Вихревой теплогенератор: принцип действия, преимущества, схемы и рекомендации для самостоятельной сборки

Отопление помещений значительной площади при отсутствии централизованной подачи тепловой энергии – серьезная головная боль для владельца. Традиционный нагреватель с тенами может быть опасным из-за открытых рабочих элементов, а его энергоемкость «съест» всю ожидаемую прибыль. А классические теплогенераторы на топливе могут не справиться с поддержанием требуемой температуры на десятках квадратных метров площади. Ситуация кажется безвыходной, но это не так. Оптимальное решение в данном случае – вихревой теплогенератор, в основу которого положен принцип кавитационных процессов.

Первые опыты устройства подобного типа проводились еще в 30-х годах прошлого столетия и активно готовились к внедрению в 50-х годах. Но беспечное человечество, полагающееся на безопасность топливных ресурсов, посчитало это изобретение ненужным, и работы были свернуты. Лишь в конце XX века, когда интенсивный рост промышленности вновь заставил задуматься об источниках энергии, о вихревых генераторах для дома вспомнили и стали доводить их до ума с целью повсеместного использования.

Конструктивные особенности вихревых теплогенераторов

Явление нагревания воздуха и других газовых смесей известно уже несколько столетий. А вот с увеличением температуры воды ничего не получалось из-за отсутствия у нее свойства сжатия. Технический прогресс помог решить эту недоработку. В ходе многочисленных опытов выяснилось, что циркуляция жидкости по камере специальной конструкции приводит к выталкиванию из ее состава молекул воздуха. При этом вода пытается раздавить образующиеся пузырьки, число которых быстро увеличивается за счет «присоединения» новых молекул. В этом явлении кроется принцип действия вихревых генераторов. Повышение давления с одновременным эффектом увеличения объема приводит к резкому росту температуры внутри пузырьков до отметки в 1000ºС. При дальнейшем поступлении их в зону уменьшенного давления возникает явление кавитации: пузырьки лопаются, а накопленная внутри тепловая энергия выделяется в окружающий воздух и нагревает его.

Способ формирования газовых пузырьков при интенсивной циркуляции жидкости имеет свои отличия в зависимости от конструктивных особенностей теплогенератора. Это позволяет вести удобную классификацию моделей.

Пассивные тангенциальные ВТГ

Устройства, камера которых имеет так называемое статическое исполнение. Она изготовлена в форме прямой или винтовой трубы и оснащена несколькими патрубками, через которые происходит съем выделенной тепловой энергии. Нагнетание жидкости и рост давления возможен благодаря работе компрессорного устройства.

Уверенное движение жидкости по емкости входного патрубка приостанавливается за счет встроенного тормозящего приспособления. В зоне внезапного расширения объема возникает эффект разреженного пространства. Образованные из воды пузырьки газа немедленно схлопываются, их них выделяется тепловая энергия и нагревает воду. Получить ценное тепло удается через несколько устройств входа-выхода, обустроенных внутри камеры. Чтобы перепад давления для явления кавитации был особенно ощутим, емкость имеет вариативную геометрическую форму, которая меняется по мере продвижения вглубь емкости.

Пассивные аксиальные теплогенераторы

В данном устройстве также ставка сделана на стационарную конструкцию камеры. Для создания завихрений и эффекта кавитации подвижные элементы здесь не используются. Нагрев теплоносителя осуществляется благодаря работе диафрагмы с цилиндрическими или спиральными отверстиями, а также наличию дросселя и сопла, создающих эффект сужения внутреннего пространства камеры. Хорошие результаты дает одновременное использование сразу нескольких типов проходных отверстий, дающих разный уровень перепадов давления. В результате прохождения воды по емкости камеры на выходной патрубок она поступает в нагретом состоянии.

Активные теплогенераторы

Альтернативный вариант устройства — вихревой генератор с подвижным элементом. Процесс кавитации осуществляется здесь внутри камер кавитационого типа с активаторами дисковой или барабанной конструкции. Вытеснение газа и образование пузырьков происходит здесь за счет вращения активатора и прохождения воды через перфорацию на его поверхности и многочисленные разнонаправленные отверстия на противоположной стенке камеры. Подобрать их количество и подходящую форму считается затруднительным даже на современном этапе развития металлообработки. Поэтому большинство моделей имеют перфорацию только на активаторе.

Область применения теплогенераторов

Долгое время вихревые генераторы для частного дома рассматривались только как устройства для альтернативного отопления. Благодаря усовершенствованию конструкции им найдено более разнообразное применение:

• Обогрев жилых и производственных помещений;
• Подготовка горячей воды для отдельных технологических операций;
• Использование в качестве проточных водонагревателей;
• Пастеризация и гомогенизация пищевых смесей и фармацевтических препаратов;
• Получение потока холодной воды под давлением;
• Парогенерация для поддержания микроклимата или иных производственных задач;
• Смешивание, разделение и обогащение нефтепродуктов.

Преимущества и недостатки вихревых генераторов

В числе неоспоримых достоинств стоит отметить:

• Экологическую безопасность;
• Защищенность от взрывов и возгораний;
• Возможность встраивания в уже имеющуюся систему оборудования;
• Экономичность, низкую стоимость полученной тепловой энергии;
• Работа без необходимости обустройства охлаждения;
• Возможность эксплуатации в условиях отсутствия устройств дымоудаления и отведения вредных веществ;
• Уровень КПД до 91-92%;
• Защиту от образования накипи, что снижает риск порчи оборудования вследствие коррозии и разрушения элементов.

Ограничения по использованию вихревых генераторов могут быть связаны со следующими особенностями:

• сравнительно высокий уровень производимого шума;
• крупные размеры;
• необходимость точной настройки кавитации;
• затратный ремонт при выходе из строя одного из элементов конструкции.

Как собрать вихревой теплогенератор для частного дома своими руками

Для конструирования вихревого генератора для частного дома своими руками потребуются камера со встроенным диском, электродвигатель, насос, дрель-болгарка, сварка, паяльник, комплект труб и запорной фурнитуры, надежная станина. Сборку следует осуществлять в строго определенной последовательности:

• на диск наносится неглубокая хаотичная перфорация;
• диск закрывается кожухом, после чего камера проверяется на герметичность;
• вал двигателя подключается к валу вращения диска;
• двигатель с камерой надежно фиксируется на станине;
• к теплогенерирующей трубе подключаются вход для холодной воды и выход для нагретого теплоносителя;
• к устройству подводится внешнее электропитание;
• генератор тестируется на предмет работоспособности и эксплуатации.

Конструктивные особенности устройства позволяют подключать его в уже действующую систему отопления или предусмотреть комплект отдельных радиаторов.