Висока вартість опалювального обладнання змушує багатьох замислитися над тим, чи варто купувати промислову модель чи краще зібрати самому. По суті теплогенератор – це дещо змінений відцентровий насос. Зібрати такий агрегат самостійно під силу тому, хто має мінімальні знання у цій галузі. Якщо немає власних розробок, то готові схеми можна знайти в мережі. Головне вибрати таку, за якою буде нескладно зібрати теплогенератор своїми руками. Але спочатку не завадить дізнатися про цей прилад якомога більше.

Що являє собою теплогенератор

Обладнання цього класу представлено двома основними видами приладів:

• Статорний;
• Hоторним (вихровим).

Однак нещодавно з'явилися і кавітаційні моделі, які, можливо, в найближчому майбутньому стануть гідною заміною агрегатам, що працюють на звичних видах палива.

Відмінність між статорними та роторними приладами полягає в тому, що в першому рідина нагрівається за допомогою сопел, розташованих на вхідному та вихідному отворах агрегату. У другого типу генераторів тепло утворюється в процесі обертів насоса, що призводять до завихрення води.

Дивимося відео, генератор у роботі, виміри:

За експлуатаційними якостями вихровий теплогенератор зібраний своїми руками дещо перевершує статорний. У нього тепловіддача на 30% більша. І хоча сьогодні на ринку таке обладнання представлене різними модифікаціями, що відрізняються роторами та соплами, суть їхньої роботи від цього не змінюється. Виходячи з цих параметрів збирати теплогенератор самотужки краще все ж таки вихрового типу. Як це зробити буде розглянуто нижче.

Комплектація та принцип роботи

Найпростіший конструкцією має прилад, що складається з наступних елементів:

1. Ротора, виконаного з вуглецевої сталі;
2. Статора (зварного чи монолітного);
3. Притискна втулка з внутрішнім діаметром 28 мм;
4. Сталеві кільця.

Принцип роботи генератора розглянемо з прикладу кавітаційної моделі. У ньому вода надходить у кавітатор, після чого він розкручується двигуном. У процесі роботи вузла відбувається схлопування бульбашок повітря теплоносії. При цьому рідина, що потрапила в кавітатор, розігрівається.

Для роботи, зібраного своїми руками, використовуючи знайдені в мережі креслення пристрої слід пам'ятати, що йому потрібна енергія, яка витрачається на подолання сили тертя у пристрої, утворення звукових коливань, нагрівання рідини. Крім того, прилад має практично 100% ККД.

Інструмент, необхідний для збирання агрегату

З нуля зібрати такий агрегат самостійно неможливо, тому що для його виготовлення потрібно задіяти технологічне обладнання, якого домашній майстр просто не має. Тому своїми руками зазвичай збирають лише агрегат, який до певної міри повторює. Його називають приладом Потапова.

Однак навіть для збирання цього пристрою необхідне обладнання:

1. Дриль та набір свердел для неї;
2. Зварювальний апарат;
3. Машинка для шліфування;
4. Ключі;
5. Кріплення;
6. Грунтовка та малярська кисть.

Крім цього буде потрібно придбання двигуна, що працює від мережі 220 В і нерухома основа для встановлення на ній самого приладу.

Етапи виготовлення генератора

Складання пристрою починається з підключення до насоса, бажаного напірного типу, патрубка змішування. Його приєднують, використовуючи спеціальний фланець. У центрі денця патрубка виконується отвір, яким виводитиметься гаряча вода. Щоб контролювати її потік використовується пристосування, що гальмує. Воно знаходиться перед денцем.

Але оскільки в системі циркулює і холодна вода, то її перебіг має також регулюватися. Для цього використовують дисковий випрямляч. При охолодженні рідини вона прямує до гарячого кінця, де у спеціальному змішувачі відбувається її змішування з нагрітим теплоносієм.

Далі переходять до збирання конструкції вихрового теплогенератора своїми руками. Для цього використовую шліфувальну машинку нарізають косинці з яких збирається основна конструкція. Як це зробити видно на розташованому нижче кресленні.

Збирати конструкцію можна двома способами:

• Використовуючи болти та гайки;
• За допомогою зварювального апарату.

У першому випадку приготуйтеся до того, що доведеться виконати отвори під кріплення. Для цього потрібний дриль. У процесі збирання необхідно враховувати всі розміри – це допоможе отримати агрегат із заданими параметрами.

Найперший етап – це створення станини, де встановлюється двигун. Її збирають із залізних куточків. Розміри конструкції залежить від розмірів двигуна. Вони можуть відрізнятися та підбираються під конкретний пристрій.

Щоб закріпити двигун на зібраній станині, потрібно ще один косинець. Він виконуватиме роль поперечки в конструкції. При виборі двигуна фахівці рекомендують звертати увагу на його потужність. Від цього параметра залежить кількість теплоносія, що нагрівається.

Дивимося відео, етапи збирання теплогенератора:

Останній етап складання – це фарбування рами та підготовка отворів для встановлення агрегату. Але перш, ніж приступати до монтажу насоса, слід розрахувати його потужність. Інакше двигун може не впоратися із запуском установки.

