Как с помощью свечки зарядить сотовый телефон? Очень просто - для этого можно собрать простейшую тепловую электростанцию всего из нескольких очень доступных элементов.
Вещица эта довольно крутая, её можно взять с собой в поход или на рыбалку и в любой ситуации иметь возможность зарядить мобильное устройство, будь-то телефон или планшет.
В отличии от Power Bank этот генератор не имеет ограничения и может работать постоянно. В качестве источника тепла можно использовать не только свечу, но и щепки дров или бумагу.
Детали тепловой электростанции
- Консервная банка.
Изготовление теплогенератора своими руками
Первое что нужно сделать это найти консервную банку. Отрезать у неё дно и по всей боковой поверхности просверлить множественные мелкие отверстия. Большие отверстия делать не стоит, иначе в ветреную погоду огонь будет тухнуть от сильного ветра.
Затем, ножницами по металлу вырезаем окно для свечки внизу банки.
Обязательно после отрезки зачищаем острые края напильником или надфилем.
Вот само сердце теплового генератора - элемент Пельтье. Он будет вырабатывать ток при разности температуры его поверхностей. То есть, одну сторону мы будем нагревать свечкой, а вторую будем охлаждать радиатором от компьютера.
Чтобы обеспечить надежную передачу тепла элементу Пельтье, нанесем на его стороны теплопроводящую мазь.
Мажем тонким слоем одну сторону.
Прикладываем к банке.
Мажем вторую сторону
Чтобы в периоде эксплуатации провода не поплавились о раскаленную банку, необходимо одеть стекловолоконные отрезки трубки - кембрики.
И уже сверху устанавливаем радиатор от процессора компьютера. Кулера с верху не будет, все будет охлаждаться естественно. Тем более на природе небольшой ветерок сделает свое дело.
Элемент Пельтье вырабатывает не большое напряжение, около вольта, но зато сила тока у него имеет достаточное значение для наших целей. Поэтому для того, чтобы обменять значения на нужные нам мы будем использовать повышающий преобразователь, который повысит и стабилизирует выходное напряжение до 5 В.
Припаиваем вывода элемента ко входу преобразователя.
На выходе преобразователя уже стоит USB розетка для подключения, поэтому больше ничего паять не нужно.
Зажигаем свечку.
Вставляем в наш реактор)).
Пробуем зарядить мобильный телефон. Через несколько секунд напряжение достигло уровня.
И зарядка телефона началась.
Тепловая электростанция отлично справляется со своим делом - выработка электричества.
При желании можно добавить и вентилятор, подключив его к выходу преобразователя. Пяти вольт хватит, чтобы раскрутить и двенадцати вольтовый кулер.
Для надежности банку с радиатором можно скрепить между собой тонкой проволокой или же тонкими длинными болтами, предварительно просверлив отверстия и там и там.
Заключение
Вот у нас часто отключают свет дома. И когда это происходит, я достаю тепловой генератор. Он дает электричество и свет от свечи, убивая сразу двух зайцев. Ну а если света недостаточно к USB можно подключить и мини LED лампу. Радует ещё то, что данное устройство всегда готово к работе, а по сему, неожиданных неприятностей быть не может.В связи с высокими ценами на промышленное отопительное оборудование многие умельцы собираются делать своими руками экономичный нагреватель вихревой теплогенератор.
Такой теплогенератор представляет собой всего лишь немного видоизмененный центробежный насос. Однако, чтобы собрать самостоятельно подобное устройство, даже имея все схемы и чертежи, нужно иметь хотя бы минимальные знания в данной сфере.
Принцип работы
Теплоноситель (чаще всего используют воду) попадает в кавитатор, где установленный электродвигатель производит его раскручивание и рассечение винтом, в результате образуются пузырьки с парами (это же происходит, когда плывет подводная лодка и корабль, оставляя за собой специфический след).
Двигаясь по теплогенератору, они схлопываются, за счет чего выделяется тепловая энергия. Такой процесс и называется кавитацией.
Исходя из слов Потапова, создателя кавитационного теплогенератора, принцип работы данного типа устройства основан на возобновляемой энергии. За счет отсутствия дополнительного излучения, согласно теории, КПД такого агрегата может составлять около 100%, так как практически вся используемая энергия уходит на нагрев воды (теплоносителя).
Создание каркаса и выбор элементов
Чтобы сделать самодельный вихревой теплогенератор, для подключения его к отопительной системе, потребуется двигатель.
И, чем больше будет его мощность, тем больше он сможет нагреть теплоноситель (то есть быстрее и больше будет производить тепла). Однако здесь необходимо ориентироваться на рабочее и максимальное напряжение в сети, которое к нему будет подаваться после установки.
Производя выбор водяного насоса, необходимо рассматривать только те варианты, которые двигатель сможет раскрутить. При этом, он должен быть центробежного типа, в остальном ограничений по его выбору нет.
Также нужно приготовить под двигатель станину. Чаще всего она представляет собой обычный железный каркас, куда крепятся железные уголки. Размеры такой станины будут зависеть, прежде всего, от габаритов самого двигателя.
После его выбора необходимо нарезать уголки соответствующей длины и осуществить сварку самой конструкции, которая должна позволить разместить все элементы будущего теплогенератора.
Далее нужно для крепления электродвигателя вырезать еще один уголок и приварить к каркасу, но уже поперек. Последний штрих, в подготовке каркаса – это покраска, после которой уже можно крепить силовую установку и насос.
Конструкция корпуса теплогенератора
Такое устройство (рассматривается гидродинамический вариант) имеет корпус в виде цилиндра.
Соединяется с отопительной системой он через сквозные отверстия, которые у него находятся по бокам.
Но основным элементом этого устройства является именно жиклер, находящийся внутри этого цилиндра, непосредственно рядом с входным отверстием.
Обратите внимание: важно, чтобы размер входного отверстия жиклера имел размеры соответствующие 1/8 от диаметра самого цилиндра. Если его размер будет меньше этого значения, то вода физически не сможет в нужном количестве через него проходить. При этом насос будет сильно нагреваться, из-за повышенного давления, что также будет оказывать негативное влияние и на стенки деталей.
Как изготовить
Для создания самодельного генератора тепла понадобится шлифовальная машинка, электродрель, а также сварочный аппарат.
Процесс будет происходить следующим образом:
- Сначала нужно отрезать кусок достаточно толстой трубы, общим диаметром 10 см, а длиной не более 65 см. После этого на ней нужно сделать внешнюю проточку в 2 см и нарезать резьбу.
- Теперь из точно такой же трубы необходимо сделать несколько колец, длиной по 5 см, после чего нарезается внутренняя резьба, но только с одной её стороны (то есть полукольца) на каждой.
- Далее нужно взять лист металла толщиной, аналогичной с толщиной трубы. Сделайте из него крышки. Их нужно приварить к кольцам с той стороны, где у них нет резьбы.
- Теперь нужно сделать в них центральные отверстия. В первой оно должно соответствовать диаметру жиклера, а во второй диаметру патрубка. При этом, с внутренней стороны той крышки, которая будет использоваться с жиклером, нужно сделать, используя сверло, фаску. В итоге должна выйти форсунка.
- Теперь подключаем ко всей этой системе теплогенератор. Отверстие насоса, откуда вода подается под давлением, нужно присоединить к патрубку, находящемуся возле форсунки. Второй патрубок соедините со входом уже в саму отопительную систему. А вот выход из последней подключите ко входу насоса.
Таким образом, под давлением, создаваемым насосом, теплоноситель в виде воды начнет проходить через форсунку. За счет постоянного движения теплоносителя внутри этой камеры он и будет нагреваться. После этого она попадает уже непосредственно в систему отопления. А чтобы была возможность регулировать получаемую температуру, нужно за патрубком установить шаровой кран.
Изменение температуры будет происходить при изменении его положения, если он будет меньше пропускать воды (будет находиться в полузакрытом положении). Вода будет дольше находиться и двигаться внутри корпуса, за счет чего её температура увеличится. Именно таким образом и работает подобный водонагреватель.
Смотрите видео, в котором даются практические советы по изготовлению вихревого теплогенератора своими руками:
Основной задачей вихревого теплогенератора Потапова (ВТП) является получение тепловой энергии при помощи электродвигателя и насоса. Благодаря высокой экономии прибор получил большой спрос на рынке.
Принцип работы
Воду или иной теплоноситель подают в кавитатор, с помощью электродвигателя происходит раскручивание кавитатора, что дает схлопывание пузырьков внутри, данный процесс называет кавитацией, а вся жидкость, которая в него попала нагревается.
Энергия, которая необходима для работы генератора используется для выполнения трех функций:
- Для преобразования звуковых колебаний;
- На преодоление в устройстве силы трения;
- На нагревание жидкости.
Схема подключения вихревого теплогенератора
1 – насосный агрегат; 2 – струйный аппарат; 3 – теплообменник;
4 – циркуляционный насос; 5 – система отопления; 6 – расширительный бак.
По словам создателей агрегата и даже самого Потапова, работа устройства основывается на возобновляемой энергии, правда не совсем ясно, откуда она появляется. В любом случае, ввиду того, что нет дополнительного излучения теоретически можно вести речь почти о стопроцентном КПД, поскольку подавляющая часть энергии тратиться на нагрев теплоносителя.
Например:
Государство имеет ряд предприятий, которые по ряду причин не используют газовое отопление. Что же делать? Как вариант можно использовать электрическое отопление, правда, ввиду высоких тарифов такой вид отопления не всегда окажется приемлемым.
Прибор Потапова, в данной ситуации окажется наиболее эффективным. Дело в том, что его эксплуатация никак не увеличит ваши затраты на электроэнергию, а КПД также будет не выше 100%, касательно же финансового КПД, так оно увеличиться на 200% – 300%. Это наглядно демонстрирует эффективность вихревого генератора порядка 1.2-1.5.
Инструменты и материалы
- Угловая шлифмашинка или турбинка;
- Металлический уголок;
- Сварочный аппарат;
- Болты, гайки;
- Дрель электрическая;
- Сверла для дрели;
- Ключ на 12 и на 13;
- Грунтовка, кисточка и краска.
Изготовление
Важно знать!!! Поскольку параметров мощности насоса как таковых не предусмотрено, параметры, о которых пойдет речь ниже будут приблизительными.
Для изготовления вихревого теплогенератора самостоятельно потребуется двигатель, мощность которого будет чем больше, тем лучше, ввиду того, что он сможет нагреть большее количество теплоносителя. Конечно, следует ориентироваться на напряжение в вашем доме или помещении. После того, как вы определились с двигателем, необходимо изготовить станину под двигатель. Станина будет иметь вид обычного железного каркаса, на котором будут использоваться обычные железные уголки.
Касаемо размеров станины, так это все зависит от размеров двигателя. При помощи турбинки нужно нарезать угольники нужной длины и сварить из них квадратную конструкцию, размеры которой должны позволять вместить все элементы. Далее нужно вырезать дополнительный уголок и прикрепить его к каркасу поперек, поскольку к нему нужно будет крепить электродвигатель. Далее следует покрасить станину и просверлить отверстия для крепежа, после чего закрепить электродвигатель.
Установка насоса
При выборе водяного насоса следует обращать внимание на это:
- Центробежный ли это тип насоса;
- Сможет ли двигатель этот насос раскрутить.
Что же касается модели насоса и производителя, то тут нет никаких ограничений. После этого, насос нужно закрепить все в том же каркасе, если нужно, можно использовать дополнительные крепежные элементы.
Конструкция корпуса
Прибор имеет корпус в форме цилиндра, который с обеих сторон закрыт. К отопительной системе устройство подсоединяется через сквозные отверстия по бокам. Однако, главной особенностью устройства является жиклер, который находится внутри конструкции непосредственно возле входного отверстия. Диаметр отверстия жиклера опять-таки подбирается индивидуально.
Важно!!! Чтобы диаметр отверстия жиклера было вдвое меньшим, чем 1/4 общего диаметра цилиндра. В случае же очень маленького размера, вода в необходимом количестве просто не сможет через него проходить, и насос будет нагреваться. Также на внутренние детали окажет деструктивное влияние кавитация.
Материалы и инструменты для того чтобы изготовить корпус
- Труба железная с диаметром 10 см и толстыми стенками;
- Соединительные муфты;
- Сварочный аппарат;
- Электроды;
- Турбинка;
- Пара патрубков с резьбой;
- Электродрель со сверлами;
- Разводной ключ.
Процесс изготовления
Прежде всего, вам следует отрезать кусок трубы, длина которого будет около 50-60 см и на ее поверхности необходимо будет сделать внешнюю проточку 2-2.5 см, а также нарезать резьбу. Далее вам нужно будет взять еще два куска этой самой трубу по 5 см каждый и сделать из них пару колец. После этого, нужно будет взять лист металла по толщине такой же, как и трубы и вырезать с него своего рода крышки. Далее эти крышки нужно будет приварить в тех местах, где нет резьбы. В центре крышек нужно будет проделать два отверстия, первое должно быть выполнено по окружности патрубка, второе же выполняется по окружности жиклера.
Со внутренней стороны крышки рядом с жиклером необходимо просверлить фаску, для того чтобы получилась форсунка. Затем можно выполнять подключение генератора к системе отопления. Патрубок возле форсунки необходимо подсоединить к насосу, правда только к отверстию, откуда под давлением поступает вода. Второй патрубок нужно подсоединить ко входу в отопительную систему. Выход же подсоединяем к входу насоса. В результате создаваемого насосом давления вода будет проходить через форсунку конструкции. Нагретая перемешиванием вода в специальной камере будет подаваться в отопительный контур. Для регулировки температуры устройство оснащается специальным запорным механизмов, которое находится рядом с патрубком. Если немного прикрыть запор, вода будет проходить с меньшей скоростью по камере, вследствие чего ее температура увеличиться.
Как увеличить производительность устройства
В результате потери тепловой энергии насосом КПД устройства падает, это является главным недостатком. Для борьбы с этим явлением рекомендуется окунуть насос в специальную водяную рубашку, благодаря чему тепло от него будет приносить пользу. По диаметру эта рубашка должна быть несколько больше, чем у насоса. Для этих целей может быть использован отрезок трубы, а может - сделанный из листовой стали параллелепипед. По габаритам он должен быть таким, чтобы все элементы генератора могли в него помещаться, а толщина должна выдерживать рабочее давление системы.
Снижения тепловых потерь также можно добиться путем установки вокруг устройства специального жестяного кожуха. В качестве изолятора может использоваться различный материал, способный выдерживать высокую температуру. Для сборки конструкции состоящей из теплогенератора, насоса и соединяющего патрубка необходимо измерить их диаметры, подобрать трубу нужного диаметра для того чтобы в ней могли поместиться все элементы.
После этого нужно изготовить крышки, которые закрепить с обеих сторон. Все детали внутри трубы нужно надежно закрепить для прокачки насосом сквозь себя теплоносителя. Далее нужно просверлить выходное отверстие и надежно закрепить на нем патрубок. Насос необходимо закрепить как можно ближе к этому отверстию. Ко второму концу трубы следует приварить фланец, при помощи которого закрепить крышку на уплотнителе-прокладке. Также внутри корпуса может быть оборудован каркас, на котором можно будет крепить все элементы. Далее следует собрать устройство, проверить прочность его креплений, герметичность, вставить в корпус и закрыть. Если нет протекания, при открытии/закрытии крана на входе отрегулировать температуру. Утеплить ВТП.
Вероятно, вас может заинтересовать информация о создании солнечного коллектора самостоятельно. Изготавливаем из листа алюминия или нержавейки кожух, после того, как вырезаем два прямоугольника, загибаем их по трубе до образования цилиндров. Половинки между собой соединяются специальным замком, который используется для соединения водопроводных труб. Нужно для кожуха сделать пару дырок и оставить отверстия для подключения. Обмотать устройство термоизоляцией, и поместить генератор в кожух закрыв при этом плотно крышки.
Еще одним способом повышения производительности ВТП является создание гасителя вихрей
Для этих целей нужно будет использовать: сварку, турбинку, лист стали, трубу с толстыми стенками. Размеры трубы должны быть меньшими, чем размеры теплогенератора. Из нее нужно сделать два кольца, каждое по 5 см, из листа вырезать несколько полосок.
Следует вставить в тиски пластину и на одном ее конце навесить кольца металлические, которые приварить к пластине. Далее следует вынуть пластину и повернуть ее другой стороной, взять вторую пластину и поместить ее в кольца так, чтобы пластины располагались параллельно. Такую же процедуру проделываем со всеми пластинами. После этого следует провести сборку вихревого генератора, а конструкцию разместить напротив сопла.
Вихревой теплогенератор в работе (видео)
Наиболее эффективные способы борьбы с гидроударами плавно включать и выключать воду. Причем это актуально не только для промышленности, но и для обычных пользователей; провести модернизацию системы, что подразумевает под собой монтаж специальных амортизирующих приборов по направлению движения воды. Это означает, что часть трубы, которая расположена перед термостатом, меняется на пластиковую. Как правило, по длине этот…
К сожалению, гидравлические удары в системах водоснабжения далеко не редкость и об этом знает большинство людей. Однако, далеко не все знают об опасности гидравлических ударов и об опасности, которую они несут, ввиду того, что это чревато не только выходом из строя оборудования, но и появлению трещин и деформации труб. Во избежание негативных последствий нужно четко…
Подключение устройства к трубам горячей воды регулируется СНиПом. В случае установки нового устройства вам придется к трубопроводу прикрепить отрезки труб, а непосредственно к ним змеевик. Сама процедура по подключению не представляет абсолютно никаких сложностей. Для этих целей, вам просто необходимо будет соединить концы ПП труб при помощи паяльника. Соединение концов ПП труб при установке нового…
Известно, что полотенцесушитель в ванной кроме сушки белья выполняет также и ни менее важную функцию по ликвидации сырости и повышенной влажности. Материалы и инструменты: новый полотенцесушитель; шаровые краны – 2 шт.; кронштейны для крепежа; полипропиленовый фитинг с муфтами для соединения; полипропиленовые трубы; ножи для того чтобы полипропилен можно было резать; паяльник для пайки ПП труб….
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.
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.
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.
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.
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.
Принцип действия
Кавитация позволяет не давать воде тепло, а извлекать тепло из движущейся воды, при этом нагревая ее до значительных температур.
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.
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.
Сфера применения
| Иллюстрация | Описание сферы применения |
 |
Отопление
. Оборудование, преобразующее механическую энергию движения воды в тепло, с успехом применяется при обогреве различных зданий, начиная с небольших частных построек и заканчивая крупными промышленными объектами.
Кстати, на территории России уже сегодня можно насчитать не менее десяти населённых пунктов, где централизованное отопление обеспечивается не традиционными котельными, а гравитационными генераторами. |
 |
Нагрев проточной воды для бытового использования . Теплогенератор, при включении в сеть, очень быстро нагревает воду. Поэтому такое оборудование можно использовать для разогрева воды в автономном водопроводе, в бассейнах, банях, прачечных и т.п. |
 |
Смешивание несмешиваемых жидкостей . В лабораторных условиях, кавитационные установки могут использоваться для высококачественного перемешивания жидких сред с разной плотностью, до получения однородной консистенции. |
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.
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.
|
 |
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. |
Схемы изготовления теплогенератора кавитационного типа
Для того чтобы сделать действующий прибор своими руками, рассмотрим чертежи и схемы действующих устройств, эффективность которых установлена и документально зарегистрирована в патентных бюро.
| Иллюстрации | Общее описание конструкций кавитационных теплогенераторов |
 |
Общий вид агрегата
. На рисунке 1 показана наиболее распространенная схема устройства кавитационного теплогенератора.
Цифрой 1 обозначена вихревая форсунка, на которой смонтирована камера закрутки. С боку камеры закрутки можно видеть входной патрубок (3), который присоединён к центробежному насосу (4). Цифрой 6 на схеме обозначены впускные патрубки для создания встречного возмущающего потока. Особо важный элемент на схеме - это резонатор (7) выполненный в виде полой камеры, объем которой изменяется посредством поршня (9). Цифрой 12 и 11 обозначены дроссели, которые обеспечивают контроль интенсивности подачи водных потоков. |
 |
Прибор с двумя последовательными резонаторами
. На рис 2 показан теплогенератор, в котором резонаторы (15 и 16) установлены последовательно.
Один из резонаторов (15) выполнен в виде полой камеры, окружающей сопло, обозначенное цифрой 5. Второй резонатор (16) также выполнен в виде полой камеры и расположен с обратного торца устройства в непосредственной близости от входных патрубков (10) подающих возмущающие потоки. Дроссели, помеченные цифрами 17 и 18, отвечают за интенсивность подачи жидкой среды и за режим работы всего устройства. |
 |
Теплогенератор с встречными резонаторами
. На рис. 3 показана малораспространённая, но очень эффективная схема прибора, в котором два резонатора (19, 20) расположены друг напротив друга.
В этой схеме вихревая форсунка (1) соплом (5) огибает выходное отверстие резонатора (21). Напротив, резонатора, отмеченного цифрой 19, вы можете видеть входное отверстие (22) резонатора под номером 20. Обратите внимание на то, что выходные отверстия двух резонаторов расположены соосно. |
| Иллюстрации | Описание камеры закрутки (Улитки) в конструкции кавитационного теплогенератора |
 |
«Улитка» кавитационного теплогенератора в поперечном разрезе
. На этой схеме можно видеть следующие детали:
1 - корпус, который выполнен полым, и в котором располагаются все принципиально важные элементы; 2 - вал, на котором закреплен роторный диск; 3 - роторное кольцо; 4 - статор; 5 - технологические отверстия проделанная в статоре; 6 - излучатели в виде стержней. Основные трудности при изготовлении перечисленных элементов могут возникнуть при производстве полого корпуса, так как лучше всего его сделать литым. Так как оборудования для литья металла в домашней мастерской нет, такую конструкцию, пусть и с ущербом для прочности, придётся делать сварной. |
 |
Схема совмещения роторного кольца (3) и статора (4)
. На схеме показано роторное кольцо и статор в момент совмещения при прокручивании роторного диска. То есть, при каждом совмещении этих элементов мы видим образование эффекта, аналогичного действию трубы Ранка.
|
 |
Поворотное смещение роторного кольца и статора
. На этой схеме показано то положение конструктивных элементов «улитки», при котором происходит гидравлический удар (схлопывание пузырьков), и жидкая среда нагревается.
То есть, за счёт скорости вращения роторного диска, можно задать параметры интенсивности возникновения гидравлических ударов, провоцирующих выброс энергии. Проще говоря, чем быстрее будет раскручиваться диск, тем температура водной среды на выходе будет выше. |
Подведем итоги
Теперь вы знаете, что собой представляет популярный и востребованный источник альтернативной энергии. А значит, вам будет просто решить: подходит такое оборудование или нет. Также рекомендую к просмотру видео в этой статье.
Теплогенератор Ю. С. Потапова очень похож на вихревую трубу Ж. Ранке, изобретенную этим французским инженером ещё в конце 20-х годов XX века. Работая над совершенствованием циклонов для очистки газов от пыли, тот заметил, что струя газа, выходящая из центра циклона, имеет более низкую температуру, чем исходный газ, подаваемый в циклон. Уже в конце 1931 г. Ранке подаёт заявку на изобретенное устройство, названное им «вихревой трубой». Но получить патент ему удаётся только в 1934 г., и то не на родине, а в Америке (Патент США №1952281.)
Французские же учёные тогда с недоверием отнеслись к этому изобретению и высмеяли доклад Ж. Ранке, сделанный в 1933 г. на заседании Французского физического общества. Ибо по мнению этих учёных, работа вихревой трубы, в которой происходило разделение подаваемого в неё воздуха на горячий и холодный потоки как фантастическим «демоном Максвелла», противоречила законам термодинамики. Тем не менее вихревая труба работала и позже нашла широкое применение во многих областях техники, в основном для получения холода.
Для нас наиболее интересны работы ленинградца В. Е. Финько, который обратил внимание на ряд парадоксов вихревой трубы, разрабатывая вихревой охладитель газов для получения сверхнизких температур. Он объяснил процесс нагрева газа в пристеночной области вихревой трубы «механизмом волнового расширения и сжатия газа» и обнаружил инфракрасное излучение газа из ее осевой области, имеющее полосовой спектр, что потом помогло нам разобраться и с работой вихревого теплогенератора Потапова.
В вихревой трубе Ранке, схема которой приведена на рисунке 1, цилиндрическая труба 1 присоединена одним концом к улитке 2, которая заканчивается сопловым вводом прямоугольного сечения, обеспечивающим подачу сжатого рабочего газа в трубу по касательной к окружности её внутренней поверхности. С другого торца улитка закрыта диафрагмой 3 с отверстием в центре, диаметр которого существенно меньше внутреннего диметра трубы 1. Через это отверстие из трубы 1 выходит холодный поток газа, разделяющийся при его вихревом движении в трубе 1 на холодную (центральную) и горячую (периферийную) части. Горячая часть потока, прилегающая к внутренней поверхности трубы 1, вращаясь, движется к дальнему концу трубы 1 и выходит из нее через кольцевой зазор между её краем и регулировочным конусом 4.
Рисунок 1. Вихревая труба Ранке: 1-труба; 2- улитка; 3- диафрагма с отверстием в центре; 4- регулировочный конус.
Законченной и непротиворечивой теории вихревой трубы до сих пор не существует, несмотря на простоту этого устройства. «На пальцах» получается, что при раскручивании газа в вихревой трубе он под действием центробежных сил сжимается у стенок трубы, в результате чего нагревается тут, как нагревается при сжатии в насосе. А в осевой зоне трубы, наоборот, газ испытывает разрежение, и тут он охлаждается, расширяясь. Выводя газ из пристеночной зоны через одно отверстие, а из осевой — через другое, и достигают разделения исходного потока газа на горячий и холодный потоки.
Жидкости, в отличие от газов, практически не сжимаемы. Поэтому более полувека никому и в голову не приходило подать в вихревую трубу воду вместо газа или пара. И автор решился на, казалось бы, безнадёжный эксперимент — подал в вихревую трубу вместо газа воду из водопровода.
К его удивлению, вода в вихревой трубе разделилась на два потока, имеющих разные температуры. Но не на горячий и холодный, а на горячий и тёплый. Ибо температура «холодного» потока оказалась чуть выше, чем температура исходной воды, подаваемой насосом в вихревую трубу. Тщательная же калориметрия показала, что тепловой энергии такое устройство вырабатывает больше, чем потребляет электрической двигатель насоса, подающего воду в вихревую трубу.
Так родился теплогенератор Потапова .
Конструкция теплогенератора
Правильнее говорить об эффективности теплогенератора — отношении величины вырабатываемой им тепловой энергии к величине потребленной им для этого извне электрической или механической энергии. Но поначалу исследователи не могли понять, откуда и как в этих устройствах появляется избыточное тепло. Предполагали даже, что туг нарушается закон сохранения энергии.
Рисунок 2. Схема вихревого теплогенератора: 1-инжекционный патрубок; 2- улитка; 3- вихревая труба; 4- донышко; 5- спрямитель потока; 6- штуцер; 7- спрямитель потока; 8- байпас; 9- патрубок.
Вихревой теплогенератор, схема которого приведена на рисунке 2, присоединяют инжекционным патрубком 1 к фланцу центробежного насоса (на рисунке не показан), подающего воду под давлением 4-6 атм. Попадая в улитку 2, поток воды сам закручивается в вихревом движении и поступает в вихревую трубу 3, длина которой раз в 10 больше ее диаметра. Закрученный вихревой поток в трубе 3 перемещается по винтовой спирали у стенок трубы к ее противоположному (горячему) концу, заканчивающемуся донышком 4 с отверстием в его центре для выхода горячего потока. Перед донышком 4 закреплено тормозное устройство 5 — спрямитель потока, выполненный в виде нескольких плоских пластин, радиально приваренных к центральной втулке, соосной с трубой 3. В виде сверху он напоминает оперенные авиабомбы или мины.
Когда вихревой поток в трубе 3 движется к этому спрямителю 5, в осевой зоне трубы 3 рождается противоток. В нём вода, тоже вращаясь, движется к штуцеру 6, врезанному в плоскую стенку улитки 2 соосно с трубой 3 и предназначенному для выпуска «холодного» потока. В штуцере 6 изобретатель установил ещё один спрямитель потока 7, аналогичный тормозному устройству 5 Он служит для частичного превращения энергии вращения «холодного» потока в тепло. А выходящую из него тёплую воду направил по байпасу 8 в патрубок 9 горячего выхода, где она смешивается с горячим потоком, выходящим из вихревой трубы через спрямитель 5. Из патрубка 9 нагретая вода поступает либо непосредственно к потребителю, либо в теплообменник (все про ), передающий тепло в контур потребителя. В последнем случае отработанная вода первичного контура (уже с меньшей температурой) возвращается в насос, который вновь подаёт её в вихревую трубу через патрубок 1.
После тщательных и всесторонних испытаний и проверок нескольких экземпляров теплогенератора «ЮСМАР» они пришли к заключению, что ошибок нет, тепла получается действительно больше, чем вкладывается механической энергии от двигателя насоса, подающего воду в теплогенератор и являющегося единственным потребителем энергии извне в этом устройстве.
Но непонятно было, откуда появляется «лишнее» тепло. Были предположения и о скрытой огромной внутренней энергии колебаний «элементарных осцилляторов» воды, высвобождающейся в вихревой трубе, и даже о высвобождении в её неравновесных условиях гипотетической энергии физического вакуума. Но это только предположения, не подкреплённые конкретными расчетами, подтверждающими экспериментально полученные цифры. Было ясно только одно: обнаружен новый источник энергии и похоже, что это фактически даровая энергия.
В первых модификациях тепловых установок Ю. С. Потапов подсоединял свой вихревой теплонагреватель, изображённый на рисунке 2, к выпускному фланцу обыкновенного рамногоцентробежного насоса для перекачивания воды. При этом вся конструкция находилась в окружении воздуха (Если что про воздушное отопление дома своими руками) и была легко доступна для обслуживания.
Но КПД насоса, как и КПД электродвигателя, меньше ста процентов. Произведение этих КПД составляет 60-70%. Остальное — потери, идущие в основном на нагрев окружающего воздуха. А ведь изобретатель стремился греть воду, а не воздух. Поэтому он решился поместить насос и его электромотор в воду, подлежащую нагреву теплогенератором. Для этого использовал погружной (скважный) насос. Теперь тепло от нагрева мотора и насоса отдавалось уже не в воздух, а той воде, которую требовалось нагреть. Так появилось второе поколение вихревых теплоустановок.
Теплогенератор Потапова превращает в тепло часть своей внутренней энергии, а точнее часть внутренней энергии своей рабочей жидкости — воды.
Но вернёмся к серийным тепловым установкам второго поколения. В них вихревая труба по-прежнему находилась в воздухе сбоку от термоизолированного сосуда, в который был погружён скважный мотор-насос. От горячей поверхности вихревой трубы нагревался окружающий воздух, унося часть тепла, предназначавшегося для нагрева воды. Приходилось трубу обматывать стекловатой для уменьшения этих потерь. И чтобы не бороться с этими потерями трубу погрузили в тот сосуд, в котором уже находятся мотор и насос. Так появилась последняя серийная конструкция установки для нагрева воды, получившая имя «ЮСМАР» .
Рисунок 3. Схема теплоустановки «ЮСМАР-М»: 1 — вихревой теплогенератор, 2 — электронасос, 3 — бойлер, 4 — циркуляционный насос, 5 — вентилятор, 6 — радиаторы, 7 — пульт управления, 8 — датчик температуры.
Установка ЮСМАР-М
В установке «ЮСМАР-М» вихревой теплогенератор в комплекте с погружным насосом помещены в общий сосуд-бойлер с водой (см. рисунок 3) для того, чтобы потери тепла со стенок теплогенератора, а также тепло, выделяющееся при работе электродвигателя насоса, тоже шли на нагрев воды, а не терялись. Автоматика периодически включает и отключает насос теплогенератора, поддерживая температуру воды в системе (или температуру воздуха в обогреваемом помещении) в заданных потребителем пределах. Снаружи сосуд-бойлер покрыт слоем теплоизоляции, которая одновременно служит звукоизоляцией и делает практически неслышимым шум теплогенератора даже непосредственно рядом с бойлером.
Установки «ЮСМАР» предназначены для нагрева воды и подачи её в системы автономного , промышленных и административных зданий, а также в душевые, бани, на кухни, в прачечные, мойки, для обогрева сушилок сельхозпродуктов, трубопроводов вязких нефтепродуктов для предотвращения их замерзания на морозе и других промышленных и бытовых нужд.
Рисунок 4. Фото тепловой установки «ЮСМАР-М»
Установки «ЮСМАР-М» питаются от промышленной трёхфазной сети 380 В, полностью автоматизированы, поставляются заказчикам в комплекте со всем необходимым для их работы и монтируются поставщиком «под ключ».
Все эти установки имеют одинаковый сосуд-бойлер (см. рисунок 4), в который погружают вихревые трубы и мотор-насосы разной мощности, выбирая наиболее подходящие конкретному заказчику. Габариты сосуда-бойлера: диаметр 650 мм, высота 2000 мм. На эти установки, рекомендуемые для использования как в промышленности, так и в быту (для обогрева жилых помещений путем подачи горячей воды в батареи водяного отопления), имеются технические условия ТУ У 24070270,001 -96 и сертификат соответствия РОСС RU. МХОЗ. С00039.
Установки «ЮСМАР» используют на многих предприятиях и в частных домовладениях, они получили сотни похвальных отзывов от пользователей. В настоящее время Уже тысячи теплоустановок «ЮСМАР» успешно работают в странах СНГ и ряде других стран Европы и Азии.
Их использование особенно выгодно там, куда ещё не дотянулись газопроводы и где люди вынуждены использовать для нагрева воды и обогрева помещений электроэнергию, которая с каждым годом становится всё дороже.
Рисунок 5. Схема подключения тепловой установки «ЮСМАР-М» к системе водяного отопления: 1 -теплогенератор «ЮСМАР»; 2 — циркулярный насос; 3-пульт управления; 4 -терморегулятор.
Теплоустановки «ЮСМАР» позволяют экономить треть той электроэнергии, которая необходима для нагрева воды и отопления помещений традиционными методами электронагрева.
Отработаны две схемы подключения потребителей к теплоустановке «ЮСМАР-М»: непосредственно к бойлеру (см. рисунок 5) — когда расход горячей воды в системе потребителя не подвержен резким изменениям (например, для отопления здания), и через теплообменник (см. рисунок 6) — когда расход воды потребителем колеблется во времени.
У теплоустановок «ЮСМАР» нет деталей, нагревающихся до температуры свыше 100°С, что делает эти установки особенно приемлемыми с точки зрения пожарной безопасности и техники безопасности.
Рисунок 6. Схема подключения тепловой установки «ЮСМАР-М» к душевой: 1-теплогенератор «ЮСМАР»; 2 -циркулярный насос; 3- пульт управления; 4 -термодатчик, 5 — теплообменник.