Generátory tepla: vzduch, voda a vír

Obsah článku

• Historie tepelných generátorů
• Zařízení a princip činnosti generátoru tepla
• Druhy tepelných generátorů
• Tepelný generátor Vortex – historie
• Odkud pochází nadměrná tepelná energie ve vířivých generátorech tepla
• Výrobci vířivých generátorů tepla a jejich náklady

V tomto článku: Historie tepelných generátorů princip činnosti a zařízení; typy tepelných generátorů; výrobci a průměrné náklady na výrobce tepla; historie generátoru vířivého kavitačního tepla; princip vířivého generátoru tepla; výrobci kavitačních generátorů tepla v CIS.

V zimní sezóně je nutné umělé vytápění, jinak budou jeho obyvatelé osobně prožívat veškeré potěšení z doby ledové. Ústřední topení v bytových domech, individuální vytápění v soukromých chatkách … ale co velké plochy, například prodejní plochy a sklady? A na staveništích nebo, řekněme, autoservisech, kde studený vzduch neustále proudí zvnějšku? Jediným způsobem, jak ohřívat velkou plochu, je ohřev vzduchu, postavený buď na tepelných kanálech, nebo na generátorech tepla. Tento článek se bude týkat generátorů tepla.

Historie tepelných generátorů

Vynález konvektivního tepelného generátoru přímo souvisí s vynálezem Roberta Bunsena, atmosférického hořáku, který byl pojmenován po něm. První generátory tepla uvedené na trh v roce 1856 anglickou společností „Pettit and Smith“ byly vybaveny atmosférickým hořákem podobným hořáku Bunsen, pouze větší velikosti.

Německý experimentální chemik Robert Wilhelm Bunsen

V roce 1881 obdržel Angličan Sigismund Leoni patent na nový typ generátorů tepla – plamen hořáku v nich zahříval azbestovou desku, která přenáší teplo do vzduchu. Následně byl azbest nahrazen žáruvzdornou hlínou, dnes nahrazenou odolnějšími žáruvzdornými materiály.

Atmosférický hořák a žáruvzdorná deska nad ním jsou hlavními prvky návrhu jakéhokoli moderního tepelného generátoru..

Zařízení a princip činnosti generátoru tepla

Pokud jde o jejich úkoly, tepelné generátory jsou podobné tepelným dělům – rozdíl je v tom, že tyto jednotky mohou být pouze stacionární. Typická konstrukce tepelného generátoru: ventilátor (axiální nebo odstředivý), nad ním je spalovací komora, do jeho spodní části je vložen hořák, nad hořákem je umístěn vzduchový tepelný výměník. Horké plyny vytvořené ve spalovací komoře jsou přiváděny do tepelného výměníku a potom vedeny do komína. Proud vzduchu foukaný ventilátorem se zahřívá ve výměníku tepla na 20-70 ° C, poté vstupuje do vytápěné místnosti nebo do systému větrání potrubí.

V závislosti na výkonu ventilátorů instalovaných v jejich konstrukci mohou generátory tepla vyvinout výstupní statický tlak 100-2000 Pa.

Pokud jde o tepelnou energii, generátory tepla se liší do dvou typů – do 350-400 kW (v jednom pouzdru) a do 1000 kW (sestávají z částí pro výměnu tepla a větrání).

V tepelných generátorech určených pro topné systémy vzduchového potrubí jsou tepelný výměník a spalovací komora vyrobeny z nerezové oceli, do jejich konstrukce se navíc zavádí odvodňovací systém kondenzátu..

Druhy tepelných generátorů

Hlavní rozdíl mezi stávajícími modely tepelných generátorů spočívá v tom, jaký druh paliva se v nich používá a jaký druh chladicí kapaliny se má ohřívat. Tepelné generátory mohou pracovat na pevná paliva, plyn, motorová nafta a mohou být vybaveny univerzálním hořákem. Nosičem tepla v topných systémech, který je zahříván generátorem tepla, může být voda i vzduch..

Plynové tepelné generátoryJsou navrženy pro nepřetržitý přívod teplého vzduchu do areálu a jsou instalovány ve svislé poloze. V nich instalovaný tepelný výměník odebírá podstatnou část tepla ze spalin, čímž snižuje těkavost spalin – výfukové potrubí pro plynové tepelné generátory musí být vybaveno ventilátorem. Pokud konstrukce tepelného generátoru obsahuje uzavřenou spalovací komoru, pod níž je umístěn dmychadlo, je pravděpodobnost zpětného tahu minimální – všechny produkty spalování budou odstraněny komínem, proto jsou takové plynové tepelné generátory považovány za nejbezpečnější. Ve většině případů je účinnost plynových tepelných generátorů 85-90%.

Při výběru modelu plynového tepelného generátoru je nutné věnovat zvláštní pozornost jeho schopnosti pracovat za sníženého tlaku plynu. Při budování vytápění na plynovém tepelném generátoru při absenci centrálního zásobování plynem bude obzvláště výhodné instalovat plynovou nádrž s objemem 2 500 litrů nebo více (požadovaný objem závisí na vytápěné oblasti budovy)..

Dieselové tepelné generátory, jako palivo, pro které se používá petrolej nebo motorová nafta, jsou vhodné pro vytápění průmyslových prostor s významnou oblastí. Jsou vybaveny buď tryskou, která rozprašuje palivo spalovací komorou, nebo je palivo dodáváno metodou kapání. Při nepřetržitém provozu se doplňují dvakrát denně..

Ke spalování v tepelných generátorech s univerzálním hořákem se používají jak motorová nafta, tak odpadní oleje, tuky rostlinného a živočišného původu. Jsou zvláště výhodné v podnicích, kde je problém s likvidací tuků a odpadního oleje. Tepelný výkon generátoru tepla, ve kterém se spaluje odpadní olej a tuky, však nepřesáhne 200 kW, při spalování motorové nafty se dosáhne vyššího tepelného výkonu. Bez ohledu na druh použitého paliva potřebuje tento typ generátoru tepla komín. Při spalování odpadního oleje je nevyhnutelná tvorba strusek, které je nutné odstraňovat denně – pro větší pohodlí budou zapotřebí dvě spalovací mísy, z nichž jedna bude použita při výměně druhé a ke snížení prostojů generátoru tepla.

Tepelné generátory na tuhá palivamají jinou konstrukci než ty, které jsou popsány výše – jsou něco mezi generátory tepla na plyn / naftu a mezi konvenční pecí. Jsou vybaveny ventilátorem vyfukujícím vzduch přes tepelný výměník a dodávající jej do vytápěných místností, mají roštové mříže a dveře pro plnění paliva. Tepelné generátory na pevná paliva spalují suché dřevo, brikety z rašeliny, uhlí a různé zemědělské odpady. Takové generátory tepla mají účinnost řádově 80-85%, což je o něco méně než u elektráren pracujících na plynných a kapalných palivech – 85-90%. Je třeba také poznamenat, že velké velikosti generátorů tepla na pevná paliva a významný odpad ve formě nehořlavé části paliva..

Výměníky tepla v tepelných generátorech mohou být z litiny nebo oceli: jejich první typ je odolnější vůči korozi, ale spíše masivní, tepelné výměníky druhého typu mají naopak nižší hmotnost, ale podléhají korozi. Oba typy tepelných výměníků netolerují dobře dopady, proto musí být přeprava a instalace generátorů tepla prováděna s maximální péčí..

Výhody vzduchových tepelných generátorů jsou ve srovnání s ohřevem vody vyšší, efektivita a rychlost vytápění areálu a při práci na odpadním oleji – úspora peněz na pohonných hmotách, nemluvě o řešení problému odstraňování odpadů.

Průměrné náklady na 400 kW tepelný generátor budou 90 000 RUB. Na ruském trhu jsou generátory tepla od Master (USA), Kroll (Německo), Sial a ITM (Itálie), Benson Heating (Anglie), FEG Konvektor GF (Maďarsko).

Při výběru vzduchového tepelného generátoru je třeba vzít v úvahu ty modely, ve kterých je vzduch nepřímo ohříván, tj. spalovací komora je zcela izolována od chladicí kapaliny. V tomto případě je zaručeno, že produkty spalování neproniknou do vzduchových topných kanálů, nebude nutné mísit vzduch z vnějšku se vzduchem uvnitř areálu. Tyto generátory tepla však mají vyšší cenu, hmotnost a rozměry..

Tepelné generátory s funkcí zásobování horkou vodou a vytápěním mohou zcela vyřešit problémy s dodávkou tepla, z velké části pracují na tuhá paliva.

Tepelný generátor Vortex – historie

Tento typ tepelných generátorů si zaslouží zvláštní pozornost, hlavně kvůli odporu jeho příznivců a odpůrců..

Ve dvacátých letech minulého století Francouz Joseph Rank, provádějící výzkum ve vzduchové komoře cyklónového zařízení, zjistil, že plyny ve válcové nebo kuželové komoře se při víření rozdělují na dvě frakce – s vyšší teplotou na okrajích a nižší ve středu. Kromě toho se zlomek ve středu na rozdíl od okrajového otáčí v opačném směru. V roce 1934 získal Rank ve Spojených státech patent za svou „vířivou trubici“.

Němec Robert Hilsch ve 40. letech pokračoval ve výzkumu svého francouzského kolegy a díky vylepšenému designu dosáhl většího rozdílu mezi teplotami dvou proudů vzduchu opouštějících vírovou trubici Rank.

V padesátých letech sovětský vědec A. Merkulov zahájil řadu experimentů s vírovou trubicí Rank, rozhodl se do ní namísto plynu pumpovat vodu – teoreticky by neměl být teplotní rozdíl ve vodě, která byla vedena trubicí Rank, protože na rozdíl od plynů nemůže být voda stlačena … Na rozdíl od očekávání byl rozdvojený vířivý proud vody zahříván a ochlazován podobně jako plyny, což zmátlo profesora Merkulova – nemohl vysvětlit důvody tohoto jevu.

Mimochodem, tvůrce prvního vířivého generátoru tepla se často nazývá rakouský samouk vynálezce Viktor Schauberger, známý pro sací turbínu, kterou postavil v roce 1921 a pracuje pouze na vodě …

Před dvaceti lety byl americký James Griggs, jehož oblast zájmu leží v oblasti vytápění, první, kdo postavil vodní generátor tepla založený na principu Rank potrubí. James byl zklamán ohřívači vody s topnými články – soli ve vodě vytvořily měřítko na topných prvcích, což způsobilo přehřátí cívky a selhání topného článku. Na základě skutečnosti, že topné články mají účinnost blízkou 100% a elektrický motor otáčející se generátorem tepla je asi 90-95%, James Griggs se rozhodl kompenzovat vyšší spotřebu energie tím, že nebude muset vyměňovat topné prvky, které vyhořely při tvorbě vodního kamene. Griggsův výpočet spočíval v tom, že tření způsobilo zahřátí vody. Americký inženýr se ukázal jako správný – generátor tepla, který vytvořil, skutečně ohříval vodu a její vnitřní struktura nepodstoupila opotřebení různými nečistotami a solemi přítomnými ve vodě. K extrémnímu překvapení Jamese však výpočet nákladů na energii neodhalil plánovanou 10% ztrátu energie, ale ve srovnání s topnými systémy s topnými prvky, 14% úspory! Po provedení experimentálních zkoušek v roce 1992 Griggs zjistil, že pro každý joul elektřiny vynaložené na provoz tepelného generátoru vytváří ohřívač 1,5 joulu tepla. Poté, co strávil další dva roky zkoušením příčin vzniku přebytečné energie a aniž by je zjistil, získal James Griggs v roce 1994 ve Spojených státech patent na generátor rotačního kavitačního tepla, který vytvořil.

Odkud pochází nadměrná tepelná energie ve vířivých generátorech tepla

Tepelný generátor Griggs je navržen takto: hliníkový rotor je umístěn do válcového ocelového tělesa, otvory jsou vyvrtány podél povrchu ráfku; pouzdro je uzavřeno plochým ocelovým krytem, ​​který je k němu připevněn šrouby. V plochých krytech je na každém z nich vstup pro proud vody, přičemž vstupy na obou krytech, namontované na opačných stranách těla, jsou umístěny na stejné linii. Voda přicházející z jedné strany do rotoru ji obchází podél okraje a vytéká z opačné strany s vyšší teplotou, než byla původně.

Důvod, proč je voda ohřívána, je pravděpodobně způsoben kavitací. Když vstoupíte do rotoru a vyplníte otvory podél jeho okraje, voda se na ně drží, ale odstředivá síla způsobí natažení vody přilnoucí k otvorům – její kapky se z nich vylomí, spěchají ke stěnám krytu a naráží do nich. Výsledná rázová vlna a zvyšující se tlak „zhroutí“ velké množství bublin plynu a par, což v každé z nich způsobí tlak stovek tisíc atmosfér a teplotu vyšší než 106 ° C – dojde k akustické kavitaci.

Výše popsaná teorie vychází z fenoménu sonoluminiscence, objeveného v roce 1934 německými vědci N. Frenzelem a H. Schultesem, kteří pracují na sonaru pro ponorky. Zjistili, že zvukové vlny způsobují expanzi a kontrakci plynových bublin ve vodě – pod vlivem vibrací a v čase s nimi se velikost bublin mění z několika desítek na několik mikronů, jejich objem se několikrát mění. V důsledku toho se plyn obsažený v bublinách dostatečně zahřeje, aby roztavil ocel a dokonce emitoval světlo..

Výrobci vířivých generátorů tepla a jejich náklady

Výroba vířivých generátorů tepla pro trh CIS je prováděna řadou výrobců, z nichž každý má patent na model, který vyrábí na základě modelu vyvinutého technickými specifikacemi – neexistují žádné státní normy pro vířivé generátory tepla. Jejich výrobu provádějí společnosti „YUSMAR“ LLC (Moldavsko), Ruská JE „Alternativní energetické technologie a komunikace“, „Noteka-S“ LLC, „Angstrem“ JE, „ORBI“ UK LLC, „Kommash Plant“ JSC a další. Za posledních 20 let dostali vynálezci vířivých generátorů tepla asi 50 patentů.

Náklady na vířivé tepelné generátory s výkonem elektrického motoru 55 kW / h budou v průměru 290 000 rublů.

Podobné záznamy:

1. Vytápění domu tepelným čerpadlem vzduch-vzduch Obsah článku Jak to funguje a slabosti Úspory a rozsah tepelného čerpadla Centralizované a oddělené topné systémy Je možné to udělat sami Trvanlivost a údržba systému Vytápění domu vzduchem je technologie,...
2. Jaká by měla být teplá voda v bytě Je dobré, pokud má váš dům plynový ohřívač vody, zásobník nebo okamžitý elektrický ohřívač vody. V tomto případě můžete nezávisle sledovat teplotu horké vody, v případě potřeby ji uložit, pokud je...
3. Nosič tepla pro topný systém – voda nebo nemrznoucí směs Obsah článku Požadavky na ideální chladivo Nosič tepla – voda Tepelný nosič – nemrznoucí směs Jak zvolit optimální chladicí kapalinu Pokud jde o jejich prevalenci, vytápěcí systémy s cirkulací tekutého tepelného...
4. Tepelné generátory Obsah článku Plynové kotle Kotle na kapalná paliva Elektrické kotle Kotle na tuhá paliva Infračervené ohřívače Když pomyslete na vybudování vlastního domu, musíte okamžitě přemýšlet o tom, jak bude vytápěn. Pokud...

Přečtěte si více  Hydro šipka pro vytápění: princip činnosti a účel