї технології подібні запевнення тільки знижують ще сильніше. Часто зустрічаються схвальні відгуки під статтями про подібні пристроях не витримують критики – будь-яких реальних даних, що дозволяють провести розрахунок ефективності опалювальних систем на основі вихрового насоса, вони не пропонують.

поширені пристрої

Розглянемо найбільш часто рекламовані в Інтернеті вихрові насоси.

Що випускається НВП «Екоенергомаш» насос НТГ-5,5 має наступні характеристики:

  • Потужність електродвигуна: 5,5 кВт
  • Теплопродуктивність: 6,6 кВт / ч

Тут виникає перше запитання до виробника: яким чином, в обхід закону збереження енергії, цей пристрій виділяє теплової енергії більше, ніж споживає електричної? Точно таке ж перевищення тепловиділення над витратою енергії обіцяється і для інших виробів цієї фірми.

Читайте так же: Розглянемо пристрій гвинтового компресора

Київська компанія «Екотепло» випускає кілька варіантів вихрового теплогенератора, найменш найпотужніший з яких – це 55-кіловатний НТГ-055. Настільки висока потужність приводу недвозначно вказує на реальну теплову продуктивність пристроїв подібного класу, хоча виробник як і раніше вказує в описі перевагу своїх виробів над традиційними електричними котлами.

В описі пристроїв, вироблених НВО «Термовіхрь», характеристики більш завуальовані. Так, для трехкіловаттной моделі вихрового теплогенератора заявлена ​​теплопродуктивність становить 3100 ккал / ч. Але, якщо згадати шкільний курс фізики, можна обчислити, що при стовідсотковому перетворенні електричної енергії в теплову 1 кВт * год енергії дорівнює 860 кілокалорій, тобто ідеальний вихровий насос із заявленою теплопродуктивністю споживав би 3,6 кіловат-години електроенергії. Отже, нам знову пропонують пристрій, частина теплової енергії бере з нізвідки.

Інформація від виробників таких пристроїв, репортаж телеканалу Україна

саморобні теплогенератори

Проте, як демонстрація цікавого фізичного процесу, зроблений своїми руками теплогенератор має право на життя.

Найбільш проста у виготовленні «вихрова трубка», або статичний теплогенератор.

Конструктивно наше сопло Лаваля буде виглядати як металевий патрубок з трубним різьбленням на кінцях, що дозволяє за допомогою різьбових муфт з’єднати його з трубопроводом. Для виготовлення патрубка знадобиться токарний верстат.

  • Сама форма сопла, точніше, його вихідний частини, може відрізнятися по виконанню. Варіант «а» найбільш простий у виготовленні, а його характеристики можна варіювати зміною кута вихідного конуса в межах 12-30 градусів. Однак такий тип сопла забезпечує мінімальний опір потоку рідини, а, отже, і найменшу кавітацію в потоці.
  • Варіант «б» складніший у виготовленні, але за рахунок максимального перепаду тиску на виході сопла створить і найбільшу турбулентність потоку. Умови для виникнення кавітації в цьому випадку є оптимальними.
  • Варіант «в» – компромісний по складності виготовлення і ефективності, тому варто зупинитися на ньому.

Читайте так же: Все про генератор Адамса-Вега

Виготовивши сопло, можна зібрати експериментальний контур, що складається з електричного насоса, сполучних патрубків, безпосередньо сопла і термометра, який ми використовуємо для визначення ефективності пристрою. Для зменшення впливу розсіювання тепла в навколишнє середовище патрубки найкраще зробити короткими і замотати їх теплоізоляційним матеріалом. Заповнивши контур пристрою водою і запам’ятавши її кількість, включимо насос рівно на годину, щоб по електролічильника визначити кількість витраченої електроенергії.

Теплову потужність саморобного теплогенератора можна визначити за такою формулою, відомої зі шкільного курсу фізики:


E = cm (T2-T1)

Де с – це питома теплоємність води (4200 Дж / (кг * К)), m – її маса, T2 – температура води в кінці роботи насоса, Т1 – температура на початку. Отриману енергію, виміряну в джоулях. Порівняти її з витраченої електроенергії можна, з огляду на співвідношення в 1000 Дж на 0.000277 кіловат-годин енергії. Інакше кажучи, при стовідсотковому КПД пристрій, витрачених 1 кіловат-годину енергії, не зможе створити теплової енергії більше 3600 кілоджоулів.

ПРИКЛАД: Наш пристрій нагріло за годину 1 літр води з 10 до 60 градусів. Отримуємо теплову енергію в 210 кілоджоулів.

Подивіться, що повідомляють про такі пристрої виробники

висновок

Незважаючи на гучні обіцянки розробників кавітаційних теплогенераторів, їх реальна ефективність при всьому бажанні не зможе порушувати закони фізики.

З цієї причини до їх використання варто ставитися швидше як до демонстрації цікавого фізичного ефекту, ніж як до реального способу економії електроенергії.

Ссылка на основную публикацию