Критерии выбора лучшего вихревого теплогенератора

Вихревой теплогенератор позволяет получать тепло в результате преобразования энергий: одного ее рода в другой эквивалент. Производительность таких устройств крайне высока, в результате чего жидкость может нагреваться до 95 градусов. А это позволяет обеспечивать объекты разной величины и целевого назначения горячей водой и теплом с существенной экономией.

Область применения теплогенераторов

На сегодняшний день помимо проведения непрерывных разработок уже вводятся в эксплуатацию альтернативные источники энергии и тепла. В зависимости от условий рабочей среды могут применяться различные агрегаты для обогрева помещения или системной подачи горячей воды. В качестве одного из таких вариантов выступает вихревой теплогенератор.

Смотрим видео, принцип работы и область применения:

Основная задача подобных агрегатов заключается в нагреве воды. В результате высокой эффективности этого процесса можно направлять полученное тепло на отопление производственных, гражданских, сельскохозяйственных и частных объектов. При этом вихревой теплогенератор позволяет организовать полностью автономную систему отопления. Дополнительно к этому свойство данного устройства преобразовывать один вид энергии в другой может обеспечить любой объект горячей водой.

Основы функционирования

Достоверного и подтвержденного объяснения того, как работает вихревой теплогенератор, до сих пор нет. Известно лишь, что функционирует такой агрегат на основе процесса кавитации. При вращении воды посредством ротора происходит образование пузырьков, заполненных газообразной средой. По мере движения жидкости пузырьки «схлопываются», что, по мнению многих, как раз и является причиной нагрева воды. Прогретая жидкость подается в систему отопления. Приблизительная схема функционирования выглядит следующим образом:

Тем не менее, исследования не останавливались и сегодня вихревой теплогенератор представлен довольно большим количеством исполнений. Тот факт, что разработки продолжились, несмотря на отсутствие твердого основания для подобных процессов, объясняется высоким КПД, так как нагрев жидкости происходит с эффективностью 100%.

Ряд преимуществ и недостатков

Вихревой высокопроизводительный теплогенератор представлен большим количеством исполнений как раз благодаря тому, что подобные устройства характеризуются рядом значимых достоинств, среди которых:

Возможность обеспечить объект горячей водой и достаточным количеством тепла для эффективного отопления;

Вихревой кавитационный теплогенератор позволяет организовать полностью автономную отопительную систему;

Отсутствует необходимость принудительного охлаждения;

В зависимости от исполнения к числу преимуществ может быть добавлена компактность;

Непродолжительные сроки окупаемости, что также зависит от модели аппарата (от 6 до 12 месяцев);

Эффективный прогрев рабочей среды характеризуется небольшими тепловыми потерями.

Как и любой другой альтернативный источник тепла, вихревой кавитационный теплогенератор не пользуется широкой популярностью, несмотря на довольно высокую эффективность. Соответственно, один из главных недостатков – высокая стоимость, что отчасти обусловлено незначительным уровнем распространения подобной техники, несмотря на то, что сегодня производители предлагают различные модели.

Рекомендации по выбору

Вихревой кавитационный теплогенератор существует в разных исполнениях. Сегодня наиболее распространены устройства, работающие на водяной основе, то есть, в качестве теплоносителя выступает жидкость.

Но есть возможность приобрести и твердотопливный агрегат, на выходе которого образуется газообразная смесь дымового газа и воздушной среды.

Теплогенератор твердотопливный высокопроизводительный вихревой отличается возможностью сжигания древесины высокой влажности (до 65%). Соответственно, при выборе учитывается назначение агрегата и предполагаемая нагрузка, так как существуют исполнения с разным уровнем тепловой мощности. В зависимости от того, какой по величине объект предполагается обслуживать, подбирается подходящее устройство.

В случае с твердотопливным оборудованием важно учесть скорость расхода топлива, размеры погрузочной камеры и вид загрузки топлива. Можно подбирать вихревой разнотипный теплогенератор по уровню тепловой мощности, а можно обратить внимание на пункт в сопроводительной документации о том, какой величины объем допускается прогревать. Немаловажным является вес, а также габаритные размеры оборудования.

Для крупных помещений и зданий предполагается использование массивных агрегатов, тогда как для частного жилья достаточно устройства мощностью 2,2 кВт и весом всего 40 кг.

Обзор моделей разных конструкций

Если планируется задействовать вихревой теплогенератор, то можно купить его по цене 62 000 руб., как, например, модель мощностью 2,2 кВт от производителя ЗАО «Индустриальные технологии 21». Это жидкостный агрегат, который может быть подключен к новой или уже действующей системе отопления. Агрегат обслуживает помещение объемом до 90 куб. м, его вес составляет 40 кг.

Смотрим видео о продукции компании «Индустриальные технологии 21»:

Если выбрать твердотопливное исполнение, то в данном случае рассматривается более производительное оборудование с тепловой мощностью от 250 до 700 кВт. Например, модели ТВВ-Р-250, ТВВ-Р-500, ТВВ-Р-700. Все они предполагают ручную загрузку топлива. Но более мощные исполнения потребляют больше топлива. Если модель 250 расходует 120 кг/час, то исполнение 700 потребляет около 340 кг/час. Существуют устройства намного более производительные тепловой мощностью 2 500 кВт. Если планируется использовать такие вихревые теплогенераторы, то их цена будет заметно выше.

Рекомендации по эксплуатации

Чем меньше габаритные размеры подобной техники, тем более простым будет ее эксплуатация. Например, существуют полностью автономные устройства с автоматическим управлением. При этом пользователю нет необходимости участвовать в процессе. А вот при использовании некоторых исполнений твердотопливных теплогенераторов без участия обученного оператора для загрузки топлива не обойтись, так как в данных агрегата предполагается ручная подача древесины.

Сегодня существуют разные исполнения подобной техники с полностью автоматизированным исполнением, включая и предустановленный температурный режим. Учитывая, что агрегаты такого рода полностью безопасны, как с точки зрения экологичности, так и с точки зрения пожарной безопасности, то нет необходимости их постоянного контроля.

Но для эффективной продолжительной работы рекомендуется периодически производить обслуживание, в особенности, агрегатов, которые работают с жидкостным теплоносителем.

Таким образом, для организации отопительной системы и горячего водоснабжения не всегда обязательно обращаться к стандартным решениям. На практике оказывается, что при использовании тепловых установок на базе вихревых теплогенераторов отмечается существенная экономия в сравнении с прочими видами отопительных систем.

В результате можно получить не просто высокопроизводительную технику, но еще и экономить при ее эксплуатации. Несмотря на довольно высокую стоимость подобных агрегатов, их дальнейшая эксплуатация полностью окупается, причем этого не придется ждать слишком долго, так как в некоторых случаях сроки окупаемости достигают 6 месяцев.

Вихревой теплогенератор : устройство, принцип работы, критерии выбора

Далеко не на всех промышленных объектах существует возможность отапливать помещения классическими теплогенераторами, работающими от сжигания газа, жидкого или твердого топлива, а использование нагревателя с ТЭНами является нецелесообразным или небезопасным. В таких ситуациях на помощь приходит вихревой теплогенератор, использующий для нагревания рабочей жидкости кавитационные процессы. Основные принципы работы этих устройств были открыты еще в 30-х годах прошлого века, активно разрабатывались с 50-х годов. Но внедрение в производственный процесс нагрева жидкости за счет вихревых эффектов произошло только в 90-х годах, когда вопрос экономии энергоресурсов стал наиболее остро.

Устройство и принцип работы

Изначально, за счет вихревых потоков научились получать нагрев воздуха и других газовых смесей. В тот момент греть так воду не представлялось возможным из-за отсутствия у нее свойств к сжатию. Первые попытки в этом направлении сделал Меркулов, который предложил заполнить трубу Ранка водой вместо воздуха. Выделение тепла оказалось побочным эффектом вихревого движения жидкости, и долгое время процесс не имел даже обоснования.

Сегодня известно, что при движении жидкости по специальной камере от избыточного давления молекулы воды выталкивают молекулы газа, которые скапливаются в пузырьки. Из-за процентного преимущества воды ее молекулы стремятся раздавить газовые включения, и в них возрастает поверхностное давление. При дальнейшем поступлении молекул газа температура внутри включений возрастает, достигая 800 – 1000ºС. А после достижения зоны с меньшим давлением происходит процесс кавитации (схлопывания) пузырьков, при котором накопленная тепловая энергия выделяется в окружающее пространство.

