Тепловые генераторы: Теплогенератор — Википедия – Все подробности про изготовление вихревых теплогенераторов своими руками

Содержание

Теплогенератор — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 2 мая 2015; проверки требуют 8 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 2 мая 2015; проверки требуют 8 правок.

Теплогенератор — совокупность устройств и механизмов для производства тепловой энергии в виде водяного пара, горячей воды или подогретого воздуха на основе преобразования различных видов энергии (химической, излучения, электрической и др.) в тепловую[1]. Применяется в промышленности, транспорте и быту для индивидуального отопления и горячего водоснабжения помещений или небольших зданий различного назначения.

Методы производства тепловой энергии[править | править код]

  1. Сжигание органического топлива в окислительной среде, основанный на использовании теплоты экзотермических химических реакций.
  2. Самоуправляющаяся цепная ядерная реакция деления тяжелых ядер трансурановых элементов.
  3. Преобразование электрической энергии в тепловую.
  4. Преобразование солнечной энергии в тепловую.
  5. Использование теплоты геотермальных вод.
  6. Преобразование тепловой энергии теплоносителя с низким энергетическим потенциалом в высокопотенциальную тепловую энергию другого теплоносителя с затратами некоторого количества других видов энергии, подводимых извне (например, тепловые насосы, использующие электроэнергию)[2].

Устройство теплогенератора на основе сжигания органического топлива[править | править код]

Shema-stat-teplogenerator.gif

Как правило, теплогенератор состоит из камеры сгорания с воздушным теплообменником, горелки и вентилятора центробежного или осевого. Топливом для теплогенератора может служить природный газ, дизельное топливо или отработанное масло в зависимости от типа используемой горелки, так же производятся теплогенераторы на твердом топливе дровах, угле, гранулах, древесных отходах.

Горячие газы, полученные в камере сгорания, направляются в теплообменник и далее в дымоход. Теплообменник, в свою очередь, обдувается воздушным потоком, создаваемым вентилятором, нагревая его. Нагретый воздух распределяется по помещению через решетки в корпусе теплогенератора или через систему подключенных к нему вентиляционных каналов.

При этом достигается увеличение температуры подаваемого воздуха на 20—70 К (для спец. задач до 150), что позволяет устраивать на базе теплогенераторов также и системы приточной вентиляции помещений.

Тепловая мощность теплогенераторов лежит в диапазоне от 20 до 2000 кВт. Примерно до 300 (400) кВт теплогенераторы изготавливаются в едином корпусе, от 350 (400) кВт теплогенераторы для транспортировки делят на секцию нагрева (теплообменника) и секцию вентиляторов.

Статическое давление на выходе из теплогенератора определяется мощностью вентилятора (вентиляторов). В зависимости от нагрузки (вентиляционной системы), статическое давление может быть различным и лежит в диапазоне от 100 до 2000 Па (зависит от параметров вентилятора).

Для работы в системах приточной вентиляции, теплогенератор может оснащаться камерой сгорания и теплообменником из нержавеющей стали и устройством отвода конденсата. Это необходимо, если теплообменник сильно охлаждается (при температуре продуктов сгорания на выходе после теплообменника ниже 140-160 С). При постоянном (номинальном) расходе воздуха, повышенное охлаждение теплообменника может происходить за счёт холодного воздуха на входе перед теплообменником (ниже 0 С) или за счёт понижения тепловой мощности ниже 60-65 % от максимальной паспортной ( номинальной ) даже при работе на 100% рециркулируемом воздухе.

Область применения теплогенераторов[править | править код]

Теплогенераторы применяют, в основном, для организации воздушного отопления и вентиляции промышленных, торговых и складских помещений большого объема, сушки материалов и других технологических процессов, требующих подачи больших масс нагретого воздуха.

Особое применение теплогенераторы нашли для отопления теплиц. Эффект состоит в том, что с помощью теплогенератора можно отапливать теплицу и проветривать в любую погоду, а так же уменьшать влажность или наоборот увеличивать, используя специальные испарители.

Использование теплогенераторов для воздушного отопления позволяет добиться существенного снижения затрат. В общем случае система отопления и/или вентиляции (для объёмных помещений) реализованная на основе воздушных теплогенераторов всегда дешевле, чем устройство котельной + водяные калориферы (воздушно-отопительные агрегаты) и/или водяные приточные/приточно-вытяжные установки аналогичной тепловой мощности. Отсутствие жидкости в качестве теплоносителя снимает риск протечек и разморозки системы, упрощает обслуживание системы.

Размещение теплогенератора в непосредственной близости или внутри отапливаемого помещения сокращает потери на транспортировку тепла от котельной, вся система отопления менее инерционная, позволяет более эффективно автономно, локально регулировать температуру (и другие параметры) внутри помещения.

В целом, система отопления, выполненная на базе теплогенератора, оказывается выгоднее водяной в установке и эксплуатации (для объёмных помещений, помещений с большими кратностями воздухообмена).

  • Делягин Г. Н., Лебедев В. И., Пермяков Б. А. Теплогенерирующие установки. — М.: Стройиздат, 1986. — 559 с.

Вихревой теплогенератор: достойная альтернатива централизованному отоплению

Отопление помещений значительной площади при отсутствии централизованной подачи тепловой энергии – серьезная головная боль для владельца. Традиционный нагреватель с тенами может быть опасным из-за открытых рабочих элементов, а его энергоемкость «съест» всю ожидаемую прибыль. А классические теплогенераторы на топливе могут не справиться с поддержанием требуемой температуры на десятках квадратных метров площади. Ситуация кажется безвыходной, но это не так. Оптимальное решение в данном случае – вихревой теплогенератор, в основу которого положен принцип кавитационных процессов.

Первые опыты устройства подобного типа проводились еще в 30-х годах прошлого столетия и активно готовились к внедрению в 50-х годах. Но беспечное человечество, полагающееся на безопасность топливных ресурсов, посчитало это изобретение ненужным, и работы были свернуты. Лишь в конце XX века, когда интенсивный рост промышленности вновь заставил задуматься об источниках энергии, о вихревых генераторах для дома вспомнили и стали доводить их до ума с целью повсеместного использования.

Конструктивные особенности вихревых теплогенераторов

Явление нагревания воздуха и других газовых смесей известно уже несколько столетий. А вот с увеличением температуры воды ничего не получалось из-за отсутствия у нее свойства сжатия. Технический прогресс помог решить эту недоработку. В ходе многочисленных опытов выяснилось, что циркуляция жидкости по камере специальной конструкции приводит к выталкиванию из ее состава молекул воздуха. При этом вода пытается раздавить образующиеся пузырьки, число которых быстро увеличивается за счет «присоединения» новых молекул. В этом явлении кроется принцип действия вихревых генераторов. Повышение давления с одновременным эффектом увеличения объема приводит к резкому росту температуры внутри пузырьков до отметки в 1000ºС. При дальнейшем поступлении их в зону уменьшенного давления возникает явление кавитации: пузырьки лопаются, а накопленная внутри тепловая энергия выделяется в окружающий воздух и нагревает его.

Способ формирования газовых пузырьков при интенсивной циркуляции жидкости имеет свои отличия в зависимости от конструктивных особенностей теплогенератора. Это позволяет вести удобную классификацию моделей.

Конструктивные особенности вихревых теплогенераторов

Пассивные тангенциальные ВТГ

Устройства, камера которых имеет так называемое статическое исполнение. Она изготовлена в форме прямой или винтовой трубы и оснащена несколькими патрубками, через которые происходит съем выделенной тепловой энергии. Нагнетание жидкости и рост давления возможен благодаря работе компрессорного устройства.

Уверенное движение жидкости по емкости входного патрубка приостанавливается за счет встроенного тормозящего приспособления. В зоне внезапного расширения объема возникает эффект разреженного пространства. Образованные из воды пузырьки газа немедленно схлопываются, их них выделяется тепловая энергия и нагревает воду. Получить ценное тепло удается через несколько устройств входа-выхода, обустроенных внутри камеры. Чтобы перепад давления для явления кавитации был особенно ощутим, емкость имеет вариативную геометрическую форму, которая меняется по мере продвижения вглубь емкости.

Пассивные аксиальные теплогенераторы

В данном устройстве также ставка сделана на стационарную конструкцию камеры. Для создания завихрений и эффекта кавитации подвижные элементы здесь не используются. Нагрев теплоносителя осуществляется благодаря работе диафрагмы с цилиндрическими или спиральными отверстиями, а также наличию дросселя и сопла, создающих эффект сужения внутреннего пространства камеры. Хорошие результаты дает одновременное использование сразу нескольких типов проходных отверстий, дающих разный уровень перепадов давления. В результате прохождения воды по емкости камеры на выходной патрубок она поступает в нагретом состоянии.

Пассивные аксиальные теплогенераторы

Активные теплогенераторы

Альтернативный вариант устройства — вихревой генератор с подвижным элементом. Процесс кавитации осуществляется здесь внутри камер кавитационого типа с активаторами дисковой или барабанной конструкции. Вытеснение газа и образование пузырьков происходит здесь за счет вращения активатора и прохождения воды через перфорацию на его поверхности и многочисленные разнонаправленные отверстия на противоположной стенке камеры. Подобрать их количество и подходящую форму считается затруднительным даже на современном этапе развития металлообработки. Поэтому большинство моделей имеют перфорацию только на активаторе.

Область применения теплогенераторов

Долгое время вихревые генераторы для частного дома рассматривались только как устройства для альтернативного отопления. Благодаря усовершенствованию конструкции им найдено более разнообразное применение:

  • Обогрев жилых и производственных помещений;
  • Подготовка горячей воды для отдельных технологических операций;
  • Использование в качестве проточных водонагревателей;
  • Пастеризация и гомогенизация пищевых смесей и фармацевтических препаратов;
  • Получение потока холодной воды под давлением;
  • Парогенерация для поддержания микроклимата или иных производственных задач;
  • Смешивание, разделение и обогащение нефтепродуктов.

Преимущества и недостатки вихревых генераторов

В числе неоспоримых достоинств стоит отметить:

  • Экологическую безопасность;
  • Защищенность от взрывов и возгораний;
  • Возможность встраивания в уже имеющуюся систему оборудования;
  • Экономичность, низкую стоимость полученной тепловой энергии;
  • Работа без необходимости обустройства охлаждения;
  • Возможность эксплуатации в условиях отсутствия устройств дымоудаления и отведения вредных веществ;
  • Уровень КПД до 91-92%;
  • Защиту от образования накипи, что снижает риск порчи оборудования вследствие коррозии и разрушения элементов.

Ограничения по использованию вихревых генераторов могут быть связаны со следующими особенностями:

  • сравнительно высокий уровень производимого шума;
  • крупные размеры;
  • необходимость точной настройки кавитации;
  • затратный ремонт при выходе из строя одного из элементов конструкции.

Преимущества и недостатки вихревых генераторов

Как собрать вихревой теплогенератор для частного дома своими руками

Для конструирования вихревого генератора для частного дома своими руками потребуются камера со встроенным диском, электродвигатель, насос, дрель-болгарка, сварка, паяльник, комплект труб и запорной фурнитуры, надежная станина. Сборку следует осуществлять в строго определенной последовательности:

  • на диск наносится неглубокая хаотичная перфорация;
  • диск закрывается кожухом, после чего камера проверяется на герметичность;
  • вал двигателя подключается к валу вращения диска;
  • двигатель с камерой надежно фиксируется на станине;
  • к теплогенерирующей трубе подключаются вход для холодной воды и выход для нагретого теплоносителя;
  • к устройству подводится внешнее электропитание;
  • генератор тестируется на предмет работоспособности и эксплуатации.

Конструктивные особенности устройства позволяют подключать его в уже действующую систему отопления или предусмотреть комплект отдельных радиаторов.

Тепловые генераторы | Проект Заряд

Геотермальный тепловой насос — это отопительное устройство? имеющее высокую мощность и энергетическую эффективность, хорошо адаптирован для работы при низких температурах и плохих погодных условиях. Принцип работы грунтового геотермального теплового насоса базируется на сборе тепловой энергии из природных источников, окружающих здание … Читать далее →

Уже более семидесяти лет человечеству известен сверхэффективный способ преобразования электрической энергии в механическую, посредством электрогидравлического эффекта Юткина (ЭГЭ). Но, как всегда, эффект не применяется в быту, о нем и о его авторе нет ничего в «Википедии» и официальная наука очень … Читать далее →

За более, чем два года работы проекта у нас накопилось множество практических идей и незавершенных проектов и разработок, причем число их вплотную приблизилось к критической отметке, которая просто не позволяет копить их дальше. В связи с этим мы предпринимаем очередную … Читать далее →

Пусть и с небольшим запозданием от намеченного и объявленного срока, мы все же представляем Вашему вниманию седьмой выпуск еженедельного обзора «Будни альтернативной энергии». По нашему мнению он вобрал в себя все самые достойные Вашего внимания события, которые произошли за прошлую … Читать далее →

А вот и долгожданный пятый выпуск нашего нового еженедельника «Будни альтернативной энергии», который по обычаю вобрал в себя все самое интересное и значимое, что произошло на поприще освоения свободной и альтернативной энергии за последние две недели с 26-го ноября по … Читать далее →

В кругу СЕ сообщества тепловой насос Френетта является достаточно популярным устройством в силу своей простоты и КПД выше 1000%. Но мало кто знает, что сюрпризы и «чудеса», которые способно преподнести данное устройство, совсем не заканчиваются на его чрезвычайно высоком КПД, … Читать далее →

Виктор Шаубергер – настоящий гений, который стал одним из самых известных и успешных ученых своей эпохи, смог воплотить в реальность большое количество проектов и удивить мир такими изобретениями как реактивная турбина Strahlturbine или конструкция двигателя, использующего силу давления. В любом … Читать далее →

Этот двигатель за годы своего существования был всегда популярен. Это связно с тем, что он очень функционален, удобен в использовании и экономичен. Принцип устройства машины знаком, пожалуй, даже ребенку – это система двигателя внутреннего сгорания, который работает на основе разницы … Читать далее →

  Изучая вопросы, касающиеся глобального потепления, ученые давно разрабатывают способы захоронения углекислого газа, вырабатываемого тепловыми электростанциями. На сегодняшний день существует несколько проектов захоронения парникового газа глубоко под землей с последующей выработкой электроэнергии за счет геотермальных источников. … Читать далее →

Исследователи из Технологического института Массачусетса (MIT) разработали новую фотоэлектрическую систему. Она сделана таким образом, чтобы вырабатывать электроэнергию исключительно от тепла. Новой электросистеме от MIT не нужен солнечный свет. При этом источником тепла может стать практически все, что угодно: распадающиеся радиоизотопы, … Читать далее →

О термоэлектрическом генераторе: изготовление термоэлектрогенератора своими руками

Современное пользовательское электрооборудование нуждается в постоянной подкачке электричества, источники которого не всегда имеются «под рукой» (в длительном пешем путешествии, например). С этой точки зрения, традиционные автомобильные аккумуляторы (АКБ) очень тяжелы для переноски и не годятся для классических походных условий. Их может заменить такое удобное в эксплуатации и транспортировке устройство, как термоэлектрический генератор своими руками изготовленный из подсобных элементов (общий вид ТЭГ приведён на фото ниже).

Общий вид ТЭГ

Общий вид ТЭГ

Несмотря на свои внушительные размеры, этот агрегат имеет малый вес и может быть разборным, то есть вполне подходит для транспортировки во время похода. Ознакомимся с принципом работы термоэлектрического генератора более детально.

Эффект Пельтье, его обратимость

Изготовление автономных термических генераторов электричества стало возможным благодаря открытию известного из курса физики эффекта Пельтье, состоящего в следующем. Оказывается, что разнородные по структуре проводники при протекании через зону их спайки электрического тока обнаруживают интересное свойство, состоящее в появлении разницы температур между их пограничными точками.

На основании этого открытия был разработан специальный элемент «Пельтье», состоящий их двух разнесённых на некоторое расстояние пластин из керамики с помещённой между ними биметаллической прокладкой. При пропускании через такие системы электрических зарядов одна из этих обкладок нагревается, а другая, напротив, – охлаждается, что в принципе позволяет делать на их основе холодильные установки.

Важно! При изменении направления тока через стык проводников (при прямом эффекте) меняется вектор градации температуры на стыках.

На размещённом ниже рисунке изображены модули различного типа и размера, чаще всего применяемые в технических изделиях этого класса.

Разнообразие модулей «Пельтье»

Разнообразие модулей «Пельтье»

Как и многие другие электродинамические явления, этот эффект является полностью обратимым. Последнее означает, что при нагревании одной стороны пластин Пельтье и охлаждении другой на стыке между ними появится ЭДС, а через контактную зону и подключённую нагрузку потечёт небольшой ток (эффект Зеебека).

По этому принципу и функционирует рассматриваемый в этом обзоре генератор на элементах Пельтье, который вполне может работать на открытом воздухе (на рыбалке или в походе, например).

При проявлении эффекта Зеебека наблюдается та же зависимость от полярности происходящих изменений, а именно: если менять охлаждаемый и нагреваемый стыки местами, будет меняться и направление тока во всей системе. Таким образом, обратный элемент Пельтье как генератор электроэнергии представляет собой достаточно универсальное устройство, имеющее возможность регулировки величины и направления получаемой ЭДС.

Физическое объяснение

Причина возникновения разницы температур (в случае эффекта Пельтье) заключается в энергетике контактных зон, образующихся в местах стыка двух разнородных веществ (висмута и сурьмы, например). Особенности этих образований могут быть представлены следующим образом:

  • Из-за различной концентрации положительных и отрицательных зарядов в границах полярных зон (в центре размещается одно вещество, по краям – другое) между ними образуются собственные разнонаправленные электрические поля;
  • При протекании тока через контакт, в котором направление внешней и внутренней ЭДС совпадают, на поддержание перемещения электронов (на совершение работы в поле той же полярности) будет расходоваться внутренняя энергия вещества. Из основ физики известно, что такое явление соответствует остыванию материала в этом месте;
  • Соответственно этому, во второй контактной зоне, где направление приложенной ЭДС противоположно внутреннему полю, электроны будут тормозиться, и внешнему источнику придётся затрачивать дополнительную энергию по их перемещению. Согласно тем же физическим законам, указанный эффект соответствует забору энергии или нагреву материала в точке стыковки (смотрите фото ниже).
Пограничные явления в зонах Пельтье

Пограничные явления в зонах Пельтье

Обратите внимание! Напряжённости таких полевых образований максимальны на пограничных участках двух неоднородных сред (полупроводников разной проводимости, например), вследствие чего здесь этот эффект проявляется с особой силой.

Среди работающих по этому принципу устройств наиболее известны термические модули (ТЭМ), состоящие из разных типов полупроводников с размещённой между ними медной токопроводящей прокладкой.

Особенности функционирования ТЭМ

Принцип действия и конструкция

При рассмотрении особенностей функционирования ТЭМ, работающих по тому же принципу, что генератор Пельтье, необходимо обратить внимание на следующие моменты:

  • В одном таком элементе имеется четыре перехода, которые образуются в пограничных зонах между краями металлической прокладки и двумя разнородными полупроводниковыми пластинами;
  • При образовании замкнутой цепочки поток электронов перемещается по направлению от минуса источника питания к его плюсу, проходя через каждый переход;
  • На границе первого по порядку барьера (полупроводник p-типа – медь) разогнанные во внешнем поле электроны переходят в состояние с меньшими энергиями разгона, вследствие чего происходит тепловыделение;
  • На следующем переходе наблюдается поглощение энергии (то есть охлаждение материала), что объясняется её расходом на работу по перемещению из зоны проводимости типа «p»;
  • На третьем пограничном переходе они попадают в зону полупроводника «n» со значительно большей, чем в прокладке из металла энергией, из-за чего здесь наблюдается её поглощение. Это приводит к охлаждению материала полупроводника на границе данного стыкового образования;
  • В последнем переходе вследствие попадания электронов в зону с меньшими энергиями наблюдается обратный процесс, связанный с тепловыделением.

Поскольку каждый из рассмотренных барьеров в границах ТЭМ располагается в разных плоскостях, такая конструкция с одной из сторон будет иметь более низкую температуру, а с другой – более высокую. На их основе создаются недорогие и лёгкие термогенераторы.

Дополнительная информация. В большинстве промышленных образцов ТЭМ функцию полупроводников выполняют соединения кремния и висмута.

В готовом к практическому использованию элементе содержится большое количество рассмотренных ранее переходов, что позволяет получать вполне ощутимые по величине температурные перепады. Используя обратный эффект (охлаждая одну из его сторон и нагревая другую) удаётся получить электрогенератор, энергии от которого будет хватать для зарядки мобильного телефона, например.

Достоинства и недостатки

К преимуществам модулей типа ТЭМ, используемых в режимах охлаждения и нагрева, можно отнести их универсальность, небольшие габариты и лёгкость, что особо важно в походных условиях.

Их существенным недостатком является высокая стоимость, сравнительно низкий КПД (всего 2-3%), а также необходимость в стороннем источнике, позволяющем получить требуемый перепад температур.

Обратите внимание! Все перечисленные достоинства и недостатки относятся и к элементам ТЭМ, используемым как термоэлектрогенератор (смотрите рисунок ниже).

Модуль ТЭМ

Модуль ТЭМ

Несмотря на присущие им недостатки, все эти изделия довольно часто применяются в различных сферах, где уровень энергозатрат не имеет решающего значения.

Самостоятельное изготовление

Комплект необходимых деталей

Перед тем, как собрать ТЭГ Пельтье своими руками, обязательно нужно учесть следующие важные моменты:

  • Для получения электричества за счёт разницы температур подходят далеко не все представленные ранее модули ТЭМ, а лишь те из них, что рассчитаны на нагрев до 300-4000 градусов;
  • Определенный запас по температуре гарантирует, что преобразовательные пластины не выйдут из строя при случайном перегреве рабочих контактов;
  • Из всего многообразия представленных изделий предпочтение следует отдать элементам типа ТЕС1-12712, изготавливаемых в виде квадратов с разными размерами сторон: от 40 до 60 мм (смотрите рисунок ниже).
Термоэлементы типа TEC

Термоэлементы типа TEC

Дополнительная информация. Для сборки устройства, рассчитанного на минимум потребляемой мощности, вполне может хватить одного элемента с максимальным размером.

Помимо этого, для изготовления генератора потребуется электронный преобразователь, позволяющий поддерживать выходное напряжение на уровне 5 Вольт. Необходимость в этой схеме объясняется тем, что генерируемая системой ЭДС непостоянна, так как разность температур всё время меняет своё значение при нагреве и охлаждении отдельных зон.

Стабилизатор напряжения придётся использовать фирменный (самостоятельно изготовить его могут только профессионалы). Для заявленных целей подойдёт устройство от зарубежного производителя марки «MAX 756» или отечественные изделия (3.3В/5В ЕК-1674), оснащённые USB разъёмом.

В качестве нагревателя могут использоваться как костёр (мини-печка), так и свеча, сухой спирт или самодельная лампа. Роль охладителя на природе чаще всего играет холодная вода, а в зимнее время – снег.

Сборка

Для формирования сред с разной температурой потребуются небольшие металлические ёмкости типа кружек или кастрюль из дюралюминия с отпиленными ручками. По своему размеру посуда подбирается так, чтобы одну ёмкость можно было вставить в другую, и чтобы между стенками оставался зазор, достаточный для размещения элементов TEC (они крепятся с двух сторон на термическую пасту).

Затем к каждой из сторон надёжно закреплённого модуля припаиваются хорошо изолированные провода, ведущие к преобразователю (стабилизатору). Для повышения отдачи системы (её КПД) днища металлических ёмкостей, непосредственно контактирующих с элементами ТЭГ, предварительно полируются, а на их донные части наносится тонкий слой термостойкого герметика (фото ниже).

Самодельный термогенератор

Самодельный термогенератор

Последняя операция обеспечит концентрацию тепла в зоне расположения модуля и не позволит ему рассеиваться на близко расположенных охлаждаемых деталях. Для проверки работоспособности получившейся конструкции во внутреннюю (меньшую по объёму) ёмкость наливается вода, или закладывается снег, после чего она ставится на огонь. По истечении некоторого времени можно будет проверить наличие выходного напряжения 5 Вольт посредством мультиметра.

В заключение отметим, что из-за не очень высокого КПД этого устройства применять его в походе целесообразно только с целью зарядки телефона или для энергоснабжения не очень мощного фонарика с подсевшей батарейкой. Благо, что на природе имеются все условия, необходимые для создания нужной разности температур (холодная вода из реки и тепло от костра).

Видео

Теплогенератор — это… Что такое Теплогенератор?

Теплогенератор — нагревательный аппарат, предназначенный для непосредственного получения нагретого теплоносителя в процессе сжигания различных видов топлива. Применяется для индивидуального отопления и горячего водоснабжения помещений или небольших зданий различного назначения.

Устройство теплогенератора

Shema-stat-teplogenerator.gif

Как правило, теплогенератор состоит из камеры сгорания с воздушным теплообменником, горелки и вентилятора центробежного или осевого. Топливом для теплогенератора может служить природный газ, дизельное топливо или отработанное масло в зависимости от типа используемой горелки.

Горячие газы, полученные в камере сгорания, направляются в теплообменник и далее в дымоход. Теплообменник, в свою очередь, обдувается воздушным потоком, создаваемым вентилятором, нагревая его. Нагретый воздух распределяется по помещению через решетки в корпусе теплогенератора или через систему подключенных к нему вентиляционных каналов. При этом достигается увеличение температуры подаваемого воздуха на 20 — 70К (для спец.задач до 150), что позволяет устраивать на базе теплогенераторов также и системы приточной вентиляции помещений.

Тепловая мощность теплогенераторов лежит в диапазоне от 20 до 1000 кВт. Примерно до 300 (400) кВт теплогенераторы изготавливаются в едином корпусе, от 350 (400) кВт теплогенераторы для транспортировки делят на секцию нагрева (теплообменника) и секцию вентиляторов.

Статическое давление на выходе из теплогенератора определяется мощностью вентилятора (вентиляторов). В зависимости от нагрузки (вентиляционной системы), статическое давление может быть различными и лежит в диапазоне от 100 до 2000 Па.

Для работы в системах приточной вентиляции, теплогенератор может оснащаться камерой сгорания и теплообменником из нержавеющей стали и устройством отвода конденсата. Это необходимо, если теплообменник сильно охлаждается (при температуре продуктов сгорания на выходе после теплообменника ниже 140-160K). При постоянном (номинальном) расходе воздуха, повышенное охлаждение теплообменника может происходить за счёт холодного воздуха на входе перед теплообменником (ниже 0 С) или за счёт понижения тепловой мощности ниже 60-65 % от максимальной паспортной ( номинальной ) даже при работе на 100% рециркулируемом воздухе.

Область применения теплогенераторов

Теплогенераторы применяют, в основном, для организации воздушного отопления и вентиляции промышленных, торговых и складских помещений большого объема, сушки материалов и других технологических процессов, требующих подачи больших масс нагретого воздуха.

См. также

Теплогенератор Шаубергера

Теплогенератор Григгса

Теплогенератор Потапова

Экономический эффект

Нейтральность Нейтральность этого раздела статьи поставлена под сомнение.

На странице обсуждения должны быть подробности.

Использование теплогенераторов для воздушного отопления позволяет добиться существенного снижения затрат. В общем случае система отопление и/или вентиляции (для объёмных помещений) реализованная на основе воздушных теплогенераторов всегда дешевле, чем устройство котельной + водяные калориферы (воздушно-отопительные агрегаты) и/или водяные приточные/приточно-вытяжные установки аналогичной тепловой мощности. Отсутствие жидкости в качестве теплоносителя снимает риск протечек и разморозки системы, упрощает обслуживание системы.

Размещение теплогенератора в непосредственной близости или внутри отапливаемого помещения сокращает потери на транспортировку тепла от котельной, вся система отопления менее инерционная, позволяет более эффективно автономно, локально регулировать температуру (и другие параметры) внутри помещения.

В целом, система отопления, выполненная на базе теплогенератора, оказывается выгоднее водяной в установке и эксплуатации (для объёмных помещений, помещений с большими кратностями воздухообмена).

Ссылки

Группа компаний ЭнергоКомплекс — Бесплатная электроэнергия из бросового тепла

Системы утилизации тепла с получением электроэнергии.

Данная технология позволяет использовать подлежащее утилизации (лишнее) тепло​ для производства электроэнергии.

Это тепловой электрогенератор, принцип работы которого использует органический цикл Ренкина (ORC).

Основным элементом данного теплового электрогенератора является ORC-турбина. Принцип действия, физические основы и аспекты применения данной технологии хорошо описаны в статье Белова Г.В. и Дорохова М.А. (МГТУ им. Н.Э. Баумана.​), которую можно скачать для ознакомления на нашем сайте.

Системы генерации электроэнергии на основе Органического Цикла Ренкина могут быть успешно использованы во многих случаях, где необходимо утилизировать лишнее тепло получаемое в результате производственной деятельности предприятия например:

— утилизация тепла при сжигании растительной биомассы;

— утилизация тепла при сжигании древесных отходов лесопильного производства;

— утилизация теплоизбытков промышленного предприятия;

— утилизация тепла получаемого солнечными коллекторами;

— утилизация «лишнего» тепла от традиционных и когенерационных котельных (особенно в летнее время)

Мы предлагаем конкретное инженерное решение, проектирование и поставку соответствующего оборудования для реализации данной технологии на вашем предприятии с учетом ваших конктертых условий и особенностей реализации проекта.

Получение или использование  тепла всегда связано с проблемой выброса неиспользованной части тепла в атмосферу. Так, например, на некоторых химических предприятиях температура отходящих газов превышает — 800С. В настоящий момент используются котельные на газообразном,  жидком и  твёрдом (дерево, уголь, щеп, лузга и т.д.) топливе, где температура на выходе от 110С и выше, в зависимости от эффективности котла. 

          ​

Котельные, работающие на торфе,  лузге, древесных отходах, биотопливе, мазуте  и другом утилизируемом топливе

     

                            Цементные, химические, фармацевтические, мусоросжигательные заводы

             Как правило, на энергоёмких предприятиях часть тепловой энергии используется, по возможности,  для обеспечения теплом как зданий и сооружений самого предприятия так близь лежащих населённых пунктов. Однако достаточно большое количество тепла выбрасывается в атмосферу, либо утилизируется через градирни разной конструкции.

                            

                                                                                     Градирни

            Используя предлагаемые современные технологии, утилизируемые тепловые выбросы можно превращать в электроэнергию. В этом случае, предприятие может значительно снизить затраты на электроэнергию, тем самым снизив себестоимость продукции.  При выработке тепла, сжигая различного рода отходы – щепу, лузгу, лигнин, бытовой,  промышленный мусор и др. на выходе получается  достаточно низкопотенциальное тепло – не более  +300С. Однако этого достаточно для использования электрогенераторов на ORC-турбинах. В этом случае наиболее эффективны генераторы, использующие органический цикл Ренкина, схема которого представлена на рисунке №1.

                                            Рис.1

            Если кратко, то принцип использования тепла заключается в следующем. Внутри герметичного контура находится, например  хладагент R -134, такой же, как в промышленном кондиционере. При нагреве внешним  источником тепла с помощью теплообменника разделяющего среды, происходит  кипение и  превращение в газ жидкого  хладогента. Газ расширяется и устремляется в турбину. Проходя через турбину и отдав свою тепловую энергию, газ поступает в конденсатор (охладитель), где конденсируется, превращаясь в жидкость. Насосом жидкость подаётся обратно в зону нагрева. Газ, проходящий через турбину, раскручивает ее и энергия вращения турбины преобразуется в электрическую энергию с помощью электрогенератора.  Все как в чиллере, но наоборот. Если в чиллере с помощью электроэнергии подаваемой  на мотор компрессора происходит сжатие хладогента (R -134) и доведение его до жидкого состояния с последующей выработкой  холода и тепла, то в генераторе использующего цикл Ренкина, вместо компрессора стоит турбина, а электромотора — электрогенератор. Что касается размеров установок использующих цикл Ренкина, то как видно ниже на фото, чиллер и ORC-генератор  с  виду очень похожи и имеют примерно одни и те же размеры.

                                                               

      Генератор ORC с винтовой турбиной                                        Чиллер с винтовым компрессором.

Генераторы ORC имеют разную конструкцию, используют как газообразный, так и жидкий источник тепловой энергии, как правило, с температурой выше 80С.  Долголетний срок службы  — 20 лет и более обусловлен тем,  что турбина работает в герметичной и относительно низкотемпературной среде с чистым газом.

Генераторы ORC не требуют обслуживания, практически замена масла и подшипников в турбине и генераторе — раз в два года.

Ресурс генератора  ORC превышает  100 000 часов и выше.

            Единственный недостаток   генератора  ORC – это его низкий электрический  КПД, который находится в пределах – 8-25%. Однако общий КПД (электичество+ выработка тепла) достигает 85% и более. 

            Но если посмотреть с практической точки зрения, например:  теплогенератор на щепе тепловой  мощностью  1000 кВт  обеспечит выработку 100 кВт электроэнергии и порядка 680 кВт горячей воды с температурой  90/70С и выше. Это позволит, запитать все электрические насосы, системы управления, освещения и т.д.  Таким, образом,  практически отказаться от подвода дополнительной электроэнергии со стороны.

 Так же если, вместо котла утилизатора, на выхлопе газопоршневой когенерационной установки электрической мощностью 1000 кВт  установить  генератор ORC,  то общий электрический  КПД  достигнет  38+10=48%, при сохранении теплового КПД – около 50%.  

 Генераторы ORC  производятся во многих странах мира. Наша компания готова Вам предложить реализацию данной технологии «под ключ» (проект, поставка, монтаж, пусконаладка, сервисное и постгарантийное обслуживание), для наиболее успешного решения задач энергоэффективности  Вашего предприятия, жилого комплекса и т.д.

Content

  Энергосберегающие технологии!
  Доступны всем!




Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *