Come realizzare un generatore di calore a cavitazione per il riscaldamento con le proprie mani e scegliere una pompa

Dispositivo e principio di funzionamento

Il principio di funzionamento del generatore di calore a cavitazione è l'effetto di riscaldamento dovuto alla conversione dell'energia meccanica in calore. Ora diamo uno sguardo più da vicino al fenomeno stesso della cavitazione. Quando si crea una pressione eccessiva nel liquido, si formano vortici, poiché la pressione del liquido è maggiore di quella del gas in esso contenuto, le molecole di gas vengono rilasciate in inclusioni separate: il collasso delle bolle. A causa della differenza di pressione l'acqua tende a comprimere la bolla di gas, che accumula una grande quantità di energia sulla sua superficie, e la temperatura al suo interno raggiunge circa 1000-1200 ° C.

Quando le cavità di cavitazione passano nella zona di pressione normale, le bolle vengono distrutte e l'energia della loro distruzione viene rilasciata nello spazio circostante. A causa di ciò, l'energia termica viene rilasciata e il liquido viene riscaldato dal flusso a vortice. Il funzionamento dei generatori di calore si basa su questo principio, quindi considera il principio di funzionamento della versione più semplice di un riscaldatore di cavitazione.

Il modello più semplice

Fico. 1: Principio di funzionamento del generatore di calore a cavitazione
Guarda la Figura 1, qui viene presentato il dispositivo del più semplice generatore di calore a cavitazione, che consiste nel pompare acqua da una pompa fino al punto di restringimento della tubazione. Quando il flusso dell'acqua raggiunge l'ugello, la pressione del liquido aumenta notevolmente e inizia la formazione di bolle di cavitazione. Quando si lascia l'ugello, le bolle rilasciano potenza termica e la pressione dopo il passaggio attraverso l'ugello si riduce notevolmente. In pratica, è possibile installare più ugelli o tubi per aumentare l'efficienza.

Il generatore di calore ideale di Potapov

Il generatore di calore Potapov, che ha un disco rotante (1) installato di fronte a quello fisso (6), è considerato un'opzione di installazione ideale. L'acqua fredda viene fornita dal tubo posto nella parte inferiore (4) della camera di cavitazione (3), e l'uscita è già riscaldata dal punto superiore (5) della camera stessa. Un esempio di tale dispositivo è mostrato nella Figura 2 di seguito:

Fico. 2: Generatore di calore a cavitazione di Potapov

Ma il dispositivo non ha ricevuto un'ampia distribuzione a causa della mancanza di una giustificazione pratica per il suo funzionamento.

Ciò che sta al centro del lavoro

La cavitazione denota il processo di formazione bolle vaporose nella colonna d'acquaCiò è facilitato da una lenta diminuzione della pressione dell'acqua a portate elevate. La formazione di cavità o cavità riempite di vapore può anche essere causata dal passaggio di un'onda acustica o dall'emissione di un impulso laser. Le aree chiuse di aria, o vuoti di cavitazione, vengono spostate dall'acqua in un'area ad alta pressione, dove collassano con l'emissione di un'onda d'urto. Il fenomeno della cavitazione non può verificarsi in assenza delle condizioni specificate.

Il processo fisico del fenomeno di cavitazione è simile all'ebollizione di un liquido, ma durante l'ebollizione la pressione dell'acqua e del vapore nelle bolle è di valore medio e uguale. Durante la cavitazione, la pressione nel liquido è superiore alla media e superiore alla tensione di vapore. L'abbassamento della stessa pressione è di natura locale.

Quando si creano le condizioni necessarie, le molecole di gas, che sono sempre presenti nella colonna d'acqua, iniziano a fuoriuscire nelle bolle formate. Questo fenomeno è intenso, data la temperatura del gas all'interno della cavità raggiunge fino a 1200 ° C a causa della costante espansione e contrazione delle bolle.Il gas nelle cavità di cavitazione contiene un numero maggiore di molecole di ossigeno e, quando interagisce con materiali inerti del corpo e altre parti del generatore di calore, porta alla loro rapida corrosione e distruzione.

Gli studi dimostrano che anche i materiali inerti a questo gas - oro e argento - sono soggetti all'azione distruttiva dell'ossigeno aggressivo. Inoltre, il fenomeno del collasso delle sacche d'aria provoca una rumorosità sufficiente, il che è un problema indesiderato.

Molti appassionati hanno reso il processo di cavitazione utile per la creazione di generatori di calore per il riscaldamento di una casa privata. L'essenza del sistema è racchiusa in un involucro chiuso, in cui un getto d'acqua si muove attraverso un dispositivo di cavitazione; per ottenere la pressione viene utilizzata una normale pompa. In Russia, per la prima invenzione di un impianto di riscaldamento, ha ottenuto un brevetto nel 2013... Il processo di formazione della rottura delle bolle avviene sotto l'azione di un campo elettrico alternato. In questo caso, le cavità del vapore sono di piccole dimensioni e non interagiscono con gli elettrodi. Si muovono nello spessore del liquido e c'è un'apertura con il rilascio di energia aggiuntiva nel corpo del flusso d'acqua.

