Опубликовано

Вихревые теплогенераторы своими руками

Содержание

Виды генераторов

Принципиальным критерием, по которому генераторы отличаются друг от друга, является загружаемое топливо. В зависимости от этого выделяют следующие виды:

  1. Дизельные теплогенераторы – вырабатывают тепло в результате сгорания дизельного топлива. Способны хорошо обогревать большие площади, но для дома их лучше не использовать в силу наличия выработки токсичных веществ, образуемых в результате сгорания топлива.
  2. Газовые теплогенераторы – работают по принципу непрерывной подачи газа, сгорая в специальной камере который также вырабатывает тепло. Считается вполне экономичным вариантом, однако установка требует специального разрешения и соблюдения повышенной безопасности.
  3. Генераторы, работающие на твердом топливе – по конструкции напоминают обычную угольную печь, где имеется камера сгорания, отсек для сажи и пепла, а также нагревательный элемент. Удобны для эксплуатации на открытой местности, поскольку их работа не зависит от погодных условий.
  4. Кавитационный теплогенератор – их принцип работы основывается на процессе термической конверсии, при которой пузырьки, образуемые в жидкости, провоцируют смешанный поток фаз, увеличивающий вырабатываемое количество тепла.

Последний вид теплогенераторов за последние 200 лет собрал вокруг себя массу споров и противоречий. Появились, как сторонники теории кавитации, так и ее противники. Но, так или иначе, кавитационные теплогенераторы получили широкое распространение в обогреве жилья.

Самым популярным теплогенератором, работающим по этому принципу, является генератор Потапова.

Делаем своими руками

Перед тем, как приступить к непосредственному изготовлению, рассмотрим общее описание процесса выработки тепла, чтобы ознакомиться с основными конструктивными элементами. Итак, напорный насос под давлением от 5 до 6 атмосфер подает залитую воду в коллектор. Там создается вихрь, который плавно перемещается в вихревую трубу, длина которой ровно в 10 раз больше ее диаметра. По спиральной трубе вихрь активно перемещается, а в это время пузырьки схлопываются и нагревают воду, которая попадает в выпрямитель водного потока. Эта деталь представляет собой ряд металлических пластин, проходя через которые поток воды теряет часть энергии, становясь более контролируемым. Далее горячая вода поступает в радиаторы, делая круг, после чего возвращается обратно в генератор для последующего нагрева.

Подготовка необходимого инвентаря

Для работы нам потребуются:

  • вакуумный или бесконтактный насос – лучше купить уже готовую модель;
  • кавитатор – представляет собой трубу, плотно прилегающую к самому насосу;
  • патрубок – соединен с насосом, необходим для подачи воды;
  • водяной выпрямитель – снижает скорость водных частиц на выходе (обеспечивает снижение температуры и не допускает перегрева всего устройства);
  • защитный клапан – регулирует процесс водного потока, не допуская его выход и кавитацию в самом насосе.

Выполнить сборку деталей помогут следующие приспособления:

  • болты и гайки;
  • сварочный аппарат или холодная сварка;
  • ключи;
  • дрель и подходящие сверла по металлу.

Отдельные компоненты и их необходимость будет рассмотрена непосредственно в процессе установки.

Собираем агрегат по пунктам

Приступаем к работе, выполняя ее для удобства по пунктам:

  1. Делаем корпус. Берем железную трубу с толстыми стенками (около 50 см) и делаем резьбу в 2 см. Из листа металла идентичной толщины вырезаем круги, диаметром как у трубы (2 шт). на каждой крышке делаем по два отверстия в центре: для патрубка и жинклера. Привариваем крышки к концам трубы, после чего подсоединяем патрубок в выходному отверстию насоса, откуда нагнетается вода. Второй патрубок соединяем с радиатором или трубами, ведущими в систему отопления.
  2. Устанавливаем возле выходного отверстия (донышка) металлические пластины (выпрямитель воды). Их нужно приварить.
  3. Подсоединяем насос. Тут важно не перепутать места соприкосновения патрубка. Если подключить его неправильно создастся обратная тяга, при которой вся вода, имеющаяся в системе, выйдет через насос наружу.
  4. Включаем насос в сеть и заливаем воду в генератор, контролируя весь процесс.

