Γεννήτριες θερμότητας: αέρας, νερό και δίνη

Το περιεχόμενο του άρθρου



Σε αυτό το άρθρο: Ιστορία των γεννητριών θερμότητας αρχή λειτουργίας και συσκευής · τύποι γεννητριών θερμότητας · κατασκευαστές και μέσο κόστος παραγωγής θερμότητας · η ιστορία της γεννήτριας θερμότητας στροβιλισμού δίνης · η αρχή της γεννήτριας θερμότητας δίνης · κατασκευαστές γεννητριών θερμότητας σπηλαίωσης στο CIS.

Γεννήτριες θερμότητας

Κατά τη χειμερινή περίοδο, οι εγκαταστάσεις χρειάζονται τεχνητή θέρμανση, αλλιώς οι κάτοικοί του θα βιώσουν προσωπικά όλες τις απολαύσεις της εποχής του πάγου. Κεντρική θέρμανση σε πολυκατοικίες, ατομική θέρμανση σε ιδιωτικές κατοικίες … αλλά τι γίνεται με μεγάλους χώρους, για παράδειγμα, χώρους πωλήσεων και αποθήκες; Και με εργοτάξια ή, για παράδειγμα, υπηρεσίες αυτοκινήτων, όπου ο κρύος αέρας ρέει συνεχώς από το εξωτερικό; Ο μόνος τρόπος θέρμανσης μιας μεγάλης περιοχής είναι η θέρμανση αέρα, η οποία είναι χτισμένη είτε σε πιστόλια θερμότητας είτε σε γεννήτριες θερμότητας. Αυτό το άρθρο θα καλύψει τις γεννήτριες θερμότητας.

Ιστορία γεννητριών θερμότητας

Η εφεύρεση της γεννήτριας μεταφοράς θερμότητας σχετίζεται άμεσα με την εφεύρεση του Robert Bunsen, ενός ατμοσφαιρικού καυστήρα που πήρε το όνομά του. Οι πρώτες γεννήτριες θερμότητας που τέθηκαν στην αγορά το 1856 από την αγγλική εταιρεία “Pettit and Smith” ήταν εξοπλισμένες με ατμοσφαιρικό καυστήρα παρόμοιο με τον καυστήρα Bunsen, μόνο μεγαλύτερου μεγέθους.

Robert Wilhelm Bunsen
Γερμανός πειραματικός χημικός Robert Wilhelm Bunsen

Το 1881, ο Άγγλος Sigismund Leoni έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για έναν νέο τύπο γεννητριών θερμότητας – η φλόγα ενός καυστήρα σε αυτούς θερμαίνει μια πλάκα αμιάντου, η οποία μεταφέρει θερμότητα στον αέρα. Στη συνέχεια, ο αμίαντος αντικαταστάθηκε από πυρίμαχο πηλό, σήμερα αντικαταστάθηκε από πιο ανθεκτικά πυρίμαχα υλικά.

Ένας ατμοσφαιρικός καυστήρας και μια πυρίμαχη πλάκα πάνω από αυτό είναι τα κύρια στοιχεία στο σχεδιασμό οποιασδήποτε σύγχρονης γεννήτριας θερμότητας..

Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας της γεννήτριας θερμότητας

Όσον αφορά τα καθήκοντά τους, οι γεννήτριες θερμότητας είναι παρόμοιες με τα πιστόλια θερμότητας – η διαφορά είναι ότι αυτές οι μονάδες μπορούν να είναι μόνο στατικές. Τυπικός σχεδιασμός μιας γεννήτριας θερμότητας: ένας ανεμιστήρας (αξονικός ή φυγοκεντρικός), πάνω από αυτόν υπάρχει ένας θάλαμος καύσης, ένας καυστήρας εισάγεται στο κάτω μέρος του, ένας εναλλάκτης θερμότητας αέρα βρίσκεται πάνω από τον καυστήρα. Τα θερμά αέρια που σχηματίζονται στο θάλαμο καύσης τροφοδοτούνται στον εναλλάκτη θερμότητας και στη συνέχεια οδηγούνται στην καμινάδα. Η ροή αέρα που διοχετεύεται από τον ανεμιστήρα θερμαίνεται στον εναλλάκτη θερμότητας στους 20-70 ° C και μετά εισέρχεται στο θερμαινόμενο δωμάτιο ή στο σύστημα εξαερισμού του αγωγού.

Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας της γεννήτριας θερμότητας

Ανάλογα με την ισχύ των ανεμιστήρων που είναι εγκατεστημένοι στο σχεδιασμό τους, οι γεννήτριες θερμότητας μπορούν να αναπτύξουν στατική πίεση εξόδου 100-2000 Pa.

Όσον αφορά τη θερμική ισχύ, οι γεννήτριες θερμότητας διαφέρουν σε δύο τύπους – έως 350-400 kW (σε ένα μόνο περίβλημα) και έως 1000 kW (αποτελούνται από τμήματα ανταλλαγής θερμότητας και αερισμού).

Στις γεννήτριες θερμότητας που προορίζονται για συστήματα θέρμανσης αεραγωγών, ο εναλλάκτης θερμότητας και ο θάλαμος καύσης είναι κατασκευασμένοι από ανοξείδωτο χάλυβα · ένα σύστημα αποστράγγισης συμπυκνωμάτων εισάγεται επιπλέον στο σχεδιασμό τους.

Τύποι γεννητριών θερμότητας

Η κύρια διαφορά μεταξύ των υφιστάμενων μοντέλων γεννητριών θερμότητας είναι το είδος του καυσίμου που χρησιμοποιείται σε αυτά και το είδος του ψυκτικού που πρόκειται να θερμανθεί. Οι γεννήτριες θερμότητας μπορούν να λειτουργούν με στερεό καύσιμο, φυσικό αέριο, καύσιμο ντίζελ και να είναι εφοδιασμένες με έναν καθολικό καυστήρα. Ο φορέας θερμότητας σε συστήματα θέρμανσης, που θερμαίνεται από μια γεννήτρια θερμότητας, μπορεί να είναι τόσο νερό όσο και αέρας..

Γεννήτριες θερμότητας αερίουσχεδιασμένα για συνεχή παροχή ζεστού αέρα στις εγκαταστάσεις, είναι εγκατεστημένα σε κατακόρυφη θέση. Ο εγκατεστημένος εναλλάκτης θερμότητας εξάγει ένα σημαντικό μέρος της θερμότητας από τα προϊόντα καύσης, μειώνοντας την πτητικότητα των καυσαερίων – ο σωλήνας εξάτμισης για τις γεννήτριες θερμότητας αερίου πρέπει να είναι εφοδιασμένος με ανεμιστήρα. Εάν ο σχεδιασμός της γεννήτριας θερμότητας περιέχει έναν κλειστό θάλαμο καύσης, κάτω από τον οποίο βρίσκεται ο φυσητήρας, τότε η πιθανότητα αντίστροφης ώθησης είναι ελάχιστη – όλα τα προϊόντα καύσης θα αφαιρεθούν μέσω της καμινάδας, επομένως τέτοιες γεννήτριες θερμότητας αερίου θεωρούνται οι ασφαλέστερες. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η απόδοση των γεννητριών θερμότητας με αέριο είναι 85-90%.

Γεννήτριες θερμότητας αερίου

Όταν επιλέγετε ένα μοντέλο γεννήτριας θερμότητας αερίου, είναι απαραίτητο να δώσετε ιδιαίτερη προσοχή στην ικανότητά του να λειτουργεί σε μειωμένη πίεση αερίου. Όταν χτίζετε θέρμανση σε μια γεννήτρια θερμότητας αερίου απουσία κεντρικής παροχής αερίου, θα ήταν ιδιαίτερα βολικό να εγκαταστήσετε μια δεξαμενή αερίου με όγκο 2500 λίτρα ή περισσότερο (ο απαιτούμενος όγκος εξαρτάται από τη θερμαινόμενη περιοχή του κτιρίου).

Γεννήτριες θερμότητας ντίζελ, ως καύσιμο για το οποίο χρησιμοποιείται κηροζίνη ή ντίζελ, είναι κατάλληλα για θέρμανση βιομηχανικών χώρων με σημαντική έκταση. Είναι εξοπλισμένα είτε με ακροφύσιο που ψεκάζει καύσιμο μέσω του θαλάμου καύσης, ή το καύσιμο τροφοδοτείται με μέθοδο στάγδην. Με την επιφύλαξη συνεχούς λειτουργίας, ανεφοδιάζονται σε καύσιμα δύο φορές την ημέρα..

Γεννήτριες θερμότητας ντίζελ

Για καύση σε γεννήτριες θερμότητας με καυστήρα γενικής χρήσης, χρησιμοποιούνται τόσο καύσιμα ντίζελ όσο και χρησιμοποιημένα λιπαντικά, λίπη φυτικής και ζωικής προέλευσης. Είναι ιδιαίτερα βολικές σε επιχειρήσεις όπου υπάρχει πρόβλημα με την απόρριψη λιπών και χρησιμοποιημένων ορυκτελαίων. Ωστόσο, η θερμική ισχύς της γεννήτριας θερμότητας, στην οποία καίγονται τα χρησιμοποιημένα λιπαντικά και λίπη, δεν θα υπερβαίνει τα 200 kW · κατά την καύση ντίζελ, επιτυγχάνεται υψηλότερη θερμική απόδοση. Ανεξάρτητα από τον τύπο καυσίμου που χρησιμοποιείται, αυτός ο τύπος γεννήτριας θερμότητας, όπως και κάθε άλλος, χρειάζεται καμινάδα. Κατά την καύση χρησιμοποιημένων ορυκτελαίων, ο σχηματισμός σκωριών είναι αναπόφευκτος, ο οποίος πρέπει να αφαιρείται καθημερινά – για μεγαλύτερη ευκολία, απαιτούνται δύο μπολ καύσης, ένα εκ των οποίων θα αντικαταστήσει το άλλο κατά τον καθαρισμό και θα μειώσει το χρόνο διακοπής λειτουργίας της γεννήτριας θερμότητας.

Γεννήτριες θερμότητας στερεών καυσίμωνέχουν διαφορετικό σχεδιασμό από αυτόν που περιγράφηκε παραπάνω – είναι κάτι μεταξύ των γεννητριών θερμότητας αερίου / ντίζελ και μεταξύ ενός συμβατικού κλιβάνου. Είναι εξοπλισμένα με έναν ανεμιστήρα που φυσάει αέρα μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας και τον τροφοδοτούν στα θερμαινόμενα δωμάτια, έχουν μπάρες σχάρας και πόρτα φόρτωσης καυσίμου. Οι γεννήτριες θερμότητας στερεών καυσίμων καίνε ξηρό ξύλο, μπρικέτες τύρφης, άνθρακα και διάφορα γεωργικά απόβλητα. Τέτοιες γεννήτριες θερμότητας έχουν απόδοση της τάξης του 80-85%, η οποία είναι ελαφρώς μικρότερη από εκείνη που λειτουργεί με αέρια και υγρά καύσιμα – 85-90%. Πρέπει επίσης να σημειωθεί το μεγάλο μέγεθος των γεννητριών θερμότητας στερεών καυσίμων και τα σημαντικά απόβλητα με τη μορφή ενός άκαυστου μέρους του καυσίμου..

Γεννήτριες θερμότητας στερεών καυσίμων

Οι εναλλάκτες θερμότητας στις γεννήτριες θερμότητας μπορούν να είναι χυτοσίδηρος ή χάλυβας: ο πρώτος τύπος τους είναι πιο ανθεκτικός στη διάβρωση, αλλά μάλλον μαζικοί, οι εναλλάκτες θερμότητας του δεύτερου τύπου, αντίθετα, έχουν μικρότερο βάρος, αλλά υπόκεινται σε διάβρωση. Και οι δύο τύποι εναλλακτών θερμότητας δεν ανέχονται καλά τις κρούσεις, επομένως η μεταφορά και η εγκατάσταση γεννητριών θερμότητας πρέπει να γίνεται με τη μέγιστη δυνατή προσοχή..

Τα πλεονεκτήματα των γεννητριών θερμότητας αέρα είναι υψηλότερα, σε σύγκριση με τη θέρμανση νερού, την αποδοτικότητα και την ταχύτητα της θέρμανσης των εγκαταστάσεων και όταν εργάζεστε σε χρησιμοποιημένα λάδια – εξοικονομώντας χρήματα για καύσιμα, για να μην αναφέρουμε την επίλυση του προβλήματος της διάθεσης αποβλήτων.

Το μέσο κόστος μιας γεννήτριας θερμότητας 400 kW θα είναι 90.000 RUB. Στη ρωσική αγορά υπάρχουν γεννήτριες θερμότητας από Master (ΗΠΑ), Kroll (Γερμανία), Sial και ITM (Ιταλία), Benson Heating (Αγγλία), FEG Konvektor GF (Ουγγαρία).

Όταν επιλέγετε μια γεννήτρια θερμότητας αέρα, πρέπει να λάβετε υπόψη τα μοντέλα στα οποία ο αέρας θερμαίνεται έμμεσα, δηλ. ο θάλαμος καύσης απομονώνεται εντελώς από το ψυκτικό. Σε αυτήν την περίπτωση, τα προϊόντα καύσης είναι εγγυημένα ότι δεν θα διεισδύσουν στα κανάλια θέρμανσης αέρα, δεν θα υπάρχει ανάγκη ανάμιξης αέρα από το εξωτερικό προς τον αέρα μέσα στις εγκαταστάσεις. Ωστόσο, τέτοιες γεννήτριες θερμότητας έχουν υψηλότερη τιμή, βάρος και διαστάσεις..

Οι γεννήτριες θερμότητας με τις λειτουργίες παροχής ζεστού νερού και θέρμανσης μπορούν να λύσουν εντελώς τα προβλήματα παροχής θερμότητας, ως επί το πλείστον λειτουργούν με στερεό καύσιμο.

Γεννήτρια θερμότητας Vortex – ιστορία

Αυτός ο τύπος γεννητριών θερμότητας αξίζει ιδιαίτερη προσοχή, κυρίως λόγω της αντίθεσης των υποστηρικτών και των αντιπάλων του..

Στη δεκαετία του 20 του περασμένου αιώνα, ο Γάλλος Joseph Rank, που διεξήγαγε έρευνα στον θάλαμο αέρα μιας εγκατάστασης κυκλώνων, διαπίστωσε ότι, καθώς περιστρέφονται, τα αέρια σε έναν κυλινδρικό ή κωνικό θάλαμο χωρίζονται σε δύο κλάσματα – με υψηλότερη θερμοκρασία στις άκρες και χαμηλότερη στο κέντρο. Επιπλέον, το κλάσμα στο κέντρο, σε αντίθεση με το περιθωριακό, περιστρέφεται στην αντίθετη κατεύθυνση. Το 1934, ο Rank έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις Ηνωμένες Πολιτείες για τον “σωλήνα δίνης” του.

Γεννήτρια θερμότητας στροβιλισμού

Ο Γερμανός Robert Hilsch στη δεκαετία του ’40 συνέχισε την έρευνα του Γάλλου συναδέλφου του, επιτυγχάνοντας μεγαλύτερη διαφορά μεταξύ των θερμοκρασιών των δύο ροών αέρα που εγκαταλείπουν το σωλήνα δίνης Rank λόγω του βελτιωμένου σχεδιασμού του.

Στη δεκαετία του 50, ο σοβιετικός επιστήμονας A. Merkulov δημιούργησε μια σειρά πειραμάτων με το σωλήνα στροβιλισμού Rank, αποφασίζοντας να αντλήσει νερό σε αυτόν αντί αερίου – θεωρητικά, δεν πρέπει να υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας στο νερό που οδηγούσε μέσω του σωλήνα Rank, επειδή, σε αντίθεση με τα αέρια, το νερό δεν μπορεί να συμπιεστεί … Σε αντίθεση με τις προσδοκίες, η διχασμένη ροή νερού δίνης θερμάνθηκε και ψύχθηκε παρόμοια με τα αέρια, τα οποία μπερδεύουν τον καθηγητή Merkulov – δεν μπορούσε να εξηγήσει τους λόγους για αυτό το φαινόμενο.

Παρεμπιπτόντως, ο δημιουργός της πρώτης γεννήτριας θερμότητας στροβίλου ονομάζεται συχνά αυστριακός αυτοδίδακτος εφευρέτης Viktor Schauberger, γνωστός για την τουρμπίνα αναρρόφησης που έχτισε το 1921 και λειτουργεί μόνο στο νερό …

Πριν από είκοσι χρόνια, ο Αμερικανός James Griggs, του οποίου η περιοχή ενδιαφέροντος βρισκόταν στον τομέα της θέρμανσης, ήταν ο πρώτος που δημιούργησε μια γεννήτρια θερμότητας νερού με βάση την αρχή του σωλήνα Rank. Ο Τζέιμς ήταν απογοητευμένος με τους θερμοσίφωνες με θερμαντικά στοιχεία – τα άλατα στο νερό σχημάτισαν μια κλίμακα στα θερμαντικά στοιχεία, προκαλώντας υπερθέρμανση του πηνίου και αστοχία του θερμαντικού στοιχείου. Με βάση το γεγονός ότι τα θερμαντικά στοιχεία έχουν απόδοση κοντά στο 100% και ο ηλεκτρικός κινητήρας που περιστρέφει τη γεννήτρια θερμότητας είναι περίπου 90-95%, ο James Griggs αποφάσισε να αντισταθμίσει τη μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας χωρίς να χρειάζεται να αντικαταστήσει τα θερμαντικά στοιχεία που είχαν καεί από το σχηματισμό κλίμακας. Ο υπολογισμός του Griggs ήταν ότι η τριβή προκαλεί τη θέρμανση του νερού. Ο Αμερικανός μηχανικός αποδείχθηκε σωστός – η γεννήτρια θερμότητας που δημιούργησε πραγματικά θερμαίνει το νερό και η εσωτερική του δομή δεν υπέστη φθορά από διάφορες ακαθαρσίες και άλατα που υπάρχουν στο νερό. Όμως, προς μεγάλη έκπληξη του James, ο υπολογισμός του ενεργειακού κόστους δεν αποκάλυψε την προγραμματισμένη απώλεια ενέργειας 10%, αλλά, σε σύγκριση με τα συστήματα θέρμανσης με θερμαντικά στοιχεία, εξοικονόμηση 14%! Έχοντας πραγματοποιήσει πειραματικές δοκιμές το 1992, ο Griggs διαπίστωσε ότι για κάθε joule ηλεκτρικής ενέργειας που δαπανάται για τη λειτουργία μιας γεννήτριας θερμότητας, ένας θερμαντήρας δημιουργεί 1,5 joules θερμότητας. Αφού πέρασε άλλα δύο χρόνια προσπαθώντας να καταλάβει τους λόγους για την εμφάνιση υπερβολικής ενέργειας και έτσι να μην τα ανακαλύψει, ο James Griggs το 1994 έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις Ηνωμένες Πολιτείες για μια γεννήτρια θερμότητας περιστροφικής σπηλαίωσης που δημιούργησε.

Από πού προέρχεται η υπερβολική θερμική ενέργεια στις γεννήτριες θερμότητας δίνης

Η γεννήτρια θερμότητας Griggs έχει σχεδιαστεί ως εξής: ένας ρότορας αλουμινίου τοποθετείται σε μια κυλινδρική χαλύβδινη θήκη, οι τρύπες ανοίγουν κατά μήκος της επιφάνειας του χείλους. η θήκη είναι κλειστή με ένα επίπεδο χαλύβδινο κάλυμμα στερεωμένο σε αυτό με βίδες. Σε επίπεδα καλύμματα, σε καθένα από αυτά, υπάρχει είσοδος για παροχή νερού, σε σχέση μεταξύ τους, οι είσοδοι και στα δύο καλύμματα, τοποθετημένοι σε αντίθετες πλευρές του σώματος, βρίσκονται στην ίδια γραμμή. Το νερό, που έρχεται από τη μία πλευρά στον ρότορα, το παρακάμπτει κατά μήκος της ζάντας και ρέει έξω από την αντίθετη πλευρά με υψηλότερη θερμοκρασία από την αρχική.

Γεννήτρια θερμότητας στροβιλισμού

Ο λόγος για τον οποίο το νερό θερμαίνεται είναι πιθανότατα λόγω σπηλαίωσης. Μπαίνοντας στον ρότορα και γεμίζοντας τις τρύπες κατά μήκος του χείλους του, το νερό κολλάει σε αυτά, ωστόσο, η φυγοκεντρική δύναμη προκαλεί το τέντωμα του νερού που προσκολλάται στις τρύπες – οι σταγόνες του ξεφεύγουν από αυτές, ορμούν στα τοιχώματα του περιβλήματος και συντρίβουν σε αυτές. Το προκύπτον κύμα σοκ και η αυξανόμενη πίεση “καταρρέουν” ο μεγάλος αριθμός φυσαλίδων αερίου και ατμών, προκαλώντας σε καθεμία από αυτές πίεση εκατοντάδων χιλιάδων ατμοσφαιρών και θερμοκρασία άνω των 106 ° C – συμβαίνει ακουστική σπηλαίωση.

Η θεωρία που περιγράφεται παραπάνω βασίζεται στο φαινόμενο της ηχοφωταύγειας, που ανακαλύφθηκε το 1934 από Γερμανούς επιστήμονες Ν. Φρένζελ και Χ. Σουλτς, οι οποίοι εργάζονται σε ένα σόναρ για υποβρύχια. Διαπίστωσαν ότι τα ηχητικά κύματα προκαλούν διαστολή και συστολή των φυσαλίδων αερίου στο νερό – υπό την επίδραση των δονήσεων και με την πάροδο του χρόνου, το μέγεθος των φυσαλίδων αλλάζει από αρκετές δεκάδες σε αρκετά μικρά, ο όγκος τους αλλάζει αρκετές φορές. Ως αποτέλεσμα, το αέριο που περιέχεται στις φυσαλίδες γίνεται αρκετά ζεστό για να λιώσει χάλυβα και ακόμη και εκπέμπει φως..

Κατασκευαστές γεννητριών θερμότητας δίνης και το κόστος τους

Η παραγωγή γεννητριών θερμότητας στροβιλισμού για την αγορά CIS πραγματοποιείται από διάφορους κατασκευαστές, καθένας από αυτούς έχει δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για ένα μοντέλο που παράγει βάσει του μοντέλου που αναπτύχθηκε από τις τεχνικές προδιαγραφές – δεν υπάρχουν κρατικά πρότυπα για τις γεννήτριες θερμότητας στροβιλισμού. Η παραγωγή τους πραγματοποιείται από τις εταιρείες “YUSMAR” LLC (Μολδαβία), το ρωσικό NPP “Εναλλακτικές ενεργειακές τεχνολογίες και επικοινωνίες”, “Noteka-S” LLC, το “Angstrem” NPP, “ORBI” LLC, “Kommash Plant” JSC και άλλοι. Κατά τα τελευταία 20 χρόνια, οι εφευρέτες των γεννητριών θερμότητας δίνης έλαβαν περίπου 50 διπλώματα ευρεσιτεχνίας.

Το κόστος των γεννητριών θερμότητας στροβιλισμού με ισχύ ηλεκτροκινητήρα 55 kW / h θα είναι κατά μέσο όρο 290.000 ρούβλια.

Βαθμολογήστε το άρθρο
( No ratings yet )
Κοινοποίηση σε φίλους
Συμβουλές για οποιοδήποτε θέμα από ειδικούς
Πρόσθεσε ένα σχόλιο

Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Υποβολή σχολίου", αποδέχομαι την επεξεργασία προσωπικών δεδομένων και αποδέχομαι την πολιτική απορρήτου