Vortex-Wärmeerzeuger

Vortex-Wärmeerzeuger sind Anlagen, mit denen Sie Wärmeenergie in speziellen Geräten durch Umwandlung elektrischer Energie empfangen können.

Geschichte des ersten Wirbelwärmegeneratoren Die Wurzeln lagen im ersten Drittel des 20. Jahrhunderts, als der französische Ingenieur Joseph Rank auf einen unerwarteten Effekt stieß und die Eigenschaften eines künstlich erzeugten Wirbels in dem von ihm entwickelten Gerät - einem Wirbelrohr - untersuchte. Das Wesentliche des beobachteten Effekts war, dass am Ausgang des Wirbelrohrs eine Trennung des Druckluftstroms in einen warmen und einen kalten Strom beobachtet wurde.

Die Forschung auf diesem Gebiet wurde von dem deutschen Erfinder Robert Hillsch fortgesetzt, der in den vierziger Jahren des letzten Jahrhunderts das Design des Rank-Wirbelrohrs verbesserte und eine Erhöhung der Temperaturdifferenz der beiden Luftströme am Auslass des Rohrs erzielte. Sowohl Rank als auch Hilsch konnten den beobachteten Effekt jedoch theoretisch nicht begründen, was seine praktische Anwendung um viele Jahrzehnte verzögerte. Es ist anzumerken, dass eine mehr oder weniger zufriedenstellende theoretische Erklärung des Rank-Hills-Effekts aus Sicht der klassischen Aerodynamik noch nicht gefunden wurde.

Einer der ersten Wissenschaftler, der auf die Idee kam, Flüssigkeit in das Rohr des Rank zu füllen, ist der russische Wissenschaftler Alexander Merkulov, Professor an der staatlichen Luft- und Raumfahrtuniversität Kuybyshevsky (heute Samara), dem die Entwicklung der Grundlagen der neuen Theorie zugeschrieben wird. Das von Merkulov Ende der 1950er Jahre gegründete industrielle Forschungslabor für Wärmekraftmaschinen und Kältemaschinen führte zahlreiche theoretische und experimentelle Untersuchungen zum Wirbeleffekt durch.

Die Idee, nicht Druckluft, sondern Wasser als Arbeitsmedium in einem Wirbelrohr zu verwenden, war revolutionär, da Wasser im Gegensatz zu Gas inkompressibel ist. Folglich sollte der Effekt der Trennung von Strömen in kalt und heiß nicht erwartet werden. Die Ergebnisse übertrafen jedoch alle Erwartungen: Wasser, das durch die "Cochlea" fließt, erwärmte sich schnell (mit einem Wirkungsgrad von mehr als 100%).

Dem Wissenschaftler fiel es schwer, die ähnliche Wirksamkeit des Prozesses zu erklären. Nach Ansicht einiger Forscher wird der abnormale Temperaturanstieg der Flüssigkeit durch Mikrokavitationsprozesse verursacht, nämlich das „Zusammenfallen“ von mit Gas oder Dampf gefüllten Mikrokavitäten (Blasen), die während der Rotation von Wasser in einem Zyklon entstehen. Die Unfähigkeit, eine derart hohe Effizienz des beobachteten Prozesses aus Sicht der traditionellen Physik zu erklären, hat dazu geführt, dass sich die Wirbelwärmeenergie fest in der Liste der "pseudowissenschaftlichen" Richtungen etabliert hat.

In der Zwischenzeit wurde dieses Prinzip übernommen, was zur Entwicklung von Arbeitsmodellen für Wärme- und Stromerzeuger führte, die das oben beschriebene Prinzip umsetzen. Derzeit sind in Russland, einigen Republiken der ehemaligen Sowjetunion und mehreren anderen Ländern Hunderte von Wirbelwärmeerzeugern mit unterschiedlichen Kapazitäten, die von einer Reihe einheimischer Forschungs- und Produktionsunternehmen hergestellt werden, erfolgreich tätig.

Abb. 1. Schematische Darstellung des Wirbelwärmegenerators

Derzeit stellen Industrieunternehmen Wirbelwärmeerzeuger verschiedener Bauart her.

Abb. 2. Vortex-Wärmeerzeuger "MUSS"

Im Forschungs- und Entwicklungsunternehmen "Angstrom" in Tver wurde ein Konverter von elektrischer Energie in Wärme entwickelt - Wirbelwärmegenerator "MUSS". Das Wirkprinzip ist von R. I. Mustafayev (Pat. 2132517) patentiert und ermöglicht es Ihnen, Wärmeenergie direkt aus dem Wasser zu erhalten. Das Design hat keine Heizelemente und nur eine Pumpe, die Wasser pumpt, wird mit Strom betrieben.Ein Block von Flüssigkeitsbeschleunigern und eine Bremsvorrichtung befinden sich im Körper des Wirbelwärmegenerators. Es besteht aus mehreren Wirbelrohren besonderer Bauart. Der Erfinder behauptet, dass keine der für diese Zwecke entworfenen Vorrichtungen einen höheren Koeffizienten aufweist.

Ein hoher Wirkungsgrad ist nicht der einzige Vorteil des neuen Konverters. Die Entwickler halten es für besonders vielversprechend, ihren Wirbelwärmegenerator an neu errichteten sowie an Fernwärme entfernten Objekten einzusetzen. Der MUSS-Wirbelwärmegenerator kann direkt in den gebildeten internen Heiznetzwerken von Objekten sowie in technologischen Leitungen montiert werden.

Es ist unmöglich nicht zu sagen, dass die Neuheit immer noch teurer ist als herkömmliche Kessel. Angstrom bietet seinen Kunden bereits mehrere MUST-Generatoren mit Leistungen von 7,5 bis 37 kW an. Sie können Räume von 600 bis 2200 Quadratmetern heizen.

Das Stromumwandlungsverhältnis beträgt 1,2, kann aber 1,5 erreichen. Insgesamt sind in Russland rund einhundert MUSS-Wirbelwärmegeneratoren in Betrieb. Die produzierten Modelle der MUST-Wärmeerzeuger ermöglichen die Beheizung von Räumen bis zu 11.000 m3. Das Installationsgewicht beträgt 70 bis 450 kg. Die Wärmeleistung der MUST 5.5-Anlage beträgt 7112 kcal / h, die Wärmeleistung der MUST 37-Anlage beträgt 47840 kcal / h. Der im MUSS-Wirbelwärmegenerator verwendete Wärmeträger kann Wasser, Frostschutzmittel, Polyglykol oder eine andere nicht gefrierende Flüssigkeit sein.

Abb. 3. Vortex-Wärmeerzeuger "VTG"

VTG Wirbelwärmegenerator Es ist ein zylindrischer Körper, der mit einem Zyklon (Schnecke mit tangentialem Einlass) und einer hydraulischen Bremsvorrichtung ausgestattet ist. Das unter Druck stehende Arbeitsfluid wird dem Einlass des Zyklons zugeführt, wonach es auf einem komplexen Weg durch ihn hindurchgeht und in der Bremsvorrichtung gebremst wird. Zusätzlicher Druck in den Rohren des Heizungsnetzes wird nicht erzeugt. Das System arbeitet in einem gepulsten Modus und stellt einen vorbestimmten Temperaturmodus bereit.

Wasser oder andere nicht aggressive Flüssigkeiten (Frostschutzmittel, Frostschutzmittel) werden je nach Klimazone als Wärmeträger in VTG verwendet. Der Prozess des Erhitzens einer Flüssigkeit erfolgt aufgrund ihrer Rotation gemäß bestimmten physikalischen Gesetzen und nicht unter dem Einfluss eines Heizelements.

Der Umwandlungskoeffizient von elektrischer Energie in Wärme aus dem VTG-Wirbelwärmegenerator der ersten Generation betrug mindestens 1,2 (d. H. Der KPI betrug mindestens 120%). In der VTG wird es nur von einer elektrischen Pumpe verbraucht, die Wasser pumpt, und Wasser setzt zusätzliche Wärmeenergie frei.

Die Installation erfolgt im automatischen Modus unter Berücksichtigung der Umgebungstemperatur. Die Betriebsart wird durch zuverlässige Automatisierung gesteuert. Durch direktes Erhitzen der Flüssigkeit (beispielsweise ohne geschlossenen Kreislauf) kann beispielsweise heißes Wasser erzeugt werden. Die Erwärmung erfolgt in 1-2 Stunden, abhängig von der Außentemperatur und dem Volumen des beheizten Raums. Der Umwandlungskoeffizient von elektrischer Energie (KPI) in Wärme liegt weit über 100%.

VTG-Wirbelwärmegeneratoren wurden an verschiedenen Forschungsinstituten getestet, darunter auch an der nach RSC Energia benannten S.P. Korolev im Jahr 1994, am Central Aerodynamic Institute (TsAGI) ihnen. Zhukovsky im Jahr 1999. Tests haben den hohen Wirkungsgrad des VTG-Wirbelwärmegenerators im Vergleich zu anderen Arten von Heizgeräten (elektrisch, gasförmig und auch mit flüssigen und festen Brennstoffen) bestätigt. Bei gleicher Wärmeleistung wie bei herkömmlichen Heizkraftwerken Kavitationswirbel-Wärmeerzeugungseinheiten verbrauchen weniger Strom.

Die Anlage zeichnet sich durch höchste Gesamtleistung aus, ist wartungsfreundlich und hat eine Lebensdauer von mehr als 10 Jahren. Der VTG-Wirbelwärmeerzeuger zeichnet sich durch seine geringen Abmessungen aus: Die belegte Fläche beträgt je nach Art des Wärmeerzeugers 0,5-4 m². Auf Wunsch des Kunden ist es möglich, einen Generator für den Betrieb in aggressiven Umgebungen herzustellen. Wirbelwärmeerzeuger mit unterschiedlichen Kapazitäten werden auch von anderen Unternehmen hergestellt.