Вихревой генератор своими руками: Вихревой теплогенератор своими руками — схема сборки + Видео

Содержание

Вихревой теплогенератор – новый источник тепла в доме

Множество полезных изобретений осталось невостребованными. Это происходит из-за человеческой лени или из-за страха перед непонятным. Одним из таких открытий долгое время был вихревой теплогенератор. Сейчас на фоне тотальной экономии ресурсов, стремлению к использованию экологически чистых источников энергии, теплогенераторы стали применять на практике для отопления дома или офиса. Что же это такое? Прибор, который раньше разрабатывался только в лабораториях, или новое слово в теплоэнергетике.

Система отопления с вихревым теплогенератором

Принцип действия

Основой работы теплогенераторов является преобразование механической энергии в кинетическую, а затем – в тепловую.

Еще в начале ХХ столетия Жозеф Ранк обнаружил сепарацию вихревой струи воздуха на холодную и горячую фракции. В середине прошлого века немецкий изобретатель Хилшем модернизировал устройство вихревой трубы.  Спустя немного времени, русский ученый А. Меркулов запустил в трубу Ранке вместо воздуха воду. На выходе температура воды значительно повысилась. Именно этот принцип лежит в основе работы всех теплогенераторов.

Проходя  через водяной вихрь, вода образует множество воздушных пузырьков. Под воздействием давления жидкости пузырьки разрушаются. Вследствие этого освобождается какая-то часть энергии. Происходит нагрев воды. Этот процесс получил название кавитация. На принципе кавитации рассчитывается работа всех вихревых теплогенераторов. Генератор такого типа называется «кавитационный».

Виды теплогенераторов

Все теплогенераторы делятся на два основных вида:

  1. Роторный. Теплогенератор, в котором вихревой поток создается при помощи ротора.
  2. Статический. В таких видах водяной вихрь создается при помощи специальных кавитационных трубок. Давление воды производит центробежный насос.

Каждый вид обладает своими преимуществами и недостатками, на которых следует остановиться подробнее.

Роторный теплогенератор

Статором в данном устройстве служит корпус центробежного насоса.

Роторы могут быть различные. В интернете представлено множество схем и инструкций по их выполнению. Теплогенераторы – скорее научный эксперимент, постоянно находящийся в процессе разработки.

Конструкция роторного генератора

Наиболее простой принято считать конструкцию с диском. По всей поверхности ротора просверливается некоторое число отверстий. Их глубина и диаметр рассчитываются в соответствии с мощностью ротора.

Корпусом является пустотелый цилиндр. Расстояние между корпусом и вращающейся частью рассчитывается индивидуально (1.5-2 мм).

Нагревание среды происходит благодаря ее трению с корпусом и ротором. Помогают этому пузырьки, которые образуются за счет кавитации воды в ячейках ротора. Производительность таких устройств на 30% выше статических. Установки довольно шумные. Имеют повышенную изношенность деталей, за счет постоянного воздействия агрессивной среды. Требуется постоянный контроль: за состоянием сальников, уплотнителей и др. Это значительно усложняет и удорожает обслуживание. При их помощи редко монтируют отопление дома, им нашли немного другое применение – обогрев больших производственных помещений.

Модель промышленного кавитатора

Статический теплогенератор

Основной плюс данных установок в том, что в них ничего не вращается. Электроэнергия тратится только на работу насоса. Кавитация происходит при помощи естественных физических процессов в воде.

КПД таких установок иногда превышает 100%. Средой для генераторов может быть жидкость, сжатый газ, тосол, антифриз.

Разница между температурой входа и выхода может достигать 100⁰С. При работе на сжатом газе, его вдувают по касательной в вихревую камеру. В ней он ускоряется. При создании вихря, горячий воздух проходит сквозь коническую воронку, а холодный возвращается. Температура может достигать 200⁰С.

Достоинства:

  1. Может обеспечить большую разность температур на горячем и холодном концах, работать при низком давлении.
  2. КПД не ниже 90%.
  3. Никогда не перегревается.
  4. Пожаро,- и взрывобезопасен. Может использоваться во взрывоопасной среде.
  5. Обеспечивает быстрый и эффективный нагрев всей системы.
  6. Может использоваться как для обогрева, так и для охлаждения.

В настоящее время применяется недостаточно часто. Используют кавитационный теплогенератор, чтобы удешевить отопление дома или производственных помещений при наличии сжатого воздуха. Недостатком остается довольно высокая стоимость оборудования.

Теплогенератор Потапова

Популярным и более изученным является изобретение теплогенератора Потапова. Он считается статическим устройством.

Сила давления в системе создается центробежным насосом. Струя воды подается с большим напором в улитку. Жидкость начинает разогреваться благодаря вращению по изогнутому каналу. Она попадает в вихревую трубу. Метраж трубы должен быть больше ширины в десятки раз.

Схема устройства генератора

  1. Патрубок
  2. Улитка.
  3. Вихревая труба.
  4. Верхний тормоз.
  5. Выпрямитель воды.
  6. Соединительная муфта.
  7. Нижнее тормозное кольцо.
  8. Байпас.
  9. Отводная линия.

Вода проходит по расположенной вдоль стенок винтовой спирали. Дальше поставлено тормозное устройство для выведения части горячей воды. Струя немного разравнивается пластинами, прикрепленными к втулке. Внутри имеется пустое пространство, соединенное с еще одним тормозным устройством.

Вода с высокой температурой поднимается, а холодный вихревой поток жидкости спускается по внутреннему пространству. Холодный поток соприкасается с горячим через пластины на втулке и нагревается.

Теплая вода спускается к нижнему тормозному кольцу и еще подогревается благодаря кавитации. Подогретый поток от нижнего тормозного устройства проходит через байпас в отводящий патрубок.

Верхнее тормозное кольцо имеет проход, диаметр которого равен поперечнику вихревой трубы. Благодаря ему горячая вода может попасть в патрубок. Происходит смешивание горячего и теплого потока. Дальше вода используется по назначению. Обычно для обогрева помещений или бытовых нужд. Обрат присоединяется к насосу. Патрубок – к входу в систему отопления дома.

Чтобы установить теплогенератор Потапова, необходима диагональная разводка. Горячий теплоноситель нужно подавать в верхний ход батареи, а из нижнего будет выходить холодный.

Генератор Потапова собственными силами


Существует много промышленных моделей генератора. Для опытного мастера не составит труда изготовить вихревой теплогенератор своими руками:

  1. Вся система должна быть надежно закреплена. При помощи уголков изготавливают каркас. Можно использовать сварку или болтовое соединение. Главное, чтобы конструкция была прочной.
  2. На станине укрепляют электродвигатель. Его подбирают соответственно площади помещения, внешним условиям и имеющемуся напряжению.
  3. На раме крепится водяной насос. При его выборе учитывают:
  • насос необходим центробежный;
  • у двигателя хватит сил для его раскрутки;
  • насос должен выдерживать жидкость любой температуры.
  1. Насос присоединяется к двигателю.
  2. Из толстой трубы диаметром 100 мм изготавливается цилиндр длиной 500-600 мм.
  3. Из толстого плоского металла необходимо изготовить две крышки:
  • одна должна иметь отверстие под патрубок;
  • вторая под жиклер. На краю делается фаска. Получается форсунка.
  1. Крышки к цилиндру лучше крепить резьбовым соединением.
  2. Жиклер находится внутри. Его диаметр должен быть в два раза меньше ¼ части диаметра цилиндра.

Очень маленькое отверстие приведет к перегреву насоса и быстрому износу деталей.

  1. Патрубок со стороны форсунки подключается к подаче насоса. Второй подключают к верхней точке системы отопления. Остывшая вода из системы подключается к входу насоса.
  2. Вода под давлением насоса подается в форсунку. В камере теплогенератора ее температура увеличивается благодаря вихревым потокам. Потом она подается в отопление.

Схема кавитационного генератора

  1. Жиклер.
  2. Вал электродвигателя.
  3. Вихревая труба.
  4. Входящая форсунка.
  5. Отводящий патрубок.
  6. Гаситель вихрей.

Для регулирования температуры, за патрубком ставят задвижку. Чем меньше она открыта, тем дольше вода в кавитаторе, и тем выше ее температура.

При прохождении воды через жиклер, получается сильный напор. Он бьет в противоположную стену и за счет этого закручивается. Поместив в середину потока дополнительную преграду, можно добиться большей отдачи.

Гаситель вихрей

На этом основана работа гасителя вихрей:

  1. Изготавливается два кольца, ширина 4-5 см, диаметр немного меньше цилиндра.
  2. Из толстого металла вырезается 6 пластин длиной ¼ корпуса генератора. Ширина зависит от диаметра и подбирается индивидуально.
  3. Пластины закрепляются внутрь колец друг напротив друга.
  4. Гаситель вставляется напротив сопла.

Разработки генераторов продолжаются. Для увеличения производительности с гасителем можно экспериментировать.

В результате работы происходят теплопотери в атмосферу. Для их устранения можно изготовить теплоизоляцию. Сначала ее делают из металла, а поверх обшивают любым изолирующим материалом. Главное, чтобы он выдерживал температуру кипения.

Для облегчения введения в эксплуатацию и обслуживания генератора Потапова необходимо:

  • окрасить все металлические поверхности;
  • изготавливать все детали из толстого металла, так теплогенератор дольше прослужит;
  • во время сборки есть смысл изготовить несколько крышек с различным диаметром отверстий. Опытным путем подбирается оптимальный вариант для данной системы;
  • до подключения потребителей, закольцевав генератор, необходимо проверить его герметичность и работоспособность.

Гидродинамический контур

Для правильного монтажа вихревого теплогенератора необходим гидродинамический контур.

Схема подключения контура

 Для его изготовления необходимы:

  • выходной манометр, для измерения давления на выходе из кавитатора;
  • термометры для измерения температуры до и после теплогенератора;
  • сбросной кран для удаления воздушных пробок;
  • краны на входе и выходе;
  • манометр на входе, для контроля давления насоса.

Гидродинамический контур упростит обслуживание и контроль за работой системы.

При наличии однофазной сети, можно использовать частотный преобразователь. Это позволит поднять скорость вращения насоса, подобрать правильную.

Вихревой теплогенератор применяется для отопления дома и подачи горячей воды. Имеет ряд преимуществ перед другими обогревателями:

  • установка теплогенератора не требует разрешительных документов;
  • кавитатор работает в автономном режиме и не требует постоянного контроля;
  • является экологически чистым источником энергии, не имеет вредных выбросов в атмосферу;
  • полная пожаро,- и взрывобезопасность;
  • меньший расход электричества. Неоспоримая экономичность, КПД приближается к 100%;
  • вода в системе не образует накипи, не требуется дополнительная водоподготовка;
  • может использоваться как для отопления, так и для подачи горячей воды;
  • занимает мало места и легко монтируется в любую сеть.

С учетом всего этого, кавитационный генератор становится более востребованным на рынке. Такое оборудование с успехом применяют для отопления жилых и офисных помещений.

Видео. Вихревой теплогенератор своими руками.

Налаживается производство таких генераторов. Современная промышленность предлагает роторные генераторы и статические. Они оборудованы приборами контроля и датчиками защиты. Можно подобрать генератор, чтобы смонтировать отопление помещений любой площади.

Научные лаборатории и народные умельцы продолжают эксперименты по усовершенствованию теплогенераторов. Возможно, скоро вихревой теплогенератор займет свое достойное место среди приборов отопления.

Оцените статью:

Вихревой генератор тепла. Вихревой теплогенератор своими руками. Вихревые теплогенераторы

Когда заходит речь об отопительных системах и приборах для обогрева жилого дома, то сразу возникает множество мнений.

Одни утверждают, что лучше газового отопления ничего не существует, другие доказывают эффективность , третьи – никак не нарадуются . Несомненно, все виды отопления имеют свои преимущества, но мы хотели бы обратить внимание на обогрев жилища электричеством.

Главным преимуществом такого вида обогрева является удобство эксплуатации: ведь не нужно заготавливать топливо и постоянно очищать оборудование от продуктов сгорания. Некоторые скептики, читая эти строки, резонно могут заметить: а как же быть с постоянным подорожанием электроэнергии? Куда же тогда девается эффективность электрического оборудования для отопления?

Смело можно ответить: в последнее время набирает популярности вихревый индукционный нагреватель, который создан на основе передовых современных технологий. Стоит также отметить, что расходы на этот вид электрического отопления значительно сокращены. (Об особенностях индукционного отопления читайте ).

Поэтому, в этой статье мы подробно расскажем, что собой представляет вихревый индукционный нагреватель (сокращенно – ВИН), а также опишем все его преимущества и недостатки.

Конструкция

Вихревый индукционный обогреватель представляет собой прибор, в котором для подогрева теплоносителя используется энергия электромагнитного поля.

Иначе говоря, ВИН преобразует этот вид энергии в тепловую.

Этот вид индукционного котла состоит из следующих конструктивных частей:

  1. Нагревательный элемент, как правило, представлен в виде металлической трубы, которая помещается в электромагнитное поле.
  2. Индуктор, который является генератором электромагнитного поля. Обычно он представлен в виде цилиндра, состоящего из витков медной проволоки.
  3. Генератор переменного тока. Этот узел отвечает за преобразование обычной электроэнергии в высокочастотный ток.

Принцип работы ВИН

Принцип индукционного нагрева Алгоритм функционирования вихревого индукционного нагревателя заключается в следующих последовательных действиях:

  • генератор образует высокочастотный ток и подает его на индуктор;
  • индуктор, принимая этот ток, создает возле цилиндрической катушки электромагнитное поле;
  • нагревательный элемент, который находится внутри катушки из медной проволоки, разогревается с помощью вихревых токов, которые созданы электромагнитным полем;
  • теплоноситель, который находится внутри нагревательного элемента, одновременно с ним разогревается, и непосредственно подается к радиаторам отопления.

Важный факт: весь процесс работы ВИН происходит практически без энергетических потерь.

Преимущества и недостатки

Согласно отзывам владельцев ВИН, использование нагревателя этого вида имеет целый ряд достоинств, к которым можно отнести следующие важные моменты:

Для большей убедительности преимуществ этого вида котлоагрегата, приведем для примера технические характеристики нагревателя модели ВИН-15:

Трудно не согласиться, что это достаточно позитивные характеристики котла этой модели.

К основным негативным моментам использования вихревого индукционного нагревателя можно отнести следующее:

  • электромагнитное поле разогревает не только теплообменник, но и все окружающие предметы, в том числе и человеческие ткани;
  • Важный момент: человеку не стоит долго находиться возле индукционного нагревателя!

  • если в поле действия электромагнитного поля окажется ферромагнитное изделие, то это неминуемо будет приводить к перегреву котла из-за дополнительного намагничивания;
  • высокий уровень теплоотдачи создает риск детонации ВИН от перегрева.

Совет специалиста: чтобы не допустить детонации, можно дополнительно установить датчик давления.

Как видим, недостатков индукционного котла гораздо меньше, чем преимуществ. Их вполне можно сократить, если придерживаться вышеуказанных рекомендаций. В этой статье мы подробно изложили все аспекты использования вихревого индукционного нагревателя. Надеемся, что наша информация поможет вам при установке ВИН в вашем доме.

Смотрите видео, в котором показаны особенности работы вихревого индукционного нагревателя ВИН, а также отзывы об этом оборудовании:

Множество полезных изобретений осталось невостребованными. Это происходит из-за человеческой лени или из-за страха перед непонятным. Одним из таких открытий долгое время был вихревой теплогенератор. Сейчас на фоне тотальной экономии ресурсов, стремлению к использованию экологически чистых источников энергии, теплогенераторы стали применять на практике для отопления дома или офиса. Что же это такое? Прибор, который раньше разрабатывался только в лабораториях, или новое слово в теплоэнергетике.

Система отопления с вихревым теплогенератором

Принцип действия

Основой работы теплогенераторов является преобразование механической энергии в кинетическую, а затем – в тепловую.

Еще в начале ХХ столетия Жозеф Ранк обнаружил сепарацию вихревой струи воздуха на холодную и горячую фракции. В середине прошлого века немецкий изобретатель Хилшем модернизировал устройство вихревой трубы. Спустя немного времени, русский ученый А. Меркулов запустил в трубу Ранке вместо воздуха воду. На выходе температура воды значительно повысилась. Именно этот принцип лежит в основе работы всех теплогенераторов.

Проходя через водяной вихрь, вода образует множество воздушных пузырьков. Под воздействием давления жидкости пузырьки разрушаются. Вследствие этого освобождается какая-то часть энергии. Происходит нагрев воды. Этот процесс получил название кавитация. На принципе кавитации рассчитывается работа всех вихревых теплогенераторов. Генератор такого типа называется «кавитационный».

Виды теплогенераторов

Все теплогенераторы делятся на два основных вида:

  1. Роторный. Теплогенератор, в котором вихревой поток создается при помощи ротора.
  2. Статический. В таких видах водяной вихрь создается при помощи специальных кавитационных трубок. Давление воды производит центробежный насос.

Каждый вид обладает своими преимуществами и недостатками, на которых следует остановиться подробнее.

Роторный теплогенератор

Статором в данном устройстве служит корпус центробежного насоса.

Роторы могут быть различные. В интернете представлено множество схем и инструкций по их выполнению. Теплогенераторы – скорее научный эксперимент, постоянно находящийся в процессе разработки.

Конструкция роторного генератора

Корпусом является пустотелый цилиндр. Расстояние между корпусом и вращающейся частью рассчитывается индивидуально (1.5-2 мм).

Нагревание среды происходит благодаря ее трению с корпусом и ротором. Помогают этому пузырьки, которые образуются за счет кавитации воды в ячейках ротора. Производительность таких устройств на 30% выше статических. Установки довольно шумные. Имеют повышенную изношенность деталей, за счет постоянного воздействия агрессивной среды. Требуется постоянный контроль: за состоянием сальников, уплотнителей и др. Это значительно усложняет и удорожает обслуживание. При их помощи редко монтируют отопление дома, им нашли немного другое применение – обогрев больших производственных помещений.

Модель промышленного кавитатора

Статический теплогенератор

Основной плюс данных установок в том, что в них ничего не вращается. Электроэнергия тратится только на работу насоса. Кавитация происходит при помощи естественных физических процессов в воде.

КПД таких установок иногда превышает 100%. Средой для генераторов может быть жидкость, сжатый газ, тосол, антифриз.

Разница между температурой входа и выхода может достигать 100⁰С. При работе на сжатом газе, его вдувают по касательной в вихревую камеру. В ней он ускоряется. При создании вихря, горячий воздух проходит сквозь коническую воронку, а холодный возвращается. Температура может достигать 200⁰С.

Достоинства:

  1. Может обеспечить большую разность температур на горячем и холодном концах, работать при низком давлении.
  2. КПД не ниже 90%.
  3. Никогда не перегревается.
  4. Пожаро,- и взрывобезопасен. Может использоваться во взрывоопасной среде.
  5. Обеспечивает быстрый и эффективный нагрев всей системы.
  6. Может использоваться как для обогрева, так и для охлаждения.

В настоящее время применяется недостаточно часто. Используют кавитационный теплогенератор, чтобы удешевить отопление дома или производственных помещений при наличии сжатого воздуха. Недостатком остается довольно высокая стоимость оборудования.

Теплогенератор Потапова

Популярным и более изученным является изобретение теплогенератора Потапова. Он считается статическим устройством.

Сила давления в системе создается центробежным насосом. Струя воды подается с большим напором в улитку. Жидкость начинает разогреваться благодаря вращению по изогнутому каналу. Она попадает в вихревую трубу. Метраж трубы должен быть больше ширины в десятки раз.

Схема устройства генератора

  1. Патрубок
  2. Улитка.
  3. Вихревая труба.
  4. Верхний тормоз.
  5. Выпрямитель воды.
  6. Соединительная муфта.
  7. Нижнее тормозное кольцо.
  8. Байпас.
  9. Отводная линия.

Вода проходит по расположенной вдоль стенок винтовой спирали. Дальше поставлено тормозное устройство для выведения части горячей воды. Струя немного разравнивается пластинами, прикрепленными к втулке. Внутри имеется пустое пространство, соединенное с еще одним тормозным устройством.

Вода с высокой температурой поднимается, а холодный вихревой поток жидкости спускается по внутреннему пространству. Холодный поток соприкасается с горячим через пластины на втулке и нагревается.

Теплая вода спускается к нижнему тормозному кольцу и еще подогревается благодаря кавитации. Подогретый поток от нижнего тормозного устройства проходит через байпас в отводящий патрубок.

Верхнее тормозное кольцо имеет проход, диаметр которого равен поперечнику вихревой трубы. Благодаря ему горячая вода может попасть в патрубок. Происходит смешивание горячего и теплого потока. Дальше вода используется по назначению. Обычно для обогрева помещений или бытовых нужд. Обрат присоединяется к насосу. Патрубок – к входу в систему отопления дома.

Чтобы установить теплогенератор Потапова, необходима диагональная разводка. Горячий теплоноситель нужно подавать в верхний ход батареи, а из нижнего будет выходить холодный.

Генератор Потапова собственными силами


Существует много промышленных моделей генератора. Для опытного мастера не составит труда изготовить вихревой теплогенератор своими руками :

  1. Вся система должна быть надежно закреплена. При помощи уголков изготавливают каркас. Можно использовать сварку или болтовое соединение. Главное, чтобы конструкция была прочной.
  2. На станине укрепляют электродвигатель. Его подбирают соответственно площади помещения, внешним условиям и имеющемуся напряжению.
  3. На раме крепится водяной насос. При его выборе учитывают:
  • насос необходим центробежный;
  • у двигателя хватит сил для его раскрутки;
  • насос должен выдерживать жидкость любой температуры.
  1. Насос присоединяется к двигателю.
  2. Из толстой трубы диаметром 100 мм изготавливается цилиндр длиной 500-600 мм.
  3. Из толстого плоского металла необходимо изготовить две крышки:
  • одна должна иметь отверстие под патрубок;
  • вторая под жиклер. На краю делается фаска. Получается форсунка.
  1. Крышки к цилиндру лучше крепить резьбовым соединением.
  2. Жиклер находится внутри. Его диаметр должен быть в два раза меньше ¼ части диаметра цилиндра.

Очень маленькое отверстие приведет к перегреву насоса и быстрому износу деталей.

  1. Патрубок со стороны форсунки подключается к подаче насоса. Второй подключают к верхней точке системы отопления. Остывшая вода из системы подключается к входу насоса.
  2. Вода под давлением насоса подается в форсунку. В камере теплогенератора ее температура увеличивается благодаря вихревым потокам. Потом она подается в отопление.

Схема кавитационного генератора

  1. Жиклер.
  2. Вал электродвигателя.
  3. Вихревая труба.
  4. Входящая форсунка.
  5. Отводящий патрубок.
  6. Гаситель вихрей.

Для регулирования температуры, за патрубком ставят задвижку. Чем меньше она открыта, тем дольше вода в кавитаторе, и тем выше ее температура.

При прохождении воды через жиклер, получается сильный напор. Он бьет в противоположную стену и за счет этого закручивается. Поместив в середину потока дополнительную преграду, можно добиться большей отдачи.

Гаситель вихрей

На этом основана работа гасителя вихрей:

  1. Изготавливается два кольца, ширина 4-5 см, диаметр немного меньше цилиндра.
  2. Из толстого металла вырезается 6 пластин длиной ¼ корпуса генератора. Ширина зависит от диаметра и подбирается индивидуально.
  3. Пластины закрепляются внутрь колец друг напротив друга.
  4. Гаситель вставляется напротив сопла.

Разработки генераторов продолжаются. Для увеличения производительности с гасителем можно экспериментировать.

В результате работы происходят теплопотери в атмосферу. Для их устранения можно изготовить теплоизоляцию. Сначала ее делают из металла, а поверх обшивают любым изолирующим материалом. Главное, чтобы он выдерживал температуру кипения.

Для облегчения введения в эксплуатацию и обслуживания генератора Потапова необходимо:

  • окрасить все металлические поверхности;
  • изготавливать все детали из толстого металла, так теплогенератор дольше прослужит;
  • во время сборки есть смысл изготовить несколько крышек с различным диаметром отверстий. Опытным путем подбирается оптимальный вариант для данной системы;
  • до подключения потребителей, закольцевав генератор, необходимо проверить его герметичность и работоспособность.

Гидродинамический контур

Для правильного монтажа вихревого теплогенератора необходим гидродинамический контур.

Схема подключения контура

Для его изготовления необходимы:

  • выходной манометр, для измерения давления на выходе из кавитатора;
  • термометры для измерения температуры до и после теплогенератора;
  • сбросной кран для удаления воздушных пробок;
  • краны на входе и выходе;
  • манометр на входе, для контроля давления насоса.

Гидродинамический контур упростит обслуживание и контроль за работой системы.

При наличии однофазной сети, можно использовать частотный преобразователь. Это позволит поднять скорость вращения насоса, подобрать правильную.

Вихревой теплогенератор применяется для отопления дома и подачи горячей воды. Имеет ряд преимуществ перед другими обогревателями:

  • установка теплогенератора не требует разрешительных документов;
  • кавитатор работает в автономном режиме и не требует постоянного контроля;
  • является экологически чистым источником энергии, не имеет вредных выбросов в атмосферу;
  • полная пожаро,- и взрывобезопасность;
  • меньший расход электричества. Неоспоримая экономичность, КПД приближается к 100%;
  • вода в системе не образует накипи, не требуется дополнительная водоподготовка;
  • может использоваться как для отопления, так и для подачи горячей воды;
  • занимает мало места и легко монтируется в любую сеть.

С учетом всего этого, кавитационный генератор становится более востребованным на рынке. Такое оборудование с успехом применяют для отопления жилых и офисных помещений.

Редко какой хозяин не пытается сэкономить на отоплении или потреблении еще каких-либо благ, которые с каждым годом становятся все дороже и дороже. Чтобы сделать экономной отопительную систему жилого или производственного помещения, многие люди прибегают к помощи различных схем и методам получения тепловой энергии. Один из аппаратов, подходящий под эти цели – кавитационный теплогенератор.

