Статья "КАВИТАЦИОННЫЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР – АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ"

кавитационный Теплогенератор – Альтернативная технология  отопления зданий

Постановка проблемы

На фоне научных открытий 2016 года в генной инженерии, в области компьютеризации интеллекта, в медицине, при изучении космического пространства в новом гравитационном аспекте, существенным представляется интерес отдельно взятого человека к проблемам ХХI века. Посетителям форума [1] предлагается анкета из тринадцати вопросов по теме «Будущие научные открытия будут в области». Результаты голосования:

«- Физики (Ядерная физика, фундаментальные взаимодействия, поля) 15%

- Материаловедения (Производство новых субстанций, материалов)  9%

- Получения энергии  19%

- Мозга, искусственного интеллекта  14%

--Генетики, клеточных технологий  14%» [1].

Как видно, способы получения энергии интересует не только ученых, политиков и энергетиков. Для получения теплоты в котельных сжигается топливо, но его запасы не бесконечны, а тарифы высоки для потребителей, а существующие тепловые сети  систем централизованного теплоснабжения в городах имеют большие потери при транспортировке теплоносителя и не обеспечивают надежности теплопотребления, что является основной причиной постоянного роста тарифов ЖКХ на теплоснабжение домов. Именно поэтому все мы, живущие в холодном климате, остро нуждаемся в новых эффективных и недорогих источниках теплоты.

Анализ исследований и публикаций

Обзор печатных и электронных ресурсов по проблеме теплоснабжения зданий показывает  актуальность и давно назревшую необходимость создания экономичной системы отопления зданий и получения горячей воды. Вопрос волнует многих, и не оставляет равнодушными ни ученых, ни умельцев, которые загораются идеей сделать свой теплогенератор после знакомства с различными предлагаемыми вариантами, конструкции которых казались достаточно простыми, но не до конца продуманными. Учитывая заинтересованность  членов кружка «Теплоэнергетик»  по специальности 13.02.02 «Теплоснабжение и теплотехническое оборудование» вопросами кавитации, тема  была рассмотрена более глубоко.  Каждый студент знает и в каждом  учебнике по теплоснабжению написано, что  во избежание подсосов воздуха и для предупреждения кавитации насосов в любой точке системы давление должно быть не менее 1.5 ата.

 Оказалось, что на явление кавитации наука обратила внимание только в  XIX веке.  Кавитация  явилась препятствием на некоторых направлениях развития техники.  Однако до сих ученые считают, что это явление изучено недостаточно. Объясняется это высокими скоростями, а также очень малыми размерами и временами жизни типичных кавитационных пузырьков. Это явление очень часто рассматривается как вероятный источник получения дополнительной «сверхъединичной» энергии.  Вопрос интересен тем, что  кавитаторы -теплогенераторы  не  забирают  тепло из окружающей среды,  как большинство альтернативных источников теплоты и не зависят от погодных условий или каких-то технологических процессов, а вырабатывают его сами.

Основной материал исследований

«Источником дополнительной тепловой энергии в существующих теплогенераторах являются реакции холодного ядерного синтеза, происходящие в кавитационных пузырьках рабочей жидкости, создаваемых вращением ротора теплогенератора при работе этих устройств, при которой происходит превращение части массы её вещества в тепловую энергию» [1].   Заинтересовавшись  вопросом и переадресацией автора к книге Фоминского Л.П. «Роторные генераторы дармового тепла. Сделай сам", узнаем много интересного о кавитационно-вихревых теплогенераторах, работающих преимущественно на воде.

Вот цитата из  [2] «- Александр Дмитриевич, - спрашиваю я, - здесь пишется, что КПД вашей установки >1. Вы что, вечный двигатель изобрели?

 - Нет, - смеётся Петраков. - Здесь не нарушается закон сохранения энергии, а вступают в действие другие, малоизученные законы природы. Есть предположение, что в кавитационных пузырьках вода на какие-то мгновения превращается в плазму, и ядра атомов водорода, лишившиеся электронной оболочки, вступают друг с другом в термоядерную реакцию. У нас нет оборудования, необходимого для проверки этой гипотезы. Но что-то происходит - это точно». Рассуждений очень много.

Кавитация – это  процесс образования парообразных пузырьков в толще воды в результате понижения 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 похож на  закипание 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. Многие энтузиасты сделали процесс кавитации полезным для создания отопительных теплогенераторов частного дома.

Известны два типа теплогенераторов: роторные и статические.

Роторный теплогенератор представляет из себя измененный центробежный насос. Он состоит из корпус насоса, который в данном случае является статором, с входным и выходным патрубками, и рабочей камеры, внутри которой находится ротор, выполняющий роль рабочего колеса. Главное отличие от обычного насоса заключается именно в роторе. В сетях приводится великое множество конструктивных исполнений роторов вихревых теплогенераторов. Самый простой из них представляет собой диск, на цилиндрической поверхности которого просверлено множество глухих отверстий определенной глубины и диаметра. Эти отверстия называют ячейками Григгса, по имени изобретателя, который первым испытал роторный теплогенератор такой конструкции. Количество и размеры этих ячеек определяется исходя из размеров диска ротора и частоты вращения электродвигателя, приводящего его во вращение. Статор (он же корпус теплогенератора), выполняется в виде полого цилиндра. Это труба, заглушенная с обеих сторон фланцами.

При этом зазор между внутренней стенкой статора и ротором весьма мал и составляет 1…1,5мм. В зазоре между ротором и статором и происходит нагрев воды. Это происходит при быстром вращении ротора при трении воды  о поверхности статора и ротора  и за счет кавитационных процессов и завихрения воды в ячейках ротора. Скорость вращения ротора, как правило, составляет 3000 об/мин при его диаметре 300 мм. С уменьшением диаметра ротора необходимо увеличивать частоту вращения. Конструкция кажется простой, но требует высокой точности изготовления с балансировка ротора. Учитывая, что уплотнительные элементы вала ротора требуют регулярной замены, ресурс таких установок не велик.

Второй тип теплогенератора называется статическим условно. Это обусловлено отсутствием вращающихся частей в конструкции кавитатора. Для создания кавитационных процессов применяются различные виды сопел. Наиболее часто используется так называемое сопло Лаваля. Чтобы возникла кавитация необходимо обеспечить большую скорость движения жидкости в кавитаторе. Для этого используется обычный центробежный насос. Насос нагнетает давление жидкости перед соплом, она устремляется в отверстие сопла, которое имеет значительно меньшее сечение, чем подводящий трубопровод, что и обеспечивает высокую скорость на выходе из сопла. За счет резкого расширения жидкости на выходе из сопла и возникает кавитация. Так же этому способствует трение жидкости о поверхность канала сопла и завихрения воды, возникающие при резком вырывании струи из сопла. То есть вода греется по тем же причинам, что и в роторном теплогенераторе, но с несколько меньшей эффективностью.

Конструкция статического теплогенератора не требует высокой точности изготовления деталей. Механическая обработка при изготовлении этих деталей сводится к минимуму в сравнении роторной конструкцией. Благодаря отсутствию вращающихся частей легко решается вопрос уплотнения сопрягаемых узлов и деталей. Балансировка также не нужна. Срок службы кавитатора значительно больше.

В сетях приведено большое количество конструкций статических кавитаторов, приводятся картинки и рассуждения, даже результаты математического моделирования течения в них жидкости, но все это на стадии обсуждений и коммерческих предложений. К сожалению, серьезные разработки встретились только у Дудышев В. Д.  Может быть нам не повезло или мы плохо искали. Но и его запатентованных изобретений более чем достаточно для   простых, дешёвых и эффективных решении в области теплоснабжения.

Выводы

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.

Кавитационные насосы относят к простым устройствам. В них происходит преобразование механической двигательной энергии воды в тепловую энергию, которая расходуется на отопление зданий. Положительными характеристиками кавитационных насосов является:  эффективное образование тепловой энергии;  экономная работа за счет отсутствия топлива.

Недостатками кавитационных насосов является:  шумная работа насоса и явления кавитации;  используется большая  мощность;  занимает много полезного пространства комнаты.

Перечень ссылок.

1 Чуваев Н. Холодный термояд для ЖКХ из Барнаула. «Новый Петербургъ», Санкт-Петербург, - 12.01.2006// [Электронный ресурс] URL: http://www.x-libri.ru/elib/smi02204/00000001.htm#a1 (дата обновления: 03.09.2016).

2 Фоминский Л.П. Роторные генераторы дарового тепла. Сделай сам. – Черкассы: «ОКО- ПЛЮС», 2003, -346с. [Электронный ресурс] URL: http://prs-rover.narod.ru/biblitek/Fominsky.html (дата обращения: 17.09.2016).

3 Кавитационный теплогенератор систем отопления [Электронный ресурс]https://www.asutpp.ru/generator/kavitacionnyj-teplogenerator.html. (дата обращения: 5.09.2016).

4 Теплогенератор кавитационный для отопления помещения [Электронный ресурс] URL: http://kotel.guru/alternativnoe-otoplenie/teplogenerator-kavitacionnyy-dlya-otopleniya-pomescheniya.html (дата обращения: 1.10.2016).