Bomba de calor Frenett: dispositivo y principio de funcionamiento + ¿puede montarlo usted mismo?
Los amantes de los retoques siempre encontrarán aplicación en su propia fuerza, paciencia y materiales de desecho. De los componentes casi gratuitos, pueden construir fácilmente algo extremadamente útil en la vida cotidiana.
Por ejemplo, pueden hacer una bomba de calor Frenett efectiva con sus propias manos, sin gastar nada. Pero repondrán la reserva de conocimiento y el stock de habilidades, y esto no tiene precio, ¿no es así?
La información proporcionada ayudará a comprender el principio de funcionamiento de la unidad. Con nuestra ayuda, puede determinar el diseño y descubrir cómo se hace el modelo. Las instrucciones claras para la producción de este tipo de bomba de calor ayudarán efectivamente a los artesanos independientes del hogar.
Proporcionamos recomendaciones prácticas para la producción de productos productivos caseros y consejos sobre el funcionamiento de dichos equipos.
El contenido del artículo:
El principio de funcionamiento del dispositivo.
Aquellos que entran en contacto con problemas de calefacción rentable, el nombre de "bomba de calor" es bien conocido. Especialmente en combinación con términos tierra-agua, Agua a aguao Aire-agua etc.
Tal bomba de calor con un dispositivo Frenett no tiene prácticamente nada en común. Además del nombre y el resultado final en forma de energía térmica, que finalmente se utiliza para calentar.
Las bombas de calor basadas en Carnot son muy populares tanto como una forma rentable de organizar la calefacción como como un sistema ecológico.
El trabajo de un complejo de dispositivos de este tipo está asociado con la acumulación de energía de bajo potencial contenida en los recursos naturales (tierra, agua, aire) y su conversión en energía térmica con un alto potencial.
El invento de Eugene Frenett está organizado y funciona de una manera completamente diferente.
El principio de funcionamiento de este dispositivo se basa en el uso de energía térmica, que se libera durante la fricción. El diseño se basa en superficies metálicas ubicadas no cerca una de la otra, sino a una cierta distancia. El espacio entre ellos está lleno de líquido.
Partes del dispositivo giran una con respecto a la otra utilizando un motor eléctrico, el fluido dentro de la carcasa y en contacto con los elementos giratorios se calienta.
El calor resultante se puede usar para calentar el refrigerante. Algunas fuentes recomiendan usar este fluido directamente para el sistema de calefacción. Muy a menudo, un radiador convencional está conectado a una bomba Frenett casera.
Como un sistema de calentamiento de refrigerante Los expertos recomiendan usar aceite en lugar de agua.
Durante el funcionamiento de la bomba, este fluido tiende a calentarse mucho. El agua en tales condiciones simplemente puede hervir. El vapor caliente en un espacio cerrado crea una presión excesiva, y esto generalmente conduce a la ruptura de las tuberías o la carcasa. Usar aceite en esta situación es mucho más seguro, porque su punto de ebullición es mucho más alto.
Existe la opinión de que la eficiencia de un generador de calor de este tipo supera el 100% e incluso puede ser del 1000%. Desde el punto de vista de la física y las matemáticas, esta no es una afirmación completamente correcta.
La eficiencia refleja la pérdida de energía gastada no en calefacción, sino en el funcionamiento real del dispositivo. Más bien, las afirmaciones fenomenales sobre la increíblemente alta eficiencia de la bomba Frenett reflejan su efectividad, lo cual es realmente impresionante. El costo de la electricidad para el funcionamiento del dispositivo es insignificante, pero la cantidad de calor obtenida como resultado es muy notable.
Calentar un refrigerante a las mismas temperaturas con la ayuda de un elemento calefactor para calentar, por ejemplo, requeriría una cantidad mucho mayor de electricidad, posiblemente decenas de veces más. Un calentador doméstico ni siquiera se calentaría con tal consumo de electricidad.
¿Por qué todas las instalaciones residenciales e industriales no están equipadas con tales dispositivos? Las razones pueden ser diferentes.
En primer lugar, el agua es un medio de transferencia de calor más simple y conveniente que el aceite. No se calienta a temperaturas tan altas, y eliminar los efectos de las fugas de agua es más fácil que eliminar el aceite derramado.
En segundo lugarCuando se inventó la bomba Frenett, ya existía un sistema de calefacción centralizado que funcionaba con éxito. Desmontarlo para reemplazarlo con generadores de calor sería demasiado costoso y causaría muchos inconvenientes, por lo que nadie consideró seriamente esta opción. Como dice el refrán, lo mejor es enemigo de lo bueno.
Recomendaciones de uso de instrumentos
Vale la pena señalar que todavía existen las variaciones de la bomba Eugene Frenett que usa agua como refrigerante. Pero, por lo general, se trata de grandes modelos industriales que se utilizan en empresas especializadas.
El funcionamiento de dichos dispositivos se controla estrictamente mediante dispositivos especiales.Proporcionar un nivel similar de seguridad en el hogar es casi imposible.
La versión más popular de la bomba Frenett, que utiliza agua en lugar de aceite como refrigerante, es un dispositivo desarrollado por científicos de Khabarovsk: Nazyrova Natalya Ivanovna, Leonov Mikhail Pavlovich y Syarg Alexander Vasilyevich. En este diseño en forma de hongo, el agua hierve especialmente y se convierte en vapor.
Luego, la fuerza reactiva del vapor se utiliza para aumentar la velocidad de movimiento del líquido refrigerante a lo largo de los canales de la bomba a 135 m / min. Como resultado, los costos de energía para mover el refrigerante son mínimos, y el retorno en forma de energía térmica es muy alto.
Sin embargo, dicho conjunto debe ser excepcionalmente robusto y su funcionamiento debe controlarse constantemente para evitar un accidente.
¿Qué hacer si con la ayuda de la bomba Frenett se supone que se organiza la calefacción de una habitación grande o de toda la casa? El agua es un portador de calor tradicional; la mayoría de los sistemas de calefacción están diseñados específicamente para ello. Y llenar un sistema de calefacción completo con aceite líquido adecuado puede ser costoso.
Este problema se resuelve de manera muy simple. Es necesario construir adicionalmente un intercambiador de calor convencional, en el cual el aceite calentado calentará el agua que circula por el sistema de calefacción. Al mismo tiempo, se perderá algo de calor, pero el efecto general seguirá siendo bastante notable.
Una idea interesante sería usar una bomba Frenett en combinación con sistema de calefacción por suelo radiante. En este caso, el refrigerante se deja pasar a través de tubos de plástico estrechos colocados en una regla de hormigón.
Tal sistema de calefacción funciona de la misma manera que una calefacción de piso de agua ordinaria. Por supuesto, un proyecto de este tipo solo se puede implementar en una casa privada, ya que se permite su uso exclusivo para edificios de apartamentos de gran altura. suelo radiante eléctrico.
Una forma práctica y conveniente de usar dicho dispositivo es calentar una habitación pequeña: un garaje, un granero, un taller, etc. La bomba Frenett le permite resolver de manera eficiente y rápida el problema de la calefacción autónoma en dichos lugares.
El costo de la electricidad para su funcionamiento es pequeño en comparación con el efecto térmico resultante, y construir dicho agregado no es difícil con los materiales más simples.
Opciones de diseño de la bomba Frenett
Eugene Frenett no solo inventó el dispositivo que lleva su nombre, sino que también lo mejoró repetidamente, creando nuevas versiones más eficientes del dispositivo.
En la primera bomba, que el inventor patentó en 1977, solo se usaron dos cilindros:
- al aire libre - el cilindro hueco tiene un diámetro mayor y está en estado estático
- interno - el diámetro del recipiente es ligeramente más pequeño que las dimensiones de la cavidad del cilindro exterior.
El inventor vertió aceite líquido en el estrecho espacio resultante entre las paredes de dos cilindros. Por supuesto, esa parte de la estructura en la que se encontraba este refrigerante líquido se selló cuidadosamente para evitar fugas de aceite.
El cilindro interno está conectado al eje del motor de tal manera que asegura su rápida rotación con respecto al cilindro grande estacionario. Se colocó un ventilador con un impulsor en el extremo opuesto de la estructura.
Durante la operación, el aceite se calentó y transfirió calor al aire que rodea el dispositivo. El ventilador permitió difundir rápidamente aire caliente por toda la habitación.
Dado que esta estructura se calentó bastante fuerte, en aras de un uso conveniente y seguro, la estructura se ocultó en una funda protectora. Por supuesto, se hicieron aberturas en la carcasa para la circulación del aire.
Una adición útil al diseño fue un termostato, con el cual la operación de la bomba Frenett podría automatizarse hasta cierto punto.
El eje central en este modelo de la bomba de calor está ubicado verticalmente. El motor está en la parte inferior, luego se instalan los cilindros anidados entre sí, y en la parte superior está el ventilador. Más tarde, apareció un modelo con un eje central horizontal.
Fue un dispositivo que se utilizó por primera vez en combinación, no con un ventilador, sino con un radiador de calefacción. El motor se coloca a un lado y el eje del rotor pasa a través de un tambor giratorio y sale.
No hay ventilador en este tipo de dispositivo. El refrigerante de la bomba a través de las tuberías se mueve hacia el radiador. De la misma manera, el aceite calentado se puede eliminar a otro intercambiador de calor o directamente a las tuberías de calefacción.
Más tarde, el diseño de la bomba de calor Fresnett cambió sustancialmente. El eje del rotor aún permanecía en posición horizontal, pero la parte interna estaba hecha de dos tambores rotativos y un impulsor colocado entre ellos. Aquí, el aceite líquido se usa nuevamente como portador de calor.
Cuando esta estructura gira, el aceite se calienta adicionalmente, a medida que pasa a través de agujeros especiales hechos en el impulsor, y luego penetra en la cavidad estrecha entre las paredes de la carcasa de la bomba y su rotor. Por lo tanto, la eficiencia de la bomba Frenett se mejoró significativamente.
Sin embargo, vale la pena señalar que este tipo de bomba no es muy adecuada para la fabricación en el hogar. Primero necesita encontrar dibujos confiables o calcular el diseño usted mismo, y esto solo es posible para un ingeniero experimentado.
Luego, deberá encontrar un impulsor especial con orificios de un tamaño adecuado. Este elemento de la bomba de calor funciona a altas cargas, por lo que debe estar hecho de materiales muy duraderos.
Dispositivo hecho a sí mismo
Una revisión de las opciones del dispositivo de bomba Frenett nos permite comprender que los principios de su funcionamiento con uno u otro grado de eficiencia pueden usarse en diseños de varios tipos y tipos. La idea básica sigue siendo la misma: un espacio estrecho entre los elementos metálicos llenos de aceite y la rotación con un motor eléctrico.
En casa, una bomba Fresnett se fabrica con mayor frecuencia, que consiste en una serie de placas de metal separadas por un espacio estrecho.
Para hacer un dispositivo de este tipo, debe preparar los materiales necesarios:
- cilindro de metal hueco;
- un conjunto de discos de acero idénticos con un agujero en el centro;
- juego de tuercas de 6 mm de altura;
- varilla roscada de acero:
- motor eléctrico con eje extendido;
- rodamiento
- Tubos de conexión.
Los tamaños de las bombas pueden ser mayores o menores. Pero la distancia entre los discos debe mantenerse exactamente: 6 mm.Las tuercas estándar se usan como divisores, y la barra de acero es el centro de la estructura.
Su grosor debe corresponder al diámetro de la tuerca. Si no hay una varilla con un hilo a la mano, solo tiene que cortarla.
Obviamente, el orificio en los discos debe ser tal que puedan colocarse libremente en el eje axial. El diámetro exterior de los discos debe ser varios milímetros más pequeño que la caja. Si no hay elementos listos para usar, los discos se cortan independientemente de la chapa metálica o se confían este trabajo a un volteador.
El cuerpo cilíndrico puede estar hecho de un contenedor de metal viejo de una configuración adecuada o soldado de metal. Cortar un tubo de metal ancho también es adecuado.
Las paredes están soldadas a los extremos del cilindro. La carcasa debe estar apretada para que el aceite no gotee. Deben hacerse agujeros adicionales en los extremos superior e inferior de la carcasa: para entrar y salir de los tubos de calefacción que conducen al radiador.
Por supuesto, todas las juntas de tubería deben estar selladas. Para conexiones roscadas, se utilizan sellos especiales: cinta FUM, lino, etc. Si se decide utilizar tubos de polipropileno, necesitará accesorios especiales y, posiblemente, un soldador para montar dichos tubos.
No se necesita un motor eléctrico de alto rendimiento para el funcionamiento de la bomba Frenett. Es adecuado un dispositivo tomado de un electrodoméstico viejo o roto, como un ventilador convencional.
El objetivo principal del motor eléctrico es girar el eje. La rotación excesivamente rápida puede hacer que el dispositivo no funcione correctamente. Cuanto más rápido gira la estructura, más se calienta el portador de calor.
Para que el eje gire libremente, necesita un rodamiento adecuado en tamaños estándar. Cuando todos los elementos estén preparados, puede comenzar a ensamblar el dispositivo. Primero, un eje central con un rodamiento está montado en la parte inferior dentro de la carcasa. Luego, se atornilla una tuerca de separación en el eje, luego se coloca un disco, una tuerca nuevamente, un disco nuevamente, etc.
Los discos con tuercas se alternan hasta que la caja se llena hasta arriba. Incluso en la etapa de preparación, se pueden hacer cálculos preliminares sobre el número de discos y tuercas requeridos.
Es necesario agregar el grosor del disco al grosor de la tuerca (6 mm). La altura del cuerpo está dividida por esta figura. El número resultante dará información sobre el número requerido de pares de "tuerca + disco". Instale la tuerca al final.
Después de que la carcasa se llena con estos elementos móviles, se llena con aceite líquido. El tipo de aceite no importa, puede tomar minerales, semillas de algodón, colza o cualquier otro aceite que tolere bien el calor y no se endurezca. Después de eso, el diseño se cubre con la cubierta superior y se prepara suavemente.
En este punto, las tuberías del radiador generalmente ya están unidas a las cubiertas. Para mayor comodidad, durante la instalación y el mantenimiento adicionales del dispositivo en las tuberías, se pueden instalar dos llaves de paso. Ahora necesita conectar el eje de la bomba de calor al eje del motor.
El sistema está incluido en la red, verifica si hay fugas, evalúa las características del dispositivo.
Si todo se hace correctamente, el eje con los discos comenzará a girar, calentando el aceite dentro del dispositivo. El portador de calor caliente se moverá a través del orificio superior a través de la tubería hasta el radiador de calefacción.El aceite enfriado regresará al cuerpo de la bomba de calor a través de la tubería inferior para recalentar.
Para automatizar el funcionamiento del sistema, puede usar un relé especial con un sensor de temperatura que detecta el calentamiento de la carcasa de la bomba de calor y apaga el motor o lo enciende según sea necesario. Esto evitará el sobrecalentamiento del sistema, la falla del motor eléctrico y, en general, aumentará la vida útil del dispositivo.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
En este video se presenta una versión interesante de la bomba Frenett:
Desafortunadamente, la bomba Frenett no encontró una amplia aceptación en el campo de la calefacción. Tal dispositivo para producción industrial para uso doméstico es difícil de encontrar en tiendas de electrodomésticos. Pero muchos artesanos populares utilizaron con éxito los logros de este científico y los aplicaron en sus hogares, saunas, garajes, etc.
¿Quizás eres tú mismo quien logró darse cuenta de la idea de Frenett? Comparta su experiencia: deje comentarios en el artículo y agregue fotos de sus productos. El formulario de contacto se encuentra a continuación.
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Cuando los mecanismos funcionan, la fricción siempre está presente, lo que en la gran mayoría de los casos es indeseable. En el motor de un automóvil, por ejemplo, es aproximadamente del 10%. En otros dispositivos, puede haber un porcentaje diferente, pero no puede exceder el 100% a priori, de lo contrario, toda la energía iría al calor. Esto lo sabe incluso el estudiante. Por lo tanto, tal bomba es una estafa común. Es cada vez más fácil convertir e / energía en calor directamente sin mecanismos estúpidos.
Aquí tenemos en cuenta la eficiencia no en el sentido físico (en el que, por supuesto, no puede haber más del 100%), sino en términos de la energía consumida por un tipo (electricidad) para extraer energía de otro tipo. Bueno, por ejemplo, para encender una cerilla golpeas las cajas, usando la fricción creas el calor inicial, y luego la cerilla comienza a arder y "te da" mucha más energía de la que gastaste. Desde el punto de vista de la física, por supuesto, no hay más de un factor de eficiencia, pero desde el punto de vista del consumidor de energía, una persona, gastó mucho menos de lo que recibió. Especialmente si este fósforo encenderá un fuego.
Es como, en lugar de fósforos, encender un fuego con yesca. Una idea interesante, pero solo en términos de uso de energía mecánica como energía térmica, por ejemplo, de una turbina eólica o una rueda de agua, o esclavos 🙂
La conversión de energía eléctrica en energía mecánica y luego en energía térmica es ineficiente.
Al encender una cerilla, comienza el proceso de liberación de energía química, por lo que el ejemplo es incorrecto.
En la bomba de calor Carnot, el calor se transfiere de una parte del sistema a otra, porque realmente se puede obtener más calor en el receptor que la energía gastada en su transferencia.
Aquí no hay "transferencia" de calor, una conversión pura de energía mecánica en calor, de modo que no se puede hablar de "más del 100%".
¿Dónde están los discos fijos entre los que giran? ¿Por qué no una palabra sobre ellos?
Porque el artículo describe el principio general de funcionamiento de la bomba Frenett, y también estamos hablando de esquemas y algunas versiones de productos caseros. En general, hay más problemas con esta bomba que beneficios, para ser honesto: el equipo es inestable, no se recomienda comenzar a trabajar por su cuenta, son posibles accidentes.
El número de vórtices estacionarios en una bomba Frenett puede ser diferente, ya depende de qué indicadores deben lograrse. Adjuntaré una parte del dibujo para mostrar con más detalle la estructura de dicho equipo. En general, todos los proyectos relacionados con la bomba Frenett son experimentales. Si vierte agua y "va demasiado lejos" con las curvas, puede descomponerla en hidrógeno y oxígeno, y esta es una historia completamente diferente.