Что такое вихревой теплогенератор

Кавитационный вихревой генератор тепла – это простое устройство, способное эффективно обогреть помещение, затрачивая при этом минимум средств. Это происходит благодаря нагреву воды при кавитации – образовании небольших паровых пузырьков в местах снижения давления жидкости, которое возникает либо при работе насоса, либо при звуковых колебаниях.

Кавитационный нагреватель способен преобразовать механическую энергию в тепловую, что активно применяется в промышленности, где нагревающие элементы могут выйти из строя, работая с жидкостью, имеющей большую температурную разность. Такой кавитатор является альтернативой для систем, работающих на твердом топливе.

Преимущества вихревых кавитационных нагревателей:

  • Экономичность системы отопления;
  • Высокая эффективность обогрева;
  • Доступность;
  • Возможность собрать своими руками.


Недостатки аппарата:

  • При самостоятельной сборке довольно сложно найти материалы для создания аппарата;
  • Слишком большая мощность для небольшого помещения;
  • Шумная работа;
  • Немалые габариты.

Стандартное устройство теплогенератора и принцип его работы

Процесс кавитации выражается в образовании пузырьков пара в жидкости, впоследствии чего давление медленно понижается при большой скорости потока.

Из-за чего может происходить парообразование:

  • Возникновением акустики, вызванной звуком;
  • Излучением лазерного импульса.

Закрытые воздушные области перемешиваются с водой и уходят в место с большим давлением, где хлопаются с излучением ударной волны.

Принцип работы кавитационного аппарата:

  • Струя воды движется через кавитатор, где насос создает водяное давление, попадающее в рабочую камеру;
  • В камерах жидкость увеличивает скорость и давление с помощью различных трубочек разных размеров;
  • В центре камеры потоки смешиваются, и появляется кавитация;
  • При этом полости пара остаются маленькими и не взаимодействуют с электродами;
  • Жидкость движется к противоположному концу камеры, откуда возвращается назад для следующего использования;
  • Нагрев происходит благодаря движению и расширению воды на выходе из сопла.

Так работает вихревой кавитационный нагреватель. Его устройство простое, но позволяет быстро и эффективно обогреть помещение.

Кавитационный нагреватель и его типы

Нагреватель, работающий с кавитацией, может быть нескольких типов. Чтобы понять, какой генератор вам нужен, следует разобраться в его типажах.


Виды кавитационного нагревателя:

  1. Роторный – самый популярный из них это аппарат Григгса, работающий с помощью центробежного насоса ротационного действия. Внешне он выглядит как диск с отверстиями без выхода. Одно такое отверстие носит название: ячейка Григгса. Параметры этих ячеек и их число зависят от типа генератора и частоты вращения привода. Нагрев воды происходит между статором и ротором посредством быстрого ее движения по поверхности диска.
  2. Статический – он не имеет никаких вращающихся элементов, а кавитацию создают специальные сопла (элементы Лаваля). Насос нагнетает давление воды, что проводит к ее быстрому движению и нагреву. Выходные отверстия сопел более узкие, чем предыдущие и жидкость начинает двигаться еще быстрее. Из-за быстрого расширения воды и получается кавитация, дающая в итоге тепло.

Если выбирать между этими двумя видами, то следует учитывать, что производительность роторного кавитатора более высокая и он не такой габаритный, как статический.

Правда, статический нагреватель меньше изнашивается из-за отсутствия вращающихся элементов. Использовать аппарат можно до 5 лет, а если выйдет из строя сопло – его с легкостью можно заменить, затрачивая на это куда меньше средств, чем на теплогенератор в роторном кавитаторе.

Экономный кавитационный теплогенератор своими руками

Создать самодельный вихревой генератор с кавитацией вполне реально, если внимательно изучить чертежи и схемы устройства, а также понимать его принцип работы. Самым простым для самостоятельного создания считается ВТГ Потапова с КПД 93%, схема которого подойдет как для домашнего, так и для промышленного использования.

Перед тем, как приступить к сборке прибора, следует правильно выбрать насос, ориентируясь по его типу, мощности, нужной тепловой энергии и величине напора.

В основном все кавитационные генераторы имеют формы сопла, которая считается самой простой и удобной для таких устройств.

Что нужно для создания кавитатора:

  • Манометры для измерения давления;
  • Термометр для замера температуры;
  • Выходные и входные патрубки с краниками;
  • Вентили для удаления воздушных пробок из отопительной системы;
  • Гильзы для термометров.

Также нужно проследить за размером сечения отверстия между диффузором и конфузором. Оно должно быть примерно 8 – 15 см, не уже и не шире.

Схема создания кавитационного генератора:

  1. Выбор насоса – здесь следует определиться с нужными параметрами. Насос обязательно должен иметь возможность работать с жидкостями высоких температур, иначе он быстро сломается. Также он должен уметь создавать рабочее давление в минимум 4 атмосферы.
  2. Создание камеры кавитации – тут главное правильно выбрать размер сечения проходного канала. Оптимальным вариантом считается 8-15 мм.
  3. Выбор конфигурации сопла – оно может быть в виде конуса, цилиндра или просто быть закругленным. Впрочем, не так важна форма, как то, чтобы вихревой процесс начинался уже при входе воды в сопло.
  4. Изготовление водного контура – внешне это такая изогнутая трубка, ведущая от камеры кавитации. К ней присоединяются две гильзы с термометром, два манометра, воздушный вентиль, который ставится между входом и выходом.


После создания корпуса следует провести испытание теплогенератора. Для этого насос следует подключить к электроэнергии, а радиаторы к отопительной системе. Далее происходит включение в сеть.

Особенно стоит смотреть на показания манометров и выставить нужную разницу между входом и выходом жидкости в пределах 8-12 атмосфер.

Теплогенератор своими руками (видео)

Кавитационный нагреватель достаточно интересный и экономный способ обогреть помещение. Он легко доступен и при желании может создаваться самостоятельно. Для этого нужно докупить необходимые материалы и сделать все в соответствии со схемами. И эффективность аппарата не заставит себя долго ждать.

Рекомендуем также

Теплогенератор своими руками — пошаговое руководство

Теплогенератор своими руками – реальная возможность сэкономить денежные средства на приобретении нагревательного аппарата, предназначенного для получения нагретого теплового носителя в результате сжигания топлива.

Такое оборудование достаточно давно и весьма успешно эксплуатируется в современных отопительных конструкциях и системах горячего водоснабжения.

Роторный вихревой теплогенератор

В таком оборудовании роль статора отводится обычному центробежному насосу. Полый внутри и цилиндрический по форме корпус, может быть представлен отрезком трубы с наличием стандартных двухсторонних фланцевых заглушек. Внутри конструкции располагается ротор, являющийся главным конструктивным элементом.

Вся поверхность ротора представлена определенным количеством просверленных глухих отверстий, размеры которых зависят от показателей мощности устройства.

Вихревой генератор

Промежуток от корпуса до вращающейся части должен быть рассчитан индивидуально, но, как правило, размеры такого пространства варьируются в пределах двух миллиметров.

Важно отметить, что производительность роторного вихревого устройства примерно на 30% превышает такие показатели статического теплового генератора, но этот тип оборудования нуждается в контроле состояния всех элементов, а также отличается достаточно шумной работой.

Статический кавитационный теплогенератор

Такое наименование теплового генератора весьма условно, и обуславливается отсутствием в конструкции вращающихся элементов. Создание кавитационных процессов основывается на применении особых сопел, а также зависит от высокой скорости движения воды с применением мощного центробежного насосного оборудования.

Кавитационный теплогенератор

Тепловые статические генераторы характеризуются определенными преимуществами по сравнению с роторным оборудованием:

  • нет необходимости осуществлять максимально точную балансировку и подгонку всех используемых деталей;
  • подготовительные механические мероприятия не предполагают слишком четкое шлифование;
  • отсутствие движущихся элементов в значительной степени снижает уровень изнашиваемости уплотнителей;
  • эксплуатационный срок такого оборудования составляет примерно пять лет.

Кроме всего прочего, кавитационный теплогенератор отличается ремонтопригодностью, а замена пришедших в негодность сопел не потребует больших финансовых затрат или привлечения специалистов.

В тепловых генераторах кавитационного типа процесс прогревания воды осуществляется по такому же принципу, как и в роторных моделях, но показатели эффективности такого оборудования несколько снижены, что обусловлено конструктивными особенностями.

Изготовление теплогенератора своими руками

Создать самостоятельно высокоэффективный и надежный кавитационный тепловой генератор достаточно сложно, тем не менее, его применение позволяет обеспечить экономное отопление в частном домовладении. Тепловые генераторы статического вида изготавливаются на основе сопел, а роторные модели с целью создания кавитации, требуют применения электродвигателя.

Выбор насоса для устройства

Чтобы грамотно выбрать насосное оборудование, необходимо правильно определить все его основные параметры, представленные производительностью и уровнем рабочего давления, а также максимальными температурными показателями перекачиваемой воды.

Применение устройства, непредназначенного для работы с высокотемпературными жидкостями, крайне не желательно, так как в этом случае значительно сокращается срок его эксплуатации.

Эффективность работы теплового генератора и скорость нагрева жидкости напрямую зависят от напора, развиваемого насосным оборудованием в процессе работы. Менее важным параметром при выборе является производительность устанавливаемого насоса.

Важно помнить, что именно мощностью насосного оборудования, используемого в тепловом генераторе, определяется коэффициент, отражающий эффективность процесса преобразования в тепловую энергию, поэтому специалисты рекомендуют приобретать центробежный многоступенчатый насос на высокое давление модели МVI1608-06/РN-16.

Изготовление и разработка кавитатора

На сегодняшний день известно большое количество модификаций статического кавитатора, но в любом случае основой, как правило, выступает улучшенное сопло Лаваля с определенным сечением канала от диффузора до конфузора.

Сечение не должно быть сильно зауженным, так как недостаточный объём теплового носителя, перекачиваемый через сопло, негативно сказывается на количестве тепла и скорости прогрева, а также способствует завоздушиванию жидкости, которая поступает на входной насосный патрубок.

Попадание воздуха вызывает повышенные шумы, а также может стать основной причиной появления кавитации и внутри самого насосного оборудования.

Наилучшими показателями обладают отверстия каналов с диаметром в пределах 0,8-1,5см. Кроме всего прочего, уровень эффективности нагрева напрямую зависит от конструкции камеры в сопельном расширении.

Если местная сеть часто дает перебои, то без генератора для газового котла не обойтись. Такой агрегат обеспечит энергией дом в случае аварийного отключения.

Инструкция по изготовлению термогенератора своими руками представлена тут.

Слышали ли вы об электрогенераторах на дровах? Если интересно, читайте эту статью.

Изготовление гидродинамического контура

Применяемый в тепловом генераторе гидродинамический контур представляет собой стандартное устройство, представленное:

  • манометром, установленном на выходном участке сопла и предназначенным для измерения показателей давления;
  • термометром, необходимым для измерения температурных показателей на входе;
  • вентилем для эффективного удаления из системы воздуха;
  • вводным и выводным патрубками, оснащенными вентилями;
  • гильзой для температурного термометра на вход и выход;
  • манометром на входную часть сопла, предназначенным для измерения показателей давления на вход в систему.

Контур системы представлен трубопроводом, входная часть которого соединяется с выходной частью патрубка на насосном оборудовании, а выходная — с входной частью установленного насоса.

В трубопроводную систему обязательно вваривается сопло, а также основные элементы, представленные патрубками на подключение манометра, гильзами для температурного термометра, штуцером под вентиль для удаления воздушной пробки и штуцером для подключения отопительного контура.

Для подачи теплоносителя в контур системы используется нижний патрубок, а водоотвод осуществляется посредством верхнего патрубка. Вентиль, установленный на участке от входного до выходного патрубков, позволяет эффективно регулировать перепады давления.

Процесс испытания теплогенератора

Насосное оборудование запитывается от электрической сети, а радиаторные батареи стандартно подключаются к отопительной системе.

Испытывать работоспособность теплового генератора можно после того, как будет полностью установлено оборудование, а также проведен визуальный осмотр всех узлов и соединений.

При включении в электросеть двигатель приступает к работе, а манометр давления обязательно устанавливается в диапазоне 8-12 атмосфер.

Затем необходимо спустить воду и понаблюдать за параметрами температуры.

Как показывает практика, оптимальным является прогрев теплоносителя в системе отопления примерно на 3-5оС за одну минуту. Примерно за десять минут эффективный прогрев воды достигает показателей в 60оС.

Заключение

Безусловно, тепловые генераторы обладают целым рядом преимуществ, включая эффективность образования тепловой энергии, экономичность работы, а также вполне доступную стоимость и возможность самостоятельного изготовления.

Тем не менее, в процессе эксплуатации такого генератора потребителю придётся столкнуться с шумной работой насосного оборудования и явлениями кавитации, а также значительными габаритами и сокращением полезной площади.

Видео на тему

Также рекомендуем просмотреть:

Помогите сайту, поделитесь в соцсетях 😉

еще одна история непризнанного гения

История некоторых изобретений, связанных с поиском альтернативных источников энергии, чудесным образом пронзает пространство и время. Удивительные открытия, сделанные десятки лет назад, внезапно обретают вторую жизнь в умелых руках грамотных специалистов. В условиях заметного истощения природных ресурсов интересные идеи, гордо отринутые несколько лет назад «за ненадобностью», сегодня могут оказаться актуальными. Отличной иллюстрацией сказанного станет генератор Олега Грицкевича. Открытие, сделанное на стыке 80-90-х годов, было перспективным, но оказалось ненужным на родине исследователя из-за дефицита денежных средств и социально-экономических перипетий того смутного времени. Сегодня МГД генератор Грицкевича вновь в центре внимания специалистов и умельцев, желающих продолжить и развить идею бестопливных машин.

Генератор Олега Грицкевича: история с географией

Будущий изобретатель родился в 1947 году, закончил Дальневосточный политехнический институт. В его трудовой книжке – солидный стаж работы в Дальневосточном отделении РАН. Одновременно ученый не забывал о собственной уникальной разработке – конструкции генератора, не требующей использования топливных ресурсов. Результатом его «хобби» стало создание революционной модели вихревого генератора. Ничего сложного и нового: талант Грицкевича позволил ему взглянуть на привычные законы физики немного под другим углом.

Интервью, данное газете «Сегодня», зачитывали до дыр не только обыватели, но и лучшие ученые умы, озаботившиеся поиском альтернативных источников энергии. Грицкевич уверен: в его разработке нет ничего особенного. Вот его почти дословная цитата: «Вольт, посвятивший десятилетия своей жизни электричеству, немного ошибся и углубился в дебри. Он попросту забыл об электростатике, а я вспомнил про нее. И не просто вспомнил, но и нашел способ реализовать полезные свойства этого явления на практике».

По словам Грицкевича, принцип статического электричества был известен еще древним грекам. Однако те, в силу своей погруженности в философию и слабого развития технической мысли, остались наблюдателями этого явления. Команда Грицкевича пошла дальше: за 20 лет им удалось с нуля найти электростатике практическое применение. Компактный безмеханический генератор способен работать без перерыва до 30 лет, не нуждается в топливе и сложном обслуживании. А если довести разработку до ума, для нее станет реальностью полувековой срок действия. Стоимость такой модели несерьезно мала, а вырабатываемая энергия в 40 раз дешевле, чем электричество от атомной станции, и в 4 раза ниже, чем стоимость киловатта от ветрогенератора, берущего энергию из воздуха.

То, что красиво описано словами, имеет свое воплощение. Более того, изобретение было запатентовано в СССР в 1988 году. Научный образец проявил себя лучшим образом во время тестового испытания в Армении, где он проработал пять лет. Попытки получить разрешение на массовое производство и продвижение идеи нашла отклик на всех уровнях власти. Но идее не суждено было сбыться.

Тяжелые 90-е годы, поставившие страну на грань выживания, свели научную работу к нулю. Продолжая работу, Грицкевич искал пути воплощения новой технологии в жизнь. Ему было отказано красиво, но прямо: изобретение выдающееся, но денег на его продвижение нет.

Разместив информацию о своем генераторе в тогда еще молодом интернете, Грицкевич сумел выйти на американских инженеров из местного Института альтернативной энергии. После детального изучения разработки ученому сделали заманчивое предложение: переезд в США и продолжение исследований при условии полного спонсирования всех начинаний. Приезд Грицкевича на Всемирный конгресс новой энергетики в Солт-Лейк-Сити стал переломным: ученого настойчиво приглашали на Запад, где обещали всяческую поддержку. Не видя перспективы для своей работы на просторах отечества, Грицкевич был вынужден переехать в США в 1999 году со всей командой. Сегодня он продолжает работу вместе с соратниками, а нюансы его изобретения по понятным причинам хранятся в тайне.

Генератор Грицкевича своими руками: что удалось узнать

Вихревой теплогенератор Грицкевича конструктивно состоит из цилиндрической рабочей камеры. На одной из ее сторон соосно расположена труба с утолщением, которая отстоит на небольшом расстоянии от противоположной стенки камеры. На трубе установлен шнек с навивкой, участки которой изготовлены с разными параметрами. Два патрубка на выходе предназначены для циркуляции теплоносителя. В его роли могут выступать вода, глицерин или смесь этих веществ в определенной пропорции. Детальнее о схеме генератора Грицкевича:

Движение рабочей жидкости под напором через патрубки запускает устройство. Жидкость попадает на шнек, гидроудары по которому дают вращение узла. Здесь происходит изменение направления потока согласно движению навивки на поверхности шнека. Пузырьки газа и пара, образующиеся на поверхности, взрываются с выделением тепла по осевой линии встроенной в камеру трубы. Через теплообменник полученное тепло передается потребителю.

Исследования показали: КПД работы такого устройства составляет до 700%. Неравномерный шаг шнека, от которого зависит мощность генератора, — уникальная разработка. Попытки создать аналогичное устройство с дырчатыми и пластинчатыми завихрителями вместо шнека не увенчались успехом. Посторонний шум, который образуется в таких моделях, гасит часть энергии и способствует появлению кавитационных разрушений. В генераторе Грицкевича нет подобных недостатков: гидравлические удары, запускающие вращение шнека, не несут в себе разрушительной силы. Напротив, перепады давления на рабочей поверхности нарезки лишь усиливают эффект и гарантируют работоспособность устройства.

Вихревой индукционный нагреватель своими руками: делаем самодельный агрегат

Электрические нагревательные приборы исключительно удобны в эксплуатации. Они гораздо безопаснее, чем любое газовое оборудование, не производят копоти и сажи, в отличие от агрегатов, работающих на жидком или твердом топливе, наконец, для них не нужно заготавливать дрова и т. п. Главный недостаток электрических нагревателей — высокая стоимость электроэнергии. В поисках экономии некоторые умельцы решили изготовить индукционный нагреватель своими руками. Они получили отличное оборудование, для работы которого требуется гораздо меньше расходов.

Принцип работы индукционного нагрева

В работе индукционного нагревателя используется энергия электромагнитного поля, которую нагреваемый объект поглощает и преобразует в тепловую. Для генерирования магнитного поля используется индуктор, т. е. многовитковая цилиндрическая катушка. Проходя через этот индуктор, переменный электрический ток создает вокруг катушки переменное магнитное поле.

Самодельный инверторный нагреватель позволяет производить нагрев быстро и до очень высоких температур. С помощью таких устройств можно не только нагревать воду, но даже плавить различные металлы

Если внутрь индуктора или близ него разместить нагреваемый объект, его будет пронизывать поток вектора магнитной индукции, который постоянно меняется во времени. При этом возникает электрическое поле, линии которого располагаются перпендикулярно направлению магнитного потока и движутся по замкнутому кругу. Благодаря этим вихревым потокам электрическая энергия трансформируется в тепловую и объект нагревается.

Таким образом, электрическая энергия индуктора передается объекту без использования контактов, как это происходит в печах сопротивления. В результате тепловая энергия расходуется более эффективно, а скорость нагрева заметно повышается. Широко применяется этот принцип в области обработки металла: его плавки, ковки, пайки наплавки и т. п. С не меньшим успехом вихревой индукционный нагреватель можно использовать для подогрева воды.

Индукционный генератор тепла в системе отопления

Чтобы организовать отопление частного дома с помощью индукционного нагревателя, проще всего использовать трансформатор, который состоит из первичной и вторичной короткозамкнутой обмотки. Вихревые токи в таком устройстве возникают во внутренней составляющей и направляют образовавшееся электромагнитное поле на вторичный контур, который одновременно выполняет роль корпуса и нагревательного элемента для теплоносителя.

Обратите внимание, что в качестве теплоносителя при индукционном нагреве может выступать не только вода, но также антифриз, масло и любые другие токопроводящие среды. При этом степень очистки теплоносителя большого значения не имеет.

Инверторный нагреватель имеет компактные размеры, работает бесшумно и может быть установлен практически в любом подходящем месте, соответствующем требованиям техники безопасности

Индукционный отопительный котел оснащают двумя патрубками. Нижний патрубок, по которому будет поступать холодный теплоноситель, необходимо устанавливать на вводном участке магистрали, а вверху устанавливают патрубок, передающий горячий теплоноситель к подающему участку трубопровода. Когда теплоноситель, находящийся в котле, нагревается, возникает гидростатический напор, и теплоноситель поступает в отопительную сеть.

В работе индукционного нагревателя есть ряд преимуществ, о которых следует упомянуть:

  • теплоноситель в системе постоянно циркулирует, что предотвращает вероятность ее перегрева;
  • индукционная система вибрирует, в результате накипь и другие осадки не откладываются на стенках оборудования;
  • отсутствие традиционных нагревательных элементов позволяет эксплуатировать котел с высокой интенсивностью, не опасаясь частых поломок;
  • отсутствие разъемных соединений исключает протечки;
  • работа индукционного котла не сопровождается шумом, поэтому его можно установить практически в любом подходящем помещении;
  • при индукционном нагреве не выделяются какие-либо опасные продукты разложения топлива.

Безопасность, бесшумная работа, возможность использовать подходящий теплоноситель и долговечность оборудования привлекли немало домовладельцев. Некоторые из них задумываются о возможности изготовить самодельный индукционный нагреватель.

Как сделать индукционный нагреватель самому?

Самостоятельное изготовление такого нагревателя — не слишком сложная задача, с которой может справиться даже начинающий мастер. Для начала следует запастись:

  • куском пластиковой трубы с толстыми стенками, которая станет корпусом нагревателя;
  • стальной проволокой диаметром не более 7 мм;
  • переходниками для присоединения корпуса нагревателя к отопительной системе дома;
  • металлической сеткой, которая будет удерживать внутри корпуса кусочки стальной проволоки;
  • медной проволокой для создания индукционной катушки;
  • высокочастотным инвертором.

Для начала следует подготовить стальную проволоку. Для этого ее просто нарезают кусочками примерно 5 см длиной. Дно отрезка пластиковой трубы закрывают металлической сеткой, внутрь засыпают кусочки проволоки, сверху корпус также закрывают металлической сеткой. Корпус должен быть заполнен кусочками проволоки полностью. При этом приемлемой может быть проволока не только из «нержавейки», но также из других металлов.

Затем следует изготовить индукционную катушку. В качестве основы используется подготовленный пластиковый корпус, на который аккуратно наматывают 90 витков медной проволоки.

После того, как катушка готова, корпус с помощью переходников присоединяют к отопительной системе дома. После этого катушку подключают к сети через высокочастотный инвертор. Считается вполне целесообразным сделать индукционный нагреватель из сварочного инвертора, поскольку это самый простой и бюджетный вариант.

Чаще всего при изготовлении самодельных вихревых индукционных нагревателей используют недорогие модели сварочных инверторов, поскольку они удобны и полностью соответствуют требованиям

Необходимо отметить, что не стоит испытывать устройство, если в него не подается теплоноситель, иначе пластиковый корпус может очень быстро расплавиться.

Интересный вариант индукционного нагревателя, сделанного из варочной панели, представлен в видеоматериале:

Несколько полезных советов по безопасности

Чтобы повысить безопасность конструкции, советуется выполнить изоляцию открытых участков медной катушки.

Индукционный нагреватель рекомендован только для закрытых систем отопления, в которых осуществляется принудительная циркуляция теплоносителя с помощью насоса.

Следует размещать систему индукционного нагрева на расстоянии не менее 30 см от стен и мебели и не менее 80 см — от потолка или пола.

Чтобы сделать работу устройства более безопасной, рекомендуется оснастить его манометром, а также системой автоматического управления и приспособлениями для отвода попавшего в систему воздуха.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

вихревой своими руками, чертежи и устройство, схемы Потапова, система отопления

Кавитационный теплогенератор отличается хорошей эффективностью и компактностьюРедко какой хозяин не пытается сэкономить на отоплении или потреблении еще каких-либо благ, которые с каждым годом становятся все дороже и дороже. Чтобы сделать экономной отопительную систему жилого или производственного помещения, многие люди прибегают к помощи различных схем и методам получения тепловой энергии. Один из аппаратов, подходящий под эти цели – кавитационный теплогенератор.

Что такое вихревой теплогенератор

Кавитационный вихревой генератор тепла – это простое устройство, способное эффективно обогреть помещение, затрачивая при этом минимум средств. Это происходит благодаря нагреву воды при кавитации – образовании небольших паровых пузырьков в местах снижения давления жидкости, которое возникает либо при работе насоса, либо при звуковых колебаниях.

Кавитационный нагреватель способен преобразовать механическую энергию в тепловую, что активно применяется в промышленности, где нагревающие элементы могут выйти из строя, работая с жидкостью, имеющей большую температурную разность. Такой кавитатор является альтернативой для систем, работающих на твердом топливе.

Преимущества вихревых кавитационных нагревателей:

  • Экономичность системы отопления;
  • Высокая эффективность обогрева;
  • Доступность;
  • Возможность собрать своими руками.

Вихревой теплогенератор не следует располагать рядом с жилым помещением в связи с его высоким уровнем шума

Недостатки аппарата:

  • При самостоятельной сборке довольно сложно найти материалы для создания аппарата;
  • Слишком большая мощность для небольшого помещения;
  • Шумная работа;
  • Немалые габариты.

Стандартное устройство теплогенератора и принцип его работы

Процесс кавитации выражается в образовании пузырьков пара в жидкости, впоследствии чего давление медленно понижается при большой скорости потока.

Из-за чего может происходить парообразование:

  • Возникновением акустики, вызванной звуком;
  • Излучением лазерного импульса.

Закрытые воздушные области перемешиваются с водой и уходят в место с большим давлением, где хлопаются с излучением ударной волны.

Принцип работы кавитационного аппарата:

  • Струя воды движется через кавитатор, где насос создает водяное давление, попадающее в рабочую камеру;
  • В камерах жидкость увеличивает скорость и давление с помощью различных трубочек разных размеров;
  • В центре камеры потоки смешиваются, и появляется кавитация;
  • При этом полости пара остаются маленькими и не взаимодействуют с электродами;
  • Жидкость движется к противоположному концу камеры, откуда возвращается назад для следующего использования;
  • Нагрев происходит благодаря движению и расширению воды на выходе из сопла.

Так работает вихревой кавитационный нагреватель. Его устройство простое, но позволяет быстро и эффективно обогреть помещение.

Кавитационный нагреватель и его типы

Нагреватель, работающий с кавитацией, может быть нескольких типов. Чтобы понять, какой генератор вам нужен, следует разобраться в его типажах.

Кавитационный нагреватель следует время от времени осматривать на наличие изношенных деталей

Виды кавитационного нагревателя:

  1. Роторный – самый популярный из них это аппарат Григгса, работающий с помощью центробежного насоса ротационного действия. Внешне он выглядит как диск с отверстиями без выхода. Одно такое отверстие носит название: ячейка Григгса. Параметры этих ячеек и их число зависят от типа генератора и частоты вращения привода. Нагрев воды происходит между статором и ротором посредством быстрого ее движения по поверхности диска.
  2. Статический – он не имеет никаких вращающихся элементов, а кавитацию создают специальные сопла (элементы Лаваля). Насос нагнетает давление воды, что проводит к ее быстрому движению и нагреву. Выходные отверстия сопел более узкие, чем предыдущие и жидкость начинает двигаться еще быстрее. Из-за быстрого расширения воды и получается кавитация, дающая в итоге тепло.

Если выбирать между этими двумя видами, то следует учитывать, что производительность роторного кавитатора более высокая и он не такой габаритный, как статический.

Правда, статический нагреватель меньше изнашивается из-за отсутствия вращающихся элементов. Использовать аппарат можно до 5 лет, а если выйдет из строя сопло – его с легкостью можно заменить, затрачивая на это куда меньше средств, чем на теплогенератор в роторном кавитаторе.

Экономный кавитационный теплогенератор своими руками

Создать самодельный вихревой генератор с кавитацией вполне реально, если внимательно изучить чертежи и схемы устройства, а также понимать его принцип работы. Самым простым для самостоятельного создания считается ВТГ Потапова с КПД 93%, схема которого подойдет как для домашнего, так и для промышленного использования.

Перед тем, как приступить к сборке прибора, следует правильно выбрать насос, ориентируясь по его типу, мощности, нужной тепловой энергии и величине напора.

В основном все кавитационные генераторы имеют формы сопла, которая считается самой простой и удобной для таких устройств.

Что нужно для создания кавитатора:

  • Манометры для измерения давления;
  • Термометр для замера температуры;
  • Выходные и входные патрубки с краниками;
  • Вентили для удаления воздушных пробок из отопительной системы;
  • Гильзы для термометров.

Также нужно проследить за размером сечения отверстия между диффузором и конфузором. Оно должно быть примерно 8 – 15 см, не уже и не шире.

Схема создания кавитационного генератора:

  1. Выбор насоса – здесь следует определиться с нужными параметрами. Насос обязательно должен иметь возможность работать с жидкостями высоких температур, иначе он быстро сломается. Также он должен уметь создавать рабочее давление в минимум 4 атмосферы.
  2. Создание камеры кавитации – тут главное правильно выбрать размер сечения проходного канала. Оптимальным вариантом считается 8-15 мм.
  3. Выбор конфигурации сопла – оно может быть в виде конуса, цилиндра или просто быть закругленным. Впрочем, не так важна форма, как то, чтобы вихревой процесс начинался уже при входе воды в сопло.
  4. Изготовление водного контура – внешне это такая изогнутая трубка, ведущая от камеры кавитации. К ней присоединяются две гильзы с термометром, два манометра, воздушный вентиль, который ставится между входом и выходом.

Корпус кавитационного теплогенератора можно покрасить в любой цвет

После создания корпуса следует провести испытание теплогенератора. Для этого насос следует подключить к электроэнергии, а радиаторы к отопительной системе. Далее происходит включение в сеть.

Особенно стоит смотреть на показания манометров и выставить нужную разницу между входом и выходом жидкости в пределах 8-12 атмосфер.

Далее в систему пускается вода. Если она нагревается за 10 минут на 3-5 градусов в минуту – это хорошо. За непродолжительное время жидкость прогреется до 60 градусов. Этого вполне достаточно для работы.

Теплогенератор своими руками (видео)

Кавитационный нагреватель достаточно интересный и экономный способ обогреть помещение. Он легко доступен и при желании может создаваться самостоятельно. Для этого нужно докупить необходимые материалы и сделать все в соответствии со схемами. И эффективность аппарата не заставит себя долго ждать.


Добавить комментарий

Действительно ли вихревые генераторы помогают дорожным машинам?

Автомобильные спойлеры служат не только для ярких аксессуаров, но и для других целей. Хотя технически они не являются крыльями, и они, и спойлеры используют воздух, обрушивающийся на автомобили, чтобы уменьшить подъемную силу. Однако они не единственные помощники по аэродинамике, доступные для дорожных автомобилей. Некоторые модели, такие как Honda Civic Type R, также начинают оснащаться вихревыми генераторами. Но предназначены ли они исключительно для внешнего вида или они приносят ощутимую пользу?

Гидродинамика и пограничные слои приводят к генераторам вихрей

Прежде чем мы сможем обсудить функциональность вихревых генераторов, важно понять явления, которые привели к их развитию.В частности, DriveTribe объясняет явление гидродинамики разделения пограничного слоя. Что, полный отказ от ответственности, было частью моей университетской степени.

Когда воздух или любая другая жидкость течет по объекту, например, автомобилю, некоторая ее часть прилипает к поверхности. Это создает более медленно движущийся вязкий слой, называемый пограничным слоем. Конструкторы автомобилей хотят, чтобы этот пограничный слой как можно точнее повторял линию крыши для «максимальной аэродинамической эффективности», — поясняет CarThrottle .

К сожалению, когда жидкость в пограничном слое движется над крышей, и из-за того же принципа Бернулли, который регулирует крылья самолетов и автомобилей, она сталкивается с возрастающим давлением, объясняет Aerospace Engineering . В результате пограничный слой постепенно замедляется, останавливается и меняет направление. Как только это происходит, пограничный слой разделяется на турбулентный след. И это вызывает серьезные проблемы.

Турбулентный след заставляет машину казаться «больше» с точки зрения встречного воздуха, объясняет NASA .В результате значительно увеличивается лобовое сопротивление, увеличивая расход топлива и снижая скорость. А след полон кружащихся водоворотов, создающих зону низкого давления сразу за автомобилем. По сути, это засасывает его назад посредством так называемого «сопротивления давления», — объясняет Университет Вирджинии.

Кроме того, разделение пограничного слоя ограничивает поток воздуха через спойлер и / или крыло автомобиля. Это означает, что они не могут выполнять свою работу должным образом. И именно здесь в игру вступают вихревые генераторы.

Что должны делать вихревые генераторы? Вихревые генераторы Honda Civic Type R 2018 | Honda

СВЯЗАННЫЙ: Когда послепродажные колеса того стоят?

Автомобили — не первые автомобили с вихревыми генераторами; Первыми они были у самолетов, сообщает журнал Journal of Fluids Engineering . Их также можно найти на мячах для гольфа: ямочки на щеках являются генераторами вихрей, объясняет Phys.org . Те, которые установлены на гоночных и дорожных автомобилях, таких как Civic Type R, обычно выглядят как треугольники, планки или плавники, сообщает Carfax .

Но независимо от их конкретной конструкции, генераторы вихрей имеют одно и то же назначение: управление разделением пограничного слоя. Они делают это, генерируя вихри — отсюда и название — которые втягивают высокоэнергетический турбулентный воздух в низкоэнергетический пограничный слой. Это создает более турбулентный пограничный слой, что означает немного большее сопротивление поверхности, поясняет BrightHub Engineering . Однако для этого есть несколько очень веских причин.

СВЯЗАННЫЕ С: Что на самом деле означает «быстрое рулевое управление»?

Турбулентный пограничный слой остается соединенным намного дольше, чем нетурбулентный.В результате сопротивление давления в основном исчезает, а турбулентный след сокращается. Это снижает общее лобовое сопротивление автомобиля, что чрезвычайно важно для гоночных автомобилей, объясняет F1Technical . «Очищая» воздушный поток таким образом, генераторы вихрей направляют больше воздуха к крыльям и интерцепторам. Таким образом, больше прижимной силы, сообщает Road & Track .

Стоит ли ставить их на свой дорожный автомобиль? 2005 Mitsubishi Lancer Evolution VII MR вихревые генераторы | Mitsubishi

СВЯЗАННЫЙ: Повышает ли спойлер стоимость вашего автомобиля?

Стоит отметить, что Civic Type R — отнюдь не первый дорожный автомобиль с вихревыми генераторами.Mitsubishi Lancer Evo VIII MR имел их еще в 2003 году, сообщает Automobile . У Honda Ridgeline они также есть на наружных зеркалах заднего вида, чтобы уменьшить шум ветра. Но стоит ли устанавливать вихревые генераторы на машину, в которой их еще нет?

Генераторы

Vortex имеют заметные преимущества для спортивных автомобилей, как на трассе, так и вне ее, сообщают SpeedNews и Car and Driver . Но они должны быть правильно спроектированы и адаптированы к вашему конкретному автомобилю и его существующим аэродинамическим характеристикам.Что-то вроде CTR с его высоким крылом получает преимущество от своих вихревых генераторов даже на разрешенных дорожных скоростях, размышляет CarThrottle . Но для крошечного спойлера на машине, которая никогда не видит гоночной трассы или даже скоростного поворота? Возможно, это не более чем украшения.

Тем не менее, как и в случае со спойлерами и крыльями, если вы сделаете это правильно, вихревые генераторы не будут только для стиля.

Следите за обновлениями MotorBiscuit на нашей странице в Facebook.

Советы и эксперименты по проектированию вихревого генератора

Зачем нужны вихревые генераторы? Генераторы вихрей

(VG) могут использоваться для различных целей, таких как изменение характеристик сваливания, снижение скорости взлета и посадки и даже уменьшение лобового сопротивления (обычно на больших трансзвуковых авиалайнерах).Все эти эффекты являются результатом того факта, что VG помогают контролировать и изменять пограничный слой над поверхностью.

В моем случае я хотел улучшить характеристики сваливания одного из моих крыльев. Рассматриваемое крыло представляет собой бальзовое крыло, построенное по принципу царапины, которое имеет тенденцию сваливаться. Чтобы исправить эту проблему, я спроектировал VG, которые размещаются на внешней 1/3 rd крыла. Подробная информация о конструкции VG представлена ​​ниже. Но сначала я покажу вам некоторые результаты, чтобы доказать, что они работают.

Frist Я хотел бы показать изображение «чистого» крыла без генераторов вихрей. На рисунке 1 ниже показано застрявшее чистое крыло, снабженное пучками (также называемыми кусками веревки). Пучки дают нам представление о том, что поток делает на поверхности крыла. На изображении видно, что обтекание очень хаотично по всему размаху крыла. В результате во время полета происходит срыв опрокидывания, что приводит к опрокидыванию самолета.

Рисунок 1: Стойла с чистым крылом

Теперь мы можем взглянуть на срыв крыла с вихревыми генераторами, установленными на подвесном двигателе 1/3 -го пролета .Как вы можете видеть на рисунке 2, пучки позади VG расположены прямо назад, в то время как остальные пучки на крыле снова расположены хаотично. Конечным результатом является то, что крыло имеет гораздо более управляемую и плавную стойку без плохих характеристик сваливания на конце.

Рисунок 2: Срыв крыла с вихревыми генераторами

В целом, генераторы Vortex помогли приглушить плохие характеристики сваливания и сделать самолет более управляемым во время сваливания. На видео ниже показано 4 стойла (2 с чистым крылом и 2 с VG).Я также дал несколько советов по созданию собственных вихревых генераторов ниже.

Советы по проектированию вихревых генераторов

В этом разделе я предоставлю вам все уравнения, которые я использовал для разработки вихревых генераторов, которые я установил на своем самолете. Математика не состоит из двух, а требует лишь некоторой алгебры. У этих уравнений есть свои ограничения, о которых я упоминал ниже, но они послужат хорошей оценкой при проектировании ваших групп VG.

1) Определите форму ваших вихревых генераторов

Сегодня в самолетах используется много типов вихревых генераторов.Для простоты я сделал простые прямоугольные ВГ для своего самолета. Ниже приведено изображение, содержащее различные стили VG. В конце концов, вы можете сделать их практически любой формы.

2) Определение числа Рейнольдса расхода

Перед проектированием ваших VG вам необходимо определить, с каким числом Рейнольдса вы будете работать. Для этого вам нужно будет приблизительно определить или узнать скорость сваливания вашего самолета. Уравнение 1 ниже показывает, как рассчитать это значение.

Уравнение 1: Расчет числа Рейнольдса

3) Определите длину VG и их расположение по хорде вашего крыла

Далее вам необходимо определить длину ВГ и где вдоль хорды крыла будут размещены ВГ.Длина ваших VG должна составлять около 5-8% длины хорды вашего крыла. Это просто значение, которое, как я обнаружил, работает для квадратных VG, которые я сделал.

Длина ваших VG должна составлять около 5-8% длины хорды вашего крыла.

Теперь вы можете рассчитать положение VG вдоль хорды. VG должны быть размещены прямо перед переходом от ламинарного к турбулентному пограничному слою на вашем крыле. Эта точка перехода расположена примерно на 16% от хорды крыла от передней кромки.Таким образом, вы захотите разместить переднюю кромку ваших VG на расстоянии, равном (16% хорды — длина VG) от передней кромки вашего крыла. Это поместит VG прямо перед переходом от ламинарного пограничного слоя к турбулентному.

Расположите переднюю кромку VG на расстоянии, равном (16% хорды — длина VG) от передней кромки крыла

4) Определите высоту ваших VG

Затем вы захотите определить высоту ваших VG.VG работают для управления пограничным слоем, и поэтому они наиболее эффективны внутри пограничного слоя. На более крупных самолетах и ​​авиалайнерах авиации общего назначения высота VG обычно составляет 80% от высоты ламинарного пограничного слоя прямо перед точкой перехода от ламинарного к турбулентному переходу на крыле. Однако на моделях самолетов это обычно приводит к VG с высотой значительно меньше 1/64 дюйма (моя модель имеет высоту пограничного слоя 0,00097 дюйма). Это делает их очень сложными в производстве, и поэтому я сделал мои VG высотой 1/8 дюйма, чтобы с ними было легче обращаться.Чтобы рассчитать высоту ламинарного пограничного слоя на вашем крыле до точки перехода, вы можете использовать уравнение 2 ниже.

Уравнение 2: Высота пограничного слоя до точки перехода.

5) Рассчитайте интервал пролета между VG

Следующим шагом является определение шага ВГ по размаху крыла. Для этого я вывел уравнение, которое определяет размер вихря, создаваемого ВГ. Это уравнение получено из уравнения подъемной силы и уравнений, управляющих вихревым потоком.Конечным результатом является уравнение 3 ниже. После определения радиуса вихрей, создаваемых VG, я рекомендую вам расположить VG на расстоянии не менее двух радиусов друг от друга. Я также рекомендую размещать ВГ под углом 15 градусов к потоку, идущему над крылом. Это позволит ВГ работать эффективно и производить самые большие вихри. Если вы хотите поэкспериментировать с разными углами, не забудьте изменить коэффициент подъемной силы (CL) для этого угла.

Я также рекомендую размещать VG на внешней 1/3 rd до ½ размаха крыла.Это сделает так, что внутренние секции крыла остановятся первыми, в то время как внешняя секция продолжит иметь плавный воздушный поток. Это приведет к плавному срыву и поможет уменьшить срыв чаевых.

Уравнение 3: Радиус вихря, создаваемого VG

6) Изготовление и установка ваших VG

Последний шаг — изготовить вихревые генераторы и установить их на свой самолет. Для создания ваших VG я рекомендую использовать какой-нибудь тонкий, но прочный материал.Я сделал свои VG, используя какой-то прочный картон для плакатов. Вы также можете сделать их из пластиковых папок или подобного материала. Если вы хотите, чтобы ваши VG были съемными, я рекомендую приклеить их к скотчу, а затем поместить на свой самолет.

Чтобы упростить установку VG, я рекомендую использовать простую направляющую, сделанную из листа бумаги, которая поможет выровнять ваши вихревые генераторы на крыле. Ниже я включил несколько изображений установленных мною вихревых генераторов, чтобы дать вам представление о том, как они могут выглядеть.

Ограничения

Эти уравнения и подсказки имеют различные ограничения. Уравнения не учитывают изменяющийся профиль скорости в пограничном слое при определении размера вихрей. Некоторые из вещей, о которых я упомянул выше, просто работают. Таким образом, если вы решили попробовать создать виртуальные группы, следуя шагам, которые я упомянул выше, и они не работают должным образом, я рекомендую поэкспериментировать с некоторыми, чтобы увидеть, что работает для вас.

Надеюсь, вам понравилось экспериментировать!

Для получения дополнительной информации посетите тему RcGroups по адресу:

http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=2252309

Вихревой генератор — обзор

3.2.3.1 Влияние низкого давления на поток и теплопередачу в теплообменниках с ребристыми и овальными трубами

Чтобы выявить влияние низкого давления на общий поток и теплопередачу ребристо-трубчатые теплообменники, численное моделирование ребристо-овальных трубчатых теплообменников с РНГ и без них.На рисунке 29 показана принципиальная схема теплообменников с ребристыми и овальными трубками с треугольными крылышками. LVG симметрично установлены за овальными трубками, а заштрихованная область представляет собой расчетную область. Проточные каналы теплообменников с ребристыми и овальными трубами без и с треугольными крылышками показаны на рис. 30. Расположение и ориентация ГПН показаны на рис. 31. На поверхности оребрения создаются условия нескользкости и непроницаемости. применяется для скоростей, в то время как периодические условия применяются для температуры.

Рисунок 29. Ребристо-овальные трубчатые теплообменники с LVG и расчетной областью (единица измерения: мм) [43].

Рисунок 30. Проточный канал ребристо-овальных теплообменников [43]. (A) Базовая структура. (B) Структура LVG.

Рисунок 31. Размер и расположение LVG [43].

При прохождении воздуха по каналу теплообменника с ребристыми и овальными трубами с ГПН образуются продольные вихри из-за разницы давлений до и после ГПН и трения.Ось этого сильного закрученного вторичного потока совпадает с направлением основного потока. при буксировке до сильного нарушения ГПН пограничные слои могут быть ослаблены или их формирование может быть прервано. Сильные эффекты воронки продольных вихрей также могут переносить жидкость из области следа в область основного потока. Холодная текучая среда у кромки и горячая текучая среда в области основного потока могут быть хорошо перемешаны, и теплопередача может быть улучшена.

На рисунке 32 показаны распределения изовелов в трех плоскостях x z при Re = 1500.Скорость во входной области перед LVG почти однородна и без вихрей. После того, как жидкость проходит через LVG, образование продольных вихрей приводит к сильно неоднородным изовеням и сильному вторичному течению. Поперечная скорость может в три раза превышать скорость на входе. Сильный закрученный поток переносит жидкость около ребра и стенки трубы к сердцевине основного потока. Между тем, жидкость в ядре основного потока также переносится в область около ребра и стенки трубы.Эти процессы значительно способствуют смешиванию горячих и холодных жидкостей и увеличивают коэффициент теплопередачи.

Рис. 32. Распределение изоуровней в трех поперечных сечениях, перпендикулярных направлению потока (единица измерения: м / с) [43].

На Рис. 33 показаны графики вектора скорости и линии тока в трех поперечных сечениях, перпендикулярных направлению основного потока. Когда жидкость проходит через LVG, изменение давления и разделение жидкости на поверхности LVG создают очень сложный вихревой поток.Как видно из рис. 33, помимо основного вихря могут образовываться индуцированные вихри и угловые вихри. Совместное воздействие различных вихрей привело к полному возмущению теплового пограничного слоя. Горячие и холодные жидкости полностью смешиваются, и теплопередача улучшается.

Рис. 33. Векторные графики и линии тока, генерируемые LVG в трех поперечных сечениях, перпендикулярных направлению основного потока [43].

Цветную версию этого рисунка отсылают к онлайн-версии этой книги.

На рисунке 34 показан температурный контур в трех поперечных сечениях, перпендикулярных основному потоку, при Re = 1500. Во входной области изотермы параллельны друг другу, и нет явного изменения теплового пограничного слоя перед жидкость, проходящая через LVG. Однако изотермы искажаются после LVG. Тепловой пограничный слой становится тоньше, а градиент температуры увеличивается на поверхности ребра, на которую попадают продольные вихри. Эти изменения увеличивают коэффициент теплопередачи на поверхности ребер, и улучшаются характеристики теплопередачи теплообменника.

Рисунок 34. Изотермы на трех поперечных сечениях, перпендикулярных основному направлению потока (единица: K) [43].

На рис. 35 показано распределение локальной скорости на средней плоскости, которая параллельна плоскости x y для случаев без LVG и с ними. Из фиг. 35A можно видеть, что существует большая зона следа для случая без LVG. Флюид в этой зоне почти изолирован от флюида в основном потоке. Образуется тепловой барьер, и теплопередача в этой зоне крайне плохая.После установки LVG сильный поперечный вторичный поток, создаваемый продольными вихрями, эффективно уменьшает размер зоны следа. Между тем, жидкость с высоким импульсом перенаправляется к поверхности овальной трубы продольными вихрями, что, в свою очередь, эффективно задерживает отрыв пограничного слоя на овальной трубе (рис. 35B). Все вышеперечисленные механизмы могут эффективно способствовать улучшению теплоотдачи. На рисунках направление потока снизу вверх.

Рисунок 35. Распределение локальной скорости в среднем поперечном сечении (единицы: м / с) [43]. (A) Без LVG. (B) С LVG.

Цветную версию этого рисунка отсылают к онлайн-версии этой книги.

На рис. 36 показаны профили локальной температуры в среднем поперечном сечении для Re = 1500. Из рис. 36А видно, что температура в вышеупомянутой зоне теплового барьера близка к температуре овальной трубы. Зона термобарьера становится значительно меньше после установки LVG (рис.36B). Сравнение рис. 36a и b показывает, что распределения температуры перед LVG почти одинаковы для обоих случаев. Однако температура жидкости значительно снижается после того, как жидкость проходит через LVG, особенно в области ниже по потоку от LVG. Возникновение продольных вихрей изменяет поле течения и способствует перемешиванию холодной и горячей жидкости. Температурный градиент на поверхности теплопередачи также увеличивается, что в конечном итоге приводит к усилению теплопередачи во всем теплообменнике.Как и раньше, направление потока — снизу вверх.

Рис. 36. Профили локальной температуры в среднем поперечном сечении (единица измерения: K) [43]. (A) Без LVG. (B) С LVG.

Цветную версию этого рисунка отсылают к онлайн-версии этой книги.

На рисунке 37 показано среднее число Нуссельта по сравнению с числом Рейнольдса для случая без LVG и с ним. Видно, что оба числа Нуссельта увеличиваются с увеличением числа Рейнольдса. В исследованном диапазоне чисел Рейнольдса ( Re = 500–2500) теплообменник с ребристыми и овальными трубами с низковольтными теплообменниками показал лучшие характеристики теплопередачи по сравнению со случаем без низковольтных теплообменников.Использование LVG увеличивает среднее число Нуссельта примерно на 14–33%. На рисунке 38 показан коэффициент трения в зависимости от числа Рейнольдса для случая без LVG и с ним. Оба коэффициента трения уменьшаются с увеличением числа Рейнольдса. В исследованном диапазоне чисел Рейнольдса ( Re = 500–2500) теплообменник с ребристыми и овальными трубами с LVG показал более высокий коэффициент трения по сравнению со случаем без LVG. Увеличение коэффициента трения составляет примерно 30–41%. Причина повышенного коэффициента трения заключается в том, что наличие LVG увеличивало сопротивление формы, так что падение давления в теплообменнике увеличивалось.

Рисунок 37. Среднее число Нуссельта в зависимости от числа Рейнольдса для теплообменников с ребристыми и овальными трубками [43].

Цветную версию этого рисунка отсылают к онлайн-версии этой книги.

Рис. 38. Зависимость коэффициента трения от числа Рейнольдса для теплообменников с ребристыми и овальными трубками [43].

Цветную версию этого рисунка отсылают к онлайн-версии этой книги.

Результаты моделирования также анализируются с использованием принципа синергии поля [24], где угол пересечения между скоростью и градиентом температуры является важным параметром.На рисунке 39 показан средний угол взаимодействия в зависимости от числа Рейнольдса. Видно, что средние углы пересечения для обоих случаев уменьшаются с увеличением числа Рейнольдса. Это означает, что с увеличением числа Рейнольдса возмущение усиливается и угол между вектором скорости и градиентом температуры уменьшается. Другими словами, улучшается синергия между полями скорости и температуры. В исследованном диапазоне чисел Рейнольдса ( Re = 500–2500) угол пересечения для теплообменника с ребристыми и овальными трубами с ГНВ всегда меньше, чем для случая без ГП.Это означает, что LVG улучшают синергию между полем скорости и температурой в теплообменнике и уменьшают угол пересечения, что приводит к повышению эффективности теплопередачи.

