Кавитационное отопление: Теплогенератор кавитационный для отопления помещения

Содержание

Кавитационное отопление своими руками

Для отопления помещений или нагрева жидкостей зачастую применяются классические приспособления – тэны, камеры сгорания, нити накаливания и т.д. Но наряду с ними применяются устройства с принципиально иным типом воздействия на теплоноситель. К таким устройствам относится кавитационный теплогенератор, работа которого заключается в формировании пузырьков газа, за счет которых и возникает выделение тепла.

Устройство и принцип работы

Принцип действия кавитационного теплогенератора заключается в эффекте нагрева за счет преобразования механической энергии в тепловую. Теперь более детально рассмотрим само кавитационное явление. При создании избыточного давления в жидкости возникают завихрения, из-за того, что давление жидкости больше чем у содержащегося в ней газа, молекулы газа выделяются в отдельные включения – схлопывание пузырьков. За счет разности давления вода стремиться сжать газовый пузырь, что аккумулирует на его поверхности большое количество энергии, а температура внутри достигает порядка 1000 – 1200ºС.

При переходе кавитационных полостей в зону нормального давления пузырьки разрушаются, и энергия от их разрушения выделяется в окружающее пространство. За счет чего происходит выделение тепловой энергии, а жидкость нагревается от вихревого потока. На этом принципе основана работа тепловых генераторов, далее рассмотрите принцип работы простейшего варианта кавитационного обогревателя.

Простейшая модель

Посмотрите на рисунок 1, здесь представлено устройство простейшего кавитационного теплогенератора, который заключается в нагнетании насосом воды к месту сужения трубопровода. При достижении водяным потоком сопла давление жидкости значительно возрастает и начинается образование кавитационных пузырьков. При выходе из сопла пузырьки выделяют тепловую мощность, а давление после прохождения сопла значительно снижается. На практике может устанавливаться несколько сопел или трубок для повышения эффективности.

Идеальный теплогенератор Потапова

Идеальным вариантом установки считается теплогенератор Потапова, который имеет вращающийся диск (1) установленный напротив стационарного (6). Подача холодной воды осуществляется с трубы расположенной внизу (4) кавитационной камеры (3), а отвод уже нагретой с верхней точки (5) той же камеры. Пример такого устройства приведен на рисунке 2 ниже:

Рис. 2: кавитационный теплогенератор Потапова

Но широкого распространения устройство не получило из-за отсутствия практического обоснования его работы.

Основная задача кавитационного теплогенератора – образование газовых включений, а от их количества и интенсивности будет зависеть качество нагрева. В современной промышленности существует несколько видов таких теплогенераторов, отличающихся принципом выработки пузырьков в жидкости. Наиболее распространенными являются три вида:

  • Роторные теплогенераторы – рабочий элемент вращается за счет электропривода и вырабатывает завихрения жидкости;
  • Трубчатые – изменяют давление за счет системы труб, по которым движется вода;
  • Ультразвуковые – неоднородность жидкости в таких теплогенераторах создается за счет звуковых колебаний низкой частоты.

Помимо вышеперечисленных видов существует лазерная кавитация, но промышленной реализации этот метод еще не нашел. Теперь рассмотрим каждый из видов более детально.

Роторный теплогенератор

Состоит из электрического двигателя, вал которого соединен с роторным механизмом, предназначенным для создания завихрений в жидкости. Особенностью роторной конструкции является герметичный статор, в котором и происходит нагревание. Сам статор имеет цилиндрическую полость внутри – вихревую камеру, в которой происходит вращение ротора. Ротор кавитационного теплогенератора представляет собой цилиндр с набором углублений на поверхности, при вращении цилиндра внутри статора эти углубления создают неоднородность в воде и обуславливают протекание кавитационных процессов.

Рис. 3: конструкция генератора роторного типа

Количество углублений и их геометрические параметры определяются в зависимости от модели вихревого теплогенератора. Для оптимальных параметров нагрева расстояние между ротором и статором составляет порядка 1,5мм. Данная конструкция является не единственной в своем роде, за долгую историю модернизаций и улучшений рабочий элемент роторного типа претерпел массу преобразований.

Одной первых эффективных моделей кавитационных преобразователей был генератор Григгса, в котором использовался дисковый ротор с несквозными отверстиями на поверхности. Один из современных аналогов дисковых кавитационных теплогенераторов приведен на рисунке 4 ниже:

Рис. 4: дисковый теплогенератор

Несмотря на простоту конструкции, агрегаты роторного типа достаточно сложные в применении, так как требуют точной калибровки, надежных уплотнений и соблюдения геометрических параметров в процессе работы, что обуславливает трудности их эксплуатации. Такие кавитационные теплогенераторы характеризуются достаточно низким сроком службы – 2 – 4 года из-за кавитационной эрозии корпуса и деталей. Помимо этого они создают достаточно большую шумовую нагрузку при работе вращающегося элемента. К преимуществам такой модели относится высокая продуктивность – на 25% выше, чем у классических нагревателей.

Трубчатые

Статический теплогенератор не имеет вращающихся элементов. Нагревательный процесс в них происходит за счет движения воды по трубам, сужающимся по длине или за счет установки сопел Лаваля. Подача воды на рабочий орган осуществляется гидродинамическим насосом, который создает механическое усилие жидкости в сужающемся пространстве, а при ее переходе в более широкую полость возникают кавитационные завихрения.

В отличии от предыдущей модели трубчатое отопительное оборудование не производит большого шума и не изнашивается так быстро. При установке и эксплуатации не нужно заботиться о точной балансировке, а при разрушении нагревательных элементов их замена и ремонт обойдутся куда дешевле, чем у роторных моделей. К недостаткам трубчатых теплогенераторов относят значительно меньшую производительность и громоздкие габариты.

Ультразвуковые

Данный тип устройства имеет камеру-резонатор, настроенную на определенную частоту звуковых колебаний. На ее входе устанавливается кварцевая пластина, которая производит колебания при подаче электрических сигналов. Вибрация пластины создает волновой эффект внутри жидкости, который достигая стенок камеры-резонатора и отражается. При возвратном движении волны встречаются с прямыми колебаниями и создают гидродинамическую кавитацию.

Рис. 5: принцип работы ультразвукового теплогенератора

Далее пузырьки уносятся водным потоком по узким входным патрубкам тепловой установки. При переходе в широкую область пузырьки разрушаются, выделяя тепловую энергию. Ультразвуковые кавитационные генераторы также обладают хорошими эксплуатационными показателями, так как не имеют вращающихся элементов.

Применение

В промышленности и в быту кавитационные теплогенераторы нашли реализацию в самых различных сферах деятельности. В зависимости от поставленных задач они применяются для:

  • Отопления – внутри установок происходит преобразование механической энергии в тепловую, благодаря чему нагретая жидкость двигается по системе отопления. Следует отметить, что кавитационные теплогенераторы могут отапливать не только промышленные объекты, но и целые поселки.
  • Нагревание проточной воды – кавитационная установка способна быстро нагревать жидкость, за счет чего может легко заменять газовую или электрическую колонку.
  • Смешение жидких веществ – за счет разрежения в слоях с получением мелких полостей такие агрегаты позволяют добиться надлежащего качества перемешивания жидкостей, которые естественным образом не совмещаются из-за разной плотности.

Плюсы и минусы

В сравнении с другими теплогенераторами, кавитационные агрегаты отличаются рядом преимуществ и недостатков.

К плюсам таких устройств следует отнести:

  • Куда более эффективный механизм получения тепловой энергии;
  • Расходует значительно меньше ресурсов, чем топливные генераторы;
  • Может применяться для обогрева как маломощных, так и крупных потребителей;
  • Полностью экологичен – не выделяет в окружающую среду вредных веществ во время работы.

К недостаткам кавитационных теплогенераторов следует отнести:

  • Сравнительно большие габариты – электрические и топливные модели имеют куда меньшие размеры, что немаловажно при установке в уже эксплуатируемом помещении;
  • Большая шумность за счет работы водяного насоса и самого кавитационного элемента, что затрудняет его установку в бытовых помещениях;
  • Неэффективное соотношение мощности и производительности для помещений с малой квадратурой (до 60м 2 выгоднее использовать установку на газу, жидком топливе или эквивалентной электрической мощности с нагревательным тэном).

КТГ своими руками

Наиболее простым вариантом для реализации в домашних условиях является кавитационный генератор трубчатого типа с одним или несколькими соплами для нагревания воды. Поэтому разберем пример изготовления именно такого устройства, для этого вам понадобится:

  • Насос – для нагревания обязательно выбирайте тепловой насос, который не боится постоянного воздействия высоких температур. Он должен обеспечивать рабочее давление на выходе в 4 – 12атм.
  • 2 манометра и гильзы для их установки – размещаются с двух сторон от сопла для измерения давления на входе и выходе из кавитационного элемента.
  • Термометр для измерения величины нагрева теплоносителя в системе.
  • Клапан для удаления лишнего воздуха из кавитационного теплогенератора. Устанавливается в самой верхней точке системы.
  • Сопло – должно иметь диаметр проходного отверстия от 9 до 16мм, делать меньше не рекомендуется, так как кавитация может возникнуть уже в насосе, что значительно снизит срок его эксплуатации. По форме сопло может быть цилиндрическим, коническим или овальным, с практической точки зрения вам подойдет любое.
  • Трубы и соединительные элементы (радиаторы отопления при их отсутствии ) – выбираются в соответствии с поставленной задачей, но наиболее простым вариантом являются пластиковые трубы под пайку.
  • Автоматика включения/отключения кавитационного теплогенератора – как правило, подвязывается под температурный режим, устанавливается на отключение примерно при 80ºС и на включение при снижении менее 60ºС. Но режим работы кавитационного теплогенератора вы можете выбрать самостоятельно.

Рис. 6: схема кавитационного теплогенератора

Перед соединением всех элементов желательно нарисовать схему их расположения на бумаге, стенах или на полу. Места расположения необходимо размещать вдали от легковоспламеняемых элементов или последние нужно убрать на безопасное расстояние от системы отопления.

Соберите все элементы, как вы изобразили на схеме, и проверьте герметичность без включения генератора. Затем опробуйте в рабочем режиме кавитационного теплогенератора, нормальным нарастанием температуры жидкости считается 3- 5ºС за одну минуту.

Кавитационный теплогенератор отличается хорошей эффективностью и компактностью Редко какой хозяин не пытается сэкономить на отоплении или потреблении еще каких-либо благ, которые с каждым годом становятся все дороже и дороже. Чтобы сделать экономной отопительную систему жилого или производственного помещения, многие люди прибегают к помощи различных схем и методам получения тепловой энергии. Один из аппаратов, подходящий под эти цели – кавитационный теплогенератор.

Что такое вихревой теплогенератор

Кавитационный вихревой генератор тепла – это простое устройство, способное эффективно обогреть помещение, затрачивая при этом минимум средств. Это происходит благодаря нагреву воды при кавитации – образовании небольших паровых пузырьков в местах снижения давления жидкости, которое возникает либо при работе насоса, либо при звуковых колебаниях.

Кавитационный нагреватель способен преобразовать механическую энергию в тепловую, что активно применяется в промышленности, где нагревающие элементы могут выйти из строя, работая с жидкостью, имеющей большую температурную разность. Такой кавитатор является альтернативой для систем, работающих на твердом топливе.