Після того, як всі комплектуючі підготовлені насос приєднується до отвору, з якого надходить під тиском вода і агрегат готовий до роботи. Тепер, використовуючи другий патрубок, його приєднують до опалювальної системи.

Ця модель одна із найпростіших. Але якщо є бажання регулювати температуру теплоносія, то встановлюють замикаючий пристрій. Також можуть використовуватись електронні пристрої контролю, але слід враховувати, що коштують вони досить дорого.

Підключення приладу до системи відбувається так. Спочатку його приєднують до отвору, яким надходить вода. Вона при цьому перебуває під тиском. Другий патрубок використовується для безпосереднього підключення до системи опалення. Щоб змінювати температуру теплоносія за патрубком знаходиться пристрій, що замикає. При його перекритті температура у системі поступово збільшується.

Можуть використовуватись і додаткові вузли. Однак вартість такого обладнання досить висока.

Дивимося відео, конструкція після виготовлення:

Корпус майбутнього генератора можна виконати звареним. А деталі до нього за вашими кресленнями виточить будь-який токар. Зазвичай він має форму циліндра, закритого з обох боків. По сторонах корпусу виконуються наскрізні отвори. Вони необхідні для підключення агрегату до системи опалення. Усередині корпусу розміщують жиклер.

Зовнішню кришку генератора зазвичай виготовляють із сталі. Потім у ній виконуються отвори під болти та центральне, до якого згодом приварюється штуцер для подачі рідини.

На перший погляд здається, що нічого складного у збиранні теплогенератора своїми руками на дровах немає. Але насправді це завдання не таке вже й легке. Звичайно, якщо не поспішати і добре вивчити питання, то можна впоратися. Але при цьому дуже важливою є точність розмірів виточених деталей. І особливої ​​уваги потребує виготовлення ротора. Адже у випадку, якщо він буде виточений неправильно, агрегат стане працювати з високим рівнем вібрації, що негативно позначиться на всіх деталях. Але найбільше в такій ситуації страждають підшипники. Вони дуже швидко розбиватимуться.

Тільки правильно зібраний теплогенератор працюватиме ефективно. При цьому ККД може досягати 93%. Тож фахівці радять.

У зв'язку з високими цінами на промислове опалювальне обладнання багато умільців збираються робити своїми руками економічний нагрівач вихровий теплогенератор.

Такий теплогенератор є лише трохи видозміненим відцентровим насосом. Однак, щоб зібрати самостійно такий пристрій, навіть маючи всі схеми та креслення, потрібно мати хоча б мінімальні знання у цій сфері.

Принцип роботи

Теплоносій (найчастіше використовують воду) потрапляє в кавітатор, де встановлений електродвигун виробляє його розкручування і розсічення гвинтом, в результаті утворюються бульбашки з парами (це відбувається, коли пливе підводний човен і корабель, залишаючи за собою специфічний слід).

Рухаючись теплогенератором, вони схлопуються, за рахунок чого виділяється теплова енергія. Такий процес і називається кавітацією.

Виходячи зі слів Потапова, творця кавітаційного теплогенератора, принцип роботи даного типу пристрою ґрунтується на відновлюваній енергії. За рахунок відсутності додаткового випромінювання, згідно з теорією, ККД такого агрегату може становити близько 100%, оскільки практично вся енергія, що використовується, йде на нагрівання води (теплоносія).

Створення каркасу та вибір елементів

Щоб зробити саморобний вихровий теплогенератор, для підключення його до опалювальної системи, знадобиться двигун.

І чим більше буде його потужність, тим більше він зможе нагріти теплоносій (тобто швидше і більше вироблятиме тепла). Однак тут необхідно орієнтуватися на робочу та максимальну напругу в мережі, яка до неї буде подаватися після встановлення.

Вибираючи водяний насос, необхідно розглядати тільки ті варіанти, які двигун зможе розкрутити. При цьому він повинен бути відцентрового типу, в іншому обмежень на його вибір немає.

Також потрібно підготувати під двигун станину. Найчастіше вона є звичайним залізним каркасом, куди кріпляться залізні куточки. Розміри такої станини залежатимуть передусім від габаритів самого двигуна.

Після його вибору необхідно нарізати куточки відповідної довжини та здійснити зварювання самої конструкції, яка повинна дозволити розмістити всі елементи майбутнього теплогенератора.

Далі потрібно для кріплення електродвигуна вирізати ще один куточок і приварити до каркаса, але вже впоперек. Останній штрих, у підготовці каркасу – це фарбування, після якого вже можна кріпити силову установку та насос.

Конструкція корпусу теплогенератора

Такий пристрій (розглядається гідродинамічний варіант) має корпус циліндра.

З'єднується з опалювальною системою через через наскрізні отвори, які у нього знаходяться з боків.

Але основним елементом цього пристрою є жиклер, що знаходиться всередині цього циліндра, безпосередньо поруч з вхідним отвором.

