a

ВПЕРЕД В БУДУЩЕЕ - ВМЕСТЕ !!!
Вместе мы сила !!!
С уважением,
Дудышев В.Д.
Научный руководитель КБ Нитрон, к.т.н., академик Самарского отделения РАМТН, член-корреспондент Самарского отделения Российской Экологической Академии (экология).
Интернет-магазины КБ «Нитрон»
Интернет магазин КБ «Нитрон»
Старый магазин КБ «Нитрон»

Новые технологии
Главная
Новости сайта
Рефераты
Рефераты по автоновинкам
Обзор новых технологий
New technology
Анимации
Изобретения
Патенты
Об авторе
Новости науки
Ссылки
Ученые шутят
Посетителей: 9388762


Designed by:
Hosting Joomla Templates
Web space hosting
Система автономного индукционного теплоэлектроснабжения | Печать |

Дудышев В.Д
Академик РАМТН,
д.т.н.,ученый - изобретатель.
skype: dud063 моб. 8 937 798 50 50
Dudishev1@yandex.ru
Интернет - магазин КБ «Нитрон»

Валерий Дудышев с новыми патентами 2014

Ученый - изобретатель Валерий Дудышев
Вперед в будущее вместе! Вместе мы сила!

Настоящая статья посвящена обоснованию перспективности применения автономных индукционных систем теплоэлектроснабжения малой и средней мощности для домов и теплиц. Автором предложен и апробирован новый тип экономичного, комбинированного индукционного котла на основе индукционных варочных панелей с использованием нескольких физических эффектов и дополнительных устройств (индуктор с резонансом, кавитатор, индуктивно-оптический нагреватель на основе дополнительного индуктора - модернизированной катушки Тесла).

Суть проблемы автономного теплоснабжения
Устройство серийной индукционной плиты
Принцип действия индукционного электрокотла

Описание конструкции системы автономного теплоснабжения
Кавитаторы жидкости как источники нагрева воды
Индукционно-оптический нагреватель воды и масла

Литература и ссылки:

Суть проблемы автономного теплоснабжения

Актуальность создания и серийного производства экономичной системы обогрева жилищ и получения горячей воды возрастает в связи с износом центральных систем теплоснабжения, по мере повышения тарифов на топливо и электроэнергию, а также в связи с расширением объемов строительства новых микрорайонов и коттеджных поселков, удаленных от теплоэлектростанций. Однако пока на этом рынке – несмотря на наличие в продаже многочисленных обогревателей – пока так и нет по-настоящему экономичной и относительно дешевой системы теплоснабжения помещений.

Автор считает, что сейчас, по мере развития и массового выпуска нагревательных устройств индукционного типа ее можно создать на основе серийных бытовых индукционных панелей. Рынок сбыта таких автономных теплоэнергетичеких систем обогрева помещений огромный, а себестоимость, и при покупке и при эксплуатации, в несколько раз ниже ТЭН-овых электрокотлов.

Водотеплонагревающие индукционные котлы обеспечивают значительную экономичность работы, а простота конструкции и дешевизна изготовления делает их доступными для населения. Достигается это использованием в качестве нагревателей для электрокотла дешевых китайских бытовых индукционных панелей. Обогрев дома индукционным электрокотлом примерно в два раза экономичнее газового или ТЭН-ового.

В перспективе одновременно есть возможность получить и почти даровые 2-3 кВт электроэнергии (при потреблении от сети всего 1 кВт) в случае использования дополнительного резонансного индуктора (катушки Тесла), включенного последовательно с основным индуктором серийной индукционной варочной панели.

Устройство серийной индукционной плиты

Индукционная нагревательная панель состоит из плоской индукционной катушки, подключенного к ней блока силовой электроники, высокочастотного генератора импульсов, с диапазоном рабочих частот 30-140 кГц, регулятора режимов работы (по сути - регулятора частоты и длительности подачи импульсов), датчика температуры нагрева, радиатора и вентилятора охлаждения.

Устройство серийной индукционной плиты

Индукционная варочная нагревательная панель: 1 – индукционная катушка; 2 – блок силовой электроники; 3 – высокочастотный генератор импульсов; 4 – регулятор режимов работы; 5 – датчик температуры нагрева; 6 – радиатор охлаждения; 7 – вентилятор охлаждения

Основные преимущества индукционной варочной плиты:

  1. Экономичность. Индукционная плита потребляет в несколько раз меньше электроэнергии, чем обычная электрическая. Конфорка автоматически подстраивается под диаметр дна посуды и нагревает только необходимую площадь. За счет большой мощности индукционная плита быстро нагревается и постоянно поддерживает необходимую температуру.
  2. Безопасность. В индукционной плите нет открытого огня или раскаленной конфорки.
  3. Комфорт. При использовании индукционной плиты не бывает дыма и чада. Поскольку сама конфорка практически не нагревается, то температура в помещении не повышается, что снижает необходимость постоянного кондиционирования.
  4. Удобство. Управление индукционной плитой осуществляется с помощью крупного цифрового дисплея, сенсорных кнопок или плавного регулятора на передней панели.
  5. Практичность. Небольшую компактную индукционную плиту можно легко и удобно разместить на любой кухне.

Главные плюсы серийных индукционных плит – это дешевизна, простота управления, пожаробезопасность и высокий КПД.

Простейший индукционный нагревательный котел это, по сути, электромагнитное устройство для нагрева теплообменного устройства с водой от индукционной плиты.

Конструктивно такой котел состоит из серийной индукционной панели и теплообменного устройства, выполненного, например, в виде полого металлического профиля (трубы или плоского элемента) с ферромагнитными свойствами, плотно прижатого к нагревательной поверхности индукционной панели. Главная задача проектирования такого простого котла состоит только в правильном выборе индукционной панели и конструктивных размеров нагревательного теплообменного устройства.

Принцип действия индукционного электрокотла

Металлический котел с водой плотно установлен на рабочей поверхности индукционной плиты. Параметры этой плиты, ее индуктора и теплообменного устройства рассчитаны таким образом, что обеспечивают работу индукционного котла в длительном режиме без перегрева.

Эффект индукционного нагрева металла нагревателя и воды от него достаточно прост: вокруг любой индуктивной катушки, по которой протекает переменный ток, образуется переменное магнитное поле. Если в это поле поместить электропроводящий материал, то в нем возникают индукционные токи (токи Фуко), которые разогревают этот материал. Во-вторых, если материал ферромагнитный, то его постоянное перемагничивание приводит также к существенному нагреву.

Конструктивные размеры, форма индуктора и труб подобраны таким образом, что энергия, выделяемая в трубах вокруг индуктора за счет образовавшихся вихревых токов и энергия от перемагничивания этих труб приблизительно равны. Это делает импеданс (комплексное сопротивление) индуктора котла практически активным. Срок службы индукционного котла определяется в основном сроком службы изоляции обмоточного провода катушки индуктора и качеством сварных швов теплообменного устройства.

Для повышения теплопередачи от индуктора к воде внутри котла и повышения интенсивности нагрева воды внутри цилиндрической емкости котла, в ней надо организовать вращение воды внутри нее.

Спиральное вращение нагреваемой воды внутри емкости  индукционного котла

Рис. Спиральное вращение нагреваемой воды внутри емкости индукционного котла

Особенно эффективно спиральное вращение подаваемой извне воды сверху вниз. Наиболее простое техническое решение для завихрения входной воды – применение и монтаж Г-образного входного металлического патрубка в верхней части емкости, с его изгибом внутри котла для вращения воды внутри. Аналогично выбираем и монтируем и нижний выходной Г-образный патрубок с обращением отверстия изогнутого патрубка навстречу потоку нагретой воды внутри котла.

Описание конструкции системы автономного теплоснабжения

Автономная система водотеплоснабжения на основе индукционного теплонагревателя состоит из металлического нагревательного котла, выполненного из металла с ферромагнитными свойствами, и размещенного основанием плотно на рабочей нагревательной поверхности индуктора. Например, серийной индукционной панели, которая присоединена к источнику электропитания (220 вольт, 50 Гц). Котел имеет тангенциальные патрубки, присоединенные через фланцы к металлопластиковым (неферромагнитным) трубам, соединяющим котел с тепловым радиатором.

В усовершенствованную конструкцию такого теплонагревателя введен кавитационный насос, как комбинация центробежного электронасоса и кавитатора. В этом случае нагрев воды идет одновременно и индукционным путем в котле и кавитацией. Кавитаторы целесообразно использовать простые, статические, без вращающихся частей.

Кроме того, в усовершенствованную конструкцию индукционного теплонагревателя введены также расширительный бак и специальный патрубок для заполнения и долива воды в трубчатую теплосистему. Для обеспечения тепловой и электромагнитной изоляции нагревателя и котла они закрыты специальным экраном на основе металлопластика. Система управления теплонагревателя жидкости снабжена датчиком температуры, сигналы которого управляют режимом работы индукционного нагревателя. Тангенциальные патрубки подведены к нагревательному котлу для создания вихревых потоков в нем и повышения эффективности нагрева жидкости.

Описание конструкции системы автономного теплоснабжения

Описание конструкции системы автономного теплоснабжения

Рис.3 Схемы 1 и 2. Главные элементы индукционной нагревательной установки автономного теплоснабжения: 1 - металлический котел с водой (сталь с ферромагнитными свойствами); 2 - индукционная плита (варочная панель); 3 - электрическая часть установки индукционного нагрева; 4 - тангенциальный выходной патрубок; 5 - тангенциальный обратный патрубок; 6 - соединительный фланец; 7 - соединительная труба (с неферромагнитными свойствами); 8 - соединительная муфта; 9 - радиаторная батарея в жилом помещении; 10 - кавитационный нагревательный блок «насос – нагреватель»; 11 - электрический центробежный насос; 12 - механический кавитатор жидкости; 13 - инвертор напряжения (12 вольт /220 в 50 Гц); 14 - аккумуляторная батарея 12 вольт; 15 - зарядное устройство для аккумуляторной батареи; 16 - электрическая сеть 220 вольт 50 Гц; 17 - расширительный бачок для отвода водяного пара; 18 - патрубок для залива и долива жидкости; 19 - тепловой и электромагнитный экран; 20 - нагревательная металлическая пластина (из ферромагнитного материала); 21 - металлический радиатор (из дюрали, или медный); 22 - подающий вентилятор; 23 - вытяжной вентилятор; 24 - датчик температуры

В состав пилотного образца теплоэлектросистемы обогрева помещения входят три тепловых стандартных радиатора, стандартная серийная индукционная варочная панель мощностью 1 кВт, кавитационно-индукционный котел, расширительная емкость, проточной электронасос мощностью порядка 40 ватт, соединительные патрубки и металлопластиковые трубы общей длиной порядка 8 метров.

Кавитаторы жидкости как источники нагрева воды

Функция кавитаторов известна и в целом понятна: создать вспенивание воды мириадами мелких пузырьков. При схлопывании этих пузырьков в воде выделяется избыточная тепловая энергия.
Известны многочисленные варианты конструкций кавитаторов жидкости, которые можно отнести к двум основным группам: кавитаторы вращения с вращающимися частями (наподобие турбины Тесла) и условно статические кавитаторы (например, на основе разновидностей сопла Лаваля – с двухсторонними усеченными конусами, обращенными друг к другу узкими отверстиями).

Кавитаторы могут установлены непосредственно в котел, например, в его выходной части, а могут быть и выносными, в виде отдельного узла, размещенного вне котла – например, непосредственно за перекачивающим водяным насосом.

Узел кавитатора жидкости с электронасосом

Фото 3: Узел кавитатора жидкости с электронасосом

Автор предлагает комбинированные вихревые кавитаторы с одновременной закруткой потока жидкости в них. Такой экспериментальный, многосекционный кавитатор жидкости имеет следующие основные размеры: длина 110 мм, диаметр корпуса 24,5 мм. В нем размещены 6 ячеек диаметром 24 мм, содержащие 6 сегментов и 5 кавитационных камер. Причем одна рабочая кавитационная камера образуется стыковкой двух сегментов.

Фото кавитатора жидкости в разборе

Фото кавитатора жидкости в разборе

Фото кавитатора жидкости   в собранном состоянии

Фото кавитатора жидкости в собранном состоянии

Индукционно-оптический нагреватель воды и масла

Кроме того, нами предложен, разработан и испытан оригинальный дополнительный источник дешевой тепловой и электрической энергии в виде индукционно-оптического нагревателя. Проведены успешные опыты по апробации опытного образца сверхединичного источника тепла и света на основе индукционно-оптического нагревателя в виде комбинации бытовой индукционной варочной панели, дополнительного индуктора в виде трансформатора Тесла и криптоновой прожекторной лампы, присоединенной к рабочей обмотке модернизированной катушки Тесла.

Диаграмма сфер полезного применения электрического  активатора топлива

Фото: Галогенная инфракрасная лампа мощностью 1 кВт как источник дешевого тепла и света

Работа электрооптического нагревателя от катушки Тесла

Фото: Работа электрооптического нагревателя от катушки Тесла

Электрооптический нагреватель на инфракрасных  галогенных лампах

Фото: Электрооптический нагреватель на инфракрасных галогенных лампах

Измерения температуры корпуса электрооптического  нагрвателя и потребляемой электроэнергии на опытном образце

Фото: Измерения температуры корпуса электрооптического нагрвателя и потребляемой электроэнергии на опытном образце

Электрооптический котел на галогенных лампах (справа  Он присоединен в стандартной отопительной батарее)

Фото: Электрооптический котел на галогенных лампах (справа Он присоединен в стандартной отопительной батарее)

Этот дополнительный электрооптический источник тепловой и световой энергии может быть полезно использован для дополнительного нагрева самого индукционного котла или как дополнительный источник тепла и света в автономном жилище или в теплице. Эффективность такой новой системы, как показывают опыты, в три-четыре раза выше известных ныне автономных систем того же размера.

Это достигается путем двойного полезного использования серийной индукционной варочной панели для индукционного нагрева воды в котле и одновременного электронагрева и электроосвещения криптоновой прожекторной лампой. Специалистами КБ «Нитрон» создана оригинальная электросхема с катушкой Тесла, на базе которой проведены серия опытов по снятию реактивной составляющей электроэнергии с индукционной плиты, посредством дополнительного модернизированного трансформатора Тесла.

Индукционно-оптический нагреватель воды и масла

Основная идея проводимых опытов с катушкой Тесла в данной электроиндукционной установке нагрева воды состояла в увеличении мощности, снимаемой в нагрузку с катушки Тесла, присоединенной к катушке стандартной индукционной плиты по методу магнитного частотного реактивного усиления. В первых опытах автономной системы теплоснабжения с индукционным нагревом воды мы получили прирост тепловой энергии, по сравнению с потраченной, примерно 300 %.

Таким образом, в конструкторском бюро «Нитрон» создан, изготовлен и испытан опытный образец экономичного теплонагревателя-электрокотла, работающий на основе нескольких физических эффектов. А именно: на основе индукционно-кавитационного эффекта нагрева воды и одновременно на индукционно-оптическом эффекте нагрева котла и помещения. Второй эффект нагрева достигается дополнительной катушкой Тесла и криптоновыми лампами. Высокая эффективность индукционно-кавитационно-оптического тепловодонагревателя экспериментально доказана на основании измерений и расчетов, а также на действующем макете.

Литература и ссылки:

  1. Дудышев В.Д. Экономичная система автономного индукционного теплоэлектроснабжения для домов и теплиц
  2. Дудышев В.Д. Экономичные индукционные нагреватели для автономных систем тепловодоснабжения
  3. Дудышев В.Д. Автономная система энергоснабжения любых коммунальных объектов тепловой и электрической энергией 
  4. Дудышев В.Д. Автономные экономичные минитеплоэлектростанции на основе технологий Дудышева 
  5. Дудышев В.Д. Новая технология получения дешевого тепла из воды кавитацией и электрогидроударом 
  6. Дудышев В.Д. Эффективная термоионизационная технология превращения воды в топливный газ 

Наши эскизные проекты по новой альтернативной энергетике

В этом ознакомительном материале по каждому проекту приведены рефераты, фото макетных образцов, ссылки на статьи автора по данной теме. Данные эскизные проекты по новой энергетике можно заказать у нас. После предварительной оплаты мы отправим данные эскизные проекты вам в электронном виде или на DVD.

Заказать Эскизные проекты

 

http://new-energy21.ru, Powered by Joomla and Designed by SiteGround web hosting