Преимущества вихревых кавитационных нагревателей:

  • Экономичность системы отопления;
  • Высокая эффективность обогрева;
  • Доступность;
  • Возможность собрать своими руками.

Вихревой теплогенератор не следует располагать рядом с жилым помещением в связи с его высоким уровнем шума

Недостатки аппарата:

  • При самостоятельной сборке довольно сложно найти материалы для создания аппарата;
  • Слишком большая мощность для небольшого помещения;
  • Шумная работа;
  • Немалые габариты.

Стандартное устройство теплогенератора и принцип его работы

Процесс кавитации выражается в образовании пузырьков пара в жидкости, впоследствии чего давление медленно понижается при большой скорости потока.

Из-за чего может происходить парообразование:

  • Возникновением акустики, вызванной звуком;
  • Излучением лазерного импульса.

Закрытые воздушные области перемешиваются с водой и уходят в место с большим давлением, где хлопаются с излучением ударной волны.

Принцип работы кавитационного аппарата:

  • Струя воды движется через кавитатор, где насос создает водяное давление, попадающее в рабочую камеру;
  • В камерах жидкость увеличивает скорость и давление с помощью различных трубочек разных размеров;
  • В центре камеры потоки смешиваются, и появляется кавитация;
  • При этом полости пара остаются маленькими и не взаимодействуют с электродами;
  • Жидкость движется к противоположному концу камеры, откуда возвращается назад для следующего использования;
  • Нагрев происходит благодаря движению и расширению воды на выходе из сопла.

Так работает вихревой кавитационный нагреватель. Его устройство простое, но позволяет быстро и эффективно обогреть помещение.

Кавитационный нагреватель и его типы

Нагреватель, работающий с кавитацией, может быть нескольких типов. Чтобы понять, какой генератор вам нужен, следует разобраться в его типажах.

Кавитационный нагреватель следует время от времени осматривать на наличие изношенных деталей

Виды кавитационного нагревателя:

  1. Роторный – самый популярный из них это аппарат Григгса, работающий с помощью центробежного насоса ротационного действия. Внешне он выглядит как диск с отверстиями без выхода. Одно такое отверстие носит название: ячейка Григгса. Параметры этих ячеек и их число зависят от типа генератора и частоты вращения привода. Нагрев воды происходит между статором и ротором посредством быстрого ее движения по поверхности диска.
  2. Статический – он не имеет никаких вращающихся элементов, а кавитацию создают специальные сопла (элементы Лаваля). Насос нагнетает давление воды, что проводит к ее быстрому движению и нагреву. Выходные отверстия сопел более узкие, чем предыдущие и жидкость начинает двигаться еще быстрее. Из-за быстрого расширения воды и получается кавитация, дающая в итоге тепло.

Если выбирать между этими двумя видами, то следует учитывать, что производительность роторного кавитатора более высокая и он не такой габаритный, как статический.

Правда, статический нагреватель меньше изнашивается из-за отсутствия вращающихся элементов. Использовать аппарат можно до 5 лет, а если выйдет из строя сопло – его с легкостью можно заменить, затрачивая на это куда меньше средств, чем на теплогенератор в роторном кавитаторе.

Экономный кавитационный теплогенератор своими руками

Создать самодельный вихревой генератор с кавитацией вполне реально, если внимательно изучить чертежи и схемы устройства, а также понимать его принцип работы. Самым простым для самостоятельного создания считается ВТГ Потапова с КПД 93%, схема которого подойдет как для домашнего, так и для промышленного использования.

Перед тем, как приступить к сборке прибора, следует правильно выбрать насос, ориентируясь по его типу, мощности, нужной тепловой энергии и величине напора.

В основном все кавитационные генераторы имеют формы сопла, которая считается самой простой и удобной для таких устройств.

Что нужно для создания кавитатора:

  • Манометры для измерения давления;
  • Термометр для замера температуры;
  • Выходные и входные патрубки с краниками;
  • Вентили для удаления воздушных пробок из отопительной системы;
  • Гильзы для термометров.

Также нужно проследить за размером сечения отверстия между диффузором и конфузором. Оно должно быть примерно 8 – 15 см, не уже и не шире.

Схема создания кавитационного генератора:

  1. Выбор насоса – здесь следует определиться с нужными параметрами. Насос обязательно должен иметь возможность работать с жидкостями высоких температур, иначе он быстро сломается. Также он должен уметь создавать рабочее давление в минимум 4 атмосферы.
  2. Создание камеры кавитации – тут главное правильно выбрать размер сечения проходного канала. Оптимальным вариантом считается 8-15 мм.
  3. Выбор конфигурации сопла – оно может быть в виде конуса, цилиндра или просто быть закругленным. Впрочем, не так важна форма, как то, чтобы вихревой процесс начинался уже при входе воды в сопло.
  4. Изготовление водного контура – внешне это такая изогнутая трубка, ведущая от камеры кавитации. К ней присоединяются две гильзы с термометром, два манометра, воздушный вентиль, который ставится между входом и выходом.

Корпус кавитационного теплогенератора можно покрасить в любой цвет

После создания корпуса следует провести испытание теплогенератора. Для этого насос следует подключить к электроэнергии, а радиаторы к отопительной системе. Далее происходит включение в сеть.

Особенно стоит смотреть на показания манометров и выставить нужную разницу между входом и выходом жидкости в пределах 8-12 атмосфер.

Далее в систему пускается вода. Если она нагревается за 10 минут на 3-5 градусов в минуту – это хорошо. За непродолжительное время жидкость прогреется до 60 градусов. Этого вполне достаточно для работы.

Теплогенератор своими руками (видео)

Кавитационный нагреватель достаточно интересный и экономный способ обогреть помещение. Он легко доступен и при желании может создаваться самостоятельно. Для этого нужно докупить необходимые материалы и сделать все в соответствии со схемами. И эффективность аппарата не заставит себя долго ждать.

Теплогенератор своими руками – реальная возможность сэкономить денежные средства на приобретении нагревательного аппарата, предназначенного для получения нагретого теплового носителя в результате сжигания топлива.

Такое оборудование достаточно давно и весьма успешно эксплуатируется в современных отопительных конструкциях и системах горячего водоснабжения.

Роторный вихревой теплогенератор

В таком оборудовании роль статора отводится обычному центробежному насосу. Полый внутри и цилиндрический по форме корпус, может быть представлен отрезком трубы с наличием стандартных двухсторонних фланцевых заглушек. Внутри конструкции располагается ротор, являющийся главным конструктивным элементом.

Вся поверхность ротора представлена определенным количеством просверленных глухих отверстий, размеры которых зависят от показателей мощности устройства.

Промежуток от корпуса до вращающейся части должен быть рассчитан индивидуально, но, как правило, размеры такого пространства варьируются в пределах двух миллиметров.

Статический кавитационный теплогенератор

Такое наименование теплового генератора весьма условно, и обуславливается отсутствием в конструкции вращающихся элементов. Создание кавитационных процессов основывается на применении особых сопел, а также зависит от высокой скорости движения воды с применением мощного центробежного насосного оборудования.

Тепловые статические генераторы характеризуются определенными преимуществами по сравнению с роторным оборудованием:

  • нет необходимости осуществлять максимально точную балансировку и подгонку всех используемых деталей;
  • подготовительные механические мероприятия не предполагают слишком четкое шлифование;
  • отсутствие движущихся элементов в значительной степени снижает уровень изнашиваемости уплотнителей;
  • эксплуатационный срок такого оборудования составляет примерно пять лет.

Кроме всего прочего, кавитационный теплогенератор отличается ремонтопригодностью, а замена пришедших в негодность сопел не потребует больших финансовых затрат или привлечения специалистов.

Изготовление теплогенератора своими руками

Создать самостоятельно высокоэффективный и надежный кавитационный тепловой генератор достаточно сложно, тем не менее, его применение позволяет обеспечить экономное отопление в частном домовладении. Тепловые генераторы статического вида изготавливаются на основе сопел, а роторные модели с целью создания кавитации, требуют применения электродвигателя.

Выбор насоса для устройства

Чтобы грамотно выбрать насосное оборудование, необходимо правильно определить все его основные параметры, представленные производительностью и уровнем рабочего давления, а также максимальными температурными показателями перекачиваемой воды.

Применение устройства, непредназначенного для работы с высокотемпературными жидкостями, крайне не желательно, так как в этом случае значительно сокращается срок его эксплуатации.

Эффективность работы теплового генератора и скорость нагрева жидкости напрямую зависят от напора, развиваемого насосным оборудованием в процессе работы. Менее важным параметром при выборе является производительность устанавливаемого насоса.

Изготовление и разработка кавитатора

На сегодняшний день известно большое количество модификаций статического кавитатора, но в любом случае основой, как правило, выступает улучшенное сопло Лаваля с определенным сечением канала от диффузора до конфузора.

Сечение не должно быть сильно зауженным, так как недостаточный объём теплового носителя, перекачиваемый через сопло, негативно сказывается на количестве тепла и скорости прогрева, а также способствует завоздушиванию жидкости, которая поступает на входной насосный патрубок.

Попадание воздуха вызывает повышенные шумы, а также может стать основной причиной появления кавитации и внутри самого насосного оборудования.

Наилучшими показателями обладают отверстия каналов с диаметром в пределах 0,8-1,5см. Кроме всего прочего, уровень эффективности нагрева напрямую зависит от конструкции камеры в сопельном расширении.

Если местная сеть часто дает перебои, то без генератора для газового котла не обойтись. Такой агрегат обеспечит энергией дом в случае аварийного отключения.

Инструкция по изготовлению термогенератора своими руками представлена тут.

Слышали ли вы об электрогенераторах на дровах? Если интересно, читайте эту статью.

Изготовление гидродинамического контура

Применяемый в тепловом генераторе гидродинамический контур представляет собой стандартное устройство, представленное:

  • манометром, установленном на выходном участке сопла и предназначенным для измерения показателей давления;
  • термометром, необходимым для измерения температурных показателей на входе;
  • вентилем для эффективного удаления из системы воздуха;
  • вводным и выводным патрубками, оснащенными вентилями;
  • гильзой для температурного термометра на вход и выход;
  • манометром на входную часть сопла, предназначенным для измерения показателей давления на вход в систему.

Контур системы представлен трубопроводом, входная часть которого соединяется с выходной частью патрубка на насосном оборудовании, а выходная — с входной частью установленного насоса.

В трубопроводную систему обязательно вваривается сопло, а также основные элементы, представленные патрубками на подключение манометра, гильзами для температурного термометра, штуцером под вентиль для удаления воздушной пробки и штуцером для подключения отопительного контура.

Процесс испытания теплогенератора

Испытывать работоспособность теплового генератора можно после того, как будет полностью установлено оборудование, а также проведен визуальный осмотр всех узлов и соединений.

При включении в электросеть двигатель приступает к работе, а манометр давления обязательно устанавливается в диапазоне 8-12 атмосфер.

Затем необходимо спустить воду и понаблюдать за параметрами температуры.

Как показывает практика, оптимальным является прогрев теплоносителя в системе отопления примерно на 3-5 о С за одну минуту. Примерно за десять минут эффективный прогрев воды достигает показателей в 60 о С.

Ветрогенератор превращает кинетическую энергию ветра в электрическую. Как сделать ветрогенератор своими руками и в чем его преимущества – тема нашей статьи.

Принцип работы дровяного газогенератора и советы по сборке своими руками вы найдете в данном материале.

Заключение

Безусловно, тепловые генераторы обладают целым рядом преимуществ, включая эффективность образования тепловой энергии, экономичность работы, а также вполне доступную стоимость и возможность самостоятельного изготовления.

Тем не менее, в процессе эксплуатации такого генератора потребителю придётся столкнуться с шумной работой насосного оборудования и явлениями кавитации, а также значительными габаритами и сокращением полезной площади.

Видео на тему

роторный кавитационный теплогенератор кавитационный нагрев воды

Сегодня случайно наткнулся на фотографию роторного кавитационного нагревателя, на персональном сайте Сергея Беспалко, ученого, Черкасского Государственного Политехнического университета

И там же обнаружил расчет к.п.д. этого устройства 92%, который производился на месте эксплуатации этого теплогенератора.

Это было удивительно приятно...

в далеком 2002 году, я, Андрей Рубан приобрел 2 таких устройства в Молдавии, на фирме Потапова два таких теплогенератора - для гаража РЭС в г. Шпола Черкасской области и для испытательной лаборатории Киевского Политехнического Института.


Два одинаковых теплогенератора были куплены в Молдавии и доставлены в Киев. Там честно разыграли кому какой теплогенератор, один остался в КПИ, другой поехал в г. Черкассы.

Теплогенератор в КПИ проработал 30 минут
после чего начал разваливаться, но необходимые измерения на зареннее подготовленном стенде были произведены.

вместо обещанных 140% к.п.д. реально было зафиксировано 68-72 % и это включая тепло от нагревания двигателя в 15 кВт

Ниже - фотографии теплогенератора в лаборатории КПИ, от 2003 года.

далее история молдавского теплогенератора развивалась так -

роторный теплогенератор ЮСМАР, Молдавия, 2003 год. к.п.д. 72%
ниже - его ротор - полная копия патента Григса, США
(позже, в своей книге, Фоминский назвал меня
"тупым черкасским бизнесменом покупателем")

Счастье было недолгим, теплогенератор был установлен в автомобильном гараже заказчика, сварен бак, установлена атоматика, насос и вся ситема была подключена к системе отопления. Молдавский кавитационный теплогенератор проработал 90 минут, после чего началась наростающая вибрация и течь воды из под уплотнения, которое, как выяснилось, было рассчитано на масло.

По гарантии вызвали молдавских специалистов, приехали, первый и последний раз, поправили уплотнение, выпили водки и поехали домой, про вибрацию сказали нормально.

Осталась вибрации, нагревание вала двигателя, разница температуры между входом и выходом было 11-14 градусов, протекание сальника и странные рывки при пуске...

Дважды ездил с прицепом из Черкасс в Молдавию, на ремонт, за свой счет, зимой, через Приднестровье, российских миротворцев и "веселых" молдавских таможенников...

на фото ниже - качество изготовления и сварки и это для барабана, который на оси двигателя вращается 2990 оборотов в минуту с зазором 3 милиметра...

 

после 2- поездок, с учетом моих замечаний, молдаване
собрали новый теплогенаратор - ТГМ-2,
на болтах и герметике...

за 48 часов работы он рассыпался
из за деффектов молдавских деталей и сборки.


еще одна поездка в Молдавию (третья с теплогенератором на прицепе ) не убедила меня в том, что молдавские теплогенераторы способны работать хотя бы 10 дней...

справа автор многочисленных книг о чудесных молдавских теплогенераторах Потапова - Фоминский Леонид, который, к тому времени, успел перебраться в Россию и даже получить от Клинтона - почетную награду "Знамя Бирмингема".

Шесть месяцев ушло на - разборку, изучение темы, анализ, эксперименты, изменения конструкции, устранение течи и нагревания, на поиск балансировочного стенда (который отсутствовал в Молдове) а так же на модернизацию схемы теплогенератора, и вот моя модель. Теплогенератор ТГМ-3.


Не судите строго. Я понятия не имел "что и как работает и что и как должно быть". Читал, учился, консультировался в КПИ, думал.

Результат - температура между входом и выходом увеличилась до 25 градусов, нагрев вала двигателя был устранен, вибрация - "ну почти устранена", теплогенератор проработал весь зимний сезон. Но я не мог измерить научно и бесспорно к.п.д.

И вот объективный результат, о котором я узнал через 8 лет - 92% вместо 72 % от молдавского... Но с тех пор я ненавижу роторные гомогенизаторы и могу часами рассказывать почему...

Вот такая история -

- с одной стороны - 2 "академика РАЕН", "факел бирмингема", часть кандидатской диссертации и 72 % к.п.д.

- с другой - я - простой инженер МАИ, не академик, не кандидат, не жал руку Клинтону...
но теперь, с 2006 года, я занимаюсь струйным гомогенизатором TRGA и Вы можете быть уверены, что он лучший.


Фоминский -
академик РАЕН


Потапов -
академик РАЕН

роторный теплогенератор кпд 92%

роторный теплогенератор кпд 92%


Днями прислали теплогенератор фирмы АКОЙЛ (Ижевск, это бывшая фирма Потапова, которая известна тем что выпускала вечные двигатели - http://www.energy-saving-technology.com/page-ru/blask-bill/black-list-ru.html ), посмотрим параметры - мощность ЭД 75 кВт тепловая мощность 65 кВт (трудно поверить конечно после вечных двигателей но все же ) - к.п.д. 86%, всего 86 процентов ... - у меня - 92%.

Возникает вопрос - а зачем огород городить, когда к.п.д. ТЭНа - 96%, а к.п.д. некоторых вихревых водонагревателей - так же 92%, но вероятно это кому то надо ...


Справа мой водонагреватель, узнаете заимствование подвода воды ( по трубкам для охлаждения ) на вал двигателя ? но и это не все ... почитаем патент Кочурова - преемника Потапова и автора конструкции

(21), (22) Заявка: 2005125120/06, 08.08.2005
(43) Дата публикации заявки: 20.02.2007
Адрес для переписки: 426008, г.Ижевск, а/я 2023, Л.И. Калашниковой
(71) Заявитель(и): Общество с ограниченной ответственностью "АКОЙЛ" (RU)
(72) Автор(ы): Кочуров Александр Геннадьевич (RU), Шалагин Михаил Николаевич (RU)
(54) ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
(57) Формула изобретения
1. Теплогенератор приводной кавитационный, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, ступенчатые крышки и ротор, с выполненными на поверхности ступеней выемками, приводной вал, отличающийся тем, что корпус теплогенератора снабжен отводным каналом, ступенчатый ротор выполнен с кольцевой полостью, при этом ступени крышек и ротора наклонены относительно горизонтальной оси приводного вала, дно выемок выполнено приближенным к полусфере, причем выемки соединены между собой канавками.
а теперь посмотрите одну из конструкций моего ротора от 2003 года, которая была показана потаповцам ... а затем открыто опубликована - узнаете патентную формулу Кочурова или АКОЙЛА ?

"дно выемок выполнено приближенным к полусфере, причем выемки соединены между собой канавками."

на самом деле, полусфера не верное решение, точнее не оптимальное, именно потому

- разница температур между входом и выходом на аппаратх АКОЙЛ - 20-25 градусов за проход на тяжелых вязких средах

- разница температур между входом и выходом на "теплогенераторе Рубана" - 25-27 градусов за проход, но по воде... а это сложнее, так как меньше вязкость

- к.п.д. - АКОЙЛ- 86%, Рубан - 92%



Я не делаю водонагреваетели, ни роторные ни другие, мотивов конкуренции нет - просто мысли вслух ...

Первые гомогенизаторы TRGA - тоже сильно грели - http://www.afuelsystems.com/ru/trga/otziv-dn.html - но это паразитный эффект и мы с ним боремся ...

P.S.

1. Факел Бирмингема — города в штате Алабама — мнимая международная награда, которую в 90-х годах получили тысячи российских предприятий. Согласно статье Валерия Павлова, опубликованной в журнале «Коммерсант-Деньги», премия вручалась всем предприятиям с формулировкой «За выживание в сложных экономических условиях», так как гордиться в то время было нечем[1].

По некоторым данным организаторы брали за вручение премии около 10 тысяч долларов. Одним из первых получателей этой липовой награды стал Виктор Черномырдин. Правда, организаторы использовали этот факт для рекламы и с Черномырдина денег не взяли.

Еще один лауреат Международной премии «Факел Бирмингема» и высшей награды ММС «Звезда Вернадского», заслуженный изобретатель, доктор технических наук, профессор, академик РАЕН Ю.С. Потапов. Его вихревые теплогенераторы ЮСМАР запатентованы в России (патент № 2045715), США и других странах. КПД теплогенераторов составлял вначале 120%, а затем возрос до 200–400% и выше.

2. Полезная информация - тут был антирейтинг молдавских ученых - убрали ....


а вот "новое американское открытие" от 2012 года - "роторный теплогенератор" с к.п.д.более 100% - узнаете ?

А вот аналогичная "группа товарищей" из Харькова приведем ее полный состав

Глотов Євген Олександрович, вул. Артема, 37, кв. 12, м. Харків, 61078 (UA),
Здоровенко Володимир Ілліч, пр. Героїв Сталінграда, 148-в, кв. 7, м. Харків, 61096 (UA),
Слободянюк Андрій Андрійович, пр. Полтавський шлях, 127, смт Песочин, Харківський р-н, Харківська обл., 62448 (UA) Теплогенератор РТГА сайт http://www.supergenerator.info/

Цитата : Благодаря компактности и лёгкости монтажа РТГА 37 может быть задействован как в системах воздушного, так и радиаторного, а также внутреннего отопления не только офисов, но и предприятий, о чем свидетельствует его успешная эксплуатация на предприятиях Харькова и Болгарии (Златоград). РТГА управляется автоматически, пожаро- и взрывобезопасен и не имеет вредных выбросов в атмосферу.
РТГА 37 оснащен электродвигателем на 50Гц при 380В. Он окупается уже за первый отопительный сезон и позволяет добиться экономии на отоплении до 400%. При этом затраты на его обслуживание на 70% меньше, чем в обычных системах отопления.

Смотрим на патент - он даже не оплачивается. патент 76610 на полезную модель - т.е. новизна и заявленные результаты никем не проверены и на совести авторов. В библиографии - тот же Фоминский, друг Потапова...

Смотрим на Фото - ба !!! - те же системы - тот же древний убитый подшипник с набивкой из которого вечно течет и та же убитая муфта ... но называется РТГА - роторный тепловой нагреватель ! ( не хотите прочитать мнение к.т.н. Осипенко (НПО ТЕКМАШ Херсон), которые выпустили несколько 1000 теплогенераторов, правда с к.п.д. 92%, но которые работают годами не выключаясь ?).

И наконец сегодня состоялся обмен письмами и 2 телефонных разговора - первый с коммерческим директором Харьковского завода по выпуску сеялок, который заявил, что никаких испытаний теплогенератора РТГА не проводилось ( запись имеется ), а второй с директором РТГА - который заявил, что " никаких испытаний нет, они ему не нужны, он действует по законам Украины и имеет ТУ и заключение Северо-Западного отделения НАН Украины." (запись имеется). Теплогенератор РТГА стоит 300 000 гривен или 23 000 USD на 9 сентября 2014 года. ( теплогенератор Потапова стоил в 4 раза дешевле ... )

на всякий случай напомню, что заключение - это никак не сертифицированные испытания сертифицированным органом с использованием общедоступной методики и сертифицированных средств измерения ... а так же напомню, что ТУ - это производственная карта для изготовления изделия, которая никак не подтверждает никакие его эффекты. Но Харьков - уникальный город. Впервые в истории человечества там создана система с к.п.д (они пишут к.п.э.) в 400 и более %%. До вечного двигателя остался один шаг.

