Все подробности про изготовление вихревых теплогенераторов своими руками

Вот такой, казалось бы, простой прибор позволит позабыть о привычном дорогостоящем отоплении

Заметили, что цена отопления и горячего водоснабжения выросла и не знаете, что с этим делать? Решение проблемы дорогих энергоресурсов — это вихревой теплогенератор. Я расскажу о том, как устроен вихревой теплогенератор и каков принцип его работы. Также вы узнаете, можно ли собрать такой прибор своими руками и как это сделать в условиях домашней мастерской.

Фото вихревого теплогенератора

Газогенераторы

Второй тип – это газогенераторы. Такое устройство можно использовать в нескольких направлениях, в том числе и получение электроэнергии.

Здесь стоит отметить, что сам по себе такой генератор не имеет никакого отношения к электричеству, поскольку его основная задача – выработать горючий газ.

Суть работы такого устройства сводится к тому, что в процессе окисления твердого топлива (его горения), выделяются газы, в том числе и горючие – водород, метан, СО, которые могут использоваться в самых разных целях.

К примеру, такие генераторы раньше применялись на авто, где обычные двигатели внутреннего сгорания отлично работали на выделяемом газе.

По причине постоянного дрожания топлива данные устройства некоторые автомобилисты и мотоциклисты уже в наше время начали устанавливать на свои машины.

То есть, чтобы получить электростанцию, достаточно иметь газогенератор, двигатель внутреннего сгорания и обычный генератор.

Вихревая система отопления и принцип работы вихревого теплогенератора

Вихревой отопительный теплогенератор используется для преобразования электричества в тепловую энергию и работает на воде. Устройство было разработано для обогрева помещений, его можно использовать для получения механической и электрической энергии. Внешне теплогенератор выглядит как цилиндр, оснащенный циклоном и гидравлическим тормозным устройством.

Принцип работ вихревого теплогенератора заключается в следующем. На вход вихря под давлением подается рабочая жидкость, затем проходит по нему и в тормозном устройстве останавливается. В результате обеспечивается заданный режим температур и при этом не создается избыточного давления в трубах теплосети.

В качестве теплоносителя может использоваться как вода, так и тосол или антифриз. Выбор зависит от климатической зоны применения агрегата. При этом воду можно специально не очищать, так как она нагревается за счет вращения, а не благодаря воздействию нагревательного элемента. В отличие от других устройств, используемых для вырабатывания теплоэнергии, теплогенератор расходует электроэнергию только на прокачивающий воду насос, которая выделяет тепло.

Установка вихревой системы отопления работает автоматически в зависимости от температуры воздуха за окном обогреваемого дома. Тепловая энергия вырабатывается с учетом всех требований к экологической чистоте процесса, а сам теплогенератор относится к пожаро взрывобезопасным агрегатам. Удивительно, но коэффициент преобразования электроэнергии в тепловую у аппарата даже выше 100 %. Здесь используются другие физические свойства, специальные насосы, которые преобразуют электрическую энергию в гидравлические потоки.

Нагрев теплоносителя происходит за счет вихревых токов, которые нагревают поверхности устройства, а уже от них тепло передается теплоносителю.

Управлять теплогенератором можно в автоматическом режиме, например, поддерживать температуру теплоносителя. Устройство оснащено датчиками температуры и датчиком защиты от недопустимого перегрева.

Сегодня вихревые отопительные теплогенераторы используются лишь немногими домовладельцами. Между тем, уже сейчас можно говорить о том, что устройство может не только сэкономить такие ресурсы, как нефть или газ, но и положительно повлиять на отдельные системы отопления. Те, кто уже использовали агрегат у себя дома, заметили, что теплоноситель, закрученный теплогенератором, приобретает другую структуру. Благодаря этому трубы перестают ржаветь, на них больше не откладываются соли. Следовательно, возрастает срок эксплуатации трубопровода. Если учесть, что у нас в стране сложилась критическая ситуация с износом трубопроводов, вихревая энергетика может стать настоящим спасением.

Информация об устройстве

Теплогенератор – это специальный прибор, основная цель которого вырабатывать тепло, путем сжигания, загружаемого в него, топлива. При этом вырабатывается тепло, которое затрачивается на обогрев теплоносителя, который уже в свою очередь непосредственно выполняет функцию обогрева жилой площади.

Первые теплогенераторы появились на рынке еще в 1856 году, благодаря изобретению британского физика Роберта Бунзена, который в ходе ряда проведенных опытов заметил, что вырабатываемое при горении тепло можно направлять в любое русло.

С тех пор генераторы, конечно же, модифицировались и способны обогревать гораздо больше площади, нежели это было 250 лет назад.

Установка насоса

Теперь надо будет подобрать водяной насос. Сейчас в специализированных магазинах можно приобрести агрегат любой модификации и мощности

На что надо обратить внимание?

1. Насос должен быть центробежным.
2. Ваш двигатель сможет его раскрутить.

Установите на раме насос, если надо будет сделать еще поперечины, то изготовьте их либо из уголка, либо из полосового железа такой же толщины, как и уголок. Соединительную муфту вряд ли возможно сделать без токарного станка. Поэтому придется ее где-то заказывать.

Схема гидровихревого теплогенератора.

Вихревой теплогенератор Потапова состоит из корпуса, сделанного в виде закрытого цилиндра. На его концах должны быть сквозные отверстия и патрубки для присоединения к системе отопления. Секрет конструкции находится внутри цилиндра. За входным отверстием должен располагаться жиклер. Его отверстие подбирается для данного устройства индивидуально, но желательно, чтобы оно было в два раза меньше четвертой части диаметра корпуса трубы. Если делать меньше, то насос не сможет пропускать воду через это отверстие и начнет сам нагреваться. Кроме того, начнут интенсивно за счет явления кавитации разрушаться внутренние детали.

Инструменты: угловая шлифовальная машинка или ножовка по металлу, сварочный аппарат, электродрель, разводной ключ.

Материалы: толстая металлическая труба, электроды, сверла, 2 патрубка с резьбой, соединительные муфты.

1. Отрежьте кусок толстой трубы диаметром 100 мм и длиной 500-600 мм. Сделайте на ней внешнюю проточку примерно 20-25 мм и в половину толщины трубы. Нарежьте резьбу.
2. Сделайте из такого же диаметра трубы два кольца длиной 50 мм. Нарежьте внутреннюю резьбу с одной стороны каждого полукольца.
3. Из такой же толщины плоского металла, что и труба, сделайте крышки и приварите их с той стороны колец, где нет резьбы.
4. Сделайте в крышках центральное отверстие: у одной по диаметру жиклера, а у другой по диаметру патрубка. С внутренней стороны крышки, где стоит жиклер, сверлом большего диаметра сделайте фаску. В результате должна получиться форсунка.
5. Подключите теплогенератор к системе. Патрубок, где стоит форсунка, присоедините к насосу в отверстие, из которого вода подается под давлением. Ко второму патрубку подсоедините вход системы отопления. Выход из системы соедините с входом насоса.

Вода под давлением, которое создаст насос, будет проходить через форсунку вихревого теплогенератора, который вы делаете своими руками. В камере она начнет нагреваться за счет интенсивного перемешивания. Потом ее подадите в систему для обогрева. Чтобы регулировать температуру, поставьте за патрубком шаровое запирающее устройство. Прикройте его, и вихревой теплогенератор будет дольше гонять воду внутри корпуса, а значит, температура в нем начнет подниматься. Примерно так работает этот нагреватель.

Главное это двигатель

Выбирать двигатель нужно в зависимости от того, какое напряжение имеется. Есть много схем, при помощи которых можно подключить к сети 220 Вольт двигатель на 380 Вольт и наоборот. Но это другая тема.

Начинают сборку теплового генератора с электродвигателя. Его надо будет закрепить на станине. Конструкция этого устройства представляет собой металлический каркас, который проще всего сделать из угольника. Размеры надо будет подбирать на месте для тех устройств, которые будут в наличии.

Чертеж вихревого теплогенератора.

Список инструментов и материалов:

• угловая шлифовальная машинка;
• сварочный аппарат;
• электродрель;
• набор сверл;
• рожковые или накидные ключи на 12 и на 13;
• болты, гайки, шайбы;
• металлический уголок;
• грунтовка, краска, кисть малярная.

1. Нарежьте при помощи угловой шлифовальной машинки угольники. Используя сварочный аппарат, соберите прямоугольную конструкцию. Как вариант — сборку можете сделать при помощи болтов и гаек. На конечном варианте конструкции это не скажется. Длину и ширину подберите так, чтобы все детали оптимально разместились.
2. Вырежьте еще один кусок угольника. Прикрепите его как поперечину с таким расчетом, чтобы можно было закрепить двигатель.
3. Сделайте покраску рамы.
4. Просверлите отверстия в каркасе под болты и установите двигатель.

Устанавливаем насос

Далее мы должны выбрать «правильный» водяной насос. Ассортимент этих инструментов сегодня настолько широк, что можно найти себе модель любой силы и габаритов

Нам же нужно обращать внимание лишь на две вещи:

• Сможет ли двигатель раскрутить этот насос;
• Является ли он (насос) центробежным.

Далее насос устанавливается все в том же каркасе, при необходимости крепятся дополнительные крепежные элементы.

https://youtube.com/watch?v=ngegV5tl3fM

Корпус

У вихревого генератора корпус представляет собой цилиндр, закрытый с обеих сторон. По боками должны находиться сквозные отверстия, посредством которых устройство будет подсоединяться к отопительной системе. Но главная особенность конструкции – внутри корпуса: сразу возле входного отверстия размещен жиклер. Отверстие жиклера должно подбираться чисто индивидуально.

Обратите внимание! Желательно при этом, чтобы отверстие жиклера было вдвое меньше, чем 1/4 общего диаметра цилиндра. Если отверстие будет меньшим, то вода не сможет проходить сквозь него в необходимом количестве и насос начнет греться

Более того, внутренние элементы начнут разрушаться кавитацией.

Для изготовления корпуса нам потребуются следующие инструменты:

1. Железная труба с толстыми стенками диаметром около 10 см;
2. Муфты для соединения;
3. Сварка;
4. Несколько электродов;
5. Турбинка;
6. Пара патрубков, в которых проделана резьба;
7. Электрическая дрель;
8. Сверла;
9. Ключ разводной.

Теперь – непосредственно к процессу изготовления.

1. Для начала отрезаем кусок трубы длиной порядка 50-60 см и делаем на ее поверхности внешнюю проточку примерно на пол толщины, 2-2.5 см. нарезаем резьбу.
2. Берем еще два куска этой же трубы, длиной по 5 см каждый, и делаем из них пару колец.
3. Затем берем металлический лист с такой же толщиной, какая и у трубы, вырезаем из нее своеобразные крышки, привариваем их там, где резьба не делалась.
4. По центру крышек делаем два отверстия – одно из них по окружности патрубка, второе – по окружности жиклера. Внутри крышки рядом с жиклером просверливаем фаску таким образом, чтобы получилась форсунка.
5. Подключаем генератор к отопительной системе. патрубок возле форсунки подсоединяем к насосу, но только к тому отверстию, откуда под напором поступает вода. Второй патрубок соединяем с входом в отопительную систему, выход же необходимо подсоединить к входу насоса.

Насос будет создавать давление, которое, воздействуя на воду, заставит ее проходить через форсунку нашей конструкции. В специальной камере вода будет перегреваться ввиду активного перемешивания, после чего подается непосредственно в отопительный контур. Дабы можно было регулировать температуру, вихревой теплогенератор своими руками должен оснащаться специальным запирающим устройством, располагающимся рядом с патрубком. Если несколько прикрыть запор, то конструкция будет дольше перегонять воду по камере, следовательно, из-за этого температура поднимется. Таким образом и работает такого рода обогреватель.

Про другие способы альтернативного отопления

Изготовление ТЭГ своими руками

Чтобы создать термоэлектрический генератор для дома, требуется использовать элемент Пельтье — специальный компонент, изготавливаемый для данных целей и доступный в продаже.

Принципиальное устройство ТЭГ таково:

1. Необходимо взять две посудины схожей формы (к примеру, две кружки), но одна по размерам должна быть несколько меньше другой, чтобы она могла в ней поместиться.
2. На дно большей кружки помещают элемент Пельтье с выведенными от него проводами, а сверху его накрывают второй кружкой.
3. Провода, идущие от элемента Пельтье, соединяют с преобразователем напряжения.
4. Далее во внутреннюю кружку наливают холодную воду либо кладут снег, после этого данную мини-установку начинают нагревать.

Желательно использовать элемент Пельтье с как можно большим количество термоэлементов. К примеру, модель, которая обладает 127 термоэлементами, рассчитана на силу тока до 12 ампер.

Генератор Потапова собственными силами

Существует много промышленных моделей генератора. Для опытного мастера не составит труда изготовить вихревой теплогенератор своими руками:

Вся система должна быть надежно закреплена. При помощи уголков изготавливают каркас. Можно использовать сварку или болтовое соединение. Главное, чтобы конструкция была прочной. На станине укрепляют электродвигатель. Его подбирают соответственно площади помещения, внешним условиям и имеющемуся напряжению. На раме крепится водяной насос. При его выборе учитывают:

• насос необходим центробежный;
• у двигателя хватит сил для его раскрутки;
• насос должен выдерживать жидкость любой температуры.

Насос присоединяется к двигателю. Из толстой трубы диаметром 100 мм изготавливается цилиндр длиной 500-600 мм. Из толстого плоского металла необходимо изготовить две крышки:

• одна должна иметь отверстие под патрубок;
• вторая под жиклер. На краю делается фаска. Получается форсунка.

Крышки к цилиндру лучше крепить резьбовым соединением. Жиклер находится внутри. Его диаметр должен быть в два раза меньше ? части диаметра цилиндра.

Очень маленькое отверстие приведет к перегреву насоса и быстрому износу деталей.

Патрубок со стороны форсунки подключается к подаче насоса. Второй подключают к верхней точке системы отопления. Остывшая вода из системы подключается к входу насоса. Вода под давлением насоса подается в форсунку. В камере теплогенератора ее температура увеличивается благодаря вихревым потокам. Потом она подается в отопление.

Схема кавитационного генератора

Жиклер. Вал электродвигателя. Вихревая труба. Входящая форсунка. Отводящий патрубок. Гаситель вихрей.

Для регулирования температуры, за патрубком ставят задвижку. Чем меньше она открыта, тем дольше вода в кавитаторе, и тем выше ее температура.

При прохождении воды через жиклер, получается сильный напор. Он бьет в противоположную стену и за счет этого закручивается. Поместив в середину потока дополнительную преграду, можно добиться большей отдачи.

Использование преобразователя

Следует отметить, что электрогенератор описанного типа имеет сравнительно высокую мощность, лишь пока вода, помещенная во внутреннюю кружку, не закипела.

А после ее закипания его показатель мощности и, соответственно, напряжения, падает. Чтобы этот показатель был неизменным, следует установить стабилизатор.

В качества такового может выступать микросхема КР1446ПН1, которая имеет DIP-корпус. Эту микросхему подключают к элементу Пельтье, а для нее самой требуется указать режим пять вольт, тогда напряжение будет стабильно оставаться именно таким.

Виды теплогенераторов

Все теплогенераторы делятся на два основных вида:

1. Роторный. Теплогенератор, в котором вихревой поток создается при помощи ротора.
2. Статический. В таких видах водяной вихрь создается при помощи специальных кавитационных трубок. Давление воды производит центробежный насос.

Каждый вид обладает своими преимуществами и недостатками, на которых следует остановиться подробнее.

Роторный теплогенератор

Статором в данном устройстве служит корпус центробежного насоса.

Роторы могут быть различные. В интернете представлено множество схем и инструкций по их выполнению. Теплогенераторы – скорее научный эксперимент, постоянно находящийся в процессе разработки.

Конструкция роторного генератора

Наиболее простой принято считать конструкцию с диском. По всей поверхности ротора просверливается некоторое число отверстий. Их глубина и диаметр рассчитываются в соответствии с мощностью ротора.

Корпусом является пустотелый цилиндр. Расстояние между корпусом и вращающейся частью рассчитывается индивидуально (1.5-2 мм).

Нагревание среды происходит благодаря ее трению с корпусом и ротором. Помогают этому пузырьки, которые образуются за счет кавитации воды в ячейках ротора. Производительность таких устройств на 30% выше статических. Установки довольно шумные. Имеют повышенную изношенность деталей, за счет постоянного воздействия агрессивной среды. Требуется постоянный контроль: за состоянием сальников, уплотнителей и др. Это значительно усложняет и удорожает обслуживание. При их помощи редко монтируют отопление дома, им нашли немного другое применение – обогрев больших производственных помещений.

Модель промышленного кавитатора

Статический теплогенератор

Основной плюс данных установок в том, что в них ничего не вращается. Электроэнергия тратится только на работу насоса. Кавитация происходит при помощи естественных физических процессов в воде.

КПД таких установок иногда превышает 100%. Средой для генераторов может быть жидкость, сжатый газ, тосол, антифриз.

Разница между температурой входа и выхода может достигать 100⁰С. При работе на сжатом газе, его вдувают по касательной в вихревую камеру. В ней он ускоряется. При создании вихря, горячий воздух проходит сквозь коническую воронку, а холодный возвращается. Температура может достигать 200⁰С.

Достоинства:

1. Может обеспечить большую разность температур на горячем и холодном концах, работать при низком давлении.
2. КПД не ниже 90%.
3. Никогда не перегревается.
4. Пожаро,- и взрывобезопасен. Может использоваться во взрывоопасной среде.
5. Обеспечивает быстрый и эффективный нагрев всей системы.
6. Может использоваться как для обогрева, так и для охлаждения.

В настоящее время применяется недостаточно часто. Используют кавитационный теплогенератор, чтобы удешевить отопление дома или производственных помещений при наличии сжатого воздуха. Недостатком остается довольно высокая стоимость оборудования.

Немного истории

Вихревой тепловой генератор считается перспективной и инновационной разработкой. А между тем, технология не нова, так как уже почти 100 лет назад ученые думали над тем, как применить явление кавитации.

Труба Ранка, проникая в которую газообразная среда делится на горячий и холодный воздух — это явление было открыто в начале двадцатого века, а применяется на практике сегодня

Первая действующая опытная установка, так-называемая «вихревая труба», была изготовлена и запатентована французским инженером Джозефом Ранком в 1934 году.

Ранк первым заметил, что температура воздуха на входе в циклон (воздухоочиститель) отличается от температуры той же воздушной струи на выходе. Впрочем, на начальных этапах стендовых испытаний, вихревую трубу проверяли не на эффективность нагрева, а наоборот, на эффективность охлаждения воздушной струи.

Показанный на схеме принцип работы вихревой трубы несложен — поток проходит через камеру закрутки, где разбивается на два потока с разной температурой

Технология получила новое развитие в 60- х годах двадцатого века, когда советские ученые догадались усовершенствовать трубу Ранка, запустив в нее вместо воздушной струи жидкость.

За счет большей, в сравнении воздухом, плотности жидкой среды, температура жидкости, при прохождении через вихревую трубу, менялась более интенсивно. В итоге, опытным путем было установлено, что жидкая среда, проходя через усовершенствованную трубу Ранка, аномально быстро разогревалась с коэффициентом преобразования энергии в 100%!

К сожалению, необходимости в дешёвых источниках тепловой энергии на тот момент не было, и технология не нашла практического применения. Первые действующие кавитационные установки, предназначенные для нагрева жидкой среды, появились только в середине 90-х годов двадцатого века.

На фото показан демонстрационный вихревой генератор, в котором вода циркулирует в замкнутом контуре

Череда энергетических кризисов и, как следствие, увеличивающийся интерес к альтернативным источникам энергии послужили причиной для возобновления работ над эффективными преобразователями энергии движения водяной струи в тепло. В результате, сегодня можно купить установку необходимой мощности и использовать ее в большинстве отопительных систем.

Сфера применения

Интеграция в отопительную систему частного дома

Для того, чтобы применить теплогенератор в отопительной системе, его в нее надо внедрить. Как это правильно сделать? На самом деле, в этом нет ничего сложного.

Схема внедрения вихревого теплогенератора в отопительную систему загородного дома или квартиры — кроме наличия насоса, особых отличий от монтажа обычного котла нет

Перед генератором (на рисунке отмечен цифрой 2) устанавливается центробежный насос (на рисунке — 1), которой будет поддавать воду с давлением до 6 атмосфер. После генератора устанавливается расширительный бак (на рисунке — 6) и запорная арматура.

Преимущества применения кавитационных теплогенераторов

Достоинства вихревого источника альтернативной энергии

Экономичность. Благодаря эффективному расходованию электричества и высокому КПД, теплогенератор экономичнее в сравнении с другими видами отопительного оборудования.

Малые габариты в сравнении с обычным отопительным оборудованием сходной мощности. Стационарный генератор, подходящий для отопления небольшого дома, вдвое компактнее современного газового котла.

Если установить теплогенератор в обычную котельную вместо твёрдотопливного котла, останется много свободного места.

Небольшая масса установки. За счет небольшого веса, даже крупные установки высокой мощности можно запросто расположить на полу котельной, не строя специальный фундамент. С расположением компактных модификаций проблем вообще нет.

Единственно, на что нужно обратить внимание при монтаже прибора в отопительной системе, так это на высокий уровень шума. Поэтому монтаж генератора возможен только в нежилом помещении — в котельной, подвале и т.п. В устройстве небольшое количество механически подвижных элементов, а сложная электроника отсутствует в принципе

Поэтому вероятность поломки прибора, в сравнении с газовыми или даже твердотопливными котлами, минимальна

Простая конструкция. Теплогенератор кавитационного типа настолько прост, что в нем нечему ломаться.

В устройстве небольшое количество механически подвижных элементов, а сложная электроника отсутствует в принципе. Поэтому вероятность поломки прибора, в сравнении с газовыми или даже твердотопливными котлами, минимальна.

Нет необходимости в дополнительных доработках. Теплогенератор можно интегрировать в уже существующую отопительную систему. То есть, не потребуется менять диаметр труб или их расположение.

Нет необходимости в водоподготовке. Если для нормальной работы газового котла нужен фильтр проточной воды, то устанавливая кавитационный нагреватель, можно не бояться засоров.

За счет специфических процессов в рабочей камере генератора, засоры и накипь на стенках не появляются.

Работа оборудования не требует постоянного контроля. Если за твёрдотопливными котлами нужно присматривать, то кавитационный обогреватель работает в автономном режиме.

Инструкция эксплуатации устройства проста — достаточно включить двигатель в сеть и, при необходимости, выключить.

Экологичность. Кавитационные установки никак не влияют на экосистему, ведь единственный энергопотребляющий компонент — это электродвигатель.

Особенности

Электростанция на дровах – изобретение далеко не новое, но современные технологии позволили несколько улучшить разработанные раньше устройства. Причем для получения электроэнергии используется несколько разных технологий.

К тому же, понятие «на дровах» несколько не точное, поскольку для функционирования такой станции подойдет любое твердое топливо (дрова, щепа, паллеты, уголь, кокс), в общем все, что может гореть.

Сразу отметим, что дрова, а точнее процесс их сгорания, выступает только в качестве источника энергии, обеспечивающего функционирование устройства, в котором происходит генерация электричества.

Основными достоинствами таких электростанций является:

• Возможность использовать самое разное твердое топливо и его доступность;
• Получение электроэнергии в любом месте;
• Использование разных технологий позволяет получать электроэнергию с самыми разными параметрами (достаточной только для обычной подзарядки телефона и до запитки промышленного оборудования);
• Может выступать и в качестве альтернативы, если перебои подачи электроэнергии – обычное дело, а также основным источником электричества.

Гаситель вихрей

На этом основана работа гасителя вихрей:

1. Изготавливается два кольца, ширина 4-5 см, диаметр немного меньше цилиндра.
2. Из толстого металла вырезается 6 пластин длиной ¼ корпуса генератора. Ширина зависит от диаметра и подбирается индивидуально.
3. Пластины закрепляются внутрь колец друг напротив друга.
4. Гаситель вставляется напротив сопла.

Разработки генераторов продолжаются. Для увеличения производительности с гасителем можно экспериментировать.

В результате работы происходят теплопотери в атмосферу. Для их устранения можно изготовить теплоизоляцию. Сначала ее делают из металла, а поверх обшивают любым изолирующим материалом. Главное, чтобы он выдерживал температуру кипения.

Для облегчения введения в эксплуатацию и обслуживания генератора Потапова необходимо:

• окрасить все металлические поверхности;
• изготавливать все детали из толстого металла, так теплогенератор дольше прослужит;
• во время сборки есть смысл изготовить несколько крышек с различным диаметром отверстий. Опытным путем подбирается оптимальный вариант для данной системы;
• до подключения потребителей, закольцевав генератор, необходимо проверить его герметичность и работоспособность.

Термоэлектрогенераторы

Электростанции с генераторами, построенными по принципу Пельтье – достаточно интересный вариант.

Физик Пельтье обнаружил эффект, который сводится к тому, что при пропускании электроэнергии через проводники, состоящие из двух разнородных материалов, на одном из контактов происходит поглощение тепла, а на втором – выделение.

Причем эффект этот обратный – если с одной стороны проводник разогревать, а со второй – охлаждать, то в нем будет образовываться электроэнергия.

Именно обратный эффект используется в электростанциях на дровах. При сгорании они разогревают одну половину пластины (она и является термоэлектрогенератором), состоящую их кубиков, сделанных из разных металлов, а вторая же ее часть – охлаждается (для чего используются теплообменники), в результате чего на выводах пластины появляется электроэнергия.

Но есть у такого генератора несколько нюансов. Один из них – параметры выделяемой энергии напрямую зависят от разницы температуры на концах пластины, поэтому для их выравнивания и стабилизации необходимо использование регулятора напряжения.

Второй нюанс заключается в том, что выделяемая энергия – лишь побочный эффект, большая часть энергии при сгорании дров просто преобразуется в тепло. Из-за этого КПД такого типа станции не очень высокая.

К достоинствам электростанций с термоэлектрогенераторами относятся:

• Длительный срок службы (нет подвижных частей);
• Одновременно вырабатывается не только энергия, но и тепло, которое можно использоваться для обогрева или приготовления пищи;
• Бесшумность работы.

Электростанции на дровах, использующие принцип Пельтье, — достаточно распространенный вариант, и выпускаются как портативные устройства, которые способны лишь выделить электроэнергии для зарядки маломощных потребителей (телефона, фонаря), так и промышленные, способные запитать мощные агрегаты.

Виды

Основная задача кавитационного теплогенератора – образование газовых включений, а от их количества и интенсивности будет зависеть качество нагрева. В современной промышленности существует несколько видов таких теплогенераторов, отличающихся принципом выработки пузырьков в жидкости. Наиболее распространенными являются три вида:

• Роторные теплогенераторы – рабочий элемент вращается за счет электропривода и вырабатывает завихрения жидкости;
• Трубчатые – изменяют давление за счет системы труб, по которым движется вода;
• Ультразвуковые – неоднородность жидкости в таких теплогенераторах создается за счет звуковых колебаний низкой частоты.

Помимо вышеперечисленных видов существует лазерная кавитация, но промышленной реализации этот метод еще не нашел. Теперь рассмотрим каждый из видов более детально.

Роторный теплогенератор

Состоит из электрического двигателя, вал которого соединен с роторным механизмом, предназначенным для создания завихрений в жидкости. Особенностью роторной конструкции является герметичный статор, в котором и происходит нагревание. Сам статор имеет цилиндрическую полость внутри – вихревую камеру, в которой происходит вращение ротора. Ротор кавитационного теплогенератора представляет собой цилиндр с набором углублений на поверхности, при вращении цилиндра внутри статора эти углубления создают неоднородность в воде и обуславливают протекание кавитационных процессов.

Рис. 3: конструкция генератора роторного типа

Количество углублений и их геометрические параметры определяются в зависимости от модели вихревого теплогенератора. Для оптимальных параметров нагрева расстояние между ротором и статором составляет порядка 1,5мм. Данная конструкция является не единственной в своем роде, за долгую историю модернизаций и улучшений рабочий элемент роторного типа претерпел массу преобразований.

Одной первых эффективных моделей кавитационных преобразователей был генератор Григгса, в котором использовался дисковый ротор с несквозными отверстиями на поверхности. Один из современных аналогов дисковых кавитационных теплогенераторов приведен на рисунке 4 ниже:

Рис. 4: дисковый теплогенератор

Несмотря на простоту конструкции, агрегаты роторного типа достаточно сложные в применении, так как требуют точной калибровки, надежных уплотнений и соблюдения геометрических параметров в процессе работы, что обуславливает трудности их эксплуатации. Такие кавитационные теплогенераторы характеризуются достаточно низким сроком службы – 2 — 4 года из-за кавитационной эрозии корпуса и деталей. Помимо этого они создают достаточно большую шумовую нагрузку при работе вращающегося элемента. К преимуществам такой модели относится высокая продуктивность – на 25% выше, чем у классических нагревателей.

Трубчатые

Статический теплогенератор не имеет вращающихся элементов. Нагревательный процесс в них происходит за счет движения воды по трубам, сужающимся по длине или за счет установки сопел Лаваля. Подача воды на рабочий орган осуществляется гидродинамическим насосом, который создает механическое усилие жидкости в сужающемся пространстве, а при ее переходе в более широкую полость возникают кавитационные завихрения.

В отличии от предыдущей модели трубчатое отопительное оборудование не производит большого шума и не изнашивается так быстро. При установке и эксплуатации не нужно заботиться о точной балансировке, а при разрушении нагревательных элементов их замена и ремонт обойдутся куда дешевле, чем у роторных моделей. К недостаткам трубчатых теплогенераторов относят значительно меньшую производительность и громоздкие габариты.

Ультразвуковые

Данный тип устройства имеет камеру-резонатор, настроенную на определенную частоту звуковых колебаний. На ее входе устанавливается кварцевая пластина, которая производит колебания при подаче электрических сигналов. Вибрация пластины создает волновой эффект внутри жидкости, который достигая стенок камеры-резонатора и отражается. При возвратном движении волны встречаются с прямыми колебаниями и создают гидродинамическую кавитацию.

Рис. 5: принцип работы ультразвукового теплогенератора

Далее пузырьки уносятся водным потоком по узким входным патрубкам тепловой установки. При переходе в широкую область пузырьки разрушаются, выделяя тепловую энергию. Ультразвуковые кавитационные генераторы также обладают хорошими эксплуатационными показателями, так как не имеют вращающихся элементов.

Принцип действия

Так выглядит рабочий генератор Потапова — поток воды из патрубка очень горячий

Традиционно считалось, что кавитация — это паразитное явление, характеризующееся интенсивным образованием пузырьков, которые, во время схлопывания, провоцируют разрушение окружающих предметов.

Характерный пример последствий кавитации — разрушение корабельных винтов или разрушение крыльчатки лопастных насосов. Теплогенератор вихревого типа — это прибор, в котором паразитное явление приносит пользу.

На фото еще один теплогенератор Потапова, в ходе испытательных работ подключённый к отопительному радиатору

Кавитация позволяет не давать воде тепло, а извлекать тепло из движущейся воды, при этом нагревая ее до значительных температур.

Несмотря на то, что кавитация — это паразитное явление, конструкционные элементы современных теплогенераторов, в отличии от тех же корабельных винтов, не страдают. Это объясняется тем, что кавитационные процессы протекают не вокруг дискового активатора, а за ним.

Принцип действия кавитационного преобразователя

Устройство и особенности функционирования

Так выглядит стационарная кавитационная установка, подключённая к промышленной системе отопления

Устройство действующих образцов вихревых теплогенераторов внешне несложное. Мы можем видеть массивный двигатель, к которому подключена цилиндрическое приспособление «улитка».

«Улитка» — это доработанная версия трубы Ранка. Благодаря характерной форме, интенсивность кавитационных процессов в полости «улитки» значительно выше в сравнении с вихревой трубой.

Дисковый активатор, одетый на вал — это приспособление отвечает за движение водной среды и за создание кавитационного эффекта

В полости «улитки» располагается дисковый активатор — диск с особой перфорацией. При вращении диска, жидкая среда в «улитке» приводится в действие, за счет чего происходят кавитационные процессы:

• Электродвигатель крутит дисковый активатор. Дисковый активатор — это самый важный элемент в конструкции теплогенератора, и он, посредством прямого вала или посредством ременной передачи, подсоединён к электродвигателю. При включении устройства в рабочий режим, двигатель передает крутящий момент на активатор;
• Активатор раскручивает жидкую среду. Активатор устроен таким образом, что жидкая среда, попадая в полость диска, закручивается и приобретает кинетическую энергию;
• Преобразование механической энергии в тепловую. Выходя из активатора, жидкая среда теряет ускорение и, в результате резкого торможения, возникает эффект кавитации. В результате, кинетическая энергия нагревает жидкую среду до + 95 °С, и механическая энергия становится тепловой.

Рекомендации по выбору

Особенности моделей

Вихревой кавитационный теплогенератор существует в разных исполнениях. Сегодня наиболее распространены устройства, работающие на водяной основе, то есть, в качестве теплоносителя выступает жидкость.

Но есть возможность приобрести и твердотопливный агрегат, на выходе которого образуется газообразная смесь дымового газа и воздушной среды.

Теплогенератор твердотопливный высокопроизводительный вихревой отличается возможностью сжигания древесины высокой влажности (до 65%). Соответственно, при выборе учитывается назначение агрегата и предполагаемая нагрузка, так как существуют исполнения с разным уровнем тепловой мощности. В зависимости от того, какой по величине объект предполагается обслуживать, подбирается подходящее устройство.

В случае с твердотопливным оборудованием важно учесть скорость расхода топлива, размеры погрузочной камеры и вид загрузки топлива

Можно подбирать вихревой разнотипный теплогенератор по уровню тепловой мощности, а можно обратить внимание на пункт в сопроводительной документации о том, какой величины объем допускается прогревать. Немаловажным является вес, а также габаритные размеры оборудования

Обзор моделей разных конструкций

Смотрим видео о продукции :

Если выбрать твердотопливное исполнение, то в данном случае рассматривается более производительное оборудование с тепловой мощностью от 250 до 700 кВт. Например, модели ТВВ-Р-250, ТВВ-Р-500, ТВВ-Р-700. Все они предполагают ручную загрузку топлива. Но более мощные исполнения потребляют больше топлива. Если модель 250 расходует 120 кг/час, то исполнение 700 потребляет около 340 кг/час. Существуют устройства намного более производительные тепловой мощностью 2 500 кВт. Если планируется использовать такие вихревые теплогенераторы, то их цена будет заметно выше.

Рекомендации по эксплуатации

Чем меньше габаритные размеры подобной техники, тем более простым будет ее эксплуатация. Например, существуют полностью автономные устройства с автоматическим управлением. При этом пользователю нет необходимости участвовать в процессе. А вот при использовании некоторых исполнений твердотопливных теплогенераторов без участия обученного оператора для загрузки топлива не обойтись, так как в данных агрегата предполагается ручная подача древесины.

Сегодня существуют разные исполнения подобной техники с полностью автоматизированным исполнением, включая и предустановленный температурный режим. Учитывая, что агрегаты такого рода полностью безопасны, как с точки зрения экологичности, так и с точки зрения пожарной безопасности, то нет необходимости их постоянного контроля.

Таким образом, для организации отопительной системы и горячего водоснабжения не всегда обязательно обращаться к стандартным решениям. На практике оказывается, что при использовании тепловых установок на базе вихревых теплогенераторов отмечается существенная экономия в сравнении с прочими видами отопительных систем.

В результате можно получить не просто высокопроизводительную технику, но еще и экономить при ее эксплуатации. Несмотря на довольно высокую стоимость подобных агрегатов, их дальнейшая эксплуатация полностью окупается, причем этого не придется ждать слишком долго, так как в некоторых случаях сроки окупаемости достигают 6 месяцев.

Заводские модели

Если выбор пал на готовый агрегат, то лучше отдать предпочтение товарам следующих лидирующих производителей, имеющих гарантии и хорошие отзывы о теплогенераторах:

• Гравитон – 500 000 рублей;
• Юсмар – от 650 000 рублей;
• Евроальянс – от 75 000 рублей.

Помните, что эффективность теплогенератора зависит не только от качества агрегата, но и от места его использования.

Чем ближе к полюсам планеты, тем менее эффективен прибор, так как взаимодействие с Солнцем минимально.

На видео вихревой теплогенератор нового типа

Работает или нет?

Однако тут возникает ключевой вопрос

и главная загадка ГВТГ. А именно – эффект дополнительного тепловыделения, о котором заявляют некоторые производители. В двух абзацах суть проблемы вот в чем.

Если объяснять нагрев воды в генераторе

прямым преобразованием работы в теплоту – за счет, например, внутреннего трения в жидкости, или схлопывания газовых пузырьков на тормозных устройствах, или рассеяния энергии акустических колебаний, – то закон сохранения энергии не нарушается. И коэффициент преобразования энергии будет меньше единицы.

Но если действительно есть дополнительное тепловыделение

, и коэффициент преобразования больше 100%, то к объяснению аномального явления придется привлечь некоторый арсенал альтернативной науки: теорию мирового эфира, специфическое толкование теоремы о вириале, торсионные поля, перекристаллизацию жидкой воды, холодный термоядерный синтез и, наконец, воздействие космологического векторного потенциала.

Поэтому мы решили проверить на практике

, как работает гидровихревой теплогенератор, разработанный и выпускаемый по патенту (№ 2301947 от 27.06.07) ООО «Группа Константа». Цели ставились две. Первая: понять, можно ли на основании ГВТГ построить эффективную систему теплоснабжения загородного дома. Вторая: подручными средствами проверить, устоит ли закон сохранения энергии.

Для испытаний

ООО «Группа Константа» предоставила свой ГВТГ с электрическим насосом мощностью 4 кВт, пригодный для отопления загородного дома площадью 100 м 2 . Генератор работал по замкнутому циклу и за 27 минут нагрел 18 л воды от 11 до 80°С.

На основании полученных данных

мы построили график изменения температуры с течением времени. Одного взгляда на него достаточно, чтобы понять, что дополнительного выделения тепла не наблюдается. Пока вода была сравнительно холодной, температура росла линейно. При достижении 60°С одновременно стали изменяться и теплоемкость воды, и расти давление в системе. Темп нагрева стал падать. Все по классическому сценарию.

По результатам измерений

мы произвели расчеты эффективности преобразования энергии. И тоже получили вполне согласованные с традиционной научной парадигмой, но весьма впечатляющие результаты. А именно: за 0,45 часа 4−х киловаттный насос должен был потребить 1,8 кВт*ч электрической энергии. При этом тепловая энергия системы, согласно расчетам, составила 1,44 кВт*ч.

Таким образом, был на практике достигнут

коэффициент прямого преобразования больше 80%. Но на самом деле он выше. И если учесть, что напряжение в сети чуть ниже, чем 220 В, а тепло рассеивалось и шло на нагревание не только воды, но и самого металла, то можно, видимо, добиться и цифры 90%.

Классический вариант

Как уже отмечено, в электростанции на дровах используется несколько технологий для получения электричества. Классической среди них является энергия пара, или попросту паровой двигатель.

Здесь все просто – дрова или любое другое топливо сгорая, разогревает воду, в результате чего она переходит в газообразное состояние – пар.

Полученный пар подается на турбину генераторной установки, и за счет вращения генератор вырабатывает электроэнергию.

Поскольку паровой двигатель и генераторная установка соединены в единый закрытый контур, то после прохождения турбины пар охлаждается, снова подается в котел, и весь процесс повторяется.

Такая схема электростанции – одна из самых простых, но у нее имеется ряд существенных недостатков, одним из которых является взрывоопасность.

После перехода воды в газообразное состояние давление в контуре значительно повышается, и если его не регулировать, то высока вероятность порыва трубопроводов.

И хоть в современных системах применяются целый набор клапанов, регулирующих давление, но все же работа парового двигателя требуется постоянного контроля.

К тому же обычная вода, используемая в этом двигателе, может стать причиной образования накипи на стенках труб, из-за чего понижается КПД станции (накипь ухудшает теплообмен и снижает пропускную способность труб).

Но сейчас эта проблема решается использованием дистиллированной воды, жидкостей, очищенных примесей, выпадающих в осадок, или же специальных газов.

Но с другой стороны эта электростанция может выполнять еще одну функцию – обогревать помещение.

Здесь все просто – после выполнения своей функции (вращения турбины) пар необходимо охладить, чтобы он снова перешел в жидкое состояние, для чего нужна система охлаждения или попросту – радиатора.

И если разместить этот радиатор в помещении, то в итоге от такой станции получим не только электроэнергию, но еще и тепло.

Плюсы и минусы электростанции на дровах

Электростанция на дровах – это:

• Доступность топлива;
• Возможность получить электроэнергию в любом месте;
• Параметры получаемой электроэнергии – самые разные;
• Можно сделать устройство и самому.
• Среди недостатков же отмечается:
• Не всегда высокое КПД;
• Громоздкость конструкции;
• В некоторых случаях получение электроэнергии – лишь побочный эффект;
• Для получения электроэнергии для промышленного использования нужно сжечь большое количество топлива.

В целом, изготовление и использование электростанций, работающих на твердом топливе – вариант, заслуживающий внимания, и он может стать не только альтернативой электросетям, но еще и помочь в местах, удаленных от цивилизации.

Меры безопасности

Соблюдение важных правил и рекомендаций позволит избежать ошибок, связанных с эксплуатацией индукторных приспособлений.

1. Открытые участки проводников тока изолируются в обязательном порядке.
2. Приборы индукционного нагрева размещаются на расстоянии 80 см до потолка или пола, 30 см до стен и мебели.
3. Безопасную работу устройству обеспечит установка манометра, панели автоматического управления и сброса воздуха.

И главное! Будь то индукционная печь из сварочного инвертора либо электромагнитный котел – ответственность за возможные последствия возлагается на изготовителя самодельного устройства.

Вихревые индукционные нагреватели сможет собрать каждый, если учтет все нюансы!

Идея создания

Как же быть, если не хватает средств на приобретение теплогенератора? Как его сделать самому? Я расскажу о собственном опыте в этом деле.

Идея сделать свой теплогенератор у нас появилась после знакомства с различными видами теплогенераторов. Их конструкции казались достаточно простыми, но не до конца продуманной.

Известны две конструкции таких устройств: роторная и статическая. В первом случае для создания кавитации, как можно догадаться из названия, служит ротор, во втором – основным элементом устройства является сопло. Чтобы сделать выбор в пользу одного из вариантов исполнения, сравним обе конструкции.

Советы, к которым лучше прислушаться

Схема устройства тепловой пушки.

1. Обязательно защитите при помощи окрашивания всех поверхностей вихревой теплогенератор Потапова.
2. Внутренние его части во время работы будут находиться в очень агрессивной среде, вызванной процессами кавитации. Поэтому и корпус, и все, что в нем находится, постарайтесь сделать из толстого материала. Не экономьте на железе.
3. Сделайте несколько вариантов крышек с разными входными отверстиями. Потом проще будет подбирать их диаметр, чтобы получить высокую производительность.
4. Это же относится и к гасителю колебаний. Его также можно видоизменять.

Соберите небольшой лабораторный стенд, где будете обкатывать все характеристики. Для этого не подключайте потребители, а закольцуйте трубопровод на генератор. Это упростит его испытание и подбор необходимых параметров. Так как сложные приборы по определению коэффициента полезной деятельности в домашних условиях вряд ли можно найти, то предлагается следующий тест.

Включите вихревой теплогенератор и засеките время, когда он разогреет воду до определенной температуры. Градусник лучше иметь электронный, он точнее. Затем внесите изменения в конструкцию и снова проведите опыт, следя за повышением температуры. Чем сильнее вода будет нагреваться за одно и то же время, тем больше предпочтений надо будет отдавать окончательному варианту установленного усовершенствования в конструкции.