Рис. 39. Сравнение угла пересечения вектора скорости и градиента температуры для теплообменников с ребристыми и овальными трубками [43].

Цветную версию этого рисунка отсылают к онлайн-версии этой книги.

Чтобы продемонстрировать улучшение синергии между полем течения и температурным полем, на рис.40 показано сравнение синергии между полями потока и температуры для случаев без LVG и с ними. На рисунках 40A и B показаны изотермы и линии тока для случая без LVG. На входе в теплообменник изотермы и линии тока почти перпендикулярны друг другу, что указывает на очень хорошую синергию между полями потока и температуры. По мере того, как поток продолжает движение к зоне следа, изотермы растягиваются и параллельны линиям тока из-за рециркуляции в зоне следа.Это означает, что угол пересечения между вектором скорости и градиентом температуры увеличивается, а синергия между полями потока и температуры ухудшается. На рис. 40C и D показаны изотермы и линии тока для случая с LVG. Как и в случае без LVG, изотермы и линии тока почти перпендикулярны друг другу на входе в теплообменник. По мере того, как поток продолжает движение к зоне следа, LVG генерируют продольные вихри на выходе из овальных трубок.Сильный закрученный вторичный поток изменил локальные поля скорости и температуры, так что угол пересечения между скоростью и изотермами увеличился. Другими словами, угол между скоростью и температурным градиентом уменьшается, синергия между скоростью и температурой в зоне следа улучшается, а общая теплопередающая способность теплообменника увеличивается.

Рис. 40. Сравнение синергии между полями скорости и температуры для случая без LVG и с ним [43].(A) Изотермы для случая без LVG. (B) Обтекаемые формы для корпуса без LVG. (C) Изотермы для случая с LVG. (D) Оптимизация для случая с LVG.

Дизайн Stolspeed VGs

Проектирование и разработка Вихревых генераторов Stolspeed

Изначально я заинтересовался генераторами вихрей (ВГ), чтобы улучшить характеристики КВП на моем самолете собственной сборки.Смотрите видео о действиях по КВП. Генераторы вихрей очень хорошо улучшили действие КВП, как вы можете видеть, но из всего этого полета на КВП я понял, насколько они ценны в качестве устройств безопасности для любого самолета. Сами по себе преимущества безопасности настолько важны, что все самолеты должны использовать их, даже если вы не заинтересованы в STOL!

Я пробовал производить вихревые генераторы трех производителей (CCI, Landshorter и Pacific Northwest Aero), а также самодельные, чтобы найти лучшую конструкцию вихревых генераторов.Я поместил разные марки на каждое крыло и провел все испытания до предела, затем поменял марки крыло на крыло, чтобы устранить любую предвзятость в самом самолете, и проделывал это снова и снова. Много-много часов летных испытаний с первыми лучами солнца, когда воздух был неподвижен и устойчив. Любые различия в характеристиках должны быть легко обнаружены в этом тесте баланса крыло против крыла. Несмотря на очень разные формы каждого из этих генераторов вихрей и заявления об испытаниях в аэродинамической трубе и т. Д. И т. Д., Я не смог обнаружить реальной разницы в характеристиках генераторов вихрей любой из производимых марок — все они работали одинаково хорошо!

Но действительно казалось, что тип VG, установленный в тесных парах, создавал некоторое сопротивление, тогда как VG, установленные поодиночке в чередующемся порядке, не давали измеримого сопротивления.Это также наблюдали другие, которые тщательно опробовали оба типа размещения. Часто публикуется теория о том, что вращающиеся в противоположных направлениях вихри, генерируемые этими парными ВГ, объединяются, чтобы образовать еще больший вихрь. Но мне кажется, что вихри, вращающиеся в противоположных направлениях, скорее всего, мешают друг другу и в конечном итоге превращаются в «рваный» и нарушенный вихрь, который имеет тенденцию подниматься от поверхности.

Более длинные ВГ типа «лопасти» также создают вихри, но также с гораздо большим возмущением, чем необходимо.

Наилучший вихрь создается потоком воздуха, постепенно перетекающим через переднюю кромку VG, расположенную под углом к ​​воздушному потоку. Этот вихрь тонкий, плотный и аккуратный, и имеет тенденцию оставаться в непосредственной близости от поверхности крыла, вплоть до задней кромки. Таким образом, передняя кромка VG является важнейшим элементом конструкции . Также важна обтекаемая форма основания VG, чтобы никакие тупые края не мешали плавному воздушному потоку в этой точке.Пограничный слой в этой точке очень тонкий и, возможно, все еще ламинарный, поэтому важно не нарушать его. Stolspeed VG спроектированы с учетом этих факторов и, таким образом, создают плотные вихри с очень небольшим сопротивлением.

Все генераторы вихрей, которые я тестировал, работали достаточно хорошо, но казалось, что все конструкции VG могут быть значительно улучшены как с точки зрения удобства использования, так и с точки зрения внешнего вида. На всех них есть острые наконечники, от которых однажды пролилась кровь, когда полная канистра с горючим прижала мою руку к одной.У экструдированных алюминиевых есть длинное плоское основание, которое совершенно не вписывается в контур крыла. Самодельные работают, но выглядят довольно грубо. Все они имеют угловатые линии и квадратные углы, что не соответствует широким изогнутым линиям крыла, поэтому они выглядят как застарелые мысли.

Самодельное

Pacific NW aero

Landshorter

С.C.I.

Stolspeed Smoky (снято с производства)

Stolspeed Прозрачный


Будучи практичным дизайнером и мастером, всегда ищущим лучшие решения, я решил, что нам нужны более совершенные генераторы вихрей.Поэтому я разработал свои собственные вихревые генераторы с полностью закругленными и плавными линиями и проверил их в полете на серийных моделях — снова те же характеристики.

Я решил использовать поликарбонат, потому что это идеальный материал для такой детали. Он очень прочный, гибкий и упругий, а поскольку его можно лить под давлением, ему можно придать любую форму. Это позволяет изгибать основание в соответствии с кривизной поверхности крыла. Другим преимуществом поликарбоната перед алюминием является гибкость, которую можно встроить в плавник, чтобы он мог «отдавать» и поглощать удар, а не передавать удар по обшивке крыла.

Я видел, как удар по алюминиевому VG оставил постоянную вмятину на оловянном крыле — если это тканевое крыло, оно может вызвать разрыв. Вихревые генераторы Stolspeed имеют очень тонкий закругленный плавник, что придает им хорошую гибкость, и закругленное, сужающееся основание, которое «перетекает» в поверхность крыла. Они действительно выглядят так, будто предназначены быть частью крыла, а не «липким пластырем». В прозрачном материале они почти не видны.



Существует много разных марок поликарбоната, от пищевого до пуленепробиваемого.Я выбрал материал, который используется здесь, в Австралии, для потолочных панелей и крыш. В Австралии много солнечного света круглый год и одни из самых высоких уровней ультрафиолетового излучения в мире. Этот поликарбонатный материал Makrolon® производства Bayer® уже много лет зарекомендовал себя на многих крышах благодаря солнцу и граду, а затем я передаю его другому специалисту по переработке, который тает еще больше УФ-стабилизатора. Стоимость материала увеличилась, но мы хотим самого лучшего, а!

Генераторы вихрей: как они работают?

Новый прототип Civic Type-R не стал сдерживать аэродинамику с добавлением шипастой крыши в стиле Mitsubishi Evo.Так в чем же функция этих замысловатых плавников?

Новый прототип Honda Civic Type R, представленный на Парижском автосалоне, был одним из самых интересных автомобилей, представленных на выставке. Мы все надеемся, что его суровый и агрессивный стиль дойдет до серийного производства.Однако из всех сумасшедших деталей аэродинамики наше внимание привлек один особенный элемент: маленькие шишки в верхней части заднего ветрового стекла. Они называются вихревыми генераторами, которые ранее наиболее широко использовались на Mitsubishi Lancer Evolution и стали нишевой модификацией для одержимых аэробикой бензоловых.

Чтобы понять, какие преимущества они приносят аэродинамике автомобиля, мы должны сначала посмотреть, как воздушный поток взаимодействует с движущимся телом автомобиля. Из-за трения между твердой поверхностью и молекулами воздуха, проходящими над ней, воздух образует профиль жидкости, при этом неподвижный воздух находится в точке встречи между жидкостью и поверхностью.Этот профиль также можно назвать пограничным слоем. Затем скорость воздуха увеличивается до так называемой скорости набегающего потока по мере увеличения расстояния от кузова автомобиля, как показано на диаграмме ниже.

Скорость воздуха увеличивается по мере удаления от кузова.

С точки зрения эффективности потока, вы хотите, чтобы воздух двигался по машине как можно быстрее, чтобы избежать большого трения, вместо этого, чтобы он плавно скользил по машине и от нее.Что касается крыши автомобиля, воздух будет максимально повторять кривизну крыши, что известно как «прикрепленный поток».

Итак, если включить в уравнение заднее крыло, идеальной ситуацией будет красивый присоединенный поток, который следует по всей линии крыши автомобиля и воздействует на крыло, увеличивая при этом прижимную силу и общую аэродинамическую эффективность крыла.

К сожалению, воздушный поток достигает точки разделения где-то на конце крыши и диффундирует в свободное воздушное пространство, в результате чего турбулентный, медленно движущийся воздух разбивается о загрузочную область, что означает, что очень небольшой поток жидкости когда-либо плавно спускается к крылу .Такие факторы, как наклон лобового стекла и кривизна линии крыши, имеют большое влияние на характеристики воздушного потока над автомобилем и способствуют размещению точки разделения.

Точка разделения хорошо видна на 300SL, поскольку воздушный поток покидает линию крыши и течет над задним стеклом и багажником.

Хотя эта точка разделения неизбежна, аэродинамические компоненты, такие как крылья и диффузоры, можно оптимизировать, контролируя расстояние, на котором происходит разделительный поток.Этого можно достичь, используя — как вы уже догадались — вихревые генераторы.

Чтобы поддерживать прикрепленный поток как можно дольше, вам нужен воздух высокой энергии. Итак, глядя на профиль жидкости, вы хотите получить высокоэнергетический воздух из верхней части профиля как можно дальше вниз и, следовательно, как можно ближе к кузову автомобиля.

Через канал YouTube KYLE.ПРИВОДЫ

Генератор вихрей нарушает воздушный поток, проходящий по кузову, создавая вихрь между потоками высокой и низкой энергии. Это втягивает поток высокоэнергетического воздуха из свободного потока вниз в пограничный слой, увеличивая энергию пограничного слоя. Воздух с высокой энергией намного более эффективно прилипает к кузову и, следовательно, увеличивает прилагаемый поток.

Это причина того, что — на автомобилях — вихревые генераторы расположены на концах крыши, используя как можно больше высокоэнергетического воздуха.Однако на дорожных автомобилях их конструкция не самая эффективная. На самолетах и ​​автомобилях Формулы-1 вихревые генераторы имеют острые края и часто имеют треугольную форму, чтобы создать максимально эффективный вихрь на очень высоких скоростях. Но на серийно выпускаемых дорожных автомобилях правила безопасности требуют, чтобы они были сглажены и закруглены, что снижает их влияние на воздушный поток, напоминая гораздо больше чисто эстетического компонента, чем люди могут предположить.

Генераторы вихря на автомобилях Torro Rosso F1

Эффективность аэродинамических компонентов обычно увеличивается с увеличением скорости, поэтому автомобили F1 могут оправдать использование вихревых генераторов в рамках своей конструкции, но воздушный поток, проходящий над обычным дорожным автомобилем — даже на треке, — обычно просто недостаточно быстр.Вот почему задние крылья действительно функционируют на дорожном автомобиле только в том случае, если они расположены достаточно высоко от кузова, чтобы перехватывать любой высокоэнергетический воздушный поток. Так что Civic может просто сойти с рук, учитывая его ярко выраженное положение крыла, но устройства будут иметь значительный эффект только на очень высоких скоростях.

Вы модифицировали свою машину, чтобы использовать вихревые генераторы? И улучшает ли стиль Evo вид и без того помешанного Civic Type R? Прокомментируйте ниже свои мысли об изворотливых маленьких аэродинамических устройствах.

Вихревые генераторы

: предотвращение остановок при высоких и низких скоростях

Вы, возможно, видели вихревые генераторы — эти маленькие плавники, которые выступают из передней части авиалайнера, такого как 737-800, или самолета с коротким взлетом и посадкой (STOL), такого как Top Cub.

737-800

Верхняя опора

Эти маленькие плавники удивительны; они создают вихри, как и кончики ваших крыльев.Как это помогает? Вихри втягивают высокоэнергетический воздух в пограничный слой, что задерживает срыв. Они являются неотъемлемой частью многих самолетов для снижения скорости сваливания — но знаете ли вы, что они также используются на околозвуковых самолетах для обеспечения эффективности поверхностей управления на высоких скоростях?

Генераторы вихрей

создают миниатюрные вихри с кончиками крыльев для возбуждения пограничного слоя

Несколько недель назад мы писали о пограничном слое. Это слой воздуха прямо над поверхностью вашего самолета, где трение кожи замедляется и забирает энергию из воздушного потока.

Когда воздух проходит через ваше крыло, давление уменьшается, пока не достигнет центра подъемной силы — примерно на 25% вниз по хорде крыла. Затем давление снова начинает увеличиваться, поэтому воздух перемещается из области низкого давления в область более высокого давления — это называется «неблагоприятный градиент давления». Когда воздушный поток движется к высокому давлению, он теряет энергию. В конце концов, когда у него заканчивается энергия, воздушный поток отделяется от крыла.

Воздух над пограничным слоем не подвержен поверхностному трению, поэтому он обладает большей энергией, чем воздух в пограничном слое.Если бы вы могли втянуть часть этого свободного потока воздуха в пограничный слой, вы могли бы добавить энергии и задержать разделение пограничного слоя. Вот тут и пригодятся вихревые генераторы.

Генераторы вихрей действуют как крошечные крылья и создают миниатюрные вихри на концах крыльев, которые по спирали проходят через пограничный слой и набегающий воздушный поток. Эти вихри смешивают высокоэнергетический набегающий поток воздуха с нижним энергетическим пограничным слоем, позволяя воздушному потоку в пограничном слое дольше выдерживать неблагоприятный градиент давления.Теперь ваше крыло может работать под большим углом атаки, прежде чем разделение воздушного потока вызовет срыв.

Практические примеры

На самолетах с коротким взлетом и посадкой (STOL) вы часто увидите генераторы вихрей вдоль передней кромки крыла. На авиалайнерах вы можете увидеть их перед закрылками, где возникают большие отрицательные градиенты давления. В обоих случаях генераторы вихрей помогают поддерживать воздушный поток под большими углами атаки, задерживая срыв.

Генераторы вихрей также могут задерживать остановку на высокой скорости

Когда воздушный поток через аэродинамический профиль достигает околозвуковых или сверхзвуковых скоростей, образуется ударная волна.В конце концов, эти ударные волны будут формироваться на передней кромке аэродинамического профиля, а также на задней кромке и в любых точках шарнира управляющей поверхности.

Когда воздух движется по ударной волне, он внезапно теряет энергию. Фактически, потеря энергии может быть настолько большой, что воздушный поток отделяется от аэродинамического профиля за ударной волной — точно так же, как это происходит при низкоскоростном сваливании. Если за ударной волной находится элерон или руль высоты, разделенный воздушный поток делает рулевую поверхность неэффективной и может сделать управление самолетом невозможным.

В этой высокоскоростной ситуации генераторы вихрей могут втягивать высокоэнергетический воздух снаружи пограничного слоя, смешивать его с воздухом внутри пограничного слоя и предотвращать разделение. Они также могут разрушить ударную волну, уменьшая количество энергии, теряемой при прохождении воздуха через волну.

Горизонтальный стабилизатор на L-39 Albatros — отличный тому пример. Горизонтальный стабилизатор — это, по сути, перевернутое крыло, которое создает подъемную силу вниз. Несмотря на то, что L-39 является дозвуковым самолетом, воздушный поток, движущийся над хвостовой частью, может разгоняться до околозвуковых скоростей, образуя ударную волну.Генераторы вихрей в нижней части стабилизатора удерживают воздушный поток, прикрепленный к аэродинамическому профилю, когда он движется через руль высоты, что позволяет поддерживать контроль по тангажу на высоких скоростях.


Станьте лучшим пилотом.
Подпишитесь, чтобы получать последние видео, статьи и викторины, которые сделают вас более умным и безопасным пилотом.


Генераторы вихрей и производительность STOL

Поддержание присоединенного потока — первоочередная задача проектировщика любого самолета.Чтобы свести к минимуму сопротивление и максимизировать подъемную силу, желательно поддерживать полностью присоединенный поток. Внешняя форма самолета создана, чтобы способствовать прилеганию потока, но иногда все равно происходит отрыв.

Срыв вызван отрывом потока. В конце концов, если угол атаки будет достаточно большим, поток через верхнюю часть крыла разделится, и крыло потеряет подъемную силу. Помимо правильной формы крыла и фюзеляжа, есть несколько дополнительных устройств, которые можно использовать для задержки или устранения разделения потока.

Войдите в генератор вихрей

Наиболее популярными из них являются генераторы вихрей, которые представляют собой небольшие устройства, используемые для повторного присоединения оторванного потока. Устанавливаемые группами, они могут помочь устранить разделение и решить различные аэродинамические проблемы. Существует несколько типов VG, но наиболее распространенным является лопаточный тип. Это небольшие лопасти с низким удлинением, которые устанавливаются перпендикулярно к обшивке самолета. Каждый вихревой генератор установлен так, что он имеет угол атаки относительно набегающего потока, что заставляет его действовать как крыло.Он развивает подъемную силу перпендикулярно набегающему потоку и сбрасывает вихрь со своего свободного конца. Концевой вихрь VG остается близко к поверхности самолета, когда он движется к корме.

Размещение генераторов вихрей перед точкой разделения на крыле может активизировать пограничный слой и фактически замедлить разделение.

Вихрь, создаваемый VG, имеет тенденцию перемещать воздух, который находится рядом с обшивкой самолета, вверх, от обшивки, в то же время перемещая воздух из внешнего потока вниз, ближе к обшивке. Такое перемешивание воздуха дает VG положительный эффект на разделение потоков.

Когда отделение неизбежно, воздух в пограничном слое, прямо возле кожи, не получает энергии. Он движется медленно и вскоре остановится и изменит направление, вызывая разделение. Однако воздух во внешнем потоке движется быстро и обладает высокой кинетической энергией. Вихрь, создаваемый VG, перемещает часть этого быстро движущегося высокоэнергетического воздуха вниз в утомленный пограничный слой и уносит часть уставшего воздуха от поверхности. Конечный эффект заключается в увеличении скорости воздуха в пограничном слое и задержке или предотвращении отрыва потока.

Спонсор освещения авиашоу:

Для правильной работы VG должен иметь возможность воздействовать на воздух за пределами пограничного слоя, и для этого он должен быть размещен немного выше по потоку от точки, где поток отделяется без VG. Если разделение может происходить выше по потоку от VG, оно будет погружено в разделенный поток и не сможет достичь чистого воздуха, поступающего из внешнего потока, для смешивания с пограничным слоем.

VG для Kit World

В течение многих лет VG в основном находили на больших транспортных средствах и военных самолетах.Но за последние 10 лет вихревые генераторы вошли в мир авиации общего назначения, и были разработаны модернизируемые комплекты VG для улучшения характеристик легких самолетов. Эти комплекты впервые появились, чтобы приручить низкоскоростное поведение некоторых серийных близнецов, в том числе Beech Baron и некоторых из наиболее популярных близнецов Cessna. Совсем недавно появились комплекты VG, предназначенные для снижения скорости сваливания и улучшения характеристик КВП однодвигательных самолетов.

Комплекты вихревых генераторов обычно предназначены для двух областей:

1) Улучшение Clmax: Срыв вызван разделением воздушного потока над крылом.Уменьшение отрыва и задержка сваливания до более высокого угла атаки увеличит максимальный коэффициент подъемной силы (Clmax) и снизит скорость сваливания. Этого можно добиться, правильно расположив ВГ на верхней поверхности крыла.

Две конфигурации оказались успешными. В первом используется полнопролетный ряд VG для увеличения максимальной подъемной силы всего крыла и снижения скорости сваливания. VG задерживают срыв всего крыла, тем самым увеличивая Clmax и снижая скорость сваливания. Полноразмерные VG увеличивают максимальную подъемную силу крыла, но они не оказывают большого влияния на то, где на размахе сначала появляется срыв, когда крыло, наконец, сваливается.Соответственно, полнопролетные VG снижают скорость сваливания, но могут не иметь никакого положительного влияния на поперечную устойчивость в сваливании.

Если основной целью установки VG является улучшение поперечной устойчивости и управления элеронами при сваливании, а не снижение общей скорости сваливания, то правильным подходом является установка VG только на внешней части крыла. Это приведет к задержке сваливания наконечников и плавному срыву с корнями.

2) Улучшение мощности управления: еще одно место, где VG могут предоставить полезное исправление, — это то, где нам нужно увеличить мощность управления самолета, особенно мощность руля направления на многомоторных самолетах.Если, например, самолет оснащается более мощными двигателями, чем те, для которых он был первоначально спроектирован, дополнительная мощность может быть больше, чем может быть дифферент руля направления, чтобы самолет оставался прямым в случае отказа двигателя. Это приводит к увеличению минимальной скорости управления (Vmc). Чтобы снизить Vmc, требуется больше мощности на руле. Дооснащение самолета большим рулем направления часто непрактично или непомерно дорого, поэтому существует большая мотивация для улучшения управляемости существующего руля направления.

Эффективность контрольной поверхности ограничена тем, насколько далеко она может быть отклонена до того, как поток разделится на шарнирной линии. Отклонение поверхности дальше этого значения приведет к значительному увеличению сопротивления, но не увеличит подъемную силу, создаваемую поверхностью.

Как мы уже обсуждали, размещение ВГ перед точкой разделения может повторно активировать пограничный слой и задержать разделение. Добавление ряда VG прямо перед линией шарнира руля направления увеличивает степень отклонения руля направления до отделения потока.Подъем руля направления на больших отклонениях также увеличивается. Вихревые генераторы перед шарниром руля направления являются особенностью нескольких комплектов VG, которые в настоящее время продаются для приручения серийных легких близнецов. Их также можно встретить на кораблях Beech Starship, Boeing 727 и многих других серийных самолетах.

VG Перетащите

Аэродинамическое исправление, предоставленное VG, не является полностью бесплатным: VG все время находятся в воздушном потоке, и они действительно создают некоторое сопротивление. Сколько зависит от конфигурации самолета, размера и размещения ВГ.Если добавить VG к очень чистому крылу, особенно к тому, которое имело бы ламинарный поток без VG, снижение лобового сопротивления может быть значительным. На многих самолетах улучшения качества воздушного потока за VG достаточно, чтобы компенсировать или почти компенсировать сопротивление самих устройств.

VG Геометрия

Есть два распространенных способа установки пластинчатых ВГ. Все VG должны быть установлены таким образом, чтобы они имели угол атаки относительно местного воздушного потока от 15 ° до 20 °, но они могут быть установлены так, чтобы все VG были параллельны друг другу, или попарно с равным и равным углом. -противоположные углы атаки.

Первый подход, когда все VG параллельны, называется «вращающейся» установкой, потому что все генераторы испускают вихри, которые вращаются в одном и том же направлении. Парная установка с равными и противоположными углами называется установкой встречного вращения, потому что каждая пара генераторов испускает пару вихрей, которые вращаются в противоположных направлениях.

Используются оба типа установки. В «Вояджере» и большинстве других самолетов «утка», которым требуются ВГ, используется ряд пар генераторов, вращающихся в противоположных направлениях.Генераторы вихрей на киле Боинга 727 и на утке звездолета вращаются.

В течение многих лет установки VG с встречным вращением использовались более широко и лучше понимались, чем установки с вращением в одном направлении. Установки VG с вращением в одном направлении имеют несколько меньшее сопротивление, чем конфигурации с вращением в противоположных направлениях, и в последние годы они стали более распространенными. Подходящая конфигурация зависит от деталей геометрии и воздушного потока над поверхностью, на которой они используются.

VG Размер

Для эффективного перемешивания внешнего потока воздуха с пограничным слоем, VG должны выступать над краем пограничного слоя, но только немного, чтобы минимизировать сопротивление.Рекомендуемая высота для первой попытки примерно в 1,2 раза больше местной толщины пограничного слоя. Толщину пограничного слоя трудно определить точно, но обычно она составляет от 1% до 2% расстояния от передней кромки.

VG Форма и размещение

Типичные VG имеют треугольную или трапециевидную форму со стреловидными передними кромками и вертикальными задними кромками. Чтобы вообще работать, ВГ должны быть установлены перед точкой отрыва потока. Перед установкой групп VG определите, где начинается разделение, которое вы хотите устранить.Ряд VG должен быть на небольшом расстоянии перед этой точкой.

Для вращающихся VG корневой хорда VG должна быть порядка четырехкратной высоты VG, а расстояние между VG в ряду должно составлять от пяти до шести высот VG.

Для вращающихся в противоположных направлениях VG, основная хорда VG должна быть примерно в 2,5 раза больше высоты генератора. Расстояние между центрами двух генераторов в паре встречного вращения должно быть примерно таким же, как основная хорда одного VG. Пары, вращающиеся в противоположных направлениях, должны располагаться на расстоянии примерно 10 VG друг от друга.

Чтобы заставить установку вихревого генератора работать, нужно поэкспериментировать с размером, числом и расстоянием между VG. Если первоначальная установка VG дает желаемый эффект, попробуйте уменьшить размер и / или количество генераторов, чтобы уменьшить сопротивление.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *