קטגוריות: מאמרים מוצגים » חדשות חשמליות מעניינות
מספר צפיות: 65970
הערות לכתבה: 9
מחוללי חום וורטקס
מחוללי חום וורטקס הם מתקנים המאפשרים לקבל אנרגיה תרמית במכשירים מיוחדים על ידי המרת אנרגיה חשמלית.
היסטוריה של הראשון מחוללי חום מערבבים השורש בשליש הראשון של המאה העשרים, כאשר המהנדס הצרפתי ג'וזף רנג נתקל באפקט בלתי צפוי, ובחן את תכונותיה של מערבולת שנוצרה באופן מלאכותי במכשיר שפיתח - צינור מערבולת. תמצית ההשפעה שנצפתה הייתה שביציאת צינור המערבולת נצפתה הפרדה של זרימת האוויר הדחוס לזרם חם וקר.
את המחקר בתחום זה המשיך הממציא הגרמני רוברט הילש, שבשנות הארבעים של המאה שעברה שיפר את תכנון צינור המערבולת Rank, והשיג עלייה בהפרש הטמפרטורה של שתי זרמי האוויר ביציאת הצינור. עם זאת, דרגה וגם הילש לא הצליחו לבסס תיאורטית את ההשפעה שנצפתה, אשר עיכבה את יישומה המעשי במשך עשורים רבים. יש לציין כי טרם נמצא הסבר תיאורטי משביע רצון פחות או יותר על אפקט ראנג-הילס מנקודת המבט של האווירודינמיקה הקלאסית.
אחד המדענים הראשונים שהעלו את הרעיון להכניס נוזל לצינור של הדרגה הוא המדען הרוסי אלכסנדר מרקולוב, פרופסור באוניברסיטת קייבישבסקי (כיום סמארה) באוניברסיטת התעופה והחלל, אשר נזקף לזכותו בפיתוח יסודות התיאוריה החדשה. המעבדה לחקר התעשייה של מנועי חום ומכונות קירור, שנוצרה על ידי מרכולוב בסוף שנות החמישים, ביצעה כמות עצומה של מחקר תיאורטי וניסוי על אפקט המערבולת.
הרעיון להשתמש לא באוויר דחוס אלא במים כנוזל עבודה בצינור המערבולת היה מהפכני, מכיוון שמים, בניגוד לגז, אינם דחוסים. כתוצאה מכך, אין לצפות להשפעת הפרדת הזרמים לקור וחם. עם זאת, התוצאות עלו על כל הציפיות: כאשר עוברים דרך "השבלול", המים התחממו במהירות (ביעילות העולה על 100%).
המדען התקשה להסביר יעילות דומה לתהליך. על פי כמה חוקרים, העלייה החריגה בטמפרטורת הנוזל נגרמת כתוצאה מתהליכי מיקרו-צביציה, קרי "התמוטטות" של מיקרו-גלים (בועות) מלאים בגז או בקיטור, הנוצרים במהלך סיבוב המים בציקלון. חוסר היכולת להסביר יעילות כה גבוהה של התהליך שנצפה מבחינת הפיזיקה המסורתית הביא לכך שאנרגיית החום המערבולת ביססה את עצמה היטב ברשימת הכיוונים ה"מדויקים-מדעיים ".
בינתיים אומץ עיקרון זה, שהביא להתפתחותם של מודלים עובדים של מחוללי חום וכוח המיישמים את העיקרון שתואר לעיל. נכון לעכשיו מאות מחוללי חום מערבולת בעלי יכולות שונות המיוצרים על ידי מספר מפעלי מחקר וייצור מקומיים פועלים בהצלחה ברוסיה, בכמה רפובליקות של ברית המועצות לשעבר, ומספר מדינות זרות.
איור. 1. תרשים סכמטי של מחולל החום המערבולי
נכון לעכשיו, מפעלים תעשייתיים מייצרים מחוללי חום מערבולת בעיצובים שונים.
איור. 2. מחולל חום וורטקס "MUST"
מפעל המחקר והפיתוח של טסטר אנגברם פיתח ממיר של אנרגיה חשמלית לחום - מחולל חום מערבולת "MUST". עקרון פעולתו מוגן בפטנט על ידי R.I. Mustafayev (פט. 2132517) ומאפשר לקבל אנרגיה תרמית ישירות מהמים. בעיצוב אין גופי חימום, ורק משאבה השואבת מים מופעלת על ידי חשמל.גוש של מאיצי נוזלים ומתקן בלמים מונחים בגופו של מחולל החום המערבולי. זה מורכב מכמה צינורות מערבולת בעיצוב מיוחד. הממציא טוען כי לאף אחד מהמכשירים המיועדים למטרות אלה אין מקדם גבוה יותר.
יעילות גבוהה אינה היתרון היחיד של הממיר החדש. היזמים רואים שזה מבטיח במיוחד להשתמש בגנרטור החום המערבתי שלהם שנבנה לאחרונה, כמו גם בחפצים מרוחקים מהסקה מחוזית. ניתן להרכיב את מחולל החום המסתובב MUST ישירות ברשתות החימום הפנימיות שנוצרו של חפצים, כמו גם בקווים טכנולוגיים.
אי אפשר שלא לומר שהחידוש עדיין יקר יותר מדוודים מסורתיים. אנגסטרם כבר מציעה ללקוחותיה מספר גנרטורים של MUST בהספקים בין 7.5 ל 37 קילוואט. הם מסוגלים לחמם חדרים בין 600 ל 2200 מ"ר בהתאמה.
יחס המרת החשמל הוא 1.2, אך יכול להגיע ל 1.5. בסך הכל, כמאה חייבים להפעיל גנרטורים מחום חום ברוסיה. הדגמים המיוצרים של MUST מחוללי חום מאפשרים חימום לחדרים עד 11,000 m3. מסת ההתקנה היא 70 עד 450 ק"ג. ההספק התרמי של התקנת MUST 5.5 הוא 7112 קק"ל / שעה. ההספק התרמי של מתקן MUST 37 הוא 47840 קק"ל / שעה. מנשא החום המשמש בגנרטור החום מערבולת MUST יכול להיות מים, נוזל לרדיאטור, פוליגליק, או כל נוזל אחר שאינו מקפיא.
איור. 3. מחולל חום וורטקס "VTG"
מחולל חום מערבולת VTG זהו גוף גלילי המצויד בציקלון (חלזון עם כניסה משיק) ומתקן בלימה הידראולי. נוזל העבודה הנמצא תחת לחץ מועבר לכניסת הציקלון, לאחר מכן הוא עובר דרכו בנתיב מורכב ונבלם במכשיר הבלם. לחץ נוסף בצינורות רשת החימום אינו נוצר. המערכת פועלת במצב פועם, ומספקת מצב טמפרטורה שנקבע מראש.
מים או נוזלים אחרים שאינם אגרסיביים (נוזל לרדיאטור, נוזל לרדיאטור) משמשים כמוביל חום ב- VTG, תלוי באזור האקלים. תהליך חימום נוזל מתרחש עקב סיבובו על פי חוקים פיזיים מסוימים, ולא תחת השפעת גוף חימום.
מקדם ההמרה של אנרגיה חשמלית לאנרגיה תרמית של הגנרטור החום המערבי של ה- VTG מהדור הראשון לא היה פחות מ -1.2 (כלומר KPI לא פחות מ -120%). ב- VTG הוא נצרך רק על משאבה חשמלית השואבת מים, ומים משחררים אנרגיה תרמית נוספת.
ההתקנה פועלת במצב אוטומטי, תוך התחשבות בטמפרטורת הסביבה. מצב ההפעלה נשלט על ידי אוטומציה אמינה. חימום זרם ישיר של הנוזל אפשרי (ללא לולאה סגורה), למשל, לייצר מים חמים. החימום מתרחש תוך שעתיים, תלוי בטמפרטורת החוץ ונפח החדר המחומם. מקדם ההמרה של אנרגיה חשמלית (KPI) לחום הוא גבוה בהרבה מ- 100%.
מחוללי חום מערבולת VTG נבדקו במכוני מחקר שונים, כולל אנרג'יה RSC על שם S.P. קורולב בשנת 1994, במכון האווירודינמי המרכזי (TsAGI). ז'וקובסקי בשנת 1999. הבדיקות אישרו את היעילות הגבוהה של מחולל החום המערבולת VTG בהשוואה לסוגים אחרים של תנורי חימום (חשמל, גז, וגם עובדים על דלקים נוזליים ומוצקים). באותה תפוקת חום כמו זו של מפעלי חימום מסורתיים, יחידות מערבולות חום מערבולות צורכים פחות חשמל.
ההתקנה מאופיינת בביצועים הכוללים הגבוהים ביותר, קלה לתחזוקה ובעלת חיי שירות של יותר מעשר שנים. מחולל החום מערבולת VTG נבדל במידותיו הקטנות: השטח הכבוש, תלוי בסוג מחולל החום, הוא 0.5-4 מ"ר. לבקשת הלקוח ניתן לייצר גנרטור להפעלה בסביבות אגרסיביות. מחוללי חום וורטקס בעלי יכולות שונות מיוצרים גם על ידי מפעלים אחרים.
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: