Вихревая труба ранке своими руками

Вихревая труба ранке своими руками

Эффект Ранка с самого начала привлекал изобретателей кажущейся простотой технической реализации — в самом деле, простейшая реализация вихревой трубы представляет собой кусок трубы самый обычной, куда с одной стороны внутрь тангенциально подаётся исходный поток, а на противополжном торце установлена кольцевая диафрагма, и из её внутреннего отверстия выходит охлаждённая часть потока, а из щели между внешним краем диафрагмы и внутренней поверхностью трубы — его горячая часть. Однако на самом деле не всё так просто — добиться эффективного разделения удаётся далеко не всегда, да и КПД таких установок обычно заметно уступает широко распространённым компрессорным тепловым насосам. Кроме того, обычно параметры установки на эффекте Ранка рассчитаны для конкретной мощности, определяемой скоростью и расходом вещества исходного потока, и когда параметры входного потока отклоняются от оптимальных значений, КПД вихревой трубы существенно ухудшается. Тем не менее следует заметить, что возможности некоторых установок на эффекте Ранка внушают уважение — например, рекордное охлаждение, которого удалось достигнуть на одной ступени, составляет более 200°С!

Впрочем, с учётом нашего климата, гораздо больший интерес представляет использование эффекта Ранка для обогрева, да при этом ещё хотелось бы и не выходить за рамки «подручных средств».

Суть эффекта Ранка

При движении потока газа или жидкости по плавно поворачивающей поверхности трубы у её внешней стенки образуется область повышенного давления и температуры, а у внутренней (либо в центре полости, если газ закручен по поверхности цилиндрического сосуда) — область пониженной температуры и давления. Это достаточно хорошо известное явление называется эффектом Ранка по имени открывшего его в 1931 г. французского инженера Жозефа Ранка (G.J.Ranque, иногда пишут «Ранке»), или эффектом Ранка-Хилша (немец Robert Hilsh продолжил исследование этого эффекта во второй половине 1940-х годов и улучшил эффективность вихревой трубы Ранка). Конструкции, использующие эффект Ранка, представляют собой разновидность теплового насоса, энергия для функционирования которого берётся от нагнетателя, создающего поток рабочего тела на входе трубы.

Парадоксальность эффекта Ранка заключается в том, что центробежные силы во вращающемся потоке направлены наружу. Как известно, более тёплые слои газа или жидкости имеют меньшую плотность и должны подниматься вверх, а в случае цетробежных сил — стремиться к центру, более холодные имеют большую плотность и, соответственно, должны стремиться к периферии. Между тем при большой скорости вращающегося потока всё происходит с точностью до наоборот!

Эффект Ранка проявляется как для потока газа, так и для потока жидкости, которая, как известно, является практически несжимаемой и потому фактор адиабатического сжатия / расширения к ней неприменим. Тем не менее, в случае жидкости эффект Ранка обычно выражен значительно слабее — возможно, именно по этой причине, да и очень малая длина свободного пробега частиц затрудняет его проявление. Но это верно, если оставаться в рамках традиционной молекулярно-кинетической теории, а у эффекта могут быть и совсем другие причины.

На мой взгляд, на данный момент наиболее полное и достоверное научное описание эффекта Ранка представлено в статье А.Ф.Гуцола (в формате pdf). Как ни удивительно, в своей основе его выводы о сути явления совпадают с полученными нами «на пальцах». К сожалению, он оставляет без внимания первый фактор (адиабатическое сжатие газа у внешнего радиуса и расширение у внутреннего), который, на мой взгляд, весьма существенен при использовании сжимаемых газов, правда, действует он только внутри устройства. А второй фактор А.Ф.Гуцол называет «разделением быстрых и медленных микрообъёмов».

Современное объяснение эффекта Ранка

В настоящее время наиболее общепризнанным объяснением эффекта Ранка является следующее.

Известно, что если измерять температуру движущегося (скажем, в трубе) потока двумя термометрами, то они покажут разную температуру, если один из них неподвижен относительно потока (т.е. перемещается вместе с ним), а другой вмонтирован в трубу. При этом температура, измеренная вмонтированным в трубу термометром будет связана с температурой, измеренной термометром, движущимся вместе с потоком, следующим образом:

Таким образом, мы видим, что температура торможения, измеряемая неподвижным термометром, при одной и той же собственной статической температуре этого потока будет зависеть от его скорости. Если относительно такого термометра остановить весь газ, то вся его температура поднимется до этого значения — кинетическая энергия преобразуется в тепловую. Именно это явление вызывает нагрев передних кромок крыла у скоростных самолётов (прежде всего сверхзвуковых), а также сгорание в атмосфере метеоритов и отработавших свой срок космических летательных аппаратов.

Предполагается, что возле выходного отверстия диафрагмы угловые скорости и холодного и горячего потоков равны, то есть весь вихрь вращается как единое твёрдое тело («квазитвёрдый» вихрь). В таких условиях на разных радиусах вихревой трубы газ имеет различную линейную скорость, соответственно он имеет и различную термодинамическую температуру. Благодаря эффективному турбулентному перемешиванию внутри вихревой трубки, эти температуры стремятся выровняться, из-за чего и происходит перераспределение собственных («термостатических») температур различных частей потока газа, которое становится явным, когда газ выходит из вихревой трубы.

К сожалению, это объяснение нельзя признать удовлетворительным. Во-первых, оно является «чисто математическим», и если пытаться наполнить его физической сутью, то мы приходим к тому же «разделению быстрых и медленных микрообъёмов». Во-вторых, не совсем понятно, с какой стати именно температура торможения во всём сечении вихревой трубы априори принимается одинаковой? А приняв в качестве основной гипотезу обмена энергией между различными частями потока, мы должны придти к обратному распределению температур. В самом деле, внешние слои имеют наибольшую линейную скорость и, следовательно, наибольшую температуру торможения. Следовательно, энергия от них должна перетекать к медленно движущимся центральным слоям, повышая их собственную температуру. Таким образом, из середины должен выходить горячий газ, а из периферийной щели — холодный, что прямо противоречит наблюдаемым фактам. Поэтому утверждается, что быстро движущийся на периферии газ, попадая в результате турбулентного движения в центр, там тормозится и теряет свою кинетическую энергию. Но опять же, куда может деться эта энергия? Только в тепло, а значит, опять-таки, в середине температура должна расти. Наконец, есть данные, что вихрь внутри трубы Ранка отнюдь не квазитвёрдый, и более того, его центральная часть может вращаться в противоположную сторону, а в таком случае вся эта теория вообще не соответствует практике. В общем, прежде чем строить теории, необходимы практические измерения хотя бы скоростей и направлений вращения на разных радиусах и на разных расстояниях от диафрагмы.

Другие объяснения эффекта Ранка

Как ни странно, объяснить эффект Ранка можно и с помощью более простых механистических подходов к идеальному газу, изложенных при рассмотрении поворота потока идеального газа.

Если в таких механистических объяснениях есть зерно истины, то для оптимизации устройств на эффекте Ранка будут эффективны следующие советы.

Читайте также:
Где используется титан

  1. Для наиболее эффективного разделения следует всячески предотвращать возникновение турбулентностей, перемешивающих уже разделённые слои. Отсюда следуют требования к гладкости внутренних поверхностей устройства и необходимость ламинарности входного потока.
  2. Рабочий поток не должен делать слишком много оборотов: практически всё разделение происходит на первых витках, и дальнейшее движение будет лишь приводить к ненужным потерям на трение и увеличивать аэро/гидродинамическое сопротивление, затрудняя работу нагнетателя. Однако, чем выше плотность потока, тем труднее будет идти разделение и тем больше оборотов надо будет сделать.
  3. В наибольшей степени эффект Ранка должен проявляться для разреженного газа, свойства которого близки к свойствам идеального газа. При возрастании плотности газа и тем более при использовании жидкостей сокращение свободного пробега частиц и повышение вязкости среды становится существенным фактором, наряду с турбулентностью ухудшающим температурное разделение исходного потока.
  4. Оптимальная скорость потока должна быть соизмерима со скоростью теплового движения его частиц (как известно, в газах эта скорость близка к скорости звука). Слишком высокая скорость приведёт к тому, что все частицы будут отбрасываться к внешней стенке, и у внутренней стенки образуется бесполезная область вакуума, а слишком низкая ухудшит разделение частиц по их скоростям. Впрочем, в реальности энергозатраты на разгон потока до скорости звука могут оказаться менее выгодными, чем для получения того же количества тепла/холода при меньшей скорости, но большем расходе потока.

Есть и другие варианты.

Вот ещё одно заслуживающее внимание объяснение эффекта Ранка от Г.В.Трещалова, правда, оно построено на предположении максвелловского распределения молекул по скоростям в рамках молекулярно-кинетической теории газов.

А вот статья Ю.Оганесяна, в которой, среди прочего, рассмотрена и работа вихревой трубы. Она основывается на взаимодействии слоёв среды. Существование подобных слоёв маловероятно в рамках молекулярно-кинетической теории, зато неизбежно в теории глобулярной организации вещества.

Классические схемы вихревых труб на эффекте Ранка

Классическими устройствами, использующими эффект Ранка, являются вихревые трубы , которые строят по двум основным схемам: прямоточной и противоточной.

Основное назначение таких вихревых труб — производство холода, и обычно более эффективной для этих целей считается противоточная схема. Кстати, размеры их совсем невелики — например, А.Ф.Гуцол в качестве оптимальных приводит следующие значения: внутренний диаметр трубы (калибр) D = 94 мм , длина трубы L = 520 мм , отверстие диафрагмы для выхода холодного воздуха d = 35 мм , вход воздуха через два сопла, каждое из которых имеет диаметр 25 мм . Однако оптимальная скорость воздушного потока на входе совсем не маленькая — 0.4 .. (т.е. 40–50% скорости звука). По этой причине из-за практически неизбежных при таких скоростях мощных турбулентностей устройство оказывается очень шумным, да и о «подручных средствах» (вроде бытового вентилятора в качестве источника потока воздуха) можно забыть. Характерно, что как при сильном уменьшении скорости входного потока, так и при её приближении к скорости звука, эффективность вихревой трубы стремится к нулю. Уменьшение геометрических размеров относительно оптимальных (особенно при D ) также заметно снижает КПД, а вот их увеличение на КПД практически не сказывается. Очевидно, это связано с физическими характеристиками воздуха — слишком малые размеры не могут предотвратить интенсивное перемешивание разделённых было слоёв воздуха и, вероятно, делают слишком заметным влияние эффектов, возникающих на границе между стремительно движущимся воздухом и неподвижными стенками устройства.

Следует отметить, что в большинстве случаев конструкторы вихревых труб не уделяют большого внимания ламинарности потоков как на входе, так и внутри установки, а некоторые из них, в силу отсутствия общепризнаной теории этого явления, наоборот, уверены, что увеличение турбулентности будет способствовать повышению эффективности процесса. Тем не менее, я считаю, что уделив серьёзное внимание повышению ламинарности потока рабочего тела, можно снизить шумность и повысить эффективность работы. Если верны предположения Ю.Оганесяна, то входной поток также должен быть как можно более ламинарным.

Вихревые обогревательные установки

Безусловно, попытки использовать эффект Ранка не только для охлаждения, но и для обогрева препринимались неоднократно. Более того, некоторые образцы производятся серийно, в том числе и в нашей стране.

Как ни странно, наиболее широко распространены жидкостные конструкции на эффекте Ранка. Очевидно, это объясняется большей энергоёмкостью теплоносителя и меньшей шумностью их работы по сравнению с газовыми, обусловленной меньшими скоростями рабочего тела. Наиболее известной установкой этого класса является ЮСМАР. К сожалению, следует отметить, что практически все они предназначены для промышленного или полупромышленного применения, о чём свидетельствует хотя бы потребляемая мощность, которая обычно составляет несколько киловатт у «младших» моделей и достигает десятков киловатт у «старших». Заявленный производителем КПД (т.е. соотношение полученного тепла к затраченной электроэнергии) для разных типов установок составляет от 1.2 до 2.4, причём как именно он измерялся — в большинстве случаев неизвестно. Следует заметить, что для компрессорных тепловых насосов (скажем, холодильников и кондиционеров) обычно характерно соотношение перекачанного тепла к затраченной электрической энергии в диапазоне от 2 до 3.

В то же время в Интернете существует и много отрицательных отзывов и сообщений об испытаниях, где говорится, что КПД вихревых установок меньше 100% и выход тепла не превышает затраченной электроэнергии. Следует отметить, что здесь принципиально важен сам подход к таким установкам. Если рассматривать их как разновидность «вечного двигателя» со сверхъединичным КПД, то такую установку следует поставить целиком в одно помещение и мерить температуру всей системы в целом — она должна давать тепла больше, чем было потрачено электричества. Если же рассматривать их как тепловой насос, то необходимо разделять зоны отбора и отдачи тепла и оценивать именно эффективность его перекачки — ведь если пытаться оценить эффективность, скажем, обычного холодильника, меряя температуру в кухне, где он стоит, то это будет очевидной глупостью.

Наконец, позволю себе заметить, что возможно, некоторые подобные конструкции, внешне воспринимаемые как вихревые, на самом деле используют совсем другие принципы, а вращение или вихревое движение в них являются важными, но вспомогательными средствами. Ярким примером такого устройства, по моему убеждению, является двигатель Клема. ♦

Вихревая труба ранке своими руками

Привет коты.
У меня авто 79 года, я все думаю о кондиционере.

Есть такая хрень – называется вихревая трубка на эффекте ранка -хилша.

Выглядит она вот так:

Суть в том, что воздух, закручиваясь разделяется на холодный (до -30) и горячий (до + 180) слои.
Холодный в центре, горячий по краям.

Данная трубка позволяет получить как холодный, так и теплый воздух.
Все это запатентовано и работает.

Единственный недостаток – шум (свист вихря) – но с применением звуковых ловушек и глушителей его можно убрать.

Требуется давление от 1 до 3х атмосфер.

Я подумал, как можно его получить в авто? Либо ставить компрессор воздушный с приводом от двигателя.. либо как вариант турбина на выпуск?
Компрессор будет отнимать полезную мощность, в пару киловатт. Может дать и большее давление, что может повысить эффективность.
А турбина будет брать энергию из скорости выхлопа (не нужную).

Вопрос что больше тормозит двигатель – сопротивление в выхлопе либо привод от коленвала.

Заманчиво то, что данная система очень простая, не требует хладогентов, теплит и холодит сразу после запуска двигателя.

А чтобы не думали что это бред, вот статья, установка для охлаждения кабины тепловоза, запитывается от стационарной пневмо системы (0.2 – 0.3 Мпа = 2-3 атм).

Полный текст статьи про тепловоз:
http://www.ptechnology.ru/MainPart/MashinoStro/MashinoStro22.html
Давление может быть и 1.5 атмосферы, для чего подойдет турбина (на сколько я понял из гугла дизельные качают и до 3х атмосфер – не разбираюсь в турбинах).

На примере тепловоза – впечатляет. Расход составил 600 литров в минуту. Это выполнимо для турбины, к примеру.
Компрессор , к примеру, с ЗИЛ дает 220 литров в минуту и отнимает 1.5 лошадки. Но дает и давление повыше.

Расход газа регулируется размером самой вихревой трубки. На том же сайте предлагается описание автохолодильника:

300060 = 50 литров в минуту. Совсем мало. И всеравно холодит, тк размер завихрителя небольшой.

Значит можно просто подобрать размер трубки под имеющийся на борту компрессор. А может все и совсем проще.

Так же данные трубки применяются на зводах для охлаждения резцов:

Хорошо видно устройство пластикового глушителя звука.

Кто готов поразмыслить над этим?

У меня имется компрессор от 220в, на 220 литров в минуту. Хотелось бы попробовать. Но времени особо нет.
Можно сварить из листового металла. Сварка и опыт кузовщины имеется. На выходе горячем поставить заслонку. Давление компрессор у меня регулирует.

_________________
[ Всё дело не столько в вашей глупости, сколько в моей гениальности ] [ Правильно заданный вопрос содержит в себе половину ответа ]
Могу не отвечать пару месяцев, не беспокойтесь.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет – любой!

Зарегистрируйтесь и получите два купона по 5$ каждый:https://jlcpcb.com/cwc

Не понял, как вы хотите турбину применить?
Вместо компрессора?

Можно поставить винтовой компрессор, но винты вы никак не сделаете в домашних условиях, разве только если у вас случайно есть лазерный металлообрабатывающий центр. Только купить разве что. У них кпд гораздо выше поршневых.
А если турбину использовать как компрессор. Какую? Центробежную? Тогда нужен мультипликатор (повышающий редуктор) по любому. Что делает сомнительным выгоду перед поршневым. Разве что плавность хода лучше, но нужно еще разделяющую муфту (вы же не постоянно газуете и вал вертится с одной скоростью).
Есть идея использовать многоступенчатый центробежный компрессор. Может удастся получить компромисс между потерей на валу и приемлемым давлением.

Если вы хотите поставить турбину в выхлопную трубу (вот тут я как раз не понял, что вы при этом хотите получить) то снизится кпд самого движка ДВС, что думаю ударит больше чем вы нагрузите вал.

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

этой темой занимаюсь несколько лет и основное препятствие заключается в том, что при проектировании вихревой трубки (ВТ) в основном приходится действовать эмпирически, т. к. нет единой теоретической основы (исследования продолжаются до сих пор). Большой недостаток ВТ — низкая холодопроизводительность и небольшой перепад температуры при низком давлении. При этом можно добиться приемлемого перепада температуры, но определённому давлению будет соответствовать определённые геометрические размеры частей ВТ и при изменении давления холодопроизводительность будет снижаться.

Давным давно предлагали устанавливать ВТ в автомобили, но не прижилось, как и в большинстве других сфер, по известным причинам. В некоторых областях они остаются незаменимыми помощниками до сих пор.

По данной теме очень много информации, в т. ч. есть книги.

_________________
“То, что я понял, – прекрасно, из этого я заключаю, что остальное, что я не понял, – тоже прекрасно”. Сократ.

Приглашаем 30 ноября всех желающих посетить вебинар о литиевых источниках тока Fanso (EVE). Вы узнаете об особенностях использования литиевых источников питания и о том, как на них влияют режим работы и условия эксплуатации. Мы расскажем, какие параметры важно учитывать при выборе литиевого ХИТ, рассмотрим «подводные камни», с которыми можно столкнуться при неправильном выборе, разберем, как правильно проводить тесты, чтобы убедиться в надежности конечного решения. Вы сможете задать вопросы представителям производителя, которые будут участвовать в вебинаре.

Давным давно предлагали устанавливать ВТ в автомобили, но не прижилось, как и в большинстве других сфер, по известным причинам. В некоторых областях они остаются незаменимыми помощниками до сих пор.

Давайте, попытаемся переплюнуть НИИ.

_________________
Прости нам, господи, благодеяния наши.
Пренебрежение правилами ТБ улучшает генофонд человечества.

Приглашаем всех желающих 25/11/2021 г. принять участие в вебинаре, посвященном антеннам Molex. Готовые к использованию антенны Molex являются компактными, высокопроизводительными и доступны в различных форм-факторах для всех стандартных антенных протоколов и частот. На вебинаре будет проведен обзор готовых решений и перспектив развития продуктовой линейки. Разработчики смогут получить рекомендации по выбору антенны, работе с документацией и поддержкой, заказу образцов.

это очень сложно. Вот смотрите, эффективность ВТ примерно в 8 раз меньше, чем паровой компрессионной холодильной машины. Некоторые жалуются на повышенный расход топлива при работе кондиционера или вообще его не в включают в целях экономии, а тут в разы всё хуже. У меня есть некоторые теоретические наработки, которые призваны снизить такой разрыв в эффективности, но всё необходимо проверять на практике, а это может занять не один год. Вот и пылятся проекты в столе.

Просто всему своё место и, как я писал выше, есть области, где использование ВТ оправдано. Что интересно, подавляющее большинство зарубежных ВТ, которые можно найти в сети, не оптимизированы по эффективности. Взяли базовый вариант и делают не глядя. Стоимость очень высокая за внешний блеск металла.

_________________
“То, что я понял, – прекрасно, из этого я заключаю, что остальное, что я не понял, – тоже прекрасно”. Сократ.

к сожалению это не глушитель
это просто специальная суставчатая трубка для подачи СОЖ или воздуха в зону обработки. за счёт шаровых суставов легко гнётся.

ну и как было уже сказано, обычный кондиционер отбирает достаточно ощутимо мощность, а с кпд трубки машина вобще с трудом поедет.

поставить обычный кондиционер проще и дешевле, благо продаются комплекты для самостоятельной установки.

Может стоит задуматься о смене авто ?

_________________
Подпись велено убрать. Убрал.

_________________
“То, что я понял, – прекрасно, из этого я заключаю, что остальное, что я не понял, – тоже прекрасно”. Сократ.

neon, очень хорошо, что вы написали и занимаетесь данной темой! мне очень интересно, если не трудно, не могли бы поделиться идеями оптимизации КПД в лс или тут на всеобщий обзор?
Мне надо чисто для себя, никакой коммерции.

По поводу заданных мне вопросов:
1. авто сменить не хочу, тк. это раритет, который восстанавливаю уже 4 года (все работы делаю сам)
2. про фреоновый кондиционер понятно – отнимает мощность и тд. но нужно обратить внимание на следующие вещи:
он создан для того, чтобы очень быстро охладить автомобиль после стоянки на солнце. что он и делает, имея запас мощности.
при постоянном использовании он работает не все время, а включается выключается. я не выдвигаю требования быстрого охлаждения, пусть он работает постоянно, но чтобы хватало для комфортной езды в летнюю жару.

мощность фреонового компрессора, которую он отнимает с коленвала авто равняется примерно 2-2.5 киловатта, а то и меньше на более слабых авто.
при том что мощность авто составляет, к примеру у меня, 115 киловатт. я не обеднею, и заплачу 30 рублей за литр лишний, но не буду потеть в пробке.

установить самостоятельно фреоновый кондиционер в авто, которому более 35 лет проблематично, тк:
1. родных деталей кондиционирования практически нет, а если и есть, то на древний ядовитый фреон R12 который уже заправить сложно и дорого.
2. комплект “сделай сам” стоит больше 20 тысяч рублей, а у меня бюджетный студенческий проект)
3. купить комплект от иномарки и переделать (например с daewoo nexia) можно, но будут трудности, тк найти весь комплект сразу – дорого, по частям не понятно что и как придется соединять, где найти нужные трубки и тд, всю эту самодельную хрень каждый год заправлять, тк утечки будут стопудово.

но при этом я уже начал собирать запчасти для фреоновой установки.

3. Турбину применять – ту, которую используют для турбонаддува на впуске. От выхлопа. Но питать не впуск, а кондиционер. А точнее эту вихревую трубку (или несколько) . Можно использовать заслонки перед турбиной – пускать в нее выхлоп или не пускать (зимой).
Вся ее суть что дает пару атмосфер, но очень большой литраж!

4. Компрессор для подкачки шин не рассматривается – т.к. нужна производительность от 200 литров в минуту и выше (как у ЗИЛ компрессор на 1.5 квт). Конечно и от мелкого заработает, но эффект слишком мал. Подойдет для авто холодильника (описание которого есть в начала статьи). Но салон авто в жару прогревается гораздо быстрее, нужен поток воздуха поболее.

5. те кто не включают его, неразумно поступают, когда покупают эту опцию в авто. ибо это комфорт, а он стоит денег.
большинство людей даже не может посчитать, что если сожрало на литр больше, то это 30 рублей, при этом 2 часа ехать в комфорте за 30 рублей или потеть как свинья за бесплатно – каждый сам решает, иметь или не иметь))) я решил что мне оно надо, хотя бы пару недель в год.
Но ради этого морочиться с фреоном, чтобы его каждый год заправлять – не охото. Если бы применить подобную ОЧЕНЬ ПРОСТУЮ схему генаратора холода, она хоть и с более низким КПД может окупаться за счет меньше требовательностью к обслуживанию каждый год.
У многих фреон выходит за год или 1.5. И это их не смущает.

Если живешь постоянно при + 30 то выгоднее конечно фреон. А если пару недель жара – то не выгодно.

Именно там где есть избыток ВТ и применяют. Например на заводах для охлаждения метализированных роб в цехах. Очень компактно и производительно.
Так же я уже писал статью выше, в тепловозах РЕАЛЬНО работал кондишен, потребляя 600 литров при давлении 2-3 атм.
При том что во время тестов в кабине был установлен нагреватель на 3.5 киловатта для имитации нагрева от приборов и солнца. В авто нагрева может быть и поменее (не знаю как там в тепловозах с нагревом).

Так же, вчера читал статью, про разработки кондиционера в РЖД на воздухе, для пассажирских вагонов. Принцип не указывался, но хватило взглянуть на фото и сразу стало понятно, что это вихревая трубка. Холодопроизводительность была указана примерно в 20 киловатт, а тепло – 30 киловатт. Размеры большие. И указано, что судя по испытаниям, КПД чуть ли не выше, чем у остальных схем с фреонами, но при этом простота и долговечность.

Вот и закрадываются сомнения, а может все таки не все так плохо, а стоит просто попробовать, а не теоретизировать? но перед этим хотелось бы какую то поддержку и интерес получить у форумчан, чтобы себя мотивировать.

Смотрите, есть таблица холодопроизводительности с сайта:

Так же указано, что :
“Вихревые энергопреобразователи работают в диапазоне давлений от 0,05 до 1 МПа, рекомендуемое давление 0,1-0,4 МПа. На больших давлениях(0,5 МПа и выше) перепад температур возрастает до 60°С.”
То есть при указанных давлениях гарантируют большой перепад.

Но дело в том, что нам и не нужен уж слишком большой перепад! 20 градусов достаточно, если производительность будет большой (20 градусный воздух вытесняет весь 40 градусный из салона и ехать нормально- темболее обдув таким воздухом будет вполне комфортно охлаждать людей)

Если смотреть на таблицу, то :
Производить 600 литров на 4 атмосферах – холодопроизводительность в итоге всего 0.3 кВт.

Для такого нагнетения требуется мощность в несколько киловатт, примерно. А холода 0.3 .

Если , как вы neon утверждаете , удалось бы приспособить трубку под определенное давление (лишнее сбрасывать к примеру) и повысить холод примерно раза в 3 – тратим 2 киловата, получаем 1 киловатт холода, это было бы уже приемлемо!

Надеюсь на ващ теоретический совет. Если вы считаете, что этого возможно достигнуть, я думаю, что стоит попробовать.

И скажите пожалуйста, реально ли получить перепад градусов в 20-30 на ВТ, используя давление примерно в 0.5 – 0.8 – 1 атмосферу?
Для этой цели у меня лежит двигатель от пылесоса, на 1.2 киловатта. Он дает большую производительность по литражу – приблизительно 2000 литров в минуту, но давление у него в теории небольшое.
Если бы его турбинка подошла, ее можно было бы использовать и в авто, переделав под привод от коленвала.

Пробовать для теста тюнинговую турбину нет возможности, что жаль.

Есть компрессор на 220 литров, с ресивером.

Gisteresis спасибо за совет
Принцип работы и устройство винтовых компрессоров:
[youtube]http://www.youtube.com/watch?v=zd-oOrdHGV0[/youtube]

По внешнему виду я понял, что именно такие компрессоры применяются в автомобилях, но фишка их в приводе от коленвала, поэтому они работают постоянно, незваисимо от количества выхлопных газов, начиная повышать мощность сразу с низов.

Немаловажный момент – простота и доступность. Если использовать доступные материалы, дешевые, и получить холод без особых вложений – тогда это имеет смысл. А если придется выложить кучу денег – тогда смысл теряется и мало кто готов будет пойти на это

Последний раз редактировалось Ramzezka Ср сен 03, 2014 14:31:38, всего редактировалось 1 раз.

Вихревой двигатель для отопления

ВТР – это устройства, которые преобразовывают электрическую энергию в тепловую. История их изобретения касается первой половины прошлого века. Позже было налажено массовое производство. Но сейчас вихревая труба Ранке своими руками – это реальность. При этом для изготовления такого устройства понадобится немногое. Что для этого необходимо, следует разобраться. Также читают: «Делаем бойлер косвенного нагрева своими руками«.

Технология производства и необходимый инструмент

Готовый тепловой генератор.

В зависимости от типа устройства изменяется и методика его изготовления. Стоит ознакомиться с каждым типом прибора, изучить особенности производства, прежде чем браться за работу. Простой способ изготовить вихревую трубу Ранке своими руками – использовать готовые элементы. Для этого понадобится любой двигатель. При этом прибор большей мощности способен подогреть больше теплоносителя, что увеличит продуктивность системы.

Для успешного сооружения следует найти готовые решения. Создать вихревой теплогенератор своими руками, чертежи и схемы которого будут в наличии, можно без особых сложностей. Для проведения работ по сооружению понадобится следующий инструментарий:

  • болгарка;
  • железные уголки;
  • сварка;
  • дрель и набор из нескольких сверл;
  • фурнитура и набор ключей;
  • грунтовка, красящее вещество и кисточки.

Вихревой двигатель — это один из источников альтернативной энергии для отопления дома.

Стоит понимать, что роторные приборы издают достаточно сильный шум при работе. Но в сравнении с прочими устройствами они характеризуются большей производительностью. Чертежи и схемы для изготовления вихревого теплогенератора своими руками можно найти повсеместно. Стоит понимать, что работа будет выполнена успешно исключительно при полном соответствии технологии производства.

Установка насоса вихревого генератора теплоты и сооружение корпуса

Кожух данного устройства изготавливается в виде цилиндра, который должен закрываться со сторон каждой основы. На каждом боку расположены сквозные отверстия. Используя их, можно подключить вихревой теплогенератор своими руками к системе обогрева дома. Основная особенность такого изделия заключается с том, что внутри кожуха, возле входного отверстия устанавливается жиклер. Данное приспособления должно подбираться индивидуально для каждого отдельно взятого случая.

Схема вихревого двигателя.

Процесс производства включает в себя следующие пункты:

  • отрезание трубы необходимого размера (около 50-60 см);
  • нарезка резьбы;
  • изготовление пары колец из трубы того же диаметра с длиной примерно 50 мм;
  • приваривание крышек к местам, где не нарезалась резьба;
  • вырезание двух отверстий в центре каждой крышки (одно для подключения патрубка, второе – для жиклера);
  • сверление фаски рядом с жиклером для получения форсунки.

Чтобы сделать печь Кузнецова своими руками нужны чертежи. Есть много вариантов кладки с разным количеством куполов.

Теперь чертеж печи Лачинянка есть в открытом доступе — здесь.

Установка насоса вихревого двигателя проводится после подбора агрегата необходимой мощности. При покупке стоит придерживаться двух правил. Первое – устройство должно быть центробежным. Второе – выбор будет целесообразным лишь в случае, когда устройство будет оптимально функционировать в паре с установленным электродвигателем.

Утепление вихревого двигателя

Перед тем как запускать в работу устройство следует его утеплить. Делается это после сооружения кожуха. Конструкцию рекомендуется обмотать тепловой изоляцией. Как правило, в этих целях используется стойкий к высоким температурам материал. Слой утепления крепится к кожуху прибора проволокой. В качестве тепловой изоляции стоит использовать один из следующих материалов:

Готовый тепловой генератор.

  • стекловата;
  • минеральная вата;
  • базальтовая вата.

Как видно из списка, подойдет практически любая волокнистая теплоизоляция. Вихревой индукционный нагреватель, отзывы о котором можно найти по всему рунету, должен утепляться качественно. В ином случае есть риск, что прибор будет отдавать больше теплоты в помещение, где он установлен. Полезно знать: «Утепление трубопроводов минеральной ватой».

По отзывам некоторые самодельные печи длительного горения на одной загрузке топлива работают по 8 часов.

Какими особенностями наделены древесные печи длительного горения читайте в этой статье.

В конце следует дать несколько советов. Первое – поверхность изделия рекомендуется окрасить. Это защитит его от коррозии. Второе – все внутренние элементы прибора желательно сделать потолще. Такой подход повысит их износостойкость и сопротивляемость агрессивной среде. Третье – стоит изготовить несколько запасных крышек. Они также должны иметь на плоскости отверстия требуемого диаметра в необходимых местах. Это необходимо, чтобы путем подбора добиться более высокого КПД агрегата.

Подведение итогов

Если все правила изготовления конструкции были учтены, то вихревой генератор прослужит долгое время. Не стоит забывать, что от грамотной установки прибора тоже зависит многое в системе отопления. В любом случае изготовление такой конструкции из подручных средств обойдется дешевле приобретения готового приспособления. Однако для оптимального функционирования устройства следует ответственно подойти к процессам изготовления корпуса и обшивки тепловой изоляции.

Все подробности про изготовление вихревых теплогенераторов своими руками

С каждым годом подорожание отопления заставляет искать более дешевые способы обогрева жилой площади в холодную пору года. Особенно это относится к тем домам и квартирам, которые имеют большую квадратуру. Одним из таких способов экономии является вихревой теплогенератор своими руками. Он имеет массу преимуществ, а также позволяет экономить на создании. Простота конструкции не затруднит его сбор даже у новичков. Далее рассмотрим преимущества такого способа отопления, а также попытаемся составить план-схему по сбору теплогенератора своими руками.

Информация об устройстве

Теплогенератор – это специальный прибор, основная цель которого вырабатывать тепло, путем сжигания, загружаемого в него, топлива. При этом вырабатывается тепло, которое затрачивается на обогрев теплоносителя, который уже в свою очередь непосредственно выполняет функцию обогрева жилой площади.

Первые теплогенераторы появились на рынке еще в 1856 году, благодаря изобретению британского физика Роберта Бунзена, который в ходе ряда проведенных опытов заметил, что вырабатываемое при горении тепло можно направлять в любое русло.

С тех пор генераторы, конечно же, модифицировались и способны обогревать гораздо больше площади, нежели это было 250 лет назад.

Виды генераторов

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

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

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

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

Где используются?

Кавитационные теплогенераторы используются как в быту для обогрева жилой площади, так и в промышленности. Единственным отличием является размер и мощность конструкции. Принцип работы и выработки тепла остается прежним. Приборы используются в том случае, если:

  • нет альтернативного источника тепла;
  • очень дорогая электроэнергия;
  • имеются частые перебои с работой местных электросетей.

Вихревый генератор удобен в эксплуатации, а также прост по своей конструкции.

Множество людей собирают его самостоятельно, при этом помощниками в работе могут стать видеоролики из интернета, чертежи и схемы подключения.

Принцип действия

Генератор работает по принципу кавитации, когда в специальный турбинный отсек (кавитатор) заливают воду, а насос начинает кавитатор раскручивать. При этом образуемые пузырьки воды начинают схлопываться, вырабатывая дополнительное тепло, которое и нагревает теплоноситель.

В теории Потапов защитил целый ряд научных работ, где он описал процесс выделения возобновляемой энергии. На практике же сложно это доказать, однако кавитационный теплогенератор имеет место быть среди других альтернативных способов выработки тепла.

Преимущества и недостатки

Среди преимуществ можно выделить следующие показатели:

  • доступность;
  • огромная экономия;
  • не перегревается;
  • КПД стремящийся к 100% (другим типам генераторов крайне сложно достичь таких показателей);
  • доступность оборудования, что позволяет собрать прибор не хуже заводского.

Слабыми сторонами генератора Потапова считают:

  • объемные габариты, занимающие большую площадь жилой зоны;
  • высокий уровень шума мотора, при котором крайне сложно спать и отдыхать.

Генератор, используемый в промышленности, отличается от домашнего варианта лишь габаритами. Однако, иногда мощность домашнего агрегата настолько высока, что нет смысла его устанавливать в однокомнатной квартире, иначе минимальная температура при работе кавитатора будет не менее 35°С.

На видео интересный вариант вихревого теплогенератора на твердом топливе

Делаем своими руками

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

Подготовка необходимого инвентаря

Для работы нам потребуются:

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

Выполнить сборку деталей помогут следующие приспособления:

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

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

Собираем агрегат по пунктам

Приступаем к работе, выполняя ее для удобства по пунктам:

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

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

Формула расчета

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

Потенциальная энергия = -2 кинетические энергии

Последний показатель отображает кинетическое движение Солнца, высчитываемую по формуле:

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

Сборка и установка

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

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

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

Теплогенератор Потапова для воды

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

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

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

Видео про вихревой теплогенератор

Заводские модели

Если выбор пал на готовый агрегат, то лучше отдать предпочтение товарам следующих лидирующих производителей, имеющих гарантии и хорошие отзывы о теплогенераторах:

  • Гравитон – 500 000 рублей;
  • Юсмар – от 650 000 рублей;
  • Евроальянс – от 75 000 рублей.

Помните, что эффективность теплогенератора зависит не только от качества агрегата, но и от места его использования.

Чем ближе к полюсам планеты, тем менее эффективен прибор, так как взаимодействие с Солнцем минимально.

На видео вихревой теплогенератор нового типа

Купить или смастерить?

Как видим, цены на теплогенераторы космические. Не каждый может себе позволить такой альтернативный источник питания, поэтому экономы пытаются сделать его своими руками. Покупать или делать самостоятельно напрямую зависит не только от благосостояния семьи, но и от навыков и умений человека. Если же таковых нет, лучше не рисковать и не тратить время зря, ведь конструкция прибора имеет достаточно сложное строение.

Таким образом, кавитационный теплогенератор является отличным вариантом альтернативного источника обогрева для дома. Однако его высокая стоимость делает его недоступным для большинства населения планеты.

Собрать его можно и своими руками, но этот шаг оправдан только в том случае, если имеется специальный навык.

Труба ранке своими руками

Это схематичный рисунок устройства трубки Ранка, претендующий на максимальную степень простоты:

Далее чуть посложнее и . более практически (работа классически изготовленной трубки Ранка-Хильша)

Но, оказывается трубку, несмотря на простоту, можно модернизировать . “Отсасывание”(разрежение) в вихревых трубах может работать гораздо более эффективно, чем “нагнетание”!

Все примеры ниже сравниваются с классической вихревой трубкой.

КЛАССИЧЕСКИЙ ВАРИАНТ И ВАРИАНТ ТРУБКИ РАНКЕ-ХИЛЬША, ОСНОВАННЫЙ НА ОТСАСЫВАНИИ РАБОЧЕГО ТЕЛА

Если при этом завернуть выходные холодные потоки на вход – можно получить усиление эффекта охлаждения:

Аналогично можно усилить итоговый нагрев:

Простой “в ихревой кондиционер ” с электромоторами Дайсона, основанный на эффекта Ранка (Ранка-Хилша) ! Абсолютно н ичего лишнего , никаких громоздких магистралей для сжатого воздуха!

Подходит почти любой “пылесосный” электромотор из серии DDM Дайсона. Необходима только электроэнергия для раскрутки высокоскоростных центробежных турбин и эффект получен.

Freely quoted with reference to the website of the author

Свободноцитируемый , со ссылкой на веб-сайт автора

Использование: в области конструирования устройств, использующих вихревой эффект Ранка для изменения температуры газового потока. Сущность изобретения: вихревая труба содержит спиральную рабочую поверхность (улитку), входной и выходной патрубки. Новым в изобретении является то, что улитка имеет рабочую спиральную поверхность, наклоненную в сторону выходного патрубка. Это позволяет повысить эффективность рабочего процесса, 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области использования вихревого эффекта Ранка для изменения температуры (охлаждения или нагрева) движущегося газового потока.

Известно устройство для изменения температуры газового потока, содержащее входной патрубок, тангенциально направленный на спиральную рабочую поверхность (улитку), сочлененную с выходными каналами. Называется такое устройство “вихревая труба”. Реализуется в вихревой трубе так называемый “эффект Ранка”, который возникает при тангенциальном подводе и раскручивании газового потока с помощью улитки, в результате чего происходит охлаждение некоторой его части [1] Используется вихревая труба, в основном, для охлаждения движущегося газового потока, хотя в известных вихревых трубах обязательно имеются два выходных патрубка “холодный” и “горячий”, имеющие разный диаметр, из которых во время работы выходят два газовых потока, имеющих существенно различную температуру, причем в горячий патрубок выходит значительно большее количество газа, чем в холодный. Поэтому существуют конструкции не только “охлаждающих”, но и “нагревательных” вихревых труб.

Внутренняя рабочая поверхность известных улиток строится, в основном, по спирали Архимеда, образующая которой параллельна оси вихревой трубы, т.е. можно сказать, что образующая спиральной рабочей поверхности параллельна оси спирали (см. в [1] с. 9 и рис. 1.4, с. 11). Такая улитка изображена на фиг. 1.

Схематично работает известная вихревая труба следующим образом. Свободное прямолинейное движение газового потока, подводимого входным патрубком к улитке, становится круговым, вынужденным, при этом периферийные его слои уплотняются, а центральные становятся разреженными. При выходе из улитки вращающийся газ начинает разделяться на два потока периферийные уплотненные его слои, выходящие через горячий патрубок большего диаметра становятся теплее, чем на входе. Поэтому вихревая труба может использоваться и для подогрева газа. Разреженные слои, расположенные ближе к центру вращения, охлаждаются значительно сильнее и через диафрагму направляются в холодный патрубок меньшего диаметра. Поэтому и получается, что в подогретый патрубок выходит значительно больше газа, чем в холодный.

Следовательно, известная конструкция охлаждающей вихревой трубы имеет низкую эффективность. Это является недостатком.

Низкая холодопроизводительность известной вихревой трубы объясняется тем, что неустойчивый турбулентный характер движения газа внутри вихревой трубы не позволяет полностью реализовать возможности охлаждения за счет адиабатического расширения, которое реализуется в вихревой трубе. Это можно объяснить несовершенством организации кругового движения газового потока.

Целью предлагаемого технического решения является уменьшение указанного недостатка за счет повышения эффективности изменения температуры потока газа в вихревой трубе, т. е. повышение эффективности либо охлаждения, либо его нагрева.

Поставленная цель достигается тем, что улитка выполняется со скошенной рабочей поверхностью, т. е. образующая спиральной рабочей поверхности выполняется под углом к оси спирали.

Сущность изобретения заключается в том, что скошенная рабочая поверхность улитки заставляет с большей интенсивностью производить разделение вращающегося потока газа по температурным фракциям, т.к. при движении газа по такой поверхности появляется боковая силовая составляющая, заставляющая его некоторую дополнительную часть перетекать в заданном направлении.

На фиг. 1а изображена улитка в плане с рабочей поверхностью, выполненной по спирали Архимеда; на фиг. 1б показано сечение известной улитки образующая ее рабочей поверхности параллельна оси вихревой трубы (угол 0 o ); на фиг. 2 и 3 показано сечение предлагаемой улитки образующая ее рабочей поверхности не параллельна оси вихревой трубы и составляет с ней некий угол a.

Устройство не имеет движущихся частей, поэтому динамика устройства определяется движением подаваемого в вихревую трубу газа, не являющегося элементом рассматриваемого устройства.

Работает предлагаемая конструкция следующим образом. При подаче потока газа на спиральную поверхность улитки происходит его раскручивание и разделение по температурным фракциям. Благодаря наклону рабочей поверхности, направленному в сторону одного из выходных патрубков, происходит дополнительное смещение потока в нужную сторону. Поэтому в один из патрубков будет поступать больше газа, чем при использовании известной улитки. Кроме того, благодаря появлению (фиг. 2) уширения полости (П), получившейся за счет “скоса” (по сравнению с фиг. 1) в предлагаемой конструкции, происходит дополнительное расширение и охолаживание газа. Поэтому, используя предложенную улитку, можно увеличить один выходной поток за счет уменьшения потока из другого выходного патрубка при неизменном суммарном потоке. То есть улитка с наклоненной спиральной поверхностью позволяет перераспределять потоки внутри вихревой трубы относительно выходных патрубков.

Предварительные исследования показали, что в зависимости от поставленной задачи и от состава охлаждаемого газа, половина угла раствора рабочей спиральной поверхности улитки (угол наклона) должен находиться в пределах от 1,5 o до 24 o , т.е. угол между образующейся спиральной рабочей поверхностью и осью спирали равен 1,5 o .24 o , т.е. весь раствор угла между образующей оппозитно расположенных частей рабочей спиральной поверхности улитки находится в пределах 3.48 o .

Возможен вариант, когда улитка выполняется с переменным углом наклона – как бы “скрученная” спираль. Например, спираль, имея на входе “нулевой” угол наклона, постепенно закручивается, и на выходе угол наклона достигает максимального (1,5 o .24 o ) значения (фиг. 3 и 5). Поэтому такое устройство имеет переменный угол наклона спиральной поверхности к оси спирали, т.е. имеет несимметричный относительно оси вихревой трубы раствор угла между образующей оппозитно расположенных частей рабочей спиральной поверхности улитки.

В целях упрощения изготовления предлагаемых улиток их наклонная поверхность может формироваться за счет набора (пакета) тонких улиток.

Поэтому такое устройство (улитка) выполняется из набора тонких улиток, имеющих разные параметры спирали (например, разный шаг спирали). Это позволяет облегчить производство таких улиток с различными параметрами, в том числе и с разными углами наклона рабочей поверхности за счет использования различных комбинаций унифицированных элементов (тонких улиток). Полученная улитка имеет ступенчатую спиральную поверхность (фиг. 4).

1. Улитка для вихревой трубы Ранка, содержащая спиральную рабочую поверхность, отличающаяся тем, что образующая спиральной рабочей поверхности расположена под углом к оси спирали.

2. Улитка по п.1, отличающаяся тем, что угол между образующей спиральной рабочей поверхности и осью спирали равен 1,5 24 o .

3. Улитка по п.1, отличающаяся тем, что спиральная поверхность выполнена образующей с переменным углом наклона последней к оси спирали.

4. Улитка по п. 1, отличающаяся тем, что выполнена из набора тонких улиток, имеющих разные параметры спирали.

Гидровихревой теплогенератор – устройство прямого преобразования электрической энергии в тепловую. Достаточно ли нескольких труб с хитрой начинкой и электрического насоса для того, чтобы отапливать загородный дом? Мы решили проверить.

История вопроса

В основе вихревого теплогенератора лежит изобретение французского инженера Жоржа Жозефа Ранка (Georges Joseph Ranque). В конце 1920−х годов он занимался конструированием вихревых промышленных газовых фильтров – циклонов. И в процессе работы заметил, что если сжатый газ запустить в трубку и заставить в ней вращаться, то он не только очистится от пыли, но и выйдет из нее охлажденным. Объяснить, почему так происходит, Ранк не смог, но, как настоящий инженер, подал заявку на изобретение устройства, разделяющего поток воздуха на холодный и горячий, и сделал доклад во Французском физическом обществе.

В 1930−е годы ленинградский ученый, заведующий кафедрой ЛПИ Константин Иванович Страхович, не зная об экспериментах Ранка, теоретически обосновал возможность того, что во вращающихся потоках газа должны возникать разности температур. Но наиболее полное обоснование физической сути вихревого эффекта дал в 1969−м году профессор Куйбышевского (ныне Самарского) государственного аэрокосмического университета Александр Петрович Меркулов. Он же первым попробовал запустить в вихревую трубу воду.

Объяснить это явление даже Меркулов, который состоял почетным членом Американского общества – не смог. Но факт остается фактом: простым прокачиванием жидкости по вихревой трубе ее можно нагреть.

Неудивительно, что с 1970−х годов было предложено множество конструкций гидровихревых теплогенераторов (ГВТГ). Разными изобретателями в 1990−е и 2000−е получен не один патент. И, надо сказать, что тепловые генераторы и выпускаются, и работают.

Работает или нет?

Однако тут возникает ключевой вопрос и главная загадка ГВТГ. А именно – эффект дополнительного тепловыделения, о котором заявляют некоторые производители. В двух абзацах суть проблемы вот в чем.

Если объяснять нагрев воды в генераторе прямым преобразованием работы в теплоту – за счет, например, внутреннего трения в жидкости, или схлопывания газовых пузырьков на тормозных устройствах, или рассеяния энергии акустических колебаний, – то закон сохранения энергии не нарушается. И коэффициент преобразования энергии будет меньше единицы.

Но если действительно есть дополнительное тепловыделение, и коэффициент преобразования больше 100%, то к объяснению аномального явления придется привлечь некоторый арсенал альтернативной науки: теорию мирового эфира, специфическое толкование теоремы о вириале, торсионные поля, перекристаллизацию жидкой воды, холодный термоядерный синтез и, наконец, воздействие космологического векторного потенциала.

Поэтому мы решили проверить на практике, как работает гидровихревой теплогенератор, разработанный и выпускаемый по патенту (№ 2301947 от 27.06.07) ООО «Группа Константа». Цели ставились две. Первая: понять, можно ли на основании ГВТГ построить эффективную систему теплоснабжения загородного дома. Вторая: подручными средствами проверить, устоит ли закон сохранения энергии.

Для испытаний ООО «Группа Константа» предоставила свой ГВТГ с электрическим насосом мощностью 4 кВт, пригодный для отопления загородного дома площадью 100 м 2 . Генератор работал по замкнутому циклу и за 27 минут нагрел 18 л воды от 11 до 80°С.

На основании полученных данных мы построили график изменения температуры с течением времени. Одного взгляда на него достаточно, чтобы понять, что дополнительного выделения тепла не наблюдается. Пока вода была сравнительно холодной, температура росла линейно. При достижении 60°С одновременно стали изменяться и теплоемкость воды, и расти давление в системе. Темп нагрева стал падать. Все по классическому сценарию.

По результатам измерений мы произвели расчеты эффективности преобразования энергии. И тоже получили вполне согласованные с традиционной научной парадигмой, но весьма впечатляющие результаты. А именно: за 0,45 часа 4−х киловаттный насос должен был потребить 1,8 кВт*ч электрической энергии. При этом тепловая энергия системы, согласно расчетам, составила 1,44 кВт*ч.

Таким образом, был на практике достигнут коэффициент прямого преобразования больше 80%. Но на самом деле он выше. И если учесть, что напряжение в сети чуть ниже, чем 220 В, а тепло рассеивалось и шло на нагревание не только воды, но и самого металла, то можно, видимо, добиться и цифры 90%.

Принцип действия

Теперь о самом устройстве. Геометрические параметры генератора привязаны к емкости системы. Чем больше объем теплоносителя, тем длиннее должна быть трубка Ранка. В нашем случае всю конструкцию вместе с насосом можно вписать в параллелепипед 70х60 см. То есть ГВТГ вполне компактен и пригоден для отопления загородного дома. А для подключения достаточно его просто врезать в существующую систему.

Что касается шумности, то главный шум производит не электродвигатель насоса. Сильнее всего шумит вода в вихревых трубах. Но по ощущениям – не сильнее, чем котел на солярке. И это, пожалуй, единственный существенный эргономический минус.

Однако «Группа Константа» оснащает ГВТГ системой поддержания постоянной температуры, причем ее можно настроить и на температуру теплоносителя, и на температуру воздуха в помещении. Так что насос постоянно работать не будет.

Важно также сказать, что в ГВТГ не обязательно использовать только воду. Подойдет любой распространенный теплоноситель. В том числе и все популярные незамерзающие составы на основе глицерина.

Еще одна особенность установки ГВТГ в том, что его нельзя просто купить в магазине. Гидрогенератор нужно заказывать. Однако для такой инновационной техники это, может быть, даже хорошо. Специалисты выедут на место, точно рассчитают параметры новой или возможности подключения генератора к старой системе.

Эту статью мы также размещаем в блоге редакции и приглашаем всех желающих обсудить работу ГВТГ и поделиться опытом эксплуатации подобных устройств.

Благодарим ООО «Группа Константа» за предоставленное оборудование.

Вихревой теплогенератор

Теплогенератор Ю. С. Потапова очень похож на вихревую трубу Ж. Ранке, изобретенную этим французским инженером ещё в конце 20-х годов XX века. Работая над совершенствованием циклонов для очистки газов от пыли, тот заметил, что струя газа, выходящая из центра циклона, имеет более низкую температуру, чем исходный газ, подаваемый в циклон. Уже в конце 1931 г. Ранке подаёт заявку на изобретенное устройство, названное им «вихревой трубой». Но получить патент ему удаётся только в 1934 г., и то не на родине, а в Америке (Патент США №1952281.)

История создания

Французские же учёные тогда с недоверием отнеслись к этому изобретению и высмеяли доклад Ж. Ранке, сделанный в 1933 г. на заседании Французского физического общества. Ибо по мнению этих учёных, работа вихревой трубы, в которой происходило разделение подаваемого в неё воздуха на горячий и холодный потоки как фантастическим «демоном Максвелла», противоречила законам термодинамики. Тем не менее вихревая труба работала и позже нашла широкое применение во многих областях техники, в основном для получения холода.

Для нас наиболее интересны работы ленинградца В. Е. Финько, который обратил внимание на ряд парадоксов вихревой трубы, разрабатывая вихревой охладитель газов для получения сверхнизких температур. Он объяснил процесс нагрева газа в пристеночной области вихревой трубы «механизмом волнового расширения и сжатия газа» и обнаружил инфракрасное излучение газа из ее осевой области, имеющее полосовой спектр, что потом помогло нам разобраться и с работой вихревого теплогенератора Потапова.

В вихревой трубе Ранке, схема которой приведена на рисунке 1, цилиндрическая труба 1 присоединена одним концом к улитке 2, которая заканчивается сопловым вводом прямоугольного сечения, обеспечивающим подачу сжатого рабочего газа в трубу по касательной к окружности её внутренней поверхности. С другого торца улитка закрыта диафрагмой 3 с отверстием в центре, диаметр которого существенно меньше внутреннего диметра трубы 1. Через это отверстие из трубы 1 выходит холодный поток газа, разделяющийся при его вихревом движении в трубе 1 на холодную (центральную) и горячую (периферийную) части. Горячая часть потока, прилегающая к внутренней поверхности трубы 1, вращаясь, движется к дальнему концу трубы 1 и выходит из нее через кольцевой зазор между её краем и регулировочным конусом 4.

Рисунок 1. Вихревая труба Ранке: 1-труба; 2- улитка; 3- диафрагма с отверстием в центре; 4- регулировочный конус.

Законченной и непротиворечивой теории вихревой трубы до сих пор не существует, несмотря на простоту этого устройства. «На пальцах» получается, что при раскручивании газа в вихревой трубе он под действием центробежных сил сжимается у стенок трубы, в результате чего нагревается тут, как нагревается при сжатии в насосе. А в осевой зоне трубы, наоборот, газ испытывает разрежение, и тут он охлаждается, расширяясь. Выводя газ из пристеночной зоны через одно отверстие, а из осевой — через другое, и достигают разделения исходного потока газа на горячий и холодный потоки.

Жидкости, в отличие от газов, практически не сжимаемы. Поэтому более полувека никому и в голову не приходило подать в вихревую трубу воду вместо газа или пара. И автор решился на, казалось бы, безнадёжный эксперимент — подал в вихревую трубу вместо газа воду из водопровода.

К его удивлению, вода в вихревой трубе разделилась на два потока, имеющих разные температуры. Но не на горячий и холодный, а на горячий и тёплый. Ибо температура «холодного» потока оказалась чуть выше, чем температура исходной воды, подаваемой насосом в вихревую трубу. Тщательная же калориметрия показала, что тепловой энергии такое устройство вырабатывает больше, чем потребляет электрической двигатель насоса, подающего воду в вихревую трубу.

Так родился теплогенератор Потапова.

Конструкция теплогенератора

Правильнее говорить об эффективности теплогенератора — отношении величины вырабатываемой им тепловой энергии к величине потребленной им для этого извне электрической или механической энергии. Но поначалу исследователи не могли понять, откуда и как в этих устройствах появляется избыточное тепло. Предполагали даже, что туг нарушается закон сохранения энергии.

Рисунок 2. Схема вихревого теплогенератора: 1-инжекционный патрубок; 2- улитка; 3- вихревая труба; 4- донышко; 5- спрямитель потока; 6- штуцер; 7- спрямитель потока; 8- байпас; 9- патрубок.

Вихревой теплогенератор, схема которого приведена на рисунке 2, присоединяют инжекционным патрубком 1 к фланцу центробежного насоса (на рисунке не показан), подающего воду под давлением 4-6 атм. Попадая в улитку 2, поток воды сам закручивается в вихревом движении и поступает в вихревую трубу 3, длина которой раз в 10 больше ее диаметра. Закрученный вихревой поток в трубе 3 перемещается по винтовой спирали у стенок трубы к ее противоположному (горячему) концу, заканчивающемуся донышком 4 с отверстием в его центре для выхода горячего потока. Перед донышком 4 закреплено тормозное устройство 5 — спрямитель потока, выполненный в виде нескольких плоских пластин, радиально приваренных к центральной втулке, соосной с трубой 3. В виде сверху он напоминает оперенные авиабомбы или мины.

Когда вихревой поток в трубе 3 движется к этому спрямителю 5, в осевой зоне трубы 3 рождается противоток. В нём вода, тоже вращаясь, движется к штуцеру 6, врезанному в плоскую стенку улитки 2 соосно с трубой 3 и предназначенному для выпуска «холодного» потока. В штуцере 6 изобретатель установил ещё один спрямитель потока 7, аналогичный тормозному устройству 5 Он служит для частичного превращения энергии вращения «холодного» потока в тепло. А выходящую из него тёплую воду направил по байпасу 8 в патрубок 9 горячего выхода, где она смешивается с горячим потоком, выходящим из вихревой трубы через спрямитель 5. Из патрубка 9 нагретая вода поступает либо непосредственно к потребителю, либо в теплообменник (все про теплообменные аппараты), передающий тепло в контур потребителя. В последнем случае отработанная вода первичного контура (уже с меньшей температурой) возвращается в насос, который вновь подаёт её в вихревую трубу через патрубок 1.

После тщательных и всесторонних испытаний и проверок нескольких экземпляров теплогенератора «ЮСМАР» они пришли к заключению, что ошибок нет, тепла получается действительно больше, чем вкладывается механической энергии от двигателя насоса, подающего воду в теплогенератор и являющегося единственным потребителем энергии извне в этом устройстве.

Но непонятно было, откуда появляется «лишнее» тепло. Были предположения и о скрытой огромной внутренней энергии колебаний «элементарных осцилляторов» воды, высвобождающейся в вихревой трубе, и даже о высвобождении в её неравновесных условиях гипотетической энергии физического вакуума. Но это только предположения, не подкреплённые конкретными расчетами, подтверждающими экспериментально полученные цифры. Было ясно только одно: обнаружен новый источник энергии и похоже, что это фактически даровая энергия.

В первых модификациях тепловых установок Ю. С. Потапов подсоединял свой вихревой теплонагреватель, изображённый на рисунке 2, к выпускному фланцу обыкновенного рамногоцентробежного насоса для перекачивания воды. При этом вся конструкция находилась в окружении воздуха (Если что здесь про воздушное отопление дома своими руками) и была легко доступна для обслуживания.

Но КПД насоса, как и КПД электродвигателя, меньше ста процентов. Произведение этих КПД составляет 60-70%. Остальное — потери, идущие в основном на нагрев окружающего воздуха. А ведь изобретатель стремился греть воду, а не воздух. Поэтому он решился поместить насос и его электромотор в воду, подлежащую нагреву теплогенератором. Для этого использовал погружной (скважный) насос. Теперь тепло от нагрева мотора и насоса отдавалось уже не в воздух, а той воде, которую требовалось нагреть. Так появилось второе поколение вихревых теплоустановок.

Теплогенератор Потапова превращает в тепло часть своей внутренней энергии, а точнее часть внутренней энергии своей рабочей жидкости — воды.

Но вернёмся к серийным тепловым установкам второго поколения. В них вихревая труба по-прежнему находилась в воздухе сбоку от термоизолированного сосуда, в который был погружён скважный мотор-насос. От горячей поверхности вихревой трубы нагревался окружающий воздух, унося часть тепла, предназначавшегося для нагрева воды. Приходилось трубу обматывать стекловатой для уменьшения этих потерь. И чтобы не бороться с этими потерями трубу погрузили в тот сосуд, в котором уже находятся мотор и насос. Так появилась последняя серийная конструкция установки для нагрева воды, получившая имя «ЮСМАР».

Рисунок 3. Схема теплоустановки «ЮСМАР-М»: 1 — вихревой теплогенератор, 2 — электронасос, 3 — бойлер, 4 — циркуляционный насос, 5 — вентилятор, 6 — радиаторы, 7 — пульт управления, 8 — датчик температуры.

Установка ЮСМАР-М

В установке «ЮСМАР-М» вихревой теплогенератор в комплекте с погружным насосом помещены в общий сосуд-бойлер с водой (см. рисунок 3) для того, чтобы потери тепла со стенок теплогенератора, а также тепло, выделяющееся при работе электродвигателя насоса, тоже шли на нагрев воды, а не терялись. Автоматика периодически включает и отключает насос теплогенератора, поддерживая температуру воды в системе (или температуру воздуха в обогреваемом помещении) в заданных потребителем пределах. Снаружи сосуд-бойлер покрыт слоем теплоизоляции, которая одновременно служит звукоизоляцией и делает практически неслышимым шум теплогенератора даже непосредственно рядом с бойлером.

Установки «ЮСМАР» предназначены для нагрева воды и подачи её в системы автономного водяного отопления жилых помещений , промышленных и административных зданий, а также в душевые, бани, на кухни, в прачечные, мойки, для обогрева сушилок сельхозпродуктов, трубопроводов вязких нефтепродуктов для предотвращения их замерзания на морозе и других промышленных и бытовых нужд.

Рисунок 4. Фото тепловой установки «ЮСМАР-М»

Установки «ЮСМАР-М» питаются от промышленной трёхфазной сети 380 В, полностью автоматизированы, поставляются заказчикам в комплекте со всем необходимым для их работы и монтируются поставщиком «под ключ».

Все эти установки имеют одинаковый сосуд-бойлер (см. рисунок 4), в который погружают вихревые трубы и мотор-насосы разной мощности, выбирая наиболее подходящие конкретному заказчику. Габариты сосуда-бойлера: диаметр 650 мм, высота 2000 мм. На эти установки, рекомендуемые для использования как в промышленности, так и в быту (для обогрева жилых помещений путем подачи горячей воды в батареи водяного отопления), имеются технические условия ТУ У 24070270,001 -96 и сертификат соответствия РОСС RU. МХОЗ. С00039.

Установки «ЮСМАР» используют на многих предприятиях и в частных домовладениях, они получили сотни похвальных отзывов от пользователей. В настоящее время Уже тысячи теплоустановок «ЮСМАР» успешно работают в странах СНГ и ряде других стран Европы и Азии.

Их использование особенно выгодно там, куда ещё не дотянулись газопроводы и где люди вынуждены использовать для нагрева воды и обогрева помещений электроэнергию, которая с каждым годом становится всё дороже.

Рисунок 5. Схема подключения тепловой установки «ЮСМАР-М» к системе водяного отопления: 1 -теплогенератор «ЮСМАР»; 2 — циркулярный насос; 3-пульт управления; 4 -терморегулятор.

Теплоустановки «ЮСМАР» позволяют экономить треть той электроэнергии, которая необходима для нагрева воды и отопления помещений традиционными методами электронагрева.

Отработаны две схемы подключения потребителей к теплоустановке «ЮСМАР-М»: непосредственно к бойлеру (см. рисунок 5) — когда расход горячей воды в системе потребителя не подвержен резким изменениям (например, для отопления здания), и через теплообменник (см. рисунок 6) — когда расход воды потребителем колеблется во времени.

У теплоустановок «ЮСМАР» нет деталей, нагревающихся до температуры свыше 100°С, что делает эти установки особенно приемлемыми с точки зрения пожарной безопасности и техники безопасности.

Рисунок 6. Схема подключения тепловой установки «ЮСМАР-М» к душевой: 1-теплогенератор «ЮСМАР»; 2 -циркулярный насос; 3- пульт управления; 4 -термодатчик, 5 — теплообменник.

Используемая литература:

Ю.С. Потапов, Л.П. Фоминский, С.Ю. Потапов — » Энергия вращения»-01.01.2008 г.

Вихревая труба ранке своими руками

В статье утверждается, что созданная новая физическая модель вихревого процесса, позволяет переосмыслить и обновить конструкцию всех элементов классической вихревой трубы Ранка (ВТР), а также увеличить коэффициент энергоэффективности (EER) вихревой трубы не менее чем в 4 раза – до величины 2-х единиц, что дает основание называть вихревую трубу “Энергоэффективной вихревой трубой” (ЭЭВТ).

Материал будет полезен специалистам и сторонам, заинтересованным в продвижении данного направления.

Материал будет полезен специалистам и сторонам, заинтересованным в продвижении данного направления.

Существует удивительный эффект – эффект Ранка (Ранка-Хильша) и устройство – вихревая труба Ранка (далее по тексту – ВТР), в которой этот эффект реализуется.

Главное свойство вихревой трубы Ранка: она способна делить подаваемый в нее поток газа, например, воздуха, на два потока, один с температурой выше исходной, а второй ниже исходной.

Кроме того, ВТР обладает рядом других удивительных и полезных свойств:

Однако низкая экономичность ВТР как источника холода ставит жирный крест на ее широком, повсеместном применении. Усложняет ситуацию с ВТР высокий уровень шума, который она генерирует.

Так, по мнению авторов работы [1] энергозатраты на сжатие газа для производства единицы “холода” в ВТР примерно в 8-10 раз больше энергозатрат на ее производство в холодильных машинах парокомпрессионного цикла… В настоящее время для оценки совершенства кондиционеров все чаще пользуются коэффициентом энергоэффективности EER (достаточно удобным и понятным практически всем кто сталкивается с эксплуатацией холодильных машин), показывающим, сколько киловатт холодопроизводительности (в числителе) приходится на один киловатт энергозатрат (в знаменателе). Таким образом, если у современных кондиционеров парокомпрессионного цикла на 1 киловатт энергозатрат приходится не менее 4-х киловатт холодопроизводительности, то у ВТР классического исполнения на один киловатт энергозатрат приходится всего 0,4÷0,5 киловатта холодопроизводительности.

Все это безобразие с низкой экономичностью и шумом ВТР уже сильно надоевшее всем, длится довольно долго, точнее с 1931 года, с момента, когда месье Ранк (Франция) запатентовал вихревую трубу. Более восьмидесяти лет специалисты всего мира изучают ВТР, анализируют ее, а также проектируют и создают (в т.ч. патентуют) многие сотни т.н. новых ее вариантов, выдвигают на обсуждение десятки т.н. новых теорий вихревого процесса. Пишут и защищают кандидатские и докторские диссертации по теории вихревого процесса. Например, в работе [2] сказано, что в фондах отдела диссертаций Государственной библиотеки им. Ленина кандидатских диссертаций по этой тематике примерно 150 штук. Но экономичность ВТР как была неудовлетворительной таковой до сих пор и остается.

По этой причине разработчики ВТР вынуждены проявлять особое красноречие, всячески подчеркивая достоинства и приуменьшая (или как вариант, замалчивая) недостатки ВТР, чтобы ее использовать хоть каким-то образом. Однако шумность, низкую экономичность и соответственно низкую коммерческую привлекательность скрыть сложно и как результат, ВТР “прозябает” на задворках “большой” теплотехники решая, в общем-то, второстепенные задачи, которые по определенным причинам стандартными средствами решаются еще хуже.

В мировом сообществе специалистов изучающих вихревой эффект и разрабатывающих ВТР общепризнано, что низкая экономичность ВТР – результат отсутствия теории достоверно описывающей физические процессы, происходящие в ней (здесь под теорией понимается физическая модель процессов плюс математический аппарат, позволяющий корректно рассчитывать новые варианты ВТР на основе уже существующих).

Также злую шутку с ВТР сыграла ее конструктивная простота, за которой скрывается сложнейший, многоплановый, исключительно точно сбалансированный термогазодинамический процесс.

Как результат, существует много псевдотеорий пытающихся объяснить вихревой эффект. Есть даже шутка недавних времен по поводу большого количества теорий вихревого эффекта: “Каждому городу – свою истинную теорию вихревого эффекта!”.

Изучив основные, опубликованные теории вихревого эффекта и вникнув в их суть, приходишь к мысли, что “не могут несколько десятков вариантов теории ВТР объяснять одно и то же, опираясь фактически на один и тот же конструктив (мелкие отличия не в счет)”. В мое школьное время это называлось: “подгонка ответа под известный результат”. С моей точки зрения наиболее доходчиво и красиво обобщил новые теории вихревого эффекта в своей работе [3] А.Ф. Гуцол.

Теорию классических вихревых труб Ранка изложил гениальный популяризатор вихревого процесса профессор А.П. Меркулов в своей замечательной работе [4] еще в 1969 году.

Вот перечень основных достижений в деле развития ВТР на тот момент:

Еще несколько позже к разработчикам ВТР пришло понимание того, что для снижения обратного (паразитного) перетекания тепла по материалу камеры (трубы) взаимодействия потоков, ее необходимо изготавливать из материала с низкой теплопроводностью (естественно износостойкого) или из металла, покрытого с внутренней стороны таким же материалом.

Исходя из вышеизложенного выскажу свое мнение, естественно субъективное, о том, какая физическая модель вихревого процесса может считаться новой или как должен работать своеобразный тест, определяющий наличие новизны или ее отсутствие в выдвигаемой на всеобщее обсуждение физической модели вихревого процесса.

Если указанного продолжения, следующего за заявленной т.н. новой физической моделью вихревого процесса нет, то такая модель не является новой.

Автор данного материала после длительного практического и теоретического изучения также не избежал искушения создать новую физическую модель вихревого процесса (противоточной ВТР).

При проектировании очередного образца ВТР может быть использовано любое количество ее обновленных элементов. Но наибольший эффект будет достигнут если в составе ВТР использовать все конструктивно обновленные элементы (которые взаимно дополняют друг друга), в этом случае можно поднять коэффициент энергоэффективности EER вихревой трубы Ранка до величины не менее 2-х единиц, что дает законное основание назвать такую вихревую трубу “Энергоэффективной вихревой трубой” или сокращенно ЭЭВТ.

Приблизительный вклад каждого из обновленных элементов ЭЭВТ в повышение ее энергоэффективности представлен в таблице 1.

Приблизительный вклад каждого из обновленных элементов ЭЭВТ
в повышение ее энергоэффективности

Показатель повышения энергоэффективности отдельного элемента ЭЭВТ за счет изменения его конструкции, отношение Q/N

Устройство обеспечения работы трубы в режиме μ Примечание: значение коэффициента энергоэффективности вихревой трубы классического исполнения EERкласс. принято равным 0,5.

В соответствии с формулой расчета коэффициента энергоэффективности (EER) вихревой трубы Ранка –

EERμ=1 = 0,5 · 1,4 · 1,05 · 1,49 · 1,2 · 1,1 · 1,0 / 0,80 · 0,90 ·1,2 · 0,90 ·1,0 · 0,90 = 0,5 · 2,89 / 0,7 = 2,06 ≈ 2

ЭЭВТ с коэффициентом EER величиной две единицы – это много или мало?

Для сравнения, в 2000 году коэффициент энергоэффективности EER лучших в мире кондиционеров с холодильной машиной парокомпрессионного типа составлял около 4 единиц, в это же время коэффициент EER вихревых труб Ранка составлял величину примерно около 0,5 единицы. Сопоставляя цифры, получаем в данном случае отставание ВТР по энергоэффективности в 8 раз.

Имея в своем распоряжении ЭЭВТ с коэффициентом EER в две единицы (отставание всего в 2 раза) уже вполне возможно создать на ее базе конкурентоспособные кондиционеры специального назначения. Например, возможно создание кондиционеров для авиационных и специальных наземных (например, гусеничных карьерных экскаваторов) транспортных средств, т.е. кондиционеров работающих в тяжелых условиях, где классические парокомпрессионные кондиционеры не работают долго.

Кроме того, на базе ЭЭВТ возможно создание холодильных машин с большим расходом газа, ресурсом и с приемлемой ценой для технологических целей. Например, случай, когда природный газ из магистрального трубопровода с давлением 6÷7 МПа и температурой окружающей среды, должен быть преобразован в жидкость с давлением окружающей среды и температурой -162 °С является идеальным для использования ЭЭВТ в технологической цепочке сжижения природного газа. Такая задача – сжижение природного газа – на данный момент решается классическим, громоздким и достаточно дорогостоящим, способом на мощных береговых (морских) заводах, к которым относится, например, завод СПГ проекта “Сахалин-2”.

Очень актуальна ЭЭВТ для металлообработки, деревообработки, химического производства, и других отраслей промышленности, а также производства и хранения продовольствия.

От автора

Работа над ЭЭВТ носит коммерческую направленность. Поэтому при наличии серьезных предложений от организаций (фирм) будет рассмотрен вопрос продажи информации о содержании физической модели вихревого процесса, происходящего в ЭЭВТ и о новой конструкции всех ее элементов.

При приемлемых условиях сторон возможна долгосрочная работа автора (в организации, фирме) по оказанию помощи в доведении ЭЭВТ до состояния опытного образца.

Наш контактный электронный почтовый ящик: VTR1931-2011@mail.ru

1. Пиралишвили Ш.А., Поляев В.М., Сергеев М.Н.. Под редакцией академика РАН Леонтьева А.И., Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения. Москва, УНПЦ “Энергомаш”, 2000 г.
2. Ляндзберг А.Р., Латкин А.С., Вихревые теплообменники и конденсация в закрученном потоке. – Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2004 – 149 с.
3. Гуцол А.Ф., Эффект Ранка, Успехи физических наук. Методические заметки, Том 167, №6, июнь 1997 г.
4. Меркулов А.П., Вихревой эффект и его применение в технике, Издательство “Машиностроение”, 1969 г.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
gmnu-nazarovo.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: