جهاز المضخة الحرارية Frenette ذاتية الاحتكاك (سخان الاحتكاك)

توصيات لاستخدام الجهاز

وتجدر الإشارة إلى أن أنواع مضخة Eugene Frenette التي تستخدم الماء كمبرد لا تزال موجودة. ولكن عادةً ما تكون هذه نماذج صناعية كبيرة تُستخدم في المؤسسات المتخصصة. يتم التحكم بدقة في تشغيل هذه الأجهزة بمساعدة الأجهزة الخاصة. يكاد يكون من المستحيل توفير مثل هذا المستوى من الأمان في المنزل.

الإصدار الأكثر شيوعًا من مضخة Frenett ، والذي يستخدم الماء بدلاً من الزيت كمبرد ، هو جهاز تم تطويره بواسطة علماء من Khabarovsk: Nazyrova Natalya Ivanovna و Leonov Mikhail Pavlovich و Syarg Alexander Vasilyevich. في هذا الهيكل الذي يشبه الفطر ، يتم إحضار الماء عمدًا إلى درجة الغليان وتحويله إلى بخار.

بعد ذلك ، يتم استخدام القوة التفاعلية للبخار لزيادة سرعة حركة مائع نقل الحرارة عبر قنوات الضخ حتى 135 مترًا في الدقيقة. نتيجة لذلك ، تكون تكاليف الطاقة لنقل المبرد ضئيلة ، والعائد على شكل طاقة حرارية مرتفع للغاية. ولكن يجب أن تكون هذه الوحدة شديدة التحمل ، ويجب مراقبة تشغيلها باستمرار لتجنب وقوع حادث.

ماذا تفعل إذا كان من المفترض بمساعدة مضخة Frenette تنظيم تدفئة غرفة كبيرة أو المنزل بأكمله؟ الماء مبرد تقليدي ، ومعظم أنظمة التدفئة مصممة خصيصًا له. نعم ، ويمكن أن يكون ملء نظام التدفئة بالكامل بالزيت السائل المناسب عملاً مكلفًا.

تم حل هذه المشكلة بكل بساطة. من الضروري أيضًا بناء مبادل حراري تقليدي حيث يقوم الزيت الساخن بتسخين الماء المتداول عبر نظام التسخين. سيتم فقد قدر معين من الحرارة في هذه الحالة ، لكن التأثير الكلي سيبقى ملحوظًا تمامًا.

قد تكون الفكرة المثيرة للاهتمام هي استخدام مضخة Frenett مع نظام التدفئة الأرضية. في الوقت نفسه ، يُسمح لسائل التبريد عبر أنابيب بلاستيكية ضيقة موضوعة في ذراع التسوية الخرساني. يعمل نظام التدفئة هذا بنفس طريقة عمل الأرضيات التقليدية التي يتم تسخينها بالماء.بالطبع ، لا يمكن تنفيذ مشروع من هذا النوع إلا في منزل خاص ، حيث يُسمح فقط بالتدفئة الأرضية تحت الأرضية للمباني السكنية الشاهقة.

تتمثل الطريقة العملية والمريحة لاستخدام مثل هذا الجهاز في تدفئة غرفة صغيرة: مرآب ، وحظيرة ، وورشة عمل ، وما إلى ذلك. تسمح لك مضخة Frenett بحل مشكلة التدفئة المستقلة في مثل هذه الأماكن بشكل فعال وسريع. تكلفة الكهرباء لتشغيلها صغيرة مقارنة بالتأثير الحراري الناتج ، وليس من الصعب بناء مثل هذه الوحدة من أبسط المواد.

أهم 5 فوائد لمالكي النباتات

تشمل مزايا أنظمة التدفئة ذات المضخات الحرارية ما يلي:

1. الكفاءة الاقتصادية. بتكلفة 1 كيلو وات من الطاقة الكهربائية ، يمكنك الحصول على 3-4 كيلو وات من الحرارة. هذه مؤشرات متوسطة ، لأن. يعتمد معامل التحويل الحراري على نوع المعدات وميزات التصميم.
2. سلامة البيئة. أثناء تشغيل التركيب الحراري ، لا تدخل منتجات الاحتراق أو المواد الأخرى التي يحتمل أن تكون خطرة إلى البيئة. المعدات آمنة للأوزون. يتيح لك استخدامه الحصول على الحرارة دون أدنى ضرر بالبيئة.
3. براعة التطبيق. عند تركيب أنظمة التدفئة التي تعمل بالطاقة التقليدية ، يصبح مالك المنزل معتمداً على المحتكرين. الألواح الشمسية وتوربينات الرياح ليست دائمًا فعالة من حيث التكلفة. لكن يمكن تركيب المضخات الحرارية في أي مكان. الشيء الرئيسي هو اختيار النوع الصحيح للنظام.
4. تعدد الوظائف. في موسم البرد ، تقوم المنشآت بتدفئة المنزل ، وفي حرارة الصيف تكون قادرة على العمل في وضع تكييف الهواء. تُستخدم المعدات في أنظمة الماء الساخن ، المتصلة بمحاذاة التدفئة تحت الأرضية.
5. السلامة التشغيلية. لا تتطلب المضخات الحرارية وقودًا ، ولا تنبعث منها مواد سامة أثناء تشغيلها ، ولا تتجاوز درجة الحرارة القصوى لوحدات المعدات 90 درجة. أنظمة التدفئة هذه ليست أكثر خطورة من الثلاجات.

لا توجد أجهزة مثالية. مضخات الحرارة موثوقة ومتينة وآمنة ، لكن تكلفتها تعتمد بشكل مباشر على القوة.

معدات عالية الجودة للتدفئة الكاملة وإمدادات المياه الساخنة لمنزل مساحته 80 مترًا مربعًا. سيكلف حوالي 8000-10000 يورو. المنتجات محلية الصنع منخفضة الطاقة ، ويمكن استخدامها لتدفئة الغرف الفردية أو غرف المرافق.

تعتمد كفاءة التركيب على فقدان حرارة المنزل. من المنطقي تركيب المعدات فقط في المباني التي يتوفر فيها مستوى عالٍ من العزل ، ومعدلات فقدان الحرارة لا تزيد عن 100 واط / م 2.

يمكن أن تدوم مضخات الحرارة 30 عامًا أو أكثر. يعد استخدامها مربحًا بشكل خاص لإمدادات الماء الساخن ، وكذلك في أنظمة التدفئة المدمجة ، بما في ذلك التدفئة تحت الأرضية.

المعدات موثوقة ونادرًا ما تتعطل

إذا كان مصنوعًا في المنزل ، فمن المهم اختيار ضاغط عالي الجودة ، والأفضل من ذلك كله - من ثلاجة أو مكيف هواء من علامة تجارية مجربة

مبدأ تشغيل الجهاز

أولئك الذين يتعاملون مع قضايا التدفئة الفعالة من حيث التكلفة ، فإن اسم "مضخة الحرارة" معروف جيدًا. خاصةً بالاقتران مع مصطلحات مثل "أرض-ماء" أو "ماء-ماء" أو "ماء-هواء" ، إلخ.

هذه المضخة الحرارية ليس لها أي شيء مشترك مع جهاز Frenette. بالإضافة إلى الاسم والنتيجة النهائية على شكل طاقة حرارية تستخدم في النهاية للتدفئة.

تحظى المضخات الحرارية التي تعمل وفقًا لمبدأ كارنو بشعبية كبيرة كطريقة فعالة من حيث التكلفة لتنظيم التدفئة وكنظام صديق للبيئة.

يرتبط تشغيل مثل هذا المجمع من الأجهزة بتراكم الطاقة منخفضة الإمكانات الموجودة في الموارد الطبيعية (الأرض والماء والهواء) وتحويلها إلى طاقة حرارية ذات إمكانات عالية.

تم ترتيب اختراع Eugene Frenette ويعمل بطريقة مختلفة تمامًا.

يعتمد مبدأ تشغيل هذا الجهاز على استخدام الطاقة الحرارية التي يتم إطلاقها أثناء الاحتكاك. يعتمد التصميم على أسطح معدنية ليست قريبة من بعضها البعض ، ولكن على مسافة ما. الفراغ بينهما مليء بالسائل.

تدور أجزاء من الجهاز بالنسبة لبعضها البعض بمساعدة محرك كهربائي ، ويتم تسخين السائل الموجود داخل العلبة وفي اتصال مع العناصر الدوارة.

يمكن استخدام الحرارة الناتجة لتسخين المبرد. توصي بعض المصادر باستخدام هذا السائل مباشرة لنظام التدفئة. في أغلب الأحيان ، يتم توصيل المبرد التقليدي بمضخة Frenett محلية الصنع.

يوصي الخبراء بشدة باستخدام الزيت بدلاً من الماء كمبرد لنظام التدفئة.

أثناء تشغيل المضخة ، يميل هذا السائل إلى التسخين بقوة شديدة. يمكن أن يغلي الماء في مثل هذه الظروف ببساطة. يتسبب البخار الساخن في مكان محصور في ضغط زائد ، وهذا عادة ما يؤدي إلى تمزق الأنابيب أو الغلاف. يعتبر استخدام الزيت في مثل هذه الحالة أكثر أمانًا ، نظرًا لأن درجة غليانه أعلى من ذلك بكثير.

لصنع مضخة حرارية Frenette ، ستحتاج إلى محرك ، ومبرد ، وعدة أنابيب ، وصمام فراشة فولاذي ، وأقراص فولاذية ، معدن أو بلاستيك مجموعة قضيب ، أسطوانة معدنية وصواميل (+)

هناك رأي مفاده أن كفاءة هذا المولد الحراري تتجاوز 100٪ ويمكن أن تصل إلى 1000٪. من وجهة نظر الفيزياء والرياضيات ، هذا ليس بيانًا صحيحًا تمامًا.

تعكس الكفاءة خسائر الطاقة التي يتم إنفاقها ليس على التدفئة ، ولكن على التشغيل الفعلي للجهاز. بدلاً من ذلك ، تعكس الادعاءات الهائلة حول الكفاءة العالية بشكل لا يصدق لمضخة Frenette كفاءتها ، وهو أمر مثير للإعجاب حقًا. تكلفة الكهرباء لتشغيل الجهاز لا تكاد تذكر ، ولكن كمية الحرارة التي يتم تلقيها نتيجة لذلك ملحوظة للغاية.

إن تسخين المبرد إلى نفس درجات الحرارة باستخدام عنصر تسخين للتدفئة ، على سبيل المثال ، يتطلب كمية أكبر بكثير من الكهرباء ، ربما عشر مرات أكثر. سخان منزلي مع مثل هذا الاستهلاك للكهرباء لن يسخن حتى.

لماذا لا يتم تجهيز جميع المباني السكنية والصناعية بهذه الأجهزة؟ قد تكون الأسباب مختلفة.

أولاً ، الماء هو مبرد أبسط وأكثر ملاءمة من الزيت. لا يسخن إلى درجات الحرارة المرتفعة هذه ، ومن الأسهل تنظيف عواقب تسرب المياه بدلاً من تنظيف الزيت المنسكب.

ثانيًا ، بحلول الوقت الذي تم فيه اختراع مضخة Frenette ، كان نظام التدفئة المركزي موجودًا بالفعل ويعمل بنجاح. سيكون تفكيكها لاستبدالها بمولدات حرارية مكلفًا للغاية وسيؤدي إلى الكثير من الإزعاج ، لذلك لم يفكر أحد بجدية في هذا الخيار. كما يقولون ، الأفضل هو عدو الخير.

مضخة حرارة داخلية

كلاسيكي تتكون المضخة الحرارية من عدة مكونات:

• الدوار.
• الفتحة؛
• مروحة شفرة
• الجزء الثابت.

يحدد زوج من الأسطوانات - الدوار والجزء الثابت - تشغيل عامل نخر الورم. الجزء الثابت عبارة عن أسطوانة كبيرة وفارغة من الداخل ، والدوار عبارة عن أسطوانة أقل ضخامة مثبتة في الجزء الثابت. يُسكب الزيت (المبرد) في الجزء الثابت ، حيث يتم تسخينه تحت تأثير الدوار. يتم تشغيل الدوار نفسه بواسطة عمود مثبت عليه مروحة ذات ريش. هذا الأخير ينفخ الهواء الساخن في الغرفة ، والذي يتم من خلاله تنفيذ وظيفة التسخين.

مضخة حرارة داخلية

هذه هي الطريقة التي عملت بها أول مضخة حرارية. في المستقبل ، تم تحسين عمله. في الطرز الأكثر حداثة ، لم تعد هناك حاجة إلى الدوار - تم استبداله بأقراص فولاذية. بالإضافة إلى ذلك ، ليست هناك حاجة لمروحة ذات شفرات.

العوامل التي تضمن الكفاءة العالية لمضخة الحرارة:

• المبرد في نظام مغلق ؛
• لا حاجة لمبادل حراري
• طاقة تسخين عالية
• الجزء الرئيسي من عامل نخر الورم ذو شكل مخروطي ، مما يفضّل ظهور مناطق التفريغ وزيادة درجة الحرارة.

مزايا التثبيت

يمكن توصيل مضخة الحرارة Frenetta بنظام التدفئة تحت الأرضية

مضخات الحرارة Frenetta ، بالمقارنة مع الوحدات الأخرى من هذا النوع ، تحظى بشعبية خاصة. التثبيت يستخدم على نطاق واسع في أنظمة التدفئة.

أيضًا ، يمكن توصيل المضخة بأنظمة التدفئة الأرضية الحديثة.

يفسر هذا الاستخدام الواسع النطاق للمضخة الحرارية حقيقة أنها تتمتع بالعديد من المزايا مقارنة بالوحدات الأخرى.

وتشمل هذه:

• إنتاجية عالية؛
• الربحية
• القدرة على العمل في الوضع التلقائي ؛
• براعة المضخة
• التخصيص السهل لاحتياجات معينة ؛
• أبعاد مدمجة
• عملية صامتة وأكثر من ذلك بكثير.

يؤدي إدخال تعديلات جديدة على تصميم المضخة إلى تحسين خصائصها التقنية.

تستخدم مضخات الحرارة Frenett على نطاق واسع في مختلف المجالات. غالبًا ما يتم تثبيتها في المنازل الريفية. من المزايا المهمة للوحدة أنه يمكن تجميعها يدويًا.

مضخة حرارية للتدفئة المنزلية ، مبدأ التشغيل

يعتمد تشغيل المضخة الحرارية والثلاجة ومكيف الهواء على دورة كارنو. تقوم المضخة الحرارية للتدفئة بنقل الحرارة من منطقة ذات درجة حرارة منخفضة إلى المستهلك ، حيث يجب أن تكون قيمة هذه المعلمة أعلى. في هذه الحالة ، يتم أخذها من الخارج ، حيث تتراكم ، وبعد بعض التحولات تذهب إلى المنزل. إن الحرارة الطبيعية ، وليست الطاقة المنبعثة أثناء احتراق الوقود التقليدي ، هي التي تزيد من درجة حرارة سائل التبريد الذي يمر عبر أنابيب نظام التدفئة.

في الواقع ، فإن مبدأ تشغيل المضخة أكثر تعقيدًا. لذلك ، غالبًا ما تتم مقارنة الأجهزة من هذه الفئة بوحدات التبريد ، وتعمل فقط في الاتجاه المعاكس. لكن الترتيب العام للعملية متطابق ، على الرغم من حقيقة أن هناك فرقًا كبيرًا في كل من الحل الهندسي والغرض من الأجزاء الرئيسية للأجهزة. من نظام التدفئة التقليدي تختلف الدائرة المجمعة على مضخة حرارية في عدد الدوائر وخصائص عملها.

الدائرة الخارجية مثبتة خارج منزل خاص. يتم وضعه في مكان تتراكم فيه الحرارة عند تسخين الأسطح بأشعة الشمس أو لسبب آخر.يمكن الحصول على الطاقة ، على سبيل المثال ، من الهواء والتربة والماء. حتى من البئر ، إذا كان المنزل على أرض صخرية أو كانت هناك قيود على تركيب الأنابيب. لذلك ، هناك العديد من التعديلات على المضخات الحرارية ، على الرغم من حقيقة أن التدفئة يتم تنظيمها وفقًا لنفس النوع من المخطط.

مبدأ تشغيل المضخة

الدائرة الداخلية (يجب عدم الخلط بينها وبين التدفئة في المنزل) تقع جغرافيًا في الوحدة نفسها. المبرد المتداول في الخارج يرفع درجة حرارته جزئيًا بسبب البيئة. بالمرور عبر المبخر ، ينقل الطاقة المستخرجة إلى مادة التبريد التي تملأ بها الدائرة الداخلية. هذا الأخير ، بسبب خصائصه الخاصة ، يغلي ويمر في حالة غازية. الضغط المنخفض ودرجات الحرارة فوق -5 درجة مئوية كافية لهذا الغرض. أي أن الوسط السائل يتحول إلى غاز.

علاوة على ذلك - إلى الضاغط ، حيث يتم زيادة الضغط بشكل مصطنع ، بسبب تسخين المبرد. في هذا العنصر الهيكلي ، وهو ثاني مبادل حراري ، يتم نقل الطاقة الحرارية إلى السائل (الماء أو التجمد) ، مرورا بخط العودة لنظام تدفئة المنزل. مخطط تدفئة أصلي وفعال وعقلاني إلى حد ما.

تحتاج المضخة الحرارية إلى كهرباء لتعمل. لكنها لا تزال أكثر ربحية من استخدام السخان الكهربائي فقط. بما أن الغلاية الكهربائية أو السخان الكهربائي تستهلك نفس كمية الكهرباء التي تنتج الحرارة. على سبيل المثال ، إذا كان السخان بقوة 2 كيلو واط ، فإنه ينفق 2 كيلوواط في الساعة وينتج 2 كيلو واط الحرارة. تنتج المضخة الحرارية حرارة 3-7 مرات أكثر مما تستهلكه للكهرباء.على سبيل المثال ، يتم استخدام 5.5 كيلو وات في الساعة لتشغيل الضاغط والمضخة ، ويتم الحصول على 17 كيلو وات في الساعة من الحرارة. هذه الكفاءة العالية هي الميزة الرئيسية لمضخة الحرارة.

يبقى أن نضيف أن محلول ملحي أو جلايكول الإيثيلين يدور في الدائرة الخارجية ، والفريون ، كقاعدة عامة ، يدور في الدائرة الداخلية. يتضمن تكوين مخطط التسخين هذا عددًا من الأجهزة الإضافية. أهمها صمام مخفض ومبرد فرعي.

افعل ذلك بنفسك عملية تجميع مضخة الحرارة Frenetta: الرسومات

أولاً ، يتم عمل فتحتين في الغلاف لأنابيب التدفئة المخصصة لأنابيب التدفئة. يتم تثبيت القضيب الملولب في وسط الجسم. قم بلف الجوز على هذا الخيط ، ثم ضع القرص ، ثم قم بربط الجوز التالي ، وما إلى ذلك ، وبالتالي يستمر تثبيت الأقراص حتى يتم ملء الهيكل بالكامل.

ثم يُسكب الزيت في النظام ، على سبيل المثال ، بذرة القطن. العلبة مغلقة ومثبتة على القضيب. قم بإحضار أنابيب الرادياتير إلى الفتحات التي تم إنشاؤها. المحرك الكهربائي متصل بالقضيب المركزي ، يضمن الدوران. يمكن توصيل الجهاز بالشبكة ويمكن التحقق من تشغيله.

خيارات تصميم مضخة فرينيت

لم يخترع Eugene Frenette الجهاز الذي سمي باسمه فحسب ، بل قام أيضًا بتحسينه مرارًا وتكرارًا ، وابتكر إصدارات جديدة أكثر كفاءة من الجهاز. في المضخة الأولى ، التي حصل المخترع على براءة اختراعها في عام 1977 ، تم استخدام أسطوانتين فقط: واحدة خارجية وأخرى داخلية. كان قطر الأسطوانة الخارجية المجوفة أكبر وكان في حالة ثابتة. في هذه الحالة ، كان قطر الأسطوانة الداخلية أصغر قليلاً من أبعاد تجويف الأسطوانة الخارجية.

هذا رسم تخطيطي للإصدار الأول من مضخة الحرارة Frenette.يقع عمود الدوران أفقيًا ، يتم وضع المبرد في مساحة ضيقة بين أسطوانتين عاملتين

سكب المخترع الزيت السائل في الفراغ الناتج بين جدران الأسطوانتين. بالطبع ، تم إغلاق جزء الهيكل الذي يحتوي على سائل نقل الحرارة هذا بعناية لمنع تسرب الزيت.

يتم توصيل الأسطوانة الداخلية بعمود المحرك بطريقة تضمن دورانها السريع بالنسبة للأسطوانة الكبيرة الثابتة. تم وضع مروحة مع دافع في الطرف المقابل للهيكل. أثناء التشغيل ، يسخن الزيت وينقل الحرارة إلى الهواء المحيط بالجهاز. مكنت المروحة من توزيع الهواء الدافئ بسرعة على كامل مساحة الغرفة.

نظرًا لتسخين هذا التصميم كثيرًا ، من أجل الاستخدام المريح والآمن ، تم إخفاء التصميم في حقيبة واقية. بالطبع ، تم عمل ثقوب في علبة دوران الهواء. كانت إضافة مفيدة إلى التصميم عبارة عن منظم حرارة ، يمكن من خلاله تشغيل مضخة Frenett تلقائيًا إلى حد ما.

يقع المحور المركزي في نموذج المضخة الحرارية هذا عموديًا. يكون المحرك في الأسفل ، ثم يتم تثبيت الأسطوانات المتداخلة ، وتكون المروحة في الأعلى. في وقت لاحق ، ظهر نموذج ذو محور مركزي أفقي.

تم استخدام نموذج مضخة حرارية Frenette مع عمود دوران موجه أفقيًا جنبًا إلى جنب مع مشعاع تسخين بزيت ساخن يدور في الداخل.

لقد كان هذا الجهاز الذي تم استخدامه لأول مرة مع ليس مع مروحة ، ولكن مع مبرد تدفئة. يتم وضع المحرك على الجانب ، ويمر عمود الدوران عبر الأسطوانة الدوارة ويخرج. في الجهاز هذا النوع من المعجبين مفقود. ينتقل المبرد من المضخة عبر الأنابيب إلى المبرد. بنفس الطريقة ، يمكن نقل الزيت الساخن إلى مبادل حراري آخر أو مباشرة إلى أنابيب التسخين.

في وقت لاحق ، تم تغيير تصميم المضخة الحرارية بشكل كبير. ظل عمود الدوران في وضع أفقي ، لكن الجزء الداخلي كان مصنوعًا من براملين دوارين ومكره موضوعة بينهما. هنا مرة أخرى يتم استخدام الزيت السائل كحامل حرارة.

في هذا الإصدار من مضخة الحرارة Frenette ، يتم تدوير أسطوانتين جنبًا إلى جنب ، ويتم فصلهما بواسطة دافع مصمم خصيصًا مصنوع من معدن شديد التحمل.

عندما يدور هذا التصميم ، يسخن الزيت بشكل إضافي ، لأنه يمر عبر ثقوب خاصة مصنوعة في المكره ، ثم يخترق في تجويف ضيق. بين جدران غلاف المضخة ودواره. وبالتالي ، تم تحسين كفاءة مضخة Frenett بشكل ملحوظ.

يتم عمل ثقوب صغيرة على طول حواف المكره لمضخة الحرارة Frenett. يسخن المبرد بسرعة وكفاءة ويمر من خلاله

ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن هذا النوع من المضخات غير مناسب جدًا للتصنيع المنزلي. تحتاج أولاً إلى العثور على رسومات موثوقة أو حساب التصميم بنفسك ، ويمكن لمهندس متمرس فقط القيام بذلك. ثم تحتاج إلى العثور على دافع خاص به فتحات بحجم مناسب.يعمل عنصر المضخة الحرارية هذا في ظل أحمال متزايدة ، لذلك يجب أن يكون مصنوعًا من مواد متينة للغاية.

كيف تعمل المضخة الحرارية

في جوهرها ، تشبه تقنية تشغيل TNF مبدأ تشغيل الثلاجة. معدات التبريد ، لخفض درجة الحرارة ، تأخذ الحرارة من الغرف وتطلقها للخارج بمساعدة المشعات. يعمل HNF بنفس الطريقة تمامًا: من أجل إنتاج الحرارة ، فإنه يأخذها من التربة أو السائل ، ويعالجها وينقلها إلى نظام التدفئة لمنزل خاص أو ورشة عمل أو صوبة زجاجية أو أي غرفة أخرى.

كيف تعمل المضخة الحرارية

المبرد ، الذي يمكن أن يكون أمونيا أو فريون ، يتحرك داخل الدوائر الخارجية والداخلية. في هذه الحالة ، تكون الدائرة الخارجية مسؤولة عن تلقي الحرارة من الغلاف الجوي أو الأرض أو الماء.

تحتوي كل بيئة طبيعية في تكوينها على قدر معين من الطاقة الحرارية المتباينة. المبرد قادر على جمعه وإرساله لإعادة التدوير. لبدء هذه العملية ، من الضروري أن ترتفع درجة حرارة الناقل الحراري بمقدار 4-5 درجات.

ثم ، من الدائرة الخارجية ، يتم توجيه المبرد إلى الدائرة الداخلية. هنا يقوم المبخر بتحويل الناقل الحراري من سائل إلى غاز. تحدث هذه العملية بسبب حقيقة أن الفريون عند الضغط المحيط المنخفض لديه نقطة غليان منخفضة.

بعد المبخر ، يندفع الفريون على شكل غاز إلى الضاغط ، حيث يحدث الانضغاط ، ونتيجة لذلك ، ترتفع درجة الحرارة. بعد ذلك ، يوجد الغاز في المكثف. هناك ، يشترك الغاز في درجة حرارته مع السائل (ناقل الحرارة). نتيجة للتبريد ، يعود الغاز إلى الحالة السائلة ، وتبدأ دورة جديدة من الدوران في النظام.

المعلمة الرئيسية التي تحدد إنتاجية TNF هي عامل التحويل. هذا المؤشر هو نتيجة نسبة معينة من الطاقة الحرارية التي تنتجها TNF إلى حجم استهلاك الطاقة الحرارية.

مبدأ تشغيل الجهاز

أولئك الذين يتعاملون مع قضايا التدفئة الفعالة من حيث التكلفة ، فإن اسم "مضخة الحرارة" معروف جيدًا. خاصةً عند دمجها مع مصطلحات مثل "أرض-ماء" ، "ماء-ماء" ، "ماء-هواء" ، إلخ. لا تشترك هذه المضخة الحرارية في أي شيء مع جهاز Frenette ، باستثناء ربما الاسم والنتيجة النهائية في شكل طاقة حرارية ، والتي تُستخدم في النهاية للتدفئة.

تحظى المضخات الحرارية التي تعمل وفقًا لمبدأ كارنو بشعبية كبيرة كطريقة فعالة من حيث التكلفة لتنظيم التدفئة وكنظام صديق للبيئة. يرتبط تشغيل مثل هذا المجمع من الأجهزة بتراكم الطاقة منخفضة الإمكانات الموجودة في الموارد الطبيعية (الأرض والماء والهواء) وتحويلها إلى طاقة حرارية ذات إمكانات عالية. تم ترتيب اختراع Eugene Frenette ويعمل بطريقة مختلفة تمامًا.

معرض الصور
صورة من
لا يمكن أن يُعزى نظام توليد الحرارة الذي طورته E.Frenette إلى فئة مضخات الحرارة. وفقًا للتصميم والميزات التكنولوجية ، هذا سخان

لا تستخدم الوحدة مصادر الطاقة الجغرافية أو الشمسية في عملها. يتم تسخين سائل تبريد الزيت الموجود بداخله بواسطة قوة الاحتكاك الناتجة عن تدوير الأقراص المعدنية.

جسم عمل المضخة عبارة عن أسطوانة مملوءة بالزيت ، يوجد بداخلها محور الدوران. هذا قضيب فولاذي مزود بأقراص متوازية تفصل بينها حوالي 6 سم.

تدفع قوة الطرد المركزي المبرد المسخن إلى الملف المتصل بالجهاز. يخرج الزيت الساخن من الجهاز عند أعلى نقطة اتصال. يتم إرجاع المبرد المبرد من الأسفل

ظهور مضخة الحرارة Frenette

إحماء الجهاز أثناء التشغيل

المكونات الهيكلية الرئيسية

الأبعاد الفعلية لأحد النماذج

يعتمد مبدأ تشغيل هذا الجهاز على استخدام الطاقة الحرارية التي يتم إطلاقها أثناء الاحتكاك. يعتمد التصميم على أسطح معدنية ليست قريبة من بعضها البعض ، ولكن على مسافة ما. الفراغ بينهما مليء بالسائل. تدور أجزاء من الجهاز بالنسبة لبعضها البعض بمساعدة محرك كهربائي ، ويتم تسخين السائل الموجود داخل العلبة وفي اتصال مع العناصر الدوارة.

يمكن استخدام الحرارة الناتجة لتسخين المبرد. توصي بعض المصادر باستخدام هذا السائل مباشرة لنظام التدفئة. في أغلب الأحيان ، يتم توصيل المبرد التقليدي بمضخة Frenett محلية الصنع. كسائل تسخين ، يوصي الخبراء بشدة باستخدام الزيت وليس الماء.

أثناء تشغيل المضخة ، يميل المبرد هذا إلى التسخين بقوة شديدة. يمكن أن يغلي الماء في مثل هذه الظروف ببساطة. يتسبب البخار الساخن في مكان محصور في ضغط زائد ، وهذا عادة ما يؤدي إلى تمزق الأنابيب أو الغلاف. يعتبر استخدام الزيت في مثل هذه الحالة أكثر أمانًا ، نظرًا لأن درجة غليانه أعلى من ذلك بكثير.

لصنع مضخة حرارية من نوع Frenette ، ستحتاج إلى محرك ، ومبرد ، وعدة أنابيب ، وصمام فراشة فولاذي ، وأقراص فولاذية ، وقضيب معدني أو بلاستيكي ، وأسطوانة معدنية ومجموعة صواميل (+)

هناك رأي مفاده أن كفاءة هذا المولد الحراري تتجاوز 100٪ ويمكن أن تصل إلى 1000٪. من وجهة نظر الفيزياء والرياضيات ، هذا ليس بيانًا صحيحًا تمامًا. تعكس الكفاءة خسائر الطاقة التي يتم إنفاقها ليس على التدفئة ، ولكن على التشغيل الفعلي للجهاز. بدلاً من ذلك ، تعكس الادعاءات الهائلة حول الكفاءة العالية بشكل لا يصدق لمضخة Frenette كفاءتها ، وهو أمر مثير للإعجاب حقًا.

تكلفة الكهرباء لتشغيل الجهاز لا تكاد تذكر ، ولكن كمية الحرارة التي يتم تلقيها نتيجة لذلك ملحوظة للغاية. إن تسخين المبرد إلى نفس درجات الحرارة بمساعدة عنصر التسخين ، على سبيل المثال ، يتطلب كمية أكبر بكثير من الكهرباء ، ربما عشرة أضعاف. سخان منزلي مع مثل هذا الاستهلاك للكهرباء لن يسخن حتى.

لماذا لا يتم تجهيز جميع المباني السكنية والصناعية بهذه الأجهزة؟ قد تكون الأسباب مختلفة. لا يزال ، الماء هو مبرد أبسط وأكثر ملاءمة من الزيت. لا يسخن إلى درجات الحرارة المرتفعة هذه ، ومن الأسهل تنظيف عواقب تسرب المياه بدلاً من تنظيف الزيت المنسكب.

قد يكون السبب الآخر أنه بحلول الوقت الذي تم فيه اختراع مضخة Frenette ، كان نظام التدفئة المركزي موجودًا بالفعل ويعمل بنجاح. سيكون تفكيكها لاستبدالها بمولدات حرارية مكلفًا للغاية وسيؤدي إلى الكثير من الإزعاج ، لذلك لم يفكر أحد بجدية في هذا الخيار. كما يقولون ، الأفضل هو عدو الخير.

إنتاج منشآت الطاقة الحرارية الأرضية

من الممكن تمامًا إجراء تثبيت للطاقة الحرارية الأرضية بيديك. في نفس الوقت ، يتم استخدام الطاقة الحرارية للأرض لتسخين المسكن.بالطبع ، هذه عملية شاقة ، لكن الفوائد كبيرة.

حساب الدائرة والمبادلات الحرارية للمضخة

يتم حساب مساحة دائرة HP بمعدل 30 مترًا مربعًا لكل كيلو وات. للحصول على مساحة معيشية تبلغ 100 متر مربع ، هناك حاجة إلى حوالي 8 كيلووات / ساعة من الطاقة. إذن مساحة الدائرة تساوي 240 مترًا مربعًا.

يمكن تصنيع المبادل الحراري من أنبوب نحاسي. درجة الحرارة عند المدخل 60 درجة ، عند المخرج 30 درجة ، الطاقة الحرارية 8 كيلو واط / ساعة. يجب أن تكون مساحة التبادل الحراري 1.1 متر مربع. أنبوب نحاسي بقطر 10 ملم عامل أمان 1.2.

المحيط بالمتر: l \ u003d 10 × 3.14 / 1000 \ u003d 0.0314 م.

عدد أنابيب النحاس بالمتر: L = 1.1 × 1.2 / 0.0314 = 42 م.

المعدات والمواد اللازمة

من نواحٍ عديدة ، يعتمد النجاح في تصنيع المضخات الحرارية على درجة استعداد ومعرفة المقاول نفسه ، وكذلك على توافر وجودة كل ما هو ضروري لتركيب المضخة الحرارية.

قبل البدء في العمل ، تحتاج إلى شراء المعدات والمواد:

• ضاغط؛
• مكثف؛
• مراقب؛
• تركيبات البولي إيثيلين المعدة لتجميع المجمعات ؛
• الأنابيب إلى دائرة الأرض ؛
• مضخات الدوران
• خرطوم الماء أو أنبوب HDPE ؛
• مقاييس ضغط الدم ، ومقاييس الحرارة.
• أنبوب نحاسي بقطر 10 ملم ؛
• عزل لخطوط الأنابيب
• طقم الختم.

كيفية تجميع المبادل الحراري

تتكون كتلة التبادل الحراري من مكونين. يجب أن يتم تجميع المبخر وفقًا لمبدأ "الأنبوب في الأنبوب". الأنبوب النحاسي الداخلي مملوء بالفريون أو أي سائل آخر يغلي بسرعة. من الخارج يدور الماء من البئر.

قبل تجميع المكثف ، من الضروري لف الأنبوب النحاسي على شكل حلزوني ووضعه في برميل معدني بسعة لا تقل عن 0.2 متر مكعب.الأنبوب النحاسي مملوء بالفريون ، وبرميل الماء متصل بنظام تدفئة المنزل.

ترتيب محيط التربة

من أجل تحضير المساحة اللازمة لكفاف التربة ، من الضروري إجراء قدر كبير من الأعمال الترابية ، وهو أمر مرغوب فيه ليتم تنفيذه ميكانيكيًا.

يمكنك استخدام طريقتين:

1. في الطريقة الأولى ، من الضروري إزالة الطبقة العليا من التربة إلى عمق أقل من درجة التجمد. في الجزء السفلي من الحفرة الناتجة وضع ثعبان حر جزء من الأنبوب الخارجي المبخر وإعادة زراعة التربة.

2. في الطريقة الثانية ، يجب أولاً حفر خندق فوق المنطقة المخططة بالكامل. يتم وضع أنبوب فيه.

ثم تحتاج إلى التحقق من إحكام جميع الوصلات وملء الأنبوب بالماء. إذا لم يكن هناك تسرب ، يمكنك ملء الهيكل بالأرض.

التزود بالوقود والبدء الأول

بعد اكتمال التثبيت ، يجب ملء النظام بمادة التبريد. من الأفضل أن يُعهد بهذا العمل إلى متخصص ، لأنه يتم استخدام أجهزة خاصة لملء الدائرة الداخلية بالفريون. عند الملء ، يجب قياس الضغط ودرجة الحرارة عند مدخل ومخرج الضاغط.

كيف تصنع مثل هذا الجهاز بنفسك؟

الأكثر عملية لتدفئة المنازل هو نموذج المضخة الحرارية Frenette ، الذي يفتقر إلى مروحة وأسطوانة داخلية. بدلاً من ذلك ، يتم استخدام العديد من الأقراص المعدنية التي تدور داخل الجهاز. يتم تنفيذ دور المبرد بواسطة الزيت الذي يدخل المبرد ويبرد ثم يعود إلى النظام. يظهر تشغيل مثل هذا الجهاز بشكل مقنع في الفيديو:

بالنسبة لأولئك الذين يعرفون اللغة الإنجليزية ، قد يكون هذا الفيديو مفيدًا:

ليس من الصعب صنع مضخة حرارية في المنزل وفقًا لمبدأ Eugene Frenette. لهذا سوف تحتاج:

• اسطوانة معدنية
• أقراص فولاذية
• المكسرات.
• قضيب من الصلب؛
• محرك كهربائي صغير
• أنابيب؛
• المشعاع.

يجب أن يكون قطر الأقراص الفولاذية أصغر قليلاً من قطر الأسطوانة بحيث توجد فجوة صغيرة بين جدران الهيكل والجزء الدوار. يعتمد عدد الأقراص والصواميل على أبعاد الهيكل. يتم تثبيت الأقراص على التوالي على قضيب فولاذي ، وفصلها بالصواميل. عادة ما تستخدم المكسرات التي يبلغ ارتفاعها 6 مم. يجب ملء الأسطوانة بأقراص في الأعلى. يتم تطبيق خيط خارجي على القضيب الفولاذي بطوله بالكامل. يتم عمل فتحتين في الجسم لسائل التبريد. من خلال الفتحة العلوية ، سيتدفق الزيت الساخن إلى المبرد ، ومن الأسفل سيعود إلى النظام لمزيد من التسخين.

كمبرد ، يوصي مطورو الجهاز باستخدام الزيت السائل ، وليس الماء ، لأن نقطة غليان هذا الزيت أعلى عدة مرات. إذا تم تسخين الماء بسرعة ، فقد يتحول إلى بخار ويزيد من الضغط على النظام ، مما قد يؤدي إلى تلف بنيوي.

هذا رسم تخطيطي تقريبي لتصميم مضخة الحرارة Frenette ، والذي ليس من الصعب تنفيذه بمساعدة الوسائل المرتجلة والمواد المتاحة.

لتركيب قضيب ملولب ، ستحتاج أيضًا إلى محمل. بالنسبة للمحرك الكهربائي ، فإن أي نموذج يوفر عددًا كافيًا من الثورات سيفعل ، على سبيل المثال ، محرك يعمل من مروحة قديمة.

تكون عملية تجميع الجهاز كالتالي:

1. يتم عمل فتحتين في الجسم لأنابيب التدفئة.
2. يتم تثبيت قضيب ملولب في وسط الجسم.
3. يتم تثبيت الجوز على الخيط ، ويتم وضع قرص ، ويتم تثبيت الجوز التالي ، إلخ.
4. يستمر تركيب الأقراص حتى يتم ملء العلبة.
5. يُسكب الزيت السائل في النظام ، على سبيل المثال ، بذرة القطن.
6. تم إغلاق العلبة والقضيب ثابت.
7. يتم إحضار أنابيب المبرد إلى الفتحات.
8. يتم توصيل محرك كهربائي بالقضيب المركزي الذي يوفر الدوران.
9. قم بتوصيل الجهاز بالشبكة وتحقق من عملها.

من أجل تحسين أداء هذا النوع من المضخات الحرارية وجعل استخدامها أكثر ملاءمة واقتصادية ، يوصى باستخدام نظام التشغيل والإيقاف التلقائي للمحرك. يتم التحكم في مثل هذا النظام باستخدام مستشعر درجة الحرارة ، والذي يتم تثبيته مباشرة على جسم الجهاز.

استنتاج

بالطبع ، تدفئة منزلك بمضخة حرارية هو حلم العديد من مالكي المنازل. لسوء الحظ ، فإن تكلفة التركيبات مرتفعة للغاية ، وقليل منها فقط يمكنه التعامل مع إنتاجه الخاص. وبعد ذلك غالبًا ما تكون هناك طاقة كافية فقط لإمداد الماء الساخن ، فنحن لا نتحدث عن التدفئة. إذا كان كل شيء بهذه البساطة ، فعندئذ سيكون لدينا مضخة حرارية محلية الصنع في كل منزل ، ولكن في الوقت الحالي لا يزال يتعذر الوصول إليها لمجموعة كبيرة من المستخدمين.

عدد الكتل: 15 | العدد الإجمالي للأحرف: 28073
عدد الجهات المانحة المستخدمة: 6
معلومات لكل متبرع: