Frenettova toplinska pumpa: uređaj i princip rada + možete li ga sami sastaviti?

Ljubitelji tinkarniranja uvijek će naći primjenu u vlastitim snagama, strpljenju i otpadnim materijalima. Od gotovo besplatnih komponenti lako mogu sagraditi izuzetno korisnu stvar u svakodnevnom životu.

Na primjer, mogu napraviti učinkovitu Frenett toplinsku pumpu vlastitim rukama, a da pritom ne potroše ništa. Ali oni će napuniti skladište znanja i zaliha vještina, a to je neprocjenjivo, zar nije tako?

Navedene informacije pomoći će razumjeti načelo jedinice. Uz našu pomoć možete odrediti dizajn i saznati kako je model izrađen. Jasne upute za proizvodnju ove vrste toplinske pumpe učinkovito će pomoći neovisnim kućnim obrtnicima.

Pružamo praktične preporuke za proizvodnju produktivnih proizvoda izrađenih kod kuće i savjete za rad takve opreme.

Načelo rada uređaja

Onima koji dolaze u kontakt s pitanjima isplativog grijanja, naziv "toplinska pumpa" dobro je poznat. Posebno u kombinaciji s terminima zemlja-voda, „Voda-voda”, ili „Zrak-voda” itd

Takva toplinska pumpa s Frenettovim uređajem nema gotovo ništa zajedničko. Pored imena i krajnjeg rezultata u obliku toplinske energije, koja se u konačnici koristi za grijanje.

Toplinske pumpe koje se temelje na Carnotu vrlo su popularne i kao isplativ način organiziranja grijanja i kao ekološki prihvatljiv sustav.

Rad takvog kompleksa uređaja povezan je s akumulacijom niske potencijalne energije sadržane u prirodnim resursima (zemlja, voda, zrak) i njegovom pretvaranjem u toplinsku energiju s velikim potencijalom.

Izum Eugena Frenetta uređen je i djeluje na potpuno drugačiji način.

Princip rada ovog uređaja temelji se na korištenju toplinske energije, koja se oslobađa tijekom trenja. Dizajn se temelji na metalnim površinama koje se nalaze ne blizu jedna drugoj, već na određenoj udaljenosti. Prostor između njih ispunjen je tekućinom.

Dijelovi uređaja okreću se jedan prema drugom pomoću elektromotora, tekućina unutar kućišta i u kontaktu s rotirajućim elementima se zagrijavaju.

Dobivena toplina može se koristiti za zagrijavanje rashladne tekućine. Neki izvori preporučuju upotrebu ove tekućine izravno za sustav grijanja. Najčešće je uobičajeni radijator pričvršćen na kućnu Frenettovu pumpu.

Kao a sustav grijanja rashladne tekućine stručnjaci toplo preporučuju korištenje ulja, a ne vode.

Tijekom rada crpke, ova tekućina ima tendenciju zagrijavanja vrlo snažno. Voda u takvim uvjetima može jednostavno proključati. Vruća para u zatvorenom prostoru stvara prekomjeran pritisak, a to obično dovodi do puknuća cijevi ili kućišta. Korištenje ulja u ovoj je situaciji mnogo sigurnije, jer je njegova vrelište puno veća.

Da biste napravili Frenett toplinsku pumpu, trebat će vam motor, radijator, nekoliko cijevi, čelična brava, čelični diskovi, metalna ili plastična šipka, metalni cilindar i komplet ključeva (+)

Postoji mišljenje da učinkovitost takvog generatora topline prelazi 100% i može biti čak 1000%. S gledišta fizike i matematike, to nije posve točna tvrdnja.

Učinkovitost odražava gubitak energije koji se ne troši na grijanje, već na stvarni rad uređaja. Umjesto toga, fenomenalne tvrdnje o nevjerojatno visokoj učinkovitosti Frenettove pumpe odražavaju njezinu učinkovitost, što je zaista impresivno. Trošak električne energije za rad uređaja je zanemariv, ali količina topline dobivena kao rezultat vrlo je primjetna.

Primjerice, zagrijavanje rashladnog sredstva na iste temperature uz pomoć grijaćeg elementa za grijanje zahtijeva mnogo veću količinu električne energije, moguće i desetine puta više. Grijač kućanstva ne bi se zagrijao ni s takvom potrošnjom električne energije.

Zašto svi stambeni i industrijski prostori nisu opremljeni takvim uređajima? Razlozi mogu biti različiti.

prvo, voda je jednostavniji i prikladniji medij za prijenos topline od nafte. Ne zagrijava se na tako visokim temperaturama, a uklanjanje učinaka curenja vode je lakše nego uklanjanje prolivenog ulja.

drugoDo izumljavanja Frenettove pumpe, centralizirani sustav grijanja je već postojao i uspješno funkcionirao. Demontaža radi zamjene toplinskih generatora bila bi preskupa i uzrokovala bi puno neugodnosti, tako da nitko nije niti ozbiljno razmotrio tu mogućnost. Kao što izreka kaže, najbolji je neprijatelj dobra.

Preporuke za upotrebu instrumenta

Vrijedno je napomenuti da varijacije Eugene Frenett pumpe koja koristi vodu kao rashladno sredstvo još uvijek postoje. Ali obično su to veliki industrijski modeli koji se koriste u specijaliziranim poduzećima.

Rad takvih uređaja strogo se kontrolira pomoću posebnih uređaja.Osigurati sličnu razinu sigurnosti kod kuće gotovo je nemoguće.

Opća shema industrijskog generatora topline koju su razvili habarovski znanstvenici: 1 - kapacitet; 2 - ulazna cijev; 3 - izlazna cijev; 4 - grijač vode; 5 - ležaj vratila. Voda se koristi kao nosač topline

Najpopularnija verzija Frenettove pumpe, koja koristi vodu, a ne ulje, je uređaj koji su razvili znanstvenici iz Habarovska: Nazyrova Natalia Ivanovna, Leonov Mikhail Pavlovich i Syarg Alexander Vasilievich. U ovom dizajnu oblika gljiva voda se posebno dovodi do vrenja i pretvara u paru.

Zatim se reaktivna sila pare koristi za povećanje brzine kretanja tekućeg rashladnog sredstva duž kanala crpke na 135 m / min. Kao rezultat, troškovi energije za pomicanje rashladne tekućine su minimalni, a povrat u obliku toplinske energije vrlo je visok.

Međutim, takav sklop mora biti izuzetno čvrst, a njegov rad treba stalno pratiti kako bi se izbjegla nezgoda.

Što učiniti ako bi uz pomoć Frenettove pumpe trebalo organizirati grijanje velike prostorije ili cijele kuće? Voda je tradicionalni nosač topline, većina sustava grijanja dizajnirana je posebno za to. I punjenje cijelog sustava grijanja prikladnim tekućim uljem može biti skupo.

To se pitanje rješava vrlo jednostavno. Potrebno je dodatno izgraditi konvencionalni izmjenjivač topline, u kojem će zagrijano ulje zagrijavati vodu koja cirkulira kroz sustav grijanja. Istodobno će se izgubiti nešto topline, ali cjelokupni učinak ostat će prilično uočljiv.

Frenettova toplinska crpka može se uspješno koristiti u kombinaciji sa sustavima za podno grijanje vode. Ali umjesto vode, trebate uliti tekuće ulje u cijevi

Zanimljiva ideja bila bi upotreba Frenettove pumpe u kombinaciji s sustav podnog grijanja, U tom se slučaju rashladna tekućina propušta kroz uske plastične cijevi položene u betonski estrih.

Takav sustav grijanja funkcionira na isti način kao i obično podno grijanje. Naravno, projekt ove vrste može se provesti samo u privatnoj kući jer je dopušteno koristiti isključivo za visokogradne stambene zgrade električno podno grijanje.

Praktičan i prikladan način korištenja takvog uređaja je zagrijavanje male sobe: garaže, staje, radionice itd. Frenettova crpka omogućuje vam učinkovito i brzo rješavanje problema autonomnog grijanja na takvim mjestima.

Trošak električne energije za njegov rad je mali u usporedbi s rezultirajućim toplinskim učinkom, a izgraditi takav agregat nije teško od najjednostavnijih materijala.

Opcije dizajna Frenett pumpe

Eugene Frenett nije samo izumio uređaj nazvan po njemu, već ga je i više puta poboljšao, osmislivši i nove, učinkovitije verzije uređaja.

U prvoj pumpi, koju je izumitelj patentirao 1977., korištena su samo dva cilindra:

• vanjski - šuplji cilindar je većeg promjera i nalazi se u statičkom stanju
• interni - promjer spremnika je nešto manji od dimenzija šupljine vanjskog cilindra.

Izumitelj je ulio tekuće ulje u rezultirajući uski prostor između zidova dva cilindra. Naravno, onaj dio konstrukcije u kojem se nalazila ova tekuća rashladna tekućina pažljivo je bio zapečaćen kako bi se spriječilo istjecanje ulja.

Ovo je dijagram prve verzije toplinske pumpe Frenett. Rotirajuća osovina smještena je vodoravno, rashladna tekućina je smještena u uski prostor između dva radna cilindra (+)

Unutarnji cilindar povezan je s osovinom motora na način da se osigura njegovo brzo okretanje u odnosu na stacionarni veliki cilindar. Na suprotnom kraju konstrukcije postavljen je ventilator s rotora.

Tijekom rada ulje se zagrijavalo i prenosilo toplinu u zrak koji okružuje uređaj. Ventilator je omogućio brzo širenje toplog zraka po sobi.

Budući da je ova konstrukcija zagrijana prilično snažno, radi praktične i sigurne uporabe, konstrukcija je bila skrivena u zaštitnom kućištu. Naravno, u kućištu su napravljeni otvori za cirkulaciju zraka.

Korisni dodatak dizajnu bio je termostat, kojim se rad Frenettove pumpe može u određenoj mjeri automatizirati.

Središnja os ovog modela toplinske pumpe nalazi se okomito. Motor je na dnu, zatim su ugrađeni cilindri koji se ugnijezde jedni u druge, a na vrhu je ventilator. Kasnije se pojavio model s vodoravnom središnjom osi.

Upotrebljen je model Frenettove toplinske crpke s vodoravno orijentiranom rotirajućom osovinom, zajedno s radijatorom za grijanje, unutar kojeg cirkulirano grijano ulje (+)

To je takav uređaj koji se prvi put koristio u kombinaciji ne s ventilatorom, već s radijatorom za grijanje. Motor je postavljen sa strane, a osovina rotora prolazi kroz rotirajući bubanj i izlazi van.

Na ovom uređaju nema ventilatora. Rashladno sredstvo iz pumpe kroz cijevi pomiče se do radijatora. Na isti se način zagrijano ulje može ukloniti u drugi izmjenjivač topline ili izravno na cijevi za grijanje.

Kasnije je dizajn toplotne pumpe fresnett bitno promijenjen. Osovina rotora i dalje je ostala u vodoravnom položaju, ali unutarnji dio bio je izrađen od dva rotirajuća bubnja i rotora postavljena između njih. Ovdje se tekuće ulje ponovo koristi kao nosač topline.

U ovoj verziji Frenettove toplinske crpke dva cilindra okreću se jedan pored drugog, odvojeni su posebno dizajniranim propelerom izrađenim od vrlo izdržljivog metala (+)

Kada se ta struktura rotira, ulje se dodatno zagrijava, jer prolazi kroz posebne rupe napravljene u rotoru, a zatim prodire u usku šupljinu između stijenki kućišta crpke i njenog rotora. Time je učinkovitost Frenettove pumpe značajno poboljšana.

Na rubovima propelera za toplinsku pumpu Frenett napravljene su male rupe. Rashladno sredstvo se zagrijava brzo i učinkovito, prolazeći kroz njih (+)

Međutim, vrijedi napomenuti da ova vrsta pumpe nije baš prikladna za proizvodnju kod kuće. Prvo morate pronaći pouzdane crteže ili sami izračunati dizajn, a to je moguće samo za iskusnog inženjera.

Tada ćete trebati pronaći posebno rotor s rupama odgovarajuće veličine. Ovaj element toplinske pumpe djeluje pri visokim opterećenjima, pa mora biti izrađen od vrlo izdržljivih materijala.

Samostalni uređaj

Pregled mogućnosti Frenett-ove crpne naprave omogućuje nam da shvatimo da se načela njegova rada s jednim ili drugim stupnjem učinkovitosti mogu koristiti u dizajnu različitih vrsta i tipova. Osnovna ideja ostaje ista: uski prostor između metalnih elemenata napunjenih uljem i rotacija s električnim motorom.

Na dijagramu je prikazana varijanta Frenettove toplinske crpke koja se obično koristi za samostalnu proizvodnju uređaja. Osnova dizajna su metalni diskovi odvojeni maticama (+)

Kod kuće se najčešće izrađuje Fresnettova pumpa koja se sastoji od niza metalnih ploča odvojenih uskim zavojem.

Da biste napravili takav uređaj, morate pripremiti potrebne materijale:

• šuplji metalni cilindar;
• skup identičnih čeličnih diskova s ​​rupom u sredini;
• set matica visine 6 mm;
• čelični navoj s navojem:
• elektromotor s produženom osovinom;
• ležaja;
• povezivanje cijevi.

Veličine crpki mogu biti veće ili manje. Ali razmak između diskova treba se održavati točno - 6 mm.Kao razdjelnici koriste se standardne matice, a čelična šipka je središte konstrukcije.

Njegova debljina treba odgovarati promjeru matice. Ako nema štapa s navojem pri ruci, samo ga morate rezati.

Metalni diskovi za Frenett toplinsku pumpu trebaju biti neznatno manji od promjera cilindričnog tijela kako bi se osigurala slobodna rotacija i učinkovitije zagrijavanje rashladne tekućine

Očito, otvor na diskovima mora biti takav da se može slobodno staviti na aksijalnu osovinu. Vanjski promjer diskova trebao bi biti nekoliko milimetara manji od kućišta. Ako pri ruci nema gotovih elemenata, diskovi se izrezuju nezavisno od lima ili su povjereni tom radu tokare.

Čelične diskove za Frenett toplinsku pumpu možete rezati kod kuće ako postoji odgovarajuća oprema

Cilindrično tijelo može biti izrađeno od starog metalnog spremnika odgovarajuće konfiguracije ili zavareno od metala. Rezanje široke metalne cijevi je također prikladno.

Na krajeve cilindra zavareni su zidovi. Kućište mora biti čvrsto kako ulje ne bi procurilo. Na gornjim i donjim krajevima kućišta treba napraviti dodatne rupe: za ulazak i izlazak grijaćih cijevi koje vode do radijatora.

Naravno, svi spojevi cijevi trebaju biti zapečaćeni. Za navojne spojeve koriste se posebne brtve: FUM traka, posteljina itd. Ako se odluči koristite cijevi od polipropilena, za postavljanje takvih cijevi trebat će vam posebna armatura i, eventualno, lemljenje.

Električni motor visokih performansi nije potreban za rad Frenettove pumpe. Pogodan je uređaj uzet iz starog ili pokvarenog kućanskog aparata, poput uobičajenog ventilatora.

Glavna svrha elektromotora je okretanje osovine. Pretjerano brzo okretanje može uzrokovati neispravnost uređaja. Što se struktura brže okreće, to se topliji nosač zagrijava.

Mali motor za zakretanje osovine toplinske pumpe Frenett može se ukloniti iz oštećenih kućanskih uređaja ili kupiti u trgovini

Da bi se osovina slobodno rotirala, potreban vam je prikladan ležaj u standardnim veličinama. Kada su svi elementi pripremljeni, možete započeti s sastavljanjem uređaja. Najprije je središnja os s ležajem montirana na donji dio unutar kućišta. Zatim se na osovinu zavrtnja za odvajanje pričvrsne matice, zatim postavlja disk, ponovno matica, opet disk, itd.

Diskovi s maticama izmjenjuju se dok se kućište ne napuni na vrh. Već u fazi pripreme mogu se napraviti preliminarni proračuni o broju potrebnih diskova i matica.

Potrebno je dodati debljinu diska na debljinu matice (6 mm). Visina tijela podijeljena je s ovom slikom. Dobiveni broj daje podatke o potrebnom broju parova "matica + disk". Ugradite maticu zadnji.

Nakon što se kućište napuni tim pokretnim elementima, napuni se tekućim uljem. Vrsta ulja nije bitna, možete uzeti mineralno, pamučno sjeme, uljanu repicu ili bilo koje drugo ulje koje dobro podnosi toplinu i ne stvrdne. Nakon toga, dizajn je prekriven gornjim poklopcem i nježno se kuha.

U ovom trenutku, cijevi hladnjaka su obično već pričvršćene na poklopce. Radi praktičnosti, tijekom daljnje ugradnje i održavanja uređaja na cijevima, mogu se ugraditi dvije stoperice. Sada morate spojiti osovinu toplinske crpke na osovinu motora.

Sustav je uključen u mrežu, provjerite nepropusnosti, procijenite karakteristike uređaja.

Samostalna Frenettova toplinska pumpa može se spojiti na uobičajeni radijator od lijevanog željeza ili bimetale, što će osigurati potreban učinak grijanja

Ako se sve izvrši pravilno, osovina s diskovima će se početi vrtjeti, zagrijavajući ulje unutar uređaja. Vrući nosač topline kretat će se kroz gornju rupu kroz cijev do radijatora grijanja.Ohlađeno ulje će se vratiti u tijelo toplinske pumpe kroz donju cijev radi ponovnog zagrijavanja.

Da biste automatizirali rad sustava, možete koristiti poseban relej s temperaturnim senzorom koji detektira zagrijavanje kućišta toplinske crpke i isključuje motor ili ga uključuje prema potrebi. To će spriječiti pregrijavanje sustava, oštećenje elektromotora i, u cjelini, produljit će život uređaja.

Zaključci i korisni video na temu

Zanimljiva verzija Frenett pumpe predstavljena je u ovom videu:

Nažalost, Frenettova pumpa nije naišla na široko prihvaćanje u području grijanja. Takav uređaj za industrijsku proizvodnju za kućnu upotrebu teško je pronaći u trgovinama kućanskih aparata. Ali mnogi su narodni zanatlije uspješno koristili dostignuća ovog znanstvenika i primjenjivali ih u svojim domovima, saunama, garažama itd.

Možda ste upravo vi sami napravili ideju Frenetta? Molimo podijelite svoje iskustvo - ostavite komentare na članak i dodajte fotografije svojih proizvoda. Obrazac za kontakt nalazi se ispod.