Vortex generatori topline

Vortex generatori topline su instalacije koje vam omogućuju primanje toplinske energije u posebnim uređajima pretvaranjem električne energije.

Povijest prvih vrtložni generatori topline ukorijenjena u prvoj trećini dvadesetog stoljeća, kada je francuski inženjer Joseph Rank naišao na neočekivani učinak, istražujući svojstva umjetno stvorenog vrtloga u uređaju koji je razvio - vrtložnoj cijevi. Suština opaženog efekta bila je u tome što je na izlazu vrtložne cijevi uočeno razdvajanje struje komprimiranog zraka u toplu i hladnu struju.

Istraživanja na ovom području nastavio je njemački izumitelj Robert Hillsch, koji je četrdesetih godina prošlog stoljeća poboljšao dizajn cijevi Rank vortex, postigavši ​​porast temperaturne razlike dvaju struja zraka na izlazu cijevi. Međutim, i Rank i Hilsch nisu uspjeli teoretski potvrditi promatrani učinak, što je odgodilo njegovu praktičnu primjenu dugi niz desetljeća. Valja napomenuti da još uvijek nije pronađeno manje ili više zadovoljavajuće teorijsko objašnjenje Rank-Hilsova učinka sa stajališta klasične aerodinamike.

Jedan od prvih znanstvenika koji je došao na ideju da stave tekućinu u Rankovu cijev je ruski znanstvenik Alexander Merkulov, profesor na Državnom svemirskom sveučilištu Kuybyshevsky (danas Samara), koji je zaslužan za razvoj temelja nove teorije. Stvorio Merkulov krajem 1950-ih, Industrijski istraživački laboratorij toplinskih motora i rashladnih strojeva proveo je ogromnu količinu teorijskih i eksperimentalnih istraživanja vrtložnog učinka.

Ideja o korištenju ne stlačenog zraka, već vode kao radne tekućine u vrtložnoj cijevi bila je revolucionarna, jer je voda, za razliku od plina, nekomprimibilna. Posljedično, ne treba očekivati ​​učinak razdvajanja tokova na hladne i tople. Međutim, rezultati su premašili sva očekivanja: voda koja je prolazila kroz "cochlea" brzo se zagrijavala (s učinkovitošću većom od 100%).

Znanstvenici je bilo teško objasniti sličnu učinkovitost postupka. Prema nekim istraživačima, nenormalno povećanje temperature tekućine uzrokovano je procesima mikrokavitacije, tj. "Kolapsom" mikrokavitacija (mjehurića) ispunjenih plinom ili parom, koji nastaju tijekom rotacije vode u cikloni. Nemogućnost objašnjenja tako visoke učinkovitosti promatranog procesa s gledišta tradicionalne fizike dovela je do činjenice da se vrtlogna toplinska energija čvrsto utvrdila na popisu „pseudoznanstvenih“ smjerova.

U međuvremenu, ovaj princip je usvojen, što je dovelo do razvoja radnih modela generatora topline i energije koji primjenjuju gore opisani princip. Trenutno stotine vrtložnih generatora topline različitih kapaciteta proizvedenih od strane mnogih domaćih istraživačkih i proizvodnih poduzeća uspješno djeluju u Rusiji, nekim republikama bivšeg Sovjetskog Saveza i velikom broju stranih zemalja.

Sl. 1. Shematski dijagram vrtložnog generatora topline

Trenutno industrijska poduzeća proizvode vrtložne generatore topline raznih dizajna.

Sl. 2. Vortex generator topline "MUST"

Poduzeće za istraživanje i razvoj Angstrem Tver razvilo je pretvarač električne energije u toplinu - vrtlog generator topline "MUST", Princip svog djelovanja patentirao je R. I. Mustafayev (Pat. 2132517) i omogućava vam primanje toplinske energije izravno iz vode. Dizajn nema grijaće elemente, a električnom energijom pokreće se samo pumpa koja pumpa vodu.Blok akceleratora tekućine i kočioni uređaj nalaze se u tijelu vrtlog generatora topline. Sastoji se od nekoliko vrtložnih cijevi posebnog dizajna. Izumitelj tvrdi da nijedan uređaj dizajniran za ove svrhe nema veći koeficijent.

Visoka učinkovitost nije jedina prednost novog pretvarača. Programeri smatraju da je posebno obećavajuće koristiti svoj vrtložni generator topline u novoizgrađenim, kao i za objekte udaljene od daljinskog grijanja. MORA vrtložni generator topline može se montirati izravno u formirane unutarnje mreže grijanja objekata, kao i u tehnološkim vodovima.

Nemoguće je ne reći da je novina i dalje skuplja od tradicionalnih kotlova. Angstrom već nudi svojim kupcima nekoliko MUSTA generatora kapaciteta od 7,5 do 37 kW. U stanju su grijati prostorije od 600 do 2200 četvornih metara, respektivno.

Omjer pretvorbe električne energije je 1,2, ali može doseći 1,5. U Rusiji djeluje stotinjak MORA vrtložnih generatora topline. Proizvedeni modeli OBAVEZNO omogućuju grijanje prostorija do 11.000 m3. Težina instalacije je od 70 do 450 kg. Toplinska snaga instalacije MUST 5.5 iznosi 7112 kcal / h, toplinska snaga instalacije MUST 37 iznosi 47840 kcal / h. Nosač topline koji se koristi u MUST vrtložnom generatoru topline može biti voda, antifriz, poliglikol ili bilo koja druga tekućina koja se ne smrzava.

Sl. 3. Vortex generator topline "VTG"

VTG vrtlog generator topline To je cilindrično tijelo opremljeno ciklonom (puž sa tangencijalnim ulazom) i hidrauličkim uređajem za kočenje. Radni fluid pod pritiskom dovodi se do ulaza u ciklonu, nakon čega prolazi kroz njega složenim putem i koči se u kočnom uređaju. Ne stvara se dodatni tlak u cijevima grijaće mreže. Sustav djeluje u pulsnom načinu rada, pružajući unaprijed određeni temperaturni način.

Voda ili druga neagresivna tekućina (antifriz, antifriz) koriste se kao nosioci topline u VTG, ovisno o klimatskoj zoni. Proces zagrijavanja tekućine događa se uslijed njegove rotacije prema određenim fizikalnim zakonima, a ne pod utjecajem grijaćeg elementa.

Koeficijent pretvorbe električne energije u toplinu iz VTG vrtložnog generatora topline bio je najmanje 1,2 (tj., KPI bio je najmanje 120%). U VTG-u se troši samo na električnu pumpu koja pumpa vodu, a voda oslobađa dodatnu toplinsku energiju.

Instalacija radi u automatskom načinu rada, vodeći računa o temperaturi okoline. Način rada kontrolira pouzdana automatizacija. Zagrijavanje tekućine s izravnim protokom moguće je (na primjer, bez zatvorene petlje), proizvesti toplu vodu. Grijanje se odvija za 1-2 sata, ovisno o vanjskoj temperaturi i volumenu grijane prostorije. Koeficijent pretvorbe električne energije (KPI) u toplinu mnogo je veći od 100%.

VTG vrtložni generatori topline testirani su u različitim istraživačkim institutima, uključujući RSC Energia nazvanu po SP Korolev 1994., na Centralnom aerodinamičkom institutu (TsAGI) njih. Zhukovsky u 1999. Ispitivanja su potvrdila visoku učinkovitost VTG vrtložnog generatora topline u usporedbi s drugim vrstama grijača (električni, plinski, a rade i na tekuća i kruta goriva). Uz istu toplinsku snagu kao u tradicionalnim grijanjem, kavitacijske vrtložne jedinice za proizvodnju topline troše manje električne energije.

Instalaciju odlikuju najveći ukupni učinak, lako se održava i ima vijek trajanja više od 10 godina. VTG vrtložni toplinski generator odlikuje se malim dimenzijama: zauzeta površina, ovisno o vrsti generatora topline, iznosi 0,5-4 m². Na zahtjev kupca moguća je izrada generatora za rad u agresivnim okruženjima. Vortex generatore topline različitih kapaciteta proizvode i druga poduzeća.