Самым дорогостоящим является насос, а точнее его двигатель. Его можно собрать своими руками, но не факт что полученной мощности будет достаточно для разгона жидкости до нужной скорости. Самодельный насос может и не обеспечить процесс кавитации, без которого отопительная система теряет всякий смысл.

Формула расчета

Расчет отопительной системы напрямую зависит от теоремы Вириала, которая основывается на такой схеме:

Потенциальная энергия = -2 кинетические энергии

Последний показатель отображает кинетическое движение Солнца, высчитываемую по формуле:

Эта формула работает теоретически. На практике же имеется целый ряд отклонений, делающих использование теплового вихревого генератора нерентабельным.

Сборка и установка

Сам процесс сборки всех элементов конструкции описан выше. Установка должна включать три основных показателя:

  1. Генератор должен максимально быть удален от места сна и отдыха.
  2. Требуется контроль за уровнем воды в системе, который может со временем уменьшаться.
  3. Перед подключением генератора к отопительной системе, нужно его проверить на работоспособность.

Установка не требует специальных разрешений инстанций, а также сам генератор отличается повышенным уровнем безопасности.

Теплогенератор Потапова для воды

Теплогенераторы для воды бывают различных моделей и отличаются между собой по следующим показателям:

  • Вес: 7,5, 10, 15, 25 кг;
  • Мощность: 2,7, 5,5, 11, 45, 65 кВт;
  • Расход воды: 12, 25, 50, 100, 150;
  • Давление: 5 или 6 атмосфер.

В зависимости от этих показателей генератор для воды имеет маркировку: 1М, 2М, 3М, 4М, 5М. последние три используются исключительно в промфшленности, где есть необходимость обеспечения теплом больших площадей.

Видео про вихревой теплогенератор

Вихревой теплогенератор – новый источник тепла в доме

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».

Виды теплогенераторов

Все теплогенераторы делятся на два основных вида:

  1. Роторный. Теплогенератор, в котором вихревой поток создается при помощи ротора.
  2. Статический. В таких видах водяной вихрь создается при помощи специальных кавитационных трубок. Давление воды производит центробежный насос.

Каждый вид обладает своими преимуществами и недостатками, на которых следует остановиться подробнее.

Роторный теплогенератор

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

Наиболее простой принято считать конструкцию с диском. По всей поверхности ротора просверливается некоторое число отверстий. Их глубина и диаметр рассчитываются в соответствии с мощностью ротора.

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

Статический теплогенератор

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:

  1. Может обеспечить большую разность температур на горячем и холодном концах, работать при низком давлении.
  2. КПД не ниже 90%.
  3. Никогда не перегревается.
  4. Пожаро,- и взрывобезопасен. Может использоваться во взрывоопасной среде.
  5. Обеспечивает быстрый и эффективный нагрев всей системы.
  6. Может использоваться как для обогрева, так и для охлаждения.

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.

Теплогенератор Потапова

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

  1. Патрубок
  2. Улитка.
  3. Вихревая труба.
  4. Верхний тормоз.
  5. Выпрямитель воды.
  6. Соединительная муфта.
  7. Нижнее тормозное кольцо.
  8. Байпас.
  9. Отводная линия.

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.

Генератор Потапова собственными силами

Существует много промышленных моделей генератора. Для опытного мастера не составит труда изготовить вихревой теплогенератор своими руками:

  1. Вся система должна быть надежно закреплена. При помощи уголков изготавливают каркас. Можно использовать сварку или болтовое соединение. Главное, чтобы конструкция была прочной.
  2. На станине укрепляют электродвигатель. Его подбирают соответственно площади помещения, внешним условиям и имеющемуся напряжению.
  3. На раме крепится водяной насос. При его выборе учитывают:
  • насос необходим центробежный;
  • у двигателя хватит сил для его раскрутки;
  • насос должен выдерживать жидкость любой температуры.
  1. Насос присоединяется к двигателю.
  2. Из толстой трубы диаметром 100 мм изготавливается цилиндр длиной 500-600 мм.
  3. Из толстого плоского металла необходимо изготовить две крышки:
  • одна должна иметь отверстие под патрубок;
  • вторая под жиклер. На краю делается фаска. Получается форсунка.
  1. Крышки к цилиндру лучше крепить резьбовым соединением.
  2. Жиклер находится внутри. Его диаметр должен быть в два раза меньше ¼ части диаметра цилиндра.

Очень маленькое отверстие приведет к перегреву насоса и быстрому износу деталей.

  1. Патрубок со стороны форсунки подключается к подаче насоса. Второй подключают к верхней точке системы отопления. Остывшая вода из системы подключается к входу насоса.
  2. Вода под давлением насоса подается в форсунку. В камере теплогенератора ее температура увеличивается благодаря вихревым потокам. Потом она подается в отопление.

Схема кавитационного генератора

  1. Жиклер.
  2. Вал электродвигателя.
  3. Вихревая труба.
  4. Входящая форсунка.
  5. Отводящий патрубок.
  6. Гаситель вихрей.

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.

Гаситель вихрей

На этом основана работа гасителя вихрей:

  1. Изготавливается два кольца, ширина 4-5 см, диаметр немного меньше цилиндра.
  2. Из толстого металла вырезается 6 пластин длиной ¼ корпуса генератора. Ширина зависит от диаметра и подбирается индивидуально.
  3. Пластины закрепляются внутрь колец друг напротив друга.
  4. Гаситель вставляется напротив сопла.

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:

  • окрасить все металлические поверхности;
  • изготавливать все детали из толстого металла, так теплогенератор дольше прослужит;
  • во время сборки есть смысл изготовить несколько крышек с различным диаметром отверстий. Опытным путем подбирается оптимальный вариант для данной системы;
  • до подключения потребителей, закольцевав генератор, необходимо проверить его герметичность и работоспособность.

Гидродинамический контур

Для правильного монтажа вихревого теплогенератора необходим гидродинамический контур.

Схема подключения контура

Для его изготовления необходимы:

  • выходной манометр, для измерения давления на выходе из кавитатора;
  • термометры для измерения температуры до и после теплогенератора;
  • сбросной кран для удаления воздушных пробок;
  • краны на входе и выходе;
  • манометр на входе, для контроля давления насоса.

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:

  • установка теплогенератора не требует разрешительных документов;
  • кавитатор работает в автономном режиме и не требует постоянного контроля;
  • является экологически чистым источником энергии, не имеет вредных выбросов в атмосферу;
  • полная пожаро,- и взрывобезопасность;
  • меньший расход электричества. Неоспоримая экономичность, КПД приближается к 100%;
  • вода в системе не образует накипи, не требуется дополнительная водоподготовка;
  • может использоваться как для отопления, так и для подачи горячей воды;
  • занимает мало места и легко монтируется в любую сеть.

С учетом всего этого, кавитационный генератор становится более востребованным на рынке. Такое оборудование с успехом применяют для отопления жилых и офисных помещений.

Виктор Шаубергер

Виктор Шаубергер родился в Австрии 30 июня 1885 года. Первые упоминания о его деятельности относятся к началу 20-х годов, когда Шаубергер, работая егерем в лесозаготовительной компании, спроектировал и смонтировал водные желоба со спиральными насечками подобными орудийным. Когда бревна опадали в желоба, они вращались вокруг своей оси и перемещались подобно снарядам , что ускоряло скорость перемещения брёвен.

В 1930 — м году Шаубергер спроектировал электрогенератор, турбина которого принципиально отличалась от конструкции обычных водяных турбин. Генератор был установлен вблизи лесопилки и успешно использовался в течении 3 лет, но конкретных сведений о его работе не сохранилось. В начале Второй Мировой Виктор Шаубергер был интернирован в нацистский концентрационный лагерь, где был привлечён к работе над «Диском Белонце» , предложив для него оригинальный вихревой двигатель.

Основная идея двигателя Шаубергера — создание вихря внутри камеры сгорания. Вихрь создаёт разряжение, засасывающее воздух через турбину, реализуя рабочий цикл «механическая энергия+тепло >>> миниторнадо+тепло >>> тяга+механическая энергия».

Эту концепцию Шаубергер называл Имплозией, антивзрывом, поэтому часто встречающаяся фраза «принцип действия основывался на взрыве» скорее всего, означает искаженный термин Имплозия. Действительно при нём вещество не разлетается в стороны, как при взрыве ( эмплозии) , а наоборот стремиться стянуться в одну точку (к основанию вихря).

