Вихревой двигатель для отопления

Введение в вихревой эффект

В газодинамике вихревых течений известно такое нетривиальное явление, как эффект Ранка (эффект Ранка- Хилша, или вихревой эффект), заключающийся в том, что в вихревых трубах достаточно простой геометрии происходит разделение потока газа на два, один из которых — периферийный — имеет температуру выше температуры исходного газа, а второй — центральный — соответственно ниже. Этот эффект выглядит еще более странным, если учесть, что, как и в случае вихревой стабилизации газовых разрядов, архимедовы силы должны были бы привести к «всплытию» в центре вихря более горячего газа. Эффект температурного разделения газов был обнаружен Ранком в 1931 г. при исследовании процесса в циклоне-пылеуловителе. После Второй мировой войны началось интенсивное экспериментальное и теоретическое исследование этого эффекта, которое не прекращается и по сей день. Техническая простота эффекта стимулировала активность изобретателей. Опираясь в своей работе на часто весьма сомнительные теории или действуя эмпирически, они нашли массу способов усовершенствования первых вихревых труб, а также чрезвычайно расширили область их применения. Спектр разработанных и применяющихся устройств, использующих вихревой эффект, чрезвычайно широк, а их возможности впечатляющи. Так, в лучших конструкциях, предназначенных для получения холода, температура на оси достигает приблизительно — 200 °С при исходной комнатной температуре. В силу принципиальной простоты самого устройства изобретательская деятельность в этой области к сегодняшнему дню, в основном, угасла, хотя и до последнего времени заявки на изобретения, связанные с эффектом Ранка, периодически возникают. Что же касается попыток найти неоспоримое научное объяснение самому эффекту, то публикации на эту тему продолжаются до сих пор, причем, как правило, сериями в соответствии с появлением очередной новой идеи объяснения. Так, за последние 15 лет только в нашей стране была защищена докторская диссертация на эту тему и вышли три монографии, специально посвященные данному вопросу. Кроме того, эффект Ранка обсуждался в книгах по проблемам вихревого движения, и, конечно, в диссертациях и статьях, опубликованных как в нашей стране, так и за рубежом. Таким образом, с одной стороны наблюдается неослабевающий интерес ряда исследователей, инженеров и изобретателей. С другой стороны, большинство физиков просто не слышало о таком ярком эффекте, который, безусловно, следовало бы изучать. Эти факты свидетельствуют о том, что, видимо, все еще не найдено такое объяснение эффекта Ранка, которое было бы признано бесспорным. Эффект Ранка является «неожиданным явлением», природа которого «до сих пор представляется загадочной», по мнению ведущих специалистов по аэродинамике вихревых течений. Продемонстрированный нами новый подход к исследованию и производству вихревых труб представляется, с одной стороны, настолько простым, что понятен и дилетанту в этой области. С другой стороны, этот подход представляется весьма продуктивным, поскольку позволяет сделать не только качественные выводы, но и количественные оценки относительно процессов, происходящих в вихревых трубах. Поэтому появился смысл ознакомить широкие заинтересованных людей как с существовавшими ранее подходами, часть из которых доросла до статуса теорий, так и с новой идеей конструктивного подхода. Наша фирма разработала вихревую трубу нового поколения – Трёхпоточную вихревую трубу ТВТ, способную не только разделять потоки на горячий и холодный, но и обеспечивать выделение жидкого компонента, сконденсировавшегося в процессе охлаждения (метод НТС), и в последующем отводить  этот компонент.

Устройство трубки Пито

Устройство трубки Пито очень простое. Состоит из двух трубок — первой прямой пустотелой, которая называется пьезометром, и второй выгнутой также пустотелой. Эти трубки монтируются в один корпус, в котором находится исследуемая жидкость или газ. В практическом использовании все изготавливаемые трубки имеют свои поправочные коэффициенты на потерю энергии и разность расположения трубок.

На рисунке 3 изображено устройство трубки Пито.

Устройство трубки Пито

Трубки с наконечниками и насадками изготавливаются из нержавеющей стали марки 12Х или латуни марки Л-59. Все соединения трубок с насадками и наконечниками, как правило, выполняются пайкой для точной герметизации относительно окружающего воздуха.

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.

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.

Устанавливаем насос

Далее мы должны выбрать «правильный» водяной насос. Ассортимент этих инструментов сегодня настолько широк, что можно найти себе модель любой силы и габаритов

Нам же нужно обращать внимание лишь на две вещи:

• Сможет ли двигатель раскрутить этот насос;
• Является ли он (насос) центробежным.

Далее насос устанавливается все в том же каркасе, при необходимости крепятся дополнительные крепежные элементы.

https://youtube.com/watch?v=ngegV5tl3fM

Корпус

У вихревого генератора корпус представляет собой цилиндр, закрытый с обеих сторон. По боками должны находиться сквозные отверстия, посредством которых устройство будет подсоединяться к отопительной системе. Но главная особенность конструкции – внутри корпуса: сразу возле входного отверстия размещен жиклер. Отверстие жиклера должно подбираться чисто индивидуально.

Обратите внимание! Желательно при этом, чтобы отверстие жиклера было вдвое меньше, чем 1/4 общего диаметра цилиндра. Если отверстие будет меньшим, то вода не сможет проходить сквозь него в необходимом количестве и насос начнет греться

Более того, внутренние элементы начнут разрушаться кавитацией.

Для изготовления корпуса нам потребуются следующие инструменты:

1. Железная труба с толстыми стенками диаметром около 10 см;
2. Муфты для соединения;
3. Сварка;
4. Несколько электродов;
5. Турбинка;
6. Пара патрубков, в которых проделана резьба;
7. Электрическая дрель;
8. Сверла;
9. Ключ разводной.

Теперь – непосредственно к процессу изготовления.

1. Для начала отрезаем кусок трубы длиной порядка 50-60 см и делаем на ее поверхности внешнюю проточку примерно на пол толщины, 2-2.5 см. нарезаем резьбу.
2. Берем еще два куска этой же трубы, длиной по 5 см каждый, и делаем из них пару колец.
3. Затем берем металлический лист с такой же толщиной, какая и у трубы, вырезаем из нее своеобразные крышки, привариваем их там, где резьба не делалась.
4. По центру крышек делаем два отверстия – одно из них по окружности патрубка, второе – по окружности жиклера. Внутри крышки рядом с жиклером просверливаем фаску таким образом,  чтобы получилась форсунка.
5. Подключаем генератор к отопительной системе. патрубок возле форсунки подсоединяем к насосу, но только к тому отверстию, откуда под напором поступает вода. Второй патрубок соединяем с входом в отопительную систему, выход же необходимо подсоединить к входу насоса.

Насос будет создавать давление, которое, воздействуя на воду, заставит ее проходить через форсунку нашей конструкции. В специальной камере вода будет перегреваться ввиду активного перемешивания, после чего подается непосредственно в отопительный контур. Дабы можно было регулировать температуру, вихревой теплогенератор своими руками должен оснащаться специальным запирающим устройством, располагающимся рядом с патрубком. Если несколько прикрыть запор, то конструкция будет дольше перегонять воду по камере, следовательно, из-за этого температура поднимется. Таким образом и работает такого рода обогреватель.

Устройство и работа ТВТ

Трёхпоточная вихревая труба содержит корпус 1, к которому присоединён входной патрубок 2, в корпусе соосно установлен завихритель, виде спирали Архимеда 3 и диафрагма с внутренней конусной поверхностью 4, соосно корпусу 1 в патрубок выхода холодного газа 5 установлен разделитель 6. К корпусу 1, на его цилиндрической поверхности прикреплён патрубок слива жидкости 7. С противоположного торца корпуса 1 закреплён энергоразделитель 8 и следом за ним развихритель 9. К развихрителю 9 соосно закреплён патрубок выхода горячего газа. Сжатый газ подаётся через патрубок входа 2 в завихритель, виде спирали Архимеда 3. Газ под действием центробежных сил и направления движения в завихрителе, виде спирали Архимеда 3, приобретает вихреобразную структуру, далее газ направляется в энергоразделитель 8, где за счёт трения приосевого противоточного вихря о пристеночный прямоточный вихрь, и в совокупности с центробежными силами, происходит энергоразделение. Вследствие этого процесса газ делится на горячий, проходящий через развихритель 9 и патрубок выхода горячего газа 10, и холодный, который, в свою очередь, приосевым противоточным вихревым потоком направляется к диафрагме с внутренней конусной поверхностью 4. Проходя через диафрагму с внутренней конусной поверхностью, холодный газ несёт в себе мельчайшие капельки жидкости. Так как плотность жидкости больше плотности газа, и поток холодного газа находится под действием центробежных сил, мельчайшие капельки жидкости оседают на внутреннюю поверхность диафрагмы с внутренней конусной поверхностью и стекают по кольцевому каналу 11 в жидкостную камеру 12, откуда отделившаяся жидкость стекает через патрубок слива жидкости 7. Холодный газ без жидкости проходит по внутренней полости 13 разделителя 6. Далее холодный очищенный газ проходит через патрубок выхода холодного газа 5 по назначению.

Как работает трубка Пито

Представим, что жидкость под каким-то неизвестным давлением течет по трубе, как изображено на рисунке 2.

Принцип работы трубки Пито в потоке жидкости

Соответственно, в первой А манометрической трубке (слева) со свободным выходом жидкость поднимется вверх до определенной отметки — hs. В случае подсоединения манометра к свободному концу, он покажет давление, которое жидкость оказывает на стенки трубопровода. Данная величина устанавливает: на сколько статическое давление жидкости больше атмосферного.

Необходимо отметить, что отверстие монтируется в трубопроводе в строгой перпендикулярности во избежание большой погрешности измерения. Это значит, что давление измеренное в трубке А не зависит от скорости потока жидкости.

Вторая же трубка В формой Г является напорной и опущена в жидкость – навстречу движущемуся потоку. Газ или жидкость, движущаяся с определенной скоростью, будет заполнять полость трубки. К свободному концу трубки также присоединим контрольно-измерительный прибор – манометр. Входящий поток жидкости, ударяясь о стенки внутри трубки, будет создавать определенное давление, контролируемое манометром с другой стороны.

Уровень жидкости в манометрической трубке В ht будет состоять из 2-х складывающихся физических величин: статического напора и напора, который создается скоростным движением потока. Скоростной напор определяется разностью уровней в трубках h=ht-hs.

Таким образом, мы имеем две абсолютно разные величины измеренного давления вертикальной трубкой и трубкой Пито. В этом и состоит основной принцип работы трубки Пито, в частности, сумма статического и скоростного напоров составит величину полного напора жидкости в трубе. А для нахождения расхода жидкости в данном сечении трубопровода берется разность двух этих физических величин.

Да, разобрался с первого раза

Пришлось перечитать несколько раз

Вообще не понял что такое пито

Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа.
Результаты

Принцип работы

Работает генератор следующим образом. Вода (или любой другой используемый теплоноситель) попадает в кавитатор. Электродвигатель затем раскручивает кавитатор, в котором при этом схлопываются пузырьки – это и есть кавитация, отсюда и название элемента. Так вся жидкость, которая в него попадает, начинает греться.

Электроэнергия, требуемая для работы генератора, тратится на три вещи:

• На образование звуковых колебаний.
• На то, чтобы преодолеть силу трения в устройстве.
• На нагревание жидкости.

При этом как утверждают создатели устройства, в частности, сам молдаванин Потапов, для работы используется возобновляемая энергия, хотя не совсем понятно, откуда она появляется. Как бы то ни было, дополнительного излучения не наблюдается, следовательно, можно говорить чуть ли не о стопроцентном КПД, ведь почти все энергия тратится на нагрев теплоносителя. Но это в теории.

Видео

https://youtube.com/watch?v=QhSsqwPU2a8

Гаситель вихрей

Да, мы сделаем приспособление с таким загадочным названием – гаситель вихрей. Он будет состоять из расположенных вдоль пластин, помещенный внутри обоих колец.

Посмотрим, что нам потребуется для работы.

• Сварка.
• Турбинка.
• Лист стали.
• Труба с толстыми стенками.

Труба должна быть меньшей, чем теплогенератор. Делаем из нее два кольца, примерно по 5 см каждое. Из листа вырезаем несколько полосок одного размера. Их длина должна составлять 1/4 длины корпуса устройства, а ширина такой, чтоб после сборки осталось свободное пространство внутри.

1. Вставляем в тиски пластинку, навешиваем на одном ее конце металлические кольца и свариваем их с пластиной.
2. Вынимаем пластину из зажима и поворачиваем другой стороной. Берем вторую пластину и помещаем ее в кольца таким образом, чтобы обе пластины размещались параллельно. Аналогичным образом закрепляем все оставшиеся пластины.
3. Собираем вихревой генератор своими руками, а полученную конструкцию устанавливаем напротив сопла.

Отметим, что поле совершенствования устройства практически безгранично. К примеру, вместо указанных выше пластин мы можем применить проволоку из стали, скрутив ее предварительно в виде клубка. Кроме того, мы можем проделать дырки на пластинах различного размера. Конечно, обо всем этом нигде не упоминается, но кто сказал, что вы не можете использовать данные усовершенствования?

В заключение

И в качестве заключения – несколько дельных советов. Во-первых, все поверхности желательно защитить окрашиванием. Во-вторых, все внутренние детали стоит делать из толстых материалов, так как он (детали) будут постоянно находиться в достаточно агрессивной среде. И в-третьих, позаботьтесь о нескольких запасных крышках, имеющих разного размера отверстия. В дальнейшем вам будет подбирать необходимый диаметр, дабы добиться максимальной производительности устройства.

Этапы изготовления курительной трубки

Узнать, как сделать трубку для курения табака, можно согласно следующим стадиям:

Работа начинается с выпиливания заготовки. Для этого стоит взять материалы дерева вишни или груши и выпилить из цельного массива треугольную структуру. Это будет служить своеобразным основанием для будущей трубки
Заготовку важно подбирать оптимальной толщины, чтобы она удобно сидела в руке и в то же время оставила достаточно места для сверления чаши и других отверстий.

Далее подготавливается эскиз. Это простой способ понять, как сделать бонг или трубку
Лучше сделать это на картоне или пластике. По эскизу на заготовке обозначаются параметры и габариты чаши и чубука. Лучше вырезать их прямо на древесине, что поможет в дальнейшем не ошибиться.

Сначала проще всего сделать отверстие для чаши

Важно не переборщить с глубиной и осторожно в несколько заходов подготовить камеру. Шлифовка пока не выполняется

Это завершающий процесс, который реализуется, когда основание трубки полностью готово.

Далее сверлится дымовой канал. Делать это нужно на цельной заготовке, на которой еще нет четко обозначенного контура трубки, а размеры не зафиксированы. Благодаря этому можно удобно зафиксировать заготовку на станке и просверлить отверстия нужного диаметра без дефектов.

Главное – аккуратно соединить дымовой канал и чашу. Канал не должен нависать или утыкаться в камеру для табака. В противном случае курение не доставит удовольствия, потребует усилий, а сама трубка быстро деформируется.

Когда отверстие пропилено, изготовление курительной трубки своими руками в домашних условиях переходит к обработке формы. Это самый долгий и трудоемкий процесс. Действовать в большинстве случаев приходится вручную. Можно лишь на первых этапах обрезать отдельные края заготовки на ленточной пиле.

Важно – заранее просчитать размер мундштука. Кроме того, для этого на конце чубука подготавливается специальное заужение или, напротив, уплотнение, отвечающее за фиксацию дрип-типа.

Когда самодельная курительная трубка из дерева практически готова, проводится шлифовка. Далее изделия блокируются и полируются. Это понадобится для защиты изделия от высокотемпературного воздействия и поможет значительно увеличить срок годности. Внутри трубку лакировать не надо. Естественный нагар создаст защитный слой уже после недели курения.

Измерение параметров потока воздуха

Измерение потоков воздуха происходит с помощью двух манометров: один устанавливается до входа в центральный цилиндр, другой в самом цилиндре. Таким образом происходит отбор большого и малого давления. Под двум величинам с применением специальной формулы можно узнать расход жидкости или газа.

В реальных условиях манометры устанавливаются у фланцев, которыми соединяются отдельно взятые части системы. Использовать литую трубку Вентури для измерения невозможно. Так получилось, что изначально лабораторная установка нашла множество применений в реальной жизни: от вентиляции и научных замеров до банальной подачи удобрений.

Вот некоторые способы того, как работает трубка вентури.

Основные характеристики трубки Пито

Данное устройство идеально подходит для измерения давлений и расходов в одной агрегатной фазе. Особым условием правильной и надежной эксплуатации, в том числе достоверности показаний контрольно-измерительных приборов является то, что трубопровод, а именно его поперечное сечения должно быть полностью заполнено жидкостью, в противном случае прибор будет выдавать неправильные показания.

Калибровка точности показаний прибора состоит из самых простых измерений геометрических ее размеров и применение корректирующих коэффициентов.

К основным характеристиками устройства Пито относятся следующие:

• простота монтажа и сравнительно небольшие финансовые вложения на установку прибора и его обслуживание;
• высокая точность измерений в течение длительной эксплуатации;
• невысокие потери в сравнении с другими приборами для определения расхода для движущегося потока жидкости или газа;
• в отдельных конструкциях имеется возможность телескопического выдвижения трубки в вертикальном направлении.

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: « .

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.

Самостоятельное изготовление оборудования

Создать кавитатор своими руками вполне реально, но предварительно стоит ознакомиться со схематическими особенностями, точными чертежами агрегата, понять и подробно изучить принцип, по которому он действует. Наиболее простой моделью принято считать ВТГ Потапова с показателем КПД в 93%. Схематически теплогенератор довольно прост, будет уместен в быту и промышленном применении.

Приступая к сборке агрегата, необходимо подобрать в систему насос, который должен полностью соответствовать требованиям мощности, необходимой тепловой энергии. В большинстве своем описываемые генераторы по форме напоминают сопло, такие модели самые удобные и простые для домашнего применения.

При собственноручном создании теплогенератора не забываем нужные зап.части, например, гильзы

Создание кавитатора невозможно без предварительной подготовки определенных инструментов и приспособлений. К ним относятся:

• патрубки входного и выходного типа, оснащенные краниками;
• манометры, измеряющие давление;
• термометр, без которого невозможно произвести замер температуры;
• гильзы, которыми дополняются термометры;
• вентили, с помощью которых из всей отопительной системы устраняются воздушные пробки.

Специалисты рекомендуют следить за диаметральным показателем сечения отверстия, которое присутствует между конфузором и диффузором. Оптимальные пределы варьируются от 8 до 15 единиц, выход за эти рамки нежелателен.

Последовательность конструирования кавитационного теплогенератора своими руками представлена следующими действиями:

Выбор насоса, который предназначен для эксплуатации с жидкостями высоких температур. В противном случае он быстро выйдет из строя. К такому элементу предъявляется обязательное требование: создание давления от 4 атмосфер.
Выполнение емкости для кавитации. Главным условием выступает подбор необходимого по сечению проходного канала.
Выбор сопла с учетом особенностей конфигурации. Такая деталь может быть цилиндрического, конусообразного, округлого типа

Важно, чтобы на входе воды в емкость развивался вихревой процесс.
Подготовка внешнего контура — немаловажная процедура. Он представляет собой изогнутую трубку, которая отходит от кавитационной камеры

Далее она соединяется с двумя гильзами от термометра и двумя манометрами, а также с воздушным вентилем, помещенным в пространство между выходом и входом.

Когда закончена работа с корпусом, следует поэкспериментировать с обогревателем. Процедура заключается в подведении насосной установки к электросети, при этом радиаторы подключаются с обогревательной системой. Следующий шаг — включение сети.

Если конструкция работает исправно, в нее подается необходимое количество воды. Хороший показатель — подогрев жидкости на 3-5 градусов за 10-15 минут.

Нагреватель кавитационного типа представляет собой выгодную установку, за короткое время обогревает здание, к тому же максимально экономичен. При желании он легко конструируется в домашних условиях, для чего понадобятся доступные и недорогие приспособления.