Вихревой теплогенератор для отопления зданий.
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. Константин Урпин
Размещено компанией Экотепло [14.05.2010]
комментарии (0)
Нет комметариев
Чтобы оставить комментарий к статье, необходимо авторизоваться на портале или зарегистрироваться.