Один вопрос меня продолжает традиционно мучить... зачем производителям засыпать спамом директоров Украины и России ? Зайди в посольство США или РФ - и военный атташе примет изобретателя 400% чуда с распростертыми объятиями... и яхты, собственные острова, стада белых верблюдов и женщин все будет реально за 2-3 месяца ... и конечно Нобелевская премия изобретателю теплогенератора РТГА. Если конечно реальный к.п.д. ну хотя бы 110%, за большее даже подумать страшно... можно жить во дворце из золотых кирпичей...



Есть и другие герои таких конструкций ... а что же наш старый друг мошенник Потапов и его фирма акойл -
http://www.akoil.ru ? ( теперь это фирма http://vinteplo.ru - директор - тот же Кочуров )

Сначала посмотрим старую страницу о Потапове правда там я не опубликовал истории как АКОЙЛ продавала вечные двигатели итальянцам (цена 20 000 евро но не работал ни одной минуты ... при необходимости скайп покупателя предоставлю, его имя Лоренцо Ластелла, Италия Венеция) и ответы на жалобу итальянцев ... а так же теплогенераторы с к.п.д. 150 - 200%, но то, что видим теперь так же интересно.

Начнем с их презентации (сохранена полностью) - гомогенизатор с производительностью 3 - 30 м.куб в час имеет привод 37 - 160 кВт.

Вы думаете Акойл ошибся ? Посмотрим их "самое современное оборудование" ниже - они продолжают плодить роторные гомогенизаторы размеров с монстров динозавров.

Ниже оригинальные фотографии роторных гомогенизаторов ВИН и ВТГ производство АКОЙЛ " наше оборудование не имеет аналогов ! " - ржу - немогу

т.е. реальная производительность составила 13 тонн в час !


Странно что эти монстры кто то покупает ... исключительно из за размеров вероятно, но для сравнения - фото ниже - наш модуль TRGA, который собирается в Москве.

Производительность модуля 15 м.куб в час, мощность привода 7.5 кВт...

Это не просто разница в техническом уровне - это разница в философии бизнеса, образовании, культуре - люди которые продавали водонагреватели с к.п.д. 200% в 2000 году за 13 лет не ушли никуда в техническом смысле ... и продолжают плодить монстров, в то время как чертежи аналогичных роторных устройств свободно продаются ...

все фото взяты с сайта http://vinteplo.ru



и вот еще один поворот - http://www.afuelsystems.com/ru/trga/s165.html
снимки с тепловизора гомогенизатора TRGA и интересные расчеты...
нагревание в потоке 6000 литров мазута в час на 11 градусов и рассеивание энергии в корпусе ...
все формулы приведены, продолжаю ждать комментарии.

преимущества, строение, принцип работы и пошаговая инструкция

Хозяева частных домов всячески стремятся сэкономить на отоплении, которое год от года требует немалых затрат. С целью создания обогревательных экономных систем в жилых, производственных, общественных помещениях разрабатываются и применяются на практике различные схемы по выработке выгодной тепловой энергии. Для этих целей подходит кавитационный теплогенератор.

Чтобы сэкономить на тепловой энергии – данный теплогенератор поможет вам сэтим

Вихревое устройство: общее понятие

Подобная установка конструктивно достаточно проста. Она используется для эффективного и выгодного отопления здания с минимальными финансовыми затратами. Экономичность обуславливается специальным нагревом воды через кавитацию. Такой метод заключается в создании мелких пузырьков из пара в зоне сниженного давления рабочей жидкости, которое обеспечивается специальными звуковыми колебаниями, функционированием насоса.

Кавитационный нагреватель справляется с переработкой механической энергии в тепловой поток, что немаловажно для промышленных объектов. В них нагревательные элементы периодически выходят из строя, поскольку функционируют с жидкостями большой разности по температуре.

Именно такие кавитаторы выступают надежной заменой устройствам, работа которых зависит от твердых видов топлива.

В этом видео вы узнаете, как устроен теплогенератор:

Кавитационные генераторы: преимущества

Такие установки нашли широкое применение в бутовых условиях и на производстве. Причиной тому выступают следующие факторы, их характеризующие:

  • ценовая доступность;
  • экономичность отопительной системы;
  • возможность создания конструкции своими руками;
  • высокий КПД обогрева.

Правила эксплуатации гласят, что нельзя устанавливать вихревые изделия внутри жилого помещения из-за создания высокоуровневого шума. Оптимальным вариантом станет обустройство отдельной хозпостройки, котельной.

К недостаткам относятся довольно большие размеры готового к эксплуатации обогревателя. Также отмечается чрезмерная мощность для частного дома, коттеджа, возможная сложность приобретения материалов, которые понадобятся в случае самостоятельного изготовления кавитатора.

В данном обогревателе, одним из плюсов является высокий КПД

Строение нагревателя и принцип работы

Кавитационное отопление характеризуется образованием пузырьков из пара в рабочей жидкости. В результате такого действия давление постепенно снижается благодаря высокой скорости потока. Следует отметить, что необходимое парообразование задается специальным излучением лазерных импульсов либо акустикой, заданной определенными звуками. Воздушные области закрытого типа смешиваются с водяной массой, после чего поступают в зону большого давления, где вскрываются и излучают ожидаемую ударную волну.

Оборудование кавитационного типа отличается способом функционирования. Схематично оно выглядит так:

  1. Водяной поток перемещается по кавитатору, в котором с помощью циркуляционного насоса обеспечивается рабочее давление, поступающее в рабочую емкость.
  2. Далее в таких емкостях повышается скорость, соответственно, и давление жидкости посредством установленных по чертежам трубок.
  3. Потоки, достигая центральной части камеры, перемешиваются, в результате чего и образуется кавитация.
  4. В результате описанного процесса пузырьки пара не увеличиваются в размерах, отсутствует их взаимодействие с электродами.
  5. После этого вода перемещается в противоположную часть емкости и возвращается для совершения нового круга.
  6. Нагревание обеспечивается передвижением и расширением жидкости в месте выхода из сопла.

Из работы вихревой установки видно, что ее конструкция незамысловата и проста, но при этом обеспечивает быстрый и выгодный обогрев помещения.

Типы обогревателей

Кавитационный котел отопления относится к одному из распространенных типов обогревателей. Наиболее востребованные из них:

  1. Роторные установки, среди которых особого внимания заслуживает устройство Григгса. Суть его действия основана на центробежном насосе роторного действия. Внешне описываемая конструкция напоминает диск с несколькими отверстиями. Каждая такая ниша называется ячейкой Григгса, их количество и функциональные параметры взаимозависимы с частотой вращения привода, типом применяемой генераторной установки. Рабочая жидкость подогревается в пространстве между ротором и статором из-за быстрого перемещения по дисковой поверхности.
  2. Статические обогреватели. Котлы лишены каких-либо передвигающихся деталей, кавитация в них обеспечивается за счет специальных элементов Лаваля. Установленный в отопительную систему насос задает необходимое давление воды, которая начинает быстро передвигаться и подогреваться. За счет узких отверстий в соплах жидкость перемещается в ускоренном режиме. Из-за ее быстрого расширения достигается необходимая для обогрева кавитация.

Выбор того или иного нагревателя зависит от потребностей человека. Следует учитывать, что роторный кавитатор более производителен, к тому же он отличается меньшими размерами.

Особенность статического агрегата заключается в отсутствии вращающихся деталей, чем и обуславливается его продолжительный эксплуатационный срок. Длительность работы без технического обслуживания достигает 5 лет. Если же сломается сопло, его без труда можно заменить, что стоит гораздо дешевле в сравнении с приобретением нового рабочего элемента в роторную установку.

Самостоятельное изготовление оборудования

Создать кавитатор своими руками вполне реально, но предварительно стоит ознакомиться со схематическими особенностями, точными чертежами агрегата, понять и подробно изучить принцип, по которому он действует. Наиболее простой моделью принято считать ВТГ Потапова с показателем КПД в 93%. Схематически теплогенератор довольно прост, будет уместен в быту и промышленном применении.

Приступая к сборке агрегата, необходимо подобрать в систему насос, который должен полностью соответствовать требованиям мощности, необходимой тепловой энергии. В большинстве своем описываемые генераторы по форме напоминают сопло, такие модели самые удобные и простые для домашнего применения.

При собственноручном создании теплогенератора не забываем нужные зап.части, например, гильзы

Создание кавитатора невозможно без предварительной подготовки определенных инструментов и приспособлений. К ним относятся:

  • патрубки входного и выходного типа, оснащенные краниками;
  • манометры, измеряющие давление;
  • термометр, без которого невозможно произвести замер температуры;
  • гильзы, которыми дополняются термометры;
  • вентили, с помощью которых из всей отопительной системы устраняются воздушные пробки.

Специалисты рекомендуют следить за диаметральным показателем сечения отверстия, которое присутствует между конфузором и диффузором. Оптимальные пределы варьируются от 8 до 15 единиц, выход за эти рамки нежелателен.

Последовательность конструирования кавитационного теплогенератора своими руками представлена следующими действиями:

  1. Выбор насоса, который предназначен для эксплуатации с жидкостями высоких температур. В противном случае он быстро выйдет из строя. К такому элементу предъявляется обязательное требование: создание давления от 4 атмосфер.
  2. Выполнение емкости для кавитации. Главным условием выступает подбор необходимого по сечению проходного канала.
  3. Выбор сопла с учетом особенностей конфигурации. Такая деталь может быть цилиндрического, конусообразного, округлого типа. Важно, чтобы на входе воды в емкость развивался вихревой процесс.
  4. Подготовка внешнего контура — немаловажная процедура. Он представляет собой изогнутую трубку, которая отходит от кавитационной камеры. Далее она соединяется с двумя гильзами от термометра и двумя манометрами, а также с воздушным вентилем, помещенным в пространство между выходом и входом.

Когда закончена работа с корпусом, следует поэкспериментировать с обогревателем. Процедура заключается в подведении насосной установки к электросети, при этом радиаторы подключаются с обогревательной системой. Следующий шаг — включение сети.

Должен осуществляться строгий контроль показателей манометров. Разница между цифрами на входе и выходе должна колебаться в пределах 8-12 атмосфер.

Если конструкция работает исправно, в нее подается необходимое количество воды. Хороший показатель — подогрев жидкости на 3-5 градусов за 10-15 минут.

Нагреватель кавитационного типа представляет собой выгодную установку, за короткое время обогревает здание, к тому же максимально экономичен. При желании он легко конструируется в домашних условиях, для чего понадобятся доступные и недорогие приспособления.

Кавитация в системе отопления Текст научной статьи по специальности «Физика»

Кавитация в системе отопления

Шалунова Виктория Александровна

преподаватель кафедры начертательной геометрии и графики, ФГБОУ ВО "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет", [email protected]

В статье анализируются причины и условия возникновения кавитации, ее последствия в системах водоснабжения и отопления, а также предлагаются способы, как устранения кавитационных явлений, так и использования положительных свойств кавитации.

Исходя из опыта эксплуатации систем теплоснабжения, очевидно, что наименее надежным звеном данных систем является транспортировка тепла. Основными проблемами тепловых сетей, на ряду с коррозионными разрушениями и загрязнениями трубопроводов является, техническое и технологическое несовершенство машинного оборудования, например, циркалюционных насосов, генераторов, кавита-ционных котлов и т.п.

Возникающие проблемы безопасности и надежности функционирования систем водоподготовки в энергетических комплексах могут быть решены с помощью кавитационной технологии, основанной на использовании эффектов кавитации. В связи с этим возникает много важных вопросов, ответы на которые должны быть найдены в процессе всесторонних исследований.

Ключевые слова: кавитация, каверна, система отопления, система водоснабжения, гидродинамика, обтекание тел, ламинарный пограничный слой, турбулентный процесс, динамика жидкости, кинетическая энергия, число кавитаций.

Согласно определению Кристофера Бренне-на: «Когда жидкость подвергается давлению ниже порогового (напряжению растяжения), тогда целостность ее потока нарушается, и образуются парообразные полости. Это явление называется кавитацией.

Формирование и схлопывание пузырьков пара происходит в течении долей секунды. Схло-пывание каждого пузырька вызывает относительно небольшое повреждение, но в течении тысяч циклов формирования и схлопывания повреждения накапливаются. Как только на поверхности появятся неравномерности, кавита-ционные разрушения начнут концентрироваться у поврежденных участков, вызывая глубокую локализованную кавитацию.

Кавитацию в насосах часто вызывают слишком большие перепады давления между всасыванием и нагнетанием. Ускоряющий кавитацию причиной обычно становиться недостаточное выходное давление. Высоким перепадам давления способствует дросселирование на стороне всасывания насоса. Образованию пузырьков может способствовать газ, уносимый через негерметичные прокладки и выделяющийся при разложении химических веществ, содержащихся в воде. Неожиданно часто вызывают трудности и неправильно сконструированные крыльчатки, и другие детали насосов.

Рассмотрим процессы образования кавитации на примере крыльчатки насоса отопительной системы более подробно.

Рссмотрение спектров обтекания различных элементов тел показывает, что отрыв пограничного слоя наступает на том участке поверхности, где при плавном обтекании давление возрастает. В тоже время, детальные исследования картин обтекания показывает, что отрыв пограничного слоя наступает не сразу после начала движения. Картинка обтекания вначале будет неустановившейся. Продолжительность начальной стадии движения от размеров и формы тела, скорости его движения и свойств жидкости [1,2,3].

Таким образом, необходимым условием отрыва потока является положительный градиент давления В общем же случае отрыв по-

тока происходит под воздействием положительного градиента, а также ламинарных и турбулентных процессов. Если оба эти фактора от-

х

X

о

го А с.

X

го т

о

ю 2

М О

О)

о

см

см

О!

о ш т

X

3

<

т О X X

сутствуют, то отрыва не происходит, например, поток не отрывается от плоской пластины, для которой характерными являются постоянство давления во всех сечениях пограничного слоя и, следовательно, равенство продольного градиента давления @р^х=0) [4,5,6] (Рисунок 1).. В точках потока жидкости, в которых давление падает до этого значения, происходит нарушение сплошности течения, то есть срыв пограничного слоя, и образуется область, заполнения парами жидкости и газами, выделившимися из раствора. Это явление в гидродинамике называется кавитацией [7].

Рисунок 1 - Смешанный пограничный слой на стенке:

1 - точка потери устойчивости ламинарного пограничного слоя;

2 - нарастающие возмущения в нем; 3 - начало области «турбулентных

пятен»; 4 - область «турбулентных пятен»; 5 - начало области развитого

турбулентного слоя; А - ламинарный пограничный слой; Б - переходная

зона; В - турбулентный пограничный слой; П - точка перехода

Однако дать определение явлению возникновения кавитации оказывается совсем не так просто, как это может показаться на первый взгляд. С понятием возникновения кавитации хотя и принято связывать появление в однородном жидком объеме паровых или газовых полостей. Однако без специальных оговорок принять такое определение нельзя, поскольку установлено, что газовые включения - кавитацион-ные зародыши - всегда существуют в жидкости, и, следовательно, однородной средой она не является.

Вместе с тем ясно, что в конечном итоге представляет интерес не сам факт наличия в жидкости каверн тех или иных размеров, а те

специфические эффекты, к которым оно приводит. Проявления кавитации чрезвычайно многообразны: изменение гидродинамических характеристик обтекаемых тел, кавитационная эрозия, люминесценция, шум, диссипация и рассеяние энергии распространяющихся в кавита-ционной области звуковых волн и т. п.

Тем не менее, всякое проявление кавитации связано с возникновением определенного вида движения каверн относительно окружающей жидкости, поэтому при определении явления возникновения кавитации целесообразно ориентироваться на тот физический механизм, вследствие действия которого стационарно существовавшие в жидкости и поэтому никак себя не проявлявшие кавитационные зародыши преобразуются в каверны и приобретают возможность совершать тот или иной вид движения.

Исследования кавитационных течений при пузырьковой и вихревой формах кавитации показывают, что при сильных степенях их развития у тела возникает связанная с ним или, как ее принято называть, присоединенная каверна. Характерные свойства таких каверн - практически прозрачная заполненная паром головная часть и пульсации заполненной пеной хвостовой части, сопровождающиеся выбросом в поток пенистых парогазовых образований.

Известно, что в хвостовой части развитой каверны невозможно существование задней критической точки, так как давление в ней, с одной стороны, должно быть равно давлению в невозмущенной жидкости, натекающей на тело, а с другой - давлению заполняющих каверну насыщенных паров (Рисунок 2).

Рисунок 2- Схема развитого кавитационного течения с обратной струйкой

Также известно, что при идеализации течения и представлении его стационарной схемой, обеспечивающей возможность долгого существования струйки (схема Эфроса), скорость на границе каверны, в том числе и в обратной струйке,

V = + , (1)

где Vм - скорость невозмущенного натекающего на тело потока;

а - число кавитации,

а площадь сечения струйки ^ пропорциональна площади миделевого сечения каверны Эк и коэффициенту сопротивления тела сп [8,9]

у = • сп

4 . (2)

В действительности такая схема течения реализовываться не может, так как поступающая в каверну масса жидкости должна каким-то образом эвакуироваться из каверны. Наблюдения показывают, что обратная струйка возникает и исчезает периодически. Следовательно, ее возникновение должно сопровождаться не упругим ударом смыкающихся в хвостовой части каверны слоев жидкости, связанным с потерями энергии и образованием пенообразной пароводяной смеси. Это подтверждается опытами: скорость струйки оказывается меньше скорости частиц жидкости на поверхности каверны.

Более детальное описание процессов, приводящих к нестационарному характеру течения в хвостовой части каверны, дает гипотеза, высказанная Л. А.Эпштейном. Схематически, согласно этой гипотезе, механизм происходящих в хвостовой части каверны процессов выглядит следующим образом. Под действием начального импульса пенообразная масса, пополняемая за счет обратной струйки, продвигается вперед -по направлению к головной части каверны.

Скорость движения на оси струйки выше, чем на периферии, так как при соприкосновении периферийных частей струйки с границей каверны возникают касательные напряжения, отбрасывающие эти частицы назад к основанию струйки. В результате пена приходит во вращательное движение, образуя тороидальный вихрь. Сила трения на границе каверны, будучи пропорциональной площади границы, на которой действуют касательные напряжения, растет по мере заполнения пеной ее хвостовой части, достигая в конце концов величины секундного импульса обратной струйки. После этого возникают условия, нарушающие силовое равновесие: сила трения продолжает расти в результате поступления пены в хвостовую часть каверны, а импульс обратной струйки уменьшается, поскольку из-за заполнения каверны пеной давление в хвостовой части падает (Рисунок 3).

Таким образом, основополагаясь на основные законы гидродинамики следует отметить, что момент возникновения кавитации характеризуется критической величиной параметра кавитации, который обычно записывают в форме числа Эйлера и имеет следующий вид

а =

кр

Р- Pv

V2

р-"

2(p„- Pv) PV2 '

2 (3)

где ру- давление паров насыщения; р« - давление в невозмущенном потоке; V« - скорость в невозмущенном натекающем (набегающем) на тело потоке; р - массовая плотность воды.

Рисунок 3 - Выброс пены из каверны

При искусственной кавитации давление насыщенных паров равно давлению в каверне, то есть рн = рк, а давление над свободной поверхностью равно атмосферному давлению, то есть рм = р0 [7]. Тогда выражение для параметра кавитации можно переписать в следующем виде

2(Рс - Рк)

а = ■

pVl

(4)

Структура числа кавитации - критерия моделирования кавитационных явлений - показывает, что на момент возникновения кавитации оказывает влияние не только скорость потока, но и давление, обусловленное глубиной погружения. С увеличением глубина погружения кавитация «затрудняется». Данный вывод подтверждается и результатами расчетов, проведенных Седовым Л.И., Логвиновичем Г.В., Эпштейном Л.А. [10,11,12] для веретенообразных тел с величиной числа кавитации 0,3.

Из анализа указанных работ следует также и вывод о том, что для так называемых плохо обтекаемых тел величина критической скорости наступления кавитации меньше, чем для тел хорошо обтекаемых форм

Таким образом, отрыв потока представляет собой одно из характерных явлений, сопровождающих движение жидкости. При отрыве происходит перераспределение давления на поверхность тела, вследствие чего изменяется гидродинамическая сила. Используя отрыв, вызвав его искусственным путем на каком-либо месте поверхности тела, можно, обеспечить уменьшение силы лобового сопротивления, а соответственно и потери кинетической энергии данного тела в воде.

Литература

1. Белоцерковский С.М. Математическое моделирование плоскопараллельного отрывного обтекания тел. - М.: Наука, 1988.

2. Смирнова М.Н., Звягин А.В. Подводное движение тонкого тела вблизи свободной поверхности с учетом отрыва жидкости от тела. \\ Известия российской академии ракетных и артиллерийских наук №3/2014 - С-Пб.: Научно-производственное объединение специальных материалов, 2014, с. 75-83

3. Nazarenko, Sergey (2014), Fluid Dynamics via Examples and Solutions, CRC Press (Taylor & Francis group), ISBN 978-1-43-988882-7

x x О го А С.

X

го m

о

ю 2

М О

to

4. Лойцянский Л.Г. Ламинарный пограничный слой. - М.: Физматиздат, 1962.

5. Капранова А.Б., Солопов С.А., Мельцер А.М. О способах описания процесса формирования кавитационных потоков. \\ Евразийский союз ученых №6-2 (15)/2015 - М.: ООО "Международный Образовательный Центр", 2015, с. 99-102

6. Martin, Michael J. Blasius boundary layer solution with slip flow conditions. AIP conference proceedings 585.1 2001: 518-523. American Institute of Physics. 24 Apr 2013

7. Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. Перевод с англ. докт. техн. наук Э.А. Ашратова.

- М.: Мир, 1974.

8. Перник А.Д. Проблемы кавитации. - С.П.: Судостроение, 1966.

9. Прокофьев В.В., Козлов И.И., Очеретяный С.А. Моделирование каверн с отрицательным числом кавитации - обзор некоторых работ, проведенных в институте механики МГУ. Сборник научных трудов: посвящается 80-летию со дня рождения А. Г. Терентьева. - Чебоксары, 2016. С. 138-151.

10. Седов Л.И. Плоские задачи гидродинамики и аэродинамики. - М.: Наука, 1966.

11. Логвинович Г.В. Гидродинамика течений со свободными границами. - Киев, Наукова думка, 1969.

12. Эпштейн Л.А. Методы теории размерностей и подобия в задачах гидромеханики судов.

- Л.: Судостроение, 1970.

References

1. Belotserkovskiy S.M. Matematicheskoye modelirovaniye ploskoparallel'nogo otryvnogo obtekaniya tel. - M.: Nauka, 1988.

2. Smirnova M.N., Zvyagin A.V. Podvodnoye dvizheniye tonkogo tela vblizi svobodnoy poverkhnosti s uchetom otryva zhidkosti ot tela. \\ Izvestiya rossiyskoy akademii raketnykh i artilleriyskikh nauk №3/2014 - S-Pb.: Nauchno-proizvodstvennoye ob"yedineniye spetsial'nykh materialov, 2014, s. 75-83.

3. Nazarenko, Sergey (2014), Fluid Dynamics via Examples and Solutions, CRC Press (Taylor & Francis group), ISBN 978-1-43-988882-7

4. Loytsyanskiy L.G. Laminarnyy pogranichnyy sloy. - M.: Fizmatizdat, 1962.

5. Kapranova A.B., Solopov S.A., Mel'tser A.M. O sposobakh opisaniya protsessa formirovaniya kavitatsionnykh potokov. \\ Yevraziyskiy soyuz uchenykh №6-2 (15)/2015 - M.: OOO "Mezhdunarodnyy Obrazovatel'nyy Tsentr", 2015, s. 99-102.

6. Martin, Michael J. Blasius boundary layer solution with slip

flow conditions. AIP conference proceedings 585.1 2001: 518-523. American Institute of Physics. 24 Apr 2013.

7. Knepp R., Deyli Dzh., Khemmit F. Kavitatsiya. Perevod s angl.

dokt. tekhn. nauk E.A. Ashratova. - M.: Mir, 1974.

8. Pernik A.D. Problemy kavitatsii. - S.P.: Sudostroyeniye, 1966.

9. Prokofyev V.V., Kozlov 1.1., Ocheretyanyy S.A. Modelirovaniye kavern s otritsatel'nym chislom kavitatsii -obzor nekotorykh rabot, provedennykh v institute mekhaniki MGU. Sbornik nauchnykh trudov: posvyashchayetsya 80-letiyu so dnya rozhdeniya A. G. Terent'yeva. - Cheboksary, 2016. S. 138-151.

10. Sedov L.I. Ploskiye zadachi gidrodinamiki i aerodinamiki. -M.: Nauka, 1966.

11. Logvinovich G.V. Gidrodinamika techeniy so svobodnymi granitsami. - Kiyev, Naukova dumka, 1969.

12. Epshteyn L.A. Metody teorii razmernostey i podobiya v zadachakh gidromekhaniki sudov. - L.: Sudostroyeniye, 1970.

o>

о

es

es

Ol

О Ш

m

X

The power effect of the incident flow of fluid on the streamlined body

Shalunova V.A.

National Research Moscow State University of Civil Engineering

The article analyzes the causes and conditions for the occurrence of cavitation, its consequences in the systems of water supply and heating, and also suggests ways to eliminate cavitation phenomena and to use the positive properties of cavitation.

Based on the experience of operating heating systems, it is obvious that the least reliable link in these systems is the transportation of heat. The main problems of heat networks, along with corrosion damage and contamination of pipelines, are technical and technological imperfections of machinery, for example, circulating pumps, generators, cavitation boilers, etc.

The emerging problems of safety and reliability of water treatment systems in energy complexes can be solved using cavitation technology based on the use of cavitation effects. In this regard, there are many important questions, the answers to which must be found in the process of comprehensive research.

Key words: cavitation, cavity, heating system, water supply system, hydrodynamics, body flow, laminar boundary layer, turbulent process, fluid dynamics, kinetic energy, number of cavitations.

3

<

m о x

X

Что представляет собой кавитационное отопление частного дома?

Сейчас много внимания уделяется поиску и внедрению в повседневную жизнь альтернативных источников энергии. Связано это не только с усугубляющейся экологической ситуацией на планете. Все дело в постоянно повышающихся коммунальных счетах на энергоносители.

Одним из приборов, работа которого основана на получении энергии инновационным способом, является кавитационный теплогенератор. На производстве этого оборудования специализируется несколько компаний. Сферы применения таких генераторов – системы отопления для частного дома, очистка и нагрев воды в бассейнах, промышленная отрасль.

Кавитационный генератор представляет собой простое устройство, которое преобразуют механическую энергию жидкости в тепловую. Подобные агрегаты вполне можно собрать своими руками. В качестве теплоносителя может выступать любой антифриз. Процесс получения такой энергии отличается дешевизной. Нагревание жидкости осуществляется в пределах замкнутого контура, с обязательным проходом через полость кавитатора.

Доступное кавитационное отопление в частном доме имеет еще одно важное преимущество – для его монтажа не требуется оформлять разрешающие документы. Связано это с тем, что электрическая энергия в системе применяется исключительно для питания двигателя.

Принцип работы теплогенератора основан на том, что насос повышает давление воды и передает его в рабочую камеру. Между собой они соединены посредством патрубка. В рабочей камере, чтобы произошло увеличение скорости воды, применяют трубы различного диаметра. По ходу потока просвет должен сужаться. За счет этого в центральной части рабочей камеры происходит смешение потоков различной силы. Подобный процесс сопровождается появлением кавитации – высвобождением тепловой энергии.

Кавитационная схема отопления в доме предусматривает наличие на входе и выходе рабочей полости специальных тормозных устройств. Они необходимы для того, чтобы осуществлять контроль скорости потоков. Нагрев носителя и выделение необходимого тепла для обогрева дома происходит за счет движения и резкого расширения жидкости на выходе из узкого просвета.

Значительных недостатков у данной отопительной системы два – шумная работа генератора и необходимость выделять значительную площадь для размещения рабочих узлов. Во всем остальном – это экономичный и эффективный способ обогрева частного дома.

Статья "КАВИТАЦИОННЫЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР – АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ"

кавитационный Теплогенератор – Альтернативная технология отопления зданий

Постановка проблемы

На фоне научных открытий 2016 года в генной инженерии, в области компьютеризации интеллекта, в медицине, при изучении космического пространства в новом гравитационном аспекте, существенным представляется интерес отдельно взятого человека к проблемам ХХI века. Посетителям форума [1] предлагается анкета из тринадцати вопросов по теме «Будущие научные открытия будут в области». Результаты голосования:

«- Физики (Ядерная физика, фундаментальные взаимодействия, поля) 15%

- Материаловедения (Производство новых субстанций, материалов) 9%

- Получения энергии 19%

- Мозга, искусственного интеллекта 14%

--Генетики, клеточных технологий 14%» [1].

Как видно, способы получения энергии интересует не только ученых, политиков и энергетиков. Для получения теплоты в котельных сжигается топливо, но его запасы не бесконечны, а тарифы высоки для потребителей, а существующие тепловые сети систем централизованного теплоснабжения в городах имеют большие потери при транспортировке теплоносителя и не обеспечивают надежности теплопотребления, что является основной причиной постоянного роста тарифов ЖКХ на теплоснабжение домов. Именно поэтому все мы, живущие в холодном климате, остро нуждаемся в новых эффективных и недорогих источниках теплоты.

Анализ исследований и публикаций

Обзор печатных и электронных ресурсов по проблеме теплоснабжения зданий показывает актуальность и давно назревшую необходимость создания экономичной системы отопления зданий и получения горячей воды. Вопрос волнует многих, и не оставляет равнодушными ни ученых, ни умельцев, которые загораются идеей сделать свой теплогенератор после знакомства с различными предлагаемыми вариантами, конструкции которых казались достаточно простыми, но не до конца продуманными. Учитывая заинтересованность членов кружка «Теплоэнергетик» по специальности 13.02.02 «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование» вопросами кавитации, тема была рассмотрена более глубоко. Каждый студент знает и в каждом учебнике по теплоснабжению написано, что во избежание подсосов воздуха и для предупреждения кавитации насосов в любой точке системы давление должно быть не менее 1.5 ата.

Оказалось, что на явление кавитации наука обратила внимание только в XIX веке. Кавитация явилась препятствием на некоторых направлениях развития техники. Однако до сих ученые считают, что это явление изучено недостаточно. Объясняется это высокими скоростями, а также очень малыми размерами и временами жизни типичных кавитационных пузырьков. Это явление очень часто рассматривается как вероятный источник получения дополнительной «сверхъединичной» энергии. Вопрос интересен тем, что кавитаторы -теплогенераторы не забирают тепло из окружающей среды, как большинство альтернативных источников теплоты и не зависят от погодных условий или каких-то технологических процессов, а вырабатывают его сами.

Основной материал исследований

«Источником дополнительной тепловой энергии в существующих теплогенераторах являются реакции холодного ядерного синтеза, происходящие в кавитационных пузырьках рабочей жидкости, создаваемых вращением ротора теплогенератора при работе этих устройств, при которой происходит превращение части массы её вещества в тепловую энергию» [1]. Заинтересовавшись вопросом и переадресацией автора к книге Фоминского Л.П. «Роторные генераторы дармового тепла. Сделай сам", узнаем много интересного о кавитационно-вихревых теплогенераторах, работающих преимущественно на воде.

Вот цитата из [2] «- Александр Дмитриевич, - спрашиваю я, - здесь пишется, что КПД вашей установки >1. Вы что, вечный двигатель изобрели?

- Нет, - смеётся Петраков. - Здесь не нарушается закон сохранения энергии, а вступают в действие другие, малоизученные законы природы. Есть предположение, что в кавитационных пузырьках вода на какие-то мгновения превращается в плазму, и ядра атомов водорода, лишившиеся электронной оболочки, вступают друг с другом в термоядерную реакцию. У нас нет оборудования, необходимого для проверки этой гипотезы. Но что-то происходит - это точно». Рассуждений очень много.

Кавитация – это процесс образования парообразных пузырьков в толще воды в результате понижения водяного давления при большой скорости потока. Возникновение каверн или полостей, заполненных паром, может быть вызвано и прохождением акустической волны или излучением лазерного импульса. Замкнутые области воздуха, или кавитационные пустоты, перемещаются водой в область высокого давления, где происходит процесс их схлопывания с излучением волны ударной силы. Явление кавитации не может возникнуть при отсутствии указанных условий. Физический процесс кавитационного явления похож на закипание жидкости, но при кипении давление воды и пара в пузырьках является средним по значению и одинаковым. При кавитации давление в жидкости выше среднего и выше парового давления. Понижение же напора носит локальный характер. Многие энтузиасты сделали процесс кавитации полезным для создания отопительных теплогенераторов частного дома.

Известны два типа теплогенераторов: роторные и статические.

Роторный теплогенератор представляет из себя измененный центробежный насос. Он состоит из корпус насоса, который в данном случае является статором, с входным и выходным патрубками, и рабочей камеры, внутри которой находится ротор, выполняющий роль рабочего колеса. Главное отличие от обычного насоса заключается именно в роторе. В сетях приводится великое множество конструктивных исполнений роторов вихревых теплогенераторов. Самый простой из них представляет собой диск, на цилиндрической поверхности которого просверлено множество глухих отверстий определенной глубины и диаметра. Эти отверстия называют ячейками Григгса, по имени изобретателя, который первым испытал роторный теплогенератор такой конструкции. Количество и размеры этих ячеек определяется исходя из размеров диска ротора и частоты вращения электродвигателя, приводящего его во вращение. Статор (он же корпус теплогенератора), выполняется в виде полого цилиндра. Это труба, заглушенная с обеих сторон фланцами.