Зверніть увагу:важливо, щоб розмір вхідного отвору жиклера мав розміри, що відповідають 1/8 від діаметра самого циліндра. Якщо його розмір буде меншим від цього значення, то вода фізично не зможе в потрібній кількості через нього проходити. При цьому насос сильно нагріватиметься, через підвищений тиск, що також негативно впливатиме і на стінки деталей.

Як виготовити

Для створення саморобного генератора тепла знадобиться шліфувальна машинка, електродриль, а також зварювальний апарат.

Процес відбуватиметься так:

1. Спочатку потрібно відрізати шматок досить товстої труби, загальним діаметром 10 см, а довжиною не більше 65 см. Після цього на ній потрібно зробити зовнішню проточку 2 см і нарізати різьблення.
2. Тепер з такої ж труби необхідно зробити кілька кілець, довжиною по 5 см, після чого нарізається внутрішнє різьблення, але тільки з одного її боку (тобто півкільця) на кожній.
3. Далі потрібно взяти лист металу завтовшки, аналогічною з товщиною труби. Зробіть із нього кришки. Їх потрібно приварити до каблучок з того боку, де вони не мають різьблення.
4. Тепер потрібно зробити у них центральні отвори. У першій воно має відповідати діаметру жиклера, а в другій діаметру патрубка. При цьому, з внутрішньої сторони кришки, яка буде використовуватися з жиклером, потрібно зробити, використовуючи свердло, фаску. У результаті має вийти форсунка.
5. Тепер підключаємо до всієї системи теплогенератор. Отвір насоса, звідки вода подається під тиском, потрібно приєднати до патрубка біля форсунки. Другий патрубок з'єднайте з входом вже в опалювальну систему. А ось вихід із останньої підключіть до входу насоса.

Таким чином, під тиском, що створюється насосом, теплоносій у вигляді води почне проходити через форсунку. За рахунок постійного руху теплоносія всередині цієї камери він і нагріватиметься. Після цього вона потрапляє безпосередньо в систему опалення. А щоб була можливість регулювати температуру, потрібно за патрубком встановити кульовий кран.

Зміна температури відбуватиметься при зміні її положення, якщо вона менше пропускатиме води (перебуватиме в напівзакритому положенні). Вода довше перебуватиме і рухатиметься всередині корпусу, за рахунок чого її температура збільшиться. Саме таким чином і працює такий водонагрівач.

Дивіться відео, в якому даються практичні поради щодо виготовлення вихрового теплогенератора своїми руками:

Вітаю всіх шукачів!

До мене надходить багато листів з проханням прояснити ситуацію з різними технологіями, які ми вивчали в нашій Лабораторії. Ось такий лист отримав я нещодавно, цього разу теплогенераторам Потапова та Фомінського:

«Здрастуйте Артем. Переглянув ваші гілки по теплогенераторам на «Заряді» та результати випробувань теплогенераторів на ««,перед цим іскурив форум «Лабораторія 001», списався з Подоляном,поспілкувався зі Стрєлковим, до речі він мій земляквиявився і я від нього теж не в захваті, але справа не в цьому. теплогенераторів цікавлюся з того часу, коли Потапов та Фомінськийопублікували статтю вжурналі «Винахідник та раціоналізатор». Тоді загорівся ідеєю купити або зробититеплогенератор, але поки що не було гострої необхідності щільно не займався, а заразвивчаю тему та чесно кажучи розчарований. Невже все так погано?

Цікавий теплогенераторПодоляна, але... немає в кресленнях 3 та 4 аркуші. Тема там на форумі
теж затихла, Подолян інформацією не збирається ділитися. Ціну озвучив у 4 тис. доларів,
для мене це не підйомно, та й це з України, потім написав, що фірма померла і в нього
інший бізнес.
Може підкажіть в якому напрямку рухатися або з ким і на яких форумах або в особу
можна поспілкуватися по теплогенераторам. У нас не Москва, у нас Сибір, я з Ангарська.

З повагою, Володимир.«

Доброго дня, Володимире! Розумію ваш інтерес.

Свого часу я також зацікавився даними теплогенераторамиі витратив дуже багато часу спочатку збір інформації, та був на «турні» з різних об'єктів, спілкування з директорами фірм, які виробляють свої версії даних пристроїв. У мене не виникало жодних сумнівів у правдивості наданої інформації і мені дуже хотілося скоріше донести всьому світу добру звістку про пристрої, що працюють з КПЕ=3. У своїх планах я вже малював прожекти надефективних котелень, які здійснять технічну революцію. Версії природи сверефективності були різні, і ХЯС, і бульбашки, що схлопуються, і різні ефірні версії, але насамперед мені було важливо інструментальними методами заміряти той самий СЕ ефект, про який всі тільки і говорили. Адже хто купуватиме і використовуватиме те, що не ефективно? Принагідно обговорювалися різні «теорії змови», що пояснюють не визнання даних пристроїв офіційною наукою і те що вони не набувають поширення.

У результаті і теплостенд було збудовано, і зразки обладнання отримано. Опис та результати у статтях розділу "кавітація" даного сайту.

На жаль, жодного ефекту в даних довгострокових та ретельних випробуваннях не було виявлено, і зараз більшість зразків валяються у вигляді купи металобрухту.

а один досі підключений і готовий до контрольних пусків (ось він зі знятою кришкою):

Треба сказати, деякі з виробників даного обладнання не соромляться писати прямо в технічному паспорті про теплову потужність, що перевищує споживану електричну, як, наприклад, цей (технологія «Фісонік», «Енсонік»):

В даний час цей апарат, що виявився звичайним електродним казаном, служить для обігріву приміщення.

А ось цей апарат був нами недавно проданий для експериментів з підготовкою палива для котельні.

Ось сторінка з його технічного паспорта, де заявлена ​​теплопродуктивність вища, ніж потужність електродвигуна:

Як бачите, виробники зовсім не соромляться писати «чудесні» цифри», а якщо Ви виконаєте виміри, і не виявите таких, завжди знайдуться відмовки на кшталт того, що тут все не так просто, заміряти ефект неможливо і так далі.

Ми проводили заміри різними способами як за допомогою теплолічильника, так і шляхом нагрівання ємності.

Загалом, за результатами довгострокових випробувань протягом 2-х сезонів ми дійшли висновку про повну марність даних пристроїв, і ніякої економії отримати за допомогою них неможливо.

Випробовували ми теплогенераториІжевського заводу, і навіть московського «НПФ ТГМ», багато спілкувався з Бритвиным Л.Н., відвідував його лабораторію у Москві, де є безліч різноманітних зразків:

Також були контакти з Урпін К., директором «Тепло 21в», відвідував їх об'єкти, де стоять дані теплогенератори, а також з Кімом, власником фірми-конкурента, який продає аналогічне обладнання:

Дивним мені здалося те, що за такої кількості замовлень та об'єктів виробники даного обладнання «не спромоглися» створити постійно діючий стенд. Погодьтеся, чим тягати потенційних замовників різними об'єктами, набагато простіше було показувати «товар обличчям». Принаймні я робив би так.

ТеплогенераториСтрєлкова випробувати не вдалося, але ми завжди готові провести випробування за наявності зразка, до речі його продукцію став реалізовувати Урпін. Якщо у когось є можливість, відвідайте об'єкти в Ангарську, або привезіть зразок до нас для випробування.

Крім того, є ще багато різних типів обладнання, різних виробників, схожої конструкції - з ротором, що обертається.

Неохопленими для нас залишилися зразки, де нагрівання води відбувається в сопло, що звужується, або в трубах, де вода закручується (наприклад, теплогенератори «МУСТ»)

Так що в принципі, відчувати є ще що;)

Щодо Подоляна, то особливої ​​довіри до його виробів я не відчуваю. Погодьтеся, дивно: людина «дошку Сміта» паяла, потім раптом різко стала фахівцем з теплогенераторів зовсім іншого типу. Останнім часом, за моїми спостереженнями, Україна стала просто «меккою» РЄ технологій, що легко пояснюється економічними проблемами в даній державі, і у зв'язку з цим — різкою активізацією «підприємливих» громадян, які не проти підняти трохи грошей на бажання отримати дешеве тепло та електрику. Свій генератор він називає «ефірним» і не соромиться в описі його КПЕ, там і 4, і 5, і вище. Упевнений, за наявності такої технології даний винахідник вже отримав би серйозні інвестиції, і штучна збірка його вже давно не цікавила б.

Безліч корисних винаходів залишилося незатребуваними. Це відбувається через людську лінощі або через страх перед незрозумілим. Одним із таких відкриттів довгий час був вихровий теплогенератор. Зараз на тлі тотальної економії ресурсів, прагнення використання екологічно чистих джерел енергії, теплогенератори стали застосовувати на практиці для опалення будинку або офісу. Що це таке? Прилад, який раніше розроблявся лише у лабораторіях, чи нове слово у теплоенергетиці.

Система опалення з вихровим теплогенератором

Принцип дії

Основою роботи теплогенераторів є перетворення механічної енергії на кінетичну, а потім – на теплову.

Ще на початку ХХ століття Жозеф Ранк виявив сепарацію вихрового струменя повітря на холодну та гарячу фракції. У середині минулого століття німецький винахідник Хілшем модернізував пристрій вихрової труби. Через деякий час російський учений А. Меркулов запустив у трубу Ранке замість повітря воду. На виході температура води значно зросла. Саме цей принцип є основою роботи всіх теплогенераторів.

Проходячи через водяний вихор, вода утворює безліч повітряних бульбашок. Під впливом тиску рідини бульбашки руйнуються. Внаслідок цього звільняється якась частина енергії. Відбувається нагрівання води. Цей процес отримав назву кавітація. На принципі кавітації розраховується робота всіх теплогенераторів вихрових. Генератор такого типу називається "кавітаційний".

Види теплогенераторів

Всі теплогенератори поділяються на два основні види:

1. Роторний. Теплогенератор, у якому вихровий потік створюється з допомогою ротора.
2. Статичний. У таких видах водяний вихор створюється за допомогою спеціальних трубок кавітації. Тиск води здійснює відцентровий насос.

Кожен вид має свої переваги і недоліки, на яких слід зупинитися докладніше.

Роторний теплогенератор

Статором цього пристрою служить корпус відцентрового насоса.

Ротори можуть бути різні. В інтернеті представлено безліч схем та інструкцій щодо їх виконання. Теплогенератори - скоріше науковий експеримент, що постійно перебуває в процесі розробки.

Конструкція роторного генератора

Корпусом є пустотілий циліндр. Відстань між корпусом і частиною, що обертається, розраховується індивідуально (1.5-2 мм).

Нагрівання середовища відбувається завдяки його тертю з корпусом та ротором. Допомагають цьому бульбашки, які утворюються за рахунок кавітації води в осередках ротора. Продуктивність таких пристроїв на 30% вища за статичні. Установки досить галасливі. Мають підвищену зношеність деталей за рахунок постійного впливу агресивного середовища. Потрібний постійний контроль: за станом сальників, ущільнювачів та ін. Це значно ускладнює та подорожчає обслуговування. За допомогою їх рідко монтують опалення будинку, їм знайшли трохи інше застосування - обігрів великих виробничих приміщень.

Модель промислового кавітатора

Статичний теплогенератор

Основний плюс даних установок у тому, що у них нічого не обертається. Електроенергія витрачається лише на роботу насоса. Кавітація відбувається з допомогою природних фізичних процесів у питній воді.

ККД таких установок іноді перевищує 100%. Середовищем для генераторів може бути рідина, стислий газ, тосол, антифриз.

Різниця між температурою входу та виходу може досягати 100⁰С. При роботі на стислому газі, його вдують по дотичній вихрову камеру. У ній він пришвидшується. При створенні вихору, гаряче повітря проходить крізь конічну воронку, а холодне повертається. Температура може досягати 200 ⁰С.

Переваги:

1. Може забезпечити велику різницю температур на гарячому та холодному кінцях, працювати при низькому тиску.
2. ККД не нижче 90%.
3. Ніколи не перегрівається.
4. Пожежа, і вибухобезпечний. Може використовуватись у вибухонебезпечному середовищі.
5. Забезпечує швидке та ефективне нагрівання всієї системи.
6. Може використовуватись як для обігріву, так і для охолодження.

Нині застосовується недостатньо часто. Використовують кавітаційний теплогенератор, щоб здешевити опалення будинку чи виробничих приміщень за наявності стиснутого повітря. Недоліком залишається досить висока вартість обладнання.

Теплогенератор Потапова

Популярним та більш вивченим є винахід теплогенератора Потапова. Він вважається статичним пристроєм.

Сила тиску в системі створюється відцентровим насосом. Струмінь води подається з великим натиском у равлик. Рідина починає розігріватися завдяки обертанню вигнутим каналом. Вона потрапляє у вихрову трубу. Метраж труби повинен бути більший за ширину в десятки разів.

Схема влаштування генератора

1. Патрубок
2. Равлик.
3. Вихрові труби.
4. Верхнє гальмо.
5. Випрямляч води.
6. З'єднувальна муфта.
7. Нижнє гальмівне кільце.
8. Байпас.
9. Відвідна лінія.

Вода проходить по розташованій уздовж стінок гвинтової спіралі. Далі поставлений гальмівний пристрій для виведення частини гарячої води. Струменя трохи розрівнюється пластинами, прикріпленими до втулки. Усередині є порожній простір, з'єднаний з ще одним гальмівним пристроєм.

Вода з високою температурою піднімається, а холодний вихровий потік рідини спускається внутрішнім простором. Холодний потік стикається з гарячим через пластини на втулці та нагрівається.

Тепла вода спускається до нижнього гальмівного кільця і ​​підігрівається завдяки кавітації. Підігрітий потік від нижнього гальмівного пристрою проходить через байпас у патрубок, що відводить.

Верхнє гальмівне кільце має прохід, діаметр якого дорівнює діаметру вихрової труби. Завдяки йому гаряча вода може потрапити до патрубка. Відбувається змішування гарячого та теплого потоку. Далі вода використовується за призначенням. Зазвичай для обігріву приміщень чи побутових потреб. Зворот приєднується до насоса. Патрубок – до входу до системи опалення будинку.

Щоб встановити теплогенератор Потапова, необхідне діагональне розведення. Гарячий теплоносій потрібно подавати у верхній хід батареї, а з нижнього виходитиме холодний.

Генератор Потапова власними силами

Існує багато промислових моделей генератора. Для досвідченого майстра не важко виготовити вихровий теплогенератор своїми руками:

1. Вся система має бути надійно закріплена. За допомогою куточків виготовляють каркас. Можна використовувати зварювання чи болтове з'єднання. Головне, щоб конструкція була міцною.
2. На станині зміцнюють електродвигун. Його підбирають відповідно площі приміщення, зовнішніх умов та наявної напруги.
3. На рамі кріпиться водяний насос. При його виборі враховують:

• насос необхідний відцентровий;
• у двигуна вистачить сил для його розкручування;
• насос повинен витримувати рідину будь-якої температури.

1. Насос приєднується до двигуна.
2. З товстої труби діаметром 100 мм виготовляється циліндр завдовжки 500-600 мм.
3. З товстого плоского металу необхідно виготовити дві кришки:

• одна повинна мати отвір під патрубок;
• друга під жиклером. На краю робиться фаска. Виходить форсунка.

1. Кришки до циліндра краще кріпити різьбовим з'єднанням.
2. Жиклер знаходиться усередині. Його діаметр повинен бути вдвічі менше ¼ частини діаметра циліндра.

Дуже маленький отвір призведе до перегріву насоса та швидкого зносу деталей.

1. Патрубок форсунки підключається до подачі насоса. Другий підключають до верхньої точки системи опалення. Охолоджена вода із системи підключається до входу насоса.
2. Вода під тиском насоса подається у форсунку. У камері теплогенератора її температура збільшується завдяки вихровим потокам. Потім вона подається до опалення.

Схема кавітаційного генератора

1. Жиклер.
2. Вал електродвигуна.
3. Вихрові труби.
4. Вхідна форсунка.
5. Відвідний патрубок.
6. Гаситель вихорів.

Для регулювання температури за патрубком ставлять засувку. Чим менше вона відкрита, тим довша вода в кавітаторі, і тим вища її температура.

При проходженні води через жиклер виходить сильний натиск. Він б'є у протилежну стіну і за рахунок цього закручується. Помістивши в середину потоку додаткову перешкоду, можна досягти більшої віддачі.

Гаситель вихорів

На цьому заснована робота гасника вихорів:

1. Виготовляється два кільця, ширина 4-5 см, діаметр трохи менший за циліндр.
2. З товстого металу вирізається 6 пластин довжиною ¼ корпусу генератора. Ширина залежить від діаметра та підбирається індивідуально.
3. Пластини закріплюються всередину кілець один навпроти одного.
4. Гаситель вставляється навпроти сопла.

Розробки генераторів продовжуються. Для збільшення продуктивності із гасником можна експериментувати.

Внаслідок роботи відбуваються тепловтрати в атмосферу. Для їхнього усунення можна виготовити теплоізоляцію. Спочатку її роблять із металу, а поверх обшивають будь-яким ізолюючим матеріалом. Головне, щоб він витримував температуру кипіння.

Для полегшення введення в експлуатацію та обслуговування генератора Потапова необхідно:

• пофарбувати усі металеві поверхні;
• виготовляти всі деталі з товстого металу, тому теплогенератор довше прослужить;
• під час збирання є сенс виготовити кілька кришок з різним діаметром отворів. Досвідченим шляхом підбирається оптимальний варіант цієї системи;
• до підключення споживачів, закольцевавши генератор, необхідно перевірити його герметичність та працездатність.

Гідродинамічний контур

Для правильного монтажу теплогенератора вихрового необхідний гідродинамічний контур.

Схема підключення контуру

Для його виготовлення потрібні:

• вихідний манометр для вимірювання тиску на виході з кавітатора;
• термометри для вимірювання температури до та після теплогенератора;
• скидний кран для видалення повітряних заторів;
• крани на вході та виході;
• манометр на вході для контролю тиску насоса.

Гідродинамічний контур спростить обслуговування та контроль за роботою системи.

За наявності однофазної мережі можна використовувати частотний перетворювач. Це дозволить підняти швидкість обертання насоса, підібрати правильну.

Вихровий теплогенератор застосовується для опалення будинку та подачі гарячої води. Має низку переваг перед іншими обігрівачами:

• встановлення теплогенератора не потребує дозвільних документів;
• кавітатор працює в автономному режимі та не вимагає постійного контролю;
• є екологічно чистим джерелом енергії, що не має шкідливих викидів в атмосферу;
• повна пожежа, - та вибухобезпека;
• менша витрата електрики. Безперечна економічність, ККД наближається до 100%;
• вода в системі не утворює накипу, не потрібна додаткова водопідготовка;
• може використовуватися як опалення, так подачі гарячої води;
• займає мало місця та легко монтується в будь-яку мережу.

З огляду на все це, кавітаційний генератор стає більш затребуваним на ринку. Таке обладнання успішно застосовують для опалення житлових та офісних приміщень.

Відео. Вихровий теплогенератор своїми руками.

Налагоджується виробництво таких генераторів. Сучасна промисловість пропонує роторні генератори та статичні. Вони обладнані приладами контролю та датчиками захисту. Можна підібрати генератор, щоби змонтувати опалення приміщень будь-якої площі.

Наукові лабораторії та народні умільці продовжують експерименти щодо удосконалення теплогенераторів. Можливо, скоро вихровий теплогенератор займе своє гідне місце серед опалювальних приладів.

Для опалення приміщень або нагрівання рідин найчастіше застосовуються класичні пристрої – тени, камери згоряння, нитки розжарювання тощо. Але поряд з ними використовуються пристрої з іншим типом впливу на теплоносій. До таких пристроїв відноситься кавітаційний теплогенератор, робота якого полягає у формуванні бульбашок газу, за рахунок яких виникає виділення тепла.

Пристрій та принцип роботи

Принцип дії кавітаційного теплогенератора полягає в ефекті нагрівання за рахунок перетворення механічної енергії на теплову. Тепер детальніше розглянемо саме кавітаційне явище. При створенні надлишкового тиску в рідині виникають завихрення, через те, що тиск рідини більше ніж у газу, що міститься в ній, молекули газу виділяються в окремі включення - схлопування бульбашок. За рахунок різниці тиску вода прагне стиснути газовий міхур, що акумулює на його поверхні велику кількість енергії, а температура всередині досягає близько 1000 - 1200 ºС.

При переході кавітаційних порожнин у зону нормального тиску бульбашки руйнуються, і енергія від їхнього руйнування виділяється в навколишній простір. За рахунок чого відбувається виділення теплової енергії, а рідина нагрівається від потоку вихрового. На цьому принципі засновано роботу теплових генераторів, далі розгляньте принцип роботи найпростішого варіанту кавітаційного обігрівача.

Найпростіша модель

Мал. 1: Принцип роботи кавітаційного теплогенератора

Подивіться на рисунок 1, тут представлено пристрій найпростішого кавітаційного теплогенератора, який полягає в нагнітанні води насосом до місця звуження трубопроводу. При досягненні водяним потоком сопла тиск рідини значно зростає і починається утворення кавітаційних бульбашок. При виході із сопла бульбашки виділяють теплову потужність, а тиск після проходження сопла значно знижується. Насправді може встановлюватися кілька сопел чи трубок підвищення ефективності.

Ідеальний теплогенератор Потапова

Ідеальним варіантом установки вважається теплогенератор Потапова, який має диск, що обертається (1), встановлений навпроти стаціонарного (6). Подача холодної води здійснюється з труби розташованої внизу (4) кавітаційної камери (3), а відведення вже нагрітої з верхньої точки (5) тієї ж камери. Приклад такого пристрою наведено на малюнку 2 нижче:

Мал. 2: кавітаційний теплогенератор Потапова

Але широкого поширення пристрій не набув через відсутність практичного обґрунтування його роботи.

Види

Основне завдання кавітаційного теплогенератора – утворення газових включень, а від їхньої кількості та інтенсивності залежатиме якість нагріву. У сучасній промисловості існує кілька видів таких теплогенераторів, що відрізняються принципом вироблення бульбашок у рідині. Найбільш поширеними є три види:

• Роторні теплогенератори– робочий елемент обертається за рахунок електроприводу та виробляє завихрення рідини;
• Трубчасті– змінюють тиск за рахунок системи труб, якими рухається вода;
• Ультразвукові– неоднорідність рідини у таких теплогенераторах створюється з допомогою звукових коливань низької частоти.

Крім перелічених вище видів існує лазерна кавітація, але промислової реалізації цей метод ще не знайшов. Тепер розглянемо кожен із видів детальніше.

Роторний теплогенератор

Складається з електричного двигуна, вал якого з'єднаний з механізмом роторним, призначеним для створення завихрень в рідині. Особливістю роторної конструкції є герметичний статор, в якому відбувається нагрівання. Сам статор має циліндричну порожнину усередині – вихрову камеру, у якій відбувається обертання ротора. Ротор кавітаційного теплогенератора є циліндром з набором заглиблень на поверхні, при обертанні циліндра всередині статора ці поглиблення створюють неоднорідність у воді і зумовлюють протікання кавітаційних процесів.

Мал. 3: конструкція генератора роторного типу

Кількість заглиблень та його геометричні параметри визначаються залежно від моделі. Для оптимальних параметрів нагрівання відстань між ротором та статором становить близько 1,5 мм. Дана конструкція є не єдиною у своєму роді, за довгу історію модернізацій та покращень робочий елемент роторного типу зазнав маси перетворень.

Однією з перших ефективних моделей кавітаційних перетворювачів був генератор Гріггса, в якому використовувався дисковий ротор з ненаскрізними отворами на поверхні. Один із сучасних аналогів дискових кавітаційних теплогенераторів наведено на малюнку 4 нижче:

Мал. 4: дисковий теплогенератор

Незважаючи на простоту конструкції, агрегати роторного типу досить складні у застосуванні, тому що вимагають точного калібрування, надійних ущільнень та дотримання геометричних параметрів у процесі роботи, що зумовлює труднощі їх експлуатації. Такі кавітаційні теплогенератори характеризуються досить низьким терміном служби – 2 – 4 роки через кавітаційну ерозію корпусу та деталей. Крім цього вони створюють досить велике шумове навантаження при роботі елемента, що обертається. До переваг такої моделі відноситься висока продуктивність - на 25% вище, ніж у класичних нагрівачів.

Трубчасті

Статичний теплогенератор не має елементів, що обертаються. Нагрівальний процес в них відбувається за рахунок руху води трубами, що звужуються по довжині або за рахунок установки сопел Лаваля. Подача води на робочий орган здійснюється гідродинамічним насосом, який створює механічне зусилля рідини в просторі, що звужується, а при її переході в ширшу порожнину виникають кавітаційні завихрення.

На відміну від попередньої моделі, трубчасте опалювальне обладнання не робить великого шуму і не зношується так швидко. При встановленні та експлуатації не потрібно дбати про точне балансування, а при руйнуванні нагрівальних елементів їх заміна та ремонт обійдуться набагато дешевше, ніж у роторних моделей. До недоліків трубчастих теплогенераторів відносять значно меншу продуктивність та громіздкі габарити.

Ультразвукові

Цей тип пристрою має камеру-резонатор, налаштовану на певну частоту звукових коливань. На її вході встановлюється кварцова пластина, яка виробляє коливання під час подачі електричних сигналів. Вібрація пластини створює хвильовий ефект усередині рідини, що досягає стінок камери-резонатора і відбивається. При зворотному русі хвилі зустрічаються з прямими коливаннями та утворюють гідродинамічну кавітацію.

Мал. 5: принцип роботи ультразвукового теплогенератора

Далі бульбашки відносяться водним потоком по вузьких вхідних патрубках теплової установки. При переході у широку область бульбашки руйнуються, виділяючи теплову енергію. Ультразвукові кавітаційні генератори також мають хороші експлуатаційні показники, так як не мають елементів, що обертаються.

Застосування

У промисловості та в побуті кавітаційні теплогенератори знайшли реалізацію в різних сферах діяльності. Залежно від поставлених завдань вони використовуються для:

• Опалення– всередині установок відбувається перетворення механічної енергії на теплову, завдяки чому нагріта рідина рухається системою опалення. Слід зазначити, що кавітаційні теплогенератори можуть опалювати як промислові об'єкти, а й цілі селища.
• Нагрівання проточної води- Кавітаційна установка здатна швидко нагрівати рідину, за рахунок чого може легко замінювати газову або електричну колонку.
• Змішання рідких речовин- за рахунок розрідження в шарах з отриманням дрібних порожнин такі агрегати дозволяють досягти належної якості перемішування рідин, які природно не поєднуються через різну щільність.

Плюси і мінуси

У порівнянні з іншими теплогенераторами, кавітаційні агрегати відрізняються рядом переваг та недоліків.

До плюсів таких пристроїв слід зарахувати:

• Куди ефективніший механізм отримання теплової енергії;
• Витрачає значно менше ресурсів, ніж паливні генератори;
• Може застосовуватися для обігріву як малопотужних, і великих споживачів;
• Цілком екологічний – не виділяє у навколишнє середовище шкідливих речовин під час роботи.

До недоліків кавітаційних теплогенераторів слід зарахувати:

• Порівняно великі габарити – електричні та паливні моделі мають куди менші розміри, що важливо при встановленні у вже експлуатованому приміщенні;
• Велика шумність за рахунок роботи водяного насоса і кавітаційного елемента, що ускладнює його установку в побутових приміщеннях;
• Неефективне співвідношення потужності та продуктивності для приміщень з малою квадратурою (до 60м 2 вигідніше використовувати установку на газі, рідкому паливі або еквівалентній електричній потужності з нагрівальним теном).\

КТГ своїми руками

Найбільш простим варіантом для реалізації в домашніх умовах є кавітаційний генератор трубчастого типу з одним або декількома соплами для нагрівання води. Тому розберемо приклад виготовлення саме такого пристрою, для цього вам знадобиться:

• Насос – для нагрівання обов'язково вибирайте тепловий насос, який не боїться постійної дії високих температур. Він повинен забезпечувати робочий тиск на виході 4 – 12атм.
• 2 манометри та гільзи для їх встановлення – розміщуються з двох сторін від сопла для вимірювання тиску на вході та виході з кавітаційного елемента.
• Термометр для вимірювання величини нагрівання теплоносія у системі.
• Клапан для видалення зайвого повітря із кавітаційного теплогенератора. Встановлюється у верхній точці системи.
• Сопло - повинно мати діаметр прохідного отвору від 9 до 16мм, робити менше не рекомендується, тому що кавітація може виникнути вже в насосі, що значно зменшить термін його експлуатації. За формою сопло може бути циліндричним, конічним чи овальним, з практичного погляду вам підійде будь-яке.
• Труби та сполучні елементи (радіатори опалення за їх відсутності) – вибираються відповідно до поставленого завдання, але найпростішим варіантом є пластикові труби під паяння.
• Автоматика увімкнення/відключення кавітаційного теплогенератора – як правило, підв'язується під температурний режим, встановлюється на відключення приблизно при 80ºС та на включення при зниженні менше 60ºС. Але режим роботи кавітаційного теплогенератора ви можете обрати самостійно.

Мал. 6: схема кавітаційного теплогенератора

Перед з'єднанням всіх елементів бажано намалювати схему розташування на папері, стінах або на підлозі. Місця розташування необхідно розміщувати далеко від легкозаймистих елементів або останні потрібно прибрати на безпечну відстань від системи опалення.

Зберіть усі елементи, як ви зобразили на схемі, та перевірте герметичність без увімкнення генератора. Потім випробуйте в робочому режимі кавітаційного теплогенератора, нормальним наростанням температури рідини вважається 3-5ºС за одну хвилину.