Теплогенератор – эффективный и экономный источник тепла в доме

Что такое теплогенератор, как он работает и какими достоинствами обладает? Раньше я сам неоднократно задумывался над этими вопросами, но теперь, обладая определенными знаниями, постараюсь подробно на них ответить. А также расскажу, может ли вообще использоваться это прибор в бытовых целях.

Теплогенератор – эффективный прибор отопления

Немного истории

Теплогенератор, или тепловой насос – это прибор, который преобразовывает механическую энергию в кинетическую, а кинетическую – в тепловую. Таким образом, его можно отнести к приборам отопления или нагревателям воды.

История этого аппарата начинается в начале ХХ века, когда ученый Жозеф Ранк обнаружил, что в воздушной вихревой струе происходит сепарация на фракции нагретого воздуха и холодного. Прибор для образования вихревого воздушного потока назвали трубой Ранке.

Позже, в середине прошлого века, трубу Ранка модернизировал немецкий изобретатель Хилшем. Еще спустя некоторое время в модернизированную трубу Ранке советский ученый Меркулов запустил воду вместо воздуха. При этом он обнаружил, что на выходе вода сильно нагрелась.

Схема устройства трубы Ранка

Такое свойство связано с тем, что в воде, когда она проходит через вихревую трубу, образуется множество водяных пузырьков. В результате воздействия давления воды, эти пузырьки разрушаются. При этом высвобождается некоторое количество энергии, которая нагревает воду.

Данный процесс называется кавитацией. Этот принцип и лег в основу всех современных тепловых генераторов.

Виды тепловых генераторов

В зависимости от типа устройства теплогенераторы делятся на несколько видов. Наиболее широкое распространение из них получили:

• Роторный. Теплогенератор имеет ротор, который отвечает за образование вихревого потолка;

Промышленный статический теплогенератор

• Статический. Давление воды в таком приборе создает центробежный кавитационный насос. При этом водяной образуется за счет специальных кавитационных трубок.

Каждый теплогенератор имеет свои достоинства и недостатки, с которыми мы ознакомимся ниже.

Роторный

Роторный теплогенератор может иметь различную конструкцию. Надо сказать, что данный аппарат по сей день находится в стадии разработки и усовершенствования.

Роторный теплогенератор – основные узлы устройства

Наиболее распространенным считается дисковый роторный теплогенератор. Такой аппарат состоит из нескольких основных элементов:

• Ротор. Выполнен в виде диска, отсюда и такое его название. Для наибольшей эффективности устройства, в роторе просверливаются отверстия.
  Количество отверстий и глубина рассчитываются индивидуально, в зависимости от мощности двигателя и объема корпуса. Скорость вращения ротора в корпусе достигает 3000 оборотов в минуту;

Схема ротора

• Электродвигатель. Приводит в действие ротор. Так как для работы применяется электродвигатель, устройство еще называют теплоэлектрогенератором.
  Надо сказать, что в мощных аппаратах могут использоваться другие силовые агрегаты, к примеру, дизельные двигателя;

На фото — корпус теплового генератора

• Корпус. Представляет собой полый цилиндр. Расстояние между ротором и стенками корпуса также подбирается индивидуально, но, как правило, находится в пределах 1,5-2 мм.

К нижней части корпуса подключается труба с холодной водой, а сверху труба, по которой выводится горячая вода.

В результате вращения ротора происходит трение воды с корпусом и самим ротором, за счет чего и нагревается вода. Кроме того, помогают нагреву и разрушающиеся пузырьки воздуха, о которых я уже говорил выше.

По сути, данный аппарат — это не что иное, как тепловой насос Френетта, принцип которого заключается в том, что один цилиндр вращается внутри другого, а между ними нагревается жидкость.

Роторные тепловые генераторы обычно применяются для обогрева производственных помещений

Достоинства:

• Простота конструкции. Как вы видите, устройство аппарата в целом достаточно простое. Поэтому можно даже сделать роторный теплогенератор своими руками.
  По сути, самостоятельно нужно изготовить или заказать лишь корпус ротора и сам ротор. Все остальные детали приобретаются в магазине;

Чтобы не заниматься самостоятельно расчетами, что требует определенных знаний, можно взять готовые чертежи роторного теплового генератора.

• Эффективность. Роторный теплогенератор выделяет на 30 процентов больше тепловой мощности, чем статический.

Кроме того, он более экономичный, чем традиционные приборы отопления. Это, собственно, и является основным достоинством тепловых генераторов, ради которых их используют в бытовых и промышленных системах отопления.

Минусов роторный теплогенератор имеет немного:

• Шумность. Это доставляет определенный дискомфорт в процессе эксплуатации устройства;
• Повышенный износ деталей. У такого аппарата быстро изнашиваются сальники и уплотнители.

В результате этих недостаток теплоэлектрогенератор чаще применяют для обогрева производственных помещений, чем для жилых домов или квартир.

Статический теплогенератор Потапова

Статический

Статический кавитационный теплогенератор, как я уже говорил выше, работает за счет центробежного насоса. Поэтому не имеет никаких вращающихся элементов, что дает ему свои преимущества, с которыми ознакомимся ниже.

Принцип работы данного аппарата выглядит следующим образом:

• Центробежный насос обеспечивает высокую скорость передвижения воды;
• Вода устремляется во входное отверстие сопла;
• Так как выходное отверстие сопла значительно меньше, чем входное, в нем образуется высокое давление воды. В результате вода еще больше ускоряется;
• Из-за быстрого расширения воды, на выходе из сопла происходит кавитационный эффект с образованием газа внутри.

Таким образом, нагрев жидкости в данном аппарате происходит в результате тех же процессов, которые происходят в и роторном тепловом генераторе – кавитации и трения жидкости.

На схеме теплогенератор Потапова

Также пользуется популярностью теплогенератор Потапова, который работает несколько иначе:

• Центробежный насос подает воду под давлением в так называемую улитку (на схеме 2);
• В результате вращения внутри изогнутого канала вода начинает нагреваться;
• Из улитки вода попадает в вихревую трубу (3), обладающую спиралью на стенках. Длина последней должна быть больше ширины в десятки раз.

В вихревой трубе вода продолжает нагреваться;

• Далее расположено тормозное устройство (4). В нем струя немного выравнивается благодаря пластинам, которые закреплены на втулке. Внутри тормозного устройства расположено пустое пространство, которое соединено с нижним тормозом (7).
  Горячая вода поднимается вверх и выходит через выходной патрубок, к которому подключается система отопления, а холодная опускается вниз. При этом холодную воду нагревают пластины, которые в свою очередь нагреваются горячей водой;
• Теплая вода спускается к нижнему тормозу и дополнительно подогревается благодаря кавитации;
• Далее теплая вода через байпас (8) попадает в выходной патрубок, где смешивается с горячей водой.

Схема диагональной обвязки

Чтобы использовать в системе отопления теплогенератор Потапова, необходимо выполнить диагональную обвязку батарей. В таком случае сверху будет подаваться горячий теплоноситель, а снизу будет выходить холодный, который подается на центробежный насос. В результате отопление будет работать наиболее эффективно.

Достоинства:

• Долговечность. Подобное устройство, как правило, работает без ремонта более 5 лет;
• Простота ремонта. Чаще всего выходит из строя сопло. Выполнить его замену своими руками под силу каждому, кроме того, такой ремонт требует немного затрат;
• Низкий уровень шума. Теплогенератор данного типа работает значительно тише, чем роторный аналог;
• Не требуется балансировка. При сборке конструкции нет необходимости шлифовать, калибровать и точно подгонять детали;

Статический теплогенератор имеет следующие недостатки:

• Сравнительно невысокая производительность. Как я уже говорил выше, теплогенератор данного типа менее производительный, но в любом случае обогрев помещения получается менее энергозатратным, чем в случае использования традиционных приборов отопления;
• Высокая стоимость насоса. Стоимость центробежного насоса достаточно высокая, правда, в целом себестоимость обоих аппаратов примерно одинаковая.

Статический аппарат вполне может использоваться в бытовой отопительной системе.

Теплогенератор отечественного производства ВТГ

Стоимость

Теплогенератор не обязательно делать самостоятельно. В продаже существуют уже готовые аппараты. Напоследок я приведу стоимость некоторых популярных моделей:

Вот и вся информация о том, что такое теплогенератор.

Вывод

Теперь вы знаете, что представляет собой теплогенератор, как он работает и какими достоинствами обладает это устройство. Дополнительно просмотрите видео в этой статье. Со всеми вопросами относительно данной темы вы можете обратиться ко мне в комментариях.