Вихревые теплогенераторы

  • -
  • Автор: admin
  • Просмотров 3245

При полном или частичном цитировании гиперссылка на сайт www.vyatsu.ru обязательна!

Иглин П.В., Шемпелев А.Г., Эфрос Е.И.,

Вятский государственный университет, г. Киров

e-mail: firestar-x@mail.ru


Начиная с середины 1990х годов, в России и странах ближнего зарубежья появились коммерческие предложения по поставкам и  монтажу принципиально нового отопительного оборудования  – так называемых вихревых теплогенераторов. Принцип работы предлагаемых конструкций основан на разгоне жидкости, подаваемой под давлением насосом из бака на вход вихревой трубы. Поток, закручиваясь в улитке, движется по спирали вдоль стенок вихревой трубы с дальнейшим его торможением в спрямляющем аппарате (развихрителе). Вода в таком устройстве разделяется на два потока: горячий с периферии вихря и тёплый с его центральной части. Температура "теплого" потока чуть выше, чем температура исходной воды, подаваемой насосом в вихревую трубу, а горячего потока существенно выше.  Причем нагрев воды в устройстве происходит очень интенсивно с полным преобразованием энергии затраченной на привод насоса в тепловую. Наличие указанного эффекта позволило разработать несколько типов конструкций устройств названных вихревыми теплогенераторами (ВТГ) и начать их производство.

В паспортных характеристиках ВТГ указано, что их тепловая мощность на выходе существенно превышает  мощность, затрачиваемую на привод насоса. Если предположить, что это так, то в процессе преобразования энергии потока в теплоту  появляется какой-то дополнительный источник энергии. Попытки найти такой источник до сих пор не увенчались успехом. Некоторые из разработчиков полагают, что таким дополнительным источником энергии являются процессы, протекающие при схлопывании паровых кавитационных пузырьков со сверхвысокими скоростями. При этом, как показывают расчеты, в идеальной жидкости, обладающей предельной объемной  прочностью, возможно появление на  конечной стадии процесса сверх высоких температур (порядка десятков тысяч градусов).[1]. Естественно предположить, что при столь высоких температурах возможны процессы на молекулярном и атомном уровне и появление выделение дополнительной энергии. Однако, как достаточно убедительно показано в работе [2], в реальной жидкости такие процессы невозможны.

По мнению других авторов, сверхэффективность вихревых теплогенераторов объясняется тем, что для производства теплоты в них используется не только электроэнергия, но и теплота, «извлекаемая» из водопроводной воды, т.е. та тепловая энергия, которая необходима для возврата воды в исходное состояние, как это происходит в тепловом насосе. Есть и другие предположения, в которых сделаны попытки объяснить причины сверхэффективности. [5]

К сожалению, в располагаемых  нами литературных источниках результаты испытаний  ВТГ и кавитационных  теплогенераторов представлены в очень малом объеме и без какого-либо объяснения полученных эффектов.

Например, испытания, проведенные  инженерами Хабаровского технического университета, подтвердили, что коэффициент преобразования энергии (КПЭ) установки «ЮСМАР» соответствует 80%, что ниже КПД асинхронного двигателя (h эл.д =85 - 90%). Так что в установках «ЮСМАР» имеет место не генератор теплоты, а преобразователь энергии с коэффициентом преобразования, меньшим единицы[3].

В институте теплофизики НАН Украины (г. Киев) проведены достаточно подробные испытания с целью определения коэффициента преобразования энергии в ВТГ и влияния на эти преобразования режимных параметров. Установлено,  что КПЭ испытанного теплогенератора не превышает единицы для всех исследованных режимов.[3]

  В то же время, в результате испытаний теплогенератора на основе вихревой трубы, проведенных на кафедре «Промышленные теплоэнергетические системы» МЭИ было определено, что при затраченных 2 киловатт-часах электрической энергии количество произведенного тепла составляет 3817 ккал (4,4 кВт·ч). Однозначного объяснения происхождения дополнительно выработанной тепловой энергии найдено не было [3].

Особый интерес вызывают результаты испытаний, представленные в [5]. Водопроводную воду, имеющую начальную температуру в бочке 20°С, нагревали с помощью ВТГ, многократно прокачивая ее по замкнутому контуру бочка – ВТГ до тех пор, пока температура воды в бочке не достигнет 85 °С. В конце такого прогона из ВТГ выходила уже кипящая вода. По температуре на входе и на выходе теплогенератора, измеренному расходу воды и затратам электроэнергии было определено, что КПЭ равен 3. Но тот же КПЭ, рассчитанный на основании изменения температуры воды в бочке, составлял значение немногим больше 1. При проведении дальнейших испытаний на отводящем шланге были установлены три термометра с интервалом 0,5 м и дополнительный – на корпусе ВТГ. Температура корпуса оказалась выше температуры кипения воды при нормальных условиях, т.к. в экспериментах давление воды в ВТГ регулировалось вентилем на его выходе в пределах от 0 до 3 ати. Поскольку вода по шлангу шла со скоростью около 0,5 м/с, то эксперимент показал, что снижение температуры воды происходит за считанные секунды.

Противоречивость представленных результатов испытаний позволяет предположить, что при их проведении, возможно, не учтено влияние каких то процессов, возникающих в вихревых теплогенераторах, на определенных режимах работы. В частности можно предположить, что на результаты испытаний существенно влияет наличие парогазовой фазы в потоке как непосредственно в генераторе, так и после него. Большинство конструкций ВТГ очень схожи с центробежно-вихревыми деаэраторами, предложенными А.Д. Зиминым еще в 1982 году [6] (за исключением устройства для удаления паровоздушной смеси).  И в ВТГ, и в деаэраторе при движении потока  во входном устройстве и при дальнейшем движении от периферии вихря к его центральной части скорость увеличивается, соответствующее этой скорости снижение давления может достичь значения насыщения пара при температуре воды на входе в аппарат, то есть начнется процесс кавитации. При дальнейшем движении теплоносителя с большими скоростями  периферийная часть потока разогревается за счет трения, а в центральной части аппарата движется более холодная парогазовая фаза. На выходе из аппарата в развихрителе и  отводящих трубопроводах происходит торможение потока, частичное восстановление давления и перемешивание горячей воды с холодными парогазовыми пузырьками. Таким образом, можно предположить, что в установках с ВТГ мы имеем дело с течением  двухфазных неравновесных потоков, исследование  которых требует особых подходов. По имеющимся у нас данным в такой постановке вопросы, связанные с получением «сверхэффекта» в центробежно-вихревых и кавитационных теплогенераторах, не рассматривались. Как показали проведенные расчеты, при КПЭ, близком к 1, существующие конструкции ВТГ по технико–экономическим показателям  не уступают электрокотлам, но проигрывают отопительным газовым котлам.

 

Библиографический список

1.                 Потапов Ю.С., Фоминский Л.П., Вихревая энергетика и холодный ядерный синтез с позиций теории движения. - Кишинев – Черкассы: ОКО-Плюс. ,2000. - 387 с.

2.                 Исаков А.Я. О теплотворной способности гидродинамической кавитации http://www.tstu.ru/structure/kafedra/doc/maxp/eito6.doc

3.                 Халатов А.А., Шевченко Т.Г. Доклад «Результаты испытаний ВТГ тпм 5,5–1» на конференции «Аномальные физические явления в энергетике и перспективы создания нетрадиционных источников энергии», 15-16 июня 2005, г. Харьков, Украина.

4.                 Мартынов А.В. Децентрализованные системы теплоснабжения // Новости теплоснабжения. 2006. № 7.

5.                 О сверхэффективности вихревых теплогенераторов и не только. Кузнецов С.В., Журнал «Новости теплоснабжения» №8 (84) 2007 г., www.ntsn.ru

6.                 Зимин Б.А. Опыт реконструкции деаэрационных установок // Промышленная теплоэнергетика. 1999.№11 С.11-15.

Версия для печати