Вихревой теплогенератор для отопления зданий.

 

«Экотепло» считает, что автономное отопление во многих случаях более эффективно, чем централизованное, а в ряде случаев оно просто безальтернативно. Строительство газовой котельной мощностью 200 кВт. обходится более чем в 10 млн. рублей и требует не менее полутора лет только на получение разрешительной документации. Монтаж теплового пункта на базе вихревых теплогенераторов обойдется на порядок дешевле и займет значительно меньшее время. Кроме этого, в ряде регионов получить лимиты на электроэнергию значительно проще и дешевле, чем лимиты на газ. Мы также согласны, что ТЭНы имеют массу недостатков, в первую очередь их быстрое покрытие накипью и вследствие этого быстрый выход из строя.  Так как аудиторию больше интересует технико-экономические показатели и эксплуатационные преимущества применения конкретного вида оборудования, а не дискуссии по теоретическим вопросам, на анализе гипотезы выделения тепла, мы останавливаться не будем. Однако заметим, что нам известно еще не менее десятка гипотез. Гипотеза становится теорией только тогда, когда есть математические методы расчета конструкции. В настоящее время нам такие методы не известны. Основное достоинство «вихревых труб» - простота конструкции, что позволяет изготовить такие генераторы в гаражах. И многие умельцы, стали их изготавливать как для собственных нужд, так и для продажи. Качество производства было крайне низким, ВТГ быстро ломались, и это дискредитировало саму идею. 

 

Наша организация имеет опыт монтажа и обслуживание серийных вихревых теплогенераторов на основе «вихревой трубы». Приобретенный опыт позволил выявить следующие общие особенности конструкций:

 

1.            ВТГ на основе «вихревой трубы» выпускались в ограниченном диапазоне мощностей от 2, 2  до 55 кВт. При увеличении мощности значительно увеличиваются геометрические размеры «вихревой трубы». Для обеспечения компактности теплогенераторов на один насос устанавливаются от двух до шести труб.

 

2.            Применяемые в теплогенераторах насосы марки «КМ» имеют широкий разброс значений подачи и напора, поэтому каждый теплогенератор необходимо настраивать индивидуально. В процессе эксплуатации настройку периодически необходимо повторять. При этом универсальной методики настройки нет. Успешность настройки зависит от квалификации настройщика, а она приобретается длительным опытом.

 

3.            Выпускаемые нашей промышленностью насосы типа «КМ» отличаются крайне низким качеством. Они постоянно ломаются, а претензии клиенты предъявляют производителям теплогенераторов.  

 

4.            Насосы имеют низкий КПД 0, 52-0, 80, что снижает КПД всего теплогенератора до значений 0, 96-0, 99. Подбор мощности ВТГ производится из расчета 1 кВт электрической мощности на 10 кв.м. площади обогреваемого помещения, а это соответствует теплопроизводительности других видов нагревательных устройств.

 

Вышеперечисленные особенности заставили нас отказаться от применения «вихревых труб» и перейти на разработку и производство вихревых теплогенераторов роторного типа. В этом решении мы были не одиноки, так же поступили многие другие разработчики и производители.

 

          При рекомендуемом расходе теплоносителя в системе 3, 6 м3/час, поток в трубопроводе системы прокачивается циркуляционным насосом  поступательно с линейными скоростями  V1 = V4 = 1 м/мин.

 

Попадая внутрь корпуса вихревого теплового генератора теплоноситель под воздействием разных сил начинает двигаться по  сложной   траектории. Скачкообразно изменяется поступательная линейная скорость потока, снижаясь до V2 = 0, 14 м/мин, через вихревой теплогенератор вода прокачивается за 3, 5 минуты. Одновременно поток вовлекается дисками во вращательное движение с частотой вращения 3000 об/мин. Линейная скорость вращающегося потока изменяется от V3 = 565 м/мин у вала, до V3 = 3485 м/мин у корпуса вихревого теплогенератора. Под действием центробежных сил вода перемещается от центра к периферии теплогенератора. В центре возникает разряжение, а у корпуса избыточное давление. Кроме этого диски имеют отверстия и специальный профиль поверхности, которые вызывают турбулентность в потоке воды. Создаются условия для возникновения гидравлической кавитации.

 

Кавитация (от лат. cavitas — пустота), образование в жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых кавитационных пузырьков, или каверн). Кавитационные пузырьки образуются в тех местах, где давление в жидкости становится ниже некоторого критического значения pkp (в реальной жидкости pkp приблизительно равно давлению насыщенного пара этой жидкости при данной температуре). Двигаясь с потоком и попадая в область давления р < ркр, они теряют устойчивость и приобретают способность к неограниченному росту. После перехода в зону повышенного давления и исчерпания кинетической энергии расширяющейся жидкости рост пузырька прекращается, и он начинает сокращаться. Если пузырёк содержит достаточно много газа, то по достижении им минимального радиуса он восстанавливается и совершает нескольких циклов затухающих колебаний, а если газа мало, то пузырёк схлопывается полностью в первом периоде жизни.

 

В вихревом (кавитационном, торсионном, торовом, гидродинамическом) теплогенераторе пузырьки возникают в зоне разряжения и отбрасываются центробежными силами на периферию, где схлопывается. Гидродинамическая кавитация характеризуется тем, что вся масса жидкости участвует в процессах образования (развития и схлопывания) кавитационных полостей. Создаются условия генерирования кавитационных пузырьков, близких по величине диаметра. Так как кавитационные пузырьки имеют очень маленькие размеры и процесс схлопывания происходит не на поверхности элементов вихревого теплогенератора, то никакой эрозии металла не происходит. Это подтверждает опыт эксплуатации. Вихревые тепловые генераторы безаварийно работают начиная с отопительного сезона 2003/2004 г.г. Основной принцип разработки, заложенный в конструкцию вихревых теплогенераторов – с учетом эксплуатации в российских условиях, ресурс изделия должен определяться ресурсом серийного электродвигателя, то есть столько, сколько работает электродвигатель - не менее 10-12 лет. В конструкции имеются элементы с ограниченным ресурсом: подшипники, рассчитанные на 20 000 часов работы и торцевые уплотнения, имеющие ресурс 1 700 часов. Замена элемента с ограниченным ресурсом занимает от двух до четырех часов. Заявления «о высокой интенсивности акустических возмущений в окружающей среде» не имеют никакого отношения к вихревым (кавитационным, торсионным, торовым, гидродинамическим) теплогенераторам. Основным источником шума является крыльчатка вентилятора электродвигателя. Это обычный производственный шум, характерный для любого вида насосного и вентиляционного оборудования, в том числе и для вихревых теплогенераторов на основе «вихревой трубы». При размещении ВТГ в производственных помещениях зачастую даже не ставят звукоизолирующие перегородки. Для отопления офисных, культурно-бытовых объектов тепловой узел может монтироваться в подвальных помещениях. В жилых домах, в соответствии с требованиями СНиП, монтаж теплового узла в подвале разрешается только в том случае, если первый этаж не жилой. В случае если первый этаж жилой, тепловой узел необходимо монтировать в пристройке к зданию. Основным же преимуществом вихревых теплогенераторов перед «вихревыми трубами» является более высокая теплопроизводительность. Как выше было указано, подбор мощности теплового оборудования производится из расчета 1 кВт на 10 кв. м. обогреваемого помещения. При укрупненном подборе мощности вихревых теплогенераторов принимается норматив 1 кВт установленной мощности электродвигателя на 30 кв.м. площади. Так как у разных объектов разная высота потолков, то подбор мощности осуществляется по объему, 1 кВт на 90 куб.м. объема обогреваемого помещения. Исходя из укрупненного норматива, вихревые теплогенераторы должны обогревать условные типовые (соответствующие требованиям СНиП) жилые, бытовые, культурно-развлекательные помещения, помещения производственно-хозяйственного назначения и т.д., объемом: ВТГ ТС1-055 – 5180 куб.м,   ВТГ ТС1-075 – 7060 куб.м, ВТГ ТС1-090 – 8450 куб.м, ВТГ ТС1-110 – 10200 куб.м. (в маркировке вихревого теплогенератора указывается мощность электродвигателя). Следовательно, для отопления объекта требуется меньшая выделенная мощность, прокладывается силовой кабель меньшего сечения, что значительно снижает капитальные вложения.  В обогреваемых помещениях может поддерживаться любой температурный режим. Например, для жилых помещений – 20 - 22 оС, производственных – 15 - 18 оС, складских -  8 - 12 оС. Регулирование температурного режима производится заданием температурного диапазона теплоносителя. При нагреве теплоносителя до заданной максимальной температуры, ВТГ отключается, при охлаждении теплоносителя до минимальной заданной температуры – включается. ВТГ вырабатывает ровно столько тепловой энергии, сколько составляют теплопотери обогреваемого объекта. В зимнее время установка работает больше, в осенне-весенний период – меньше. В среднем за отопительный сезон (для региона Москвы он составляет 210 дней), ВТГ работает 25-30% времени. Поэтому при укрупненных расчетах финансовых затрат на отопление нами применяется коэффициент Краб. = 0, 3.    Из изложенного можно сделать вывод, что «вихревые трубы» могут найти применение для обогрева объектов площадью до 1 500 кв.м., а ВТГ - для объектов большей площади. Серийно выпускаемые вихревые тепловые генераторы представляют собой стандартный асинхронный электродвигатель 3000 об/мин, напряжением питания 380 В., смонтированный на одной раме с теплогенератором, преобразующим механическую энергию в тепловую. Они полностью подготовлены для подключения к новой или существующей системе отопления, а конструкция и габариты тепловой установки упрощают ее размещение и монтаж в тепловом узле.






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.