Термопомпа Frenetta: дизайн и принцип на работа + можете ли да я сглобите сами?

Тези, които обичат да бърникат, винаги ще намерят приложение за собствената си сила, търпение и отпадъчни материали.От практически безплатни компоненти те могат лесно да изградят изключително полезно нещо в ежедневието.

Например, те могат да направят ефективна термопомпа Frenette със собствените си ръце, без да харчат нищо. Но те ще попълнят своите знания и умения, а това е безценно, нали?

Представената информация ще ви помогне да разберете принципа на работа на устройството. С наша помощ можете да вземете решение за дизайна и да научите как се прави моделът. Ясните инструкции за производството на този тип термопомпа ще осигурят ефективна помощ на независимите домашни майстори.

Предоставяме практически препоръки за производство на продуктивни домашни продукти и съвети за работа с такова оборудване.

Как работи устройството

Тези, които са се сблъсквали с проблемите на рентабилното отопление, са запознати с наименованието „термопомпа“. Особено в комбинация с термини като „земя-вода“, "вода-вода", или "въздух-вода" и така нататък.

Такава термопомпа практически няма нищо общо с устройството Frenette. Освен името и крайния резултат под формата на топлинна енергия, която в крайна сметка се използва за отопление.

Термопомпите, работещи на принципа на Карно, са много популярни както като рентабилен начин за организиране на отопление, така и като екологична система.

Работата на такъв комплекс от устройства е свързана с натрупването на нископотенциална енергия, съдържаща се в природните ресурси (земя, вода, въздух) и нейното преобразуване в топлинна енергия с висок потенциал.

Изобретението на Юджийн Френет е проектирано и работи по напълно различен начин.

Принципът на работа на това устройство се основава на използването на топлинна енергия, която се отделя при триене. Дизайнът се основава на метални повърхности, разположени не близо една до друга, а на известно разстояние. Пространството между тях е изпълнено с течност.

Частите на устройството се въртят една спрямо друга с помощта на електрически мотор, течността, разположена вътре в корпуса и в контакт с въртящите се елементи, се нагрява.

Получената топлина може да се използва за загряване на охлаждащата течност. Някои източници препоръчват използването на тази течност директно за отоплителната система. Най-често обикновен радиатор е прикрепен към домашна помпа Frenette.

Като охлаждаща течност на отоплителната система Експертите силно препоръчват използването на масло вместо вода.

По време на работа на помпата тази течност има тенденция да се нагрява много силно. Водата при такива условия може просто да заври. Горещата пара в затворено пространство създава свръхналягане, което обикновено води до спукване на тръби или корпус. В тази ситуация е много по-безопасно да се използва масло, тъй като точката му на кипене е много по-висока.

За да направите термопомпа Frenette ще ви трябва двигател, радиатор, няколко тръби, стоманена дроселна клапа, стоманени дискове, метален или пластмасов прът, метален цилиндър и комплект гайки (+)

Има мнение, че ефективността на такъв генератор на топлина надвишава 100% и дори може да бъде 1000%. От гледна точка на физиката и математиката това не е съвсем правилно твърдение.

Ефективността отразява загубата на енергия, изразходвана не за отопление, а за действителната работа на устройството. По-скоро феноменалните твърдения за невероятно висока ефективност на помпата Frenette отразяват нейната ефективност, която е наистина впечатляваща. Консумацията на енергия за работа на устройството е незначителна, но количеството топлина, генерирано в резултат на това, е много забележимо.

Загряването на охлаждащата течност до същите температури с помощта на нагревателен елемент за отопление например би изисквало значително повече електроенергия, може би десетки пъти повече. Домакински нагревател дори не би загрял при това ниво на консумация на електроенергия.

Защо не всички жилищни и промишлени помещения са оборудвани с такива устройства? Причините може да са различни.

Първо, водата е по-проста и по-удобна охлаждаща течност от маслото.Той не се нагрява до толкова високи температури и премахването на последствията от течовете на вода е по-лесно от почистването на разлято масло.

Второ, по времето, когато е изобретена помпата Frenette, централизирана отоплителна система вече е съществувала и е функционирала успешно. Демонтирането му, за да се замени с топлинни генератори, би било твърде скъпо и би причинило много неудобства, така че никой не обмисля сериозно тази опция. Както се казва, най-доброто е враг на доброто.

Препоръки за използване на устройството

Струва си да се отбележи, че все още съществуват варианти на помпата Eugene Frenette, използваща вода като охлаждаща течност. Но обикновено това са големи индустриални модели, които се използват в специализирани предприятия.

Работата на такива устройства се контролира стриктно с помощта на специални инструменти. Почти невъзможно е да се осигури подобно ниво на сигурност у дома.

Обща схема на промишлен топлогенератор, разработен от учени от Хабаровск: 1 - капацитет; 2 — входна тръба; 3 — изходяща тръба; 4 - бойлер; 5 - лагерен вал. Водата се използва като охладител

Най-популярната версия на помпата Frenette, която използва вода, а не масло като охлаждаща течност, е устройство, разработено от учени от Хабаровск: Наталия Ивановна Назирова, Михаил Павлович Леонов и Александър Василиевич Сярг. В този дизайн с форма на гъба, водата е специално доведена до кипене и се превръща в пара.

След това реактивната сила на парата се използва за увеличаване на скоростта на движение на охлаждащата течност през каналите на помпата до 135 m/min. В резултат на това енергийните разходи за преместване на охлаждащата течност са минимални, а връщането под формата на топлинна енергия е много високо.

Такъв агрегат обаче трябва да бъде изключително издръжлив и работата му трябва да се наблюдава постоянно, за да се избегнат инциденти.

Какво трябва да направите, ако планирате да използвате помпа Frenette за отопление на голяма стая или цяла къща? Водата е традиционна охлаждаща течност; повечето отоплителни системи са проектирани специално за нея. А пълненето на цяла отоплителна система с правилното течно масло може да бъде скъпо.

Този проблем може да бъде решен много просто. Допълнително е необходимо да се изгради конвенционален топлообменник, в който нагрятото масло ще загрява водата, циркулираща през отоплителната система. Част от топлината ще се загуби, но общият ефект ще остане доста забележим.

Термопомпата Frenette може успешно да се използва в комбинация с подови системи с водно отопление. Но вместо вода, трябва да налеете течно масло в тръбите

Интересна идея може да бъде използването на помпа Frenette в комбинация с система за подово отопление. В този случай охлаждащата течност се освобождава през тесни пластмасови тръби, положени в бетонна замазка.

Тази отоплителна система функционира по същия начин като конвенционалния воден под. Разбира се, проект от този тип може да бъде реализиран само в частна къща, тъй като високите жилищни сгради могат да се използват само електрически топъл под.

Практичен и удобен начин за използване на такова устройство е отоплението на малка стая: гараж, плевня, работилница и др. Помпата Frenetta ви позволява ефективно и бързо да решите проблема с автономното отопление на такива места.

Консумацията на енергия за работата му е малка в сравнение с получения топлинен ефект и не е трудно да се изгради такъв агрегат от най-простите материали.

Опции за дизайн на помпата Frenette

Юджийн Френет не само изобретява устройството, наречено на негово име, но и многократно го подобрява, създавайки нови, по-ефективни версии на устройството.

Първата помпа, която изобретателят патентова през 1977 г., използва само два цилиндъра:

• външен - кухият цилиндър е с по-голям диаметър и е в статично състояние
• интериор — диаметърът на контейнера е малко по-малък от размерите на кухината на външния цилиндър.

Изобретателят наля течно масло в полученото тясно пространство между стените на двата цилиндъра. Разбира се, частта от конструкцията, в която се намираше тази охлаждаща течност, беше внимателно запечатана, за да се предотвратят течове на масло.

Това е диаграма на първата версия на термопомпата Frenette. Въртящият се вал е разположен хоризонтално, охлаждащата течност е поставена в тясно пространство между два работни цилиндъра (+)

Вътрешният цилиндър е свързан към вала на електродвигателя по такъв начин, че да осигури бързото му въртене спрямо неподвижния голям цилиндър. В противоположния край на конструкцията беше поставен вентилатор с работно колело.

По време на работа маслото се нагрява и предава топлина на въздуха около устройството. Вентилаторът направи възможно бързото разпределение на топлия въздух в цялата стая.

Тъй като този дизайн се нагрява доста силно, в името на удобната и безопасна употреба, структурата е скрита в защитен калъф. Разбира се, в кутията бяха направени дупки за циркулация на въздуха.

Полезно допълнение към дизайна беше термостат, с който работата на помпата Frenette можеше да бъде автоматизирана до известна степен.

Централната ос в този модел термопомпа е разположена вертикално. Двигателят е отдолу, след това има вложени цилиндри, а отгоре има вентилатор. По-късно се появи модел с хоризонтална централна ос.

Модел на термопомпа Frenette с хоризонтално ориентиран въртящ се вал е използван заедно с отоплителен радиатор, вътре в който циркулира нагрято масло (+)

Това устройство беше използвано за първи път в комбинация не с вентилатор, а с отоплителен радиатор. Моторът е поставен отстрани, а валът на ротора минава през въртящия се барабан и излиза.

Този тип устройства нямат вентилатор. Охлаждащата течност от помпата се движи през тръби към радиатора. По подобен начин нагрятото масло може да се прехвърли в друг топлообменник или директно в отоплителните тръби.

По-късно дизайнът на френетната термопомпа беше значително променен. Валът на ротора все още остава в хоризонтално положение, но вътрешната част е направена от два въртящи се барабана и работно колело, поставено между тях. Като охлаждаща течност тук отново се използва течно масло.

В тази версия на термопомпата Frenette два цилиндъра се въртят един до друг, те са разделени от специално проектирано работно колело, изработено от много издръжлив метал (+)

Когато тази структура се върти, маслото се нагрява допълнително, докато преминава през специални отвори, направени в работното колело, и след това прониква в тясната кухина между стените на корпуса на помпата и нейния ротор.По този начин ефективността на помпата Frenette беше значително увеличена.

По краищата на работното колело за термопомпата Frenette се правят малки отвори. Охлаждащата течност се нагрява бързо и ефективно, когато преминава през тях (+)

Заслужава обаче да се отбележи, че този тип помпа не е много подходяща за направа у дома. Първо, ще трябва да намерите надеждни чертежи или сами да изчислите дизайна и само опитен инженер може да направи това.

След това ще трябва да намерите специално работно колело с отвори с подходящ размер. Този елемент на термопомпата работи при повишени натоварвания, така че трябва да бъде направен от много издръжливи материали.

Самостоятелно производство на устройството

Прегледът на дизайнерските опции за помпата Frenette ни позволява да разберем, че принципите на нейната работа могат да се използват с различна степен на ефективност в конструкции от различни видове и типове. Основната идея остава същата: тясно пространство между метални елементи, напълнено с масло и задвижвано от електрически двигател.

Диаграмата показва версия на термопомпа Frenette, която обикновено се използва за самостоятелно производство на устройството. Основата на дизайна са метални дискове, разделени с гайки (+)

У дома най-често се прави помпата Frenette, състояща се от поредица от метални плочи, разделени от тясна междина.

За да направите такова устройство, трябва да подготвите необходимите материали:

• кух метален цилиндър;
• набор от еднакви стоманени дискове с отвор в центъра;
• комплект гайки с височина 6 мм;
• стоманен прът с резба:
• електродвигател с удължен вал;
• лагер;
• Радиатор;
• свързващи тръби.

Размерите на помпата могат да бъдат по-големи или по-малки.Но разстоянието между дисковете трябва да се поддържа точно - 6 мм. Като дистанционни елементи се използват стандартни гайки, а центърът на конструкцията е стоманен прът.

Дебелината му трябва да съответства на диаметъра на гайката. Ако нямате под ръка прът с резба, просто ще трябва да го отрежете.

Металните дискове за термопомпа Frenette трябва да са малко по-малки от диаметъра на цилиндричното тяло, за да се осигури свободно въртене и по-ефективно нагряване на охлаждащата течност

Очевидно отворът в дисковете трябва да е такъв, че да могат свободно да се поставят върху аксиалния прът. Външният диаметър на дисковете трябва да бъде няколко милиметра по-малък от корпуса. Ако няма под ръка готови елементи, дисковете се изрязват сами от ламарина или работата се поверява на стругар.