Но, я думаю , лучше расскажет Михаил Коваленко:

«…Законы физики (а для нашего рассматриваемого случая -термодинамики) потому и называются законами, что они едины как для Виктора Шаубергера, так и для всех. Я, сразу задумался, а по какому термодинамическому циклу мог работать и работал ли вообще, этот двигатель. К сожалению, перебирать не из чего — Цикл Карно. Т.е., сжатие-подвод тепла- расширение-полезная работа. А вот, изобары, изохоры, адиабаты в этом цикле могут идти по-разному и называются те циклы — цикл дизеля, цикл карбюраторного двигателя, цикл газовой турбины и.т.д. Другого — нет. Хотя, реализация в «железе» самого Цикла Карно — это виртуозность и «хитрость» инженера. Так, как же «схитрил» Шаубергер?

Идеи не возникают из ничего. Давайте посмотрим, что делалось в то время. Уже работают, и заметьте, не макеты, а боевые газотурбинные двигатели. Они установлены на немецком истребителе Мессершмит-262. Что здесь интересно. В 1938 г. в Германии изготовлен газотурбинный двигатель Р. 3302 фирмы БМВ с осевым компрессором, а в Англии, с центробежным. (в Германии, есть и с центробежным). А теперь, взгляните на одно поразительное сходство в изображении колеса центробежного компрессора J-31 (американский, но скопировали у англичан), и ротора с «двигателя» Шаубергера.

О чем, это может свидетельствовать? Я полагаю, о преемственности технических решений (не путать с плагиатом!). Идея центробежного ротора турбины — уже пройденный этап и многим доступна. Она становится материалом для широкого круга изобретателей…

Что решает сделать Шаубергер? Идея, захватывающая — он решает объединить рабочее колесо компрессора и колесо турбины в.. единый узел — колесо с радиальными завихрителями. Зачем завихрители? Шаубергер прекрасный механик и ему знакомо свойство вращающегося волчка — Кориолисово ускорение. Конечно же оно. Для получения полезной работы, его колесо должно иметь положительный вращающий момент. Можно установить сопла на концах колеса, отклоняющие поток на 90 градусов по касательной. Но, это уже есть- в газовых турбинах ( используются на кораблях). Надо придумать что-то новое…

И оно появляется. Это завихрители-«штопоры». Завихритель создает волчкоподобную струю, которая срываясь с его конца отклоняется на 90 градусов вниз благодаря направляющему ножу. При этом, благодаря кориолисовому ускорению, струя или вихрь отклоняется одновременно на 90 градусов в плоскости вращения колеса и движется по касательной к его окружности. Получилось, как бы наличие виртуальных лопаток турбины ( обратите внимание на стрелку, показывающую направление вращения колеса и крутку штопоров).

Теперь, необходимо поднять скорость истекающего вихря и получить положительную реакцию от него на колесо. Впрыскивается спирт и поджигается спиртовоздушная смесь. Почему спирт? Да тут, без таинств. Идет война, бензин нужен фронту, тем более что немцы получают его синтетическим способом из угля ( дефицит). А спирт идет под ракетную программу- его много и он дешев…

Так, скорее всего, и появилась концептуальная модель, диаметром около 1 метра, которую Вы видите на фотографии. Вероятнее всего она была захвачена на одном из полигонов, скорее всего Пенемюнде. Двигатель пострадал от пуль, на фотографиях видны вмятины .

В корпусе двигателя находился ротор (рисунок вверху), лопасти которого представляли собой спиралевидные стержни прямоугольного сечения.(Представьте себе 24 размещённых по окружности штопора для открывания бутылок). Над корпусом были закреплены мотор-стартер и генератор в кожухе .

Рабочим телом в двигателе служила вода. Мотор-стартер приводил в движение ротор, который формировал быстровращающийся водяной тор (бублик). При этом рабочее тело при отбрасывании за счет центробежной силы к периферии проходило сквозь «штопоры» ротора и получало вращение вдоль оси каждой из лопастей.

Шаубергер подчеркивал, что при определенных условиях вихрь становился самоподдерживающимся, как природный смерч, существование которого определяется только наличием разности давления между внешней средой и внутренним конусом смерча. Для этого необходимо было подавать к вихрю тепло, которое бы поглощалось им и поддерживало его вращение. Для этого и служил теплообменник. Когда двигатель выходил на самодостаточный режим, мотор-стартер отключался, в двигатель по трубопроводам (расположенные вероятно под днищем, на фотографии, в центре слева, в руке — теплообменник) подавались вода под определенным давлением и воздух ( возможно через тёмную щель). Одновременно вихревые двигатели вращали валы электрогенераторов, которые могли использоваться для питания системы управления и подзарядки аккумуляторных батарей Диска Белонце.

Итак, сфомированные ротором 24 мини-торнадо,огибали внутреннюю поверхность верхней части двигателя (смахивающего на медный таз на фотографии) по очень интересной траектории вырывались на внутренний конус двигателя и продвигались к выходному отверстию В итоге вся эта масса вращающегося воздуха /воды, напоминала шарики подшипника и, продвигаясь ниже, стягивалась к центру, в конце концов вылетая через сопло внизу конструкции. ( Более подробно с принципами работы можно ознакомится здесь)

Многие загадки природного смерча до сих пор не разгаданы, некоторые ученые говорят об образовании в теле смерча зоны левитации (потери веса) и образовании на стенках вращающегося хобота высокой разности потенциалов. Иногда пишут, что двигатель Шаубергера создавал вокруг себя определенную зону левитации, вследствии чего Диск Белонце терял вес или его значительную часть. Но скорее всего, в Диске Белонце использовался эффект Коанда, который возникает, например, при движении самолёта. Воздушный поток, обтекая верхнюю часть крыла, создает над ней область низкого давления, которая поднимает самолет. Впрочем, специалисты утверждают что эта версия тоже, не выдерживает критики.

Но давайте вернёмся к комментарию Михаила Коваленко:

«… Вроде бы все отлично. Завихрители хорошо держат пламя, не позволяя ему сорваться и уйти вниз по потоку. Условия перемешивания горючей смеси — идеальны. Колесо должно выйти на самоподдерживающиеся обороты, но ……. Виктор Шаубергер не учел степень сжатия рабочей среды в процессе подвода к ней тепла. Если, уже в ту пору, немцы получали сжатие воздуха в несколько атмосфер позади центробежного компрессора газотурбинного двигателя (их турбореактивные двигатели на Месершмитах), то в схеме Шаубергера, такого достичь принципиально нельзя. Я не думаю, что бы его двигатель даже близко подошел к режиму энергетического самообеспечения из-за больших потерь энергии на закручивание струй завихрителями Сорвавшись с них и отклонившись направляющим кожухом струя бесполезно теряет свою энергию вращения.

В обычной турбине, реакция струи газа, приложена к лопатке турбинного колеса и имеет две составляющие -касательную и осевую. Первая из них и раскручивает колесо. Вторая, компенсируется осевой тягой копрессора турбины. В схеме Шаубергера, все гораздо сложнее. Реакция силы Кориолиса приложена, по моему мнению,к направляющему конусу, а не к «штопору». Сл-но, непосредственно колесо, не получит положительного вращающего момента от струи, и гипотетическая самораскрутка не будет достигнута. К сожалению, векторное построение действующих сил, для рассматриваемого случая, выходит за рамки простой дискуссии.

С точки зрения термодинамики тепловых машин, этот двигатель — «мертворожденный». Однако, сама по себе, идея с самоотклонением вихря силой Кориолиса для получения положительной реакции струи на колесе, заслуживает вне всяких сомнений — восхищения, а сам «двигатель» достоен быть представленным в Лондонском Музее Науки и Техники . А на табличке, под ним, я бы написал слова — «РВВРД- роторно-вихревой воздушно-реактивный двигатель Шаубергера.

Недоумение вызывает, если говорить о Двигателе реальном, и примитивность конструкции «двигателя» Шаубергера, его модельность, в сравнении с уже сушествующими и работающими турбореактивными двигателями. Скажем, с Jumo 109-004B-1 установленном на Мессершмите-262 тягой 900!!! Кг. и 8-ми ступенчатым осевым компрессором. ( Кстати 12 двигателей Jumo стояло и на Диске Белонце)

Без сомнения «двигателю» Шаубергера, до них, как примусу до Сатурна-5. Но, Шаубергер предложил построить практически плоский! газотурбинный двигатель. Устоять перед этим было трудно. И, вероятно, целью Шаубергера было, продемонстрировать принцип своей идеи — однороторного турбодвигателя.
Идея, была скорее заблуждением (в отношении реакции отклоненного вихря), но уж очень красивой!А ответ на вопрос, «Как летать с его использованием?» начинается с вопроса — а где реальный двигатель? «
Послесловие

После войны Шаубергер работал над концепцией источника энергии, основанного на создании водяного вихря и замкнутом цикле «теплота-миниторнадо-механическая энергия-теплота». Также он продолжал разрабатывать теорию гидротурбин и гидроустановок вихревого типа. В 1952 году Шаубергер и профессор Франц Пепель в Штуттгардском Техническом Колледже провели ряд опытов по исследованию поведения водяных взвесей нерастворимых веществ в спиральном водном потоке. Эти опыты были направлены на создания очистных сооружений, основанных на явлении отжимания частиц из водяного объема в центр спирали, в зону меньшего давления.

В 1958 году Шаубергер был приглашен в США, где ему было предложено провести работу по воссозданию Диска Белонце и вихревого движителя, т.к. сохранились опытные образцы движителя времен войны. Но он отказался, сказав, что до подписания соглашения о разоружении ничего нельзя обнародовать и что его открытие принадлежит будушему.

Некоторые источники указывают, что Шаубергер, скорее всего просто не обладал всей информацией, необходимой для постройки нового двигателя. А его подневольные помощники были уничтожены в Маутхаузене, о чём он писал в письме другу, датированным августом 1958-го года.

Одно время он был помещен в психиатрическую клинику, но из-за своевременного вмешательства друзей, был освобожден с неповрежденным рассудком. Виктор Шаубергер возвратился в Австрию и через 5 дней, 25 октября 1958 года, умер от сердечного приступа. ( Отказ от таких предложений очень вреден для здоровья.)

Что лежит в основе работы

Кавитация обозначает процесс образования парообразных пузырьков в толще воды, чему способствует медленное понижение водяного давления при большой скорости потока. Возникновение каверн или полостей, заполненных паром, может быть вызвано и прохождением акустической волны или излучением лазерного импульса. Замкнутые области воздуха, или кавитационные пустоты, перемещаются водой в область высокого давления, где происходит процесс их схлопывания с излучением волны ударной силы. Явление кавитации не может возникнуть при отсутствии указанных условий.

Физический процесс кавитационного явления сродни закипанию жидкости, но при кипении давление воды и пара в пузырьках является средним по значению и одинаковым. При кавитации давление в жидкости выше среднего и выше парового давления. Понижение же напора носит локальный характер.

При создании нужных условий молекулы газа, которые всегда присутствуют в толще воды, начинают выделяться внутрь образующихся пузырьков. Этот явление проходит интенсивно, так как температура газа внутри полости достигает до 1200ºС из-за постоянного расширения и сжимания пузырьков. Газ в кавитационных полостях содержит большее число молекул кислорода и при взаимодействии с инертными материалами корпуса и других деталей теплогенератора приводит к их скорой коррозии и разрушению.

Исследования показывают, что разрушительному действию агрессивного кислорода подвергаются даже инертные к этому газу материалы – золото и серебро. Кроме того, явление схлопывания воздушных полостей вызывает достаточно шума, что является нежелательной проблемой.

Многие энтузиасты сделали процесс кавитации полезным для создания отопительных теплогенераторов частного дома. Суть системы заключена в замкнутом корпусе, в котором продвигается водяная струя через кавитационное устройство, для получения давления используется обыкновенный насос. В России на первое изобретение отопительной установки был выдан патент в 2013 году. Процесс образования разрыва пузырьков происходит под действием переменного электрического поля. При этом паровые полости являются маленькими по размеру и не взаимодействуют с электродами. Они передвигаются в толщу жидкости, и там происходит вскрытие с выделением дополнительной энергии в теле водяного потока.

Роторный генератор тепла

Такое устройство представляет собой видоизмененный насос центробежного действия. В таком устройстве роль статора исполняет корпус насоса, в него установлена входящая и выходящая труба. Основным рабочим органом является камера, внутрь которой помещен подвижный ротор, работающий по типу колеса.

За время создания кавитационных насосов конструкция ротора претерпела много изменений, но самой продуктивной считается модель Григгса, который одним из первых достиг положительных результатов в создании теплогенератора кавитационного действия. В таком устройстве ротор выполнен в форме диска, на поверхности которого предусмотрены многочисленные отверстия. Они глухие, с определенным диаметром и глубиной. Количество ячеек зависит от частоты электрического тока и, следственно, вращения ротора.

Статор в теплогенераторе представляет собой цилиндр, запаянный с обоих концов, в котором вращается ротор. Зазор между диском ротора и стенками статора составляет около 1,5 мм.

Ячейки ротора нужны чтобы в толще струи жидкости, которая постоянно трется о поверхности подвижного и статического цилиндра, возникали завихрения для образования кавитационных полостей. В этом же зазоре и происходит нагрев жидкости. Для эффективной работы теплогенератора поперечный размер ротора должен быть не менее 30 см, при этом определяется скорость вращения 3000 оборотов за минуту. Если сделать ротор меньшего диаметра, тогда следует увеличить число оборотов.

При всей кажущейся простоте отработка четкого действия всех частей роторного теплогенератора требуется довольно точная, включая балансировку подвижного цилиндра. Нужно уплотнение роторного вала с постоянной заменой вышедших из строя изоляционных материалов.

Коэффициент полезного действия подобных генераторов не является впечатляющим, работа сопровождается шумовым эффектом. Срок их службы непродолжителен, хотя они работают на 25% производительнее статических моделей теплогенераторов.

Статический генераторный насос

Наименование статического теплогенератора оборудование получило условно, что связано с отсутствием деталей вращательного действия. Чтобы создать кавитационные процессы в жидкости применяют конструкцию из сопел.

Воссоздание явления кавитации требует обеспечения высокой скорости перемещения воды, для чего применяют мощный насос центробежного принципа. Насос придает повышенное давление потоку воды, которая устремляется во входное отверстие сопла. Выходной диаметр сопла гораздо уже предыдущего и жидкость получает дополнительную энергию движения, скорость ее увеличивается. На выходе из сопла из-за быстрого расширения воды получаются кавитационные эффекты с образованием полостей газа внутри тела жидкости. Прогревание воды происходит по тому же принципу, что и в роторной модели, только эффективность несколько снижена.

Теплогенераторы статического действия имеют ряд преимуществ перед роторными моделями:

  • конструкция статорного прибора не требует принципиально точной балансировки и подгонки деталей ;
  • механическая подготовительная операция не требует четкой шлифовки;
  • из-за отсутствия подвижных деталей гораздо меньше изнашиваются уплотнительные материалы;
  • эксплуатация оборудования более длительная, до 5 лет;
  • в условиях прихода в негодность сопла, его замена потребует меньше затрат, чем в роторном варианте теплогенератора, который нужно воссоздать заново.

Технология работы теплогенератора отопления

Насос повышает давление воды и подает его в рабочую камеру, патрубок которой соединен с ним при помощи фланца.

В рабочем корпусе вода должна получить увеличенную скорость и давление, что осуществляется при помощи труб различного диаметра, сужающихся по ходу потока. В центре рабочей камеры происходит смешение нескольких напорных потоков, приводящее к явлению кавитации.

Чтобы можно было контролировать скоростные характеристики водного потока, на выходе и ходе рабочей полости устанавливают тормозные устройства.

Вода передвигается к патрубку в противоположном конце камеры, откуда поступает в возвратном направлении для повторного использования при помощи насоса циркуляционного действия. Нагрев и получение тепла происходит за счет движения и резкого расширения жидкости на выходе из узкого отверстия сопла.

Положительные и отрицательные свойства теплогенераторов

Кавитационные насосы относят к простым устройствам. В них происходит преобразование механической двигательной энергии воды в тепловую, которая расходуется на отопление помещения. Прежде чем построить кавитационный агрегат своими руками следует отметить плюсы и минусы такой установки. К положительным характеристикам относят:

  • эффективное образование тепловой энергии;
  • экономный в работе за счет отсутствия топлива как такового;
  • доступный вариант приобретения и изготовления своими руками.

Теплогенераторы имеют недостатки:

  • шумная работа насоса и явления кавитации;
  • материалы для производства не всегда достать просто;
  • использует приличную мощность для помещения в 60– 80 м2;
  • занимает много полезного пространства комнаты.

Изготовление теплогенератора своими руками

Список деталей и приспособлений для создания генератора тепла:

  • для измерения давления на входе и выходе из рабочей камеры нужны два манометра;
  • термометр измерения температуры входной и вытекающей жидкости;
  • вентиль для удаления воздушных пробок из системы отопления;
  • входной и выходной патрубки с кранами;
  • гильзы под термометры.

Выбор насоса циркуляционного действия

Для этого нужно определиться с требуемыми параметрами устройства. Первой характеристикой является возможность работы насоса с высокотемпературными жидкостями. Если пренебречь таким условием, то насос быстро выйдет из строя.

Далее нужно выбрать рабочее давление, которое может создавать насос.

Для теплогенератора достаточно, чтобы при входе жидкости сообщалось давление в 4 атмосферы, можно поднять такой показатель до 12 атмосфер, что увеличит скорость нагрева жидкости.

Производительность насоса существенного влияния на скорость нагрев оказывать не будет, так как при работе жидкость проходит через условно узкий диаметр сопла. Обычно транспортируется до 3–5 кубических метров воды в час. Гораздо большее влияние на работу теплогенератора будет иметь коэффициент перехода электричества в тепловую энергию.

Изготовление кавитационной камеры

Классическим примером является выполнение приспособление в виде сопла Лаваля, которое модернизируется мастером, изготовляющим генератор своими руками. Особое внимание следует уделить выбору размера сечения проходного канала. Оно должно обеспечить максимальный перепад давления жидкости. Если устроить наименьший диаметр, то вода будет вылетать из сопла под большим давлением, и процесс кавитации будет происходить более активно.

Но в таком случае будет уменьшен поток воды, что приведет к смешиванию ее с холодными массами. Маленькое отверстие сопла также работает на увеличение числа воздушных пузырьков, что увеличивает шумовой эффект работы и может привести к тому, что пузырьки начнут образовываться уже в камере насоса. Это уменьшит срок его службы. Наиболее приемлемым, как показала практика, считается диаметр 9– 16 мм.

По форме и профилю сопла бывают цилиндрической, конусной и закругленной формы. Однозначно нельзя сказать, какой выбор будет более эффективным, все зависит от остальных параметров установки. Главное, чтобы вихревой процесс возникал, уже на этапе начального входа жидкости в сопло.

Изготовление водяного контура

Предварительно следует составить схематично протяженность контура и его особенности, все это перенести на пол мелом. Принципиально о контуре можно сказать, что он представляет собой изогнутую трубу, которая присоединяется к выходу их кавитационной камеры, а потом жидкость подается снова на вход. В качестве дополнительных приборов подсоединяются два манометра, две гильзы, в которые устанавливают термометр. Также в контуре присутствует вентиль для сбора воздуха.

Вода в контуре поступает против часовой стрелки. Для регулирования давления ставим вентиль между входом и выходом. Применяется труба диаметром 50, что характерно для совпадения с размером патрубков.

Старые модели теплогенераторов работали без установки сопел, повышение напора воды было предусмотрено за счет разгона воды в трубопроводе достаточно большой протяженности. Но в нашем случае не стоит применять слишком большую длину труб.

Испытание генератора

Насос подключают к электричеству, а радиаторы — к системе отопления. После того как оборудование установлено, можно приступить к испытаниям. Осуществляем включение в сеть и двигатель начинает работу. При этом стоит обратить внимание на показание манометров давления и установить нужную разницу с помощью вентиля между входом и выходом воды. Разница атмосфер должна быть в диапазоне от 8 до 12 атмосфер.

После этого пускаем воду и наблюдаем за температурными параметрами. Достаточным будет нагревание в системе за десять минут на 3–5ºС за минуту. За небольшой промежуток времени нагрев достигает 60ºс. Наша система вместе с насосом запитана 15 литрами воды. Этого вполне достаточно для эффективной работы.

Для применения в быту теплогенераторов достаточно немного желания и навыков сборщика, так как все устройства применяются в готовом виде. А эффективность не заставит себя ждать.

  • Вадим Николаевич Лозинский
Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *