Тепловой гидродинамический насос
Тепловой гидродинамический насос — устройство для получения тепла, образующегося иначе, чем в процессе сгорания топлива. Преобразует механическую энергию вращения двигателя в тепловую энергию рабочей жидкости.
Не является тепловым насосом в его термодинамическом понимании.
Устройство[править]
Тепловой гидродинамический насос состоит из следующих основных частей:
- Теплогенератора;
- Электродвигателя;
- Соединительной муфты;
- Рамы;
- Прибора управления (контроллера).
Теплогенератор и электродвигатель смонтированы на единой раме. Вращающий момент от электродвигателя передается на теплогенератор через соединительную муфту.
Теплогенератор имеет цилиндрический корпус, две крышки с устройствами уплотнения и подшипниковыми узлами. Внутри корпуса размещен вал с жестко посаженными на него дисками специальной формы (в зависимости от мощности, от 1 до 4 дисков). На крышках имеются патрубки (входной или выходной) для присоединения к системе теплоснабжения.
Применяется стандартный, двухполюсный асинхронный электродвигатель, 3000 об/мин, напряжением питания 380 В.
Возможно создание конструкции с другими видами двигателей (дизельными, ветряными и т. д.), имеющих другие рабочие обороты (1500, 6000, 10000 об./мин.).
Принцип работы[править]
Жидкий теплоноситель (вода) в трубопроводе системы теплоснабжения прокачивается циркуляционным насосом поступательно с линейными скоростями Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle V_1} = Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle V_4} = 1 м/мин. Попадая внутрь корпуса теплогенератора теплоноситель под воздействием разных сил начинает двигаться по сложной траектории. На входе во внутреннюю полость теплогенератора скачкообразно изменяется поступательная линейная скорость потока, снижаясь до Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle V_2} = 0,14 м/мин, через теплогенератор вода прокачивается за 3,5 минуты. Одновременно поток вовлекается дисками во вращательное движение с частотой вращения 3000 об/мин. Линейная скорость вращающегося потока изменяется от Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle V_3} = 565 м/мин у вала, до Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle V_3} = 3485 м/мин у корпуса теплогенератра. Под действием центробежных сил вода перемещается от центра к периферии теплогенератора. В центре возникает разряжение, а у корпуса избыточное давление. Кроме этого диски имеют отверстия и специальный профиль поверхности, которые вызывают турбулентность в потоке воды. Создаются условия для возникновения гидравлической кавитации. В теплогенераторе пузырьки возникают в зоне разряжения и отбрасываются центробежными силами на периферию, где схлопываются. Гидродинамическая кавитация характеризуется тем, что вся масса жидкости участвует в процессах образования (развития и схлопывания) кавитационных полостей. Создаются условия генерирования кавитационных пузырьков, близких по величине диаметра. Кавитационные пузырьки схлопываются в потоке теплоносителя, разрушения элементов теплогенератора не происходит. Газы и пары внутри пузырька сжимаются, интенсивно выделяя тепло, за счет которого повышается температура жидкости в непосредственной близости от пузырька, и, таким образом, создается горячая микрообласть. Газ, содержащийся в пузырьке, достигает температуры около 5500 °C, тогда как жидкость в непосредственной близости от пузырька — 2100 °C. Для сравнения — температура пламени ацетиленовой горелки составляет около 2400 °C. Хотя давление, достигаемое при схлопывании пузырька, труднее определить экспериментально, чем температуру, между этими двумя величинами существует корреляция. Таким образом, для максимального давления можно получить оценку 500 атм.[1]
На практике, в зависимости от температуры теплоносителя на входном патрубке и объема прокачки, за один проход через теплогенератор, теплоноситель нагревается на 14 — 24 °C. Рекомендуемый объем прокачки для тепловых гидродинамических насосов в зависимости от установленной мощности электродвигателя приведен в таблице
| Мощность электродвигателя установки, кВт | 55 | 75 | 90 | 110 |
| Рекомендованный средний объем прокачки, м³/час | 3,0 | 4,0 | 5,0 | 6,0 |
Существуют и другие гипотезы объясняющие тепловыделение.
Практическое применение[править]
Тепловые гидродинамические насосы выпускаются на серийных заводах, имеют сертификат соответствия. Первые тепловые узлы, использующие тепловые гидродинамические насосы, начали эксплуатироваться в отопительном сезоне 2003/2004 г.г.[2]
См. также[править]
Источники[править]
- ↑ http://www.ntpo.com/patents_heat/heat_1/heat_3.shtml.
- ↑ Фото тепловых узлов[1]php
Литература[править]
- Козлов С. В. Теплотехнические испытания тепловых гидродинамических насосов. «Энергия» — 2009. — № 2. С. 29—36. ISSN 0233-36-19.
- Козлов С. В. О выделении энергии тепловыми гидродинамическими насосами. «Энергия» — 2009. — № 5. С. 12—17. ISSN 0233-36-19.