ГлавнаяРазноеВихревой нагрев воды

Индукционный нагреватель воды для отопления: пошаговое руководство изготовления своими руками. Вихревой нагрев воды


Индукционный водонагреватель своими руками

Сегодня при организации нагрева воды большое распространение получил индукционный водонагреватель. Эта востребованность обеспечена тем, что прибор является полностью экологически безопасным, не сушит и не пережигает воздух. Использование такого прибора может быть реализовано для проточного нагревания воды или в качестве нагревательного котла. Купить индукционный водонагреватель можно как в магазине, так и изготовить своими руками. Стоит отметить, что по техническим характеристикам он не уступит покупаемой модели, правда, будет выглядеть не так привлекательно, но стоит при этом намного меньше.

Особенности приборов

Применение такого прибора в домашних условиях позволяет получить максимальную производительность и надежность в эксплуатации. При этом агрегат не нужно сопровождать особой документацией и разрешением для установки, например, как газовый бойлер. Применяя индукционный нагреватель в роли традиционного отопительного котла, в некоторых случаях не потребуется использование насоса. Движение теплоносителя достигается путем процессов конвекции: вода при большом нагревании превращается в пар.

Стоит отметить, что у индукционного водонагревателя есть масса преимуществ, которые выделяют его среди конкурентов.

  1. Стоимость такого устройство незначительная.
  2. Есть возможность собрать нагреватель самостоятельно.
  3. Не издает постороннего шума. Катушка в процессе работы достаточно сильно вибрирует, но она практически не ощутима.
  4. Из-за постоянной вибрации грязь и накипь не успевает прикрепляться к функциональным элементам, поэтому прибор не нуждается в регулярной чистке.
  5. В своем составе имеет тепловой генератор, который очень легко делается герметичным. Вода, выступающая теплоносителем, помещена в нагревательный элемент, благодаря чему энергия передается через магнитное поле. Здесь не требуется использование контактов, а соответственно сальников и различных уплотнительных резинок, которые имеют особенность быстро выходить из строя.
  6. Редко ломается, так как за нагрев воды отвечает простая трубка, в которой просто нечему сломаться или перегореть.

Выбирая индукционный водонагреватель, хозяин получает прибор с минимальным эксплуатационным обслуживанием, так как он состоит из небольшого числа составляющих. А они, в свою очередь, очень редко выходят из строя.

Устройство и принцип работы

Принцип работы индукционного котла

Но и без недостатков нельзя обойтись. Как и в любом виде техники, они есть.

  1. Высокое потребление электроэнергии, которое выльется большими счетами за свет;
  2. Устройство очень сильно нагревается, причем горячим становится все вокруг, поэтому не стоит прикасаться к прибору во время его работы.
  3. Индукционный водонагреватель имеет сильную теплоотдачу, поэтому необходима установка датчика температуры, чтобы предотвратить перегрев прибора, и, соответственно, взрыв.

Виды индукционных водонагревателей

Все приборы подобного типа, которые могут быть изготовлены своими руками, можно разделить на две группы:

  1. Вихревые нагреватели индукторного типа, которые чаще всего используются в домах для выполнения функций отопления. Именно их процесс изготовления будет рассмотрен ниже.
  2. Обогреватели, конструкция которых подразумевает применение разных видов электронных узлов и деталей.

При создании вихревого индукционного нагревателя (или сокращенно ВИН) своими руками, следует предусмотреть следующие конструкционные узлы:

  • элемент, отвечающий за преобразование электроэнергии в ток высокочастотного типа;
  • индуктор (чаще всего выполняется в виде цилиндрическом элементе из медной проволоки), что при использовании выполняет функцию трансформатора, отвечающего за образование поля магнитного характера;
  • элемент, который будет играть роль нагревательного, располагается внутри самого индуктора.

Работа ВИН выглядит следующим образом.

  1. Высокочастотный ток из преобразователя передается на индуктор.
  2. В индукторе образуется магнитное поле, что в свою очередь создает потоки вихревого характера.
  3. Теплообменник под действием вихревых потоков достаточно быстро достигает высокой температуры и, соответственно, нагревает теплоноситель, который распространяет тепло дальше.
Схема

Схема современного водонагревателя

Одним из самых главных компонентов является индукционная катушка, к изготовлению которой стоит отнестись с особой внимательностью. Медная проволока очень аккуратно наматывается на трубу из пластика, причем число мотков не должно быть меньше 100.

Из представленного описания можно сделать вывод, что изготовить индукционный водонагреватель самостоятельно не сложно.

Особенности изготовления

Индукционный нагреватель своими руками можно изготовить двумя способами. Вкратце стоит рассмотреть каждый из них.

Вариант 1

Наиболее простой прибор (при этом он будет иметь высокую мощность) можно изготовить на основе печатной схемы. Среди особенностей схемы, которая будет использоваться в приборе, следует выделить следующие моменты:

  • вся конструкция, по сути, представлена мультивибратором с организацией высокой мощности;
  • особое внимание стоит уделить сопротивлению, так как именно оно будет предотвращать перегрев транзисторов;
  • индуктор в таком приборе должен быть выполнен в виде спирали из 6-8 витков медной проволоки;
  • в качестве регулятора можно использовать соответствующий элемент из блока питания компьютера и не задумываться над его контракцией.

Специалисты рекомендуют: чтобы избежать поломок из-за выделения сильной энергии, транзисторы лучше всего устанавливать на радиаторы специальной конструкции.

Индукционный нагреватель

Вихревой индукционный нагреватель

Вариант 2

В основу изготовления такого прибора своими руками положено использование электронного трансформатора.

Суть такого способа изготовления индукционного водонагревателя состоит в следующем.

  1. Две трубы с использованием сварки стоит соединить так, чтобы визуально они походили на бублик. Этот элемент впоследствии будет играть роль как элемента для нагревания, так и проводника.
  2. На корпус потребуется намотать проволоку из меди.
  3. Чтобы обеспечить качественное и быстрое движение воды, в основной корпус приваривают 2 патрубка. В один из них вода будет поступать, а со второго выходить уже в саму систему.

Конструкция на основе трансформатора

Вот и все советы по тому, как собрать такой нагревательный прибор своими руками и обеспечить в доме качественное отопление и постоянное присутствие горячей воды.

tehnika.expert

Вихревой индукционный нагреватель в системе отопления дома

Когда заходит речь об отопительных системах и приборах для обогрева жилого дома, то сразу возникает множество мнений.

Одни утверждают, что лучше газового отопления ничего не существует, другие доказывают эффективность пиролизных котлов, третьи – никак не нарадуются твердотопливным агрегатам. Несомненно, все виды отопления имеют свои преимущества, но мы хотели бы обратить внимание на обогрев жилища электричеством.

Главным преимуществом такого вида обогрева является удобство эксплуатации: ведь не нужно заготавливать топливо и постоянно очищать оборудование от продуктов сгорания. Некоторые скептики, читая эти строки, резонно могут заметить: а как же быть с постоянным подорожанием электроэнергии? Куда же тогда девается эффективность электрического оборудования для отопления?

Смело можно ответить: в последнее время набирает популярности вихревый индукционный нагреватель, который создан на основе передовых современных технологий. Стоит также отметить, что расходы на этот вид электрического отопления значительно сокращены. (Об особенностях индукционного отопления читайте эту статью).

Поэтому, в этой статье мы подробно расскажем, что собой представляет вихревый индукционный нагреватель (сокращенно – ВИН), а также опишем все его преимущества и недостатки.

Конструкция

Вихревый индукционный обогреватель представляет собой прибор, в котором для подогрева теплоносителя используется энергия электромагнитного поля.

Иначе говоря, ВИН преобразует этот вид энергии в тепловую.

Этот вид индукционного котла состоит из следующих конструктивных частей:

  1. Нагревательный элемент, как правило, представлен в виде металлической трубы, которая помещается в электромагнитное поле.
  2. Индуктор, который является генератором электромагнитного поля. Обычно он представлен в виде цилиндра, состоящего из витков медной проволоки.
  3. Генератор переменного тока. Этот узел отвечает за преобразование обычной электроэнергии в высокочастотный ток.

Принцип работы ВИН

Принцип индукционного нагреваАлгоритм функционирования вихревого индукционного нагревателя заключается в следующих последовательных действиях:

  • генератор образует высокочастотный ток и подает его на индуктор;
  • индуктор, принимая этот ток, создает возле цилиндрической катушки электромагнитное поле;
  • нагревательный элемент, который находится внутри катушки из медной проволоки, разогревается с помощью вихревых токов, которые созданы электромагнитным полем;
  • теплоноситель, который находится внутри нагревательного элемента, одновременно с ним разогревается, и непосредственно подается к радиаторам отопления.

Важный факт: весь процесс работы ВИН происходит практически без энергетических потерь.

Преимущества и недостатки

Согласно отзывам владельцев ВИН, использование нагревателя этого вида имеет целый ряд достоинств, к которым можно отнести следующие важные моменты:

  • небольшие габаритные размеры позволяют использовать агрегат в любых помещениях;
  • высокий коэффициент полезного действия;
  • срок эксплуатации ВИН составляет более 30 лет;
  • не требует дополнительного ухода;
  • высокий уровень пожарной безопасности;
  • котел этого вида работает бесшумно;
  • на внутренних стенках не оседает накипь, потому что вихревые токи создают также и вибрацию;
  • полная герметичность ВИНа препятствует всякого рода протечкам;
  • процесс управления котлом полностью автоматизирован;
  • при работе агрегата не выделяются никакие вредные продукты сгорания, иначе говоря, нагреватель этого вида полностью экологичен;
  • возможность подключения к действующей отопительной системе;
  • в качестве теплоносителя можно использовать различные жидкости, например вода, антифриз, масло и прочее.

Для большей убедительности преимуществ этого вида котлоагрегата, приведем для примера технические характеристики нагревателя модели ВИН-15:

  • требуемое напряжение – 380В;
  • потребляемая мощность составляет 15 кВт/ч;
  • количество вырабатываемого тепла – 12640 Ккал/ч;
  • котел в полной мере может обогреть помещение объемом в 500–700 м3;
  • диаметр входящих и выходящих патрубков составляет 25 мм.

Трудно не согласиться, что это достаточно позитивные характеристики котла этой модели.

К основным негативным моментам использования вихревого индукционного нагревателя можно отнести следующее:

Совет специалиста: чтобы не допустить детонации, можно дополнительно установить датчик давления.

Как видим, недостатков индукционного котла гораздо меньше, чем преимуществ. Их вполне можно сократить, если придерживаться вышеуказанных рекомендаций. В этой статье мы подробно изложили все аспекты использования вихревого индукционного нагревателя. Надеемся, что наша информация поможет вам при установке ВИН в вашем доме.

Смотрите видео, в котором показаны особенности работы вихревого индукционного нагревателя ВИН, а также отзывы об этом оборудовании:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

teplo.guru

устройство, принцип работы и монтаж

Современная тенденция внедрения экологичных и энергосберегающих технологий не обошла стороной и системы для отопления помещений. На смену привычным трубчатым электронагревателям (ТЭН) приходят вихревые индукционные нагреватели (ВИН), отличающиеся от них как по принципу действия, так и по эффективности.

Устройство и схема работы ВИН

Индукционные котлы имеют трёхслойную конструкцию:

  • внешний металлический слой, предохраняющий устройство от внешнего воздействия;
  • теплоизоляционный слой, исключающий перегрев котла;
  • внутренний слой (сердечник).

Сердечник является ключевым элементом ВИН. Он представляет собой металлическую трубу в форме цилиндра, тороидально обмотанную проводом индукционной катушки (индуктора). Труба, иначе называемая теплообменным устройством, изготовлена из ферримагнитного материала (стали). Обмотка пропитывается специальным составом, который позволяет отнести изоляцию конструкции к классу нагревостойкости Н (предельная температура — 180°С).

ВИН-10 вихревой индукционный нагревательВИН-10 вихревой индукционный нагреватель

Переменный ток от источника поступает в провода катушки, порождая переменное магнитное поле. Под воздействием магнитного поля в электропроводящем веществе (вода, антифриз), заполняющем трубу-теплообменник, возникают вихревые индукционные токи.  Это приводит к нагреву материала и выделению тепловой энергии в атмосферу. Потери тепла в этом процессе составляют около 1-2%, КПД котла во время работы остаётся постоянным (98%).

Таким образом, холодная вода, поднимаясь по теплообменнику, быстро разогревается за счёт электромагнитной индукции и подаётся в выходную трубу котла уже горячей. Время, затрачиваемое на нагрев, равняется нескольким минутам. Температура обмотки при этом остаётся не выше 140°С, что делает индукционный котел пожаробезопасным. Разность температур между металлической поверхностью нагревателя и теплоносителем не превышает 30°С.

Технические характеристики ВИН-10Технические характеристики ВИН-10

Качество изоляции катушки и сварных швов трубы в сердечнике является важным фактором, влияющим на долговечность котла. Теплоноситель рекомендуется заменять раз в 10 лет. Также рекомендуется приобрести источник бесперебойного питания для котла на случай внештатных ситуаций.

Технические характеристики

Индукционный котел универсален и подключается к обычной электросети 220 В, подающей переменный ток (частотой 50 Гц).  Существуют модели, работающие от сети 380 В.

Тепловая производительность зависит от мощности нагревателя и варьируется от 2500 до 67400 Ккал/час для различных комплектаций. Увеличение мощности, а, следовательно, и потенциальных размеров отапливаемого помещения, сказывается на цене ВИН. Котлы мощностью свыше 7 кВт представляют собой систему уже из трёх последовательно расположенных нагревателей.

Размеры для одиночных нагревателей (ВИН-3, -5, -7/220 В) чаще всего указываются как высота конструкции х диаметр. Типовой котел диаметром 13,3 см имеет высоту около 62 см. Масса устройства составляет 25-30 кг. Более мощные котлы могут весить до 185 кг, что накладывает определённые ограничения на их настенное размещение.

Диаметр входной и выходной труб одинаков и в зависимости от характеристик ВИН и производителя равен 23-32 мм.

Варианты комплектации

Практически все производители предлагают индукционные котлы в диапазоне мощностей от 3 до 80 кВт в двух типах комплектаций:

  1. стандартная. Включает в себя оборудование для управления котлом (шкаф размерами 20х40 см и выносной пульт, обеспечивающий возможность бесконтактного контроля) и температурный датчик.
  2. улучшенная (VIP). Помимо стандартного набора, содержит  датчик потока теплоносителя, циркуляционный насос и запорно-регулирующую арматуру. В комплект входит группа безопасности котла – конструкционные элементы, предохраняющие от превышения давления в системе. Чаще всего это система из манометра, клапана для выпуска избытка теплоносителя и отводчика воздуха.

Как правило, цена расширенной комплектации выше на 10-20%.

Область применения

Индукционные котлы могут эксплуатироваться в помещениях с температурой от +5 до +40°C, при этом агрессивное воздействие условий или опасность взрыва должны быть исключены. Основные предназначения ВИН:

  • снабжение горячей водой для использования в бытовых и в технических целях;
  • обогрев помещений: частных жилых домов, гаражей, служебных и производственных помещений, складов;
  • мобильный резервный источник водоснабжения, используемый аварийными службами.

Вихревой индукционный нагреватель особенно выгоден для отапливания отдельно стоящих помещений: павильонов и т.д., поскольку в этом случае проведение газа или монтаж капитальной системы отопления требуют серьёзных затрат, хотя и не являются целесообразными.

Котел следует подбирать согласно размерам помещения, в котором он будет установлен. 1 кВт мощности эквивалентен тепловой производительности в 850 Ккал/час, что является достаточным для обогрева помещения в 10 м2. Цифровое обозначение мощности в наименовании комплектации (например, ВИН-7) необходимо умножить на 10, чтобы узнать приблизительную площадь помещения, которую такой котел способен отопить.

Преимущества и недостатки установки ВИН

Как уже упоминалось ранее, индукционные котлы, по сравнению с их предшественниками ТЭН, характеризуются большей эффективностью. Денежные затраты на отопление индукционными нагревателями не только ниже, чем в случае использования ТЭН, но и не изменяются в течение эксплуатации. Автоматическая система регулирования контролирует температуру воздуха в помещении и при необходимости выключает теплонагреватель, поэтому время работы котла в сутки составляет не более 8 часов. КПД трубчатых нагревателей впоследствии значительно снижается и удорожает расходы на электричество.

Экономика использования ВИНЭкономика использования ВИН

ВИН относятся к приборам 2-го класса электробезопасности, имея усиленную изоляцию. Индукционный котел не требует заземления, а также дополнительной вентиляции в помещении. Пожарную безопасность обеспечивает отсутствие соединительных участков и электрических контактов, находящихся под воздействием высокой температуры.

В качестве теплоносителя может выступать не только вода, но и любые жидкие непромерзаемые материалы, которые не нужно удалять из системы с наступлением холодов. Это актуально для помещений, не используемых в такой период – котел можно просто отключить. Дополнительная технологическая подготовка носителя не требуется. Кроме того, даже при использовании «жёсткой» технической воды отсутствует проблема накипи, поскольку ионы магния и кальция за счет воздействия мощных вихревых токов не оседают на стенках трубы, а выводятся с потоком горячей воды.

Для установки ВИН не требуется специальных согласований с контролирующими органами (Роспотребнадзором), в отличие от газовых нагревателей. Конструкция легко встраивается в имеющуюся отопительную систему.

Главный минус индукционных котлов — их высокая стоимость. Их применение также невозможно в открытым системах отопления. Также не всегда возможен монтаж нагревателя на стену.

В отличие от ТЭН, индукционный котел прослужит в течение 30, а при эксплуатации в жилом помещении — 40 лет, или более 100 000 часов. Оборудование не требует межсезонных проверок, профилактическое обслуживание сведено к минимуму. При проведении работ по установке котлов также нет необходимости привлекать квалифицированных работников. Кроме того, индукционные котлы бесшумны при эксплуатации.

Долговечность, компактность, автономность и отсутствие необходимости частого обслуживания делают ВИН выгодной альтернативой неэкономичным трубчатым нагревателям и требующим высоких первоначальных затрат газовым котлам.

myaquahouse.ru

Как сделать индукционный нагреватель воды своими руками

Каждый владелец загородного дома или коттеджа, в первую очередь, заботится о том, чтобы в его жилище всегда было тепло и уютно.

Достичь такого комфорта помогает правильно подобранное отопительное оборудование, которое бы эффективно обогревало дом и, в тоже время, затраты на него были минимальными. На сегодняшний день наиболее эффективными отопительными системами считают те, в которых для обогрева используют электрическое оборудование. Мы предлагаем рассмотреть альтернативный вариант электрического отопления.

Современный полет технической мысли позволил создать новый вид электрического оборудования для отопления, который называется вихревой индукционный нагреватель воды. В этой статье мы попытаемся подробно рассказать о том, что собой представляет этот агрегат и какими преимуществами он обладает, а также опишем технологию его изготовления своими руками. (Об особенностях индукционного отопления Вы можете почитать эту статью).

Из чего состоит и как работает

Любой индукционный нагреватель состоит из основных трех компонентов:

  • инвертор, который преобразует бытовую электроэнергию в высокочастотный ток;
  • индуктор, который создает электромагнитное поле;
  • нагревательный элемент, с помощью которого непосредственно нагревается вода.

Принцип же действия нагревателя этого вида заключается в последовательном взаимодействии всех его основных компонентов. Иначе говоря:

  • инвертор вырабатывает высокочастотный ток и подает его непосредственно на индуктор;
  • катушка из определенного количества витков медной проволоки, которая и является индуктором, создает магнитное поле, считающееся причиной появления вихревых потоков;
  • нагревательный элемент, который находится внутри индуктора, под воздействием вихревых токов хорошо разогревается;
  • и как следствие, теплоноситель, который находится внутри теплообменника, одновременно с ним также разогревается, и в горячем виде непосредственно передается в отопительную систему.

Как видим, принцип работы агрегата этого вида достаточно простой, поэтому, можно смело допустить предположение, что индукционный нагреватель воды обладает целым рядом достоинств.

Преимущества

К числу позитивных характеристик индукционного агрегата можно отнести следующие важные моменты:

  1. Долговечность использования. Благодаря не слишком замысловатой конструкции, индукционный нагреватель можно бесперебойно использовать в течение более 30 лет
  2. Экономичность. Коэффициент полезного действия агрегата этого вида приближается к 100%. Иначе говоря, все электричество полностью перерабатывается в тепловую энергию, практически без потерь.
  3. Удобство. Обслуживание индукционного нагревателя не требует постоянного технического обслуживания. Достигается это благодаря тому, что электромагнитное поле, помимо создания нагрева, образует вибрации, которые не дают возможности появлению накипи на внутренних стенках теплообменника.
  4. Компактность. Нагреватели этого вида имеют небольшие габаритные размеры, что способствует их установке в помещениях любого типа.
  5. Бесшумность. Индукционные агрегаты, благодаря своей конструкции, функционируют достаточно тихо.
  6. Экологичность. Котел этого вида не производит выброс вредных продуктов сгорания, поэтому не требуется оборудования дымохода и системы вентиляции.

По анализу отзывов, основным недостатком такого агрегата является его высокая стоимость. Но существует оптимальный выход – сконструировать индукционный нагреватель воды своими руками.

Необходимые инструменты и материалы

Надумав сделать индукционный агрегат своими руками, прежде всего, нужно приготовить все необходимые материалы и инструменты.

Их перечень выглядит следующим образом:

  • кусачки;
  • плоскогубцы;
  • циркуляционный насос;
  • нержавеющая проволока;
  • медная проволока;
  • отрезок трубы из пластика;
  • шаровые краны и переходники;
  • тиристоры.

Схема и порядок сборки

Электрическая схема индукционного нагревателя воды. (Для увеличения нажмите)Конструирование индукционного нагревателя своими руками должно происходить согласно следующим последовательным этапам:

  1. Нагревательный элемент. Один из торцов пластиковой трубы фиксируется металлической сеткой. Затем нержавеющая проволока нарезается кусачками на небольшие отрезки, которые плотно помещаются внутри трубы. При этом очень важно не допускать пустот. Второй торец трубы также фиксируется металлической сеткой.
  2. Индуктор. Поверх пластиковой трубы наматывается медная проволока, которая будет создавать вихревые потоки. При этом очень важно знать, что количество витков должно быть не менее 90.
  3. Инвертор. Этот прибор конструируется на тиристорах, которые позволяют эффективно преобразовывать обычную электроэнергию в высокочастотный ток. Тиристорный инвертор является самым важным компонентом индукционного нагревателя. Стоит также отметить, что у тиристорного преобразователя электронное управление, которое позволяет плавно регулировать подачу тока, а также надежно защищает от аварийных ситуаций.
  4. Подключение. Когда индукционный нагреватель воды полностью смонтирован, то с помощью шаровых кранов и переходников он непосредственно подключается к отопительной системе.
Придерживаясь всех указанных рекомендаций, вы без особых усилий сконструируете индукционный нагреватель своими руками.

Смотрите видео, в котором специалист подробно показывает процесс сборки индукционного нагревателя воды своими руками:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

teplo.guru

Способ гидродинамического нагрева воды и установка для нагрева воды

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для тепловых установок и нагрева жидкости в промышленности, жилищно-коммунальной отрасли, в сельском хозяйстве. Задачей изобретения является получение более энергоэффективного способа и экономичной установки для нагрева воды. Технический результат достигается в теплогенераторе, установленном в замкнутом контуре, при котором формируют вихревой поток воды, за счет преобразования создаваемого насосом напора, и ускоряют полученный поток в ускорителе движения воды, с последующим отводом получаемого в теплогенераторе тепла от выходящего потока воды к потребителю. При этом на входе в теплогенератор поток воды разрывают воздушной полостью в зоне ее фазового перехода, в которой обеспечивают соударение капель воды при ее выходе в конусах распыления. На входе корпуса теплогенератора образована воздушная полость, а улитка имеет форму логарифмической спирали, причем истечение жидкости из улитки в вихревую трубу осуществляется через полюс логарифмической спирали, а между всасывающим и напорным трубопроводами установлен центробежный насос и запорный вентиль. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для тепловых установок и нагрева воды в промышленности, жилищно-коммунальной отрасли, в сельском хозяйстве, строительстве, в частности в системах отопления зданий и сооружений, подогрева воды для производственных и бытовых нужд, сушки сельхозпродуктов.

Известны различные способы гидродинамического нагрева воды и созданные на их основе конструкции различных устройств и теплогенераторов, использующих для получения тепловой энергии изменения физико-механических параметров среды, например, давления и объема в движущемся потоке воды.

Например, известен способ гидродинамического нагрева жидкости по патенту РФ №2156412, по которому нагрев достигается повышением аномальной генерации тепла за счет ударного гидродинамического торможения на встречных струях кавитирующей жидкости, вытекающей с большой скоростью из встречно-направленных соосных сопел.

Известен способ получения тепла по патенту РФ №2165054, принятый за прототип, в котором тепло, нагревающее воду, получают путем формирования вихревого потока воды и обеспечения кавитационного режима его течения при резонансном усилении возникающих звуковых колебаний в этом потоке и подаче воды в поток при температуре 63-90°С.

Однако указанные известные способы недостаточно энергоэффективны.

Известен теплогенератор "Рязань" по авт. св. №17039240, используемый для нагрева жидкости путем превращения механической энергии вращения рабочего колеса сначала в гидравлическую, а затем в тепловую. Из нагнетателя через напорный патрубок жидкость поступает в трубопровод. Затем часть ее направляется в струйный аппарат и через сопло и всасывающий патрубок возвращается в нагреватель. Другая часть жидкости направляется в теплообменник, где отдает часть тепла потребителю, затем отсасывается струйным аппаратом и с повышенным давлением, предотвращающим кавитацию, подается к нагнетателю. Нагревание происходит за счет потерь гидравлической энергии на вихреобразование и трение в потоке оборотной жидкости. Недостатками данной конструкции являются низкий КПД установки и повышенный уровень шума.

Наиболее близкое техническое решение к заявленной установке и принятое за прототип, это изобретение по патенту РФ №2132517 «Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости». Согласно этому изобретению устройство для нагрева жидкости содержит теплогенератор, насос, подающий и обратный трубопроводы с запорными вентилями, обеспечивающими взаимосвязь теплообменника с теплогенератором, имеющим блок ускорителей движения жидкости в виде улиток, а к насосу присоединен напорный трубопровод. Судя из описания этого изобретения, в нем реализуются следующие источники тепла для нагрева воды:

- гашение волн воды от лопаток рабочего колеса насоса;

- гидродинамические турбулентные течения в параллельных вихревых трубах;

- акустическая кавитация;

- ударное воздействие вихревого потока воды на тормозное устройство.

Однако данное техническое решение слишком сложно по конструкции и в то же время недостаточно эффективно.

Задачей заявленного технического решения является получение более энергоэффективного способа гидродинамического нагрева воды и экономичной установки для нагрева воды, использующей предложенный способ.

Решение поставленной задачи обеспечивается получением такого технического результата как уменьшение теплоемкости воды при ее фазовом переходе в воздушной полости корпуса теплогенератора, т.е. при переходе из фазы с теплоемкостью 4200 Дж/кг°С в фазу с теплоемкостью 2100 Дж/кг°С. Кроме этого, дополнительными источниками тепла в заявленном способе и установке будут:

- центробежный насос;

- гидродинамические турбулентные течения в вихревых трубах;

- частичное использование эффекта Ранке в вихревых трубах в фазе с теплоемкостью 2100 Дж/кг°С;

- соударение капель при выходе воды в конусах распыления при выходе воды из вихревых труб напорной и сливной магистралей.

Таким образом, суммарная энергия (теплоемкость) заявленной установки будет составлять:

Qакк=Qн+Qв.т.+Qизб.+Qр+Qс,

где Qн - тепловая энергия центробежного насоса;

Qв.т. - тепловая энергия диссипации в вихревых трубах;

Qизб. - избыточная тепловая энергия, связанная с переходом воды из фазы с C1=4200 Дж/кг°С в фазу C2=2100 Дж/кг°С;

Qp - тепловая энергия эффекта Ранке в фазе C2;

Qc - тепловая энергия от соударения капель в корпусах распыления воды.

Указанная суммарная энергия (теплоемкость) достигается в способе гидродинамического нагрева воды, при котором в теплогенераторе, установленном в замкнутом контуре (магистрали), формируют (скоростной) вихревой поток воды за счет преобразования создаваемого насосом напора и ускоряют полученный поток в ускорителе движения воды, с последующим отводом получаемого в теплогенераторе тепла от выходящего потока воды к потребителю. При этом на входе в теплогенератор в потоке воды обеспечивают образование воздушной полости.

В частном случае заявленного способа в воздушной полости обеспечивают соударение капель воды при ее выходе через два конуса распыления.

Заявленный технический результат достигается в техническом решении установки для нагрева воды, выполненной в виде замкнутого контура (магистрали), содержащем теплогенератор, в дне (нижнем торце) корпуса которого имеется выходное отверстие, соединенное с трубопроводом всасывания, напорный трубопровод, соединенный с ускорителем движения воды, выполненным в виде улитки, соединенной с вихревой трубой и подсоединенной к верхнему торцу корпуса. Кроме того, на входе в корпус теплогенератора в потоке воды образована воздушная полость, улитка имеет форму логарифмической спирали, причем истечение жидкости из улитки в вихревую трубу осуществляется через полюс логарифмической спирали, а между всасывающим и напорным трубопроводами установлен центробежный насос и запорный вентиль.

В частном случае заявленного решения установки на напорном трубопроводе установлен снабженный запорным вентилем с ограничителем отвод на тепловые батареи, соединенные через сливной трубопровод и второй ускоритель движения воды с верхним торцом корпуса теплогенератора на расстоянии от первой вихревой трубы не более диаметра трубы.

В другом частном случае заявленной установки ограничитель запорного вентиля, идущий к тепловым батареям, устанавливает следующее соотношение между расходом воды через насос и через тепловые батареи:

Rбат/Rнас≤1/100,

где Rбат - расход воды через тепловые батареи,

Rнас - расход воды через насос.

В третьем частном случае заявленной установки соотношение объема воды в тепловых батареях и в корпусе теплогенератора должно быть в следующих пределах: Сбат/Стп≤4.

В четвертом частном случае корпус теплогенератора снабжен вакуумным насосом и установлен дополнительный трубопровод, идущий от воздушной полости корпуса к трубопроводу всасывания.

В пятом частном случае - диаметр дополнительного трубопровода равен диаметру трубопровода всасывания.

В шестом частном случае - корпус теплогенератора выполнен из внешнего и внутреннего полых цилиндров с теплоизоляцией между ними.

Для пояснения сущности предлагаемого технического решения установки для нагрева воды прилагается ее принципиальная схема, изображенная на одном листе (фигура).

Установка для нагрева воды, показанная на фигуре, выполнена в виде замкнутого контура, в котором имеются теплогенератор, корпус 1 которого состоит из внешнего и внутреннего полых цилиндров с теплоизоляцией между ними, в корпусе образованы воздушная 2 и водяная 3 полости. На верхней крышке корпуса установлен вакуумный насос 4 и клапан 5 сброса избыточного давления, а также подведены две вихревые трубы 6, идущие от логарифмических улиток 8. На первой вихревой трубе 6 установлен термоманометр 7. Поток воды в улитки поступает от напорного 9 и сливного 10 трубопровода, идущей от тепловых батарей 11, на входе которых установлен запорно-регулирующий вентиль 12. Второй запорно-регулирующий вентиль 13 установлен на напорном трубопроводе 9 после выхода из центробежного насоса 14, в который вода поступает по трубопроводу всасывания 16, идущего от корпуса теплогенератора 1. Воздушная полость 2 теплогенератора соединена с трубопроводом всасывания 16 дополнительным трубопроводом 15. Теплогенератор оборудован уровнемером 17.

Перед началом работы вся замкнутая магистраль, включая корпус теплогенератора, заполняется водой. Затем производится слив воды из корпуса 1 до определенной отметки на уровнемере 17 для образования воздушной полости 2, вихревых трубах 6 и логарифмических улитках 8, закрывается запорно-регулирующий вентиль 12, а вентиль 13 открыт до ограничителя. Эта степень открытия вентиля соответствует заданной точке расходно-напорной характеристики центробежного насоса 14.

После включения насоса 14 начинается циркуляция и нагрев потока воды по замкнутому контуру: вода из корпуса 1 теплогенератора по трубопроводу всасывания 16 поступает к насосу 14 и по напорному трубопроводу 9 через логарифмические улитки 8 и вихревые трубы 6 распыляется в воздушной полости 2 теплогенератора. При достижении в первой вихревой трубе 6 температуры кипения после некоторой выдержки открывается до ограничителя вентиль 12, ведущий к тепловым батареям 11, и начинается функционирование установки для нагрева воды в штатном режиме. При этом степень открытия вентиля 12 будет соответствовать заданному расходу через тепловые батареи. Энергоэффективность работы установки можно определить по формуле:

η=Qакк/Nн,

где η - энергоэффективность,

Qакк - полученная тепловая энергия,

NH - энергия, потребляемая насосом.

Опытные образцы установки для нагрева воды успешно прошли испытания совместно с тепловыми батареями водяного отопления.

1. Способ гидродинамического нагрева воды в теплогенераторе, установленном в замкнутом контуре, при котором в контуре формируют вихревой поток воды, за счет преобразования создаваемого насосом напора и ускоряют полученный поток в ускорителе движения воды, с последующим отводом получаемого в теплогенераторе тепла от выходящего потока воды к потребителю, отличающийся тем, что на входе в теплогенератор разрывают поток воды воздушной полостью.

2. Способ гидродинамического нагрева воды по п.1, отличающийся тем, что в воздушной полости обеспечивают соударение капель воды при ее входе в корпус через два конуса распыления.

3. Установка для нагрева воды, выполненная в виде замкнутого контура, содержащем теплогенератор, в нижнем торце корпуса которого имеется выходное отверстие, соединенное с трубопроводом всасывания, а также напорный трубопровод, соединенный с ускорителем движения воды, выполненным в виде улитки, соединенной с вихревой трубой и подсоединенной к верхнему торцу корпуса, отличающаяся тем, что на входе в корпус в потоке воды образована воздушная полость, улитка имеет форму логарифмической спирали, причем истечение жидкости из улитки в вихревую трубу осуществляется через полюс логарифмической спирали, а между всасывающим и напорным трубопроводами установлен центробежный насос и запорный вентиль.

4. Установка для нагрева воды по п.3, отличающаяся тем, что на напорном трубопроводе установлен снабженный запорным вентилем с ограничителем отвод на тепловые батареи, которые соединены через сливной трубопровод и второй ускоритель движения воды с верхним торцом корпуса теплогенератора на расстоянии от первой вихревой трубы не более диаметра трубы.

5. Установка для нагрева жидкости по п.4, отличающаяся тем, что ограничитель запорного вентиля, идущий к тепловым батареям, устанавливает следующее соотношение между расходом воды через насос и через тепловые батареи: Rбат/Rнас≤1/100,где Rбат - расход воды через тепловые батареи,Rнас - расход воды через насос.

6. Установка для нагрева воды по пп.4 и 5, отличающаяся тем, что соотношение объема воды в тепловых батареях и в корпусе теплогенератора должно быть в следующих пределах:Сбат/Стп≤4.

7. Установка для нагрева воды по п.3, отличающаяся тем, что корпус теплогенератора снабжен вакуумным насосом и установлен дополнительный трубопровод, идущий от воздушной полости в корпусе к трубопроводу всасывания.

8. Установка для нагрева воды по п.7, отличающаяся тем, что диаметр дополнительного трубопровода равен диаметру трубопровода всасывания.

9. Установка для нагрева воды по п.3, отличающаяся тем, что корпус теплогенератора выполнен из внешнего и внутреннего полых цилиндров с теплоизоляцией между ними.

www.findpatent.ru

Вихревой индукционный нагреватель

Вихревой индукционный нагреватель

Вихревой индукционный нагреватель (ВИН) представляет собой некую разновидность  индукционной плиты. Он состоит из катушки, магнитопровода и теплообменника. Переменный ток, протекающий по катушке, образует переменное магнитное поле. Если в это поле поместить токопроводящий материал, то он будет разогреваться. Основное преимущество ВИН в том, что температура индуктора не превышает 140град.С. Кроме того, переменное магнитное поле противодействует образованию накипи.  В отличии от вихревого теплогенератора, принцип действия ВИН вписывается в законы физики. КПД вихревого индукционного нагревателя близок к 100%, что дает ему право на применение в системах отопления и иных системах нагрева жидкостей.Однако, что нам обещают продавцы вихревых индукционных нагревателей? А вот здесь начинаются чудеса. Обещают экономию до 50% по сравнению с обычными ТЭНами. Тоесть, либо КПД ТЭНа равен 50%, либо КПД ВИНа равен 200%. Попробуем разобраться. Ваш покорный слуга не поленился и позвонил в несколько компаний продающих вихревые индукционные нагреватели. Самый главный вопрос, который был задан - какое преимущество я получу, заплатив достаточно большие деньги за этот прибор? Вот какие ответы я получил:

  • У нас очень много продаж и все довольны
  • Фантастическая надежность и долговечность
  • Экономия до 50% по сравнению с ТЭНами
  • Отсутствие шума

Ну, с первым и вторым утверждениями можно поспорить. По поводу шума - ТЭНы тоже не шумят. А, вот, с экономией - это интересно. Оказывается (по утверждению продавцов), образование накипи на ТЭНе снижает его КПД. Соответствено, экономичность ВИНа обусловлена постоянным КПД по сравнению с ТЭНами. Но позвольте, каким образом накипь снижает КПД ТЭНов? Вспомним про закон сохранения энергии. Допустим, подвели мы к ТЭНу 1кВт электрической мощности. Соответственно, мы должны получить 1кВт тепловой энергии. Если тепла получаем меньше, то оставшаяся энергия должна выделяться в каком-то ином виде. Что-0то я не припомню, чтобы ТЭНы в воде светились или выделяли, скажем, электромагнитные волны. Несомненно, накипь снижает теплоотдачу ТЭНа, но это никак не влияет на его КПД. При снижении теплоотдачи, повышается температура самого ТЭНа, а, следовательно, повышается его электрическое сопротивление. При повышении электрического сопротивления, понижается мощность, потребляемая этим ТЭНом. На самом деле, изменение температуры и потребляемой мощности настолько незначительны, что рядовой пользователь этого даже не заметит. Закипит чайник через минуту или через минуту и 5 секунд - имеет ли это значение? При этом, количество электроэнергии, необходимой для подогрева чайника с водой, останется неизменным. Однако, продавцы ВИНов пытаются перевернуть ситуацию с ног на голову и говорят о снижении КПД.

Таким образом, ВИН может быть альтернативой ТЭНам, но никакого выигрыша в экономии он не даст. Чудес на не бывает :) А что касается "фантастической надежности", за те деньги, которые стоит ВИН, можно купить несколько электрических котлов и устроить резервирование. Надежность будет в несколько раз выше.

 

vmestogaza.ru

Вихревые нагреватели воды - источники энергии вакуума?

От редакции сайта: В ниже приведенной статье описывается одно из наиболее спорных направлений современной энергетики родившееся примерно 18 лет назад - вихревые генераторы тепла. Эти установки действительно выпускаются разными производителями, но о том какой у них КПД - мнения специалистов экспертов сильно расходятся. Кроме того, нет единой теории объясняющей процессы в этих довольно простых генераторах тепла: предлагают гипотезы начиная от холодного термоядерного синтеза в пузырьках кавитации до энергии вакуума... В данной статье изложена еще одна спорная (на наш взгляд) теория. Впрочем, любой желающий может проверить это сам, - благо особых точных работ для создания такой установки своими руками не требуется...

Анатолий Рыков

В одном из номеров газеты «Деловой мир» была опубликована статья под заголовком «Свет и тепло вашему дому», в которой рассказывается о разработках заслуженного изобретателя Республики Молдова академика Юрия Семеновича Потапова в области создания нетрадиционных источников тепловой энергии. В этой статье упоминаются тепловые генераторы типа «Юсмар» и квантовые теплоэлектростанции (КТЭС). Кроме материалов по теплогенераторам и КТЭС (рекламных материалов в большей мере, чем технических), в данной статье приведены весьма лестные отзывы о работах Потапова и доктора физико-математических наук профессора МАДИ Л. Сапогина. Статья вызвала большой интерес у специалистов нашего предприятия, но породила в первую очередь недоверие к написанному, т.к. в основе всей разработки стоит возможность получения энергии практически из воды с коэффициентом преобразования энергии больше 1 (КПД больше 100%) [1].

И хотя разработки Потапова запатентованы в России, Молдове, на Украине и во многих странах дальнего зарубежья, материалы решено было проверить. В РКК «Энергия» был направлен наш представитель, которому в мытищинском испытательном центре РКК «Энергия» была продемонстрирована установка, включающая в себя теплогенератор Ю.С. Потапова. Испытательный центр тесно сотрудничает с Потаповым и даже наладил производство теплогенераторов на одном из подмосковных заводов.

Конструкция теплогенератора крайне проста и представляет собой полый цилиндрический сосуд (трубу), на входе которого находится циклон с входным коническим патрубком, а на выходе – тормозное устройство. Через входной патрубок вода попадает в циклон, где формируется вихревой поток, устремляющийся в трубу и тормозящийся на выходе из трубы. Перед тормозным устройством к отверстию в цилиндрической части трубы приварена отводная трубка, соединенная с верхней частью циклона. Вода, подаваемая в теплогенератор насосом, проходя через него, нагревается и может использоваться, например, для отопления или горячего водоснабжения. Кроме теплогенератора, в состав установки входят насос (обычный напорный, с воздушным или водяным охлаждением), система управления и арматура. В ряд установок входит и бойлер, В этом случае теплогенератор и насос находятся внутри бойлера. Такие установки производятся практически серийно и могут быть поставлены заказчику. Мощность производимых установок – от 2,8 кВт до 65 кВт. Стоимость – от 1250 до 6500 долларов США. Самое интересное (даже невероятное, с точки зрения традиционных подходов) в этих установках то, что имеются результаты испытаний, подтверждающие, что они способны производить тепловой энергии больше, чем расходуется электроэнергии. Достигнутые значения коэффициента преобразования энергии – до 1,7. Но, по словам Потапова, есть результаты исследований по достижению этого показателя до 10 и более.

С точки зрения структурированного вакуума (эфира, см. «Структура вакуума и единство взаимодействий») можно дать объяснение процессам, происходящим в теплогенераторе с коэффициентом полезного действия до 170% и даже до 2000%.

owalon.com