Далеко не на всех промышленных объектах существует возможность отапливать помещения классическими теплогенераторами, работающими от сжигания газа, жидкого или твердого топлива, а использование нагревателя с тэнами является нецелесообразным или небезопасным. В таких ситуациях на помощь приходит вихревой теплогенератор, использующий для нагревания рабочей жидкости кавитационные процессы. Основные принципы работы этих устройств были открыты еще в 30-х годах прошлого века, активно разрабатывались с 50-хгодов. Но внедрение в производственный процесс нагрева жидкости за счет вихревых эффектов произошло только в 90-х годах, когда вопрос экономии энергоресурсов стал наиболее остро.
Изначально, за счет вихревых потоков научились получать нагрев воздуха и других газовых смесей. В тот момент греть так воду не представлялось возможным из-за отсутствия у нее свойств к сжатию. Первые попытки в этом направлении сделал Меркулов, который предложил заполнить трубу Ранка водой вместо воздуха. Выделение тепла оказалось побочным эффектом вихревого движения жидкости, и долгое время процесс не имел даже обоснования.
Сегодня известно, что при движении жидкости по специальной камере от избыточного давления молекулы воды выталкивают молекулы газа, которые скапливаются в пузырьки. Из-за процентного преимущества воды ее молекулы стремятся раздавить газовые включения, и в них возрастает поверхностное давление. При дальнейшем поступлении молекул газа температура внутри включений возрастает, достигая 800 – 1000ºС. А после достижения зоны с меньшим давлением происходит процесс кавитации (схлопывания) пузырьков, при котором накопленная тепловая энергия выделяется в окружающее пространство.
В зависимости от способа формирования кавитационных пузырьков внутри жидкости все вихревые теплогенераторы подразделяются на три категории:
Теперь рассмотрим каждую из категорий более детально.
Это такие вихревые теплогенераторы, в которых термогенерирующая камера имеет статическое исполнение. Конструктивно такие вихревые генераторы представляют собой камеру с несколькими патрубками, по которым осуществляется подача и съем теплоносителя. Избыточное давление в них создается путем нагнетания жидкости компрессором, форма камеры и ее содержание представляет собой прямую или закрученную трубу. Пример такого устройства приведен на рисунке ниже.
Рисунок 1: принципиальная схема пассивного тангенциального генератора
При движении жидкости по входному патрубку происходит затормаживание на входе в камеру за счет тормозящего приспособления, из-за чего возникает разреженное пространство в зоне расширения объема. Затем происходит схлопывание пузырьков и нагревание воды. Для получения вихревой энергетики в пассивных вихревых теплогенераторах устанавливаются несколько входов / выходов из камеры, форсунки, переменная геометрическая форма и прочие приемы для создания переменного давления.
Как и предыдущий тип, пассивные аксиальные не имеют подвижных элементов для создания завихрений. Вихревые теплогенераторы такого типа осуществляют нагрев теплоносителя за счет установки в камере диафрагмы с цилиндрическими, спиральными или коническими отверстиями, сопла, фильера, дросселя, выступающих в роли сужающего устройства. В некоторых моделях устанавливаются по нескольку нагревательных элементов с различными характеристиками проходных отверстий для повышения эффективности их работы.
Рис. 2: принципиальная схема пассивного аксиального теплогенератора
Посмотрите на рисунок, здесь приведен принцип действия простейшего аксиального теплогенератора. Данная тепловая установка состоит из нагревательной камеры, входного патрубка, вводящего холодный поток жидкости, формирователя потока (присутствует далеко не во всех моделях), сужающего устройства, выходного патрубка с горячим потоком воды.
Нагревание жидкости в таких вихревых теплогенераторах осуществляется за счет работы активного подвижного элемента, взаимодействующего с теплоносителем. Они оснащаются камерами кавитационного типа с дисковыми или барабанными активаторами. Это роторные теплогенераторы, одним из наиболее известных среди них является теплогенератор Потапова. Простейшая схема активного теплогенератора приведена на рисунке ниже.
Рис. 3: принципиальная схема активного теплогенератора
При вращении активатора в таком происходит образование пузырьков благодаря отверстиям на поверхности активатора и разнонаправленных с ними на противоположной стенке камеры. Такая конструкция считается наиболее эффективной, но и достаточно сложной в подборе геометрических параметров элементов. Поэтому преимущественное большинство вихревых теплогенераторов имеет перфорацию только на активаторе.
На заре внедрения кавитационного генератора в работу он использовался только по прямому назначению – для передачи тепловой энергии. Сегодня, в связи с развитием и совершенствованием данного направления, вихревые теплогенераторы применяются для:
С дальнейшим совершенствованием вихревых теплогенераторов сфера их применения будет расширяться. Тем более что данный вид нагревательного оборудования имеет ряд предпосылок для вытеснения пока еще конкурентных технологий прошлого.
В сравнении с идентичными технологиями, предназначенными для обогрева помещений или нагрева жидкостей вихревые теплогенераторы обладают рядом весомых преимуществ:
Но, помимо преимуществ вихревые теплогенераторы имеют и ряд недостатков:
При выборе вихревого теплогенератора важно определить актуальные параметры устройства, которые в наибольшей степени подойдут для решения поставленной задачи. К таким параметрам относятся:
Параметры некоторых вихревых теплогенераторов приведены в таблице ниже:
Таблица: характеристики некоторых моделей вихревых генераторов
| Установленная мощность электродвигателя, кВт | ||||||
| Напряжение в сети, В | 380 | 380 | 380 | 380 | 380 | |
| Обогреваемый объем до, куб.метры. | 5180 | 7063 | 8450 | 10200 | 15200 | |
| Максимальная температура теплоносителя, о С | ||||||
| Масса нетто, кг. | 700 | 920 | 1295 | 1350 | 1715 | |
| Габаритные размеры: | ||||||
| — длина мм
— ширина мм. — высота мм. |
||||||
| Режим работы | автомат | автомат | автомат | автомат | автомат | |
Также немаловажным фактором является цена вихревого теплогенератора, которая устанавливается заводом изготовителем и может зависеть как от его конструктивных особенностей, так и от параметров работы.
Рисунок 4: общий вид
Для изготовления вихревого теплогенератора в домашних условиях вам понадобится: электрический двигатель, плоская герметичная камера с вращающимся в ней диском, насос, болгарка, сварка (для металлических труб), паяльник (для пластиковых труб) электрическая дрель, трубы и фурнитура к ним, станина или стенд для размещения оборудования. Сборка включает в себя следующие этапы:
Рис. 6: подключите подачу воды и электропитания
Такой вихревой теплогенератор можно подключить как к уже существующей системе теплоснабжения, так и установить для него отдельные радиаторы отопления.
Уже невозможно пересчитать все статьи и все публикации по поводу этих генераторов. И чего только про них не написано, и что это решение всех энергетических проблем, и что это полное шарлатанство. Вся эта тема обросла кучей домыслов и всяких легенд. Выдвигалось множество теорий и предположений, откуда берется дополнительная энергия – от холодного ядерного синтеза до использования энергии эфира. Из Америки то же поступают сведения, что якобы какой-то инженер создал тепловую установку с КПД 135% называется эта установка – поющая (свистящая) при работе издает громкий свистящий звук. Но как практика показывает чудес в природе не бывает и всякое чудо можно объяснить, если досконально разобраться в сущности вопроса. Когда фокусник достает голубя из своей пустой шляпы это производит впечатление. Так откуда же берется дополнительная энергия в генераторах Потапова и прочих аналогичных устройствах. Вот в этом вопросе и попытаемся разобраться в данной статье.
Все по порядку. Несколько лет назад, с моей подачи, одна авто мастерская приобрела генератор Потапова. Авто сервис располагался в двух больших ангарах, стоящих рядом, и представляющих собой металлические полубочки площадью около 300 квадратных метров каждая. Эти строения остатки слесарных мастерских от бывшего гаража совхоза. К ним подведено 3-х фазное электричество, и не подведено отопления и воды. В данной ситуации генератор Потапова казался панацеей для решения всех проблем. Я помог выбрать и приобрести генератор Потапова коллективу этого малого предприятия. Согласно техническим характеристикам генератора он должен выдавать не менее 140% КПД. Мне самому было крайне интересно а правда ли что будет такое – энергия из ни откуда. Прошла зима и был результат — ни какого КПД свыше 100% не было. После не сложных расчетов и вычислений было понятно что КПД установки находится в пределах 70-80% а руководитель автосервиса не стесняясь высказывал свое недовольство в мой адрес и особенно сильно в адрес Потапова. Жизнь идет и к следующей зиме надо было что- то делать. На этот раз я был хитрее и рекомендовал опробованный метод – нагрев воды с помощью электричества посредством обычных тенов с КПД =100% . А генератор Потапова использовать, как насос для прокачки горячей воды в отопительной системе. Сказано – сделано. На вход генератора Потапова, последовательно с ним, в контур циркулирования воды был поставлен обычный нагревательный бак с тенами (выпускаемый серийно). Вот тут и начались чудеса. Руководитель автосервиса был в восторге – в самый сильный мороз в ангаре можно было работать раздетым. А я был крайне озадачен, что же я такое рекомендовал что получил такой результат. Опять не стыковка КПД получалось свыше 100%. То слишком мало то слишком много – чушь полная. Стал разбираться – просил запускать комплекс в разных режимах работы, с разными температурами и прочее. (Кстати сказать и генераторы Потапова у отдельных пользователей в начале выдавали свыше 100% КПД делали замер а потом почему то они переставали давать параметры работы как в начале.) После анализа всех данных получалась следующая картина. КПД всего комплекса могла быть свыше 100% при условии что вода из нагревательного бака поступает в генератор Потапова с температурой около 65С При этом вода абсолютно прозрачная (просто горячая). А выходя из генератора Потапова вода приобретает мутновато белый цвет – как будто к воде добавили молоко хотя температура тоже остается около 65С. Такую мутноватую воду можно наблюдать в системе отопления, когда спускают воздушные пробки. Вот с этой мутноватой водой и происходит все не понятное. Мутная вода поступая в батарею и радиатор начинает отдавать тепло окружающей среде, при этом сам радиатор и вода четко имеют температуру 65С и не остывает (хотя визуально видно что радиатор отдает тепловую энергию окружающему пространству). Далее вода поступает в следующий радиатор – радиатор стоит горячий (около 65С), а вода не охлаждается и только поступив в третий радиатор вода сперва приобретает свою прозрачность и после этого начинает линейно остывать во всех следующих радиаторах отопления. Система отопления авто сервиса представляет собой 10 батарей с 18 секциями каждая, включенных последовательно. Вот результаты замеров:
Батарея №1 температура 65С вода мутная как будто с молоком.
Батарея №2 температура 68С вода мутная как будто с молоком.
Батарея №3 температура 65С вода почти прозрачная, но еще мутная.
Батарея №4 температура 60С вода прозрачная.
Батарея №5 температура 55С вода прозрачная.
Батарея №6 температура 50С вода прозрачная
Батарея №7 температура 45С вода прозрачная
Батарея №8 температура 40С вода прозрачная
Батарея №9 температура 35С вода прозрачная
Батарея №10 температура 30С вода прозрачная
После 10-ой батареи, в магистрали отопления стоит кран, для отбора горячей воды на бытовые нужд – помывка автомобилей, душ для работников и прочее. Далее магистраль отопления соединяется с нагревательным баком, к которому подведена еще одна магистраль холодной воды, для питания всей системы водой из артезианской скважины. Из нагревательного бака вода поступает уже нагретой в сам генератор Потапова. Если воду не нагреть до 65С в баке с тенами, а подать в генератор Потапова например с температурой 50С,то на входе будет 50С, а в каждой последующей батарее будет уменьшение на 5 градусов линейно и вода при этом будет прозрачной, и не будет ни какого дополнительного тепла. Выделение «неизвестной» энергии происходит только в воде нагретой до 65С и при этом она должна быть взбученной, взболтанной – иметь мутновато-белый цвет. Генератор Потапова в принципе можно заменить на абсолютно любой взбалтыватель. Ноу-хау ни какого нет. Выделение неизвестной энергии идет не в генераторе Потапова а в системе радиаторов.
Что температура воды в батарее №2 стоит 68С а в батареи №1 65С это не опечатка, действительно наблюдается не большое повышение (на2-3С) температуры воды в батареи хотя по логике вещей вода в батареи должна охлаждаться, а тут происходит даже нагрев без дополнительного подвода энергии. Весь секрет в воде. Вода крайне интересная штука.
Все по порядку. Н2 О всем известная формула, молекула представляет собой
рогатулину с углом в104,27 градусов,точнее при таком написании формулы воды Н2 О это имеется в виду водяной пар. В жидком состоянии вода представляет собой более сложную формулу (Н2 О)8 и (Н2 О)6
за счет того что все водородные связи оказываются замкнуты то вода приобретает свою текучесть. С одной стороны вода это вроде бы жидкость с другой стороны это твердые кристаллы, мельчайших размеров (молекулярного уровня). Полная аналогия с песком – песок, если рассматривать одну песчинку это абсолютно твердое вещество, а если песок рассматривать в большом объеме то это вроде бы текучая (жидкая) субстанция. Зыбучие пески – в них даже можно утонуть как в воде. Молекула воды не плоская, а как бы состоит из 2-х слоев. Это получается из-за того что угол равен 104,27 между атомами водорода, а в угле жидкой молекулы восьми угольника угол равен 135 точно также как в шести угольнике угол равен 120. Это не соответствие 135-104,27 =27,73 градуса в восьмиугольной и 120-104,27=15,73 градуса в шестиугольнике компенсируется выпячиванием одного слоя (четного) над другим слоем (нечетного) и угол все равно остается равным 104,27. Молекула воды (Н2 О)8 представляет собой как бы два квадрата сдвинутые относительно друг друга на 45 градусов, а в углах этих квадратов располагаются молекулы Н2 О. Молекула воды (Н2 О)6 представляет собой как бы два треугольника сдвинутые друг относительно друга на 60 градусов и в углах этих треугольников располагаются молекулы Н2 О. Н2 О- это пар, а жидкая вода это смесь кристаллов молекул (Н2 О)8 и (Н2 О)6 . Есть у воды и еще одно кристаллическое состояние – лед.
Лед имеет форму кубиков, а точнее трапеций, а еще точнее трапеций вперемешку с
треугольниками.
Но и это утверждение не совсем верное, потому что в каждом кубике остаются 2 пары не учтенных водородных связей и эти водородные связи соединяются с другими кубиками, поэтому лед представляет собой, как бы один большой монолитный кристалл. Именно этим объясняется механическая твердость льда. Получается, что каждая в отдельности взятая молекула Н2 О, в кристалле льда, связана со всеми остальными молекулами Н2 О Во всех химических справочниках такая кристаллическая решетка льда называется гексагональной. Химическую формулу льда следовало бы записать так (Н2 О)бесконечность. Под бесконечностью подразумевается очень большое, но конечное число молекул Н2 О входящих в состав конкретного объекта – например айсберга. В грубом приближении можно утверждать, что количество молекул в айсберге равно бесконечности и айсберг это один большой кристалл
Есть у воды еще два кристаллических состояния, но они образуются при очень сверх низких температурах. Настолько низкие температуры можно получить только в лабораторных условиях по этому эти кристаллические решетки остаются уделом изучения специалистов. Сейчас будем говорить только об агрегатных состояниях воды в допустимом диапазоне температур:
Твердое состояние Лед — (Н2 О)бесконечность Устойчивое состояние до 0С
Жидкое состояние Вода -(Н2 О)8 и (Н2 О)6 (смесь) Устойчивое состояние от 0С до 100С
Газообразное состояние Пар – (Н2 О)2 и Н2 О (смесь)Устойчивое состояние от 100С до135С
Газообразное состояние Перегретый пар – Н2 О Устойчивое состояние от 135С и выше
Отдельно надо поговорить еще об одном классе кристаллов воды – снежинках.
Такие твердые водяные кристаллы образуются сразу из газообразной фазы при отрицательной температуре. Причем при разных отрицательных температурах образуются разные снежинки. Центром образования снежинки служит молекула (Н2 О)6 – шести угольник по этому снежинки всегда шестиугольные
Примечание: В советские времена на советских плакатах можно было увидеть снежинки с 5 лучами. Они существуют???? НЕТ Снежинки с пятью лучами художники рисовали не с натуры, а руководствуясь идеологическими рвениями и наказом партии.
Профессор – физик из Калифорнийского университета Кеннет Либбехт задался целью узнать вероятность повторения узора снежинки. Для этого он стал фотографировать снежинки, на специально сконструированном стенде, установленном на джипе. Фотографировал на протяжении 5 лет сделал более 6500 фотографий и что самое поразительное на всех фотографиях снежинки были разные со своим индивидуальным рисунком. Вопрос-« а если в природе две одинаковые снежинки» остается открытым, есть предположение, не без оснований, что двух одинаковых снежинок в природе не существует. Просматривая его каталог снежинок я наткнулся на фотографии крайне интересных кристаллов – очень редких с 12 лучами, такие снежинки приходятся приблизительно одна на 500 штук. Выдвигаю предположение, что в природе существует еще одна разновидность жидких кристаллов воды (Н2 О)12 о таком состоянии воды ни в одной литературе не упоминается. Но если есть фотография, то это просто обязано быть.
Теперь поговорим о кристаллической решетке.
Практически все вещества обладают кристаллической решеткой – это известно всем из курса школьной программы. Чтобы разрушить кристаллическую решетку надо затратить энергию – этот процесс называется плавление. Процесс обратимый – при разрушении кристаллической решетки (плавление) идет поглощение тепловой энергии при создании решетки (затвердевании) идет выделение энергии. Вот именно по этому у многих веществ с ярко выраженной кристаллической решеткой температура плавления указывается от и до, нет конкретного числа. Например сера. В этой статье речь идет о воде по этому будем говорить о воде. В физике удельная теплота плавления обозначается L и меряется Джоуль на килограмм. Для воды (льда) составляет 33,7*100000 джоулей на килограмм (литр). О-го-го сколько. А как же быть с жидкой водой. Ведь она тоже состоит из кристаллов двух типов (Н2 О)8 и (Н2 О)6 . Если есть кристаллы значит есть скрытая тепловая энергия. А не эта ли тепловая энергия и выделяется в генераторах Потапова и подобных. Предполагаю, что при температуре в 65С образуются условия перестроения одной кристаллической решетки воды в другой тип решётки, и сопровождается этот процесс выделением тепловой энергии.
Реакция перестроения записывается следующим видом.
жидкость T=65С жидкость пар энергия
(Н2 О)8 = (Н2 О)6 + 2 Н2 О +Т
из этой записи становится хорошо видно, почему вода приобретает мутноватый вид – в воде образуются пар — мелко дисперсный на уровне молекул. Этот пар конденсируется в нутре воды, и этот процесс (конденсации) идет с выделением тепловой энергии. После конденсации образуется (Н2 О)6 . Сперва отдельные молекулы Н2 О образуют пары а затем образуются сложные молекулы, то есть сперва перегретый пар превращается просто в пар а затем в жидкость.
2 Н2 О = (Н2 О)2 + Т
3 (Н2 О)2 = (Н2 О)6 + Т
Инициатором этого процесса (разрушение кристаллической решетки) и является взбалтывание, взбучивание воды в генераторе Потапова. Точно также, как нитроглицерин надо ударить для инициации бурной химической реакции — взрыва. Для перестроения одного типа кристаллической решетки воды в другой тип требуется два условия – температура 65С и взбалтывание (взбучивание) воды. При выполнении этих условий идет перестроение кристаллической решетки с выделением тепловой энергии, которая воспринимается потребителем как КПД свыше 100%.
Становится понятно почему генераторы Потапова, когда заправлены свежей водой, могут давать КПД свыше 100%. Так же понятно почему в автосервисе наблюдается завышенное выделение тепловой энергии – в мастерской постоянно идет слив воды, из отопительной системы, для мытья машин и постоянно идет подпитка системы свежей водой из артезианской скважины.
Получается, что система отопления не замкнутая, а разомкнутая с точки зрения энергии.
Так откуда же берется «дармовая» энергия. А энергия берется от нашего солнышка. Сперва солнышко плавит снежинки и лед образуется талая вода (Н2 О)6
Жидкость Т=от0 до40 испарения
3 (Н2 О)6 = 2 (Н2 О)8 + 2 (Н2 О)2 – Т
Идет поглощение тепловой энергии из окружающей среды. Когда человек выходит мокрый из речки и если на него еще дует ветерок – довольно холодно, это и есть поглощение энергии воды из окружающей среды путем испарения.
Часть молекул Н2 О улетает в качестве пара, а часть молекул Н2 О остается в талой воде в которой образуется (Н2 О)8 по мере испарения, в воде, все больше образуется скрытой энергии.
получается уже не талая вода а смесь двух видов (Н2 О)8 и(Н2 О)6 в кристаллической решетки одной из них спрятана тепловая энергия.
Далее такая вода (смесь) (Н2 О)8 и(Н2 О)6 поступает в систему отопления авто мастерской, где вода (Н2 О)8 преобразуется в (Н2 О)6 с выделением тепловой энергии из-за разрушения (перестроения) кристаллической решетки. Вода с течением времени, в системе отопления, становится (Н2 О)6. Далее вода расходуется на помывку автомобилей и идет в сток. В стоке она испаряется.
3(Н2 О)6 = 2(Н2 О)8 + 2 Н2 О – Т (тепловая энергия окружающей среды)
Процесс замыкается. В этом процессе участвует тепловая энергия окружающей среды.
И нет ни чего удивительного, что в автомастерскую поступает скрытая тепловая энергия в виде запасенной энергии в кристаллической решетки.
Как бы красиво не выглядела теория вершина всего — эксперимент.
Долго думал, как подтвердить или опровергнуть свои догадки с помощью эксперимента.
И решил, раз один вид воды должен поглощать энергию окружающей среды, значит данная вода должна испаряться медленней. В автомастерской попросил дать образцы воды, но так что бы вода как можно больше раз про циркулировала по контуру отопления. Работники авто сервиса сказали, что ночью не идет слива воды и утро это самое подходящее время для взятия образцов. Сказано – сделано.
Вот вода совершенно ни чем не отличается от другой ни на вкус, ни на цвет.
Ее налил в стакан. Рядом налил стакан с водопроводной водой и рядом поставил стакан с талой водой полученной из снега. Все три стакана наполнены одинаково, стоят рядом. Для чистоты эксперимента наполнил точно также еще 3 стакана и поставил в другую комнату, что бы эксперимент шел в разных комнатах.
Через неделю видно что в стакане №1 и№3 испарение воды идет медленней, чем в стаканах№2 через две недели скорость испарения воды выравнивается. Почему скорость испарения воды с течением времени выравнивается внимательный читатель уже наверное догадался.
И последнее что бы сделать качественную оценку, а сколько же скрытой энергии находится в воде, пришлось покопаться в учебниках. Точно сказать не возможно по причине того, что в этой области нет совершенно ни каких данных, но приблизительно можно сделать оценку. Что бы нагреть литр воды на 1 градус надо затратить 80кило калорий. Отталкиваясь от этого и аппроксимируя все данные можно утверждать, что «дармовой» энергии получается где-то около 36 тысяч килокалорий.
Приблизительно 1-2 литра бензина — за один цикл циркулирования 300 литров воды.
Или по другому в 100 литрах воды содержится скрытой энергии как в 0,5 литре бензина, при сжигании. Пол литра бензина вроде бы не много на такое количество воды, но здесь надо обратить внимание на то, что это возобновляемый источник энергии. Бензин сожгли и все, его больше нет. А вот в воде получив энергию за счет перекристаллизации можно слить отработанную воду, подождать, когда наше солнышко испарит эту воду, произойдет восстановление воды. И эта же вода опять годится для перекристаллизации с выделением дополнительной тепловой энергии.
Блеск и нищета генераторов Потапова.
Принимая во внимание что на принципе перекристаллизации воды можно изготавливать тепловые системы отопления помещений, на базе существующих тепловых сетей, без особых капитальных вложений становится очень заманчиво и привлекательно использование этого принципа. Как использовать этот принцип. А для использования этого принципа надо создать, в тепловых сетях, два условия. Первое – температура 65 С и второе — некое устройство которое взбучивает воду. Много раз я наблюдал как из под горячего крана начинает идти вода с примесью пара, мутновато-белого цвета. Вода перестает быть белой когда кран немного открыт и когда кран полностью открыт. Данный эффект имеет место только при полу закрытом кране. Предлагаю, в том месте, где находится ввод горячей воды для отапливания помещений, в нутрии трубы ставить шайбу, поперек напора воды, что бы создать перепад давления и вызвать эффект замутнения воды а точнее образование в ней пара. Собственно говоря эта шайба и будет выполнять роль генератора Потапова. Тепловые отопительные системы имеют очень низкий КПД из-за того что есть большие потери тепла при прокачки горячей воды к потребителю. Такой взбалтователь (шайбу) надо ставить не на тепло станции а непосредственно у потребителя (у ввода системы отопления) прямо в квартире. Тем самым минимизировать потери тепла в тепловых сетях, и повышать КПД в целом. Когда вода пройдет 2-3 круга циркулирования ее надо заменять, то есть надо сливать и добавлять в систему свежий тепло носитель. Для этого на тепло станциях надо поставить теплообменник. В теплообменники вода идущая от потребителей (использованная) будет отдавать остаток тепла свежий воде, которая будет постоянно подкачиваться в систему. Или использовать, теплую воду, из обратки на какие ни будь технологические нужды. Таким образом, можно без особых капитальных вложений модернизировать существующие тепло сети и повысить их эффективность приблизительно на 10-20%.
А если оправдаются обещания и заверения господина Потапова (в чем я очень сильно сомневаюсь) то эффективность увеличится на все 40%.
Дополнение.
Существует техническое изделие – ультразвуковая стиральная машинка. Представляет собой ультразвуковой излучатель с маломощным блоком питания. Суть стиральной машинки – излучатель опускается в воду с замоченным бельем, и белье якобы отстирывается без применения моющих средств. Попробовал – ни чего не получается, но когда стал применять воду с температурой около 65 градусов, все стало получатся. Вода стала мутнеть, вокруг ультразвукового излучателя и белье, действительно, стало отстирываться без применения моющих средств. Предполагаю, что ультра звук здесь не причем, просто он (ультра звук) вызывает реакцию перекристаллизации воды с образованием пара, который в свою очередь и разрушает загрязнение белья. Как тут не вспомнить американский опыт – там установка так и называется «Поющая», при работе издает громкий свистящий звук. Что-то здесь все связано.
Эта глава написана после большого промежутка времени после написания статьи. Автор нашел еще один температурный диапазон когда вода выделяет скрытую энергию, уже не тепловую а механическую. Пришлось дополнять статью этой второй главой.
Все по порядку. Еще до первой мировой войны в самом начале 20 века произошел курьезный случай. В Европе стали появляться фальшивые металлические монеты высокого качества чеканки. Анализ этих фальшивых монет показал что они изготовлены на прессе который может развивать усилие более 25 тонн. Фальшивомонетчики и до этого использовали разные приспособления для штамповки монет, но все эти приспособления – тески, донкраты, рычаги и прочее устройства не давали высокого качества оттиска как на гидравлических прессах высокого давления. Тайная полиция сбилась с ног, ища этого фальшивомонетчика. Ориентиром для поиска, специалисты по монетам, дали наличие громадного гидравлического пресса – величиной с двух этажный дом, паровая машина и большое потребление угля. Тайная полиция ни как не могла понять, как можно спрятать такую громадину и главное куда. Сколько веревочки не виться все равно конец будет. Фальшивомонетчика поймали. Полицейские и специалисты были удивлены и крайне озадачены – гидравлического пресса не было, а было некое устройство которое можно было спрятать в кармане, и это устройство могло развивать усилие как гидравлический пресс, более 25 тонн, при этом, не потребляя ни какой энергии. Устройство представляло собой стальную толстую квадратную пластину, в которой прорезано квадратное отверстие. Примитивный поршень и плунжеры с орлом и решкой. В поршень заливалась вода, причем очень мало – пол стакана воды. Затем все это устройство ставилось за окно на мороз, на улицу. Вода в поршне замерзала, превращаясь в лед, увеличивала объем – поршень двигался и штамповал монету. Поршень двигался медленно (пропорционально замерзанию воды), но с большим усилием, качество оттиска получалось высочайшего качества.
Тайная полиция засекретила это дело – побоялась, что монеты начнут штамповать, таким способом в каждой подворотне. Все стало известно в середине 20 века, когда появились более совершенные методы защиты денег и монет.
У нас в стране монет ни кто не штампует, но эффект производимый заморозкой воды в системах отопления известен всем — головная боль все коммунальных служб. То там, то здесь происходит заморозка отопительных систем, после этого отопительная система даже не подлежит ремонту – ее надо полностью менять. Стальные трубы разрывает так как будто в них произошел взрыв, создается впечатление, что это не сталь, а бумага.
Лично приходилось видеть разорванные стальные трубы и раскрошенные чугунные радиаторы, после такой аварии. С точки зрения физики все понятно – вода имеет одну плотность, лед другую. Вода, превращаясь в лед, занимает больший объем – расширяясь, разрывает стальные трубы или штампует монеты. А вот с точки зрения энергии чушь полная. Вода отдает свою тепловую энергию (охлаждается) окружающему пространству, при этом совершает механическую работу. Как такое может быть отдавая энергию (тепловую) происходит еще большее выделение энергии (механической)? Что КПД больше 100%?? Во всех учебниках физики написано, что тепловую энергию можно перевести в механическую а механическую в тепловую, то есть эти энергии связаны между собой. Возникает вопрос, а откуда берется дармовая (лишняя) энергия, да еще столько, что достаточно раскрошить чугунный радиатор. Предполагаю что эффект выделения скрытой энергии из воды путем перестроения кристаллической решетки существует в двух температурных диапазонах. Первый температурный диапазон в приделах 0 градусов идет преобразование скрытой энергии кристаллической решетки в механическую. И второй температурный диапазон в приделах 63-65 градусов преобразование скрытой энергии кристаллической решетки в тепловую, об этом температурном диапазоне говорилось в первой главе данный статьи.
Фальшивомонетчики первыми создали техническое устройство извлечения скрытой энергии из воды, методом изменения кристаллической решетки, в добавок это устройство не потребляло ни какой энергии а только отдавало тепловую энергию (охлаждалось) и производила механическую работу, да еще столько что можно сравнить с работой гидравлического пресса высокого давления. Это было сделано более 100 лет тому назад, что касается господина Потапова, который тоже, похоже, изготавливает устройства извлечения скрытой энергии из кристаллической решетки, то здесь надо сказать прямо, что все процессы, которые происходят в его устройствах, до конца не понятны и самому создателю – господину Потапову. Такой категорический вывод, дает мне право делать на основании того, что я лично общался с этим человеком. Кристаллическая решетка это довольно сложная тема, хотя на первый взгляд, кажется простой. Следует упомянуть и о алмазе или графите, а точнее об одном и том же веществе — углероде. С одной кристаллической решетки это невероятно твердое вещество с другой кристаллической решеткой это мягкое вещество. А не подойти ли к вопросу выращивания алмазов с точки зрения циркуляции энергии, природа каким то образом создает эти камни. Вполне возможно, что для выращивания алмаза и не требуются ни каких экзотических условий (давление, температура) а просто надо создать условия циркуляции (превращения) энергии и вещество само будет менять кристаллические решетки.
Заметили, что цена отопления и горячего водоснабжения выросла и не знаете, что с этим делать? Решение проблемы дорогих энергоресурсов - это вихревой теплогенератор. Я расскажу о том, как устроен вихревой теплогенератор и каков принцип его работы. Также вы узнаете, можно ли собрать такой прибор своими руками и как это сделать в условиях домашней мастерской.
Вихревой тепловой генератор считается перспективной и инновационной разработкой. А между тем, технология не нова, так как уже почти 100 лет назад ученые думали над тем, как применить явление кавитации.
Первая действующая опытная установка, так-называемая «вихревая труба», была изготовлена и запатентована французским инженером Джозефом Ранком в 1934 году.
Ранк первым заметил, что температура воздуха на входе в циклон (воздухоочиститель) отличается от температуры той же воздушной струи на выходе. Впрочем, на начальных этапах стендовых испытаний, вихревую трубу проверяли не на эффективность нагрева, а наоборот, на эффективность охлаждения воздушной струи.
Технология получила новое развитие в 60- х годах двадцатого века, когда советские ученые догадались усовершенствовать трубу Ранка, запустив в нее вместо воздушной струи жидкость.
За счет большей, в сравнении воздухом, плотности жидкой среды, температура жидкости, при прохождении через вихревую трубу, менялась более интенсивно. В итоге, опытным путем было установлено, что жидкая среда, проходя через усовершенствованную трубу Ранка, аномально быстро разогревалась с коэффициентом преобразования энергии в 100%!
К сожалению, необходимости в дешёвых источниках тепловой энергии на тот момент не было, и технология не нашла практического применения. Первые действующие кавитационные установки, предназначенные для нагрева жидкой среды, появились только в середине 90-х годов двадцатого века.
Череда энергетических кризисов и, как следствие, увеличивающийся интерес к альтернативным источникам энергии послужили причиной для возобновления работ над эффективными преобразователями энергии движения водяной струи в тепло. В результате, сегодня можно купить установку необходимой мощности и использовать ее в большинстве отопительных систем.
Кавитация позволяет не давать воде тепло, а извлекать тепло из движущейся воды, при этом нагревая ее до значительных температур.
Устройство действующих образцов вихревых теплогенераторов внешне несложное. Мы можем видеть массивный двигатель, к которому подключена цилиндрическое приспособление «улитка».
«Улитка» - это доработанная версия трубы Ранка. Благодаря характерной форме, интенсивность кавитационных процессов в полости «улитки» значительно выше в сравнении с вихревой трубой.
В полости «улитки» располагается дисковый активатор - диск с особой перфорацией. При вращении диска, жидкая среда в «улитке» приводится в действие, за счет чего происходят кавитационные процессы:
| Иллюстрация | Описание сферы применения |
 |
Отопление
. Оборудование, преобразующее механическую энергию движения воды в тепло, с успехом применяется при обогреве различных зданий, начиная с небольших частных построек и заканчивая крупными промышленными объектами.
Кстати, на территории России уже сегодня можно насчитать не менее десяти населённых пунктов, где централизованное отопление обеспечивается не традиционными котельными, а гравитационными генераторами. |
 |
Нагрев проточной воды для бытового использования . Теплогенератор, при включении в сеть, очень быстро нагревает воду. Поэтому такое оборудование можно использовать для разогрева воды в автономном водопроводе, в бассейнах, банях, прачечных и т.п. |
 |
Смешивание несмешиваемых жидкостей . В лабораторных условиях, кавитационные установки могут использоваться для высококачественного перемешивания жидких сред с разной плотностью, до получения однородной консистенции. |
Для того, чтобы применить теплогенератор в отопительной системе, его в нее надо внедрить. Как это правильно сделать? На самом деле, в этом нет ничего сложного.
Перед генератором (на рисунке отмечен цифрой 2) устанавливается центробежный насос (на рисунке - 1), которой будет поддавать воду с давлением до 6 атмосфер. После генератора устанавливается расширительный бак (на рисунке - 6) и запорная арматура.
| Достоинства вихревого источника альтернативной энергии | |
 |
Экономичность . Благодаря эффективному расходованию электричества и высокому КПД, теплогенератор экономичнее в сравнении с другими видами отопительного оборудования. |
 |
Малые габариты в сравнении с обычным отопительным оборудованием сходной мощности
. Стационарный генератор, подходящий для отопления небольшого дома, вдвое компактнее современного газового котла.
Если установить теплогенератор в обычную котельную вместо твёрдотопливного котла, останется много свободного места. |
 |
Небольшая масса установки
. За счет небольшого веса, даже крупные установки высокой мощности можно запросто расположить на полу котельной, не строя специальный фундамент. С расположением компактных модификаций проблем вообще нет.
|
 |
Простая конструкция
. Теплогенератор кавитационного типа настолько прост, что в нем нечему ломаться.
В устройстве небольшое количество механически подвижных элементов, а сложная электроника отсутствует в принципе. Поэтому вероятность поломки прибора, в сравнении с газовыми или даже твердотопливными котлами, минимальна. |
 |
Нет необходимости в дополнительных доработках . Теплогенератор можно интегрировать в уже существующую отопительную систему. То есть, не потребуется менять диаметр труб или их расположение. |
 |
Нет необходимости в водоподготовке
. Если для нормальной работы газового котла нужен фильтр проточной воды, то устанавливая кавитационный нагреватель, можно не бояться засоров.
За счет специфических процессов в рабочей камере генератора, засоры и накипь на стенках не появляются. |
 |
Работа оборудования не требует постоянного контроля
. Если за твёрдотопливными котлами нужно присматривать, то кавитационный обогреватель работает в автономном режиме.
Инструкция эксплуатации устройства проста - достаточно включить двигатель в сеть и, при необходимости, выключить. |
 |
Экологичность . Кавитационные установки никак не влияют на экосистему, ведь единственный энергопотребляющий компонент - это электродвигатель. |
Для того чтобы сделать действующий прибор своими руками, рассмотрим чертежи и схемы действующих устройств, эффективность которых установлена и документально зарегистрирована в патентных бюро.
| Иллюстрации | Общее описание конструкций кавитационных теплогенераторов |
 |
Общий вид агрегата
. На рисунке 1 показана наиболее распространенная схема устройства кавитационного теплогенератора.
Цифрой 1 обозначена вихревая форсунка, на которой смонтирована камера закрутки. С боку камеры закрутки можно видеть входной патрубок (3), который присоединён к центробежному насосу (4). Цифрой 6 на схеме обозначены впускные патрубки для создания встречного возмущающего потока. Особо важный элемент на схеме - это резонатор (7) выполненный в виде полой камеры, объем которой изменяется посредством поршня (9). Цифрой 12 и 11 обозначены дроссели, которые обеспечивают контроль интенсивности подачи водных потоков. |
 |
Прибор с двумя последовательными резонаторами
. На рис 2 показан теплогенератор, в котором резонаторы (15 и 16) установлены последовательно.
Один из резонаторов (15) выполнен в виде полой камеры, окружающей сопло, обозначенное цифрой 5. Второй резонатор (16) также выполнен в виде полой камеры и расположен с обратного торца устройства в непосредственной близости от входных патрубков (10) подающих возмущающие потоки. Дроссели, помеченные цифрами 17 и 18, отвечают за интенсивность подачи жидкой среды и за режим работы всего устройства. |
 |
Теплогенератор с встречными резонаторами
. На рис. 3 показана малораспространённая, но очень эффективная схема прибора, в котором два резонатора (19, 20) расположены друг напротив друга.
В этой схеме вихревая форсунка (1) соплом (5) огибает выходное отверстие резонатора (21). Напротив, резонатора, отмеченного цифрой 19, вы можете видеть входное отверстие (22) резонатора под номером 20. Обратите внимание на то, что выходные отверстия двух резонаторов расположены соосно. |
| Иллюстрации | Описание камеры закрутки (Улитки) в конструкции кавитационного теплогенератора |
 |
«Улитка» кавитационного теплогенератора в поперечном разрезе
. На этой схеме можно видеть следующие детали:
1 - корпус, который выполнен полым, и в котором располагаются все принципиально важные элементы; 2 - вал, на котором закреплен роторный диск; 3 - роторное кольцо; 4 - статор; 5 - технологические отверстия проделанная в статоре; 6 - излучатели в виде стержней. Основные трудности при изготовлении перечисленных элементов могут возникнуть при производстве полого корпуса, так как лучше всего его сделать литым. Так как оборудования для литья металла в домашней мастерской нет, такую конструкцию, пусть и с ущербом для прочности, придётся делать сварной. |
 |
Схема совмещения роторного кольца (3) и статора (4)
. На схеме показано роторное кольцо и статор в момент совмещения при прокручивании роторного диска. То есть, при каждом совмещении этих элементов мы видим образование эффекта, аналогичного действию трубы Ранка.
|
 |
Поворотное смещение роторного кольца и статора
. На этой схеме показано то положение конструктивных элементов «улитки», при котором происходит гидравлический удар (схлопывание пузырьков), и жидкая среда нагревается.
То есть, за счёт скорости вращения роторного диска, можно задать параметры интенсивности возникновения гидравлических ударов, провоцирующих выброс энергии. Проще говоря, чем быстрее будет раскручиваться диск, тем температура водной среды на выходе будет выше. |
Теперь вы знаете, что собой представляет популярный и востребованный источник альтернативной энергии. А значит, вам будет просто решить: подходит такое оборудование или нет. Также рекомендую к просмотру видео в этой статье.
Множество полезных изобретений осталось невостребованными. Это происходит из-за человеческой лени или из-за страха перед непонятным. Одним из таких открытий долгое время был вихревой теплогенератор. Сейчас на фоне тотальной экономии ресурсов, стремлению к использованию экологически чистых источников энергии, теплогенераторы стали применять на практике для отопления дома или офиса. Что же это такое? Прибор, который раньше разрабатывался только в лабораториях, или новое слово в теплоэнергетике.
Система отопления с вихревым теплогенератором
Основой работы теплогенераторов является преобразование механической энергии в кинетическую, а затем – в тепловую.
Еще в начале ХХ столетия Жозеф Ранк обнаружил сепарацию вихревой струи воздуха на холодную и горячую фракции. В середине прошлого века немецкий изобретатель Хилшем модернизировал устройство вихревой трубы. Спустя немного времени, русский ученый А. Меркулов запустил в трубу Ранке вместо воздуха воду. На выходе температура воды значительно повысилась. Именно этот принцип лежит в основе работы всех теплогенераторов.
Проходя через водяной вихрь, вода образует множество воздушных пузырьков. Под воздействием давления жидкости пузырьки разрушаются. Вследствие этого освобождается какая-то часть энергии. Происходит нагрев воды. Этот процесс получил название кавитация. На принципе кавитации рассчитывается работа всех вихревых теплогенераторов. Генератор такого типа называется «кавитационный».
Все теплогенераторы делятся на два основных вида:
Каждый вид обладает своими преимуществами и недостатками, на которых следует остановиться подробнее.
Статором в данном устройстве служит корпус центробежного насоса.
Роторы могут быть различные. В интернете представлено множество схем и инструкций по их выполнению. Теплогенераторы – скорее научный эксперимент, постоянно находящийся в процессе разработки.
Конструкция роторного генератора
Корпусом является пустотелый цилиндр. Расстояние между корпусом и вращающейся частью рассчитывается индивидуально (1.5-2 мм).
Нагревание среды происходит благодаря ее трению с корпусом и ротором. Помогают этому пузырьки, которые образуются за счет кавитации воды в ячейках ротора. Производительность таких устройств на 30% выше статических. Установки довольно шумные. Имеют повышенную изношенность деталей, за счет постоянного воздействия агрессивной среды. Требуется постоянный контроль: за состоянием сальников, уплотнителей и др. Это значительно усложняет и удорожает обслуживание. При их помощи редко монтируют отопление дома, им нашли немного другое применение – обогрев больших производственных помещений.
Модель промышленного кавитатора
Основной плюс данных установок в том, что в них ничего не вращается. Электроэнергия тратится только на работу насоса. Кавитация происходит при помощи естественных физических процессов в воде.
КПД таких установок иногда превышает 100%. Средой для генераторов может быть жидкость, сжатый газ, тосол, антифриз.
Разница между температурой входа и выхода может достигать 100⁰С. При работе на сжатом газе, его вдувают по касательной в вихревую камеру. В ней он ускоряется. При создании вихря, горячий воздух проходит сквозь коническую воронку, а холодный возвращается. Температура может достигать 200⁰С.
Достоинства:
В настоящее время применяется недостаточно часто. Используют кавитационный теплогенератор, чтобы удешевить отопление дома или производственных помещений при наличии сжатого воздуха. Недостатком остается довольно высокая стоимость оборудования.
Популярным и более изученным является изобретение теплогенератора Потапова. Он считается статическим устройством.
Сила давления в системе создается центробежным насосом. Струя воды подается с большим напором в улитку. Жидкость начинает разогреваться благодаря вращению по изогнутому каналу. Она попадает в вихревую трубу. Метраж трубы должен быть больше ширины в десятки раз.
Схема устройства генератора
Вода проходит по расположенной вдоль стенок винтовой спирали. Дальше поставлено тормозное устройство для выведения части горячей воды. Струя немного разравнивается пластинами, прикрепленными к втулке. Внутри имеется пустое пространство, соединенное с еще одним тормозным устройством.
Вода с высокой температурой поднимается, а холодный вихревой поток жидкости спускается по внутреннему пространству. Холодный поток соприкасается с горячим через пластины на втулке и нагревается.
Теплая вода спускается к нижнему тормозному кольцу и еще подогревается благодаря кавитации. Подогретый поток от нижнего тормозного устройства проходит через байпас в отводящий патрубок.
Верхнее тормозное кольцо имеет проход, диаметр которого равен поперечнику вихревой трубы. Благодаря ему горячая вода может попасть в патрубок. Происходит смешивание горячего и теплого потока. Дальше вода используется по назначению. Обычно для обогрева помещений или бытовых нужд. Обрат присоединяется к насосу. Патрубок – к входу в систему отопления дома.
Чтобы установить теплогенератор Потапова, необходима диагональная разводка. Горячий теплоноситель нужно подавать в верхний ход батареи, а из нижнего будет выходить холодный.
Существует много промышленных моделей генератора. Для опытного мастера не составит труда изготовить вихревой теплогенератор своими руками :
Очень маленькое отверстие приведет к перегреву насоса и быстрому износу деталей.
Схема кавитационного генератора
Для регулирования температуры, за патрубком ставят задвижку. Чем меньше она открыта, тем дольше вода в кавитаторе, и тем выше ее температура.
При прохождении воды через жиклер, получается сильный напор. Он бьет в противоположную стену и за счет этого закручивается. Поместив в середину потока дополнительную преграду, можно добиться большей отдачи.
На этом основана работа гасителя вихрей:
Разработки генераторов продолжаются. Для увеличения производительности с гасителем можно экспериментировать.
В результате работы происходят теплопотери в атмосферу. Для их устранения можно изготовить теплоизоляцию. Сначала ее делают из металла, а поверх обшивают любым изолирующим материалом. Главное, чтобы он выдерживал температуру кипения.
Для облегчения введения в эксплуатацию и обслуживания генератора Потапова необходимо:
Для правильного монтажа вихревого теплогенератора необходим гидродинамический контур.
Схема подключения контура
Для его изготовления необходимы:
Гидродинамический контур упростит обслуживание и контроль за работой системы.
При наличии однофазной сети, можно использовать частотный преобразователь. Это позволит поднять скорость вращения насоса, подобрать правильную.
Вихревой теплогенератор применяется для отопления дома и подачи горячей воды. Имеет ряд преимуществ перед другими обогревателями:
С учетом всего этого, кавитационный генератор становится более востребованным на рынке. Такое оборудование с успехом применяют для отопления жилых и офисных помещений.
Налаживается производство таких генераторов. Современная промышленность предлагает роторные генераторы и статические. Они оборудованы приборами контроля и датчиками защиты. Можно подобрать генератор, чтобы смонтировать отопление помещений любой площади.
Научные лаборатории и народные умельцы продолжают эксперименты по усовершенствованию теплогенераторов. Возможно, скоро вихревой теплогенератор займет свое достойное место среди приборов отопления.
С каждым годом подорожание отопления заставляет искать более дешевые способы обогрева жилой площади в холодную пору года. Особенно это относится к тем домам и квартирам, которые имеют большую квадратуру. Одним из таких способов экономии является вихревой . Он имеет массу преимуществ, а также позволяет экономить на создании. Простота конструкции не затруднит его сбор даже у новичков. Далее рассмотрим преимущества такого способа отопления, а также попытаемся составить план-схему по сбору теплогенератора своими руками.
Теплогенератор – это специальный прибор, основная цель которого вырабатывать тепло, путем сжигания, загружаемого в него, топлива. При этом вырабатывается тепло, которое затрачивается на обогрев теплоносителя, который уже в свою очередь непосредственно выполняет функцию обогрева жилой площади.
С тех пор генераторы, конечно же, модифицировались и способны обогревать гораздо больше площади, нежели это было 250 лет назад.
Принципиальным критерием, по которому генераторы отличаются друг от друга, является загружаемое топливо. В зависимости от этого выделяют следующие виды
:
