Кавітаційний теплогенератор: будова, види, застосування. Всі подробиці про виготовлення вихрових теплогенераторів своїми руками Відео. Вихровий теплогенератор своїми руками

Теплогенератор Потапова не відомий широким народним масам і ще мало вивчений з наукового погляду. Вперше спробувати здійснити ідею, що спала на думку, Юрій Семенович Потапов наважився вже ближче до кінця вісімдесятих років минулого століття. Дослідження проводились у місті Кишиневі. Дослідник не помилився, і результати спроб перевершили всі його очікування.

Готовий теплогенератор вдалося запатентувати та пустити у загальне користування лише на початку лютого 2000 року.

Всі думки щодо створеного Потаповим теплогенератора досить сильно розходяться. Хтось вважає його практично світовим винаходом, що приписують йому дуже високу економічність при експлуатації - до 150%, а в окремих випадках і до 200% економії енергії. Вважають, що практично створено невичерпне джерело енергії на Землі без шкідливих наслідків для довкілля. Інші стверджують протилежне - мовляв, усе це шарлатанство, і теплогенератор, насправді, вимагає ресурсів навіть більше, ніж при використанні його типових аналогів.

За деякими джерелами, розробки Потапова заборонені у Росії, Україні та на території Молдови. За іншими джерелами, все-таки, на даний момент у нашій країні термогенератори подібного типу випускають кілька десятків заводів і продаються вони по всьому світу, давно мають попит і займають призові місця на різних технічних виставках.

Описова характеристика будови теплогенератора

Уявити, як виглядає теплогенератор Потапова можна, ретельно вивчивши його будову. Тим більше, що він складається з досить типових деталей, і про що йдеться, зрозуміти буде не складно.

Отже, центральною та найґрунтовнішою частиною теплогенератора Потапова є його корпус. Він займає центральне положення у всій конструкції та має циліндричну форму, встановлений він вертикально. До нижньої частини корпусу, його фундаменту, торцем приєднаний циклон для зародження в ньому вихрових потоків та збільшення швидкості просування рідини. Оскільки установка в основі своєї дії має великі швидкісні явища, то її конструкції необхідно було передбачити елементи, що гальмують весь процес для зручнішого управління.

Для таких цілей у протилежному боці від циклону до корпусу приєднується спеціальний гальмівний пристрій. Воно теж циліндричної форми, у центрі його встановлена вісь. На осі по радіусах прикріплено кілька ребер, кількістю від двох. Слідом за гальмівним пристроєм передбачено дно, з вихідним отвором для рідини. Далі по ходу отвір перетворюється на патрубок.

Це основні елементи теплогенератора, всі вони розташовані у вертикальній площині та щільно з'єднані. Додатково патрубок для виходу рідини має перепускний патрубок. Вони щільно скріплені та забезпечують контакт двох кінців ланцюжка основних елементів: тобто патрубок верхньої частини з'єднаний з циклоном у нижній частині. У місці зчеплення перепускного патрубка з циклоном передбачено додатковий малий гальмівний пристрій. До торцевої частини циклону під прямим кутом до осі основного ланцюжка елементів приладу приєднано інжекційний патрубок.

Інжекційний патрубок передбачений конструкцією пристрою з метою з'єднання насоса з циклоном, що приводять та відводять трубопроводами для рідини.

Прототип теплогенератора Потапова

Натхненником Юрія Семеновича Потапова на створення теплогенератора стала вихрова труба Ранка. Труба Ранка була винайдена з метою поділу гарячої та холодної мас повітря. Пізніше в трубу Ранка почали запускати воду з метою отримання аналогічного результату. Вихрові потоки брали свій початок у так званому равлику - конструктивній частині приладу. У процесі застосування труби Ранка було помічено, що вода після проходження равликоподібного розширення приладу змінювала свою температуру на позитивний бік.

На це незвичайне, до кінця не обґрунтоване з наукової точки зору явище і звернув увагу Потапов, застосувавши його для винаходу теплогенератора з однією лише невеликою відмінністю в результаті. Після проходження води через вихор її потоки не різко ділилися на гарячий та холодний, як це відбувалося з повітрям у трубі Ранка, а на теплий та гарячий. Внаслідок деяких вимірювальних досліджень нової розробки Юрій Семенович Потапов з'ясував, що найенерговитратніша частина всього приладу - електричний насос - витрачає набагато менше енергії, ніж її виробляється в результаті роботи. У цьому полягає принцип економічності, у якому заснований теплогенератор.

Фізичні явища, з урахуванням яких діє теплогенератор

Загалом, у способі дії теплогенератора Потапова нічого складного чи незвичайного немає.

Принцип дії цього винаходу заснований на процесі кавітації, його ще називають вихровим теплогенератором. Кавітація заснована на утворенні бульбашок повітря в товщі води, що спричинена силою вихрової енергії потоку води. Утворення бульбашок завжди супроводжується специфічним звуком та утворенням певної енергії внаслідок їх ударів на великій швидкості. Пухирці є порожнини у воді, заповнені випарами від води, в якій вони самі і утворилися. Рідина чинить постійний тиск на пляшечку, відповідно, він прагне переміщатися з області високого тиску в область низького, щоб уціліти. У результаті він не витримує тиску і різко стискається або «лопається», при цьому виплескуючи енергію, що утворює хвилю.

«Вибухова» енергія великої кількості бульбашок, що виділяється, має таку силу, що здатна зруйнувати значні металеві конструкції. Саме така енергія і служить додатковою при нагріванні. Для теплогенератора передбачений повністю закритий контур, у якому утворюються бульбашки дуже малого розміру, що лопаються в товщі води. Вони не мають такої руйнівної сили, але забезпечують приріст теплової енергії до 80%. У контурі забезпечується підтримка змінного струму напругою до 220В, цілісність важливих процесу електронів при цьому зберігається.

Як уже було сказано, для роботи теплової установки необхідне утворення «водяного вихору». За це відповідає вбудований теплову установку насос, який утворює необхідний рівень тиску і з силою направляє його в робочу ємність. Під час виникнення завихрення у воді відбуваються певні зміни з механічною енергією у товщі рідини. В результаті починає встановлюватись однаковий температурний режим. Додаткова енергія створюється, за Ейнштейном, переходом певної маси у потрібне тепло, весь процес супроводжується холодним ядерним синтезом.

Принцип дії теплогенератора Потапова

Для повного розуміння всіх тонкощів у характері роботи такого пристрою, як теплогенератор, слід поетапно розглянути всі стадії процесу нагрівання рідини.

У системі теплогенератора насос створює тиск на рівні від 4 до 6 атм. Під створеним тиском вода з напором надходить до інжекційного патрубка, приєднаного до фланця запущеного відцентрового насоса. Потік рідини стрімко вривається в порожнину равлика, подібного до равлика в трубі Ранка. Рідина, як і в зробленому з повітрям досвіді, починає швидко обертатися вигнутим каналом для досягнення ефекту кавітації.

Наступний елемент, який містить теплогенератор і куди потрапляє рідина - це вихрова труба, в цей момент вода вже досягла однойменного характеру і стрімко рухається. Відповідно до розробок Потапова, довжина вихрової труби в рази перевищує розміри її ширини. Протилежний край вихрової труби є вже гарячим, туди й прямує рідина.

Щоб досягти необхідної точки, вона проходить свій шлях гвинтоподібно закрученою спіралі. Гвинтова спіраль розташована біля стінок вихрової труби. За мить рідина досягає свого пункту призначення – гарячої точки вихрової труби. Цією дією завершується рух рідини основним корпусом пристрою. Слідом конструктивно передбачено основний гальмівний пристрій. Цей пристрій призначений для часткового виведення гарячої рідини з набутого нею стану, тобто потік дещо вирівнюється завдяки радіальним пластин, закріпленим на втулці. Втулка має внутрішню порожню порожнину, яка з'єднується з малим гальмівним пристроєм, що йде за циклоном у схемі будови теплогенератора.

Уздовж стінок гальмівного пристрою гаряча рідина дедалі ближче просувається до виходу з пристрою. Тим часом по внутрішній порожнині втулки основного гальмівного пристрою назустріч потоку гарячої рідини протікає вихровий потік відведеної холодної рідини.

Часу контакту двох потоків через стінки втулки достатньо, щоб нагріти холодну рідину. І тепер уже теплий потік прямує до виходу через малий гальмівний пристрій. Додаткове нагрівання теплого потоку здійснюється під час проходження його по гальмівному пристрої під дією явища кавітації. Добре прогріта рідина готова вийти з малого гальмівного пристрою по байпасу і пройти по основному патрубку, що відводить, що з'єднує два кінці основного ланцюга елементів теплового пристрою.

Гарячий теплоносій також прямує на вихід, але у протилежному напрямку. Згадаємо, що до верхньої частини гальмівного пристрою прикріплюється дно, в центральній частині дна передбачено отвір з діаметром, що дорівнює діаметру вихрової труби.

Вихрова труба, у свою чергу, з'єднана отвором у дні. Отже, гаряча рідина закінчує свій рух вихровою трубою проходом в отвір дна. Після гаряча рідина потрапляє в основний патрубок, що відводить, де змішується з теплим потоком. На цьому рух рідин по системі теплогенератора Потапова закінчено. На вихід з нагрівача вода надходить з верхньої частини відвідного патрубка - гаряча, а з нижньої його частини - тепла, в ньому вона змішується, готова до використання. Гаряча вода може застосовуватися або у водопроводі для господарських потреб, або як теплоносій у системі опалення. Усі етапи роботи теплогенератора відбуваються у присутності ефіру.

Особливості застосування теплогенератора Потапова для опалення приміщень

Як відомо, нагріту воду в термогенераторі Потапова можна використовувати у різних побутових цілях. Досить вигідним та зручним може бути застосування теплогенератора як конструктивна одиниця опалювальної системи. Якщо виходити із зазначених економічних параметрів установки, то жоден інший пристрій не зрівняється з економії.

Отже, при використанні теплогенератора Потапова для нагрівання теплоносія та пуску його в систему передбачений наступний порядок: відпрацьована рідина з нижчою температурою від первинного контуру знову надходить у відцентровий насос. У свою чергу відцентровий насос відправляє теплу воду через патрубок безпосередньо в систему опалення.

Переваги теплогенераторів при використанні для опалення

Найбільш явна перевага теплогенераторів – досить просте обслуговування, незважаючи на можливість вільної установки без попиту спеціального дозволу на те у працівників електромереж. Достатньо раз на півроку перевірити деталі пристрою, що труться, - підшипники і сальники. При цьому, за заявами постачальників, середній гарантований термін служби – до 15 років та більше.

Теплогенератор Потапова відрізняється повною безпекою і нешкідливістю для навколишнього середовища і людей, що його використовують. Екологічність обґрунтована тим, що під час роботи кавітаційного теплогенератора виключаються викиди в атмосферу шкідливих продуктів від переробки природного газу, твердопаливних матеріалів та дизельного палива. Вони просто не використовуються.

Підживлення роботи походить від електромережі. Виключається можливість виникнення спалаху через відсутність контакту з відкритим вогнем. Додаткову безпеку забезпечує панель приладів, з нею проводиться тотальний контроль за всіма процесами зміни температури і тиску в системі.

Економічна ефективність при опаленні приміщення теплогенераторами виявляється у кількох перевагах. По-перше, не потрібно дбати про якість води, коли вона відіграє роль теплоносія. Думати про те, що вона завдасть шкоди всій системі тільки через її низьку якість, не доведеться. По-друге, фінансових вкладень в облаштування, прокладання та обслуговування теплових трас робити не потрібно. По-третє, нагрівання води з використанням фізичних законів та застосування кавітації та вихрових потоків повністю виключає появу кальцієвих каменів на внутрішніх стінках установки. По-четверте, виключаються витрати коштів на транспортування, зберігання та придбання раніше необхідних паливних матеріалів (природного вугілля, твердопаливних матеріалів, нафтових продуктів).

Безперечна перевага теплогенераторів для домашнього користування полягає в їх винятковій універсальності. Спектр застосування теплогенераторів у побутовому побуті дуже широкий:

в результаті проходження через систему вода перетворюється, структурується, а хвороботворні мікроби за таких умов гинуть;
водою з теплогенератора можна поливати рослини, що сприятиме їхньому бурхливому зростанню;
теплогенератор здатний нагріти воду до температури, що перевищує точку кипіння;
теплогенератор може працювати в сукупності з системами, що вже використовуються, або бути вбудованим у нову опалювальну систему;
теплогенератор вже давно використовується обізнаними про нього людьми як основний елемент опалювальної системи в будинках;
теплогенератор легко і без особливих витрат готує гарячу воду для використання в господарських потребах;
теплогенератор може нагрівати рідини, що використовуються за різними призначеннями.

Цілком несподіваною перевагою є те, що теплогенератор можна застосовувати навіть для переробки нафти. Зважаючи на унікальність розробки, вихрова установка здатна розріджувати важкі проби нафти, провести підготовчі заходи перед транспортуванням на нафтопереробні заводи. Всі ці процеси проводяться з мінімальними витратами.

Слід зазначити здатність теплогенераторів до абсолютно автономної роботи. Тобто режим інтенсивності його можна задати самостійно. До того ж всі конструкції теплогенератора Потапова дуже прості при монтажі. Залучати працівників сервісних організацій не потрібно, всі операції зі встановлення можна зробити самостійно.

Самостійне встановлення теплогенератора Потапова

Для встановлення своїми руками вихрового теплогенератора Потапова як основний елемент опалювальної системи потрібно досить мало інструментів та матеріалів. Це за умови, що розведення самої опалювальної системи вже готове, тобто регістри підвішені під вікнами та з'єднані між собою трубами. Залишається лише підключити пристрій, що подає гарячий теплоносій. Необхідно підготувати:

хомути - для щільного з'єднання труб системи та труб теплогенератора, типи з'єднань залежатимуть від матеріалів труб, що використовуються;
інструменти для холодного або гарячого зварювання - при використанні труб з обох боків;
герметик для ущільнення з'єднань;
плоскогубці для утяжки хомутів.

При встановленні теплогенератора передбачена діагональна розведення труб, тобто по ходу руху гарячий теплоносій буде подаватися у верхній патрубок батареї, проходити через неї, а теплоносій, що остигає, виходити з протилежного нижнього патрубка.

Безпосередньо перед встановленням теплогенератора необхідно переконатися в цілісності та справності всіх його елементів. Потім вибраним способом потрібно приєднати патрубок, що подає воду, до подає в систему. Те саме зробити з відвідними патрубками - з'єднати відповідні. Потім слід подбати про підключення до системи опалення необхідних контролюючих приладів:

запобіжний клапан для підтримання тиску системи в нормі;
циркуляційний насос для примусу руху рідини системою.

Після теплогенератор підключається до електроживлення напругою 220В і проводиться заповнення системи водою при відкритих повітряних засувках.

Вихровий теплогенератор Потапова, або скорочено ВТП, був розроблений спеціально для того, щоб отримувати теплову енергію за допомогою всього лише електричного двигуна та насоса. Такий пристрій використовується переважно як економне джерело тепла.

Сьогодні ми розглянемо особливості конструкції цього пристрою, а також як виготовити вихровий теплогенератор своїми руками.

Принцип роботи

Працює генератор у такий спосіб. Вода (або будь-який інший теплоносій, що використовується) потрапляє в кавітатор. Електродвигун потім розкручує кавітатор, в якому при цьому хлопаються бульбашки - це і є кавітація, звідси назва елемента. Так вся рідина, яка потрапляє до нього, починає грітися.

Електроенергія, потрібна для роботи генератора, витрачається на три речі:

На утворення звукових коливань.
Для того, щоб подолати силу тертя у пристрої.
Нагрівання рідини.

При цьому, як стверджують творці пристрою, зокрема сам молдаванин Потапов, для роботи використовується відновлювана енергія, хоча не зовсім зрозуміло, звідки вона з'являється. Як би там не було, додаткового випромінювання не спостерігається, отже, можна говорити чи не про стовідсотковий ККД, адже майже вся енергія витрачається на нагрівання теплоносія. Але це теоретично.

Навіщо використовується?

Наведемо невеликий приклад. У країні є маса підприємств, які з тих чи інших причин не можуть дозволити собі газове опалення: чи магістралі немає неподалік, чи ще щось. Тоді що лишається? Обігріти електрикою, але тарифи на такі опалення можуть жахнути. Ось тут і рятує диво-прилад Потапова. При його використанні витрати на електроенергію залишаться тими ж, ККД, зрозуміло, теж, тому що більше сотні йому все одно не бути, а от ККД у фінансовому плані становитиме від 200% до 300%.

Виходить, ефективність вихрового генератора – 1.2-1.5.

Необхідні інструменти

Що ж, настав час приступати до самостійного виготовлення генератора. Давайте подивимося, що нам знадобиться:

Шліфувальна машинка кутова або турбінка;
Залізний куточок;
Зварювання;
Болти, гайки;
Електричний дриль;
Ключі 12-13;
Свердла до дриля;
Фарба, пензлик та ґрунтовка.

Технологія виробництва. Двигун

Зверніть увагу! Зважаючи на те, що не існує ніякої інформації щодо характеристик пристрою з точки зору потужності насоса, всі параметри, наведені нижче, будуть зразковими.

Читайте також про встановлення водяного насоса для опалення.

Найпростіший варіант виготовити вихровий теплогенератор своїми руками – використовувати у роботі стандартні деталі. Нам може підійти практично будь-який двигун, чим більшу потужність він матиме, тим більше теплоносія зможе нагріти. При виборі електродвигуна слід врахувати насамперед напругу у вашому будинку. Наступний етап – створення станини під двигун. Станіна є звичайним залізним каркасом, для якого краще використовувати залізні куточки. Розмірів ніяких ми не скажемо, тому що вони залежать від габаритів двигуна та визначаються на місці.

Нарізаємо турбінкою косинці необхідної довжини. Зварюємо із них квадратну конструкцію таких розмірів, щоб усі елементи туди помістилися.
Вирізаємо додатковий куточок і приварюємо його до каркаса впоперек таким чином, щоб до нього можна було прикріпити електродвигун.
Фарбуємо станину, чекаємо, поки висохне.
Свердлимо отвори для кріплення, закріплюємо електродвигун.

Встановлюємо насос

Далі ми маємо вибрати «правильний» водяний насос. Асортимент цих інструментів сьогодні настільки широкий, що можна знайти собі модель будь-якої сили та габаритів. Нам треба звертати увагу лише на дві речі:

Чи зможе двигун розкрутити цей насос;
Чи є він (насос) відцентровим.

У вихрового генератора корпус є циліндр, закритий з обох сторін. З обох боків повинні знаходитися наскрізні отвори, за допомогою яких пристрій під'єднуватиметься до опалювальної системи. Але головна особливість конструкції – усередині корпусу: одразу біля вхідного отвору розміщено жиклер. Отвір жиклера має підбиратися суто індивідуально.

Зверніть увагу! Бажано при цьому, щоб отвір жиклера був удвічі меншим, ніж 1/4 загального діаметра циліндра. Якщо отвір буде меншим, вода не зможе проходити крізь нього в необхідній кількості і насос почне грітися. Понад те, внутрішні елементи почнуть руйнуватися кавітацією.

Для виготовлення корпусу нам знадобляться такі інструменти:

Залізна труба із товстими стінками діаметром близько 10 см;
Муфти для з'єднання;
Зварювання;
Кілька електродів;
Турбінка;
Пара патрубків, в яких виконано різьблення;
Електричний дриль;
Свердла;
Ключ розвідний.

Тепер – безпосередньо до процесу виготовлення.

Для початку відрізаємо шматок труби довжиною близько 50-60 см і робимо на її поверхні зовнішнє проточування приблизно на підлогу товщини, 2-2.5 см. нарізаємо різьблення.
Беремо ще два шматки цієї труби, довжиною по 5 см кожен, і робимо з них пару кілець.
Потім беремо металевий лист з такою ж товщиною, як і у труби, вирізаємо з неї своєрідні кришки, приварюємо їх там, де різьблення не робилося.
По центру кришок робимо два отвори - один з них по колу патрубка, другий - по колу жиклера. Усередині кришки поруч із жиклером просвердлюємо фаску таким чином, щоб вийшла форсунка.
Підключаємо генератор до системи опалення. патрубок біля форсунки приєднуємо до насоса, але тільки до того отвору, звідки під напором надходить вода. Другий патрубок з'єднуємо з входом в опалювальну систему, вихід необхідно підключити до входу насоса.

Насос створюватиме тиск, який, впливаючи на воду, змусить її проходити через форсунку нашої конструкції. У спеціальній камері вода буде перегріватися через активне перемішування, після чого подається безпосередньо в опалювальний контур. Щоб можна було регулювати температуру, вихровий теплогенератор своїми руками повинен оснащуватися спеціальним замикаючим пристроєм, що знаходиться поруч із патрубком. Якщо трохи прикрити запор, то конструкція довше переганятиме воду по камері, отже, через це температура підніметься. Таким чином і працює такий обігрівач.

Інші способи альтернативного опалення

Підвищуємо продуктивність

Насос втрачає теплову енергію, що є головним недоліком генератора вихрового (принаймні, в описаному своєму варіанті). Тому насос краще занурити в спеціальну водяну сорочку, щоб тепло, що виходить від нього, також приносило користь.

Діаметр цієї сорочки повинен бути дещо більшим, ніж у насоса. Можемо використовувати для цього за традицією обрізок труби, а можна з листової сталі зробити паралелепіпед. Його габарити мають бути такими, щоб усі елементи генератора вільно в нього поміщалися, а товщина – щоб витримував робочий тиск системи.

Крім того, знизити тепловтрати можна встановленням спеціального бляшаного кожуха навколо пристрою. Ізолятором може стати будь-який такий матеріал, який здатний витримувати робочу температуру.

Збираємо наступну конструкцію: теплогенератор, насос і патрубок, що з'єднує.
Вимірюємо, які їх габарити, і підбираємо трубу потрібного діаметра - так, щоб усі деталі легко в ній помістилися.
Виготовляємо кришки для обох сторін.
Далі дбаємо про те, щоб деталі всередині труби були жорстко закріплені, а також про те, щоб насос зумів прокачувати крізь себе теплоносій.
Просвердлюємо вихідний отвір, кріпимо на нього патрубок.

Зверніть увагу! Необхідно помістити насос максимально близько до отвору!

На другому кінці труби ми приварюємо фланець, за допомогою якого буде закріплена кришка на прокладці-ущільнювачі. Можна обладнати всередині корпусу каркас, щоб простіше встановлювати всі елементи. Збираємо пристрій, перевіряємо, наскільки міцні кріплення, перевіряємо герметичність, вставляємо в корпус та закриваємо.

Потім підключаємо вихровий теплогенератор до всіх споживачів, перевіряємо ще раз на предмет герметичності. Якщо нічого не тече, можна активувати насос. Під час відкриття/закриття крана на вході регулюємо температуру.

Можливо вас так само зацікавить стаття про те, як зробити сонячний колектор.

Утеплюємо ВТП

Насамперед, одягаємо кожух. Беремо для цього лист алюмінію або нержавіючої сталі і вирізаємо пару прямокутників. Загинати їх краще по такій трубі, яка має більший діаметр, щоб у результаті утворився циліндр. Далі слідуємо інструкції.

Скріплюємо половинки між собою за допомогою спеціального замку, який використовується для з'єднання водопровідних труб.
Робимо пару кришок для кожуха, але не забуваємо про те, що в них повинні залишатися дірки для підключення.
Обмотуємо пристрій термоізоляційним матеріалом.
Поміщаємо генератор у кожух і щільно закриваємо обидві кришки.

Є й інший спосіб збільшення продуктивності, але для цього потрібно знати, як саме працює чудо-прилад Попова, ККД якого може перевищувати (не доведено і не пояснено) 100%. Ми з вами вже знаємо, як він працює, тому може приступати безпосередньо до вдосконалення генератора.

Гаситель вихорів

Так, ми зробимо пристосування з такою загадковою назвою – гасник вихорів. Він складатиметься з розташованих уздовж пластин, поміщений усередині обох кілець.

Подивимося, що нам знадобиться для роботи.

Зварювання.
Турбінка.
Аркуш стали.
Труби з товстими стінками.

Труба має бути меншою, ніж теплогенератор. Робимо з неї два кільця, приблизно по 5 см кожне. З листа вирізаємо кілька смужок одного розміру. Їхня довжина повинна становити 1/4 довжини корпусу пристрою, а ширина такої, щоб після складання залишилося вільне простір усередині.

Вставляємо в лещата пластинку, навішуємо на одному її кінці металеві кільця і зварюємо їх із пластиною.
Виймаємо пластину із затиску та повертаємо іншою стороною. Беремо другу пластину та поміщаємо її в кільця таким чином, щоб обидві пластини розміщувалися паралельно. Аналогічним чином закріплюємо всі пластини, що залишилися.
Збираємо вихровий генератор власноруч, а отриману конструкцію встановлюємо навпроти сопла.

Зазначимо, що поле вдосконалення пристрою практично безмежне. Наприклад, замість зазначених вище пластин ми можемо застосувати дріт із сталі, скрутивши її попередньо у вигляді клубка. Крім того, ми можемо зробити дірки на пластинах різного розміру. Звичайно, про все це ніде не згадується, але хто сказав, що ви не можете використовувати ці вдосконалення?

На закінчення

І як висновок – кілька слушних порад. По-перше, всі поверхні бажано захистити фарбуванням. По-друге, всі внутрішні деталі варто робити з товстих матеріалів, оскільки він (деталі) постійно перебуватиме в досить агресивному середовищі. І по-третє, подбайте про кілька запасних кришок, що мають різного розміру отвору. Надалі вам буде підбирати необхідний діаметр, щоб досягти максимальної продуктивності пристрою.

Опалення будинку, гаража, офісу, торгових площ – питання, вирішувати яке треба одразу після того, як приміщення збудовано. І не важливо, яка пора року на вулиці. Зима все одно прийде. Так що потурбуватися про те, щоб усередині було тепло, необхідно заздалегідь. Тим, хто купує квартиру в багатоповерховому будинку, хвилюватися нема про що - будівельники вже все зробили. А ось тим, хто будує свій будинок, обладнає гараж або окрему невелику будівлю, доведеться вибирати, яку систему опалення встановлювати. І одним із рішень буде вихровий теплогенератор.

Сепарація повітря, інакше кажучи, поділ його на холодну та гарячу фракції у вихровому струмені – явище, яке лягло в основу вихрового теплогенератора, було відкрито близько ста років тому. І як це часто буває, років 50 ніхто не міг вигадати, як його використовувати. Так звану вихрову трубу модернізували різними способами і намагалися прилаштувати практично у всі види людської діяльності. Проте скрізь вона поступалася і за ціною і за ККД вже наявних приладів. Поки російський учений Меркулов не придумав запустити всередину воду, не встановив, що з виході температура підвищується кілька разів і назвав цей процес кавітацією. Ціна приладу зменшилася не набагато, а ось коефіцієнт корисної дії став майже стовідсотковим.

Принцип дії

То що таке ця загадкова і доступна кавітація? Адже все досить просто. Під час проходження через вихор у воді утворюється безліч бульбашок, які в свою чергу лопаються, вивільняючи деяку кількість енергії. Ця енергія нагріває воду. Кількість бульбашок підрахунку не піддається, а ось температуру води вихровий кавітаційний теплогенератор може підвищити до 200 градусів. Не скористатися цим було б безглуздо.

Два основні види

Незважаючи на повідомлення про те, що хтось десь змайстрував унікальний вихровий теплогенератор своїми руками такої потужності, що можна опалювати ціле місто, в більшості випадків це звичайні газетні качки, що не мають під собою жодної фактичної основи. Коли-небудь, можливо, це станеться, а поки що принцип роботи цього приладу можна використовувати лише двома способами.

Роторний теплогенератор. Корпус відцентрового насоса в цьому випадку виступатиме як статор. Залежно від потужності по всій поверхні ротора свердлять отвори певного діаметра. Саме за рахунок їх і з'являються ті бульбашки, руйнування яких і нагріває воду. Гідність у такого теплогенератора тільки одна. Він набагато продуктивніший. А ось недоліків значно більше.

Шумить така установка дуже сильно.
Зношеність деталей підвищена.
Вимагає частої заміни ущільнювачів та сальників.
Занадто дороге обслуговування.

Статичний теплогенератор. На відміну від попередньої версії тут нічого не обертається, а процес кавітації відбувається природним шляхом. Працює лише насос. І список переваг та недоліків приймає різко протилежний напрямок.

Прилад може працювати за низького тиску.
Різниця температур на холодному та гарячих кінцях досить велика.
Абсолютно безпечний, де б не використовувався.
Швидке нагрівання.
ККД 90% і вище.
Можливість використання як для обігріву, так і для охолодження.

Єдиним недоліком статичного ВТГ можна вважати дорожнечу обладнання та пов'язану з цим досить довгу окупність.

Як зібрати теплогенератор

За всіх цих наукових термінів, які можуть налякати незнайому з фізикою людину, змайструвати в домашніх умовах ВТГ цілком можливо. Повозитись, звичайно, доведеться, але якщо все зробити правильно і якісно, можна буде насолоджуватися теплом у будь-який час.

І почати, як і в будь-якій іншій справі, доведеться з підготовки матеріалів та інструментів. Знадобляться:

Зварювальний апарат.
Шліфмашинка.
Електродриль.
Набір гайкових ключів.
Набір свердл.
Металевий куточок.
Болти та гайки.
Товста металева труба.
Два патрубки з різьбленням.
Сполучні муфти.
Електродвигун.
Відцентровий насос.
Жиклер.

Ось тепер можна розпочинати безпосередньо роботу.

Встановлюємо двигун

Електродвигун, підібраний відповідно до наявної напруги, встановлюється на станину, зварену або зібрану за допомогою болтів з куточка. Загальний розмір станини обчислюється в такий спосіб, щоб у ньому можна було розмістити як двигун, а й насос. Станину краще пофарбувати, щоб уникнути появи іржі. Розмітити отвори, просвердлити та встановити електродвигун.

Підключаємо насос

Насос слід підбирати за двома критеріями. По-перше, він має бути відцентровим. По-друге, потужності двигуна має вистачити, щоб його розкрутити. Після того, як насос буде встановлений на станину, алгоритм дій такий:

У товстій трубі діаметром 100 мм і довжиною 600 мм з двох сторін потрібно зробити зовнішнє проточування на 25 мм і половину товщини. Нарізати різьбу.
На двох шматках такої ж труби довжиною кожен 50 мм нарізати внутрішнє різьблення на половину довжини.
З боку протилежної від різьблення приварити металеві кришки достатньої товщини.
По центру кришок зробити отвори. Одне за розміром жиклера, друге за розміром патрубка. З внутрішнього боку отвору під жиклером свердлом великого діаметра необхідно зняти фаску, щоб вийшла подібність форсунки.
Патрубок із форсункою приєднується до насоса. До того отвору, з якого вода подається під тиском.
Вхід системи опалення приєднується до другого патрубка.
До входу насоса приєднується вихід із системи опалення.

Цикл замкнувся. Вода буде під тиском подаватися у форсунку і за рахунок вихору, що виник там, і виниклого ефекту кавітації буде нагріватися. Регулювання температури можна здійснити, встановивши за патрубком, через який вода потрапляє у систему опалення, кульовий кран.

Ледве прикривши його, ви зможете підвищити температуру і навпаки, відкривши - знизити.

Удосконалимо теплогенератор

Це може звучати дивно, але і цю досить складну конструкцію можна вдосконалити, ще більше підвищивши її продуктивність, що буде безперечним плюсом для обігріву приватного будинку великої площі. Основується це удосконалення на тому факті, що сам насос має властивість втрачати тепло. Отже, треба змусити витрачати його якнайменше.

Досягти цього можна двома шляхами. Утеплити насос за допомогою будь-яких теплоізоляційних матеріалів, що підходять для цієї мети. Або оточити його водяною сорочкою. Перший варіант зрозумілий і доступний без будь-яких пояснень. А ось на другому слід зупинитися докладніше.

Щоб спорудити для насоса водяну сорочку, доведеться помістити його в спеціально сконструйовану герметичну ємність, здатну витримувати тиск усієї системи. Вода подаватиметься саме в цю ємність, і насос забиратиме її вже звідти. Зовнішня вода також нагріється, що дозволить насосу працювати набагато продуктивніше.

Вихорегасник

Але, виявляється, і це ще не все. Добре вивчивши та зрозумівши принцип роботи вихрового теплогенератора, можна обладнати його гасником вихорів. Потік води, що подається під великим тиском, ударяється в протилежну стінку і завихрюється. Але цих вихорів може бути кілька. Варто тільки встановити всередину пристрою конструкцію хвостовик авіаційної бомби, що нагадує своїм виглядом. Робиться це так:

З труби трохи менше діаметру, ніж сам генератор необхідно вирізати два кільця шириною 4-6 см.
Всередину кілець приваріть шість металевих пластинок, підібраних таким чином, щоб вся конструкція вийшла довгою чверті довжини корпусу самого генератора.
Під час складання пристрою закріпіть цю конструкцію всередині навпроти сопла.

