Вихревые теплогенераторы

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

  • МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
  • ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО
  • по образованию
  • Федеральное государственное образовательное учреждение
  • среднего профессионального образования
  • Реферат
  • «Вихревые теплогенераторы»
  • Ижевск, 2009
  • Содержание
  • Ведение
  • 1. Как работает вихревой теплогенератор
  • 2. Чем уникальны новые генераторы энергии
  • 3. Вихревые теплогенераторы седьмого поколения
  • 4. Схема подключения вихревого теплогенератора
  • 5. Сравнительная таблица отопительных установок
  • 6. Экономика внедрения вихревого теплогенератора
  • Источники данных
  • Ведение
  • Выхлопные газы автомобилей и ТЭЦ до предела загрязняют окружающую нас природу. Автомобиль, например, выбрасывает из двигателя более 200 наименований отравляющих и канцерогенных веществ, как правило, без цвета и запаха, а для сжигания одного килограмма бензина (чуть больше одного литра) расходует 300 литров воздуха. Это до 60 литров чистого кислорода. В среднем каждый автомобиль всего за один час своего движения превращает 3000 литров воздуха в канцерогенные и отравляющие вещества, которыми нам приходится дышать.
  • Только в Москве ежедневно на активное уничтожение кислорода работают около трех миллионов автомобилей. Они превращают 54 миллиарда литров воздуха в отравляющие нас вещества. Наше «голубое топливо» — газ, на котором работают большинство ТЭЦ и многие автомобили, на каждый сжигаемый килограмм дает пять килограмм отравляющих и канцерогенных соединений, что на килограммов больше, чем при сжигании угля.
  • Техническая политика большинства развитых стран на сегодняшний день включает в себя возможность максимального использования гелиотехнологий, работающих на энергии солнца и на использовании водорода в качестве топлива для автомобилей и ТЭЦ. Но уже давно известно, что солнечная энергия, хотя и достается бесплатно, при существующих дорогостоящих технологиях имеет низкую эффективность. Она не способна полноценно заменить традиционные виды топлива. А сжигание водорода вновь приводит к уничтожению атмосферы земли в тех же объемах, что и бензин. Выделение большого количества пара и воды при сгорании водорода вызывает парниковый эффект, опять-таки нарушающий хрупкое равновесие нашей природы. Не говоря уже о трудоемкости производства водорода и сомнительной его экологичности.
  • Что же нам остается? Энергия воздуха и воды, но без изменения их природного состояния. Поэтому я предлагаю широко использовать проверенные на практике новые способы и устройства для производства тепловой и электрической энергии. Это вихревой теплогенератор, работающий на воде, и вихревой двигатель, работающий на воздухе.
  • В вихревом теплогенераторе вода при работе очищается от вредных микробов и бактерий. Эффективность вихревого теплогенератора выше, чем у любого известного электрического или ядерного источника тепловой энергии. А эффективность вихревого двигателя достигает 97% против 40% эффективности Д. В. С., 34% - атомных станций, 12% - солнечных батарей.
  • 1. Как работает вихревой теплогенератор
  • Вихревой теплогенератор (ВТГ), работающий на воде и предназначенный для преобразования электрической энергии в тепловую, был разработан в начале 90-х годов. ВТГ используются для обогрева жилых, производственных и иных помещений горячего водоснабжения. ВТГ возможно использовать для получения электрической или механической энергии. В 1995 г. был получен российский патент на изобретение: № 2 045 715 «Теплогенератор и устройство для нагрева жидкостей», а также сертификат на промышленный образец.
  • Вихревой теплогенератор по этому патенту представляет собой цилиндрический корпус, оснащенный циклоном (улиткой с тангенциальным входом) и гидравлическим тормозным устройством. Рабочая жидкость под давлением подается на вход циклона, после чего по сложной траектории проходит через него и тормозится в тормозном устройстве. Дополнительного давления в трубах тепловой сети не создается. Система работает в импульсном режиме, обеспечивая заданный режим температур.
  • В качестве теплоносителя в вихревом теплогенераторе используется вода или иные неагрессивные жидкости (антифриз, тосол) в зависимости от климатической зоны. При этом специальной подготовки воды (химической очистки) не требуется, так как процесс нагревания жидкости происходит за счет ее вращения по определенным физическим законам, а не от воздействия нагревательного элемента.
  • Коэффициент преобразования электрической энергии в тепловую у ВТГ первого поколения был не менее 1,2 (то есть КПЕ не менее 120%), что на 40−80% превышало КПЕ существовавших в то время систем отопления. Так, парогазовые турбины фирмы «Сименс» имеют эффективность около 58%. Теплоэлектроцентрали в Московском регионе — 55%, а учитывая потери в теплотрассах, их эффективность снижается еще на 10−15%.
  • Принципиальное отличие ВТГ состоит в том, что электроэнергия расходуется только на электронасос, прокачивающий воду, а вода выделяет дополнительную тепловую энергию.
  • Теоретическое обоснование вихревые теплогенераторы получили в работах «Вихревая энергетика и холодный ядерный синтез с позиций теории движения» (2000 г.) и «Энергия вращения» (2001 г.).
  • Плюсы систем:
  • Экономическая выгода по оплате (стоимость установки, оплата электроэнергии, нет затрат на обслуживание).
  • Отсутствие необходимости аттестации теплового узла и персонала (тепло, котло, энерго надзор).
  • Универсальность по применению (отопление, ГВС, отопление + ГВС) в температурном диапазоне до +80 С., в районах с нестабильным электроснабжением (села, деревни, ПГТ, частный сектор в городах) для исключения случаев замораживания системы и ВТГ приходится использовать тосол для систем отопления — например (DIXIS-30), или диксис с водой в соотношении 50/50.
  • Есть в странах Европы (Тепловой насос), но установка сложна, очень тяжело обслуживаема, практически неремонтопригодная, работает по принципу кондиционера с использованием фреонов.
  • Предусмотрены следующие варианты применения ВТГ в быту и промышленном производстве:
  • 1. Работа в отопительных системах.
  • 2. Работа в системе горячего водоснабжения (нагрев воды и дальнейшее автоматическое поддерживание её температуры в накопительной ёмкости установки с дальнейшей подачей потребителю).
  • 3. Изменение свойств и характеристик нефти и ГСМ (обезвоживание, обессоливание).
  • 4. Приготовление качественных эмульсий:
  • 4.1. получение мелкодисперсных эмульсий,
  • 4.2. эмульсий для смазки стенок форм при производстве железобетонных изделий (эмульсон)
  • Возможности применения вихревых теплогенераторов в народном хозяйстве неограничены. Для районов с холодными климатическими условиями ВТГ позволяет не только отапливать здания и помещения, но и быстро разогреть любую жидкость без применения каких-либо видов топлива.
  • Можно применять ВТГ и для обеззараживания жидкостей (возможно использование и в пищевой промышленности): к примеру, позволяет нагревать воду в бассейне и одновременно обеззараживать ее без использования хлора и его производных.
  • Применение вихревого теплогенератора в химической и нефтехимической промышленности позволяет не просто нагревать нефть или НСЖ, но и использовать его как специальное технологическое оборудование. Опыт работы (3 года) и значительный объем (более 3 000 тонн) переработанной нефти и НСЖ показали эффективность применения нашего оборудования в таких технологических процессах, как:
  • 1. Водо и солеудаление;
  • 2. Активация и модификация нефти и НСЖ;
  • 3. Изменение реологических характеристик НСЖ;
  • 4. Получение на основе НСЖ смесей или эмульсий с заданными характеристиками (к примеру, установка позволяет значительно повысить эффективность и качество сгорания мазутного и дизельного топлива в котлах и агрегатах, а самое главное получить экономию топлива до 30%).