В зависимости от способа формирования кавитационных пузырьков внутри жидкости все вихревые теплогенераторы подразделяются на три категории:

• Пассивные тангенциальные системы;
• Пассивные аксиальные системы;
• Активные устройства.

Теперь рассмотрим каждую из категорий более детально.

Пассивные тангенциальные ВТГ

Это такие вихревые теплогенераторы, в которых термогенерирующая камера имеет статическое исполнение. Конструктивно такие вихревые генераторы представляют собой камеру с несколькими патрубками, по которым осуществляется подача и съем теплоносителя. Избыточное давление в них создается путем нагнетания жидкости компрессором, форма камеры и ее содержание представляет собой прямую или закрученную трубу. Пример такого устройства приведен на рисунке ниже.

Рис. 1. Принципиальная схема пассивного тангенциального генератора

При движении жидкости по входному патрубку происходит затормаживание на входе в камеру за счет тормозящего приспособления, из-за чего возникает разреженное пространство в зоне расширения объема. Затем происходит схлопывание пузырьков и нагревание воды. Для получения вихревой энергетики в пассивных вихревых теплогенераторах устанавливаются несколько входов / выходов из камеры, форсунки, переменная геометрическая форма и прочие приемы для создания переменного давления.

Пассивные аксиальные теплогенераторы

Как и предыдущий тип, пассивные аксиальные не имеют подвижных элементов для создания завихрений. Вихревые теплогенераторы такого типа осуществляют нагрев теплоносителя за счет установки в камере диафрагмы с цилиндрическими, спиральными или коническими отверстиями, сопла, фильера, дросселя, выступающих в роли сужающего устройства. В некоторых моделях устанавливаются по нескольку нагревательных элементов с различными характеристиками проходных отверстий для повышения эффективности их работы.

Рис. 2: принципиальная схема пассивного аксиального теплогенератора

Посмотрите на рисунок, здесь приведен принцип действия простейшего аксиального теплогенератора. Данная тепловая установка состоит из нагревательной камеры, входного патрубка, вводящего холодный поток жидкости, формирователя потока (присутствует далеко не во всех моделях), сужающего устройства, выходного патрубка с горячим потоком воды.

Активные теплогенераторы

Нагревание жидкости в таких вихревых теплогенераторах осуществляется за счет работы активного подвижного элемента, взаимодействующего с теплоносителем. Они оснащаются камерами кавитационного типа с дисковыми или барабанными активаторами. Это роторные теплогенераторы, одним из наиболее известных среди них является теплогенератор Потапова. Простейшая схема активного теплогенератора приведена на рисунке ниже.

Рис. 3. принципиальная схема активного теплогенератора

При вращении активатора в таком кавитационном теплогенераторе происходит образование пузырьков благодаря отверстиям на поверхности активатора и разнонаправленных с ними на противоположной стенке камеры. Такая конструкция считается наиболее эффективной, но и достаточно сложной в подборе геометрических параметров элементов. Поэтому преимущественное большинство вихревых теплогенераторов имеет перфорацию только на активаторе.

Назначение

На заре внедрения кавитационного генератора в работу он использовался только по прямому назначению – для передачи тепловой энергии. Сегодня, в связи с развитием и совершенствованием данного направления, вихревые теплогенераторы применяются для:

• Отопления помещений, как в бытовых, так и в производственных зонах;
• Нагревания жидкости для осуществления технологических операций;
• В качестве проточных водонагревателей, но с более высоким КПД, чем у классических бойлеров;
• Для пастеризации и гомогенезации пищевых и фармацевтических смесей с установленной температурой (при этом обеспечивается удаление вирусов и бактерий из жидкости без термической обработки);
• Получения холодного потока (в таких моделях горячая вода является побочным эффектом);
• Смешивание и разделение нефтепродуктов, добавление в получаемую смесь химических элементов;
• Парогенерации.

С дальнейшим совершенствованием вихревых теплогенераторов сфера их применения будет расширяться. Тем более что данный вид нагревательного оборудования имеет ряд предпосылок для вытеснения пока еще конкурентных технологий прошлого.

Преимущества и недостатки

В сравнении с идентичными технологиями, предназначенными для обогрева помещений или нагрева жидкостей вихревые теплогенераторы обладают рядом весомых преимуществ:

• Экологичность – в сравнении с газовыми, твердотопливными и дизельными теплогенераторами они не загрязняют окружающую среду;
• Пожаро- и взрывобезопасность – вихревые модели, в сравнении с газовыми теплогенераторами и устройствами на нефтепродуктах не представляют такой угрозы;
• Вариативность — вихревой теплогенератор может устанавливаться в уже существующие системы без необходимости установки новых трубопроводов;
• Экономность – в определенных ситуациях гораздо выгоднее классических теплогенераторов, так как обеспечивают ту же тепловую мощность в перерасчете на затрачиваемую электрическую мощность;
• Нет необходимости организации системы охлаждения;
• Не требуют организации отвода продуктов сгорания, не выделяют угарный газ и не загрязняют воздух рабочей зоны или жилого помещения;
• Обеспечивают достаточно высокий КПД – порядка 91 – 92% при сравнительно небольшой мощности электродвигателя или насоса;
• Не образуется накипь в процессе нагревания жидкости, что в значительной мере снижает вероятность повреждений из-за коррозии и засорения известковыми осадками;

Но, помимо преимуществ вихревые теплогенераторы имеют и ряд недостатков:

• Создает сильную шумовую нагрузку в месте установки, что сильно ограничивает их применение непосредственно в спальнях, залах, офисах и им подобных местах;
• Характеризуется большими габаритами, в сравнении с классическими нагревателями жидкости;
• Требует точной настройки процесса кавитации, так как пузырьки при столкновении со стенками трубопровода и рабочими элементами насоса приводят к их быстрому изнашиванию;
• Достаточно дорогостоящий ремонт при выходе со строя элементов вихревого теплогенератора.

Критерии выбора

При выборе вихревого теплогенератора важно определить актуальные параметры устройства, которые в наибольшей степени подойдут для решения поставленной задачи. К таким параметрам относятся:

• Потребляемая мощность – определяет количество расходуемой из сети электроэнергии, требуемой для работы установки.
• Коэффициент преобразования – определяет соотношение потребленной энергии в кВт и выделенной в качестве тепловой энергии в кВт.
• Скорость потока – определяет скорость движения жидкости и возможность ее регулирования (позволяет регулировать теплообмен в системах отопления или напор в нагревателе воды).
• Тип вихревой камеры – определяет способ получения тепловой энергии, эффективность процесса и требуемые для этого затраты.
• Габаритные размеры – важный фактор, влияющий на возможность установки теплогенератора в каком-либо месте.
• Количество контуров циркуляции – некоторые модели помимо контура теплоснабжения имеют контур отведения холодной воды.

Параметры некоторых вихревых теплогенераторов приведены в таблице ниже:

Таблица: характеристики некоторых моделей вихревых генераторов

Установленная мощность электродвигателя, кВт	55	75	90	110	160
Напряжение в сети, В	380	380	380	380	380
Обогреваемый объем до, куб.метры.	5180	7063	8450	10200	15200
Максимальная температура теплоносителя, о С	95	95	95	95	95
Масса нетто, кг.	700	920	1295	1350	1715
Габаритные размеры:	2000 700 775	2000 700 775	2000 700 775	2400 980 775	3200 1000 918
— длина мм — ширина мм. — высота мм.
Режим работы	автомат	автомат	автомат	автомат	автомат

Также немаловажным фактором является цена вихревого теплогенератора, которая устанавливается заводом изготовителем и может зависеть как от его конструктивных особенностей, так и от параметров работы.

ВТГ своими руками

Для изготовления вихревого теплогенератора в домашних условиях вам понадобится: электрический двигатель, плоская герметичная камера с вращающимся в ней диском, насос, болгарка, сварка (для металлических труб), паяльник (для пластиковых труб) электрическая дрель, трубы и фурнитура к ним, станина или стенд для размещения оборудования. Сборка включает в себя следующие этапы:

• При помощи дрели просверлите несквозную перфорацию на диске;

Рис. 5: просверлите отверстия в диске

• Закройте диск кожухом, проследите за надежной герметизацией камеры;
• Соедините вал электродвигателя с валом вращающегося диска;
• Установите электродвигатель с камерой на станину и прочно закрепите;
• Подведите к теплогенерирующей камере трубы для подачи холодной и отвода горячей воды;
• Подключите к двигателю и насосу для прокачки жидкости по системе электропитание от внешнего источника.

Такой вихревой теплогенератор можно подключить как к уже существующей системе теплоснабжения, так и установить для него отдельные радиаторы отопления.