При этом зазор между внутренней стенкой статора и ротором весьма мал и составляет 1…1,5мм. В зазоре между ротором и статором и происходит нагрев воды. Это происходит при быстром вращении ротора при трении воды о поверхности статора и ротора и за счет кавитационных процессов и завихрения воды в ячейках ротора. Скорость вращения ротора, как правило, составляет 3000 об/мин при его диаметре 300 мм. С уменьшением диаметра ротора необходимо увеличивать частоту вращения. Конструкция кажется простой, но требует высокой точности изготовления с балансировка ротора. Учитывая, что уплотнительные элементы вала ротора требуют регулярной замены, ресурс таких установок не велик.

Второй тип теплогенератора называется статическим условно. Это обусловлено отсутствием вращающихся частей в конструкции кавитатора. Для создания кавитационных процессов применяются различные виды сопел. Наиболее часто используется так называемое сопло Лаваля. Чтобы возникла кавитация необходимо обеспечить большую скорость движения жидкости в кавитаторе. Для этого используется обычный центробежный насос. Насос нагнетает давление жидкости перед соплом, она устремляется в отверстие сопла, которое имеет значительно меньшее сечение, чем подводящий трубопровод, что и обеспечивает высокую скорость на выходе из сопла. За счет резкого расширения жидкости на выходе из сопла и возникает кавитация. Так же этому способствует трение жидкости о поверхность канала сопла и завихрения воды, возникающие при резком вырывании струи из сопла. То есть вода греется по тем же причинам, что и в роторном теплогенераторе, но с несколько меньшей эффективностью.

Конструкция статического теплогенератора не требует высокой точности изготовления деталей. Механическая обработка при изготовлении этих деталей сводится к минимуму в сравнении роторной конструкцией. Благодаря отсутствию вращающихся частей легко решается вопрос уплотнения сопрягаемых узлов и деталей. Балансировка также не нужна. Срок службы кавитатора значительно больше.

В сетях приведено большое количество конструкций статических кавитаторов, приводятся картинки и рассуждения, даже результаты математического моделирования течения в них жидкости, но все это на стадии обсуждений и коммерческих предложений. К сожалению, серьезные разработки встретились только у Дудышев В. Д. Может быть нам не повезло или мы плохо искали. Но и его запатентованных изобретений более чем достаточно для простых, дешёвых и эффективных решении в области теплоснабжения.

Выводы

В России на первое изобретение отопительной установки был выдан патент в 2013 году. Процесс образования разрыва пузырьков происходит под действием переменного электрического поля. При этом паровые полости являются маленькими по размеру и не взаимодействуют с электродами. Они передвигаются в толщу жидкости, и там происходит вскрытие с выделением дополнительной энергии в теле водяного потока.

Кавитационные насосы относят к простым устройствам. В них происходит преобразование механической двигательной энергии воды в тепловую энергию, которая расходуется на отопление зданий. Положительными характеристиками кавитационных насосов является: эффективное образование тепловой энергии; экономная работа за счет отсутствия топлива.

Недостатками кавитационных насосов является: шумная работа насоса и явления кавитации; используется большая мощность; занимает много полезного пространства комнаты.

Перечень ссылок.

1 Чуваев Н. Холодный термояд для ЖКХ из Барнаула. «Новый Петербургъ», Санкт-Петербург, - 12.01.2006// [Электронный ресурс] URL: http://www.x-libri.ru/elib/smi02204/00000001.htm#a1 (дата обновления: 03.09.2016).

2 Фоминский Л.П. Роторные генераторы дарового тепла. Сделай сам. – Черкассы: «ОКО- ПЛЮС», 2003, -346с. [Электронный ресурс] URL: http://prs-rover.narod.ru/biblitek/Fominsky.html (дата обращения: 17.09.2016).

3 Кавитационный теплогенератор систем отопления [Электронный ресурс]https://www.asutpp.ru/generator/kavitacionnyj-teplogenerator.html. (дата обращения: 5.09.2016).

4 Теплогенератор кавитационный для отопления помещения [Электронный ресурс] URL: http://kotel.guru/alternativnoe-otoplenie/teplogenerator-kavitacionnyy-dlya-otopleniya-pomescheniya.html (дата обращения: 1.10.2016).

Кавитация в насосах

Кавитация возникает тогда, когда насос пытается поднять воду с большей глубины, чем это возможно. В такой ситуации рабочее колесо будет разбивать поток воды, вызывая появление пузырьков пара. Так как эти пузырьки были перенесены из области низкого давления в область высокого, то под действием этого давления они начнут взрываться. Возникающая при этом звуковая волна создает сильный шум и может вызвать повреждение насоса и его подшипников через некоторое время работы в таком режиме. В насосах, рабочие колеса которых изготовлены не из прочной нержавеющей стали, кавитация может стать причиной больших повреждений. Обычно повреждаются рабочие колеса, изготовленные из чугуна, пластика или бронзы.

Таблица потерь массы для различных материалов в связи с возникновением кавитации показывает, что потери нержавеющей стали составляют только 0,05% от соответствующих потерь массы чугунного колеса при тех же условиях.

Потери массы

(чугун используется как исходное значение)

Чугун

1,0

Бронза

0,5

Бронзовые сплавы

0,1

Нержавеющая сталь

0,05

Если вы хотите получить больше информации по данному вопросу, можете воспользоваться дополнительной литературой. В данном случае процесс кавитации был рассмотрен, чтобы показать, насколько важен и серьезен сам процесс подбора и что может получиться, если к нему подойти недостаточно скрупулезно.

Рис.80 Пример установки с кавитацией

Поделиться с друзьями:

Похожие материалы:

IRJET-Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте

IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических и научных дисциплин для Тома 8, выпуск 3 (март-2021)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, Март 2021 г. Публикация продолжается ...

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своего Система менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается ...

Просмотр Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается ...

Просмотр Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается ...

Просмотр Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается ...

Просмотр Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается ...

Просмотр Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается ...

Просмотр Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается ...

Просмотр Документы


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.


Кавитация гидравлического насоса | Проблемы с водой HVAC Лучшие советы 101

Кавитация в гидронасосе - Кавитация в насосе может вызвать серьезные проблемы в насосе, если ее не устранить и не устранить. Чтобы понять причину кавитации, вам необходимо понять соотношение давления и температуры жидкости в контуре. Будь то вода или смесь воды и гликоля. Когда вода проходит через насос, она изменяет давление со стороны всасывания на сторону нагнетания насоса.

Если статическое давление воды падает, образуется слишком много пара, вызывая крошечные пузырьки в воде или жидкости в контуре, проходящем через насос. Эти пузырьки нестабильны и схлопываются, вызывая сильную турбулентность внутри подшипникового узла и может повредить рабочее колесо.

Кавитация гидравлического насоса | Проблемы с водой в системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Кавитация часто возникает, когда слышны хлопки и потрескивания, проходящие через насос. Кавитация также может звучать так, будто насос качает камни через крыльчатку.Эти необычные шумы являются результатом схлопывания этих крошечных пузырьков.

По мере образования этих пузырьков насос теряет способность создавать необходимый напор для продолжения циркуляции жидкости через контур. Решите проблему, и шум исчезнет вместе с продленным сроком службы насосной системы.

Помимо повреждения рабочего колеса внутри кавитация также приводит к сокращению срока службы насоса. Кавитация вызывает ускоренный износ подшипников и уплотнений, увеличивая время простоя для обслуживания и ремонта.Это в сочетании с повышенными эксплуатационными расходами делает кавитацию серьезной проблемой, если насос остается в работе без решения проблемы по какой-либо причине.

Всегда устраняйте кавитацию, решая проблему с сердечником, и избегайте быстрых временных решений. Когда кавитация неизбежна, следует использовать специальные насосы, подшипники и рабочие колеса вместе с усиленным основанием насоса и крепежными деталями для отклонения вибраций, вызванных кавитацией.

Кавитационный насос гидронасоса | Проблемы с водой в системе отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха - причины кавитации

Плохо спроектированные гидравлические контуры, негабаритные насосы и работа жидкости контура при более высоких, чем расчетные, температурах являются частыми причинами кавитации в водяных контурах.Обычно кавитация возникает при высоких расходах, но может возникать и при низких расходах. Эти проблемы возникают, когда давление всасывающей головки падает ниже давления пара перекачиваемой жидкости. Проблемы, вызывающие кавитацию:

  • Слишком высокая температура жидкости
  • Гидронный контур засорен или забит. Проверьте сетчатые фильтры (особенно на стороне всасывания), ручные клапаны или другие проблемы, которые могут препятствовать потоку в гидравлическом контуре.
  • Насос увеличенного размера
  • Воздух в контуре
  • Внутренняя рециркуляция - это проблема внутри рабочего колеса, где образуются внутренние схемы рециркуляции внутри подшипникового узла.Скорость жидкости в схемах рециркуляции увеличивается до тех пор, пока жидкость не испарится, вызывая кавитацию.
  • Турбулентность - слишком сильная турбулентность имеет тот же эффект внутренней рециркуляции, о котором говорилось выше.

Если у вас есть проблема с кавитацией гидравлического насоса, просмотрите список, чтобы решить эту проблему. Увеличьте давление всасывания или понизьте температуру жидкости и проверьте рабочее колесо на предмет необычного износа или проблем. Решите проблему кавитации гидравлического насоса и предотвратите серьезное повреждение гидравлического контура и насосной системы.

Кавитация гидравлического насоса | Проблемы с водой HVAC

Ресурсы для газового отопления

Газовое отопление для печей и котлов Основы

Связанные

Предотвращение кавитации насоса в вашей системе нагрева теплоносителя

Кавитация значительно увеличивает износ гидравлические насосы и регулирующие клапаны, что приведет к сокращению срока службы машины и снижению эффективности потока.Таким образом, предотвращение дорогостоящих последствий кавитации насоса в системах нагрева теплоносителя или горячего масла во многом зависит от знания того, как диагностировать и предотвращать это.

Что такое кавитация?

Кавитация возникает, когда воздух, пар или пары теплоносителя захватываются жидкостью. Результатом является помпаж насоса, и это следует исправить как можно скорее.

Процессы на водной основе - одна из наиболее частых причин кавитации. Жидкая вода и водяной пар содержат одинаковое количество молекул.Однако молекулы водяного пара имеют более высокий уровень энергии, что увеличивает объем, необходимый для их безопасного содержания. Если кипящие пузырьки лопаются из-за недостаточного давления, они создают энергетическую ударную волну, которая вызывает помпаж насоса или кавитацию.

КАК ДИАГНОСТИКА И УСТРАНЕНИЕ КАВИТАЦИИ В СИСТЕМАХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАГРЕВА

К счастью, кавитация проявляет четкие предупреждающие знаки, прежде чем она станет проблемой, угрожающей предприятию. Некоторые из симптомов кавитации включают

  • Пониженный расход или давление: Когда насос производит меньший объем потока или давление, чем ожидалось, это может быть результатом образования полостей во внутренних компонентах.
  • Шум: Кавитация может вызывать треск или треск в вашем оборудовании. Кавитация корпусов крыльчатки может звучать так, как будто в них вращаются незакрепленные шариковые подшипники.
  • Неожиданные вибрации: Большинство насосов и оборудования испытывают некоторую степень вибрации во время работы; однако резкие или неожиданные вибрации могут быть результатом кавитации.
  • Неисправность уплотнения или подшипника: Если вам необходимо заменить вышедшие из строя или протекающие уплотнения раньше или с большей частотой, чем ожидалось, вероятной причиной является кавитация.

ВИДЫ КАВИТАЦИИ

Кавитация может возникать как в системах с теплоносителем, так и в системах с горячим маслом, и каждый тип имеет свои уникальные симптомы и причины. Несколько распространенных типов кавитации включают:

  • Испарение: Также известное как классическая кавитация, испарение происходит при увеличении скорости и понижении давления, что приводит к кипению и испарению жидкости в насосе
  • Всасывание воздуха: Этот тип кавитация возникает из-за различных проблем, связанных с всасыванием воздуха в насос или трубопровод
  • Турбулентность: Турбулентные потоки могут возникать, когда такие элементы конструкции, как острые изгибы, неподходящие трубопроводы / фильтры / сетчатые фильтры или другие ограничения потока в системе, создают завихрения на всасывании насоса

КАК ПРЕДОТВРАТИТЬ ИЛИ ИСПРАВИТЬ КАВИТАЦИЮ

Есть много способов исправить кавитацию.Мы излагаем их ниже вместе с некоторыми общими рекомендациями о том, как в первую очередь предотвратить кавитацию:

  • Правильный насос и правильная работа: Используйте лучший насос для вашего конкретного применения и запускайте его с максимальной эффективностью (BEP) .
  • Более низкие рабочие температуры: Уменьшайте рабочие температуры по мере увеличения высоты над уровнем моря, чтобы предотвратить закипание.
  • Надлежащие уровни NPSH: Поддерживайте надлежащие уровни чистого положительного напора на всасывании (NPSH), придерживаясь следующей формулы: NPSHa> NPSHr + 3 фута (или немного больше для запаса прочности), где NPSHa = абсолютное NPSH и NPSHr = требуется NPSH.

Поскольку компоненты насоса со временем изнашиваются или получают повреждения в результате кавитации, соблюдение этих рекомендаций может стать более трудным. В этих обстоятельствах может быть лучше рассмотреть вопрос о замене насосов и связанных с ними деталей в вашей системе.

ЧТО МОГУТ СДЕЛАТЬ ДЛЯ ВАС СИСТЕМЫ ТЕПЛОВЫХ ЖИДКОСТЕЙ?

Опытный персонал Thermal Fluid Systems может помочь вам диагностировать кавитацию в ваших системах технологического нагрева. Мы можем предложить решения, предотвращающие и устраняющие кавитацию в ее источнике.Мы опираемся на более чем 40-летний опыт и можем порекомендовать и установить правильные насосы, клапаны и аксессуары для вашей работы. Наша цель - предоставить высококачественное обслуживание и запасные части для вашей системы масляного отопления.

Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о том, как Thermal Fluid Systems может помочь вам предотвратить или устранить кавитацию насоса на вашем предприятии.

- Что такое кавитация насоса?

Есть две проблемы, когда у вас есть система, работающая при давлении ниже нейтрального, что вызывает кавитацию.1 - газы, выходящие из раствора создание воздушных карманов (см. Закон Генри) и 2 - испарение. Оба они очень похожи.

Чтобы это имело смысл, вам нужно знать, что Определение нейтрали - это не давление на полпути между положительной стороной насоса и отрицательной. Это гидростатическое давление. (Давление при выключенном насосе)

Вода в системе всегда будет пытаться найти равновесие. Теперь есть два способа, которыми он попытается найти равновесие: один - через абсорбцию газа относительно его парциального давления и температуры воды (частицы воздуха покидают и попадают в систему). система, хотя закон Генри), а вторая часть находит равновесие давления пара.

Частицы воды вообще покидают воду в результате испарения температуры (даже льда), а также повторно конденсируются с аналогичной скоростью. Когда вы нагреваете жидкость, ее молекулы становятся более энергичными и разрушают межмолекулярные силы (imf) и испаряются. Если вы запечатаете В верхней части кастрюли вы создадите давление пара над водой. более высокое давление пара приведет к большей повторной конденсации обратно в жидкую фазу. Если вы снимете эту крышку, вы увидите, что затяжка отключается. пар, поскольку давление сбрасывается, а вода испаряется из-за более низкого давления выше.Закройте крышку, чтобы пропарить пар, и начнется цикл испарения и конденсации.

Этот цикл всегда происходит, только в разной степени. и чем больше изменяется температура, тем больше она выходит из равновесия, поэтому вы увидите больше конденсации или испарения.

Точка кипения. "Точка кипения - это то место, где пар давление равно атмосферному ». Вот почему вода кипит при 100 ° C на уровне моря, 69 ° C на Эвересте и 101,1 ° C на Мертвом море (ниже уровня моря). Если вы поместите воду комнатной температуры под колокол и создайте вакуум, вы вскипятите воду комнатной температуры.. Затем он замерзнет, ​​но это другой процесс. (Тройная точка)

Однако это относится к кипячению воды на открытом воздухе. контейнер. Так что, если мы закроем контейнер? .. Лучше сказать: «точка кипения, когда давление пара равно давлению воды»

Мы также должны помнить, что пар является газом и может сжимается, как и любой другой газ, с небольшой разницей давления, тогда как вода резко увеличивает давление при сжатии, хотя не сжимается буквально.

Теперь, когда ваша система статична, она найдет равновесие. с разреженным воздухом и давлением пара. Когда вы включаете насос и бойлер, вы изменяете две характеристики: температуру и давление. Когда вода проходит через бойлер, температура увеличивается, что способствует испарению, но лишь незначительно увеличивает давление пара при сжатии газа. Когда вода проходит через насос, давление также увеличивается, поэтому вода остается в При реальном равновесии, в тот момент, когда давление в воде упадет ниже статического (нейтрального), у вас будет повышенное давление пара из-за нагретой воды и пониженное давление воды из-за сопротивление в системе и сила насоса.

После падения ниже нейтрали перепад давления между давлением пара и водой смыкается, когда вы достигаете загадочной точки, где «давление пара соответствует давлению воды», межмолекулярные силы молекул воды разрушаются, и вы получаете испарение!

Наряду с этим, как упоминалось ранее, чем выше Температура жидкости в сочетании с низким давлением выведет газы из раствора.

Это кавитация.

Чтобы избежать этого, установите расширительный бачок как можно ближе к поз. к отрицательной стороне помпы.

Написано Адамом Чепменом - экотехником

Www.chapmanplumbers.com

Экспериментальное исследование кавитационного теплогенератора для нагрева воды

  • Jun, Cai., Xunfeng, Li., & Bin, Liu (2014). Влияние кавитирующего потока на вынужденную конвективную теплопередачу: модельное исследование. Китайский научный бюллетень, 59 (14): 1580-1590.

  • Сивакумар, М., и Пандит, А. Б. (2002). Очистка сточных вод: новый энергоэффективный гидродинамический кавитационный метод.Ультразвуковая сонохимия, 9: 123-131.

  • Чанд Р., Бремнер Д. Х., Намкунг К. К., Коллиер П. Дж. И Гогейт П. Р. (2007). Обеззараживание воды с использованием нового подхода с использованием озона и жидкостного свистящего реактора. Журнал биохимической инженерии, 35 (3), 357-364.

  • Келкар, М. А., Гогейт, П. Р., и Пандит, А. Б. (2008). Интенсификация этерификации кислот для синтеза биодизельного топлива с помощью акустической и гидродинамической кавитации. Ультразвуковая сонохимия, 15 (3), 188-194.

  • Парк К. А. и Берглес А. Э. (1988). Ультразвуковое усиление кипения насыщенных и недогретых бассейнов. Международный журнал тепломассообмена, 31 (3), 664-667.

  • Цай, Дж., Хуай, X., Ян, Р., и Ченг, Ю. (2009). Численное моделирование усиления естественной конвекции теплопередачи за счет акустической кавитации в квадратном корпусе. Прикладная теплотехника, 29 (10), 1973–1982.

  • Пуркарими, З., Резай, Б., и Ноапараст, М.(2017). Эффективные параметры генерации нанопузырьков кавитационным методом для пенной флотации. Физико-химические проблемы переработки полезных ископаемых, 53 (2).

  • Ли Цуйси, Ян Чжун (2008). Анализ кавитации криогенной жидкости, проходящей через изогнутую трубу. Криогенная инженерия, (2): 4-9.

  • Чжу, Цзякай, Ван, Ихао, Ю, Лю и др. (2018). Визуализационное экспериментальное исследование нестационарного процесса кавитации жидкого азота.Криогенная инженерия, (2): 1-6.

  • Левцев А.П., Макеев А.Н., Кудашева О.В. (2017). Кавитатор для тепловыделения в жидкости: RU2015145776A. Дата публикации патента: RU2015145776A.

  • Теплопередача при схлопывании кавитационного пузырька

    Основные моменты

    Излучение и теплопроводность определяют теплопередачу кавитационного пузырька.

    Кавитационный пузырь на заключительной стадии схлопывания является чрезвычайно сильным.

    Газ внутри пузыря может стать чрезвычайно горячим.

    В пузыре радиусом 2 мм могут возникать температуры свыше 20 000 К.

    Передаваемая тепловая энергия порядка 4e-5 джоулей.

    Реферат

    Явление кавитации нашло различные промышленные применения. Процесс схлопывания кавитационного пузыря на заключительной стадии чрезвычайно интенсивен, и газ внутри пузыря может стать чрезвычайно горячим.В этой статье представлена ​​модель теплопередачи для точного расчета изменения температуры и теплопередачи во время схлопывания пузырька на основе уравнения Рэлея – Плессета (RP) и моделирования CFD. Чтобы продемонстрировать изменения давления, температуры и распределения скорости в жидкости и пузырьке, была разработана двухфазная сжимаемая CFD-модель для моделирования процесса схлопывания пузырька. Результаты уравнения RP, модифицированного с учетом эффектов проводимости и излучения, очень хорошо согласуются с численными результатами CFD.Дальнейшие исследования были проведены по схлопыванию пузырьков и повышению температуры, скорости теплопередачи за счет теплопроводности и излучения, а также накопительной теплоотдачи пузырьков с различными размерами пузырьков. Когда кавитационный пузырь с начальным максимальным радиусом 2 мм схлопывается, максимальная температура воздуха может подняться более чем на 0,02 мегаградуса Кельвина (МК), а передаваемое за счет излучения и теплопроводности тепло, накопленное в первом цикле схлопывания, может достигать 40 микрон. джоули (мкДж). Решение модифицированного уравнения RP обеспечивает практический метод оценки теплопередачи и повышения температуры в кавитационном оборудовании.

    Ключевые слова

    Теплопередача

    Кавитация

    Проводимость

    Излучение

    CFD

    Моделирование пузырьков

    Уравнение Рэлея – Плессета

    Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

    2016 Все права защищены .

    Рекомендуемые статьи

    Цитирующие статьи

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


    Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

    Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

    • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
    • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
    • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
    • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
    • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

    Почему этому сайту требуются файлы cookie?

    Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


    Что сохраняется в файле cookie?

    Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

    Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *