...

Siltuma ģeneratori: gaiss, ūdens un virpulis

Latvijā mūsdienās ir trīs galvenie siltuma ģeneratora veidi: gaisa, ūdens un virpuli. Katrs no tiem piedāvā savu izcilību un izdevīgumu. Gaisa siltuma ģeneratori ir veiksmīgi, lai sasildītu telpas, kur tiešā kontaktā ar dabas elementiem nav nepieciešams, savukārt ūdens siltuma ģeneratori ir izcila izvēle dzīvokļu āra darbināšanai galvenokārt ziemas periodā. Virpulis ir praktiskākais siltuma ģeneratora variants, jo tas darbojas ar ievērojami zemāku siltuma potenciālu un enerģijas patēriņu, salīdzinot ar pārējiem siltuma ģeneratoriem.

Šajā rakstā: Siltuma ģeneratoru vēsture darbības princips un ierīce; siltuma ģeneratoru veidi; siltuma ģeneratoru ražotāji un vidējās izmaksas; virpuļa kavitācijas siltuma ģeneratora vēsture; virpuļveida siltuma ģeneratora princips; kavitācijas siltuma ģeneratoru ražotāji NVS valstīs.

Siltuma ģeneratori

Ziemas sezonā telpām nepieciešama mākslīga apkure, pretējā gadījumā to iemītnieki personīgi izjutīs visus ledus laikmeta priekus. Centrālā apkure daudzdzīvokļu mājās, individuāla apkure privātmājās … bet kā ir ar lielām telpām, piemēram, tirdzniecības vietām un noliktavām? Un ar būvlaukumiem vai, teiksim, automašīnu servisiem, kur no ārpuses pastāvīgi plūst auksts gaiss? Vienīgais veids, kā sildīt lielu platību, ir gaisa sildīšana, kas veidota vai nu uz siltuma pistoles, vai uz siltuma ģeneratoriem. Šis raksts attieksies uz siltuma ģeneratoriem.

Siltuma ģeneratoru vēsture

Konvekcijas siltuma ģeneratora izgudrojums ir tieši saistīts ar Roberta Bunsena, viņa vārdā nosaukta atmosfēras degļa, izgudrojumu. Pirmie siltuma ģeneratori, kurus 1856. gadā laida tirgū angļu uzņēmums “Pettit and Smith”, bija aprīkoti ar atmosfēras degli, kas līdzīgs Bunsena degļiem, tikai lielāka izmēra.

Roberts Vilhelms Bunsens
Vācu eksperimentālais ķīmiķis Roberts Vilhelms Bunsens

1881. gadā anglis Zigmunds Leoni saņēma patentu jauna veida siltuma ģeneratoriem – tajos esošā degļa liesma sildīja azbesta plāksni, kas siltumu nodod gaisā. Pēc tam azbestu aizstāja ar ugunsizturīgu mālu, mūsdienās to aizstājot ar izturīgākiem ugunsizturīgiem materiāliem.

Atmosfēras deglis un ugunsizturīga plāksne virs tā ir galvenie elementi jebkura mūsdienu siltuma ģeneratora projektēšanā..

Siltuma ģeneratora ierīce un darbības princips

Savu uzdevumu ziņā siltuma ģeneratori ir līdzīgi siltuma ieročiem – atšķirība ir tā, ka šīs vienības var būt tikai nekustīgas. Siltuma ģeneratora tipiskais dizains: ventilators (aksiāls vai centrbēdzes), virs tā ir sadegšanas kamera, tā apakšējā daļā tiek ievietots deglis, un virs degļa atrodas gaisa siltummainis. Karstās gāzes, kas veidojas sadegšanas kamerā, tiek padotas uz siltummaini un pēc tam tiek novadītas uz skursteni. Ventilatora izpūtā gaisa plūsma tiek uzsildīta siltummainī līdz 20-70 ° C, pēc tam nonāk apsildāmās telpas vai kanāla ventilācijas sistēmā.

Siltuma ģeneratora ierīce un darbības princips

Atkarībā no to konstrukcijā uzstādīto ventilatoru jaudas siltuma ģeneratori var attīstīt statisko izejas spiedienu 100–2000 Pa.

Siltuma jaudas ziņā siltuma ģeneratori atšķiras divos veidos – līdz 350–400 kW (vienā korpusā) un līdz 1000 kW (sastāv no siltuma apmaiņas un ventilācijas sekcijām)..

Siltuma ģeneratoros, kas paredzēti gaisa vadu apkures sistēmām, siltummainis un sadegšanas kamera ir izgatavoti no nerūsējošā tērauda; to konstrukcijā papildus ir ievietota kondensāta kanalizācijas sistēma.

Siltuma ģeneratoru veidi

Galvenā atšķirība starp esošajiem siltuma ģeneratoru modeļiem ir kāda veida degviela tiek izmantota tajās un kāds dzesēšanas šķidrums ir jāuzsilda. Siltuma ģeneratori var darboties ar cieto kurināmo, gāzi, dīzeļdegvielu un būt aprīkoti ar universālu degli. Siltumnesējs apkures sistēmās, ko silda siltuma ģenerators, var būt gan ūdens, gan gaiss..

Gāzes siltuma ģeneratoriparedzēti nepārtrauktai siltā gaisa padevei telpās, tie ir uzstādīti vertikālā stāvoklī. Tajos uzstādītais siltummainis no degšanas produktiem izdala ievērojamu siltuma daudzumu, samazinot dūmgāzu nepastāvību – gāzes siltumenerģijas izplūdes caurulei jābūt aprīkotai ar ventilatoru. Ja siltuma ģeneratora konstrukcijā ir slēgta sadegšanas kamera, zem kuras atrodas pūtējs, tad reversās vilces varbūtība ir minimāla – visi sadegšanas produkti tiks noņemti caur skursteni, tāpēc šādus gāzes siltuma ģeneratorus uzskata par drošākajiem. Vairumā gadījumu ar gāzi darbināmu siltuma ģeneratoru efektivitāte ir 85–90%.

Gāzes siltuma ģeneratori

Izvēloties gāzes siltuma ģeneratora modeli, jāpievērš īpaša uzmanība tā spējai strādāt ar samazinātu gāzes spiedienu. Ja ēka tiek sildīta ar gāzes siltuma ģeneratoru, ja nav centrālās gāzes padeves, īpaši ērti būs uzstādīt gāzes tvertni ar 2500 litru vai lielāku tilpumu (nepieciešamais tilpums ir atkarīgs no ēkas apsildāmās platības).

Dīzeļdegvielas ģeneratori, degviela, kurai tiek izmantota petroleja vai dīzeļdegviela, ir labi piemērota telpu apsildīšanai ar ievērojamu platību. Tie ir aprīkoti vai nu ar sprauslu, kas izsmidzina degvielu caur sadegšanas kameru, vai arī degvielu piegādā ar pilināšanas metodi. Nepārtraukti darbojoties, tos uzpilda divreiz dienā..

Dīzeļdegvielas ģeneratori

Sadedzināšanai siltuma ģeneratoros ar universālu degli izmanto gan dīzeļdegvielu, gan atkritumeļļas, kā arī augu un dzīvnieku izcelsmes taukus. Tie ir īpaši noderīgi uzņēmumos, kur ir problēmas ar tauku un atkritumeļļu iznīcināšanu. Tomēr siltuma ģeneratora, kurā sadedzina atkritumeļļas un taukus, siltumspēja nepārsniegs 200 kW; sadedzinot dīzeļdegvielu, tiek sasniegta lielāka siltuma jauda. Neatkarīgi no izmantotā kurināmā veida, šāda veida siltuma ģeneratoram, tāpat kā jebkuram citam, ir nepieciešams skurstenis. Dedzinot atkritumeļļu, neizbēgami veidojas sārņi, kas katru dienu jānoņem – lielākai ērtībai būs nepieciešami divi sadegšanas trauki, no kuriem viens tiks izmantots, lai aizstātu otru tīrīšanas laikā un samazinātu siltuma ģeneratora dīkstāvi..

Cietā kurināmā siltuma ģeneratoritiem ir atšķirīgs dizains, nekā aprakstīts iepriekš – tas ir kaut kas starp gāzes / dīzeļa siltuma ģeneratoriem un starp parasto krāsni. Tie ir aprīkoti ar ventilatoru, kas pūš gaisu caur siltummaini un piegādā to apsildāmām telpām; viņiem ir režģa stieņi un degvielas iekraušanas durvis. Cietā kurināmā siltuma ģeneratori sadedzina sausu koksni, kūdras briketes, ogles un dažādus lauksaimniecības atkritumus. Šādu siltuma ģeneratoru efektivitāte ir aptuveni 80-85%, kas ir nedaudz mazāka nekā tiem, kas darbojas ar gāzveida un šķidro kurināmo – 85-90%. Jāatzīmē arī cietais kurināmais siltumenerģijas ģeneratoru un ievērojamo atkritumu apjoma ziņā nedegoša kurināmā daļa..

Cietā kurināmā siltuma ģeneratori

Siltummaiņi siltumģeneratoros var būt čuguna vai tērauda: to pirmais tips ir izturīgāks pret koroziju, bet diezgan masīviem otrā tipa siltummaiņiem, gluži pretēji, ir mazāks svars, bet tie ir pakļauti korozijai. Abu veidu siltummaiņi labi nepieļauj triecienus, tāpēc siltumģeneratoru transportēšana un uzstādīšana jāveic ar vislielāko rūpību..

Gaisa siltuma ģeneratoru priekšrocības ir lielākas, salīdzinot ar ūdens sildīšanu, telpu sildīšanas efektivitāti un ātrumu, kā arī strādājot ar atkritumeļļu – ietaupot naudu degvielai, nemaz nerunājot par atkritumu izvešanas problēmas risināšanu.

Vidējās 400 kW siltuma ģeneratora izmaksas būs 90 000 RUB. Krievijas tirgū ir uzņēmumu “Master” (ASV), “Kroll” (Vācija), “Sial” un “ITM” (Itālija), “Benson Heating” (Anglija), “FEG Konvektor GF” (Ungārija) siltuma ģeneratori..

Izvēloties gaisa siltuma ģeneratoru, jāņem vērā tie modeļi, kuros gaiss tiek sasildīts netieši, t.i. sadegšanas kamera ir pilnībā izolēta no dzesēšanas šķidruma. Šajā gadījumā tiek garantēts, ka sadegšanas produkti neieplūst gaisa sildīšanas kanālos, nevajadzēs sajaukt gaisu no ārpuses uz gaisu telpās. Tomēr šādiem siltuma ģeneratoriem ir augstāka cena, svars un izmēri..

Siltuma ģeneratori ar karstā ūdens un apkures nodrošināšanas funkcijām var pilnībā atrisināt siltumapgādes problēmas, lielākoties tie darbojas ar cieto kurināmo.

Vortex siltuma ģenerators – vēsture

Šāda veida siltuma ģeneratori ir pelnījuši īpašu uzmanību, lielā mērā pateicoties tā atbalstītāju un pretinieku iebildumiem..

Pagājušā gadsimta 20. gados francūzis Džozefs Rangs, veicot pētījumus ciklona instalācijas gaisa kamerā, atklāja, ka, virpinot cilindriskā vai koniskā kamerā, gāzes tiek sadalītas divās frakcijās – ar augstāku temperatūru malās un zemāku centrā. turklāt frakcija centrā, pretēji nomalēm, rotē pretējā virzienā. 1934. gadā Rangs saņēma patentu Amerikas Savienotajās Valstīs par savu “virpuļcaurules”.

Vortex siltuma ģenerators

Vācietis Roberts Hilsch 40. gados turpināja sava franču kolēģa pētījumus, panākot lielāku atšķirību starp divām gaisa plūsmām, kas atstāj Ranga virpuļcaurules temperatūru, pateicoties tās uzlabotajai konstrukcijai.

50. gados padomju zinātnieks A. Merkulovs veica vairākus eksperimentus ar Ranga virpuļcaurules palīdzību, nolemjot tajā sūknēt ūdeni, nevis gāzi – teorētiski ūdenī, kas tika virzīts caur Ranga cauruli, nevajadzētu būt temperatūras starpībai, jo atšķirībā no gāzēm ūdeni nevar saspiest. … Pretēji gaidītajam divdaļīgais virpuļplūsmas ūdens uzsildīts un atdzesēts līdzīgi gāzēm, kas mulsināja profesoru Merkulovu – viņš nevarēja izskaidrot šīs parādības iemeslus.

Starp citu, pirmā virpuļplūsmas siltuma ģeneratora izveidotāju bieži sauc par Austrijas pašmācības izgudrotāju Viktoru Šaubergeru, kurš pazīstams ar 1921. gadā uzbūvēto iesūkšanas turbīnu, kura darbojas tikai uz ūdens …

Pirms divdesmit gadiem amerikānis Džeimss Grigss, kura interešu joma bija apkures jomā, bija pirmais, kurš nolēma būvēt ūdens siltuma ģeneratoru, balstoties uz Ranga caurules principu. Džeimss bija sarūgtināts par ūdens sildītājiem ar sildelementiem – sāļi ūdenī veidojās mērogā uz sildelementiem, izraisot spoles pārkaršanu un sildelementa kļūmi. Balstoties uz to, ka sildīšanas elementu efektivitāte ir tuvu 100%, un elektromotora, kas rotē siltuma ģeneratoru, ir aptuveni 90-95%, Džeimss Grigss nolēma kompensēt lielāku enerģijas patēriņu ar to, ka nav jāaizstāj sildelementi, kas bija izdeguši no mēroga veidošanās. Grīga aprēķins bija paredzēts berzei izraisīt ūdens sildīšanu. Amerikāņu inženierim izrādījās taisnība – viņa radītais siltuma ģenerators patiešām karsēja ūdeni, un tā iekšējā struktūra nebija pakļauta dažādu piemaisījumu un sāļu, kas atrodas ūdenī, nodilumam. Bet Džeimsa ārkārtējam pārsteigumam enerģijas izmaksu aprēķins neatklāja plānotos enerģijas zudumus par 10%, bet, salīdzinot ar apkures sistēmām ar sildelementiem, 14% ietaupījums! Veicot eksperimentālus testus 1992. gadā, Griggs atklāja, ka par katru elektroenerģijas džoulu, kas iztērēts siltuma ģeneratora darbībai, sildītājs rada 1,5 džoules siltuma. Pēc tam, kad viņš pavadīja vēl divus gadus, mēģinot noskaidrot liekās enerģijas rašanās iemeslus un tā arī tos neizdomāja, Džeimss Grigss 1994. gadā saņēma patentu Amerikas Savienotajās Valstīs viņa izveidotajam rotācijas kavitācijas siltuma ģeneratoram..

Kur no virpuļsiltuma ģeneratoriem rodas liekā siltuma enerģija

Griggs siltuma ģenerators ir konstruēts šādi: cilindriskā tērauda korpusā ir ievietots alumīnija rotors, gar loka virsmu tiek urbti caurumi; korpuss ir aizvērts ar plakanu tērauda pārsegu, kas tam piestiprināts ar skrūvēm. Plakanos vākos katrā no tiem ir ieplūde ūdens ņemšanai attiecībā pret otru, abu vāku ieplūdes atveres, kas uzstādītas korpusa pretējās pusēs, atrodas vienā līnijā. Ūdens, nonākot no vienas puses uz rotoru, apiet to gar malu un izplūst no pretējās puses ar augstāku temperatūru, nekā tas bija sākotnēji.

Vortex siltuma ģenerators

Ūdens uzsildīšanas iemesls, visticamāk, ir kavitācija. Ienākot rotorā un piepildot caurumus gar tā malu, pie tiem pielīp ūdens, bet centrbēdzes spēks izraisa caurumiem pielipušā ūdens izstiepšanos – tā pilieni no tiem izdalās, aizskrien pie korpusa sienām un ietriec tajos. Rezultātā radītais triecienvilnis un pieaugošais spiediens “sabrūk” lielam skaitam gāzes un tvaika burbuļu, izraisot katrā no tiem spiedienu simtiem tūkstošu atmosfēras un temperatūru virs 106 ° C – rodas akustiska kavitācija..

Iepriekš aprakstītā teorija ir balstīta uz sonoluminiscences fenomenu, ko 1934. gadā atklāja vācu zinātnieki N. Frenzels un H. Šultes, strādājot pie zemūdenes sonāra. Viņi atklāja, ka skaņas viļņi izraisa gāzes burbuļu izplešanos un saraušanos ūdenī – vibrāciju ietekmē un laikā ar tiem burbuļu lielums mainās no vairākiem desmitiem līdz vairākiem mikroniem, to tilpums mainās vairākas reizes. Tā rezultātā burbuļos esošā gāze kļūst pietiekami karsta, lai izkausētu tēraudu un pat izstaro gaismu..

Sūkņu siltuma ģeneratoru ražotāji un to izmaksas

Morta siltuma ģeneratoru ražošanu NVS tirgum veic vairāki ražotāji, katram no viņiem ir patents modelim, kuru tas ražo, pamatojoties uz modeli, kas izstrādāts tehniskajās specifikācijās – virpuļplūsmas siltuma ģeneratoriem nav valsts standartu. To ražošanu veic uzņēmumi “YUSMAR” LLC (Moldova), Krievijas AES “Alternatīvās enerģijas un komunikāciju tehnoloģijas”, SIA “Noteka-S”, LLC “Angstrem” AES, SIA “ORBI”, AS “Kommash Plant” un citi. Pēdējo 20 gadu laikā virpuļsiltuma ģeneratoru izgudrotāji ir saņēmuši apmēram 50 patentus.

Sūkņu siltuma ģeneratoru ar elektromotora jaudu 55 kW / h izmaksas būs vidēji 290 000 rubļu.

Novērtējiet šo rakstu
( Vēl nav neviena vērtējuma )
Laimonis Padomnieks
Pareizu padomu sniegšana par jebkuru tēmu
Comments: 1
  1. Anda Krastiņa

    Vai šie siltuma ģeneratori efektīvi izmanto gaiss, ūdeni un virpuli, lai ražotu siltumu? Kādi ir to darbības princips un vai tie ir ekonomiski izdevīgi? Vai tie ir piemēroti gan mājsaimniecībām, gan lielākiem mērogiem? Kādas ir to priekšrocības salīdzinājumā ar citiem siltuma ģeneratoriem?

    Atbildēt
Pievienojiet komentārus