Как сделать теплогенератор
Некоторым людям не хватает денежных средств на приобретение готового теплогенератора. В таком случае есть смысл попробовать сделать его самостоятельно.
Схема механизма работы теплового насоса.
Существует 2 конструкции подобных устройств: статическая и роторная. В первом случае главным элементом устройства будет сопло. Во втором для создания кавитации будет служить ротор. Чтобы выбрать один из вариантов исполнения, есть смысл сравнить обе вихревые конструкции.
Список элементов, которые будут нужны, для того чтобы изготовить вихревой теплогенератор своими руками:
трубы;
дрель;
насос;
кавитатор;
манометр;
термометр;
гильзы для термометров;
краны;
электродвигатель.
Роторный вихревой теплогенератор
Схема вихревого теплогенератора.
Данная гидродинамическая конструкция являет собой несколько измененный центробежный насос. Говоря другими словами, имеется корпус насоса (в данном случае он является статором) с выходным и входным патрубками и рабочей камерой. Внутри корпуса находится ротор, который выполняет роль рабочего колеса. Основное отличие от обыкновенного насоса заключается в роторе. Известно большое количество конструктивных роторных исполнений вихревых теплонегераторов, все описывать не имеет смысла. Наиболее простой из них является диском. На его цилиндрической поверхности просверлено немалое количество глухих отверстий определенного диаметра и глубины. Данные отверстия называются ячейками Григгса (американский изобретатель, который первым испытал данную конструкцию). Размеры и количество этих ячеек должны определяться исходя из размеров роторного диска и частоты вращения электрического двигателя, который приводит его во вращение.
Статор (корпус теплогенератора) в большинстве случаев выполняется в виде полого цилиндра, то есть трубы, которая заглушена фланцами с обеих сторон. Зазор между внутренней стеной статора и ротором при этом весьма мал и составляет приблизительно 1-1,5 мм.
В зазоре между статором и ротором будет происходить нагрев воды. Ему способствует трение жидкости о поверхности ротора и статора, при быстро вращении первого. Большое значение для нагрева воды имеют и кавитационные процессы, завихрения воды в роторных ячейках. Скорость вращения ротора в большинстве случаев составляет 3000 об/мин, в случае если его диаметр равен 300 мм. С уменьшением диаметра ротора частота вращения должна увеличиваться.
Схема принципа работы воздушного отопления теплогенератора.
При всей простоте данная конструкция нуждается в большой точности изготовления. Помимо того, понадобится балансировка ротора. Необходимо будет решить и вопрос уплотнения вала ротора. Следует знать, что уплотнительные элементы нуждаются в регулярной замене.
Из того, что было сказано выше, следует, что ресурс данных установок не очень большой. Стоит заметить, что работа роторных теплогенераторов создает повышенный шум. В сравнении с конструкциями статического типа они обладают на 20-30% большей производительностью. Устройства роторного типа могут даже вырабатывать пар.
Статический кавитационный теплогенератор
Данный тип теплогенератора лишь условно называется статическим. Это обусловливается отсутствием вращающихся частей в кавитаторной вихревой конструкции. Для того чтобы создавать кавитационные процессы, используются различные виды сопел.
Чтобы возникла кавитация, понадобится обеспечить большую скорость движения в кавитаторе жидкости. Для этого следует использовать обыкновенный центробежный насос. Насос будет нагнетать давление жидкости перед соплом. Она устремится в отверстие сопла, которое имеет гораздо меньшее сечение, чем подводящий трубопровод. Это обеспечивает большую скорость на выходе из сопла. При помощи резкого расширения жидкости возникает кавитация. Этому будет способствовать и трение жидкости о поверхность канала и завихрения воды, которые возникают в случае резкого выравнивания струи из сопла. Вода нагревается по тем же причинам, что и в роторной вихревой конструкции, однако с несколько меньшей эффективностью.
Схема принципа работы стационарного теплогенератора.
Устройство статического теплогенератора не нуждается в высокой точности изготовления деталей. При изготовлении данных деталей механическая обработка сводится к минимуму по сравнению с роторной конструкцией. В связи с отсутствием вращающихся частей может легко решиться вопрос уплотнения деталей и сопрягаемых узлов. Балансировка здесь тоже не нужна. Период службы кавитатора гораздо больше. Даже в случае выработки ресурса соплом изготовление и замена его потребует гораздо меньшие материальные затраты. В данном случае роторный кавитационный теплогенератор понадобится изготавливать заново.
Недостатком статического устройства является стоимость насоса. Однако себестоимость выполнения теплогенератора данного устройства практически не отличается от роторной вихревой конструкции. В случае если же вспомнить о ресурсе обеих установок, данный недостаток превратится в преимущество, потому как в случае замены кавитатора не нужно менять насос.
Следовательно, есть смысл задуматься над тем, чтобы сделать статический вихревой теплогенератор.
Изготовление теплогенератора своими руками
Выбор насоса для устройства
Схема котла на отработке своими руками.
Начинать следует с выбора насоса для изготавливаемого устройства. Для этого понадобится определиться с его рабочими параметрами. Не имеет принципиального значения, будет это циркуляционный насос либо повышающий давление. Значение имеет производительность насоса, рабочее давление, максимальная температура перекачиваемой жидкости.
Не все конструкции могут использоваться для перекачивания жидкости высоких температур. В случае если не придать значения данному параметру в процессе выбора насоса, срок его эксплуатации может оказаться значительно меньшим чем тот, который заявлен производителем.
От величины напора, который может развивать насос, зависит эффективность работы теплогенератора. Чем больше напор, тем большим будет перепад давления. Следовательно, эффективнее будет происходить нагрев жидкости, которая прокачивается через кавитатор. Однако вовсе не стоит гнаться за максимальными цифрами в характеристиках насосов.
Производительность насоса фактически не оказывает влияния на эффективность нагрева воды.
Мощность насоса теплогенератора определяет коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую.
Изготовление и разработка кавитатора
Схема устройства стационарного теплогенератора.
Существует большое количество конструкций статических кавитаторов, однако практически во всех случаях они выполняются в виде сопла. За основу чаще всего берется сопло и модифицируется конструктором. Классическая конструкция изображена на рисунке (ИЗОБРАЖЕНИЕ 1).
Первое, на что необходимо обратить внимание — сечение канала между конфузором и диффузором. Не следует сильно зауживать его сечение, стараясь тем самым обеспечить максимальный перепад давления. Объем воды, которая перекачивается через сопло, будет слишком мал. При смешении с холодной водой, она передаст ей недостаточное количество теплоты. Значит, общий объем воды не сможет нагреваться быстро. Помимо того, малое сечение канала поспособствует завоздушиванию воды, которая поступает во входной патрубок рабочего насоса. Вследствие данный насос будет работать шумно, и может возникать кавитация в самом устройстве.
Наилучшие показатели могут быть достигнуты при диаметре канального отверстия 10-15 мм.
Изготовление гидродинамического контура
Для изготовления гидродинамического контура предварительно необходимо изобразить схему контура. (ИЗОБРАЖЕНИЕ 2) На схеме можно увидеть:
манометр на выходе из сопла (измерение давления на выходе);
термометр (измерение температуры на входе в систему);
кран для сброса воздуха (удаление из системы воздушной пробки);
выходной патрубок с краном;
гильза для термометра;
входной патрубок с краном;
гильза для термометра на входе;
манометр на входе в сопло (измерение давления на входе в систему).
Схема обогревателя на отработанном масле.
Устройство контура представляет собой трубопровод, вход которого соединен с выходным патрубком насоса, а выход — с входным. В трубопровод нужно вварить сопло, патрубки для подключения манометра, гильзы для установки термометра, штуцер под вентиль, для того чтобы сбрасывать воздух, штуцер для подключения контура отопления.
На данной схеме вода будет двигаться против часовой стрелки. Подача в контур воды осуществляется через нижний патрубок, а выдача из него воды — через верхний. Регулирование перепада давления будет осуществляться вентилем, который находится между выходным и входным патрубками.
Процесс испытания теплогенератора
Схема дизельного теплогенератора.
После того как вихревой теплогенератор, который сделан своими руками, будет подключен, есть возможность приступить к испытаниям его. Необходимо запустить электрический двигатель насоса и наблюдать за показаниями манометров. В процессе устанавливается необходимый перепад давления. Для этой цели в контуре предусматривается вентиль, который находится между выходным и входным патрубками. Следует повернуть рукоятку вентиля и установить давление после сопла в трубопроводе в диапазоне 1,2-1,5 атм. Между выходом насоса и входом сопла оптимальным давлением является диапазон 8-12 атм.
Когда давление на выходе из сопла будет установлено, следует пустить по кругу воду (закрывая выходной вентиль) и засечь время. В процессе движения по контуру воды необходимо зафиксировать рост температуры (приблизительно он будет равен 4°С в минуту). Следовательно, через 10 минут будет возможность нагреть воду ориентировочно с 21°С до 60°С.
Потребляемая электроэнергия может быть вычислена путем измерения тока. Исходя из подобных данных, есть возможность вычислить коэффициент преобразования энергии.
VIDEO