Стоманени дискове за термопомпа Frenette могат да се режат у дома, ако имате подходящото оборудване

Цилиндричното тяло може да бъде направено от стар метален контейнер с подходяща конфигурация или заварено от метал. Парче широка метална тръба също ще свърши работа.

Стените са заварени към краищата на цилиндъра. Корпусът трябва да бъде запечатан, за да не изтече масло. В горния и долния край на корпуса трябва да се направят допълнителни отвори: за входа и изхода на отоплителни тръби, водещи към радиатора.

Разбира се, всички тръбни връзки трябва да бъдат запечатани. За резбови връзки се използват специални уплътнители: FUM лента, лен и др. Ако се реши използвайте полипропиленови тръби, ще ви трябват специални фитинги и, евентуално, поялник, за да монтирате такива тръби.

За работата на помпата Frenette не е необходим високопроизводителен електродвигател.Подходящо е устройство, извадено от стар или счупен домакински уред, като обикновен вентилатор.

Основната цел на електродвигателя е да върти вала. Твърде бързото въртене може да причини неизправност на устройството. Колкото по-бързо се върти структурата, толкова повече охлаждащата течност се нагрява.

Малък мотор за въртене на вала на термопомпа Frenette може да бъде изваден от повреден домакински уред или закупен в магазин

За да може прътът да се върти свободно, се нуждаете от подходящ лагер със стандартни размери. Когато всички елементи са подготвени, можете да започнете да сглобявате устройството. Първо, в долната част вътре в корпуса е монтирана централна ос с лагер. След това дистанционната гайка се завива на оста, после се слага диска, пак гайката, пак диска и т.н.

Дискове с гайки се редуват до запълване на корпуса догоре. Дори на етапа на подготовка можете да направите предварителни изчисления за броя на необходимите дискове и гайки.

Необходимо е да добавите дебелината на диска към дебелината на гайката (6 mm). Разделете височината на тялото на тази цифра. Полученото число ще даде информация за необходимия брой двойки „гайка + диск“. Гайката се монтира последна.

След като корпусът се напълни с тези движещи се части, той се пълни с течно масло. Видът на маслото няма значение, можете да вземете минерално, памучно, рапично или друго масло, което понася добре топлината и не се втвърдява. След това конструкцията е покрита с горен капак и внимателно заварена.

В този момент тръбите на радиатора обикновено вече са прикрепени към капачките. За удобство при по-нататъшен монтаж и поддръжка на устройството, на тръбите могат да се монтират два спирателни крана. Сега трябва да прикрепите оста на термопомпата към вала на двигателя.

Системата се свързва към мрежата, проверява се наличието на течове и се оценяват експлоатационните характеристики на устройството.

Самостоятелно направената термопомпа Frenette може да бъде свързана към конвенционален чугунен или биметален радиатор, който ще осигури необходимия отоплителен ефект

Ако всичко е направено правилно, оста с дискове ще започне да се върти, загрявайки маслото вътре в устройството. Горещата охлаждаща течност ще се движи през горния отвор през тръбата в отоплителния радиатор. Охладеното масло ще се върне в корпуса на термопомпата през тръбата надолу, за да бъде повторно загрято.

За да автоматизирате работата на системата, можете да използвате специално реле с температурен сензор, което отчита нагряването на корпуса на термопомпата и изключва двигателя или го включва при необходимост. Това ще предотврати прегряване на системата, повреда на електродвигателя и като цяло ще увеличи експлоатационния живот на устройството.

Изводи и полезно видео по темата

Интересна версия на помпата Frenette е представена в това видео:

За съжаление, помпата Frenette не е намерила широко приложение в отоплителната индустрия. Подобно промишлено устройство за битови нужди е трудно да се намери в магазините за ремонт на дома. Но много занаятчии успешно използваха постиженията на този учен и ги приложиха в своите домове, бани, гаражи и др.

Може би вие сте същият DIY човек, който успя да реализира идеята на Frenette? Моля, споделете опита си - оставете коментари към статията и добавете снимки на вашите продукти. Формата за контакт се намира по-долу.