2. Чем уникальны новые генераторы энергии

Дискуссия по поводу «необычайных» технических характеристик новых аппаратов продолжается в прессе уже несколько лет («Самарское обозрение» от 14. 07. 1997 г.; журнал «Идеи и решения» № 10 за 2000 год; украинская газета «Антенна» № 12 от 21. 03. 2000 г.; журнал «Наука и Техника» от 6 марта 2001 года и т. д.). Но при этом в большинстве случаев отмечаются достоинства вихревых теплогенераторов первого поколения (КПЕ не менее 100%). Что это за достоинства?

1. Для получения тепловой энергии не нужно традиционного топлива (газ, нефть, уголь и т. п.), вследствие чего ВТГ являются экологически чистыми (нет выделения продуктов горения) и не требуют затрат на химическую очистку систем циркуляции горячей воды.

2. Условия работы ВТГ по сравнению с другими системами нагрева воды безопасны, так как вода не нагревается выше 95 °C.

3. Теплогенератор устанавливается непосредственно на объекте, потребляющем тепло или горячую воду, и при этом исключается необходимость в теплотрассе со всеми вытекающими отсюда положительными последствиями. Не секрет, что стоимость прокладки теплотрассы в 24 раза дороже прокладки электрического кабеля.

4. При использовании теплогенераторов исключаются перерывы в горячем водоснабжении в летний период.

5. ВТГ и малая энергетика в целом не являются конкурентом большой энергетики (ТЭЦ, ГЭС, АЭС). Эти два направления в технике развиваются в разных жизненных пространствах, взаимно дополняя друг друга. Вследствие этого возможно сотрудничество и дальнейшее развитие энергосберегающих технологий, в целом отвечающее интересам России с ее огромными территориями и все увеличивающимися потребностями в энергии.

6. Практика двух лет эксплуатации ВТГ нового поколения в Москве подтвердила, что вихревой теплогенератор не требует сложного и дорогостоящего обслуживания.

7. Работа вихревого теплогенератора показала, что стоимость отопления 1 м³ за год составляет всего 16,05 руб. В то же время при отоплении электрическим котлом она равна 460,37 руб., а котлом на жидком топливе — 250,80 руб.

В 2002 году на российском форуме «Технологии двойного назначения» наш вихревой теплогенератор пятого поколения награжден золотой медалью и дипломом. А в 2003 году на четвертой выставке «Изделия и технологии двойного назначения» вихревой теплогенератор шестого поколения награжден дипломом первой степени.

В настоящее время творческим коллективом разработчиков продолжаются работы над теплогенератором 7-го и 8-го поколений, КПЕ которых достигает 1000%. Это позволит приблизиться к решению вопроса о создании автономных электростанций.

3. Вихревые теплогенераторы седьмого поколения

Вихревые теплогенераторы седьмого поколения предназначены для обеспечения автономного обогрева и снабжения горячей водой квартир, домов и индустриальных помещений. Они также могут быть использованы техническими специалистами для решения практических и исследовательских задач.

Эксплуатация генераторов производится в ручном, автоматическом и компьютерном режимах исходя из условий внешней окружающей среды. КПД вихревого теплогенератора (эффективность преобразования энергии согласно стандартам ЕЭС) составляет 220%. В процессе эксплуатации вихревого теплогенератора было зафиксировано двукратное снижение потребления электроэнергии. Аппарат окупается не более чем за один отопительный сезон.

Вихревой теплогенератор седьмого поколения состоит из цилиндрического корпуса и ротора. Ротор приводится во вращение электромотором. Генератор оснащен накопителем энергии для эксплуатации в ночное время. Рабочая жидкость (вода) по касательной подается на вход теплогенератора. Затем вода направляется по сложной траектории и нагревается. К моменту нагревания до расчетной температуры внутри теплогенератора происходит более 500 000 циклов сжатия и расширения воды. Нагревание происходит вследствие трения молекул воды, процесса кавитации и холодного ядерного синтеза.

Система, оснащенная микропроцессором, работает в импульсном режиме и поддерживает заданный температурный режим.

Различие между теплогенератором первого поколения и новым типом агрегата в том, что последний функционирует без электрического насоса, нагревая воду до 95 °C за один проход воды по системе. Вихревой теплогенератор также позволяет вырабатывать пар.

4. Схема подключения вихревого теплогенератора

1. Вихревой теплогенератор ВТГ-2,2 — 315.

2. Запорная арматура.

3. Трубопровод отопления.

4. Отопительные приборы (радиаторы, конвекторы).

5. Бак аккумулятор.

6. Встроенный термодатчик.

7. Воздухосборник.

8. Шкаф управления.

9. Циркуляционный насос.

Теплоустановка 1 — состоит из кавитатора и электродвигателя. Выделение тепловой энергии происходит за счет сложных процессов циркуляции теплоносителя в корпусе теплогенератора. Теплоноситель подается либо непосредственно к радиаторам, либо в резервуар -аккумулятор теплоносителя, а затем в радиаторы. При подаче теплоносителя в помещения зданий, рекомендуется использование подкачивающего насоса малой мощности (циркуляционный насос).

Схема подключения без теплообменника к системе ГВС

Схема подключения двух вихревых теплогенераторов

Схема подключения на ГВС через теплообменник

Схема подключения через два теплообменника

вихревый теплогенератор отопительный

5. Сравнительная таблица отопительных установок

ТЭНовый котел

Вихревой теплогенератор

Вихревой индукционный нагреватель (ВИН)

Наличие нагревательных элементов

Большое количество нагревательных элементов высока вероятность выхода из строя одного или нескольких ТЭНов с частичной или полной потерей работоспособности котла.

Отсутствие нагревательных элементов.

Нагреватель — проволочная катушка. Возможно замыкание при износе.

Обслуживание.

Большое количество уплотнительных соединений (ТЭНы, фланцы), необходимость постоянного контроля.

Предсезонная смазка подшипников. Есть требования ТУ и ГОСТ.

Уплотнения присутствуют как на любом электрокотле.

Образование накипи и отложений.

При недостаточной водоподготовке из-за высокой ваттной нагрузки на поверхности ТЭНа происходит интенсивное отложение накипи и засорение котла и системы шламом, осыпавшимся с ТЭНов.

На рабочих зонах ВТГ образование накипи не образуется.

Ввиду низкой ваттной нагрузки в сочетании с воздействием на нагреваемую поверхность переменного электромагнитного поля и высокочастотной вибрации при перемагничивании практически исключено образование каких либо накипей и отложений.

Уровень шума.

Бесшумный.

Уровень шума по ТУ.

Бесшумный.

Надежность.

Большое количество электрических контактов (выводы ТЭНов), находящихся в зоне действия высокой температуры, требует для поддержания хорошего электрического контакта (подтяжка и т. д.), и усложняет конструкцию.

При использование ВТГ в жидкостях с большим содержанием солей и щелочи, применяются торцевые уплотнения для агрессивных жидкостей и рабочие органы ВТГ из спец сталей, что приводит к удорожанию изделия. На технологические процессы (гольваника, углеводороды).

Нельзя использовать на тех. процессы.

Пожаро-безопасность.

Пожароопасен. Имеются высокотемпературные части.

Пожаробезопасен. Отсутствие нагревательных элементов. ТУ и ГОСТ.

Пожароопасен, как и любой электрокател.

Долговечность.

Определяется сроком службы ТЭНа (1000 часов без принятия мер по смягчению воды, до 5000 — с принятием мер).

Определяется сроком службы эл. двигателя (не менее 8 лет) и подшипниковых узлов, а также рабочих зон ВТГ и выпускаются уже более 5 лет.

Отсутствует ТУ и экспертное заключение.

Экономичность.

Низкая стоимость самих котлов. Но высокая стоимость их эксплуатации, необходимость периодической замены ТЭНов, прокладок, тиристоров.

Срок окупаемости зависит от цены на энергоноситель в постовляемые регионы.

При любой поломке требуется замена установки 100%.

6. Экономика внедрения вихревого теплогенератора

Исходные данные:

1. Обогреваемый объём (V), куб/м.

2. Среднемесячная температура наружного воздуха за отопительный период (t), °С (СНиП).

3. Тариф оплаты электропотребления (Э), р/кВт.

4. Отопительный период (n), дней (СНиП).

5. Мощность генератора (N), кВт.

6. Суточное время работы генератора за отопительный период 6−8 ч. (из практики).

Расчёт оплаты:

1. Оплата потребленной электрической энергии при эксплуатации ВТГ за 1 час работы, руб.: O = N х Э.

2. Суточная оплата, руб.: Осут = 6 х О.

3. Ежемесячная оплата, руб.: Омес = 31 х Осут.

4. Оплата за отопительный период, руб.: Оо.п. = n х Осут.

Пример расчёта оплаты при эксплуатации ВТГ-15 на территории Удмуртской республики:

1. Оплата потребленной электрической энергии при эксплуатации ВТГ за 1 час работы: О = 15×160 = 24 руб.

2. Суточная оплата: Осут = 6×24 = 144 руб.

3. Ежемесячная оплата: Омес = 31×144 = 4464 руб.

4. Оплата за отопительный период: Оо.п. = 222×144 = 31 968 руб.

Источники данных

1. www. elektroportal. ru

2. www. ooo-vtg. ru

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой