Вихревые теплогенераторы: Вихревые теплогенераторы — принцип работы и производители

Вихревой теплогенератор: достойная альтернатива централизованному отоплению

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

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

Конструктивные особенности вихревых теплогенераторов

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

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

Пассивные тангенциальные ВТГ

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

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

Пассивные аксиальные теплогенераторы

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

Активные теплогенераторы

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

Область применения теплогенераторов

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

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

Преимущества и недостатки вихревых генераторов

В числе неоспоримых достоинств стоит отметить:

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

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

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

Как собрать вихревой теплогенератор для частного дома своими руками

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

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

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

Как выбрать вихревой теплогенератор — как выглядит и действует бытовой генератор

Часто требуется нагреть помещение, не подключенное к системе центрального отопления. С помощью какого обогревателя это сделать? Рассмотрим особенности вихревых теплогенераторов, их монтаж и принцип действия.

Краткое содержимое статьи:

Разновидности воздушных теплогенераторов

На рынке можно встретить теплогенератор роторного вида. Статором здесь служит сам корпус. В роторе просверлены отверстия нужного диаметра. Они нужны для образования пузырьков, которые производят тепло.

Положительных сторон не так много, но производительность отмечена на хорошем уровне. Из минусов можно отметить:

• Повышенный уровень шума;
• Большой износ деталей;
• Сальники и уплотнители нуждаются в частой замене;
• Дорогое техобслуживание.

Разновидность статического теплогенератора заключается в отсутствии вращающихся деталей. Кавитационный процесс возникает без принуждения, а в работе участвует только насос. Можно привести перечень плюсов и минусов подобной конструкции:

• Низкое давление не мешает работе устройства;
• Холодные и горячие концы имеют большую разницу в температуре;
• Полностью безопасная конструкция;
• Способен быстро производить нагрев;
• Высокий КПД, более 90%;
• Способен не только нагревать, но и охлаждать.

Воздушный теплогенератор статического типа стоит дорого, и окупается долгое время. Поэтому, чтобы его купить, нужно иметь реальную потребность в таком устройстве.

Как работает устройство

Роторные и статорные теплогенераторы работают на принципе кавитации. Это явление считалось неблагоприятным, потому что выделяющиеся во время работы в большом количестве пузырьки сжимаясь, приводили к разрушению окружающих элементов.

Из этого процесса научились извлекать пользу. Образовавшиеся пузырьки выводят тепло из воды, которая движется в системе. Конструктивная особенность теплогенераторов позволяет избегать разрушения его элементов.

Как происходит нагрев

В системе устанавливается трубный преобразователь, в который подается поток не нагретой воды. Навстречу этому потоку подаются другие потоки жидкости. Направленные друг на друга потоки образуют процесс кавитации. Выходя из преобразователя, жидкость нагревается.

Особенности конструкции

Рассмотрим фото теплогенератора. Строение устройства внешне достаточно простое. Имеется большой двигатель, и цилиндрическое изделие (улитка), они подключаются между собой.

«Улитку» применяют не случайно, это усовершенствованная труба Ранка. Ее форма позволяет усилить эффект кавитации. Внутри улитка имеет активатор в виде диска, который делает особую перфорацию. Вращение этого диска заставляет воду двигаться.

Дисковый активатор крутится за счет электродвигателя, разгоняя жидкость в системе. Таким образом, механическая энергия преобразуется в тепло.

Где может применяться устройство

Одним из основных направлений использования теплогенератора считается отопление. Это оборудование способно обогревать не только здания, небольшие постройки типа гаража, но и промышленные предприятия.

Устройство может нагревать водопроводную воду для любого бытового назначения. Этот процесс происходит быстро, поэтому получить горячую воду для бассейна или бани не составит труда.

В условиях, где требуется смешать жидкости разной плотности, помогут кавитационный процесс. Это могут быть различные лаборатории, где нужно получить однородную консистенцию.

Какие преимущества

Вихревой теплогенератор экономично расходует электроэнергию, и имеет высокий КПД. Если сравнивать с другими отопительными приборами, то это устройство экономичнее для домашнего использования.

Размеры стандартного генератора значительно меньше чем отопительный котел. Он займет меньше места в котельной, чем газовое оборудование. Вес установки достаточно легок, поэтому теплогенератор большой мощности можно свободно установить на обычном полу.

Кавитационный генератор имеет простую конструкцию, в которой минимум движущихся элементов. Поэтому ломаться там практически нечему. Устройство не нуждается в дополнительных модификациях. Его можно внедрить в готовую систему отопления, не подгоняя диаметр труб, и их уклон.

Заключение

У тех, кто не знаком с подобным прибором может возникнуть вопрос, какой теплогенератор лучше? Однозначно можно сказать, что статический тип конструкции значительно превосходит роторные аналоги.

Фото вихревого теплогенератора

Также рекомендуем просмотреть:

Помогите сайту, поделитесь в соцсетях 😉

Гидродинамические теплогенераторы в аспекте их эффективности — Энергетика и промышленность России — № 04 (96) февраль 2008 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 04 (96) февраль 2008 года

Краткая история вопроса

Механическое воздействие на жидкость приводит к ее нагреву. Д. Джоуль и Р. Майер в середине ХIХ века сформулировали механический эквивалент теплоты. Даже спустя полтора века на эту тему создавались изобретения. При этом обнаружено, что в тепло может быть превращена не только подводимая извне механическая энергия, но и внутренняя энергия жидкости (в режиме кавитации). Для возбуждения кавитации широко используется метод закрутки жидкости (вихревые эффекты). Первенство в создании вихревого нагревателя жидкости принадлежит профессору Куйбышевского авиационного института А. П. Меркулову (1960‑е гг.). Энергоресурсы в те годы не считали, открытие еще долго не получало развития. В настоящее время ВНЖ производятся рядом фирм (Москва, Санкт-Петербург, Ростов‑на-Дону) в России и на Украине (Донецк, Харьков, Киев). Использование ВНЖ выгодно на электрифицированных объектах, прокладка газовых коммуникаций и теплоцентралей к которым невозможна или не экономична. В частности, такие аппараты пригодны в качестве мини-котельных для зданий и сооружений. С их помощью можно нагревать любые жидкости, в то время как ТЭНы недолговечны, пожароопасны, подвержены воздействию накипи и не могут применяться в агрессивных средах (нагрев растворов гальванических ванн).

