Генератори топлоте: ваздух, вода и вртлог

Садржај препоруке

• Историја генератора топлоте
• Уређај и принцип рада генератора топлоте
• Врсте генератора топлоте
• Вортек генератор топлоте – историја
• Одакле долази вишак топлотне енергије у вртложним генераторима топлоте
• Произвођачи вртлог генератора топлоте и њихових трошкова

У овом чланку: Историја генератора топлоте принцип рада и уређај; врсте генератора топлоте; произвођачи и просечна цена генератора топлоте; историја генератора топлотне кавитације; принцип вртлог генератора топлоте; произвођачи кавитацијских генератора топлоте у ЗНД.

У зимској сезони је просторима потребно вештачко грејање, јер ће у противном његови становници лично доживети све доброте леденог доба. Централно грејање у стамбеним зградама, индивидуално грејање у приватним викендицама … али шта је са великим површинама, на пример, продајним површинама и магацинима? А са градилиштима или, рецимо, ауто сервисима, где хладни ваздух стално струји споља? Једини начин грејања великог простора је грејање ваздуха, изграђено или на топлотним пушкама или на генераторима топлоте. Овај чланак ће се бавити генераторима топлоте.

Историја генератора топлоте

Изум конвективног генератора топлоте директно је повезан са проналаском Роберта Бунсена, атмосферског горионика по њему. Први генератори топлоте које је на тржиште поставила енглеска компанија „Петтит анд Смитх“ 1856. године опремљени су атмосферским гориоником сличним Бунсеновим гориоником, само веће величине.

Немачки експериментални хемичар Роберт Вилхелм Бунсен

Године 1881. Енглез Сигисмунд Леони добио је патент за нову врсту генератора топлоте – пламен горионика у њима грејао је азбестну плочу која топлоту преноси на ваздух. Након тога, азбест је замењен ватросталном глином, данас замењеном издржљивијим ватросталним материјалима.

Атмосферски пламеник и ватростална плоча изнад њега главни су елементи у дизајну било којег модерног генератора топлоте..

Уређај и принцип рада генератора топлоте

Генератор топлоте је по својим задацима сличан топлотним пиштољима – разлика је у томе што ове јединице могу бити непомичне. Типичан дизајн генератора топлоте: вентилатор (аксијални или центрифугални), изнад њега се налази комора за сагоревање, горионик се уводи у доњи део, ваздушни измењивач топлоте се налази изнад горионика. Врући гасови формирани у комори за сагоревање доводе се до измењивача топлоте, а затим доводе у димњак. Проток ваздуха који вентилатор загријава у измјењивачу топлоте до 20-70 ° Ц, а затим улази у гријану просторију или систем вентилације канала.

У зависности од снаге вентилатора уграђених у њихов дизајн, генератор грејања може да развије излазни статички притисак од 100-2000 Па.

У погледу топлотне снаге, генератор грејања се разликује у две врсте – до 350-400 кВ (у једном кућишту) и до 1000 кВ (састоје се од сегмената за размену топлоте и вентилације).

У генераторима топлоте намењеним системима грејања ваздушних цеви, измењивач топлоте и комора за изгарање израђени су од нерђајућег челика, а систем за одвод кондензата је додатно уведен у њихов дизајн.

Врсте генератора топлоте

Главна разлика међу постојећим моделима генератора топлоте је у којој врсти горива се користи и која врста расхладне течности се загрева. Генератори топлоте могу радити на чврстом гориву, гасу, дизел гориву и бити опремљени универзалним гориоником. Носач топлоте у системима грејања, који се загрева помоћу топлотног генератора, може бити и вода и ваздух..

Плински генераторипројектоване за непрекидно снабдевање топлим ваздухом у просторије, постављају се у вертикалном положају. Измењивач топлоте инсталиран у њима извлачи значајан део топлоте из производа сагоревања, смањујући испарљивост димних гасова – издувна цев за гасне генераторе топлоте мора бити опремљена вентилатором. Ако дизајн генератора топлоте садржи затворену комору за сагоревање, испод које се налази пухалица, онда је вероватноћа обрнутог потиска минимална – сви продукти изгарања биће уклоњени кроз димњак, па се такви генератори топлоте за гас сматрају најсигурнијим. У већини случајева ефикасност генератора топлоте на гас износи 85-90%.

Приликом одабира модела гасног генератора топлоте потребно је обратити посебну пажњу на његову способност рада под смањеним притиском гаса. Приликом градње грејања на генератору топлотног гаса у одсуству централног снабдевања гасом, биће посебно згодно уградити резервоар за гас запремине 2500 литара или више (потребна запремина зависи од грејне површине зграде).

Дизел генератори топлоте, као гориво за које се користи керозин или дизелско гориво, они су погодни за грејање индустријских просторија са значајном површином. Опремљени су или млазницом која распршује гориво кроз комору за сагоревање, или се гориво доводи капањем. У зависности од континуираног рада, допуњују се два пута дневно..

За сагоревање у генераторима топлоте универзалним гориоником користе се и дизел гориво и отпадно уље, масти биљног и животињског порекла. Они су нарочито погодни у предузећима у којима постоји проблем са одлагањем масти и отпадног уља. Међутим, топлотна снага генератора топлоте, у којој се сагорева отпадно уље и масти, неће прелазити 200 кВ, а при сагоревању дизел горива постиже се већи топлотни учинак. Без обзира на врсту коришћеног горива, овој врсти генератора топлоте, као и било којем другом, треба димњак. При спаљивању отпадног уља неизбежно је стварање шљаке које се морају свакодневно уклањати – за већу удобност биће потребне две посуде за сагоревање, од којих ће једна заменити другу током чишћења и смањити време застоја генератора топлоте.

Генератори топлоте на чврсто горивоимају другачији дизајн од горе описаног – представљају нешто између генератора топлоте на гас / дизел и између класичне пећи. Опремљени су вентилатором који дува ваздух кроз измењивач топлоте и снабдева га грејаним просторијама, имају решетке и врата за пуњење горива. Генератори топлоте на чврсто гориво сагоревају суво дрво, тресетне брикете, угаљ и разни пољопривредни отпад. Такви генератори топлоте имају ефикасност од 80-85%, што је нешто мање него код оних који раде на гасовитим и течним горивима – 85-90%. Такође треба напоменути велику величину генератора топлоте на чврсто гориво и значајан отпад у облику незапаљивог дела горива..

Измењивачи топлоте у генераторима топлоте могу бити од ливеног гвожђа или челика: њихов први тип је отпорнији на корозију, али прилично масивни, измењивачи топлоте другог типа, напротив, имају мању тежину, али подлежу корозији. Обје врсте измјењивача топлине не подносе добро утјецаје, стога се пријевоз и уградња генератора топлине морају обављати с највећом пажњом..

Предности генератора ваздуха су веће, у поређењу са загревањем воде, ефикасношћу и брзином грејања просторија, и када се ради на отпадном уљу – штеди новац на гориво, а да не спомињемо решавање проблема одлагања отпада.

Просечна цена генератора топлоте од 400 кВ биће 90 000 РУБ. На руском тржишту постоје генератори топлоте из компаније Мастер (САД), Кролл (Немачка), Сиал и ИТМ (Италија), Бенсон Хеатинг (Енглеска), ФЕГ Конвектор ГФ (Мађарска).

Приликом избора генератора ваздуха, треба узети у обзир оне моделе у којима се ваздух индиректно загрева, тј. комора за сагоревање је потпуно изолована од расхладне течности. У том случају се гарантује да производи за сагоревање неће продирати у канале за грејање ваздуха, неће бити потребно мешати ваздух споља и ваздух у просторијама. Међутим, такви генератори топлоте имају већу цену, тежину и димензије..

Генератори топлоте са функцијама снабдевања топлом водом и грејањем могу у потпуности да реше проблеме снабдевања топлином, већим делом раде на чврстим горивима.

Вортек генератор топлоте – историја

Ова врста генератора топлоте заслужује посебну пажњу, највећим делом захваљујући противљењу њених присталица и противника..

У 20-им годинама прошлог века, Француз Јосепх Ранк, вршећи истраживања у ваздушној комори циклонске инсталације, установио је да се, намотавајући, гасови у цилиндричној или коничној комори одвајају на две фракције – са вишом температуром на ивицама и нижом у центру. штавише, фракција у средини, за разлику од маргиналне, ротира се у супротном смеру. Ранк је 1934. добио патент у Сједињеним Државама за своју „вртложну цев“.

Нијемац Роберт Хилсцх у 40-има наставио је истраживање свог француског колеге, постигавши већу разлику између температура двају струја ваздуха који напуштају Ранк вортек цев због побољшаног дизајна.

У 50-има, совјетски научник А. Меркулов покренуо је низ експеримената са Ранк вортек цевом, одлучивши да пумпа воду у њу уместо гаса – теоретски, не би требало да постоји температурна разлика у води која се водила кроз Ранкову цев, јер се, за разлику од гасова, вода не може компресовати … Супротно очекивањима, бифуркирани вртлогни ток воде загреван је и хлађен слично плиновима, што је збунио професора Меркулова – он није могао да објасни разлоге ове појаве.

Узгред, творац првог вртлог генератора топлоте често се назива аустријским изумитељем самоуком Виктором Шаубергером, познатим по усисној турбини коју је изградио 1921. године, а која ради само на води …

Пре двадесет година, Американац Јамес Григгс, чија је област интересовања лежала на пољу грејања, први је изградио генератор грејања воде по принципу Ранк цеви. Џејмс је био разочаран грејачима воде са грејним елементима – соли у води формирају се на скали грејних елемената, узрокујући прегревање завојнице и грејање грејних елемената. На основу чињенице да грејни елементи имају ефикасност близу 100%, а електромотор који ротира генератор топлоте око 90-95%, Јамес Григгс је одлучио надокнадити већу потрошњу енергије тако што не мора да замени грејне елементе који су изгорели од стварања скале. Григгсова рачуница била је да трење проузрокује загревање воде. Амерички инжењер показао се у праву – генератор топлоте који је створио заиста је загревао воду, а његова унутрашња структура није подлегла различитим нечистоћама и солима присутним у води. Али, на велико изненађење Јамеса, прорачун трошкова енергије није открио планирани губитак енергије од 10%, али је, у поређењу са системима грејања са грејним елементима, уштеда од 14%! Обавивши експериментална испитивања 1992. године, Григгс је открио да за сваки јоул електричне енергије потрошене на рад генератора топлоте грејач ствара 1,5 џула топлоте. Након што је провео још две године покушавајући да открије разлоге појаве вишка енергије и не сазнајући их, Јамес Григгс 1994. добио је патент у Сједињеним Државама за ротациони кавитацијски генератор топлоте који је створио.

Одакле долази вишак топлотне енергије у вртложним генераторима топлоте

Григгсов генератор топлоте конструисан је на следећи начин: алуминијумски ротор је постављен у цилиндрично челично кућиште, рупе се буше дуж површине руба; кућиште је затворено равним челичним поклопцем, причвршћеним вијцима. У равним поклопцима на сваком од њих налази се отвор за проток воде, један у односу на други, отвори на оба поклопца, постављени на супротним странама тела, налазе се на истој линији. Вода, која долази с једне стране на ротор, заобилази је дуж руба и истјече са супротне стране с вишом температуром него што је била првобитно.

Разлог зашто се вода загрева највероватније је последица кавитације. Улазећи у ротор и попуњавајући рупе дуж његовог руба, вода се залијепи за њих, али центрифугална сила узрокује истезање воде која се придржава рупа – капљице јој искачу из њих, ускачу у зидове кућишта и упадају у њих. Резултирајући ударни талас и све већи притисак „урушавају“ велики број мехурића гаса и паре, изазивајући у сваком од њих притисак стотина хиљада атмосфера и температуру већу од 106 ° Ц – јавља се акустичка кавитација.

Претходно описана теорија заснива се на феномену сонолуминесценције, који су открили немачки научници Н. Френзел и Х. Сцхултес 1934, радећи на сонару за подморнице. Открили су да звучни таласи изазивају ширење и контракцију гасних мехурића у води – под утицајем вибрација и временом са њима, величина мехурића се мења од неколико десетина до неколико микрона, а запремина им се неколико пута мења. Као резултат, гас садржан у мехурићима постаје довољно врућ да растопи челик и чак емитује светлост..

Произвођачи вртлог генератора топлоте и њихових трошкова

Производњу вртложних генератора топлоте за тржиште ЗНД врши више произвођача, а сваки од њих има патент за модел који производи на основу модела развијеног техничким спецификацијама – не постоје државни стандарди за вртложне генераторе топлоте. Њихову производњу обављају компаније „ИУСМАР“ ЛЛЦ (Молдавија), руска НПП „Алтернативне енергетске технологије и комуникације“, „Нотека-С“ ЛЛЦ, „Ангстрем“, „ОРБИ“ УК ЛЛЦ, „Коммасх Плант“ ЈСЦ и друге. Током протеклих 20 година, изумитељи вртлогних генератора топлоте добили су око 50 патената.

Трошкови вртложних генератора топлоте снаге 55 кВ / х у просеку ће бити 290 000 рубаља.