Межі досконалості немає і бути не може і удосконаленням вихрового теплогенератора займаються і в наш час. Не всім це під силу. А ось зібрати пристрій за схемою, наведеною вище, цілком можливо.

Помітили, що ціна опалення та гарячого водопостачання зросла і не знаєте, що з цим робити? Вирішення проблеми дорогих енергоресурсів – це вихровий теплогенератор. Я розповім про те, як улаштований вихровий теплогенератор і який принцип його роботи. Також ви дізнаєтесь, чи можна зібрати такий прилад своїми руками та як це зробити в умовах домашньої майстерні.

Трохи історії

Вихровий тепловий генератор вважається перспективною та інноваційною розробкою. А тим часом технологія не нова, бо вже майже 100 років тому вчені думали над тим, як застосувати явище кавітації.

Перша діюча дослідна установка, так звана «вихрова труба», була виготовлена та запатентована французьким інженером Джозефом Ранком у 1934 році.

Ранк першим помітив, що температура повітря на вході в циклон (повітроочисник) відрізняється від температури того ж повітряного струменя на виході. Втім, на початкових етапах стендових випробувань вихрову трубу перевіряли не на ефективність нагрівання, а навпаки, на ефективність охолодження повітряного струменя.

Технологія отримала новий розвиток у 60-х роках ХХ століття, коли радянські вчені здогадалися вдосконалити трубу Ранка, запустивши в неї замість повітряного струменя рідину.

За рахунок більшої, порівняно з повітрям, щільності рідкого середовища, температура рідини, при проходженні через вихрову трубу, змінювалася інтенсивніше. У результаті досвідченим шляхом було встановлено, що рідке середовище, проходячи через удосконалену трубу Ранка, аномально швидко розігрівалася з коефіцієнтом перетворення енергії в 100%!

На жаль, потреби в дешевих джерелах теплової енергії на той момент не було, і технологія не знайшла практичного застосування. Перші кавітаційні установки, що діють, призначені для нагрівання рідкого середовища, з'явилися тільки в середині 90-х років двадцятого століття.

Низка енергетичних криз і, як наслідок, інтерес до альтернативних джерел енергії, що збільшується, спричинили відновлення робіт над ефективними перетворювачами енергії руху водяного струменя в тепло. В результаті сьогодні можна купити установку необхідної потужності і використовувати її в більшості опалювальних систем.

Принцип дії

Кавітація дозволяє не давати воді тепло, а витягувати тепло з води, що рухається, при цьому нагріваючи її до значних температур.

Влаштування діючих зразків вихрових теплогенераторів зовні нескладне. Ми можемо бачити потужний двигун, до якого підключений циліндричний пристрій «равлика».

«Равлик» – це доопрацьована версія труби Ранка. Завдяки характерній формі, інтенсивність кавітаційних процесів у порожнині «равлика» значно вища порівняно з вихровою трубою.

У порожнині «равлика» розташовується дисковий активатор - диск з особливою перфорацією. При обертанні диска рідке середовище в «равлику» приводиться в дію, за рахунок чого відбуваються кавітаційні процеси:

Електродвигун крутить дисковий активатор. Дисковий активатор - це найважливіший елемент конструкції теплогенератора, і він, за допомогою прямого валу або за допомогою ремінної передачі, приєднаний до електродвигуна. При включенні пристрою в робочий режим двигун передає крутний момент на активатор;
Активатор розкручує рідке середовище. Активатор влаштований таким чином, що рідке середовище, потрапляючи в порожнину диска, закручується і набуває кінетичної енергії;
Перетворення механічної енергії на теплову. Виходячи з активатора, рідке середовище втрачає прискорення і внаслідок різкого гальмування виникає ефект кавітації. В результаті кінетична енергія нагріває рідке середовище до + 95 °С, і механічна енергія стає тепловою.

Сфера використання

Ілюстрація	Опис сфери застосування
	Опалення. Обладнання, що перетворює механічну енергію руху води в тепло, з успіхом застосовується при обігріві різних будівель, починаючи з невеликих приватних будівель та закінчуючи великими промисловими об'єктами. До речі, на території Росії вже сьогодні можна нарахувати щонайменше десять населених пунктів, де централізоване опалення забезпечується не традиційними котельними, а гравітаційними генераторами.
	Нагрівання проточної води для побутового використання. Теплогенератор при включенні в мережу дуже швидко нагріває воду. Тому таке обладнання можна використовувати для розігріву води в автономному водопроводі, басейнах, лазнях, пралень і т.п.
	Змішування рідин, що не змішуються.. В лабораторних умовах кавітаційні установки можуть використовуватися для високоякісного перемішування рідких середовищ з різною щільністю, до отримання однорідної консистенції.

Інтеграція в опалювальну систему приватного будинку

Для того, щоб застосувати теплогенератор в опалювальній системі, його треба впровадити. Як це правильно зробити? Насправді в цьому немає нічого складного.

Перед генератором (на малюнку позначений цифрою 2) встановлюється відцентровий насос (на малюнку - 1), який піддаватиме воду з тиском до 6 атмосфер. Після генератора встановлюється розширювальний бак (на малюнку - 6) та запірна арматура.

Переваги застосування кавітаційних теплогенераторів

Переваги вихрового джерела альтернативної енергії
	Економічність. Завдяки ефективному витрачанню електрики та високому ККД, теплогенератор економічніший у порівнянні з іншими видами опалювального обладнання.
	Малі габарити в порівнянні зі звичайним опалювальним обладнанням подібної потужності. Стаціонарний генератор, що підходить для опалення невеликого будинку, вдвічі компактніший від сучасного газового котла. Якщо встановити теплогенератор у звичайну котельню замість твердопаливного котла, залишиться багато вільного місця.
	Невелика маса установки. За рахунок невеликої ваги навіть великі установки високої потужності можна запросто розташувати на підлозі котельні, не будуючи спеціальний фундамент. Із розташуванням компактних модифікацій проблем взагалі немає. Єдине, на що потрібно звернути увагу при монтажі приладу в системі опалення, так це на високий рівень шуму. Тому монтаж генератора можливий тільки в нежитловому приміщенні - в котельні, підвалі тощо.
	Проста конструкція. Теплогенератор кавітаційного типу настільки простий, що в ньому нема чого ламатися. У пристрої невелика кількість механічно рухомих елементів, а складна електроніка відсутня у принципі. Тому ймовірність поломки приладу, у порівнянні з газовими або навіть твердопаливними котлами, є мінімальною.
	Немає необхідності у додаткових доробках. Теплогенератор можна інтегрувати в існуючу опалювальну систему. Тобто, не потрібно змінювати діаметр труб або їх розташування.
	Немає необхідності у водопідготовці. Якщо для нормальної роботи газового казана потрібен фільтр проточної води, то встановлюючи кавітаційний нагрівач, можна не боятися засмічення. За рахунок специфічних процесів у робочій камері генератора, засмічення та накип на стінках не з'являються.
	Робота обладнання не потребує постійного контролю. Якщо за твердопаливними котлами потрібно доглядати, кавітаційний обігрівач працює в автономному режимі. Інструкція експлуатації пристрою проста - достатньо включити двигун у мережу та, при необхідності, вимкнути.
	Екологічність. Кавітаційні установки ніяк не впливають на екосистему, адже єдиний енергоспоживаючий компонент - це електродвигун.

Схеми виготовлення теплогенератора кавітаційного типу

Для того щоб зробити діючий прилад своїми руками, розглянемо креслення та схеми діючих пристроїв, ефективність яких встановлена та документально зареєстрована в патентних бюро.

Ілюстрації	Загальний опис конструкцій кавітаційних теплогенераторів
	Загальний вигляд агрегату. На малюнку 1 показано найбільш поширену схему пристрою кавітаційного теплогенератора. Цифрою 1 позначено вихрову форсунку, на якій змонтовано камеру закрутки. З боку камери закрутки можна бачити вхідний патрубок (3), який приєднано до відцентрового насоса (4). Цифрою 6 на схемі позначені впускні патрубки для створення зустрічного потоку, що обурює. Особливо важливий елемент на схемі - резонатор (7) виконаний у вигляді порожнистої камери, обсяг якої змінюється за допомогою поршня (9). Цифрою 12 та 11 позначені дроселі, які забезпечують контроль інтенсивності подачі водних потоків.
	Прилад із двома послідовними резонаторами. На рис 2 показаний теплогенератор, в якому резонатори (15 та 16) встановлені послідовно. Один з резонаторів (15) виконаний у вигляді порожнистої камери, що оточує сопло, позначене цифрою 5. Другий резонатор (16) також виконаний у вигляді порожнистої камери і розташований з зворотного торця пристрою в безпосередній близькості від вхідних патрубків (10), що подають збурюючі потоки. Дроселі, позначені цифрами 17 і 18, відповідають за інтенсивність подачі рідкого середовища та за режим роботи всього пристрою.
	Теплогенератор із зустрічними резонаторами. На рис. 3 показана малопоширена, але дуже ефективна схема приладу, в якому два резонатори (19, 20) розташовані один навпроти одного. У цій схемі вихрова форсунка (1) соплом (5) огинає вихідний отвір резонатора (21). Навпаки, резонатора, позначеного цифрою 19, можна бачити вхідний отвір (22) резонатора під номером 20. Зверніть увагу на те, що вихідні отвори двох резонаторів розташовані співвісно.

Ілюстрації	Опис камери закрутки (Равлики) у конструкції кавітаційного теплогенератора
	«Равлик» кавітаційного теплогенератора в поперечному розрізі. На цій схемі можна побачити такі деталі: 1 - корпус, який виконаний порожнистим, і в якому розташовуються всі важливі елементи; 2 – вал, на якому закріплений роторний диск; 3 - роторне кільце; 4 – статор; 5 - технологічні отвори виконана в статорі; 6 – випромінювачі у вигляді стрижнів. Основні труднощі при виготовленні перерахованих елементів можуть виникнути при виробництві порожнистого корпусу, оскільки найкраще зробити його литим. Так як обладнання для лиття металу в домашній майстерні немає, таку конструкцію, нехай і зі шкодою для міцності, доведеться робити звареною.
	Схема суміщення роторного кільця (3) та статора (4). На схемі показано кільце роторне і статор в момент суміщення при прокручуванні роторного диска. Тобто, при кожному поєднанні цих елементів ми бачимо утворення ефекту, аналогічного до дії труби Ранка. Такий ефект буде можливий за умови, що в агрегаті, зібраному за запропонованою схемою, всі деталі будуть ідеально підігнані одна до одної.
	Поворотне зміщення роторного кільця та статора. На цій схемі показано положення конструктивних елементів «равлика», при якому відбувається гідравлічний удар (хлопування бульбашок), і рідке середовище нагрівається. Тобто, за рахунок швидкості обертання роторного диска можна задати параметри інтенсивності виникнення гідравлічних ударів, що провокують викид енергії. Простіше кажучи, чим швидше розкручуватиметься диск, тим температура водного середовища на виході буде вищою.

Підведемо підсумки

Тепер ви знаєте, що є популярним і затребуваним джерелом альтернативної енергії. А значить, вам буде просто вирішити: чи підходить таке обладнання чи ні. Також рекомендую переглядати відео в цій статті.