Теплогенератор — как сделать своими руками расскажет эксперт. Жми!
В связи с высокими ценами на промышленное отопительное оборудование многие умельцы собираются делать своими руками экономичный нагреватель вихревой теплогенератор.Такой теплогенератор представляет собой всего лишь немного видоизмененный центробежный насос. Однако, чтобы собрать самостоятельно подобное устройство, даже имея все схемы и чертежи, нужно иметь хотя бы минимальные знания в данной сфере.
Принцип работы
Процесс кавитации. (Для увеличения нажмите)
Теплоноситель (чаще всего используют воду) попадает в кавитатор, где установленный электродвигатель производит его раскручивание и рассечение винтом, в результате образуются пузырьки с парами (это же происходит, когда плывет подводная лодка и корабль, оставляя за собой специфический след).
Двигаясь по теплогенератору, они схлопываются, за счет чего выделяется тепловая энергия. Такой процесс и называется кавитацией.
Исходя из слов Потапова, создателя кавитационного теплогенератора, принцип работы данного типа устройства основан на возобновляемой энергии.
За счет отсутствия дополнительного излучения, согласно теории, КПД такого агрегата может составлять около 100%, так как практически вся используемая энергия уходит на нагрев воды (теплоносителя).
Создание каркаса и выбор элементов
Чтобы сделать самодельный вихревой теплогенератор, для подключения его к отопительной системе, потребуется двигатель.И, чем больше будет его мощность, тем больше он сможет нагреть теплоноситель (то есть быстрее и больше будет производить тепла). Однако здесь необходимо ориентироваться на рабочее и максимальное напряжение в сети, которое к нему будет подаваться после установки.
Производя выбор водяного насоса, необходимо рассматривать только те варианты, которые двигатель сможет раскрутить. При этом, он должен быть центробежного типа, в остальном ограничений по его выбору нет.
Также нужно приготовить под двигатель станину. Чаще всего она представляет собой обычный железный каркас, куда крепятся железные уголки.
Размеры такой станины будут зависеть, прежде всего, от габаритов самого двигателя.
Далее нужно для крепления электродвигателя вырезать еще один уголок и приварить к каркасу, но уже поперек. Последний штрих, в подготовке каркаса – это покраска, после которой уже можно крепить силовую установку и насос.
Конструкция корпуса теплогенератора
Такое устройство (рассматривается гидродинамический вариант) имеет корпус в виде цилиндра.Соединяется с отопительной системой он через сквозные отверстия, которые у него находятся по бокам.
Но основным элементом этого устройства является именно жиклер, находящийся внутри этого цилиндра, непосредственно рядом с входным отверстием.
[warning]Обратите внимание: важно, чтобы размер входного отверстия жиклера имел размеры соответствующие 1/8 от диаметра самого цилиндра.
Если его размер будет меньше этого значения, то вода физически не сможет в нужном количестве через него проходить. При этом насос будет сильно нагреваться, из-за повышенного давления, что также будет оказывать негативное влияние и на стенки деталей.[/warning]
Как изготовить
Для создания самодельного генератора тепла понадобится шлифовальная машинка, электродрель, а также сварочный аппарат.Процесс будет происходить следующим образом:
- Сначала нужно отрезать кусок достаточно толстой трубы, общим диаметром 10 см, а длиной не более 65 см. После этого на ней нужно сделать внешнюю проточку в 2 см и нарезать резьбу.
- Теперь из точно такой же трубы необходимо сделать несколько колец, длиной по 5 см, после чего нарезается внутренняя резьба, но только с одной её стороны (то есть полукольца) на каждой.
- Далее нужно взять лист металла толщиной, аналогичной с толщиной трубы. Сделайте из него крышки. Их нужно приварить к кольцам с той стороны, где у них нет резьбы.
- Теперь нужно сделать в них центральные отверстия. В первой оно должно соответствовать диаметру жиклера, а во второй диаметру патрубка. При этом, с внутренней стороны той крышки, которая будет использоваться с жиклером, нужно сделать, используя сверло, фаску. В итоге должна выйти форсунка.
- Теперь подключаем ко всей этой системе теплогенератор. Отверстие насоса, откуда вода подается под давлением, нужно присоединить к патрубку, находящемуся возле форсунки. Второй патрубок соедините со входом уже в саму отопительную систему. А вот выход из последней подключите ко входу насоса.
Таким образом, под давлением, создаваемым насосом, теплоноситель в виде воды начнет проходить через форсунку. За счет постоянного движения теплоносителя внутри этой камеры он и будет нагреваться. После этого она попадает уже непосредственно в систему отопления. А чтобы была возможность регулировать получаемую температуру, нужно за патрубком установить шаровой кран.
Изменение температуры будет происходить при изменении его положения, если он будет меньше пропускать воды (будет находиться в полузакрытом положении).
Вода будет дольше находиться и двигаться внутри корпуса, за счет чего её температура увеличится. Именно таким образом и работает подобный водонагреватель.
Смотрите видео, в котором даются практические советы по изготовлению вихревого теплогенератора своими руками:
Теплогенераторы для воздушного отопления Антарес Комфорт
Не секрет, что ежегодная стоимость отопления дома сильно зависит от вида используемого топлива или источника тепла. Самое дешевое – отопление магистральным газом (но вот только подключить газ совсем недешево…). Самое дорогое – отопление сжиженным газом или дизельным топливом. В середине стоит отопление на твердом топливе (например, пеллетами) и отопление электричеством.
Статьи по теме
Кроме того, все большую популярность приобретают экологичные и энергосберегающие способы отопления – солнечными коллекторами или тепловыми насосами, использующие даровую энергию природы.
Если вы установили в своем доме систему воздушного отопления Антарес Комфорт, то вы можете использовать любой вид отопления, или другими словами – любой теплонегератор из перечисленных выше!
Давайте посмотрим на схему воздушного отопления Антарес Комфорт и разберемся, как оно работает:
Сердцем нашей системы является агрегат воздушного отопления АВН (10). В нем размещены электрический нагреватель (11) и водяной теплообменник 12 (либо оба сразу, либо только один из них). Также в АВН размещен вентилятор (13). Электрический нагреватель может нагревать воздух непосредственно, а водяной теплообменник использует для нагрева воздуха горячую воду, нагретую котлом (16), причем котел может быть любой – газовый, электрический, дизельный и т.д., главное, чтобы его мощности хватало для обогрева дома.
Нагретый в АВН воздух по жесткому магистральному воздуховоду (9) и далее по гибким шумоглушащим воздуховодам (2 и 23) подается в комнаты дома. Количество подаваемого воздуха (а значит и желаемая температура) регулируется заслонками (3 и 18).
На концах гибких воздуховодов (2 и 23) стоят переходники с круглого сечения на прямоугольное сечение для того, чтобы установить на выходах воздуховодов прямоугольные вентиляционные решетки (они выглядят более эстетично, чем круглые).
Из комнат воздух забирается гибкими шумоглушащими воздуховодами (7), которые соединены с жестким обратным магистральным воздуховодом, который в свою очередь соединен с обратным коллектором (15). К обратному магистральному воздуховоду подсоединен и отдельный воздуховод для вентиляции и подачи в дом небольшой части свежего воздуха с улицы (20) с регулировочной заслонкой (21).
Из обратного коллектора (15) воздух попадает сначала в фильтр очистки (14) (либо дешевый механический, либо более дорогой электронный), а затем, уже очищенный от пыли и грязи – снова в АВН, замыкая таким образом контур воздушного отопления в кольцо.
Управляется АВН с помощью блока автоматики (8), который в свою очередь управляется электронным программируемым термостатом (6).
Разобравшись в работе воздушного отопления Антарес Комфорт, разберемся с тем, какие можно использовать теплогенераторы для воздушного отопления.
Электрические теплогенераторы для воздушного отопления Антарес Комфорт
Как уже было сказано выше, в составе АВН может поставляться электрический нагреватель НЭ (11) – это электрический теплогенератор для воздушного отопления, позволяющий отапливать дом электричеством. Похожие электрические теплогенераторы стоят в американских и канадских агрегатах воздушного отопления – аэрохэндлерах Goodman, Lennox.
Газовые теплогенераторы для воздушного отопления Антарес Комфорт
Кроме электрического нагревателя НЭ в АВН может стоять и водяной теплообменник НВ. Впрочем, при наличии водяного теплообменника НВ электрический нагреватель может и не устанавливаться – все зависит от конкретного заказа. Водяной теплообменник позволяет использовать для нагрева воздуха горячую воду, нагретую предварительно отопительным котлом (16) – котел может работать на любом виде топлива.
Стоит сказать, что в американских и канадских системах воздушного отопления также широко используются газовые теплогенераторы – но не в виде отдельных котлов отопления, а встроенные в печи воздушного отопления (со своими собственными вентиляторами) – Goodman, Lennox, Nordyne. В таких печах прогоняемый через них встроенным вентилятором воздух нагревается сгорающим газом, без использования промежуточного теплоносителя – воды – как в системе Антарес Комфорт. Газовая печь воздушного отопления требует регулярного контроля и обслуживания, да и воду для умывания она не нагреет. А газовый отопительный котел можно использовать не только для отопления, но и для горячего водоснабжения и для теплых полов.
Дизельные теплогенераторы для воздушного отопления Антарес Комфорт
Если наш отопительный котел (16) использует для нагрева воды дизельное топливо, то у нас будет дизельный теплогенератор для воздушного отопления.
Твердотопливные теплогенераторы для воздушного отопления Антарес Комфорт
Вы установили себе отопительный котел, который использует для нагрева воды твердое топливо? Значит теперь у вас есть твердотопливный теплогенератор для воздушного отопления.
Вообще говоря, из твердотопливных котлов наиболее удобны сейчас котлы на пеллетах – они позволяют контролировать отопление с помощью автоматики (в том числе и загружать котел топливом может тоже автоматика).
Однако совместно с воздушным отоплением Антарес Комфорт можно использовать не только отопительные котлы. В качестве источников тепла – теплогенераторов – могут выступать и обычные печи и даже камины! Печь может быть установлена в топочной и греть воздух там. А воздушное отопление по системе воздуховодов уже разнесет нагретый воздух по всему дому. То же самое и с камином. Камин греет, например, гостиную, а воздушное отопление разносит теплый воздух в остальные комнаты. А топить камин можно и обычными дровами или углем.-jg-1000x1000.jpg)
Солнечные теплогенераторы для воздушного отопления Антарес Комфорт
Вода для водяного теплообменника НВ может быть нагрета не только отопительным котлом, но и солнечным коллектором с использованием энергии солнца. Таким образом, при установке на крыше дома солнечных коллекторов, они будут работать как солнечные теплогенераторы для воздушного отопления. Подробнее об этом смотрите в статье солнечное воздушное отопление Антарес Комфорт.
Тепловые насосы – теплогенераторы для воздушного отопления Антарес Комфорт
В качестве теплогенератора для воздушного отопления может выступать и другое современное устройство – тепловой насос.
Тепловой насос использует для отопления энергию солнца (но несколько иначе, чем солнечный коллектор) или энергию геологических процессов, протекающих в глубине Земли. Однако для наших климатических условий не каждый тепловой насос сможет обогревать дом круглый год – возможно, потребуется в дополнение к тепловому насосу установить еще и резервный электрический нагреватель. А вот в межсезонье любой тепловой насос даст необходимое количество тепла и поможет немного сэкономить на отоплении. Об использовании тепловых насосов в качестве теплогенераторов для воздушного отопления более подробно смотрите статью воздушное отопление тепловым насосом Антарес Комфорт.
Если вы хотите более подробно узнать о том, что такое воздушное отопление дома – посмотрите соответствующий раздел (воздушное отопление дома). А в разделе система воздушного отопления дома Антарес Комфорт подробно рассказано о нашей системе воздушного отопления, ее основных преимуществах и особенностях.
Купить воздушное отопление Антарес Комфорт в Москве можно, либо позвонив в группу компаний Антарес, либо написав нам на электронную почту.
Вихревой теплогенератор для частного дома своими руками
Отопление дома, гаража, офиса, торговых площадей – вопрос, решать который надо сразу после того, как помещение построено. И не важно, какое время года на улице. Зима всё равно придёт. Так что побеспокоиться о том, чтобы внутри было тепло необходимо заранее. Тем, кто покупает квартиру в многоэтажном доме, волноваться не о чем – строители уже всё сделали. А вот тем, кто строит свой дом, оборудует гараж или отдельно стоящее небольшое здание, придётся выбирать, какую систему отопления устанавливать. И одним из решений будет вихревой теплогенератор.
История изобретения
Вихревой сосудСепарация воздуха, иначе говоря, разделение его на холодную и горячую фракции в вихревой струе – явление, которое и легло в основу вихревого теплогенератора, было открыто около ста лет назад. И как это часто бывает, лет 50 никто не мог придумать, как его использовать. Так называемую вихревую трубу модернизировали самыми разными способами и пытались пристроить практически во все виды человеческой деятельности.
Однако везде она уступала и по цене и по КПД уже имеющимся приборам. Пока русский учёный Меркулов не придумал запустить внутрь воду, не установил, что на выходе температура повышается в несколько раз и не назвал этот процесс кавитацией. Цена прибора уменьшилась не намного, а вот коэффициент полезного действия стал практически стопроцентным.
Принцип действия
Сепарация воздуха в вихревом сосудеТак что же такое эта загадочная и доступная кавитация? А ведь всё довольно просто. Во время прохождения через вихрь, в воде образуется множество пузырьков, которые в свою очередь лопаются, высвобождая некое количество энергии. Эта энергия и нагревает воду. Количество пузырьков подсчёту не поддаётся, а вот температуру воды вихревой кавитационный теплогенератор может повысить до 200 градусов. Не воспользоваться этим было бы глупо.
Два основных вида
Несмотря на то и дело появляющиеся сообщения о том, что кто-то где-то смастерил уникальный вихревой теплогенератор своими руками такой мощности, что можно отапливать целый город, в большинстве случаев это обычные газетные утки, не имеющие под собой никакой фактической основы.
Когда-нибудь, возможно, это случиться, а пока принцип работы этого прибора можно использовать только двумя способами.
Роторный теплогенератор. Корпус центробежного насоса в этом случае будет выступать в качестве статора. В зависимости от мощности по всей поверхности ротора сверлят отверстия определённого диаметра. Именно за счёт их и появляются те самые пузырьки, разрушение которых и нагревает воду. Достоинство у такого теплогенератор только одно. Он намного производительнее. А вот недостатков существенно больше.
- Шумит такая установка очень сильно.
- Изношенность деталей повышенная.
- Требует частой замены уплотнителей и сальников.
- Слишком дорогое обслуживание.
Статический теплогенератор. В отличие от предыдущей версии, здесь ничего не вращается, а процесс кавитации происходит естественным путём. Работает только насос. И список достоинств и недостатков принимает резко противоположное направление.
- Прибор может работать при низком давлении.
- Разница температур на холодном и горячих концах довольно велика.
- Абсолютно безопасен, в каком бы месте не использовался.
- Быстрый нагрев.
- КПД 90 % и выше.
- Возможность использования, как для обогрева, так и для охлаждения.
Единственным недостатком статического ВТГ можно считать дороговизну оборудования и связанную с этим довольно долгую окупаемость.
Как собрать теплогенератор
Инструменты для работыПри всех этих научных терминах, которые могут напугать незнакомого с физикой человека, смастерить в домашних условиях ВТГ вполне возможно. Повозиться, конечно, придётся, но если всё сделать правильно и качественно, можно будет наслаждаться теплом в любое время.
И начать, как и в любом другом деле, придётся с подготовки материалов и инструментов. Понадобятся:
- Сварочный аппарат.
- Шлифмашинка.
- Электродрель.
- Набор гаечных ключей.
- Набор свёрл.
- Металлический уголок.
- Болты и гайки.
- Толстая металлическая труба.
- Два патрубка с резьбой.
- Соединительные муфты.
- Электродвигатель.
- Центробежный насос.
- Жиклёр.
Вот теперь можно приступать непосредственно к работе.
Устанавливаем двигатель
Электродвигатель, подобранный в соответствии с имеющимся напряжением, устанавливается на станину, сваренную или собранную с помощью болтов, из уголка. Общий размер станины вычисляется таким образом, чтобы на ней можно было разместить не только двигатель, но и насос. Станину лучше покрасить во избежание появления ржавчины. Разметить отверстия, просверлить и установить электродвигатель.
Подсоединяем насос
Насос следует подбирать по двум критериям. Во-первых, он должен быть центробежным. Во вторых, мощности двигателя должно хватить, чтобы его раскрутить. После того, как насос будет установлен на станину, алгоритм действий следующий:
- В толстой трубе диаметром 100 мм и длиной 600 мм с двух сторон нужно сделать внешнюю проточку на 25 мм и в половину толщины. Нарезать резьбу.
- На двух кусках такой же трубы длинной каждый 50 мм нарезать внутреннюю резьбу на половину длины.
- Со стороны противоположной от резьбы приварить металлические крышки достаточной толщины.
- По центру крышек сделать отверстия. Одно по размеру жиклёра, второе по размеру патрубка. С внутренней стороны отверстия под жиклёр сверлом большого диаметра необходимо снять фаску, чтобы получилось подобие форсунки.
- Патрубок с форсункой подсоединяется к насосу. К тому отверстию, из которого вода подаётся под напором.
- Вход системы отопления подсоединяется ко второму патрубку.
- К входу насоса присоединяется выход из системы отопления.
Нарезать резьбу.Цикл замкнулся. Вода будет под давлением подаваться в форсунку и за счёт образовавшегося там вихря и возникшего эффекта кавитации станет нагреваться. Регулировку температуры можно осуществить, установив за патрубком, через который вода попадает обратно в систему отопления, шаровый кран.
Чуть прикрыв его, вы сможете повысить температуру и наоборот, открыв – понизить.
Усовершенствуем теплогенератор
Это может звучать странно, но и эту довольно сложную конструкцию можно усовершенствовать, ещё больше повысив её производительность, что будет несомненным плюсом для обогрева частного дома большой площади. Основывается это усовершенствование на том факте, что сам насос имеет свойство терять тепло. Значит, нужно заставить расходовать его как можно меньше.
Добиться этого можно двумя путями. Утеплить насос при помощи любых подходящих для этой цели теплоизоляционных материалов. Или окружить его водяной рубашкой. Первый вариант понятен и доступен без каких-либо пояснений. А вот на втором следует остановиться подробнее.
Чтобы соорудить для насоса водяную рубашку придётся поместить его в специально сконструированную герметическую ёмкость, способную выдерживать давление всей системы. Вода будет подаваться именно в эту емкость, и насос будет забирать её уже оттуда. Внешняя вода так же нагреется, что позволит насосу работать намного продуктивнее.
Вихрегаситель
Но, оказывается и это ещё не всё. Хорошо изучив и поняв принцип работы вихревого теплогенератора, можно оборудовать его гасителем вихрей. Подаваемый под большим давлением поток воды ударяется в противоположную стенку и завихряется. Но этих вихрей может быть несколько. Стоит только установить внутрь устройства конструкцию напоминающую своим видом хвостовик авиационной бомбы. Делается это следующим образом:
- Из трубы чуть меньшего диаметра, чем сам генератор необходимо вырезать два кольца шириной 4-6 см.
- Внутрь колец приварите шесть металлических пластинок, подобранных таким образом, чтобы вся конструкция получилась длинной равной четверти длины корпуса самого генератора.
- Во время сборки устройства закрепите эту конструкцию внутри напротив сопла.
Пределу совершенства нет и быть не может и усовершенствованием вихревого теплогенератора занимаются и в наше время. Не всем это под силу. А вот собрать устройство по схеме, приведённой выше, вполне возможно.
Вихревой теплогенератор для частного дома: устройство, конструкция и нюансы сборки | ASUTPP
Использование вихревого эффекта стало актуальным относительно «недавно» – всего 30 лет назад, в начале 90-х. С тех пор данное направление стремительно развивается и одним из его актуальных проявлений есть изготовление вихревых теплогенераторов, использующихся для отопления помещений.
Что такое вихревой теплогенератор?
Рисунок 1: Вихревой теплогенератор на станинеРисунок 1: Вихревой теплогенератор на станине
Принцип работы вихревого теплогенератора основан на физическом процессе, при котором в камере с жидкостью нагнетается высокое давление. Затем происходит вытеснение пузырьков газа, сопровождающееся повышением температуры (показатели иногда доходят до отметки в 1000 С0). Если после этого жидкость, разогретую до такой температуры, направить в другую камеру с меньшим давлением, то полученная тепловая энергия высвобождается.
Именно поэтому вихревые генераторы настолько практичны – максимум тепла при относительно небольших энергозатратах.
Рисунок 2: Вихревой теплогенератор большой мощности
Конструкции различных категорий вихревых теплогенераторов
Основные отличия данных устройств заключены в их конструктивных особенностях. Поэтому рассмотрим конструкции трёх самых популярных разновидностей вихревых теплогенераторов.
- Тангенциальные. Основное отличие от других – наличие специальной камеры, в которой и происходит вихревой эффект. К камере по одному патрубку подводится холодной воздух, а по другому, наружу, уже поступает горячий. Чтобы создать некоторое давление в системе, на входе в камеру установлено тормозящее приспособление, которые не даёт жидкости двигаться дальше с постоянной скоростью.
- Аксиальные. В генераторах такого типа камера отсутствует, но её функции выполняет специальная диафрагма с большим количеством отверстий определённой формы, расположенных по всему корпусу. Основной минус таких моделей – наличие слишком большого количества различных конструктивных частей, таких как нагревательная камера и формирователь потока.
Основной минус таких моделей – наличие слишком большого количества различных конструктивных частей, таких как нагревательная камера и формирователь потока.- Активные. Такие теплогенераторы имеют подвижные части – активаторы, которые и создают тот самый вихревой эффект. Проблема устройств активного типа заключена в необходимости точного расчёта как подвижных, так и неподвижных деталей. Но КПД у них в разы выше.
Любой тип вихревых теплогенераторов имеет свои недостатки и преимущества, поэтому выбор следует делать исходя из поставленных целей.
Рисунок 3: Компьютерная модель устройстваРисунок 3: Компьютерная модель устройства
Некоторые тонкости сборки
При сборке вихревого теплогенератора необходимо приобрести электродвигатель, например, асинхронного типа. Мощность двигателя лучше выбирать с запасом, так как от этого параметра напрямую зависит количество отдаваемого тёплого воздуха в окружающее пространство. Также необходимо найти или сделать камеру с металлическим диском внутри.
Рисунок 4: Электродвигатель в соединении с камерой, в которой находится металлический диск
Процесс изготовления и сборки прост: просверлить ряд несквозных отверстий в диске и герметично заварить его в камере. К ней подвести воду посредством обыкновенного патрубка. Другой патрубок будет отводящим. К электродвигателю через рубильник или выключатель подвести напряжение. Монтаж окончен.
Рисунок 5: На диске необходимо правильно высверлить несквозные отверстияРисунок 5: На диске необходимо правильно высверлить несквозные отверстия
Для большей эффективности вода в металлическую камеру должна подаваться насосом – для правильной работы системы в ней необходимо создание некоторого давления.
P.S. Чтобы еще больше погрузиться в эту тему смотрите мое новое видео:
Кавитационный теплогенератор: устройство, принцип работы, виды
Для отопления помещений или нагрева жидкостей зачастую применяются классические приспособления – тэны, камеры сгорания, нити накаливания и т.
д. Но наряду с ними применяются устройства с принципиально иным типом воздействия на теплоноситель. К таким устройствам относится кавитационный теплогенератор, работа которого заключается в формировании пузырьков газа, за счет которых и возникает выделение тепла.
Устройство и принцип работы
Принцип действия кавитационного теплогенератора заключается в эффекте нагрева за счет преобразования механической энергии в тепловую. Теперь более детально рассмотрим само кавитационное явление. При создании избыточного давления в жидкости возникают завихрения, из-за того, что давление жидкости больше чем у содержащегося в ней газа, молекулы газа выделяются в отдельные включения – схлопывание пузырьков. За счет разности давления вода стремиться сжать газовый пузырь, что аккумулирует на его поверхности большое количество энергии, а температура внутри достигает порядка 1000 — 1200ºС.
При переходе кавитационных полостей в зону нормального давления пузырьки разрушаются, и энергия от их разрушения выделяется в окружающее пространство.
За счет чего происходит выделение тепловой энергии, а жидкость нагревается от вихревого потока. На этом принципе основана работа тепловых генераторов, далее рассмотрите принцип работы простейшего варианта кавитационного обогревателя.
Простейшая модель
Рис. 1: Принцип работы кавитационного теплогенератораПосмотрите на рисунок 1, здесь представлено устройство простейшего кавитационного теплогенератора, который заключается в нагнетании насосом воды к месту сужения трубопровода. При достижении водяным потоком сопла давление жидкости значительно возрастает и начинается образование кавитационных пузырьков. При выходе из сопла пузырьки выделяют тепловую мощность, а давление после прохождения сопла значительно снижается. На практике может устанавливаться несколько сопел или трубок для повышения эффективности.
Идеальный теплогенератор Потапова
Идеальным вариантом установки считается теплогенератор Потапова, который имеет вращающийся диск (1) установленный напротив стационарного (6).
Подача холодной воды осуществляется с трубы расположенной внизу (4) кавитационной камеры (3), а отвод уже нагретой с верхней точки (5) той же камеры. Пример такого устройства приведен на рисунке 2 ниже:
Но широкого распространения устройство не получило из-за отсутствия практического обоснования его работы.
Виды
Основная задача кавитационного теплогенератора – образование газовых включений, а от их количества и интенсивности будет зависеть качество нагрева. В современной промышленности существует несколько видов таких теплогенераторов, отличающихся принципом выработки пузырьков в жидкости. Наиболее распространенными являются три вида:
- Роторные теплогенераторы – рабочий элемент вращается за счет электропривода и вырабатывает завихрения жидкости;
- Трубчатые – изменяют давление за счет системы труб, по которым движется вода;
- Ультразвуковые – неоднородность жидкости в таких теплогенераторах создается за счет звуковых колебаний низкой частоты.
Помимо вышеперечисленных видов существует лазерная кавитация, но промышленной реализации этот метод еще не нашел. Теперь рассмотрим каждый из видов более детально.
Роторный теплогенератор
Состоит из электрического двигателя, вал которого соединен с роторным механизмом, предназначенным для создания завихрений в жидкости. Особенностью роторной конструкции является герметичный статор, в котором и происходит нагревание. Сам статор имеет цилиндрическую полость внутри – вихревую камеру, в которой происходит вращение ротора. Ротор кавитационного теплогенератора представляет собой цилиндр с набором углублений на поверхности, при вращении цилиндра внутри статора эти углубления создают неоднородность в воде и обуславливают протекание кавитационных процессов.
Рис. 3: конструкция генератора роторного типаКоличество углублений и их геометрические параметры определяются в зависимости от модели вихревого теплогенератора. Для оптимальных параметров нагрева расстояние между ротором и статором составляет порядка 1,5мм.
Данная конструкция является не единственной в своем роде, за долгую историю модернизаций и улучшений рабочий элемент роторного типа претерпел массу преобразований.
Одной первых эффективных моделей кавитационных преобразователей был генератор Григгса, в котором использовался дисковый ротор с несквозными отверстиями на поверхности. Один из современных аналогов дисковых кавитационных теплогенераторов приведен на рисунке 4 ниже:
Рис. 4: дисковый теплогенераторНесмотря на простоту конструкции, агрегаты роторного типа достаточно сложные в применении, так как требуют точной калибровки, надежных уплотнений и соблюдения геометрических параметров в процессе работы, что обуславливает трудности их эксплуатации. Такие кавитационные теплогенераторы характеризуются достаточно низким сроком службы – 2 — 4 года из-за кавитационной эрозии корпуса и деталей. Помимо этого они создают достаточно большую шумовую нагрузку при работе вращающегося элемента. К преимуществам такой модели относится высокая продуктивность – на 25% выше, чем у классических нагревателей.
Трубчатые
Статический теплогенератор не имеет вращающихся элементов. Нагревательный процесс в них происходит за счет движения воды по трубам, сужающимся по длине или за счет установки сопел Лаваля. Подача воды на рабочий орган осуществляется гидродинамическим насосом, который создает механическое усилие жидкости в сужающемся пространстве, а при ее переходе в более широкую полость возникают кавитационные завихрения.
В отличии от предыдущей модели трубчатое отопительное оборудование не производит большого шума и не изнашивается так быстро. При установке и эксплуатации не нужно заботиться о точной балансировке, а при разрушении нагревательных элементов их замена и ремонт обойдутся куда дешевле, чем у роторных моделей. К недостаткам трубчатых теплогенераторов относят значительно меньшую производительность и громоздкие габариты.
Ультразвуковые
Данный тип устройства имеет камеру-резонатор, настроенную на определенную частоту звуковых колебаний. На ее входе устанавливается кварцевая пластина, которая производит колебания при подаче электрических сигналов.
Вибрация пластины создает волновой эффект внутри жидкости, который достигая стенок камеры-резонатора и отражается. При возвратном движении волны встречаются с прямыми колебаниями и создают гидродинамическую кавитацию.
Далее пузырьки уносятся водным потоком по узким входным патрубкам тепловой установки. При переходе в широкую область пузырьки разрушаются, выделяя тепловую энергию. Ультразвуковые кавитационные генераторы также обладают хорошими эксплуатационными показателями, так как не имеют вращающихся элементов.
Применение
В промышленности и в быту кавитационные теплогенераторы нашли реализацию в самых различных сферах деятельности. В зависимости от поставленных задач они применяются для:
- Отопления – внутри установок происходит преобразование механической энергии в тепловую, благодаря чему нагретая жидкость двигается по системе отопления. Следует отметить, что кавитационные теплогенераторы могут отапливать не только промышленные объекты, но и целые поселки.
- Нагревание проточной воды – кавитационная установка способна быстро нагревать жидкость, за счет чего может легко заменять газовую или электрическую колонку.
- Смешение жидких веществ – за счет разрежения в слоях с получением мелких полостей такие агрегаты позволяют добиться надлежащего качества перемешивания жидкостей, которые естественным образом не совмещаются из-за разной плотности.
Плюсы и минусы
В сравнении с другими теплогенераторами, кавитационные агрегаты отличаются рядом преимуществ и недостатков.
К плюсам таких устройств следует отнести:
- Куда более эффективный механизм получения тепловой энергии;
- Расходует значительно меньше ресурсов, чем топливные генераторы;
- Может применяться для обогрева как маломощных, так и крупных потребителей;
- Полностью экологичен – не выделяет в окружающую среду вредных веществ во время работы.
К недостаткам кавитационных теплогенераторов следует отнести:
- Сравнительно большие габариты – электрические и топливные модели имеют куда меньшие размеры, что немаловажно при установке в уже эксплуатируемом помещении;
- Большая шумность за счет работы водяного насоса и самого кавитационного элемента, что затрудняет его установку в бытовых помещениях;
- Неэффективное соотношение мощности и производительности для помещений с малой квадратурой (до 60м2 выгоднее использовать установку на газу, жидком топливе или эквивалентной электрической мощности с нагревательным тэном). \
\КТГ своими руками
Наиболее простым вариантом для реализации в домашних условиях является кавитационный генератор трубчатого типа с одним или несколькими соплами для нагревания воды. Поэтому разберем пример изготовления именно такого устройства, для этого вам понадобится:
- Насос – для нагревания обязательно выбирайте тепловой насос, который не боится постоянного воздействия высоких температур. Он должен обеспечивать рабочее давление на выходе в 4 – 12атм.
- 2 манометра и гильзы для их установки – размещаются с двух сторон от сопла для измерения давления на входе и выходе из кавитационного элемента.
- Термометр для измерения величины нагрева теплоносителя в системе.
- Клапан для удаления лишнего воздуха из кавитационного теплогенератора. Устанавливается в самой верхней точке системы.
- Сопло – должно иметь диаметр проходного отверстия от 9 до 16мм, делать меньше не рекомендуется, так как кавитация может возникнуть уже в насосе, что значительно снизит срок его эксплуатации. По форме сопло может быть цилиндрическим, коническим или овальным, с практической точки зрения вам подойдет любое.
- Трубы и соединительные элементы (радиаторы отопления при их отсутствии ) – выбираются в соответствии с поставленной задачей, но наиболее простым вариантом являются пластиковые трубы под пайку.
- Автоматика включения/отключения кавитационного теплогенератора – как правило, подвязывается под температурный режим, устанавливается на отключение примерно при 80ºС и на включение при снижении менее 60ºС. Но режим работы кавитационного теплогенератора вы можете выбрать самостоятельно.
По форме сопло может быть цилиндрическим, коническим или овальным, с практической точки зрения вам подойдет любое.Перед соединением всех элементов желательно нарисовать схему их расположения на бумаге, стенах или на полу. Места расположения необходимо размещать вдали от легковоспламеняемых элементов или последние нужно убрать на безопасное расстояние от системы отопления.
Соберите все элементы, как вы изобразили на схеме, и проверьте герметичность без включения генератора.
Затем опробуйте в рабочем режиме кавитационного теплогенератора, нормальным нарастанием температуры жидкости считается 3- 5ºС за одну минуту.
Видео в помощь
Список использованной литературы
- Акуличев В. А. «Кавитация в криогенных и кипящих жидкостях» 1978
- Корнфельд М. «Упругость и прочность жидкостей» 1951
- Федоткин И. М., Гулый И. С. «Кавитация, кавитационная техника и технология, их использование в промышленности» 1997
«Упругость и прочность жидкостей» 1951Теплогенераторы для воздушного отопления дома – Отопление и утепление
Содержание статьи
Подобрать мощную и эффективную отопительную систему для больших складских помещений или частных домов довольно сложно, так как современное оборудование просто не может поддерживать заданный температурный режим на всей используемой площади.
Перспективным видом оборудования можно считать теплогенераторы для воздушного отопления, которые подходят для отопления помещений и обеспечивают горячее водоснабжение.
Принцип работы теплогенератора
Сама суть воздушного отопления заключается в обогреве помещения посредством подачи в него теплого воздуха.
Нагрев теплоносителя (обычного воздуха) и его распределение в рабочей зоне и есть смысл работы любого теплогенератора.
Само оборудование состоит из нескольких основных частей:
- горелка для сжигания топлива;
- камера сгорания;
- вентилятор и воздуховоды;
- воздушный теплообменник.
Тип используемого топлива будет зависеть от конструкции горелки. В частности это может быть отработанное масло, природный газ или специальное топливо — жидкое или газообразное вещество.
Переход на новый вид топлива обеспечивается путем замены горелки в системе на более подходящую деталь.
Работают теплогенераторы для воздушного отопления по следующему принципу: воздух, нагоняемый в систему через вентиляторы, постепенно прогревается в теплообменнике до необходимой температуры.
При этом тепло выделяется за счет сгорания топлива в специальной камере. Система устроена таким образом, что продукты сгорания не смешиваются с нагреваемым воздухом и не попадают в помещение, а выводятся наружу через дымоход.
Нагретый теплоноситель перемещается непосредственно в отапливаемую зону либо передается по воздуховодам в другие помещения.
Система отопления дома может от одного и более воздушно-отопительных приборов для поддержания комфортной температуры и на случай выхода из строя ряда устройств.
В этом случае нагрузка будет распределена равномерно на все теплогенераторы.
Преимущества использования теплогенераторов для отопления дома
Системы, использующие воздух в качестве теплоносителя, считаются наиболее безопасными и экономичными типами устройств.
Кроме того, оборудование не дает протечек и на замораживается даже при самых низких температурах за счет отсутствия жидкого теплоносителя.
Генераторы горячего воздуха обладают рядом преимуществ:
- Отсутствие промежуточного теплоносителя.
- Снижение расходов на топливо, обслуживание и энергию.
- Возможность сочетания нескольких функций в одном устройстве: кондиционирование и вентиляция, отопление.
- Даже большое помещение может полностью прогреться в течении 1-2 часов за счет высоких показателей КПД устройства.
- Теплый воздух из печи воздушного отопления свободно распределяется по всему помещению либо обогревает лишь отдельные зоны.
- Сравнительно быстрый и доступный монтаж и демонтаж системы, мобильность устройства.
- Возможность размещения приточных решеток на открытых площадках, в полу, потолке или в стене.
- Доступность приобретения теплогенераторов обусловлена низкой металлоемкостью техники.
Правильный выбор месторасположения теплогенератора для воздушного отопления (непосредственно в отапливаемой зоне) позволяет сократить потери тепла от подачи теплоносителя на 25-30%
Основные виды теплогенераторов
Как и любые другие устройства, генераторы горячего воздуха принято делить по способу их размещения.
Они могут монтироваться к стене или располагаться на полу, размещаться вертикально или горизонтально, благодаря чему можно сократить выделенную площадь под установку техники.
Тип используемого топлива также влияет на вид устройств:
- Дизельные теплогенераторы: работают на дизельном топливе, служат для обогрева больших рабочих зон и нуждаются в регулярной заправке (примерно каждые 1-2 дня).
- Газовые теплогенераторы: работу всей системы обеспечивает природный газ. Использование данного типа топлива очень экономично за счет сего система окупится всего за несколько лет эксплуатации.
- Универсальные теплогенераторы: могут работать на отработанном масле, дизельном топливе и даже растительных жирах, предназначенных для утилизации.
- Вихревые теплогенераторы: используют воду или антифриз для преобразования электроэнергии в тепло.
Применяя несколько видов устройств для воздушного отопления, можно получить самую надежную систему обогрева дома и не боятся перебоев ее работы.
Загрузка…Теплогенераторы для частных домов и квартир
Теплогенераторы для водяного отопления
Для обогрева частного дома или квартиры обычно используют один теплогенератор. А для систем центрального отопления требуется не менее двух котлов.
Такой прибор должен обладать главным качеством – надежностью.
Квартирные теплогенераторы снабжены дымовой трубой (высотой 5-7 м), через которую происходит вывод газов. Тяга в трубе невелика, и, чтобы избежать выхода дыма из топки, газовое сопротивление должно быть минимальным.
Теплогенераторы должны быть надежными и обладать наименьшим гидравлическим сопротивлением.
С целью увеличения циркуляционного давления теплогенератор располагают как можно ниже.
При обычном размещении прибор ставят на полу, создавая тем самым минимальную высоту. Топливо засыпают в топку через 3-5 ч, а прочищают ее несколько (1-2) раз в сутки.
Большой популярностью пользуются теплогенераторы, сделанные из чугуна или стали. Они используются в комплекте с бытовыми плитами. Если приходится выбирать между чугунным и стальным котлом, лучше предпочесть первый.
Чугунный котел обладает не только прочностью, но и относительно недорогой стоимостью.
К тому же котлы собирают из отдельных частей.
При ремонте можно ограничиться заменой старой секции на новую.
Гарантийный срок службы чугунного котла – не менее 20 лет (остальные – до 10 лет).
Как уже было сказано, теплогенераторы выпускают в комплекте. В него входят: расширительный бачок, термометр в оправе и ерш для очистки газоходов. Если котел рассчитан на отопление твердым топливом, прилагаются также резак, кочерга и совок для угля.
Выпускаются также универсальные котлы. Они работают как на жидком, так и на газообразном топливе. В этом случае в комплект входит горелка с автоматом безопасности.
Для отапливания в теплогенераторах используют уголь, антрацит, кокс или малозольное топливо (в брикетах). Пользуются только топкой верхнего горения. Если для обогрева применяют дрова, необходимо увеличить высоту топки. А при отапливании газом или жидким топливом обязательно заменяют топливник.
Как правило, небольшие по объему котлы имеют маленькие конвективные поверхности. Это напрямую связано с коэффициентом полезного действия.
Чтобы увеличить КПД и снизить температуру отходящих газов, котел соединяют с дымовой трубой через отопительный щиток.
При ухудшении тяги (обычно это происходит при растапливании котла) открывают заслонку прямого хода и газы идут в прямую трубу. Аналогичным образом поступают в начале отопительного сезона, т. е. перед первой топкой. Заслонку закрывают при нормальной тяге.
Сейчас чаще всего используют чугунные котлы марок КЧММ, КЧММ-2 и т. д.
Подобное устройство состоит из трех секций, на двух из них (крайних) расположена необходимая гарнитура. Сверху секции оснащены кожухом из листовой стали. Между кожухом и чугунными секциями находится теплоизоляция из листового асбеста. Колосниковая решетка этого котла частично охлаждается и имеет шуровочное устройство.
Другие разновидности котлов отличаются количеством секций и структурой колосниковой решетки.
Все котлы работают на подогреве воды до температуры 90-95 °С и с давлением до 200 кПа.
У котлов, выполненных из чугуна, есть свои минусы.
Они требуют ручной поддержки постоянной толщины слоя топлива на колосниковой решетке. Кроме того, такие котлы тяжелы и трудно поддаются монтажу.
Стальные сварные котлы выпускают в виде прямоугольной тумбы. Внутреннюю топку окружает так называемая водяная рубашка. В нижней части устройства находится колосниковая решетка с зольниковой дверцей, а наверху расположен загрузочный люк.
Существует несколько марок стальных котлов -КС-1, КС-2, КС-3 и КС-4. Все они работают на угле, антраците, а также на жидком топливе. При сжигании в таких котлах твердого топлива возникают некоторые трудности с розжигом. Чтобы избежать этого, в доме с горелкой на баллоном (сжиженном) газе используют специальное растопочное средство.
Стальной котел устроен следующим образом.
На верху котла находится отвод для продуктов сгорания. Первичный воздух подается через колосниковую решетку, а вторичный проходит над слоем дров. Первичный воздух необходим для горения твердого топлива, вторичный разлагает оставшуюся часть.
Главной отличительной чертой стального котла является его многофункциональность. Подобное устройство применяют не только для отопления помещения, но и для горячего водоснабжения.
Для отопления малоэтажных домов и отдельных квартир используют стальные газовые теплогенераторы.
Они имеют небольшое гидравлическое сопротивление, поэтому могут применяться в системах водяного отопления с естественной циркуляцией.
Подобный аппарат состоит из вертикального цилиндрического резервуара, кожуха, газовой горелки с запальником и газоотводящим устройством. Между резервуаром и кожухом находится изоляция, в качестве которой используют стекловату.
Непосредственно над выходным отверстием жаровой трубы имеется тягопрерыватель. В нижней части – горелка низкого давления с закрепленным
на кронштейне запальником. Он имеет два языка пламени, один из них служит для зажигания основной горелки, а другой нагревает спай термопары.
Устройство оснащено автоматическими системами безопасности и регулирования.
Водонагреватель запускают в работу только после заполнения его водой. Для этого открывают любой из водоразборных кранов горячей воды и проверяют, вытекает ли вода из него под напором.
Затем отвинчивают кран на газоходе, подносят зажженную спичку к запальнику и открывают кран. Через несколько минут кнопку электромагнита оттягивают до отказа (оставляя ее на прежнем месте). Если запальник горит, открывают кран основной горелки и зажигают ее. В случае, когда горелка не горит, а запальник тухнет, его снова поджигают только через 2-3 мин.
Запустив водонагреватель, закрывают дверцу и проверяют наличие разрежения в дымоходе. Для этого туда вводят зажженную спичку. Если в дымоходе нет разрежения, пользоваться устройством нельзя.
Терморегулятор прекращает подачу газа, когда вода нагревается до определенной температуры. Работа возобновляется при снижении температуры на 5-10 °С. Установить необходимую температуру можно посредством вращения правой нижней гайки блока автоматики.
Так, при повышении гайку поворачивают вверх, а при понижении – вниз.
Для того чтобы выключить водонагреватель, следует закрыть кран запальника и кран основной горелки. После этого завинтить кран на газопроводе перед прибором.
Самым качественным прибором в настоящее время считается АОЖВ-9.
Прибор представляет собой напольный металлический шкаф с откидными крышками. Его передняя крышка открывает доступ для управления. Сверху «шкаф» накрывается теплоизолирующей крышкой с экраном. На задней стенке водяной рубашки теплообменника имеется дымовой короб. На нем находится шибер, предназначенный для изменения направления движения газов.
Прибор имеет ряд преимуществ перед остальными теплогенераторами.
Он отличается высокой теплоотдачей, не допускает возникновения холодных и горячих участков в квартире, равномерно распределяет тепло по всему помещению.
Наконец, аппарат легко очищается от нагара и сажи. Для этого достаточно снять крышку камеры сгорания и с помощью скребка удалить грязь.
Смешанные отопительно-варочные теплогенераторы
В небольшом частном доме или на даче можно установить котел для водяного отопления и плиту для приготовления пищи.
Плита и обогревательное устройство работают отдельно друг от друга, т. к. оснащены самостоятельными топливниками и дымоходами.
Выгоднее и удобнее использовать приборы со смешанной конструкцией.
Они представлены в виде водяных коробок и змеевиков, которые встраиваются в дымоход печи или плиты.
Теплогенератор работает на твердом топливе, и пригоден он не только для обогрева помещений площадью 50 мг, но и для приготовления еды.
Генератор выполнен в виде прямоугольной тумбы с эмалированными боковыми поверхностями.
Состоит такой механизм из сборной топки, задней и боковых стенок, сварного трубчатого теплообменника, водогрейного бочка, духовки и настила. Последний разделен на две плиты, выполненные из чугуна. Внизу находятся специальные ящики для хранения топлива.
Движение газов двухтопочной системы можно регулировать в зависимости от времени года.
Зимой газы пускаются в дымообороты, не попадая в духовку, а летом после духовки направляются в дымовую трубу, минуя дымообороты.
Отопительную и варочную части можно использовать как вместе, так и раздельно, что очень удобно в любых условиях.
Домашний термоэлектрический генератор Модули ТЭГ 100 Вт дровяной генератор
Технология TEG Generator POWER имеет свои сильные стороны. Поскольку плотность мощности очень велика, можно производить небольшие термоэлектрические генераторы. Например, сборка ТЭГ на 100 Вт может уместиться примерно в двадцатую часть пространства, необходимого для эквивалентной солнечной батареи. Кроме того, производительность составляет 24 часа в сутки, пока есть источник тепла и сторона отвода холода. Таким образом, фактическая выходная мощность может в 6-7 раз превышать мощность 100-ваттной солнечной батареи.Чтобы сделать эту технологию дешевой в эксплуатации, необходимо сбросное тепло, которое по определению является бесплатным.
Ключевые слова: «Энергогенератор WASTE HEAT TEG». За последние 30 лет компания TEC разработала новые конструкции с эффектом Зеебека для использования в термоэлектрических генераторах энергии. В 2020 году компания представила дровяной генератор Rabbit Ears мощностью 100 Вт. Лучший в своем классе запатентованный термоэлектрический генератор мощностью 100 Вт на дровяной печи, демонстрирующий превосходные характеристики и надежность. Система термоэлектрического генератора ТЭГ мощностью 100 Вт является выдающейся.Установка поставляется с дымоходом длиной 24 дюйма и диаметром 6 дюймов, который уже смонтирован для быстрой установки. Уникальный теплообменник «труба в трубе» обеспечивает превосходное охлаждение на холодной стороне, рассчитанный на максимальный DT, поэтому может быть достигнута максимальная мощность ТЭГ. Поглотители тепла с обеих сторон трубы используют радиаторы для проникновения в дымовой поток, максимизируя поглощение тепла для превосходного производства энергии. Запатентованная конструкция является лучшей в своем классе и была разработана 30-летним ветераном в области термоэлектрических генераторов. Он поставляется с высокоэффективным насосом с магнитным приводом 12 В постоянного тока и специально разработанным контроллером заряда постоянного тока с функциями ПЛК. В системе справа используются трубы, обработанные PEX, для облегчения монтажа по трубопроводу, а также исключительная конструкция и универсальность ТЭГ. ПЛК может быть дополнен датчиком горячей стороны термопары для управления обратной подачей насоса. Пример: если температура печи ниже 100F, насос можно циклически включать и выключать, экономя ценную электроэнергию. ПЛК также имеет порт R-232 для подключения компьютера для программирования других функций. Будущие варианты включают автоматический огнетушитель, который будет выпускать инертную пищевую соду, если в верхней части дымохода начнется пожар.Эта функция будет первой из многих функций, защищающих вас и ваш дом от пожаров.
Bi2Te3 наиболее эффективен при комнатной температуре. Такие материалы, как PbTe, работают при температуре от 350 до 600 ° C (702-1112 ° F). И Bi2Te3, и PbTe – зрелые материалы. Их характеристики и производительность хорошо задокументированы и широко используются в коммерческих целях. Однако до сих пор практически невозможно коммерчески приобрести PbTe в модульной форме. Гибридный термоэлектрический модуль, сочетающий в себе лучший в классе Bi2Te3 P-тип с лучшим в классе PbTe N-Type материалом, чтобы сформировать первые гибридные модули TEG, классифицируемые как модуль серии TEG1-PB.Свойства PbTe лучше подходят для температур выше 300 ° C, поэтому комбинация хорошо работает в диапазоне от 300 ° C до 360 ° C. И теперь PbTe / TAGS до 12% эффективности.
Научное руководство по пониманию и использованию TEG Power!
Науку (эффект Зеебека), лежащую в основе термоэлектрической генерации, часто называют феноменом. Мы думаем, что TEG, безусловно, необыкновенные и впечатляющие! Иногда они могут быть непонятными для понимания и трудными в использовании. Вот почему мы составили это краткое руководство, чтобы объяснить, как ТЭГ преобразуют тепло в энергию, из каких частей и компонентов они сделаны, и как вы можете легко использовать их для практических решений в области альтернативной энергетики.Независимо от того, находитесь ли вы вне сети, живете в удаленном районе или в холодных условиях, возможно, для вас найдется приложение, в котором ТЭГ можно было бы использовать для преобразования отработанного тепла в электричество.
Начнем с того, что ТЭГ, сокращенно от термоэлектрического генератора, представляет собой устройство, которое преобразует разницу температур в электричество. Я объясню, как именно это происходит (эффект Зеебека) позже. Но сначала давайте рассмотрим общую терминологию TEG. Знание этих терминов и их взаимосвязи поможет облегчить понимание TEG.
Термоэлектрический модуль
В основе ТЭГ находится термоэлектрический модуль (ТЕМ), который мы также называем ТЭГ-модулем (на рисунке справа показан ТЭГ-модуль от TEGpro). И внутри этого модуля TEG происходит волшебство (эффект Зеебека).
Термоэлектрический генератор
Генератор ТЭГ – это устройство, в котором в качестве основных компонентов используется один или несколько модулей ТЭГ, за которыми следует система охлаждения. Система охлаждения может быть пассивной воздушной, активной воздушной или гидравлической.Эти компоненты затем собираются в сборку, которая функционирует как единое целое, называемое термоэлектрическим генератором (здесь изображен ТЭГ-генератор Devil Watt с активным воздушным охлаждением).
Термоэлектрическая система
Делая шаг вперед, система ТЭГ включает другое оборудование в ТЭГ, например водяные насосы, электронику и прошивку. Это помогает расставить приоритеты по питанию и поддерживать охлаждение системы. Хорошим примером системы ТЭГ является система ТЭГ TEGpro мощностью 100 Вт с водяным охлаждением, которая будет циркулировать воду из системы водяного отопления плинтуса через ТЭГ с водяным охлаждением.
Теперь о науке.
Эффект Зеебека
Томас Иоганн Зеебек обнаружил, что разница температур между двумя разными металлами приводит к разнице напряжений. Потратьте несколько секунд, чтобы просмотреть изображение справа, вы увидите два разных электрических проводника, которые называются: P-типа и N-типа. Происходит то, что нагретые электроны текут к более холодным (см. Положительные / отрицательные стрелки, указывающие вниз). И когда эта пара подключается через электрическую цепь, через нее течет постоянный ток.
Эффект Зеебека в сравнении с эффектом Пельтье
Эффект Пельтье – это обратное явление. Вместо того, чтобы применять разность температур, через материалы пропускается электрический ток, в результате чего происходит нагрев или охлаждение. Наша цель состояла в том, чтобы определить их как можно проще и предоставить изображения для их представления, но если вам нужны определения из Википедии, их можно увидеть здесь.
Эффект Зеебека внутри модуля ТЭГ
Напряжения, создаваемые эффектом Зеебека, малы и зависят как от используемого материала, так и от разницы температур.Однако внутри модуля ТЭГ имеется несколько пар P-типа и N-типа, которые можно соединить последовательно для увеличения выходного напряжения или параллельно для увеличения тока. На изображении справа вы можете видеть материалы P-типа и N-типа, последовательно соединенные желтыми линиями.
Как изготавливаются модули термоэлектрических генераторов?
Конструкция силового модуля Teg состоит из пар полупроводниковых материалов p-типа и n-типа с высоким термоэлектрическим коэффициентом.Хотя можно использовать многие сплавы, теллурид висмута является наиболее распространенным материалом, используемым сегодня. Этот материал нарезан на небольшие блоки, один из которых образует провод p-типа, а другой – провод n-типа. Каждая пара образует термоэлектрическую пару (ТЭП). Эти термопары чаще всего соединяются электрически, образуя массив из нескольких термопар (термобатареи). В отличие от припоя, используемого в конструкции ТЭО, для модулей термоэлектрических генераторов часто требуются припои, температура оплавления которых превышает 400 C.
Большинство компаний-производителей модулей термоэлектрических генераторов используют множество термоэлектрических пар, которые зажаты между двумя частями неэлектропроводных материалов. Также необходимо, чтобы этот материал был теплопроводным, чтобы обеспечить хорошую теплопередачу, обычно используются две тонкие керамические пластины, чтобы сформировать так называемый термоэлектрический модуль.
Каждый модуль может содержать десятки пар термоэлектрических пар и называться модулями термоэлектрического генератора, модулями ТЕС и иногда модулями Пельтье или Зеебека, что просто означает, используются ли они для выработки электроэнергии (Зеебек) или для производства тепла или холода (Пельтье). .Функционально между ними нет никакой разницы. Оба они способны производить тепло и холод или вырабатывать электричество, в зависимости от того, используется ли тепло или электрический ток.
Однако существуют различия в производительности между различными модулями в зависимости от того, для чего они были изготовлены. Например, если модуль изготавливается для использования в автомобильном охладителе постоянного тока на 12 В, термоэлектрические пары будут более толстыми, как и провод, соединяющий модули с источником питания постоянного тока на 12 В.В большинстве случаев сам модуль довольно большой. Это связано с тем, что модуль будет проводить большую нагрузку по току и должен будет выдерживать нагрузку. Хотя этот тип модулей может использоваться для выработки электроэнергии, они не очень подходят для этой задачи, поскольку имеют высокое внутреннее сопротивление (снижение мощности) и более низкотемпературный припой, который может расплавиться при использовании в целях Зеебека. Это означает, что электрическое соединение может выйти из строя, когда к модулю будет приложено большее количество тепла, необходимого для выработки значительного количества электроэнергии.
Если термоэлектрический модуль изготавливается для использования в термоэлектрическом генераторе, он имеет свои собственные уникальные требования. Во-первых, они должны иметь самое низкое внутреннее сопротивление и высокотемпературный припой, например, из серебра, для соединения проводов. Также необходимо использовать проволоку с покрытием из ПТФЭ или стекловолокна, чтобы выдерживать высокие температуры. Силиконовые рукава из стекловолокна можно надевать на провода, чтобы обеспечить дополнительную защиту от высоких температур.
Сколько электроэнергии можно вырабатывать?
Вы можете быть удивлены, насколько сильно! Несмотря на то, что дровяная печь не считается источником отработанного тепла, ниже приведен пример того, сколько энергии вы можете произвести.Используется 15-ваттный дьявольский ватт-генератор, построенный на термоэлектрических модулях Tegpro. Выходная мощность этого термоэлектрического генератора составляет до 15 Вт, а светильник представляет собой 10-ваттный светильник EverLed LVL2 для скрытого монтажа. Компания Tegpro разработала термоэлектрические генераторы для дровяных печей, мощность которых превышает 200 Вт при производстве термоэлектрической энергии!
Потребность в энергии термоэлектрического генератора
Электричество – необходимость. Если вам когда-либо приходилось страдать из-за длительного отключения электроэнергии, вы бы знали, каково это – потерять всю еду в холодильнике.Если вы живете в холодном климате, ваш дом был холодным, потому что в нем нет тепла, так как большинству систем отопления требуется электричество для работы. Миллионы людей оказались в таком положении, когда зимний шторм отключил электричество на больших территориях.
Солнечные панели – отличный возобновляемый источник энергии, но они производят энергию только в дневное время. Их суточная выработка значительно снижается в более короткие дни в зимние месяцы. Использование генераторов TEG в холодном климате в сочетании с солнечной энергией может обеспечить все потребности вашего дома в энергии.
Преимущества термоэлектрического генератора
Когда вы сравните стоимость солнечных и термоэлектрических генераторов, живущих в холодном северном климате (на основе количества электроэнергии, которую они фактически производят в день), вы обнаружите, что термоэлектрические генераторы TEG Power стоят намного меньше за кВтч чем солнечный. Фотоэлектрический эквивалент 100 Вт мощности ТЭГ, работающей на дровяной печи, составляет 660 Вт солнечных панелей или 2,4 кВтч в день. Это означает, что при усреднении 125 Вт термоэлектрической мощности в доме в Вермонте можно производить такое же количество электроэнергии в день, что и 1000 Вт солнечных фотоэлектрических панелей.Если сравнивать затраты, диапазон цен на 1000 ватт солнечной энергии составит до 3000 долларов в зависимости от конкретной марки. Тогда как стоимость 125-ваттной термоэлектрической энергии может составлять всего 1200 долларов. В отличие от солнечных батарей, ТЭГ не зависят от солнца для выработки энергии. Если у вас есть постоянный источник тепла, например дрова или пеллеты, ТЭГ могут производить электроэнергию 24 часа в сутки. В отличие от генераторов на ископаемом топливе, ТЭГ имеют мало движущихся частей, кроме охлаждающих вентиляторов или насосов водяного охлаждения, и могут быть рассчитаны на более чем 100 000 часов непрерывной работы.
: как построить один
Термоэлектрический генератор
– это полупроводниковое устройство, которое преобразует разницу тепла между двумя слоями в электричество.Он принадлежит к классу материалов, называемых «термоэлектрики», и является одной из самых больших надежд автомобильной промышленности в отношении экономии, получаемой от двигателя внутреннего сгорания, его также называют «генератором Пельтье».
С помощью генератора Пельтье автомобиль может эффективно снизить расход топлива за счет рекуперации части энергии, которую двигатель теряет в виде тепла, и передачи ее аккумулятору, тем самым помогая питать электронику автомобиля и даже кондиционер.В случае гибридных автомобилей термоэлектрический генератор также может преобразовывать тепло в движение.
Вот как вы можете самостоятельно разработать термоэлектрический генератор Пельтье в домашних условиях:
1. Берем два радиатора
Они должны быть достаточно большими для ваших нужд и смочить их термопастой в том месте, где блок Пельтье застрянет (вы можете найти его в любом IT-магазине / RadioShack).
2. Изготовить теплоизолятор
Это для разделения двух радиаторов.Это может быть что угодно, если только оно соответствует максимальной температуре вашего приложения (не плавится). Изолятор не должен быть толще блока Пельтье, который вы устанавливаете между радиаторами. Вырежьте отверстие по размеру и форме элемента Пельтье, чтобы оно идеально входило в изолятор. Также освободите место для двух проводов.
3. Собрать генератор
Соедините два радиатора, изолятор с элементом Пельтье и установите источник тепла на один из радиаторов.Чем дольше вы ждете, тем выше напряжение и ток (мощность), которые вы получаете от устройства Пельтье.
Конечно, у всего есть свои ограничения, но с блоком размером с тот, который показан в следующем видео, вы легко сможете управлять небольшими гаджетами, которые есть у вас дома. Более крупный термоэлектрический генератор послужит более высоким целям.
Посмотрите видео и сделайте то же самое! Удачи!
(Посещений 17381 раз, сегодня 1 посещений)
Постройте термоэлектрический генератор, подобный тем, которые используются для миссий в глубоком космосе
Как вы можете видеть по вольтметру, я получаю 1.2 милливольт. Это немного, но кое-что. (Если вам интересно, масса на горячей пластине прижимает соединение медь-сталь вниз для обеспечения хорошего контакта.)
То, что вы видите здесь, является эффектом Зеебека (названным в честь Томаса Зеебека). Два разных металла вместе при двух разных температурах могут создавать электрический ток. Эффект более выражен при большей разнице температур, и некоторые комбинации металлов работают лучше, чем другие, но вот он, ваш термоэлектрический генератор.
На самом деле, вы можете сделать генератор лучше, используя полупроводник вместо двух разных металлов, но двухметаллический вариант построить намного проще. Вот демонстрация полупроводника. Устройство зажато между двумя алюминиевыми ножками, одна ножка находится в горячей воде, а другая – в холодной. Выход из устройства идет в небольшой электродвигатель сверху.
Итак, как это работает? Почему из-за разницы температур (для разных металлов) возникает электрический ток? Я не буду вдаваться в подробности , так как это займет слишком много времени.Но вот мой суперкороткий ответ: у электрического проводника есть свободные заряды, которые могут перемещаться (в некоторой степени). Когда вы прикладываете электрическое поле, эти заряды перемещаются и создают электрический ток. Обычно мы думаем об этих зарядах как об электронах, но это может быть что-то еще. Если вы возьмете металл и сделаете один конец горячим, а другой – холодным, электроны на горячей стороне будут иметь больше энергии и двигаться дальше. Эти более горячие электроны распространяются, и на холодном конце электроны имеют меньше энергии. Степень разделения заряда зависит от конкретного металла.
Теперь возьмем другой металл с двумя концами при разных температурах. Но поскольку этот металл отличается от первого, у него будет другое разделение заряда на горячем и холодном концах. Когда эти разные металлы соединяются вместе, они образуют батарею – не очень хорошую батарею, но все же это похоже на батарею. И бум – вот и твой термоэлектрический генератор.
Если вы думаете о создании термоэлектрического генератора для питания вашего дома, у меня плохие новости.Эти вещи очень неэффективны. Чтобы извлечь из них что-то полезное, нужны довольно большие перепады температур. Однако есть и хорошие новости. Эти термоэлектрические генераторы не имеют движущихся частей. Отсутствие движущихся частей означает, что они маленькие и довольно надежные. И поэтому они используются в некоторых космических кораблях (например, «Вояджер», «Кассини» и др.). Чтобы изменить температуру, космический корабль будет использовать радиоактивный источник, который остается очень горячим – вот и все. Так работает ваш радиоизотопный термоэлектрический генератор (РИТЭГ).Это как скрепка и генератор из медной проволоки, только лучше.
Стоит ли покупать для дома резервный генератор на весь дом?
Генератор может иметь огромное значение в том, сможете ли вы и ваша семья пережить отключение электроэнергии с относительным комфортом. В некоторых случаях генератор может даже сэкономить деньги и предотвратить серьезный ущерб вашему дому. Если вы живете в районе, который часто испытывает перебои в подаче электроэнергии, покупка генератора для домашнего использования может быть правильным решением для вас.
Что выбрать: постоянный или переносной?
Существует ряд факторов, которые следует учитывать при выборе между двумя типами генераторов, используемых для резервного питания дома: резервным (или генератором для всего дома) и портативным генератором.
Резервный генератор постоянно установлен вне вашего дома и обычно работает на пропане или природном газе. Когда вы теряете электроэнергию, генератор включается автоматически и через несколько секунд начинает подавать электричество в ваш дом.Стоимость резервного генератора может быть значительным. Но многие домовладельцы, особенно живущие в районах, подверженных ураганам или наводнениям, считают, что это выгодное вложение.
Переносные генераторы обычно работают на бензине или дизельном топливе, хотя также доступны модели на природном газе и пропане. Благодаря своей мобильности и невысокой стоимости портативный генератор – отличный вариант, если вам нужно лишь ограниченное и время от времени резервное питание. Но есть несколько вопросов безопасности, о которых мы расскажем позже в этой статье.
В конечном итоге ваше решение, скорее всего, будет основано на:
- Ваше географическое положение
- Размер вашего дома
- Количество и тип приборов и оборудования, требующих питания
Установка резервного генератора.
Поскольку установка требует разрешений, знания строительных норм и навыков в области электромонтажных и сантехнических работ (а также работы на газопроводе, если ваш источник энергии – природный газ), домовладельцы должны выполнять эту работу профессионально.
Преимущества резервного генератора.
Электропитание бытовой техники, от которой вы зависите.
Помимо постоянного включения света, одна из основных причин наличия резервного генератора – это возможность обеспечивать питание важных предметов, таких как холодильник, кухонная утварь, печь, медицинские приборы и необходимое бизнес-оборудование. Благодаря этому запасу аварийной энергии вам не придется тратить сотни долларов на испорченную пищу, сохраняя при этом тепло и комфорт в доме.
Предотвратить замерзание труб и затопление подвалов.
Резервный генератор может помочь предотвратить серьезное повреждение вашего дома. Погода ниже нуля и продолжительное отключение электроэнергии могут привести к замерзанию труб. Ущерб от прорыва трубы может потребовать ремонта тысяч или десятков тысяч долларов. В домах, подверженных риску затопления, генератор также будет обеспечивать питание водоотливного насоса.
Добавляет ценность вашему дому.
Наличие постоянного резервного генератора можно рассматривать как большой плюс, особенно если вы находитесь в зоне с экстремальными погодными условиями, такими как ураганы, наводнения и торнадо.
Душевное спокойствие для ваших близких.
Потеря питания – это не только неудобство, она может вызвать чрезмерный стресс у ваших близких. Удобно и безопасно, когда свет и тепло включены, а также есть возможность использовать ваши любимые развлекательные устройства или держать любые медицинские устройства, которые требуют питания во время сильного шторма.
Преимущества портативных генераторов и принципы их работы.
Стоимость портативного генератора существенно ниже, чем у резервного генератора, а его размер позволяет брать его с собой куда угодно – в случае необходимости – дома, в походах и т. Д.
С добавлением правильно установленного безобрывного переключателя генератора переносной генератор можно использовать для безопасного снабжения электроэнергией определенного количества предметов в вашем доме.
(Не рекомендуется включать в дом без автоматического переключателя. И никогда не подключайте генератор напрямую к розетке (так называемое обратное питание). Это отправляет энергию за пределы дома, что может убить или повредить коммунальных служб и других лиц, обслуживаемых тем же сетевой трансформатор.)
Есть и другие соображения безопасности, о которых следует помнить.Переносной генератор должен оставаться снаружи в сухом месте, но никогда в вашем доме или в любых закрытых или частично закрытых помещениях, таких как подвал, гараж или подполье. Это связано с оксидом углерода (CO), который выделяется во время работы машины, а также с риском поражения электрическим током и возгорания. Для получения дополнительной информации о безопасности генератора см. «Советы по работе с домашним генератором» и «Важные инструкции по безопасности».
В целом, портативный генератор – хорошее резервное решение для людей, которые редко теряют электроэнергию.
Заключение.
Когда вы думаете о своих потребностях в электроэнергии и о том, сколько раз вы теряете электроэнергию в каждый год, подумайте о том, чтобы поговорить со специалистом, который поможет вам решить, какой резервный или портативный генератор подходит для вашего дома.
Petro предлагает полный спектр услуг по генерации. Узнать больше
Узнайте больше о планах обслуживания генераторов Petro.
Как работают термоэлектрики? – Силовой практический
А теперь вернемся к термоэлектрике!
Строго говоря, термоэлектрические генераторы принимают разницу температур и превращают ее в электрическую энергию.Удивительно, но эти материалы можно использовать и в обратном направлении! Если вы включите термоэлектрический генератор, вы создадите разницу температур. В небольших мини-холодильниках, рассчитанных всего на несколько напитков, используются термоэлектрические генераторы для эффективного охлаждения нескольких напитков.
Чтобы понять, как термоэлектрики генерируют электричество из-за разницы температур, мы должны немного узнать о том, как движутся электроны в металле. Металлы являются хорошими проводниками, потому что электроны могут свободно перемещаться внутри них, как жидкость в трубе.Представьте, что у вас есть труба, полная воды, и вы поднимаете один конец, что происходит? Вода будет стекать по трубе от верхнего конца к нижнему. Это потому, что когда вы поднимаете трубу, вы увеличиваете потенциальную энергию, и вода хочет течь вниз. В термоэлектрическом материале то же самое происходит с жидкообразными электронами, когда вы его нагреваете.
Нагрев одного конца термоэлектрического материала заставляет электроны перемещаться от горячего конца к холодному концу. Когда электроны переходят с горячей стороны на холодную, это вызывает электрический ток, который PowerPot использует для зарядки USB-устройств.Чем больше разница температур, тем больше вырабатывается электрического тока и, следовательно, больше энергии.
Сложность термоэлектрических генераторов заключается в том, что при нагревании горячей стороны нагревается и холодная сторона генератора. Для выработки энергии с помощью термоэлектрического генератора вам понадобится как источник тепла, так и способ рассеивания тепла, чтобы поддерживать разницу температур между термоэлектрическими материалами. Это делается без движущихся частей путем нагрева воды в PowerPot.Вода удерживает в несколько раз больше тепла, чем алюминий на фунт, поэтому из нее получается прекрасный радиатор. Кроме того, вода никогда не нагревается выше 212 F (100 C) при кипении, что эффективно ограничивает максимальную температуру «холодной» стороны термоэлектрического генератора. Поэтому в PowerPot всегда должно быть что-то водянистое, иначе термоэлектрический генератор может перегреться.