Проблемы корректности

Имеются факторы, дискредитирующие гидродинамические теплогенераторы. В ряде статей – и особенно в рекламных материалах продавцов таких аппаратов – заявляется о «коэффициентах преобразования», иной раз превышающих 100 процентов. При этом в таких публикациях содержатся объяснения «исключительно высокой эффективности», но вопрос, каким образом она определялась, обходится стороной. Следует также отметить, что далеко не все производители «вихревых теплогенераторов» используют корректную методику определения эффективности своей продукции.

В качестве примера приведем методику Ковровского завода имени Дегтярева (ОАО «ЗиД») – одного из двух самых известных производителей таких установок. Методика любезно предоставлена менеджером по продажам теплогенераторов ВТУ и, как он заверил, согласована с руководителем проекта господином В. П. Сысой.

Вот эта методика.

Контроль теплопроизводительности ВТУ

1 Проверка потребляемой мощности.

1.1 Потребляемая мощность контролируется при помощи универсального измерителя электрической мощности MIC-2090W MOTECH INDUSSTRIED INC путем непосредственного замера потребляемой мощности.

1.2 Допускается определение потребляемой мощности путем замера величины силы тока (?! – комментарий автора помещен ниже).

В этом случае потребляемая мощность определяется по формуле P=3UФIФcosφη, где UФ – фазное напряжение; IФ – фазный ток; сosφ – угол сдвига между током и напряжением; η – КПД электродвигателя.

2. Проверка теплопроизводительности, подачи (массы теплоносителя, прокачиваемого через установку).

2.1 Контроль значений температуры, расхода, теплопроизводительности осуществляется по монитору теплосчетчика КМ-5‑2-25/25-ПП/ПП-0‑1*2‑0-0‑0-1 при достижении теплового баланса.

3.2 Регулировку теплового баланса производить с помощью открытия/закрытия заслонок раструба калорифера и/или кранами К2, К3.

Тепловой баланс считать достигнутым при установившейся температуре в диапазоне 75±15 °С с колебанием температуры t = ±2 °С и колебанием разницы температур Δt ± 0,3 °С в течение 1 часа.

3.3 После получения значения теплопроизводительности по теплосчетчику и определения потребляемой мощности определяется соотношение произведенной тепловой энергии и затраченной электрической энергии.

Методика испытаний

Такой метод контроля теплопроизводительности ВТУ некорректен, т. к. измеряемые мощности (электрическая и тепловая) – это дифференциальные параметры, определяемые мгновенными значениями, использование которых значительно увеличивает величину субъективных ошибок. Обеспечить стабильное значение потребляемой электрической мощности практически невозможно, т. к. фазное напряжение электросети нестабильно, особенно в рабочее время. В любом асинхронном электродвигателе наблюдается пульсация скольжения потребляемой мощности и т. п. Вот почему допустимость замеров затраченной электроэнергии путем токовых клещей (разовые замеры силы тока, допускаемые методикой) заведомо некорректны. Обеспечить стабильность показаний тепловой мощности с теплосчетчика тем более проблематично, т. к. показания о расходе постоянно шумят (испытывают скачкообразные изменения), наблюдаются значительные пульсации расхода при работе насоса без стабилизаторов, реализовать поддержание разности температур Δt в ±0,3 °С абсолютно нереально. Все это только часть факторов, дестабилизирующих показания тепловой мощности. Для обеспечения достоверных оценок должно быть использовано измерение тепловой и электрической энергии, произведенной за контролируемый отрезок времени.

Завод имени Дегтярева декларирует для установки ВТУ-22 КПД, равный 80 процентам. Но если демонтировать этот аппарат с электронасосного агрегата КМ100‑65‑200 и вместо него подключить макетный образец «БРАВО» (что было проделано в самом начале испытаний макетного образца летом 2007 г.), то один и тот же объем воды в двухсотлитровом бойлере нагревается от 22 до 70 градусов Цельсия в 1,8 раза быстрее. При этом КПД макетного образца не превышает 87,2 процента (при условии равенства единице теплоемкости механоактивированной воды). Это доказывает несоответствие декларируемого КПД реальному и является следствием некорректности методики, используемой производителем ВТУ-22.

Корректные замеры

Не ставя перед собой задачу подтвердить или опровергнуть эффекты, возникающие в процессе работы «вихревых» теплогенераторов (гидромеханических преобразователей электроэнергии в теплоту), мы решили провести измерения выделяемой теплоты по корректной методике и с минимальной погрешностью, чему способствовал научный потенциал и накопленный опыт директора по науке ЗАО «НПО «Тепловизор» В. С. Коптева, разработавшего методику испытаний. ЗАО «НПО «Тепловизор» специализируется в области разработки, производства и реализации многоканальных теплосчетчиков и расходомеров ВИС.Т и ВИС.МИР на базе электромагнитных преобразователей расхода на диаметры Ду 15…1420 мм. Приборы используются для коммерческого учета тепловой энергии и количества теплоносителя у производителей и потребителей тепловой энергии. Кроме того, они нашли широкое применение для технологических целей на различных производствах, включая химическое и металлургическое.

На момент начала испытаний (декабрь 2007 г.) макетный образец «БРАВО» (о его особенностях будет сказано ниже) входил, наряду с электронасосным агрегатом, трубной обвязкой и запорной арматурой, в состав теплового пункта (испытательного стенда). В тепловом пункте имелись также трубные ответвления на два теплообменника (бойлера), которые при проведении замеров были перекрыты. Для измерения теплопроизводительности был использован серийный одноканальный электромагнитный теплосчетчик ВИС. Т с первичным преобразователем расхода dy15, который устанавливался на подпиточном трубопроводе. Измерение потребляемой электрической энергии производилось с помощью электросчетчика типа САУ-И678. С целью минимизации затрат на работы по измерению теплопроизводительности была реализована следующая методика экспериментов.

В тепловую установку осуществлялся постоянный подвод холодной воды, которая после гидромеханических воздействий в «БРАВО» непрерывно сливалась через накопительный бак в сливной трап бойлерной. Учитывая гидравлическую плотность установки (отсутствие утечек контролировалось визуально), массовый расход воды на входе в установку был равен массовому расходу сливаемой воды. Поэтому для измерения количества генерируемой установкой «БРАВО» тепловой энергии достаточно было измерить массовый расход холодной воды, температуру (энтальпию) воды на ее входе и выходе и осуществить численное интегрирование произведения разности энтальпии на массовый расход на контролируемом отрезке времени. Этот алгоритм, в соответствии с «Правилами учета тепловой энергии и теплоносителя», реализует одноканальный теплосчетчик ВИС.Т, укомплектованный подобранной парой платиновых термометров сопротивлений. Теплосчетчики ВИС.Т позволяют измерять количество тепловой энергии с погрешностью не более 4 процентов в диапазоне разностей температур от 2 до 10 градусов Цельсия и при расходах менее 1 процента (до 0,1 процента) от верхнего предела измерения.

При этом теплоемкость воды, подвергнутой воздействию аппаратом «БРАВО», условно принята равной единице, поскольку мы не успели пока провести замеры фактической теплоемкости механоактивированной воды, которая, по данным Е. Ф. Фурмакова, может сильно отличаться от справочных значений и достигать значения 2 (в случае, если эти данные подтвердятся, полученные значения КПД придется пересмотреть в большую сторону).

Так как в большинстве случаев практическое использование теплогенератора для обогрева рабочих и жилых помещений требует непрерывных или квазинепрерывных режимов подачи тепла, теплопроизводительность установки измеряли в квазинепрерывном режиме, т. е. в установившемся режиме (температура сливаемой воды стабилизировалась и не менялась на протяжении часа).

Замеры теплопроизводительности агрегата «Браво», с учетом максимально возможной погрешности измерений, показывают, что КПД установки в опробованных режимах работы находится в пределах от 75,6 до 87,2 процента. Потери в обмотках электродвигателя (теплота, отдаваемая ими окружающей среде) хорошо коррелируют с разностью между затраченной электроэнергией и верхним значением теплового КПД макетного образца «БРАВО». Становится вполне реальным усовершенствовать конструкцию «БРАВО» таким образом, чтобы тепловой КПД равнялся КПД электродвигателя, приводящего насос. В этом случае аппарат предполагается оснастить погружным электронасосным агрегатом и поместить такой агрегат в термоизолированный бойлер, чтобы вода нагревалась с тепловым КПД, равным единице.

Особенности «БРАВО»

В аппарате «БРАВО» (Би-роторный аппарат волновой отопительный) вокруг неподвижной геометрической оси установлены, как минимум, два ротора – активатор и генератор. На периферии активатора расположены вихревые камеры. Генератор выполнен по принципу Сегнерова колеса. Роторы вращаются встречно. При этом циклически генерируются гидроудары путем перекрытия генератором выходов вихревых камер активатора. Гидроударные волны из перекрытых камер перепускаются в тыловые зоны открытых камер. Имеются средства саморегулирования энергообмена роторов с рабочим телом. Все это обеспечивает большую амплитуду и широкий частотный спектр колебаний, а также высокую эффективность кавитации при малом гидравлическом сопротивлении. Конструкция аппарата позволяет избежать общего недостатка аппаратов динамического типа – наличия валов с жестко посаженными на них роторами, а также кавитационного износа роторов (зоны кавитации локализованы в осевых зонах рабочих камер, вне контакта с их поверхностями). Чтобы принципиальные отличия «БРАВО» от «вихревых» теплогенераторов стали понятны читателю, кратко рассмотрим особенности известных типов «вихревых» теплогенераторов.

В статических «вихревых» теплогенераторах отсутствуют подвижные конструктивные элементы и имеется тормозное устройство с большим гидравлическим сопротивлением.

Динамические «вихревые» теплогенераторы имеют размещенные в полости корпуса активаторы, жестко скрепленные с приводными валами (роторные активаторы либо лопаточный активатор). Некоторые из аппаратов снабжены средствами создания автоколебаний в потоке жидкости (сходного с «БРАВО» назначения). Однако, например, в «Роторном гидроударном насосе – теплогенераторе» (патент RU2247906) зона кавитации совмещена с рабочим колесом насоса, что снижает ресурс и производительность последнего, а также эффективность всей нагревательной системы. Это присуще всем подобным аппаратам. Большой момент инерции роторов, кинематически связанных с валом приводного электродвигателя, – общий недостаток всех известных «вихревых» теплогенераторов динамического типа. Этот недостаток присущ, в частности, теплогенераторам марки «ТС» (производства ФГУП «СПЛАВ», г. Тула). Аппаратам «ТС» необходимы энергоемкий привод вала ротора, дорогостоящая динамическая балансировка массивного ротора, применение выносных подшипниковых опор с радиальными уплотнениями, а также циркуляционного насоса. «ТС» требуют также применения аппаратуры плавного пуска (именно ввиду больших моментов инерции роторов).

Таким образом, сопоставление с существующими аналогами позволяет сделать вывод, что «БРАВО» представляет собой новый тип гидродинамического теплогенератора (смешанный), сочетающий преимущества статических и динамических ВНЖ и лишенный их недостатков.

Вихревой теплогенератор. Правда и вымысел

Вихревой теплогенератор состоит из двигателя и кавитатора. В кавитатор подается вода (или другая жидкость). Двигатель раскручивает механизм кавитатора, в котором происходит процесс кавитации (схлопывания пузырьков). За счет этого, происходит нагрев жидкости, подаваемой в кавитатор. Подводимая электроэнергия расходуется на следующие цели: 1- нагрев воды, 2 — преодоление силы трения в двигателе и кавитаторе, 3- излучение звуковых колебаний (шум). Разработчики и производители утверждают, что принцип действия основан «на использовании возобновляемой энергии». При этом, не понятно, откуда эта энергия берется. Тем не менее, не происходит никакого дополнительного излучения. Соответственно, можно предположить, что вся энергия, подводимая к теплогенератору, тратится на нагрев воды. Таким образом, можно говорить о КПД, близком к 100%. Но не более…
Но перейдем от теории к практике.

На заре развития «вихревых теплогенераторов» предпринимались попытки проведения независимой экспертизы. Так, известная модель ЮСМАР изобретателя Ю.С.Потапова из Молдовы тестировалась американской компанией Earth Tech International (г.Остин, штат Техас), специализирующейся на экспериментальной верификации новых направлений в современной физике. В 1995 г. были проведены пять серий экспериментов по измерению соотношения между генерируемой тепловой и потребляемой электрической энергией. Заметим, что все многочисленные модификации испытуемого устройства, предназначенные для разных серий экспериментов, лично согласовывались с Ю.С.Потаповым в ходе визита одного из сотрудников компании в Молдову. Подробнейшее описание конструкции испытуемого теплогенератора с вихревой трубой, режимные параметры, методики проведения измерений и результаты приводятся на сайте компании www.earthtech.org/experiments/.

Для привода водяного насоса использовался электродвигатель с КПД=85%, тепловые потери которого на нагрев окружающего воздуха не принимались при расчете теплопроизводительности «вихревого теплогенератора». Отметим, что не измерялись и тепловые потери на нагрев окружающего воздуха, что, безусловно, несколько снижало получаемый КПД теплогенератора.

Результаты исследований, проведенных при варьировании основных режимных параметров (давление, расход теплоносителя, начальная температура воды и др.) в широком диапазоне продемонстрировали, что эффективность теплогенератора изменяется в диапазоне от 33 до 81%, что сильно не «дотягивает» до 300%, заявленных изобретателем перед проведением экспериментов.

Хотя по «тепловому вихрегенератору» расскажу. ..
Были некоторые примеры значительной экономии денежных средств на отопление в переходные периоды нашей экономики, когда деньги предприятий начинали считать. Сразу скажу, что с связано это с гримасами экономики, а совсем не с теплотехникой.

Скажем, некоторое предприятие желает отапливать свои помещения. Ну холодно им видите ли.
По некоторым причинам, ясно каким, не может вложиться в Газовую трубу, строить свою котельную на угле, мазуте — не хватает масштабов, а центральное отопление отсутствует или далеко.
Остается электричество, но при получении разрешения на использование электроэнергии в термальных целях устанавливали предприятию тариф, превышающий в несколько раз обычный.
Такие были раньше правила, и не только в России, но в Украине, Молдове и др. государствах, которые отпочковались от нас.
Вот тут приходил на помощь г-н Потапов и подобные.
Покупали чудо-устройство, тариф на электроэнергию для электродвигателей оставался обычный, тепловой КПД естественно никак больше сотни быть не мог, а вот в денежном отношении КПД был и 200 и 300, смотря во сколько раз сэкономили на тарифе.
Применяя ТН можно было достичь еще большей экономии, но для тех времен и вихретеплогенератора с эффективностью якобы 1,2-1,5 вполне было достаточно.
Ведь еще больший заявляемый КПД мог только повредить и отпугнуть покупателей, ведь квоты на электроснабжение выделялись по потребляемой мощности, а давал генератор тепла столько-же, если не меньше, в связи с потерями по cos Ф.
По теплопотерям помещений в 30-40% погрешности еще как-то можно было уложиться, списать на колебания погоды.
Сейчас это ушло в прошлое, но тема вихрегенераторов по инерции продолжает всплывать, и ведь находятся дураки, которые покупают, клюнув на информацию с фотками и адресами, что ряд уважаемых предприятий в свое время использовали их у себя и экономили большую кучу денег.
Только всей подоплеки им никто не рассказывает.

Вихревой теплогенератор. Правда и вымысел

Вихревой теплогенератор состоит из двигателя и кавитатора. В кавитатор подается вода (или другая жидкость). Двигатель раскручивает механизм кавитатора, в котором происходит процесс кавитации (схлопывания пузырьков). За счет этого, происходит нагрев жидкости, подаваемой в кавитатор. Подводимая электроэнергия расходуется на следующие цели: 1- нагрев воды, 2 — преодоление силы трения в двигателе и кавитаторе, 3- излучение звуковых колебаний (шум). Разработчики и производители утверждают, что принцип действия основан «на использовании возобновляемой энергии». При этом, не понятно, откуда эта энергия берется. Тем не менее, не происходит никакого дополнительного излучения. Соответственно, можно предположить, что вся энергия, подводимая к теплогенератору, тратится на нагрев воды. Таким образом, можно говорить о КПД, близком к 100%. Но не более…
Но перейдем от теории к практике.

На заре развития «вихревых теплогенераторов» предпринимались попытки проведения независимой экспертизы. Так, известная модель ЮСМАР изобретателя Ю.С.Потапова из Молдовы тестировалась американской компанией Earth Tech International (г. Остин, штат Техас), специализирующейся на экспериментальной верификации новых направлений в современной физике. В 1995 г. были проведены пять серий экспериментов по измерению соотношения между генерируемой тепловой и потребляемой электрической энергией. Заметим, что все многочисленные модификации испытуемого устройства, предназначенные для разных серий экспериментов, лично согласовывались с Ю.С.Потаповым в ходе визита одного из сотрудников компании в Молдову. Подробнейшее описание конструкции испытуемого теплогенератора с вихревой трубой, режимные параметры, методики проведения измерений и результаты приводятся на сайте компании www.earthtech.org/experiments/.

Для привода водяного насоса использовался электродвигатель с КПД=85%, тепловые потери которого на нагрев окружающего воздуха не принимались при расчете теплопроизводительности «вихревого теплогенератора». Отметим, что не измерялись и тепловые потери на нагрев окружающего воздуха, что, безусловно, несколько снижало получаемый КПД теплогенератора.

Результаты исследований, проведенных при варьировании основных режимных параметров (давление, расход теплоносителя, начальная температура воды и др.) в широком диапазоне продемонстрировали, что эффективность теплогенератора изменяется в диапазоне от 33 до 81%, что сильно не «дотягивает» до 300%, заявленных изобретателем перед проведением экспериментов.

Хотя по «тепловому вихрегенератору» расскажу…
Были некоторые примеры значительной экономии денежных средств на отопление в переходные периоды нашей экономики, когда деньги предприятий начинали считать. Сразу скажу, что с связано это с гримасами экономики, а совсем не с теплотехникой.

Скажем, некоторое предприятие желает отапливать свои помещения. Ну холодно им видите ли.
По некоторым причинам, ясно каким, не может вложиться в Газовую трубу, строить свою котельную на угле, мазуте — не хватает масштабов, а центральное отопление отсутствует или далеко.
Остается электричество, но при получении разрешения на использование электроэнергии в термальных целях устанавливали предприятию тариф, превышающий в несколько раз обычный.
Такие были раньше правила, и не только в России, но в Украине, Молдове и др. государствах, которые отпочковались от нас.
Вот тут приходил на помощь г-н Потапов и подобные.
Покупали чудо-устройство, тариф на электроэнергию для электродвигателей оставался обычный, тепловой КПД естественно никак больше сотни быть не мог, а вот в денежном отношении КПД был и 200 и 300, смотря во сколько раз сэкономили на тарифе.
Применяя ТН можно было достичь еще большей экономии, но для тех времен и вихретеплогенератора с эффективностью якобы 1,2-1,5 вполне было достаточно.
Ведь еще больший заявляемый КПД мог только повредить и отпугнуть покупателей, ведь квоты на электроснабжение выделялись по потребляемой мощности, а давал генератор тепла столько-же, если не меньше, в связи с потерями по cos Ф.
По теплопотерям помещений в 30-40% погрешности еще как-то можно было уложиться, списать на колебания погоды.
Сейчас это ушло в прошлое, но тема вихрегенераторов по инерции продолжает всплывать, и ведь находятся дураки, которые покупают, клюнув на информацию с фотками и адресами, что ряд уважаемых предприятий в свое время использовали их у себя и экономили большую кучу денег.
Только всей подоплеки им никто не рассказывает.

Вихревой теплогенератор Потапова своими руками: пошаговая инструкция

Назначение вихревого теплогенератора Потапова (ВТГ), сделанного своими руками, состоит в том, чтобы получить тепло только при помощи электродвигателя и насоса. В основном это устройство используют как экономичный нагреватель.

Схема устройства вихревой теплосистемы.

Так как нет исследований по определению параметров изделия в зависимости от мощности насоса, то будут освещены примерные размеры.

Проще всего делать вихревой теплогенератор из стандартных деталей. Для этого подойдет любой электродвигатель. Чем он будет мощней, тем больший объем воды нагреет до заданной температуры.

Главное это двигатель

Выбирать двигатель нужно в зависимости от того, какое напряжение имеется. Есть много схем, при помощи которых можно подключить к сети 220 Вольт двигатель на 380 Вольт и наоборот. Но это другая тема.

Начинают сборку теплового генератора с электродвигателя. Его надо будет закрепить на станине. Конструкция этого устройства представляет собой металлический каркас, который проще всего сделать из угольника. Размеры надо будет подбирать на месте для тех устройств, которые будут в наличии.

Чертеж вихревого теплогенератора.

Список инструментов и материалов:

• угловая шлифовальная машинка;
• сварочный аппарат;
• электродрель;
• набор сверл;
• рожковые или накидные ключи на 12 и на 13;
• болты, гайки, шайбы;
• металлический уголок;
• грунтовка, краска, кисть малярная.

1. Нарежьте при помощи угловой шлифовальной машинки угольники. Используя сварочный аппарат, соберите прямоугольную конструкцию. Как вариант – сборку можете сделать при помощи болтов и гаек. На конечном варианте конструкции это не скажется. Длину и ширину подберите так, чтобы все детали оптимально разместились.
2. Вырежьте еще один кусок угольника. Прикрепите его как поперечину с таким расчетом, чтобы можно было закрепить двигатель.
3. Сделайте покраску рамы.
4. Просверлите отверстия в каркасе под болты и установите двигатель.

Вернуться к оглавлению

Установка насоса

Теперь надо будет подобрать водяной насос. Сейчас в специализированных магазинах можно приобрести агрегат любой модификации и мощности. На что надо обратить внимание?

1. Насос должен быть центробежным.
2. Ваш двигатель сможет его раскрутить.

Установите на раме насос, если надо будет сделать еще поперечины, то изготовьте их либо из уголка, либо из полосового железа такой же толщины, как и уголок. Соединительную муфту вряд ли возможно сделать без токарного станка. Поэтому придется ее где-то заказывать.

Схема гидровихревого теплогенератора.

Вихревой теплогенератор Потапова состоит из корпуса, сделанного в виде закрытого цилиндра. На его концах должны быть сквозные отверстия и патрубки для присоединения к системе отопления. Секрет конструкции находится внутри цилиндра. За входным отверстием должен располагаться жиклер. Его отверстие подбирается для данного устройства индивидуально, но желательно, чтобы оно было в два раза меньше четвертой части диаметра корпуса трубы. Если делать меньше, то насос не сможет пропускать воду через это отверстие и начнет сам нагреваться. Кроме того, начнут интенсивно за счет явления кавитации разрушаться внутренние детали.

Инструменты: угловая шлифовальная машинка или

Технология | Watreco

Вихревой генератор Watreco защищен многими международными патентами. Он способен генерировать четко выраженный вихрь при значительно более низком давлении и потоке, чем то, что можно получить с помощью других методов.

Как показано на рисунке, генератор вихрей формирует поток жидкости в три этапа:

• Преформер. Вход вихревого генератора обеспечивает плавное направление потока наружу за счет тороидального движения к набору четко определенных каналов.
• Каналы. После форформера жидкость направляется через набор каналов, каждый из которых имеет вихревую геометрию. Каждый канал подает струю вихревого потока по касательной в вихревую камеру.
• Вихревая камера. В вихревой камере вихри из каналов наматываются вместе, подобно тому, как скручивается веревка из набора нитей. Внутри вихревой камеры образуется сильный и стабильный вихревой поток, вызывающий сильно пониженное давление вдоль оси вихря.В зависимости от области применения вихревая камера может иметь разную форму. Форма трубы создает четко очерченный вихрь с плавным переходом к выходному трубопроводу. Форма яйца с узким выпускным отверстием вызывает обширное распространение жидкости, что полезно, например, при опрыскивании или когда необходимо перемешать большой объем воды.

Вихревой поток вызывает сильные градиенты давления и сдвиговые силы. Градиент давления — это переход между низким и высоким давлением.Сдвиговые силы в текучей среде возникают, когда скорость потока быстро изменяется на коротком расстоянии.

Радиальный градиент давления в вихревой камере вызывает сильное пониженное давление вдоль оси вихря. При использовании воды это пониженное давление заставляет пузырьки газа (нерастворенный газ) двигаться внутрь к оси вихря. Если в воде достаточно нерастворенного газа, вакуумная струна вдоль оси может быть хорошо видна через прозрачный генератор вихрей. Если градиент давления достаточно велик, возникает кавитация (см. Ниже).Сильный градиент давления сдвигает химический баланс, вызывая реакции, которые не могли бы происходить при нормальных условиях потока.

В вихревом генераторе силы сдвига возникают не только вблизи стенки, но и внутри самой жидкости, например, когда струи, выходящие из каналов, наматываются друг на друга. Вблизи вакуумной струны вдоль оси вихревой камеры также действуют силы сдвига. Мощные возможности перемешивания вихревого генератора во многом обусловлены сильными сдвигающими силами, которые вызывают вынужденную, но все же упорядоченную конвекцию в текущей среде. Комбинация градиентов давления и поперечных сил вызывает образование, агрегацию или фрагментацию твердого вещества в жидкости при определенных обстоятельствах.

Дегазация

Макроскопические и микроскопические пузырьки газа в воде будут втягиваться в зону низкого давления в вихревой камере. Низкое давление заставит их расширяться и собираться в большие пузырьки, которые можно легко извлечь после генератора вихрей. Обычно этот процесс не влияет на растворенные газы.Вещества, которые собираются на поверхности пузырьков, могут следовать за пузырьками к оси вихря, агрегироваться и затем отделяться.

Смешивание

Когда низкое давление в вихревой камере становится ниже давления окружающей среды, газы или жидкости могут засасываться в вихревую камеру. Всасываемая жидкость будет эффективно смешиваться с прядильной средой в камере. Этот процесс очень эффективен при смешивании, например, воды с воздухом или другими газами или воды с маслом, что дает стабильные эмульсии.

Кавитация

При достаточно низком давлении вдоль оси вихря в среде образуются полости (микроскопические пузырьки). По мере продвижения в зоны высокого давления они быстро взорвутся, создавая ударные волны и сильное выделение тепла в небольшом объеме. Этот процесс называется кавитацией и может, например, вызвать образование частиц извести (карбоната кальция).

Свойства вихревой обработанной воды

Исследование свойств вихревой воды было проведено в 2010 и 2011 гг. Polymer Technology Group Eindhoven BV (PTG / e), независимым научно-исследовательским институтом, который является частью Технологического университета Эйндховена (TU / e).Образцы были взяты из муниципальной воды в Голландии до и после обработки VPT. Обработка воды производилась стандартным вихревым генератором Watreco при давлении воды 3,5 бар.

Вязкость

Уменьшение вязкости наблюдалось по PTG / e после обработки VPT. Разница составляла от 3% до 17%, в зависимости от качества воды и температуры. Как показал Альберт Эйнштейн в 1905 году, содержание пузырьков газа влияет на вязкость воды. По мере удаления пузырьков (нерастворенных газов) можно ожидать уменьшения вязкости.

Теплообмен

Обработка

VPT изменила поведение льда при таянии. Теплоемкость была на 5% выше для льда и на 3% выше для жидкой воды.

Электропроводность

В исследовании PTG / e после обработки VPT наблюдалось увеличение электропроводности на 3%. Это может быть связано либо с изменениями вязкости, либо с изменением свойств заряженных частиц и / или ионов в воде.

Поверхностное натяжение

Несмотря на то, что вязкость снижается обработкой VPT, PTG / e не наблюдал изменений поверхностного натяжения.

Генераторы вихрей

Что такое вихревые генераторы?

Генераторы вихрей — это небольшие компоненты, размещенные на поверхностях крыльев и стабилизаторов. Они изменяют обтекание этих поверхностей, воздействуя на пограничный слой. Правильно расположенные, улучшают характеристики и управляемость самолета, особенно на малых скоростях полета, набора высоты и больших углах атаки.

Как они работают?

Как указано выше, генераторы вихрей модифицируют пограничный слой. Чтобы понять, как именно это работает, мы должны начать с понимания терминов «поток» и «пограничный слой».Чтобы объяснить эти концепции, мы должны рассмотреть случай обтекания твердого тела, а в нашем конкретном случае — обтекания крыльев.

Посмотрим на часть сечения обтекания, которая находится в непосредственной близости от поверхности обтекаемого блока. Эта часть потока называется пограничным слоем. В пограничном слое значительны вязкость и силы трения. Вязкость жидкости и трение поверхностей объекта создают большие градиенты поперечной скорости. Поэтому пограничный слой имеет особое значение.Вне пограничного слоя, где вязкие силы играют второстепенную роль, обычно предполагают, что течение невязкое. Течение в пограничном слое может быть ламинарным или турбулентным.

Не вдаваясь в подробности аэродинамики и механики жидкости, применительно к самолету это выглядит так: Во время полета воздух обтекает крыло. Вязкость воздуха и поверхностное трение крыльев заставляют молекулы воздуха, контактирующие с поверхностью крыла, иметь нулевую скорость. молекулы, находящиеся немного дальше от поверхности крыла, движутся в направлении потока, но их замедляют неподвижные.Чем дальше от поверхности крыла, тем выше скорость воздуха, вплоть до точки, в которой воздух имеет постоянную скорость, равную скорости набегающего воздуха. Слой воздуха от поверхности крыла до этой точки мы принимаем за пограничный слой.

Еще один аспект, который необходимо объяснить, — это природа потока в пограничном слое. Он может быть ламинарным или турбулентным. Течение в ламинарном пограничном слое «упорядоченное и плавное». В этом слое не появляются движения, перпендикулярные направлению потока, или какие-либо завихрения.Молекулы воздуха движутся по плавно изогнутым траекториям, наложенным границами потока — в нашем случае эти траектории определяют профиль крыла. Движущиеся молекулы воздуха образуют последовательные слои, скользящие друг относительно друга, которые, несмотря на разницу в скорости, не смешиваются друг с другом. Это связано с тем, что передача массы и импульса между слоями происходит только на микроскопическом уровне, в макроскопическом масштабе на этот перенос не влияет. Произведенные случайным образом возмущения немедленно гасятся, поскольку силы вязкости здесь преобладают над силами инерции.Ламинарный поток называют также устойчивым потоком.

В турбулентном потоке частицы жидкости помимо основного движения также колеблются. Слои также перемещаются перпендикулярно направлению потока. Создаются вихревые структуры. Этот поток еще называют грубым.

В случае обтекания крыла пограничный слой у передней кромки тонкий и ламинарный. По мере движения к задней кромке, постепенно увеличивая ее толщину. На определенном расстоянии от передней кромки находится переходная область, в которой пограничный слой меняет свой характер на турбулентный. Несмотря на турбулентный характер этой области, прямо на поверхности крыла все еще есть тонкий ламинарный подслой, в котором нет турбулентности. Это связано с демпфирующим действием ранее упомянутой вязкости. Этот подслой замедляется и становится причиной отрыва и обратного потока, и, следовательно, срыва крыла. Чтобы избежать отрыва, а скорее замедлить образование и снизить интенсивность отрыва, следует ускорить и «активизировать» замедляющий слой. За прошедшие годы было разработано множество решений, позволяющих контролировать границу и влиять на нее.Очень эффективное, но простое решение — использовать турбуляторы / вихревые генераторы. Каждый из этих маленьких элементов создает закрученный след, который передает энергию в пограничный слой крыла. Результат — более высокий критический угол атаки, более низкая скорость сваливания, плавные характеристики сваливания и меньшая склонность к «опусканию крыла».

без вихревых генераторов с вихревыми генераторами

Генераторы вихрей

Они влияют на пограничный слой при обтекании профиля.
Турбулентный пограничный слой более устойчив к отрыву. Таким образом можно летать с меньшей скоростью и с большими углами атаки.
Генераторы вихрей на стабилизаторах действуют аналогичным образом, повышая эффективность управления на низких скоростях и при сильных отклонениях рулевых поверхностей.

Правильное расположение вихревых генераторов очень важно. Они должны располагаться точно в переходной области пограничного слоя. Ситуация несколько осложняется тем, что переходная область в зависимости от условий потока и угла атаки меняет свое положение.Если вихревые генераторы будут находиться слишком близко к передней кромке — будут находиться в ламинарном пограничном слое и будут вызывать чрезмерное сопротивление во время крейсерского полета, но если они будут слишком далеко от передней кромки — их эффективность при больших углах атаки и низкой скорости полета может быть снижена. затронуты. . Оптимальное место установки может быть определено с помощью компьютерного моделирования, испытаний в аэродинамической трубе или во время испытательных полетов. Для рядового пользователя первые два метода недоступны, но испытательные полеты может выполнить опытный пилот.Для большинства популярных самолетов информацию об оптимальной конструктивной точке крепления можно получить у других пользователей и производителей. Получение этой информации из надежного источника сэкономит вам много часов испытаний, сожжет много галлонов топлива и вы получите преимущества более безопасного самолета.

CFD анализ крыла самолета

Технические аспекты установки описаны в инструкциях в формате PDF на нашем веб-сайте. Скачать инструкцию

Преимущества и особенности

• Укороченный разбег.
• Пониженная скорость сваливания.
• Уменьшить скорость приближения.
• Увеличенный угол атаки.
• Бережные характеристики стойла.
• Повышенная устойчивость на малых скоростях.
• Повышенная скороподъемность.
• Более эффективный контроль.
• Простая и быстрая установка.

Вихревой генератор — Infogalactic: ядро ​​планетарного знания

Вихревые генераторы Micro Dynamics на вторичном рынке, установленные на крыле самолета Cessna 182K

Набросок, описывающий, как генераторы вихрей улучшают характеристики потока

Модель Cessna 182K 1967 года в полете с неработающими вихревыми генераторами на передней кромке крыла

Symphony SA-160 был спроектирован с двумя необычными вихревыми генераторами на крыле для обеспечения эффективности элеронов через срыв.

Вихревой генератор ( VG ) представляет собой аэродинамическое устройство, состоящее из небольшой лопасти, обычно прикрепленной к подъемной поверхности (или аэродинамическому профилю, например, крылу самолета) ^[1] или лопасти ротора ветряной турбины . ^[2] VG также могут быть прикреплены к какой-либо части аэродинамического транспортного средства, например к фюзеляжу самолета или автомобиля. Когда профиль или тело движется относительно воздуха, VG создает вихрь, ^{[1] [3]} , который, удаляя некоторую часть медленно движущегося пограничного слоя, контактирующего с поверхностью профиля, задерживает местное разделение потока и аэродинамическое сваливание, тем самым улучшая эффективность крыльев и поверхностей управления, таких как закрылки, рули высоты, элероны и рули направления. ^[3]

Принцип работы

Генераторы вихрей чаще всего используются для задержки отрыва потока. Для этого их часто размещают на внешних поверхностях транспортных средств ^[4] и лопастей ветряных турбин. И на самолетах, и на лопастях ветряных турбин они обычно устанавливаются довольно близко к передней кромке аэродинамического профиля, чтобы поддерживать устойчивый воздушный поток над поверхностями управления на задней кромке. ^[3] VG обычно имеют прямоугольную или треугольную форму, примерно такую ​​же высоту, как местный пограничный слой, и проходят линиями по размаху обычно около самой толстой части крыла. ^[1] Их можно увидеть на крыльях и вертикальных хвостах многих авиалайнеров.

Генераторы вихрей расположены под наклоном, так что они имеют угол атаки относительно местного воздушного потока ^[1] для создания концевого вихря, который втягивает энергичный, быстро движущийся внешний воздух в медленно движущийся пограничный слой, контактирующий с поверхность. Турбулентный пограничный слой с меньшей вероятностью отделяется, чем ламинарный, и поэтому желателен для обеспечения эффективности управляющих поверхностей задней кромки.Генераторы вихрей используются для запуска этого перехода. Другие устройства, такие как вихри, удлинители передней кромки, манжеты передней кромки, ^[5] , также задерживают отрыв потока при больших углах атаки за счет повторного включения пограничного слоя. ^{[1] [3]}

Примеры самолетов, которые используют VG, включают Embraer 170 и Symphony SA-160). В трансзвуковых конструкциях со стреловидным крылом VG устраняют потенциальные проблемы со срывом удара (например, Harrier, Blackburn Buccaneer, Gloster Javelin).

Установка послепродажного обслуживания

На многих самолетах имеются лопастные вихревые генераторы с момента их производства, но есть также поставщики послепродажного обслуживания, которые продают комплекты VG для улучшения характеристик КВП некоторых легких самолетов. ^[6] Поставщики послепродажного обслуживания заявляют: (i) что VG снижает скорость сваливания и скорость взлета и посадки, и (ii) что VG повышают эффективность элеронов, рулей высоты и рулей направления, тем самым улучшая управляемость и безопасность на низких скоростях. ^[7] Для самодельных и экспериментальных китпланов VG дешевы, экономичны и могут быть быстро установлены; но для сертифицированных авиационных установок стоимость сертификации может быть высокой, что делает модификацию относительно дорогостоящим процессом. ^{[6] [8]}

Владельцы устанавливают VG на вторичном рынке в первую очередь для получения преимуществ на низких скоростях, но недостатком является то, что такие VG могут немного снизить крейсерскую скорость. В ходе испытаний Cessna 182 и Piper PA-28-235 Cherokee независимые обозреватели зафиксировали потерю крейсерской скорости от 1,5 до 2,0 узлов (от 2,8 до 3,7 км / ч). Однако эти потери относительно невелики, так как крыло самолета на высокой скорости имеет небольшой угол атаки, что снижает сопротивление VG до минимума. ^{[8] [9] [10]}

Владельцы сообщили, что на земле может быть труднее очистить снег и лед с поверхностей крыла с помощью VG, чем с гладкого крыла, но VG обычно не склонны к обледенению в полете, поскольку они находятся в пограничном слое воздушного потока.VG также могут иметь острые края, которые могут порвать ткань обшивки планера, и поэтому могут потребоваться специальные покрытия. ^{[8] [9] [10]}

Для двухмоторных самолетов производители заявляют, что VG снижают управляемую скорость одного двигателя (Vmca), увеличивают нулевой расход топлива и полную массу, улучшают эффективность элеронов и руля направления, обеспечивают более плавный полет в турбулентности и делают самолет более стабильным. платформа ^[6]

Увеличение максимальной взлетной массы

Некоторые комплекты VG, доступные для легких двухмоторных самолетов, позволяют увеличить максимальную взлетную массу. ^[6] Максимальная взлетная масса двухмоторного самолета определяется конструктивными требованиями и требованиями к характеристикам набора высоты для одного двигателя (которые ниже для более низкой скорости сваливания). Для многих легких двухмоторных самолетов требования к характеристикам набора высоты с одним двигателем определяют меньший максимальный вес, а не требования к конструкции. Следовательно, все, что может быть сделано для улучшения характеристик набора высоты при неработающем одном двигателе, приведет к увеличению максимальной взлетной массы. ^[8]

В США с 1945 года ^[11] до 1991 года, ^[12] требование набора высоты с одним неработающим двигателем для многомоторных самолетов с максимальной взлетной массой 6000 фунтов (2700 кг) или меньше было следующим:

Все многомоторные самолеты, имеющие скорость сваливания более 70 миль в час, должны иметь постоянную скорость набора высоты не менее футов в минуту на высоте 5000 футов при неработающем критическом двигателе и работе остальных двигателей на скорости не более максимальная продолжительная мощность, неработающий винт в положении минимального сопротивления, шасси убрано, закрылки в наиболее выгодном положении…

где — скорость сваливания в посадочной конфигурации в милях в час.

Установка вихревых генераторов обычно может привести к небольшому снижению скорости сваливания самолета ^[4] и, следовательно, к снижению требуемых характеристик набора высоты с одним неработающим двигателем. Уменьшение требований к характеристикам набора высоты позволяет увеличить максимальный взлетный вес, по крайней мере, до максимального веса, разрешенного конструктивными требованиями. ^[8] Увеличение максимального веса, разрешенного конструктивными требованиями, обычно может быть достигнуто путем указания максимального веса с нулевым топливом или, если максимальный вес с нулевым топливом уже указан в качестве одного из ограничений самолета, путем определения нового более высокого максимального веса. вес топлива. ^[8] По этим причинам комплекты вихревых генераторов для многих легких двухмоторных самолетов сопровождаются уменьшением максимального веса с нулевым топливом и увеличением максимального взлетного веса. ^[8]

Требование к скорости набора высоты при неработающем одном двигателе не применяется к самолетам с одним двигателем, поэтому увеличение максимальной взлетной массы (на основе скорости сваливания или конструктивных соображений) менее значимо по сравнению с аналогичными показателями для близнецов 1945–1991 гг.

После 1991 г. требования сертификации летной годности в США определяют требование набора высоты с одним неработающим двигателем как градиент, не зависящий от скорости сваливания, поэтому у генераторов вихрей меньше возможностей увеличить максимальную взлетную массу многомоторных самолетов, чья сертификационная основа составляет FAR 23 с поправкой 23–42 или более поздней. ^[12]

Максимальная посадочная масса

Поскольку посадочная масса большинства легких самолетов определяется конструктивными особенностями, а не скоростью сваливания, большинство комплектов VG увеличивают только взлетную массу, а , а не , посадочную массу. Любое увеличение посадочной массы потребует либо структурных изменений, либо повторных испытаний самолета с более высокой посадочной массой, чтобы продемонстрировать, что требования сертификации по-прежнему выполняются. ^[8] Однако после продолжительного полета могло быть израсходовано достаточно топлива, в результате чего самолет вернулся ниже разрешенной максимальной посадочной массы.

Снижение шума самолетов

Вихревые генераторы используются на нижней стороне крыла самолетов семейства Airbus A320 для снижения шума, создаваемого воздушным потоком через круглые отверстия для выравнивания давления в топливных баках. Lufthansa утверждает, что таким образом можно добиться снижения уровня шума до 2 дБ. ^[13]

См. Также

Список литературы

1. ↑ ^{1,0 1,1 1,2 1,3 1,4} Peppler, I.L .: From The Ground Up , стр. 23.Aviation Publishers Co. Limited, Оттава, Онтарио, двадцать седьмое пересмотренное издание, 1996 г. ISBN 0-96

   -9-0

2. ↑ Вихревые генераторы ветряных турбин, UpWind Solutions.
3. ↑ ^{3,0 3,1 3,2 3,3} Micro AeroDynamics (2003). «Как работают Micro VG». Проверено 15 марта 2008.
4. ↑ ^{4,0 4,1} Клэнси, Л.Дж. Аэродинамика , Раздел 5.31
5. ↑ Наклонная передняя кромка представляет собой «разрыв сплошности, вызывающий вихри», в «Развитии спинового сопротивления для малых самолетов», документ SAE 2000-01-1691
6. ↑ ^{6,0 6,1 6,2 6,3} Micro AeroDynamics (2003). «Генераторы микровихря для одно- и двухмоторных самолетов». Проверено 15 марта 2008.
7. ↑ «Земля короче! Выгоды».Landshorter.com. 1970-01-01. Проверено 9 октября 2012.
8. ↑ ^{8,0 8,1 8,2 8,3 8,4 8,5 8,6 8,7} Буш, Майк (ноябрь 1997 г.). «Генераторы вихрей: пластыри или магия?». Проверено 15 марта 2008.
9. ↑ ^{9.0 9,1} Псутка, Кевин, Генераторы микровихря , рейс COPA, август 2003 г.
10. ↑ ^{10,0 10,1} Киркби, Боб, Генераторы вихрей для Cherokee 235 , рейс COPA, июль 2004 г.
11. ↑ Гражданские воздушные правила США, часть 3, §3.85a
12. ↑ ^{12,0 12,1} Федеральные авиационные правила США, часть 23, §23.67, поправка 23-42, 4 февраля 1991 г.
13. ↑ Более 200 самолетов Lufthansa A320 станут тише.Проверено 4 мая 2014 г.,

• Kermode, A.C. (1972), Механика полета , Глава 11, стр. 350 — 8-е издание, Pitman Publishing, London ISBN 0-273-31623-0
• Clancy, L.J. (1975), Aerodynamics , Pitman Publishing, London ISBN 0-273-01120-0

.

Внешние ссылки

.