О сверхэффективности вихревых теплогенераторов и не только

Размещено на http://allbest.ru

О сверхэффективности вихревых теплогенераторов и не только

Кузнецов С.В., редакция журнала

«Новости теплоснабжения»

В публикациях периодически появляется информация о различных теориях, объясняющих причины явлений, возникающих при работе вихревых теплогенераторов, о различных конструкциях установок, приводятся данные экспериментов.

При этом численное значение эффективности вихревых теплогенераторов - так называемый коэффициент преобразования энергии (КПЭ - отношение производимой теплоты к потребляемой электрической энергии) в некоторых исследованиях меньше 1, в некоторых имеет значение чуть большее 1 (в пределах возможной погрешности измерений), а в некоторых - существенно превышает 1.

Так, например, в результате испытаний теплогенератора на основе вихревой трубы, проведенных в лаборатории «Основы трансформации тепла» кафедры «Промышленные теплоэнергетические системы» МЭИ было определено, что при затраченных 2 кВтч электрической энергии количество произведенного тепла составляет 3817 ккал (4,4 кВтч) [1]. Однозначного объяснения происхождения дополнительно выработанной тепловой энергии найдено не было. вихревой теплогенератор вода температура

Опрос специалистов предприятий, где уже находятся в эксплуатации вихревые теплогенераторы показал, что в большинстве случаев значение коэффициента преобразования энергии (КПЭ) установок (например, усредненный за отопительный сезон) назвать никто не может, т.к. он не определялся (показания измерительных приборов либо не снимаются и не анализируются, либо отсутствуют сами приборы).

Первоначально проводятся испытания, которые позволяют определить только работоспособность оборудования. И если в производственном помещении поддерживается температура воздуха, например -14-16 °C, то работа системы отопления на основе вихревых теплогенераторов в осенне-зимний период признается эффективной.

Поэтому и отзывы об эффективности работы таких установок в большинстве своем субъективны.

Интересен тот факт, что выбор вихревых теплогенераторов в качестве отопительных установок осуществляется не всегда в результате технико-экономического сравнения вариантов отопления помещений, а иногда только потому, что «так сложилось».

Несмотря на все сомнения, что эффективность установок превышает единицу, людям хочется верить, что именно в их случае, на их предприятии установки покажут свою сверхэффективность.

А существует ли сверхэффективность вихревых теплогенераторов? На этот вопрос попытались ответить авторы экспериментов, описанных в [2]. Был изготовлен вихревой теплогенератор, ротор которого приводился во вращение электродвигателем с установленной мощностью 11 кВт.

Первоначально осуществлялись только испытания теплогенератора. Водопроводную воду, имеющую начальную температуру в бочке (накопительной емкости) 20 °С, нагревали с помощью теплогенератора, многократно прокачивая ее по замкнутому контуру бочка - теплогенератор до тех пор, пока температура воды в бочке не достигнет 85 °С.

В конце такого прогона из теплогенератора выходила уже кипящая вода. По температуре на входе и на выходе теплогенератора, измеренному расходу воды и затратам электроэнергии было определено, что КПЭ равен 3. Но тот же КПЭ, рассчитанный на основании изменения температуры воды в бочке, составлял значение немногим больше 1.

Авторы эксперимента предположили, что причиной является быстрое остывание бочки из-за ее теплообмена с окружающей средой. Но теплоизоляция бочки, трубопроводов и самого теплогенератора не повлияли на значение КПЭ, рассчитанного по изменению температуры воды в бочке. Зато уменьшилось значение КПЭ до 1,4-1,5 (вместо 3), рассчитанного по разности температур на входе и на выходе теплогенератора.

Объяснение этому было только одно - на результаты повлияло то, что в процессе установки теплоизоляции термометр пришлось перенести на некоторое расстояние от выхода из теплогенератора.

Для проверки этого предположения на отводящем шланге были установлены три термометра с интервалом 0,5 м и дополнительный - на корпусе теплогенератора.

Результаты этих измерений представлены в таблице. Температура корпуса оказалась выше температуры кипения воды при нормальных условиях, т.к. в экспериментах давление воды в теплогенераторе регулировалось вентилем на его выходе в пределах от 0 до 3 ати.

Таблица. Результаты измерений температуры на входе (Т_вх), на корпусе (Т_к) и на выходе теплогенератора (Т₁Т₃).

Поскольку вода по шлангу шла со скоростью около 0,5 м/с, то эксперимент показал, что снижение температуры воды происходит за считанные секунды.

Это подтвердило гипотезу о возможности изменения удельной теплоемкости воды: в вихревом теплогенераторе она уменьшается до некоторой величины, в результате чего температура воды там повысится без изменения ее теплосодержания, а после выхода из теплогенератора теплоемкость воды постепенно восстановится до нормального значения, в результате чего температура воды со временем самопроизвольно уменьшится до исходной величины без обмена теплом с окружающей средой.

По мнению авторов, этот эксперимент четко и просто объяснил, почему разные исследователи получают противоречащие друг другу результаты испытаний вихревых теплогенераторов.

Одни уверяли, что достигли эффективности 5 и большей; другие утверждали, что, испытав такой теплогенератор у себя, убедились, что его эффективность едва превышает единицу, если вообще превышает.

Возможно, что те, кто продавали теплогенератор, размещали термометр поближе к выходу теплогенератора, а покупатели, не догадываясь об этой особенности, измеряли температуру воды на расстоянии от выхода.

Результаты описанного эксперимента показали отсутствие преимуществ нагрева воды в вихревых теплогенераторах перед обычными электрическими котлами, т.к. при расчете теплового баланса общий КПЭ отопительной системы не превысит единицы.

Т.к. насколько такой теплогенератор будет согревать воздух комнаты возле себя в одном ее углу больше, чем обычный электрический котел, настолько выходящая из него вода потом охладит этот воздух в другом углу комнаты, отбирая все избыточное тепло обратно.

Такая система очень сильно напоминает работу теплового насоса, использующего тепло низкопотенциального источника, а подтверждением этого, возможно, является эксперимент, описанный в [3].

При испытаниях активного ротационного теплогенератора с активатором турбинного типа, снабженного электронасосом мощностью 5,5 кВт, в его рабочую камеру подавалась водопроводная вода с температурой около 20 °С, которая нагревалась в ней до температуры 55 °С и затем поступала в теплообменник, где за время около 1,5 мин отдавала часть своего тепла калориметру, охлаждаясь при этом до температуры около 25 °С, а затем сбрасывалась в теплоизолированный отстойник. Через некоторое время (около 10 мин) вода в отстойнике самопроизвольно охлаждалась до температуры 12-15 °С.

Эффективность теплогенератора в этом эксперименте, вычисленная как отношение измеренного количества тепла, переданного теплообменником калориметру в течение заданного времени, к измеренной энергии, потребляемой электронасосом за то же время, существенно превысила единицу.

По мнению авторов эксперимента, такой результат объясняется тем, что для производства теплоты были использованы не только электроэнергия, но и теплота, «извлекаемая» из водопроводной воды, т.е. та тепловая энергия, которая необходима для возврата воды в исходное состояние (нагрев от 12-15 °С до 20 °С).

Рассмотренные выше эксперименты являются лишь небольшой частью попыток хоть как-то объяснить явления, сопровождающие работу вихревых теплогенераторов, и это будет продолжаться до тех пор, пока не будут расставлены все точки над «и». Тем, кто все же решается установить у себя такие установки необходимо учесть следующие моменты:

- вихревые теплогенераторы работоспособны и вполне могут применяться на объектах, где использование других источников тепла затруднительно или невозможно.

Составить конкуренцию они могут только котлам, работающим на дизельном топливе. С большой натяжкой, учитывая затраты на замену нагревательных элементов в электрокотлах, могут конкурировать и с ними;

- системы не автономны, зависят от надежности поставок электроэнергии. В случае прекращения электроснабжения объект останется без тепла;

- коэффициент преобразования энергии таких теплогенераторов не превышает единицы (например, в паспорте к одной из таких установок производитель указывает значение «более 0,91»);

- так как истинная теплопроизводительность теплогенераторов обычно неизвестна, расчет необходимой для теплоснабжения объекта электрической мощности теплогенератора затруднен;

- работа теплогенераторов сопровождается значительным шумом;

- применение вихревых теплогенераторов экономически эффективно до тех пор, пока они не будут отнесены к оборудованию, на которое распространяются повышенные тарифы на электроэнергию;

- в последнее время особенно в энергодефицитных регионах усилен контроль за исполнением Инструкции о порядке согласования применения электрокотлов и других электронагревательных приборов (утв. Минтопэнерго РФ 24 ноября 1992 г.).

В п. 5.1 данной инструкции отмечено, что применение электроэнергии для отопления и горячего водоснабжения может рассматриваться только при условии включения электронагревательных приборов в ночное время, оснащения их аккумуляторами тепла и автоматикой, исключающей работу в дневные часы.

В примечании к п. 5.2.1 также сказано, что технико-экономическое обоснование должно подтверждать экономию первичного топлива в случаях применения электроотопления.

Литература

1. Мартынов А.В. Децентрализованные системы теплоснабжения // Новости теплоснабжения. 2006. № 7.

2. Фоминский Л.П., Шевченко Т.Г., Грузман Р.М., Глухов Н.В., ХабрахмановА.Р. Иллюзорное тепло сверхединичных гидродинамических теплогенераторов / Сб. докладов научно-технической конференции «Аномальные физические явления в энергетике и перспективы создания нетрадиционных источников энергии». Харьков. 15-16 июня 2005.

3. Фурмаков Е.Ф. Могут ли гидродинамические теплогенераторы работать сверхэффективно? / В сб. «Проблемы исследования вселенной» С.-Пб. 2004.

4. Материалы интернет-сайта сторонников и противников вихревой энергетики (www.rosdon.h1.ru).

Размещено на Allbest.ru