Visualizzazioni

Il compito principale di un generatore di calore a cavitazione è la formazione di inclusioni di gas e la qualità del riscaldamento dipenderà dalla loro quantità e intensità. Nell'industria moderna, esistono diversi tipi di tali generatori di calore, che differiscono nel principio di generazione di bolle in un liquido. I più comuni sono tre tipi:

Generatori di calore rotativi - l'elemento di lavoro ruota per effetto dell'azionamento elettrico e genera vortici di fluido;
Tubolare - modificare la pressione dovuta al sistema di tubazioni attraverso le quali si muove l'acqua;
Ultrasonico - la disomogeneità del liquido in tali generatori di calore è creata a causa di vibrazioni sonore di bassa frequenza.

Oltre ai tipi di cui sopra, c'è la cavitazione laser, ma questo metodo non ha ancora trovato un'implementazione industriale. Consideriamo ora ciascuno dei tipi in modo più dettagliato.

Generatore di calore rotativo

È costituito da un motore elettrico, il cui albero è collegato a un meccanismo rotante progettato per creare turbolenze nel liquido. Una caratteristica del design del rotore è uno statore sigillato, in cui avviene il riscaldamento. Lo statore stesso ha una cavità cilindrica all'interno, una camera a vortice in cui ruota il rotore. Il rotore di un generatore di calore a cavitazione è un cilindro con una serie di scanalature sulla superficie; quando il cilindro ruota all'interno dello statore, queste scanalature creano disomogeneità nell'acqua e provocano processi di cavitazione.

Fico. 3: progettazione del generatore di tipo rotativo

Il numero di depressioni e i loro parametri geometrici sono determinati in base al modello del generatore di calore a vortice. Per parametri di riscaldamento ottimali, la distanza tra il rotore e lo statore è di circa 1,5 mm. Questo design non è l'unico nel suo genere; per una lunga storia di ammodernamenti e miglioramenti, l'elemento di lavoro del tipo rotativo ha subito molte trasformazioni.

Uno dei primi modelli efficaci di trasduttori di cavitazione è stato il generatore Griggs, che utilizzava un rotore a disco con fori ciechi sulla superficie. Uno dei moderni analoghi dei generatori di calore a cavitazione del disco è mostrato nella Figura 4 di seguito:

Fico. 4: generatore di calore a dischi

Nonostante la semplicità del design, le unità di tipo rotativo sono piuttosto difficili da usare, poiché richiedono una calibrazione accurata, tenute affidabili e conformità con i parametri geometrici durante il funzionamento, il che le rende difficili da utilizzare. Tali generatori di calore di cavitazione sono caratterizzati da una vita utile piuttosto bassa - 2-4 anni a causa dell'erosione da cavitazione del corpo e delle parti. Inoltre, creano un carico di rumore abbastanza grande durante il funzionamento dell'elemento rotante.I vantaggi di questo modello includono un'elevata produttività, superiore del 25% rispetto a quella dei riscaldatori classici.

Tubolare

Il generatore di calore statico non ha elementi rotanti. Il processo di riscaldamento in essi avviene a causa del movimento dell'acqua attraverso tubi rastremati lungo la lunghezza o per l'installazione di ugelli Laval. La fornitura di acqua al corpo di lavoro viene effettuata da una pompa idrodinamica, che crea una forza meccanica del liquido in uno spazio ristretto, e quando passa in una cavità più ampia, sorgono vortici di cavitazione.

A differenza del modello precedente, l'apparecchiatura di riscaldamento tubolare non fa molto rumore e non si consuma così rapidamente. Durante l'installazione e il funzionamento, non è necessario preoccuparsi di un bilanciamento accurato e, se gli elementi riscaldanti vengono distrutti, la loro sostituzione e riparazione sarà molto più economica rispetto ai modelli rotativi. Gli svantaggi dei generatori di calore tubolari includono prestazioni notevolmente inferiori e dimensioni ingombranti.

Ultrasonico

Questo tipo di dispositivo ha una camera di risonanza sintonizzata su una specifica frequenza di vibrazioni sonore. Al suo ingresso è installata una lastra di quarzo che vibra quando vengono applicati segnali elettrici. La vibrazione della piastra crea un effetto a catena all'interno del liquido, che raggiunge le pareti della camera del risonatore e viene riflesso. Durante il movimento di ritorno, le onde incontrano vibrazioni in avanti e creano cavitazione idrodinamica.

Fico. 5: principio di funzionamento del generatore di calore ad ultrasuoni

Inoltre, le bolle vengono portate via dal flusso d'acqua lungo gli stretti tubi di ingresso dell'impianto termico. Quando si passa in una vasta area, le bolle collassano, rilasciando energia termica. Anche i generatori di cavitazione ultrasonica hanno buone prestazioni in quanto non hanno elementi rotanti.

Isolamento del generatore

Schema di collegamento del generatore di calore all'impianto di riscaldamento.

Per prima cosa devi creare un involucro di isolamento. Prendi un foglio di lamiera zincata o alluminio sottile per questo. Taglia due rettangoli se vuoi creare un involucro di due metà. O un rettangolo, ma con l'aspettativa che dopo la produzione, il generatore di calore a vortice di Potapov, che è stato assemblato a mano, si adatterà completamente al suo interno.

È meglio piegare il foglio su un tubo di grande diametro o utilizzare una traversa. Posizionare il foglio tagliato su di esso e premere il blocco di legno sopra con la mano. Con l'altra mano premere il foglio di stagno in modo che si formi una piccola piega su tutta la lunghezza. Spostare leggermente il pezzo e ripetere nuovamente l'operazione. Fallo finché non hai un cilindro.

Collegalo con il lucchetto utilizzato dagli stagnini del downpipe.
Realizzare coperture per l'involucro con fori per il collegamento del generatore.
Avvolgere il materiale isolante attorno al dispositivo. Fissare l'isolamento con filo o strisce sottili di lamiera.
Posizionare il dispositivo nella custodia, chiudere i coperchi.

C'è un altro modo per aumentare la produzione di calore: per questo è necessario capire come funziona il generatore di vortici Potapov, la cui efficienza può avvicinarsi al 100% e oltre (non c'è consenso sul perché ciò accada).

Durante il passaggio dell'acqua attraverso l'ugello o il getto, viene creato un flusso potente all'uscita, che colpisce l'estremità opposta del dispositivo. Si attorciglia e si riscalda a causa dell'attrito delle molecole. Ciò significa che posizionando un ulteriore ostacolo all'interno di questo flusso, è possibile aumentare la miscelazione del liquido nel dispositivo.

Una volta che sai come funziona, puoi iniziare a progettare ulteriori miglioramenti. Questo sarà uno smorzatore a vortice costituito da piastre longitudinali situate all'interno di due anelli a forma di stabilizzatore di bombe per aerei.

Schema generatore di calore stazionario.

Utensili: saldatrice, smerigliatrice angolare.

Materiali: lamiera o ferro piatto, tubo a pareti spesse.

Fare due anelli larghi 4-5 cm da un tubo di diametro inferiore a quello del generatore di calore a vortice Potapov.Tagliare strisce identiche dalla striscia di metallo. La loro lunghezza dovrebbe essere pari a un quarto della lunghezza del corpo del generatore di calore stesso. Scegli la larghezza in modo che dopo il montaggio ci sia un foro libero all'interno.

Fissare la piastra in una morsa. Appendilo su un lato e sull'altro dell'anello. Salda loro la piastra.
Rimuovere il pezzo in lavorazione dal morsetto e ruotarlo di 180 gradi. Posizionare la piastra all'interno degli anelli e fissarla nel morsetto in modo che le piastre siano una di fronte all'altra. Fissare 6 piastre in questo modo a uguale distanza.
Montare il generatore di calore a vortice inserendo il dispositivo descritto di fronte all'ugello.

Probabilmente, questo prodotto può essere ulteriormente migliorato. Ad esempio, invece di piastre parallele, utilizzare il filo di acciaio avvolgendolo in una sfera d'aria. Oppure fai fori di diversi diametri sulle piastre. Non si parla di questo miglioramento, ma ciò non significa che non debba essere fatto.

Schema del dispositivo della pistola termica.

Assicurati di proteggere il generatore di calore a vortice di Potapov dipingendo tutte le superfici.
Le sue parti interne durante il funzionamento saranno in un ambiente molto aggressivo causato da processi di cavitazione. Pertanto, cerca di creare il corpo e tutto ciò che contiene da materiale spesso. Non lesinare sull'hardware.
Crea diversi tappi diversi con ingressi diversi. Quindi sarà più facile selezionare il loro diametro per ottenere alte prestazioni.
Lo stesso vale per lo smorzatore di vibrazioni. Può anche essere modificato.

Costruisci un piccolo banco da laboratorio dove correrai in tutte le caratteristiche. A tale scopo, non collegare i consumatori, ma eseguire il loop della pipeline al generatore. Ciò semplificherà il test e la selezione dei parametri richiesti. Poiché è quasi impossibile trovare dispositivi sofisticati per determinare il coefficiente di efficienza in casa, viene proposto il seguente test.

Accendi il generatore di calore a vortice e prendi nota del momento in cui riscalda l'acqua fino a una certa temperatura. È meglio avere un termometro elettronico, è più preciso. Quindi modificare il progetto ed eseguire nuovamente l'esperimento, osservando l'aumento della temperatura. Più l'acqua si riscalda contemporaneamente, maggiore sarà la preferenza da dare alla versione finale del miglioramento stabilito nel design.

Hai notato che il prezzo del riscaldamento e della fornitura di acqua calda è aumentato e non sai cosa fare al riguardo? La soluzione al problema delle costose risorse energetiche è un generatore di calore a vortice. Parlerò di come è organizzato un generatore di calore a vortice e qual è il principio del suo funzionamento. Scoprirai anche se è possibile assemblare un dispositivo del genere con le tue mani e come farlo in un'officina domestica.

Applicazione

Nell'industria e nella vita di tutti i giorni, i generatori di calore a cavitazione hanno trovato applicazione in un'ampia varietà di aree di attività. A seconda delle attività impostate, vengono utilizzati per:

Riscaldamento - all'interno degli impianti, l'energia meccanica viene convertita in energia termica, grazie alla quale il liquido riscaldato si muove attraverso l'impianto di riscaldamento. Va notato che i generatori di calore a cavitazione possono riscaldare non solo gli impianti industriali, ma anche interi villaggi.
Riscaldamento acqua corrente - l'unità di cavitazione è in grado di riscaldare rapidamente un liquido, grazie al quale può sostituire facilmente una colonna a gas o elettrica.
Miscelazione di sostanze liquide - a causa della rarefazione negli strati con la formazione di piccole cavità, tali aggregati consentono di ottenere la giusta qualità di miscelazione di liquidi che non si combinano naturalmente a causa delle diverse densità.

Acquista o crea?

Come puoi vedere, i prezzi dei generatori di calore sono cosmici. Non tutti possono permettersi una fonte di energia così alternativa, quindi gli economisti stanno cercando di farcela con le proprie mani. Acquistare o fare da soli dipende direttamente non solo dal benessere della famiglia, ma anche dalle capacità e dalle capacità della persona. Se non ce ne sono, è meglio non correre rischi e non perdere tempo invano, perché il design del dispositivo ha una struttura piuttosto complessa.

Pertanto, il generatore di calore a cavitazione è un'ottima fonte alternativa di riscaldamento per la casa. Tuttavia, il suo costo elevato lo rende inaccessibile alla maggior parte della popolazione mondiale.
Puoi assemblarlo con le tue mani, ma questo passaggio è giustificato solo se hai un'abilità speciale.

Pro e contro

Rispetto ad altri generatori di calore, le unità di cavitazione differiscono per una serie di vantaggi e svantaggi.

I vantaggi di tali dispositivi includono:

Meccanismo molto più efficiente per ottenere energia termica;
Consuma significativamente meno risorse rispetto ai generatori di carburante;
Può essere utilizzato per riscaldare consumatori sia a bassa potenza che di grandi dimensioni;
Completamente ecologico - non emette sostanze nocive nell'ambiente durante il funzionamento.

Gli svantaggi dei generatori di calore a cavitazione includono:

Dimensioni relativamente grandi: i modelli elettrici e a combustibile sono molto più piccoli, il che è importante se installati in una stanza già gestita;
Elevato rumore dovuto al funzionamento della pompa dell'acqua e dell'elemento di cavitazione stesso, che ne rende difficile l'installazione nei locali domestici;
Rapporto inefficace tra potenza e prestazioni per ambienti con una piccola superficie quadrata (fino a 60 m2 è più vantaggioso utilizzare un'unità alimentata a gas, combustibile liquido o energia elettrica equivalente con un elemento riscaldante). \

Vantaggi e svantaggi

Come qualsiasi altro dispositivo, un generatore di calore di tipo a cavitazione ha i suoi lati positivi e negativi.

Tra i vantaggi si possono distinguere i seguenti indicatori:

disponibilità;
enormi risparmi;
non si surriscalda;
Efficienza tendente al 100% (è estremamente difficile per altri tipi di generatori raggiungere tali indicatori);
disponibilità di attrezzature, che consente di assemblare il dispositivo non peggiore di quello di fabbrica.

Vengono considerati i punti deboli del generatore Potapov:

dimensioni volumetriche che occupano un'ampia superficie della zona giorno;
alto livello di rumore del motore, che rende estremamente difficile dormire e riposare.

Il generatore utilizzato nell'industria differisce dalla versione home solo per le dimensioni. Tuttavia, a volte la potenza di un'unità domestica è così alta che non ha senso installarla in un monolocale, altrimenti la temperatura minima durante il funzionamento del cavitatore sarà di almeno 35 ° C.

Il video mostra una versione interessante di un generatore di calore a vortice per combustibili solidi

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CTG fai da te

L'opzione più semplice per l'implementazione a casa è un generatore di cavitazione di tipo tubolare con uno o più ugelli per il riscaldamento dell'acqua. Pertanto, analizzeremo un esempio di realizzazione di un dispositivo del genere, per questo avrai bisogno di:

Pompa: per il riscaldamento, assicurati di scegliere una pompa di calore che non teme l'esposizione costante alle alte temperature. Deve fornire una pressione di esercizio all'uscita di 4-12 atm.
2 manometri e manicotti per la loro installazione - posizionati su entrambi i lati dell'ugello per misurare la pressione all'ingresso e all'uscita dell'elemento di cavitazione.
Termometro per misurare la quantità di riscaldamento del liquido di raffreddamento nel sistema.
Valvola per l'eliminazione dell'aria in eccesso dal generatore di calore a cavitazione.Installato nel punto più alto del sistema.
Ugello: deve avere un diametro del foro da 9 a 16 mm, non è consigliabile fare di meno, poiché la cavitazione può verificarsi già nella pompa, il che ridurrà significativamente la sua durata. La forma dell'ugello può essere cilindrica, conica o ovale, da un punto di vista pratico, qualsiasi ti si addice.
I tubi e gli elementi di collegamento (radiatori di riscaldamento in loro assenza) sono selezionati in base al compito da svolgere, ma l'opzione più semplice sono i tubi di plastica per la saldatura.
Automazione dell'accensione / spegnimento del generatore di calore a cavitazione - di regola è legato al regime di temperatura, impostato per spegnersi a circa 80 ° C e per accendersi quando scende sotto i 60 ° C. Ma puoi scegliere tu stesso la modalità di funzionamento del generatore di calore di cavitazione.

Fico. 6: schema di un generatore di calore a cavitazione
Prima di collegare tutti gli elementi, è consigliabile tracciare un diagramma della loro posizione su carta, pareti o sul pavimento. I luoghi devono essere posizionati lontano da elementi infiammabili o questi ultimi devono essere rimossi a una distanza di sicurezza dall'impianto di riscaldamento.

Raccogli tutti gli elementi, come rappresentato nel diagramma, e controlla la tenuta senza accendere il generatore. Quindi testare il generatore di calore a cavitazione nella modalità di funzionamento, un normale aumento della temperatura del liquido è di 3 - 5 ° C in un minuto.

Principio operativo

Il generatore funziona secondo il principio della cavitazione, quando l'acqua viene versata in uno speciale vano della turbina (cavitatore) e la pompa inizia a far girare il cavitatore. In questo caso, le bolle d'acqua formate iniziano a collassare, generando calore aggiuntivo, che riscalda il liquido di raffreddamento.

In teoria, Potapov ha difeso una serie di lavori scientifici, in cui ha descritto il processo di generazione di energia rinnovabile. In pratica, è difficile dimostrarlo, tuttavia, un generatore di calore di cavitazione avviene tra altri metodi alternativi di generazione di calore.

Tipi di riscaldatore

La caldaia per riscaldamento a cavitazione appartiene a uno dei tipi comuni di riscaldatori. I più richiesti:

Installazioni rotanti, tra le quali merita particolare attenzione il dispositivo Griggs. L'essenza della sua azione si basa su una pompa centrifuga rotativa. Il design descritto esternamente assomiglia a un disco con diversi fori. Ciascuna di queste nicchie è chiamata cella di Griggs, il loro numero e i parametri funzionali sono interdipendenti dalla velocità dell'azionamento, dal tipo di gruppo elettrogeno utilizzato. Il fluido di lavoro viene riscaldato nello spazio tra il rotore e lo statore grazie al suo rapido movimento lungo la superficie del disco.
Riscaldatori statici. Le caldaie sono prive di qualsiasi parte in movimento, la cavitazione in esse è assicurata da speciali elementi Laval. Una pompa installata nell'impianto di riscaldamento imposta la pressione dell'acqua richiesta, che inizia a muoversi rapidamente e si riscalda. A causa degli stretti fori negli ugelli, il liquido si muove a una velocità accelerata. Grazie alla sua rapida espansione, si ottiene la cavitazione necessaria per il riscaldamento.

La scelta di questo o quel riscaldatore dipende dalle esigenze della persona. Va tenuto presente che il cavitatore rotante è più efficiente, inoltre è di dimensioni inferiori.

La particolarità dell'unità statica è l'assenza di parti rotanti, che è ciò che ne determina la lunga vita operativa. La durata del funzionamento senza manutenzione è fino a 5 anni. Se l'ugello si rompe, può essere facilmente sostituito, il che è molto più economico rispetto all'acquisto di un nuovo elemento di lavoro per un'installazione rotante.

Produzione e sviluppo di un cavitatore

Schema dispositivo generatore di calore stazionario.

Esistono molti modelli di cavitatori statici, ma in quasi tutti i casi sono realizzati sotto forma di un ugello. L'ugello viene spesso preso come base e modificato dal progettista. Il design classico è mostrato nella figura (IMMAGINE 1).

La prima cosa a cui devi prestare attenzione è la sezione del canale tra il confusore e il diffusore. La sua sezione trasversale non dovrebbe essere notevolmente ridotta, cercando così di garantire la massima caduta di pressione. Il volume di acqua pompata attraverso l'ugello sarà troppo piccolo. Se mescolato con acqua fredda, trasferirà calore insufficiente ad esso. Ciò significa che il volume totale di acqua non sarà in grado di riscaldarsi rapidamente. Inoltre, la piccola sezione trasversale del canale contribuirà all'aerazione dell'acqua che entra nell'ingresso della pompa di lavoro. Di conseguenza, questa pompa funzionerà rumorosamente e potrebbe verificarsi cavitazione nel dispositivo stesso.

Le migliori prestazioni possono essere ottenute con un diametro del condotto di 10-15 mm.

Conseguenze dannose

Danni da cavitazione (parte della pompa)

Danni da cavitazione dell'elica
L'aggressività chimica dei gas nelle bolle, che hanno anche una temperatura elevata, provoca l'erosione dei materiali con cui il liquido viene a contatto, in cui si sviluppa la cavitazione. Questa erosione è uno dei fattori degli effetti dannosi della cavitazione. Il secondo fattore è dovuto a grandi superamenti di pressione derivanti dal collasso delle bolle e che interessano le superfici di questi materiali.

L'erosione da cavitazione dei metalli provoca la distruzione delle eliche delle navi, dei corpi di lavoro delle pompe, delle turbine idrauliche, ecc., La cavitazione è anche causa di rumore, vibrazioni e una diminuzione dell'efficienza delle unità idrauliche.

Il collasso delle bolle di cavitazione porta al fatto che l'energia del liquido circostante è concentrata in volumi molto piccoli. Pertanto, si formano punti caldi e si generano onde d'urto, che sono fonti di rumore e portano all'erosione del metallo. Il rumore di cavitazione è un problema particolare sui sottomarini, poiché riduce la furtività. Esperimenti hanno dimostrato che anche le sostanze chimicamente inerti all'ossigeno (oro, vetro, ecc.) Sono esposte agli effetti dannosi e distruttivi della cavitazione, anche se molto più lentamente. Ciò dimostra che, oltre al fattore di aggressività chimica dei gas nelle bolle, è importante anche il fattore di superamento della pressione derivante dal collasso delle bolle. La cavitazione porta a un'elevata usura delle parti in lavorazione e può ridurre notevolmente la durata della vite e della pompa. In metrologia, quando si utilizzano misuratori di portata a ultrasuoni, le bolle di cavitazione modulano le onde in un ampio spettro, comprese le frequenze emesse dal misuratore di portata, il che porta alla distorsione delle sue letture.

Caratteristiche del progetto

Nonostante la semplicità del dispositivo, ci sono caratteristiche che devono essere prese in considerazione durante il montaggio:

il tubo di ingresso è collegato alla pompa tramite una flangia.
La pompa per aumentare la pressione dell'acqua nell'appartamento sarà responsabile della fornitura di liquido con la pressione richiesta;
la velocità e la pressione richieste si ottengono tramite tubi di un certo diametro.
L'acqua inizia a muoversi rapidamente al centro della vasca di lavoro, dove i flussi si mescolano;
il controllo della velocità viene effettuato utilizzando dispositivi speciali installati su entrambi gli ugelli della camera;
l'acqua, attraverso la valvola di sicurezza si sposta verso l'uscita, attraverso la quale ritorna al punto di partenza.
Il movimento costante crea il riscaldamento dell'acqua, il calore viene convertito in energia meccanica.

I calcoli del calore vengono eseguiti secondo le seguenti formule:

Epot = - 2 * Ekin, dove

Ekin = mV2 / 2 - valore cinetico variabile.

L'assemblaggio fai-da-te di un generatore di cavitazione farà risparmiare non solo sul carburante, ma anche sull'acquisto di modelli di serie.

La produzione di tali generatori di calore è stata stabilita in Russia e all'estero.

I dispositivi hanno molti vantaggi, ma il principale svantaggio - il costo - li annulla. Il prezzo medio per un modello domestico è di circa 50-55 mila rubli.

Dopo aver assemblato da soli un generatore di calore a cavitazione, otteniamo un dispositivo ad alta efficienza.

Per il corretto funzionamento del dispositivo è necessario proteggere le parti metalliche mediante verniciatura. È meglio mettere le parti a contatto con il liquido a pareti spesse, il che aumenterà la durata.

Nel video proposto, vedere un chiaro esempio del lavoro di un generatore di calore a cavitazione fatto in casa.

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Generatore di calore a cavitazione statica

Questo tipo di generatore di calore viene chiamato solo convenzionalmente statico. Ciò è dovuto all'assenza di parti rotanti nella struttura del vortice del cavitatore. Per creare processi di cavitazione vengono utilizzati vari tipi di ugelli.

Affinché si verifichi la cavitazione, è necessario fornire un'elevata velocità di movimento nel cavitatore del liquido. Per questo, dovrebbe essere utilizzata una normale pompa centrifuga. La pompa aumenterà la pressione del fluido davanti all'ugello. Correrà nell'apertura dell'ugello, che ha una sezione trasversale molto più piccola rispetto alla tubazione di alimentazione. Ciò fornisce un'elevata velocità all'uscita dall'ugello. Con l'aiuto di una forte espansione del liquido, si verifica la cavitazione. Ciò sarà facilitato anche dall'attrito del liquido contro la superficie del canale e dalla turbolenza dell'acqua, che si verificano nel caso di un forte allineamento del getto dall'ugello. L'acqua si riscalda per gli stessi motivi del design a vortice rotante, ma con un'efficienza leggermente inferiore.

Schema del principio di funzionamento di un generatore di calore fisso.

Il dispositivo di un generatore di calore statico non richiede un'elevata precisione nella produzione di parti. Nella produzione di queste parti, la lavorazione è ridotta al minimo rispetto a un design rotativo. A causa dell'assenza di parti rotanti, il problema delle parti di tenuta e dei gruppi di accoppiamento può essere facilmente risolto. Anche qui non è necessario il bilanciamento. La durata del cavitatore è molto più lunga. Anche in caso di esaurimento della risorsa dell'ugello, la sua produzione e sostituzione richiederà costi di materiale molto inferiori. In questo caso, il generatore di calore a cavitazione rotante dovrà essere fabbricato di nuovo.

Lo svantaggio di un dispositivo statico è il costo della pompa. Tuttavia, il costo per realizzare un generatore di calore di questo dispositivo praticamente non differisce da una struttura a vortice rotante. Se ricordiamo la risorsa di entrambe le installazioni, questo svantaggio si trasformerà in un vantaggio, perché in caso di sostituzione del cavitatore, non è necessario cambiare la pompa.

Pertanto, ha senso pensare a come realizzare un generatore di calore a vortice statico.

Produzione del generatore di calore a vortice Potapov

Sono stati sviluppati molti altri dispositivi che operano su principi completamente diversi. Ad esempio, i generatori di calore a vortice di Potapov, realizzati a mano. Sono chiamati convenzionalmente statici. Ciò è dovuto al fatto che il dispositivo idraulico non ha parti rotanti nella struttura. Di norma, i generatori di calore a vortice ricevono calore utilizzando una pompa e un motore elettrico.

Il passo più importante nel processo di creazione di una tale fonte di calore con le tue mani sarà la scelta del motore. Dovrebbe essere selezionato in base alla tensione. Esistono numerosi disegni e diagrammi di un generatore di calore a vortice fai-da-te, che dimostrano i metodi per collegare un motore elettrico con una tensione di 380 volt a una rete di 220 volt.

Assemblaggio del telaio e installazione del motore

L'installazione fai-da-te di una fonte di calore Potapov inizia con l'installazione di un motore elettrico. Attaccalo prima al letto. Quindi utilizzare una smerigliatrice angolare per fare gli angoli. Tagliateli da un quadrato adatto.Dopo aver fatto 2-3 quadrati, fissarli alla traversa. Quindi utilizzare una saldatrice per assemblare una struttura rettangolare.

Se non hai una saldatrice a portata di mano, non è necessario tagliare i quadrati. Basta ritagliare i triangoli nei punti della piega prevista. Quindi piega i quadrati usando una morsa. Utilizzare bulloni, rivetti e dadi per fissare.

Dopo il montaggio, puoi dipingere il telaio e praticare dei fori nel telaio per montare il motore.

Installazione della pompa

Il prossimo elemento importante della nostra idrocostruzione a vortice sarà la pompa. Al giorno d'oggi, nei negozi specializzati, puoi facilmente acquistare un'unità di qualsiasi potenza. Quando lo scegli, presta molta attenzione a 2 cose:

Deve essere centrifugo.
Scegli un'unità che funzioni in modo ottimale con il tuo motore elettrico.

Dopo aver acquistato la pompa, fissarla al telaio. Se non ci sono abbastanza traverse, fai altri 2-3 angoli. Inoltre, sarà necessario trovare un accoppiamento. Può essere acceso al tornio o acquistato da qualsiasi ferramenta.

Generatore di calore a cavitazione vortice Potapov su legno, realizzato a mano, è costituito da un corpo, che è realizzato a forma di cilindro. Vale la pena notare che alle sue estremità devono essere presenti fori passanti e ugelli, altrimenti non sarà possibile collegare correttamente la struttura idraulica all'impianto di riscaldamento.

Inserire il getto appena dietro l'ingresso. Viene selezionato individualmente. Tuttavia, ricorda che il suo foro dovrebbe essere 8-10 volte più piccolo del diametro del tubo. Se il foro è troppo piccolo, la pompa si surriscalda e non sarà in grado di far circolare l'acqua correttamente.

Inoltre, a causa della vaporizzazione, il generatore di calore a cavitazione a vortice di Potapov su legno sarà altamente suscettibile all'usura idroabrasiva.

Come fare una pipa

Il processo di realizzazione di questo elemento della fonte di calore di Potapov sul legno avverrà in più fasi:

Per prima cosa, usa una smerigliatrice per tagliare un pezzo di tubo con un diametro di 100 mm. La lunghezza del pezzo deve essere di almeno 600-650 mm.
Quindi creare una scanalatura esterna nel pezzo e tagliare il filo.
Quindi creare due anelli lunghi 60 mm. il calibro degli anelli deve corrispondere al diametro del tubo.
Quindi tagliare i fili per i semianelli.
La fase successiva è la produzione di coperchi. Devono essere saldati dal lato degli anelli dove non c'è filettatura.
Quindi, praticare un foro centrale nelle coperture.
Quindi utilizzare una punta da trapano grande per smussare l'interno del coperchio.

Dopo le operazioni effettuate, il generatore di calore a cavitazione alimentato a legna deve essere collegato all'impianto. Inserire un tubo di derivazione con un ugello nell'apertura della pompa da cui viene fornita l'acqua. Collegare l'altro raccordo all'impianto di riscaldamento. Collegare l'uscita dal sistema idraulico alla pompa.

Se vuoi regolare la temperatura del liquido, installa un meccanismo a sfera proprio dietro l'ugello.

Con il suo aiuto, il generatore di calore Potapov su legno farà scorrere l'acqua in tutto il dispositivo molto più a lungo.

È possibile aumentare le prestazioni della fonte di calore Potapov

In questo dispositivo, come in qualsiasi sistema idraulico, si verifica una perdita di calore. Pertanto, è desiderabile circondare la pompa con una camicia d'acqua. Per fare questo, crea un alloggiamento termoisolante. Rendere il calibro esterno di tale dispositivo di protezione più grande del diametro della pompa.

Un tubo già pronto da 120 mm può essere utilizzato come pezzo grezzo per l'isolamento termico. Se non hai questa opportunità, puoi realizzare un parallelepipedo con le tue mani usando la lamiera. La dimensione della figura dovrebbe essere tale che l'intera struttura del generatore possa adattarsi facilmente al suo interno.

Il pezzo deve essere realizzato solo con materiali di qualità per resistere senza problemi all'alta pressione dell'impianto.

Al fine di ridurre ulteriormente la perdita di calore intorno alla cassa, realizzare un isolamento termico, che può essere successivamente rivestito con un rivestimento in lamiera.

Qualsiasi materiale in grado di resistere al punto di ebollizione dell'acqua può essere utilizzato come isolante.

La produzione di un isolante termico avverrà in più fasi:

Innanzitutto, assembla il dispositivo, che consisterà in una pompa, un tubo di collegamento, un generatore di calore.
Successivamente, seleziona le dimensioni ottimali del dispositivo di isolamento termico e trova un tubo di un calibro adatto.
Quindi fai le copertine su entrambi i lati.
Successivamente, fissare saldamente i meccanismi interni del sistema idraulico.
Alla fine, fare un ingresso e fissare (saldare o avvitare) un tubo al suo interno.

Terminate le operazioni saldare la flangia all'estremità del tubo idraulico. Se hai difficoltà con il montaggio dei meccanismi interni, puoi creare una cornice.

Assicurati di controllare la tenuta dei gruppi del generatore di calore e il tuo sistema idraulico per perdite. Infine, ricordati di regolare la temperatura con una palla.

Protezione antigelo

Prima di tutto, crea un rivestimento isolante. Per fare questo, prendi un foglio zincato o un sottile foglio di alluminio. Ritaglia due rettangoli. Ricorda che è necessario piegare il foglio su un mandrino con un diametro maggiore. Puoi anche piegare il materiale sulla traversa.

Per prima cosa, adagia il foglio tagliato e premilo sopra con un pezzo di legno. Con l'altra mano premere sul foglio in modo che si formi una leggera piega su tutta la lunghezza. Quindi sposta leggermente di lato il pezzo e continua a piegarlo fino a ottenere un cilindro cavo.

Quindi crea una copertura per l'involucro. Si consiglia di avvolgere l'intera struttura di isolamento termico con uno speciale materiale resistente al calore (lana di vetro, ecc.), Che deve essere successivamente fissato con un filo.

Realizziamo generatori di energia gratuita con le nostre mani. Istruzioni e schemi di fabbricazione