Värmegeneratorer: luft, vatten och virvel

I denna artikel: History of Heat Generators princip för drift och anordning; typer av värmegeneratorer; tillverkare och genomsnittliga kostnader för värmegeneratorer; historien för virvelkavitationsvärmegeneratorn; principen för virvelvärmegeneratorn; tillverkare av kavitationsvärmegeneratorer i CIS.

Värmegeneratorer

Under vintersäsongen behöver lokalerna konstgjord uppvärmning, annars kommer dess invånare personligen att uppleva glädjen i istiden. Centralvärme i hyreshus, individuell uppvärmning i privata stugor … men hur är det med stora rum, till exempel försäljningsområden och lager? Och med byggarbetsplatser eller, till exempel, biltjänster, där kall luft hela tiden flyter från utsidan? Det enda sättet att värma ett stort område är luftuppvärmning, byggd antingen på värmepistoler eller på värmegeneratorer. Den här artikeln kommer att täcka värmegeneratorer.

Värmegeneratorers historia

Uppfinningen av den konvektiva värmegeneratorn är direkt relaterad till uppfinningen av Robert Bunsen, en atmosfärisk brännare uppkallad efter honom. De första värmegeneratorerna som släpptes ut på marknaden 1856 av det engelska företaget ”Pettit och Smith” var utrustade med en atmosfärisk brännare som liknar Bunsenbrännaren, endast av större storlek.

Robert Wilhelm Bunsen
Den tyska experimentella kemisten Robert Wilhelm Bunsen

1881 fick engelsmannen Sigismund Leoni ett patent på en ny typ av värmegeneratorer – en brännares låga upphettade en asbestplatta som överför värme till luften. Därefter ersattes asbest av eldfast lera, idag ersattes av mer hållbara eldfasta material.

En atmosfärisk brännare och en eldfast platta ovanför är huvudelementen i utformningen av varje modern värmegenerator..

Anordningen och principen för drift av värmegeneratorn

När det gäller deras uppgifter liknar värmegeneratorer värmepistoler – skillnaden är att dessa enheter bara kan vara stationära. Typisk utformning av en värmegenerator: en fläkt (axiell eller centrifugal), ovanför finns en förbränningskammare, en brännare införs i dess nedre del och en luftvärmeväxlare är placerad ovanför brännaren. De heta gaserna som bildas i förbränningskammaren matas till värmeväxlaren och ledes sedan till skorstenen. Luftflödet som blåses av fläkten värms upp i värmeväxlaren till 20-70 ° C, kommer sedan in i det uppvärmda rummet eller kanalventilationssystemet.

Anordningen och principen för drift av värmegeneratorn

Beroende på kraften hos fläktarna installerade i deras design kan värmegeneratorer utveckla ett statiskt utgångstryck på 100-2000 Pa.

När det gäller termisk kraft skiljer sig värmegeneratorerna in i två typer – upp till 350-400 kW (i ett enda hus) och upp till 1000 kW (består av värmeväxlings- och ventilationsavsnitt).

I värmegeneratorer avsedda för luftkanalsuppvärmningssystem är värmeväxlaren och förbränningskammaren tillverkad av rostfritt stål; ett kondensatavloppssystem införs dessutom i deras design.

Typer av värmegeneratorer

Den största skillnaden mellan de befintliga modellerna av värmegeneratorer är vilken typ av bränsle som används i dem och vilken typ av kylvätska som ska värmas upp. Värmegeneratorer kan arbeta med fast bränsle, gas, dieselbränsle och vara utrustade med en universalbrännare. Värmebäraren i värmesystem, som värms upp av en värmegenerator, kan vara både vatten och luft..

GasvärmegeneratorerDe är utformade för kontinuerlig tillförsel av varm luft till lokalerna och installeras i vertikalt läge. Värmeväxlaren som installeras i dem extraherar en betydande del av värmen från förbränningsprodukterna, vilket minskar rökgasvolatiliteten – avgaseröret för gasvärmegeneratorer måste vara utrustade med en fläkt. Om konstruktionen av värmegeneratorn innehåller en stängd förbränningskammare, under vilken fläkten är placerad, är sannolikheten för omvänd tryckkraft minimal – alla förbränningsprodukter kommer att tas bort genom skorstenen, därför anses sådana gasvärmegeneratorer vara de säkraste. I de flesta fall är effektiviteten hos gaseldade värmegeneratorer 85-90%.

Gasvärmegeneratorer

När du väljer en modell av en gasvärmegenerator är det nödvändigt att ägna särskild uppmärksamhet åt dess förmåga att arbeta vid reducerat gastryck. När man bygger uppvärmning på en gasvärmegenerator i frånvaro av central gasförsörjning, är det särskilt bekvämt att installera en gastank med en volym på 2500 liter eller mer (den nödvändiga volymen beror på byggnadens uppvärmda yta).

Dieselvärmegeneratorer, bränsle för vilket fotogen eller dieselbränslen används är väl lämpad för uppvärmning av industrilokaler med ett betydande område. De är antingen utrustade med ett munstycke som sprutar bränsle genom förbränningskammaren, eller så levereras bränslet med droppmetoden. Med förbehåll för kontinuerlig drift tankas de två gånger om dagen..

Dieselvärmegeneratorer

För förbränning i värmegeneratorer med en universalbrännare används både diesel och spillolja, fetter av vegetabiliskt och animaliskt ursprung. De är särskilt användbara i företag där det finns problem med bortskaffande av fetter och spillolja. Värmegeneratorns termiska kraft, där spillolja och fetter bränns, kommer emellertid inte att överstiga 200 kW; vid förbränning av dieselbränsle uppnås en högre värmeeffekt. Oavsett vilken typ av bränsle som används, behöver denna typ av värmegenerator, som alla andra, en skorsten. Vid förbränning av spillolja är bildandet av slagger oundvikligt, vilket måste tas bort dagligen – för större bekvämlighet krävs två förbränningsskålar, en av dem kommer att användas för att ersätta den andra under rengöring och för att minska drifttiden för värmegeneratoren.

Generatorer för fast bränslehar en annan design än de som beskrivs ovan – att vara något mellan gas / dieselvärmegeneratorer och mellan en konventionell ugn. De är utrustade med en fläkt som blåser luft genom en värmeväxlare och tillför den till de uppvärmda rummen, de har riststänger och en bränslelastdörr. Värmegeneratorer med fast bränsle bränner torrt trä, torvbriketter, kol och olika jordbruksavfall. Sådana värmegeneratorer har en effektivitet i storleksordningen 80-85%, vilket är något mindre än de som arbetar på gasformiga och flytande bränslen – 85-90%. Det bör också noteras den stora storleken på värmegeneratorer med fast bränsle och betydande avfall i form av en obrännbar del av bränslet..

Generatorer för fast bränsle

Värmeväxlare i värmegeneratorer kan vara gjutjärn eller stål: deras första typ är mer motståndskraftig mot korrosion, men snarare massiv, värmeväxlare av den andra typen har tvärtom mindre vikt, men utsätts för korrosion. Båda typerna av värmeväxlare tolererar inte påverkan väl, därför måste transport och installation av värmegeneratorer utföras med största försiktighet..

Fördelarna med luftvärmegeneratorer är högre, i jämförelse med vattenuppvärmning, effektiviteten och hastigheten för att värma lokalerna, och när man arbetar med spillolja – sparar pengar på bränsle, för att inte tala om att lösa problemet med avfallshantering.

Den genomsnittliga kostnaden för en 400 kW värmegenerator blir 90 000 RUB. På den ryska marknaden finns värmegeneratorer från företagen ”Master” (USA), ”Kroll” (Tyskland), ”Sial” och ”ITM” (Italien), ”Benson Heat” (England), ”FEG Konvektor GF” (Ungern).

När man väljer en luftvärmegenerator bör man beakta de modeller där luften värms indirekt, dvs. förbränningskammaren är helt isolerad från kylvätskan. I detta fall garanteras förbränningsprodukter inte tränga in i luftvärmningskanalerna, det kommer inte att behöva blanda luft från utsidan till luften i lokalerna. Sådana värmegeneratorer har emellertid ett högre pris, vikt och dimensioner..

Värmegeneratorer med funktionerna att tillhandahålla varmt vatten och värme kan helt lösa problemen med värmeförsörjning, för det mesta de kör på fast bränsle.

Vortex värmegenerator – historia

Denna typ av värmegeneratorer förtjänar särskild uppmärksamhet, till stor del på grund av dess anhängare och motståndares motstånd..

Under 20-talet av förra århundradet upptäckte fransmannen Joseph Rank, som forskade i luftkammaren i en cykloninstallation, att gaser, som var virvlade i en cylindrisk eller konisk kammare, separeras i två fraktioner – med en högre temperatur i kanterna och en lägre temperatur i mitten. dessutom roterar fraktionen i mitten, i motsats till utkanten, i motsatt riktning. 1934 fick Rank ett patent i USA för sitt ”virvelrör”.

Vortex värmegenerator

Tyska Robert Hilsch på 40-talet fortsatte forskningen från sin franska kollega och uppnådde en större skillnad mellan temperaturen i de två luftströmmarna som lämnade Rank-virvelröret på grund av dess förbättrade design.

På 50-talet inledde den sovjetiska forskaren A. Merkulov ett antal experiment med Rank-virvelröret och beslutade att pumpa vatten i det istället för gas – teoretiskt sett borde det inte finnas någon temperaturskillnad i vattnet som drevs genom Rank-röret, eftersom till skillnad från gaser kan vatten inte komprimeras … I motsats till förväntningarna värmdes och kyldes det tvinnade virvelflödet av virvel med liknande gaser, vilket förvirrade professor Merkulov – han kunde inte förklara orsakerna till detta fenomen.

Förresten, skaparen av den första virvelvärmegeneratorn kallas ofta den österrikiska självlärda uppfinnaren Viktor Schauberger, känd för sugturbinen han byggde 1921, som bara fungerar på vatten …

För tjugo år sedan var amerikanen James Griggs, vars intresseområde låg inom uppvärmningsområdet, som först beslutade att bygga en vattenvärmegenerator baserad på Rank-rörprincipen. James blev besviken över vattenvärmaren med värmeelement – salterna i vattnet bildade skalan på värmeelementen, vilket fick spolen att överhettas och värmeelementet misslyckades. Baserat på det faktum att värmeelementen har en verkningsgrad nära 100% och den elektriska motorn som roterar värmegeneratorn är cirka 90-95%, beslutade James Griggs att kompensera för den större energiförbrukningen genom att inte behöva byta ut värmeelementen som hade bränts ut från skalbildningen. Griggs beräkning var för att friktionen skulle få vattnet att värmas upp. Den amerikanska ingenjören visade sig ha rätt – värmegeneratorn som han skapade upphettade verkligen vattnet, och dess inre struktur var inte utsatt för slitage från olika föroreningar och salter som finns i vattnet. Men, till James yttersta överraskning, avslöjade beräkningen av energikostnader inte den planerade energiförlusten på 10%, men i jämförelse med värmesystem med värmeelement, besparade 14%! Efter att ha genomfört experimentella tester 1992 fann Griggs att för varje joule el som spenderas på drift av en värmegenerator skapar en värmare 1,5 joule värme. Efter att ha tillbringat ytterligare två år på att försöka ta reda på orsakerna till förekomsten av överskottsenergi och så inte hitta dem, fick James Griggs 1994 ett patent i USA för en roterande kavitationsvärmegenerator som han skapade.

Var kommer överskottsvärmeenergi ifrån virvelvärmegeneratorer

Griggs värmegenerator är utformad enligt följande: en aluminiumrotor placeras i ett cylindriskt stålhölje, hål borras längs kanten; fodralet är stängt med ett platt stålskydd fixerat på det med skruvar. I plana lock, på var och en av dem, finns det ett inlopp för vattenintag, i förhållande till varandra är inloppen på båda skydden, monterade på motsatta sidor av kroppen, belägna på samma linje. Vatten, som kommer från en sida till rotorn, förbikopplar det längs fälgen och rinner ut från motsatt sida med en högre temperatur än det ursprungligen var.

Vortex värmegenerator

Anledningen till att vattnet värms upp beror troligen på kavitation. När man kommer in i rotorn och fyller hålen längs dess fälg, fastnar vattnet vid dem, men centrifugalkraften gör att vattnet sträcker sig fast vid hålen – dess droppar bryter ut ur dem, rusar till kroppens väggar och skärs i dem. Den resulterande chockvågen och det ökande trycket ”kollapsar” det stora antalet gas- och ångbubblor, vilket i var och en av dem orsakar ett tryck på hundratusentals atmosfär och en temperatur på mer än 106 ° C – akustisk kavitation uppstår.

Teorin som beskrivs ovan är baserad på fenomenet sonoluminescens, som upptäcktes 1934 av tyska forskare N. Frenzel och H. Schultes och arbetade på en sonar för ubåtar. De fann att ljudvågor orsakar expansion och sammandragning av gasbubblor i vatten – under påverkan av vibrationer och i tid med dem ändras bubblornas storlek från flera tiotals till flera mikron, deras volym förändras flera gånger. Som ett resultat blir gasen i bubblorna tillräckligt varm för att smälta stål och till och med avger ljus..

Tillverkare av virvelvärmegeneratorer och deras kostnad

Produktionen av virvelvärmegeneratorer för CIS-marknaden utförs av ett antal tillverkare, var och en av dem har ett patent för en modell som den producerar på grundval av den modell som utvecklats av de tekniska specifikationerna – det finns inga statliga standarder för virvelvärmegeneratorer. Deras produktion utförs av företagen ”YUSMAR” LLC (Moldavien), den ryska NPP ”Alternativ energiteknologi och kommunikation”, ”Noteka-S” LLC, ”Angstrem” NPP, ”ORBI” MC LLC, ”Kommash Plant” OJSC och andra. Under de senaste 20 åren fick uppfinnarna av virvelvärmegeneratorer cirka 50 patent.

Kostnaden för virvelvärmegeneratorer med en elektrisk motoreffekt på 55 kW / h kommer i genomsnitt att vara 290 000 rubel.

Betygsätt artikeln
Dela med vänner
Webbplats med användbara tips för varje tillfälle
Lägg till en kommentar

Genom att klicka på knappen "Skicka kommentar" godkänner jag behandlingen av personuppgifter och accepterar sekretesspolicy