Hőgenerátorok: levegő, víz és örvény

A cikk tartalma

• A hőtermelők története
• A hőgenerátor berendezése és működési elve
• Hőgenerátorok típusai
• Vortex hőgenerátor – történelem
• Honnan származik a többlet hőenergia az örvény hőtermelőiben
• Az örvény hőgenerátorok gyártói és költségeik

Ebben a cikkben: A hőtermelők története működési elv és eszköz; hőgenerátorok típusai; a hőtermelők gyártói és átlagos költségei; az örvény kavitációs hőgenerátor története; az örvény hőgenerátorának alapelve; kavitációs hőgenerátorok gyártói a FÁK-ban.

A téli szezonban a helyiségeket mesterséges fűtésre van szükség, különben a lakosok személyesen megtapasztalják a jégkorszak minden élvezetét. Központi fűtés apartmanházakban, önálló fűtés magánházakban … de mi lenne a nagy területekkel, például értékesítési területekkel és raktárakkal? És építési telekkel, vagy mondjuk autószolgáltatásokkal, ahol a hideg levegő folyamatosan áramlik kívülről? A nagy terület melegítésének egyetlen módja a légfűtés, amelyet hőpisztolyokra vagy hőgenerátorokra építünk. Ez a cikk a hőgenerátorokra vonatkozik.

A hőtermelők története

A konvektív hőgenerátor találmánya közvetlenül kapcsolódik Robert Bunsen, az ő nevében egy légköri égő találmányához. Az első, 1856-ban az angol „Pettit and Smith” társaság által forgalomba hozott hőgenerátorokat a Bunsen égőhöz hasonló, csak nagyobb méretű légköri égővel szerelték fel..

Német kísérleti vegyész, Robert Wilhelm Bunsen

1881-ben Sigismund Leoni az angol szabadalmat kapott egy új típusú hőgenerátor számára – a benne lévő égő lángja azbesztlemezt hevített, amely hőt továbbít a levegőbe. Ezt követően az azbeszt helyett tűzálló agyag váltotta fel, napjainkban tartósabb tűzálló anyagokkal.

A légköri égő és a fölött lévő tűzálló lemez a modern hőgenerátorok tervezésének fő elemei..

A hőgenerátor berendezése és működési elve

Feladataik szempontjából a hőgenerátorok hasonlóak a hőágyúkhoz – a különbség az, hogy ezek az egységek csak helyhez köthetők. A hőgenerátor tipikus kialakítása: ventilátor (axiális vagy centrifugális), fölött égési kamra van, az égő alsó részébe vezet, az égő fölött levegő hőcserélő található. Az égési kamrában képződött forró gázokat a hőcserélőbe vezetik, majd a kéménybe vezetik. A ventilátor által fújt légáramot a hőcserélőben 20-70 ° C-ra melegítik, majd belépnek a fűtött helyiségbe vagy a csatorna szellőztető rendszerébe.

A hőtermelők a tervezésükbe beépített ventilátorok teljesítményétől függően 100–2000 Pa kimeneti statikus nyomást képesek kifejleszteni.

A hőteljesítmény szempontjából a hőtermelők kétféle típusra oszthatók: 350–400 kW-ig (egyetlen házban) és 1000 kW-ig (hőcserélő és szellőztető szakaszokból áll).

A légcsatorna-fűtési rendszerekhez tervezett hőgenerátorokban a hőcserélő és az égéskamra rozsdamentes acélból készül, és kondenzátum-elvezető rendszert vezetnek be a kialakításukba.

Hőgenerátorok típusai

A hőgenerátorok meglévő modelljei között a fő különbség az, hogy milyen tüzelőanyagot használnak bennük és milyen hűtőközeget kell fűteni. A hőgenerátorok szilárd tüzelőanyaggal, gázzal, dízelolajjal működhetnek, és univerzális égővel felszerelhetők. A fűtőrendszerekben a hőgenerátor által felmelegített hőhordozó lehet víz vagy levegő.

Gáz hőgenerátorokA meleg levegő folyamatos ellátására tervezték őket, és függőleges helyzetben vannak felszerelve. A beépített hőcserélő a hő jelentős részét kivonja az égéstermékekből, csökkentve a füstgázok illékonyságát – a gázhőgenerátorok kipufogócsövét ventilátorral kell felszerelni. Ha a hőgenerátor kialakítása tartalmaz egy zárt égéskamrát, amely alatt egy fúvó található, akkor a fordított tolóerő valószínűsége minimális – az égéstermékeket a kéményen keresztül távolítják el, ezért az ilyen gázhőgenerátorokat a legbiztonságosabbnak tekintik. A legtöbb esetben a gázüzemű hőtermelők hatékonysága 85-90%.

A gázhőgenerátor modelljének kiválasztásakor különös figyelmet kell fordítani annak képességére, hogy csökkentett gáznyomáson dolgozzon. Ha fűtést gázgenerátorral építenek be központi gázellátás hiányában, akkor különösen kényelmes lesz gáztartály felszerelése, amelynek térfogata legalább 2500 liter (a szükséges térfogat az épület fűtött területétől függ).

Dízel hőtermelők, Az üzemanyag, amelyhez petróleumot vagy dízelolajat használnak, jól alkalmazható jelentős területű ipari helyiségek fűtésére. Vagy fúvókával vannak felszerelve, amely az égési kamrán keresztül permetezi az üzemanyagot, vagy csepegtető módszerrel szállítják az üzemanyagot. Folyamatos működés mellett napi kétszer töltik meg őket..

Hőgenerátorokban egyetemes égővel történő égéshez mind dízelolajat, mind hulladékolajat, növényi és állati eredetű zsírokat használnak. Különösen kényelmesek azokban a vállalkozásokban, ahol probléma van a zsírok és a hulladékolaj ártalmatlanításával. Azonban a hőgenerátor hőteljesítménye, amelyben a hulladékolajat és zsírokat elégetik, nem haladja meg a 200 kW-ot; dízelüzemanyag elégetésekor nagyobb hőteljesítmény érhető el. Függetlenül a használt tüzelőanyag típusától, ennek a hőgenerátornak, mint minden másnak, kéményre van szüksége. A hulladékolaj égetésekor elkerülhetetlen a salak képződése, amelyet naponta el kell távolítani – a nagyobb kényelem érdekében két égéscsészére lesz szükség, amelyek közül az egyiket tisztítás közben a másik helyettesítésére és a hőgenerátor állásidejének csökkentésére használják..

Szilárd tüzelésű hőtermelőkeltérő kialakításúak, mint a fentebb leírtak – valami a gáz / dízel hőfejlesztők és a hagyományos kemence között. Fel vannak szerelve ventilátorral, amely egy hőcserélőn keresztül fúj levegőt és továbbítja azt a fűtött helyiségekbe, rácsos rudakkal és üzemanyag-betöltő ajtóval vannak ellátva. A szilárd tüzelésű hőtermelők száraz fát, tőzegbrikettet, szént és különféle mezőgazdasági hulladékokat égetnek. Az ilyen hőgenerátorok hatékonysága 80-85%, ami valamivel kevesebb, mint a gáznemű és folyékony tüzelőanyagokkal működőké – 85-90%. Meg kell jegyezni azt is, hogy a szilárd tüzelőanyaggal működő hőgenerátorok nagy mérete és a hulladék tüzelőanyag éghetetlen részének formájában jelentős hulladék..

A hőgenerátorok hőcserélői lehetnek öntöttvas vagy acél: az első típusuk jobban ellenáll a korróziónak, viszont a második típusú hőcserélők meglehetősen masszív, éppen ellenkezőleg, kevesebb súlyúak, de korróziónak vannak kitéve. Mindkét típusú hőcserélő nem tolerálja az ütéseket, ezért a hőgenerátorok szállítását és beépítését a legnagyobb gondossággal kell elvégezni..

A levegőhőgenerátorok előnyei magasabbak a vízmelegítéssel összehasonlítva, a helyiségek fűtésének hatékonysága és sebessége, valamint a hulladékolajjal végzett munka során – pénzt takarít meg az üzemanyaggal, nem is beszélve a hulladéklerakási probléma megoldásáról.

A 400 kW-os hőgenerátor átlagos költsége 90 000 RUB. Az orosz piacon vannak hőtermelők a Master (USA), a Kroll (Németország), a Sial és az ITM (Olaszország), a Benson Heating (Anglia), a FEG Konvektor GF (Magyarország) számára..

Léghőgenerátor kiválasztásakor figyelembe kell venni azokat a modelleket, amelyekben a levegőt közvetett módon melegítik, azaz az égési kamra teljesen el van különítve a hűtőfolyadéktól. Ebben az esetben garantált, hogy az égéstermékek nem jutnak be a légmelegítő csatornákba; nincs szükség a levegő keverésére a külső felől a levegőbe a helyiségben. Az ilyen hőtermelők ára, súlya és mérete azonban magasabb..

A melegvíz-ellátás és a fűtés funkciójú hőgenerátorok teljes mértékben meg tudják oldani a hőellátás problémáit, nagyrészt szilárd tüzelőanyagokkal működnek.

Vortex hőgenerátor – történelem

Az ilyen típusú hőtermelők külön figyelmet érdemelnek, nagyrészt támogatói és ellenfeleik ellenállása miatt..

A múlt század 20-as éveiben egy Joseph Rank francia, aki egy ciklon létesítmény légkamrájában végzett kutatásokat, úgy találta, hogy forgatva a hengeres vagy kúpos kamrában lévő gázokat két részre osztják – nagyobb hőmérsékleten a széleken, alacsonyabb pedig a közepén. ráadásul a középen lévő frakció a szegéllyel ellentétes irányban forog. 1934-ben Rank szabadalmat kapott az Egyesült Államokban „örvénycsőjéhez”.

Német Robert Hilsch a 40-es években folytatta francia kollégájának kutatásait, és jobb eltérő kialakításának köszönhetően nagyobb különbséget ért el a Rank örvénycsőből kilépő két légáram hőmérséklete között..

Az 50-es években A. Merkulov szovjet tudós sorozatot készített a Ranger örvénycsővel, és úgy döntött, hogy vizet pumpál bele benne gáz helyett – elméletileg nem lehet hőmérsékleti különbség a Ran csövön átvezető vízben, mert a gázokkal ellentétben a víz nem tömöríthető … A várakozásokkal ellentétben a kétszakadt vortex vízáramot a gázokhoz hasonlóan hevítették és hűtötték, ami Merkulov professzort zavarba ejtette – nem tudta megmagyarázni ennek a jelenségnek az okait.

Mellesleg, az első örvényhőgenerátor készítőjét gyakran az osztrák öntanuló feltalálónak, Viktor Schaubergernek hívják, aki ismert az 1921-ben épített szívó turbina miatt, amely csak vízen működik …

Húsz évvel ezelőtt az amerikai James Griggs, akinek érdeklődési területe a fűtés területén volt, először épített be vízmelegítőt a Rank cső elve alapján. James csalódott volt a fűtőelemekkel felszerelt vízmelegítőkkel kapcsolatban – a víz sói skálát képeztek a fűtőelemeken, ami a tekercs túlmelegedését és a fűtőelem meghibásodását okozta. Tekintettel arra, hogy a fűtőelemek hatékonysága közel 100%, és a hőgenerátort forgó villanymotor körülbelül 90-95%, James Griggs úgy döntött, hogy ellensúlyozza a nagyobb energiafogyasztást azzal, hogy nem kell kicserélnie azokat a fűtőelemeket, amelyek a léptékképződésből kiégtek. Griggs számítása szerint a súrlódás okozta a víz felmelegedését. Az amerikai mérnöknek igaza derült: az általa létrehozott hőgenerátor nagyon melegítette a vizet, és a belső szerkezete nem viselte a vízben lévő különféle szennyeződéseket és sókat. James szélsőséges meglepetésére azonban az energiaköltségek kiszámítása nem a tervezett 10% -os energiaveszteséget, hanem a fűtőelemekkel fűtött rendszerekhez viszonyítva 14% -os megtakarítást eredményezett! 1992-ben kísérleti tesztek elvégzésével Griggs megállapította, hogy a hőfejlesztő működtetésére felhasznált minden elektromos džaulért 1,5 júll hőt generál. Miután újabb két évet töltött a többlet energia előfordulásának okainak megismerésével, és ezeket nem találta ki, James Griggs 1994-ben szabadalmat kapott az Egyesült Államokban egy általa létrehozott rotációs kavitációs hőgenerátor számára..

Honnan származik a többlet hőenergia az örvény hőtermelőiben

A Griggs hőgenerátort az alábbiak szerint tervezzük: egy alumínium forgórészt helyezünk egy hengeres acéltestbe, lyukakat fúrunk a perem felületén; az ügyet lapos acél fedéllel rögzítik, csavarokkal rögzítve. A lapos burkolatokban mindegyiknél van egy beömlőnyílás a víz áramlásához, egymáshoz viszonyítva, mindkét fedél bemenetei, amelyek a test egymással szemben vannak felszerelve, ugyanabban a vonalban vannak. Az egyik oldalról a forgórészhez vezető víz megkerüli azt a felni mentén, és az ellenkező oldalról az eredetileg magasabb hőmérsékleten áramlik ki.

A víz felmelegítésének oka valószínűleg a kavitáció. A rotor belépése és a lyukak kitöltése a peremén mentén víz ragaszkodik hozzájuk, de a centrifugális erő miatt a víz megfeszül a furatokhoz – a csepék kitörnek belőlük, rohannak a ház falához, és beleütköznek hozzájuk. Az ebből eredő sokkhullám és a növekvő nyomás „összeomlik” a nagy számú gáz- és gőzbuborékot, mindegyikben több százezer légköri nyomást és 106 ° C-ot meghaladó hőmérsékletet okozva – akusztikus kavitáció jön létre.

A fent leírt elmélet a szololuminiszcencia jelenségén alapszik, amelyet 1934-ben fedeztek fel a német tudósok, N. Frenzel és H. Schultes, a tengeralattjárók szonaráján dolgozva. Megállapították, hogy a hanghullámok a vízben a gázbuborékok expanzióját és összehúzódását okozzák – rezgések hatására és velük időben, a buborékok mérete több tízről több mikronra változik, térfogatuk többször változik. Ennek eredményeként a buborékokban levő gáz elég melegszik, hogy megolvadjon az acél, és még fényt bocsát ki..

Az örvény hőgenerátorok gyártói és költségeik

Az örvényhőgenerátorok gyártását a FÁK piacára számos gyártó végzi, mindegyik szabadalommal rendelkezik egy olyan modell számára, amelyet a műszaki előírások által kidolgozott modell alapján állít elő – az örvényhőfejlesztőkre vonatkozóan nincs állami szabvány. Termelésüket az „YUSMAR” LLC (Moldova), az orosz atomerőmű, az „Alternatív energia technológiák és kommunikáció”, a „Noteka-S” LLC, az „Angstrem” atomerőmű, az „ORBI” UK LLC, a „Kommash Plant” JSC és más társaságok végzik. Az elmúlt 20 évben az örvény hőgenerátorok feltalálói mintegy 50 szabadalmat kaptak.

Az 55 kW / h villamos motorteljesítményű örvény hőgenerátorok költsége átlagosan 290 000 rubel.