Vortex värmegeneratorer

Vortex värmegeneratorer är installationer som gör att du kan ta emot termisk energi i specialenheter genom att konvertera elektrisk energi.

Första historien virvelvärmegeneratorer förankrade i den första tredjedelen av det tjugonde århundradet, när den franska ingenjören Joseph Rank stötte på en oväntad effekt och utforskade egenskaperna hos en konstgjord skapad virvel i enheten han utvecklade - ett virvelrör. Kärnan i den observerade effekten var att vid utgången av virvelröret observerades en separering av tryckluftsflödet till en varm och kall ström.

Forskningen inom detta område fortsatte av den tyska uppfinnaren Robert Hillsch, som under 40-talet av förra seklet förbättrade designen av Rank-virvelröret, vilket uppnådde en ökning av temperaturskillnaden mellan de två luftströmmarna vid rörets utlopp. Både Rank och Hilsch misslyckades emellertid inte teoretiskt underbygga den observerade effekten, vilket försenade dess praktiska tillämpning under många decennier. Det bör noteras att en mer eller mindre tillfredsställande teoretisk förklaring av Rank-Hills-effekten med hänsyn till klassisk aerodynamik ännu inte har hittats.

En av de första forskarna som kom med idén att sätta vätska i Rankens rör är den ryska forskaren Alexander Merkulov, professor vid Kuybyshevsky (nu Samara) State Aerospace University, som krediteras att utveckla grunden för den nya teorin. Skapat av Merkulov i slutet av 1950-talet utförde Industrial Research Laboratory of Heat Motors and Refrigeration Machines en enorm mängd teoretisk och experimentell forskning om virveleffekten.

Idén att inte använda tryckluft utan vatten som arbetsvätska i ett virvelrör var revolutionerande, eftersom vatten, till skillnad från gas, är inkomprimerbar. Följaktligen bör effekten av separationen av flöden i kallt och varmt inte förväntas. Resultaten överträffade emellertid alla förväntningar: vatten som passerar genom "cochlea" värmdes snabbt upp (med en effektivitet som överstiger 100%).

Forskaren tyckte att det var svårt att förklara processens liknande effektivitet. Enligt vissa forskare orsakas den onormala ökningen i vätskans temperatur av mikrokaviteringsprocesser, nämligen "kollaps" av mikrokaviteter (bubblor) fyllda med gas eller ånga, som bildas under rotation av vatten i en cyklon. Oförmågan att förklara en så hög effektivitet för den observerade processen ur den traditionella fysikens synvinkel har lett till det faktum att virvelvärmeenergin har etablerat sig ordentligt i listan över "pseudovetenskapliga" riktningar.

Samtidigt antogs denna princip, vilket ledde till utvecklingen av arbetsmodeller för värme- och kraftgeneratorer som implementerar principen som beskrivs ovan. För närvarande arbetar hundratals virvelvärmegeneratorer med olika kapaciteter producerade av ett antal inhemska forsknings- och produktionsföretag i Ryssland, vissa republiker i fd Sovjetunionen och ett antal utländska länder.

Fig. 1. Schematiskt diagram över virvelvärmegeneratorn

För närvarande producerar industriföretag virvelvärmegeneratorer av olika konstruktioner.

Fig. 2. Vortex värmegenerator "MÅSTE"

På Tver forsknings- och utvecklingsföretag "Angstrom" utvecklades en omvandlare av elektrisk energi till värme - virvelvärmegenerator "MÅSTE". Principen för dess verkan är patenterad av R.I. Mustafayev (Pat. 2132517) och låter dig ta emot termisk energi direkt från vattnet. Konstruktionen har inga värmeelement, och endast en pump som pumpar vatten drivs med el.Ett block av fluidacceleratorer och en bromsanordning är belägna i virvelvärmegeneratorns kropp. Den består av flera virvelrör av en speciell design. Uppfinnaren hävdar att ingen av anordningarna utformade för dessa ändamål har en högre koefficient.

Hög effektivitet är inte den enda fördelen med den nya omvandlaren. Utvecklarna anser att det är särskilt lovande att använda sin virvelvärmegenerator på nybyggda såväl som föremål avlägsna från fjärrvärme. MUST-virvelvärmegeneratorn kan monteras direkt i det bildade interna värmenätet för föremål, såväl som i tekniska linjer.

Det är omöjligt att inte säga att nyheten fortfarande är dyrare än traditionella pannor. Angstrom erbjuder redan sina kunder flera MUST-generatorer med kapacitet från 7,5 till 37 kW. De kan värma rum från 600 till 2200 kvadratmeter.

Elomvandlingsförhållandet är 1,2, men kan nå 1,5. Totalt MÅSTE cirka hundra virvelvärmegeneratorer arbeta i Ryssland. De producerade modellerna av MUST värmegeneratorer tillåter uppvärmning av rum upp till 11 000 m3. Installationsvikten är från 70 till 450 kg. Den termiska kraften i MUST 5.5-installationen är 7112 kcal / h, den termiska effekten för MUST 37-installationen är 47840 kcal / h. Den värmebärare som används i MUST-virvelvärmegeneratorn kan vara vatten, frostskyddsmedel, polyglykol eller annan icke-frysande vätska.

Fig. 3. Vortex värmegenerator "VTG"

VTG virvelvärmegenerator Det är en cylindrisk kropp utrustad med en cyklon (snigel med tangentiellt inlopp) och en hydraulisk bromsanordning. Arbetsfluiden under tryck matas till cyklonens inlopp, varefter den passerar genom den på en komplex bana och bromsas i bromsanordningen. Ytterligare tryck i rören i värmenätet skapas inte. Systemet arbetar i ett pulserat läge, vilket ger ett förutbestämt temperaturläge.

Vatten eller andra icke-aggressiva vätskor (frostskyddsmedel, frostskyddsmedel) används som värmebärare i VTG, beroende på klimatzonen. Processen att värma en vätska sker på grund av dess rotation enligt vissa fysiska lagar och inte under påverkan av ett värmeelement.

Koefficienten för omvandling av elektrisk energi till värme från den första generationen VTG virvelvärmegenerator var minst 1,2 (dvs. KPI var minst 120%). I VTG konsumeras det endast på en elektrisk pump som pumpar vatten, och vatten frigör ytterligare värmeenergi.

Installationen fungerar i automatiskt läge med hänsyn till omgivningstemperaturen. Driftläget styrs av pålitlig automatisering. Direktflödesuppvärmning av vätskan är möjlig (utan en sluten slinga), till exempel för att producera varmt vatten. Uppvärmningen sker på 1-2 timmar, beroende på utetemperaturen och volymen på det uppvärmda rummet. Koefficienten för omvandling av elektrisk energi (KPI) till värme är mycket högre än 100%.

VTG-virvelvärmegeneratorer testades vid olika forskningsinstitut, inklusive RSC Energia uppkallad efter SP Korolev 1994, vid Central Aerodynamic Institute (TsAGI) dem. Zhukovsky 1999. Tester har bekräftat VTG-virvelvärmegeneratorns höga effektivitet jämfört med andra typer av värmare (el, gas och arbetar också med flytande och fast bränsle). På samma värmeeffekt som för traditionella värmeanläggningar, kavitation virvelvärmegenererande enheter förbrukar mindre el.

Installationen kännetecknas av högsta totalprestanda, lätt att underhålla och har en livslängd på mer än 10 år. VTG-virvelvärmegeneratorn kännetecknas av sina små dimensioner: det ockuperade området, beroende på typen av värmegenerator, är 0,5-4 kvm. På kundens begäran är det möjligt att tillverka en generator för drift i aggressiva miljöer. Vortexvärmegeneratorer med olika kapacitet produceras också av andra företag.