Pompa di calore Frenetta: design e principio di funzionamento + puoi assemblarla da solo?
Chi ama armeggiare troverà sempre modo di sfruttare la propria forza, la pazienza e i materiali di scarto.Da componenti praticamente gratuiti, possono facilmente costruire qualcosa di estremamente utile nella vita di tutti i giorni.
Ad esempio, possono realizzare con le proprie mani un’efficiente pompa di calore Frenette senza spendere nulla. Ma ricostituiranno le loro conoscenze e abilità, e questo non ha prezzo, giusto?
Le informazioni presentate ti aiuteranno a comprendere il principio di funzionamento dell'unità. Con il nostro aiuto potrai decidere il design e imparare come è realizzato il modello. Istruzioni chiare per la produzione di questo tipo di pompa di calore forniranno un'assistenza efficace agli artigiani domestici indipendenti.
Forniamo consigli pratici per la produzione di prodotti produttivi fatti in casa e suggerimenti per il funzionamento di tali apparecchiature.
Il contenuto dell'articolo:
Come funziona il dispositivo
Coloro che sono entrati in contatto con il problema del riscaldamento economico conoscono il nome “pompa di calore”. Soprattutto in combinazione con termini come “terra-acqua”, “acqua-acqua”, O “aria-acqua” e così via.
Una pompa di calore di questo tipo non ha praticamente nulla in comune con il dispositivo Frenette. A parte il nome, il risultato finale è sotto forma di energia termica, che alla fine viene utilizzata per il riscaldamento.
Le pompe di calore che funzionano secondo il principio di Carnot sono molto apprezzate sia come soluzione economica per organizzare il riscaldamento, sia come sistema rispettoso dell'ambiente.
Il funzionamento di un tale complesso di dispositivi è associato all'accumulo di energia a basso potenziale contenuta nelle risorse naturali (terra, acqua, aria) e alla sua conversione in energia termica ad alto potenziale.
L'invenzione di Eugene Frenette è progettata e funziona in modo completamente diverso.
Il principio di funzionamento di questo dispositivo si basa sull'utilizzo dell'energia termica, che viene rilasciata durante l'attrito. Il design si basa su superfici metalliche situate non vicine l'una all'altra, ma a una certa distanza. Lo spazio tra loro è pieno di liquido.
Le parti del dispositivo ruotano l'una rispetto all'altra mediante un motore elettrico, il liquido situato all'interno dell'alloggiamento e a contatto con gli elementi rotanti si riscalda.
Il calore risultante può essere utilizzato per riscaldare il liquido di raffreddamento. Alcune fonti consigliano di utilizzare questo liquido direttamente per il sistema di riscaldamento. Molto spesso, un normale radiatore è collegato a una pompa Frenette fatta in casa.
COME liquido di raffreddamento dell'impianto di riscaldamento Gli esperti consigliano vivamente di utilizzare olio anziché acqua.
Durante il funzionamento della pompa, questo liquido tende a riscaldarsi molto fortemente. L'acqua in tali condizioni può semplicemente bollire. Il vapore caldo in uno spazio ristretto crea una pressione eccessiva che di solito porta alla rottura dei tubi o dell'alloggiamento. È molto più sicuro usare l'olio in questa situazione, poiché il suo punto di ebollizione è molto più alto.
Si ritiene che l'efficienza di un tale generatore di calore superi il 100% e possa anche essere del 1000%. Dal punto di vista della fisica e della matematica, questa non è un'affermazione del tutto corretta.
L'efficienza riflette la perdita di energia spesa non per il riscaldamento, ma per il funzionamento effettivo del dispositivo. Piuttosto, le affermazioni fenomenali sull’efficienza incredibilmente elevata della pompa Frenette riflettono la sua efficienza, che è davvero impressionante. Il consumo energetico per il funzionamento del dispositivo è trascurabile, ma la quantità di calore generata è molto evidente.
Riscaldare il liquido di raffreddamento alle stesse temperature utilizzando un elemento riscaldante, ad esempio, richiederebbe molta più elettricità, forse decine di volte di più. Una stufa domestica non si riscalderebbe nemmeno a questo livello di consumo di elettricità.
Perché non tutti i locali residenziali e industriali sono dotati di tali dispositivi? Le ragioni possono variare.
Innanzitutto, l'acqua è un refrigerante più semplice e conveniente dell'olio.Non si riscalda a temperature così elevate ed eliminare le conseguenze delle perdite d'acqua è più semplice che ripulire l'olio fuoriuscito.
In secondo luogo, quando fu inventata la pompa Frenette, esisteva già un sistema di riscaldamento centralizzato e funzionava con successo. Smantellarlo per sostituirlo con generatori di calore sarebbe stato troppo costoso e avrebbe causato non pochi disagi, quindi nessuno ha preso seriamente in considerazione questa opzione. Come si suol dire, il meglio è nemico del bene.
Consigli per l'utilizzo del dispositivo
Vale la pena notare che esistono ancora varianti della pompa Eugene Frenette che utilizza l'acqua come refrigerante. Ma di solito si tratta di grandi modelli industriali utilizzati in imprese specializzate.
Il funzionamento di tali dispositivi è rigorosamente controllato utilizzando strumenti speciali. È quasi impossibile garantire un livello di sicurezza simile a casa.
La versione più popolare della pompa Frenette, che utilizza acqua anziché olio come refrigerante, è un dispositivo sviluppato dagli scienziati di Khabarovsk: Natalya Ivanovna Nazyrova, Mikhail Pavlovich Leonov e Alexander Vasilyevich Syarg. In questa versione a forma di fungo, l'acqua viene portata ad ebollizione appositamente e si trasforma in vapore.
La forza reattiva del vapore viene quindi utilizzata per aumentare la velocità di movimento del liquido refrigerante attraverso i canali della pompa fino a 135 m/min. Di conseguenza, i costi energetici per lo spostamento del liquido di raffreddamento sono minimi e il ritorno sotto forma di energia termica è molto elevato.
Tuttavia, tale unità deve essere estremamente durevole e il suo funzionamento deve essere costantemente monitorato per evitare incidenti.
Cosa dovresti fare se pensi di utilizzare una pompa Frenette per riscaldare una grande stanza o un'intera casa? L’acqua è un liquido refrigerante tradizionale; la maggior parte dei sistemi di riscaldamento sono progettati specificatamente per questo. E riempire un intero impianto di riscaldamento con il giusto olio liquido può essere costoso.
Questo problema può essere risolto in modo molto semplice. È inoltre necessario costruire uno scambiatore di calore convenzionale in cui l'olio riscaldato riscalderà l'acqua che circola attraverso il sistema di riscaldamento. Un po' di calore andrà perso, ma l'effetto complessivo rimarrà abbastanza evidente.
Un'idea interessante potrebbe essere quella di utilizzare una pompa Frenette in abbinamento a sistema di riscaldamento a pavimento. In questo caso, il liquido di raffreddamento viene rilasciato attraverso stretti tubi di plastica posati in un massetto di cemento.
Questo sistema di riscaldamento funziona allo stesso modo di un pavimento riscaldato ad acqua convenzionale. Naturalmente un progetto di questo tipo può essere realizzato solo in una casa privata, poiché i condomini a molti piani possono utilizzare solo pavimento riscaldato elettrico.
Un modo pratico e conveniente per utilizzare un dispositivo del genere è riscaldare una piccola stanza: garage, fienile, officina, ecc. La pompa Frenetta consente di risolvere in modo efficace e veloce il problema del riscaldamento autonomo in tali ambienti.
Il consumo di energia per il suo funzionamento è ridotto rispetto all'effetto termico risultante e non è difficile costruire un'unità del genere con i materiali più semplici.
Opzioni di progettazione della pompa Frenette
Eugene Frenette non solo ha inventato il dispositivo che porta il suo nome, ma lo ha anche migliorato ripetutamente, inventando nuove versioni più efficaci del dispositivo.
La primissima pompa, brevettata dall'inventore nel 1977, utilizzava solo due cilindri:
- esterno - il cilindro cavo ha un diametro maggiore ed è in uno stato statico
- interno — il diametro del contenitore è leggermente inferiore alle dimensioni della cavità del cilindro esterno.
L'inventore versò olio liquido nello stretto spazio risultante tra le pareti dei due cilindri. Naturalmente, la parte della struttura in cui si trovava questo liquido refrigerante è stata accuratamente sigillata per evitare perdite di olio.
Il cilindro interno è collegato all'albero del motore elettrico in modo tale da garantirne la rapida rotazione rispetto al grande cilindro stazionario. All'estremità opposta della struttura è stato posizionato un ventilatore con girante.
Durante il funzionamento, l'olio si è riscaldato e ha trasferito calore all'aria che circonda il dispositivo. Il ventilatore ha permesso di distribuire rapidamente l'aria calda in tutta la stanza.
Poiché questa struttura si è riscaldata in modo piuttosto forte, per motivi di utilizzo comodo e sicuro, la struttura è stata nascosta in una custodia protettiva. Naturalmente, nella custodia sono stati praticati dei fori per la circolazione dell'aria.
Un'utile aggiunta al progetto è stato un termostato, con il quale è stato possibile automatizzare in una certa misura il funzionamento della pompa Frenette.
L'asse centrale in questo modello di pompa di calore è posizionato verticalmente. Il motore è in basso, poi ci sono i cilindri annidati e in alto c'è una ventola. Successivamente è apparso un modello con asse centrale orizzontale.
È stato questo dispositivo ad essere utilizzato per la prima volta in combinazione non con un ventilatore, ma con un radiatore di riscaldamento. Il motore è posizionato lateralmente e l'albero del rotore passa attraverso il tamburo rotante ed esce.
Questo tipo di dispositivo non dispone di ventola. Il liquido di raffreddamento della pompa si sposta attraverso i tubi fino al radiatore. In modo simile l'olio riscaldato può essere trasferito ad un altro scambiatore di calore o direttamente nei tubi del riscaldamento.
Successivamente, il design della pompa di calore Frenette è stato notevolmente modificato. L'albero del rotore rimaneva ancora in posizione orizzontale, ma la parte interna era costituita da due tamburi rotanti e da una girante posta tra loro. Anche in questo caso l'olio liquido viene utilizzato come refrigerante.
Quando questa struttura ruota, l'olio si riscalda ulteriormente mentre passa attraverso speciali fori praticati nella girante e quindi penetra nella stretta cavità tra le pareti dell'alloggiamento della pompa e il suo rotore.Pertanto, l'efficienza della pompa Frenette è stata notevolmente aumentata.
Tuttavia, vale la pena notare che questo tipo di pompa non è molto adatto per essere realizzato in casa. Innanzitutto, dovrai trovare disegni affidabili o calcolare tu stesso il progetto e solo un ingegnere esperto può farlo.
Quindi dovrai trovare una girante speciale con fori della dimensione appropriata. Questo elemento della pompa di calore funziona con carichi maggiori, quindi deve essere realizzato con materiali molto durevoli.
Autoproduzione del dispositivo
Una revisione delle opzioni di progettazione della pompa Frenette ci consente di comprendere che i principi del suo funzionamento possono essere utilizzati con vari gradi di efficienza in strutture di vario tipo e tipologia. L'idea di base rimane la stessa: uno spazio ristretto tra elementi metallici, riempito d'olio, e fatto ruotare da un motore elettrico.
A casa, viene spesso realizzata la pompa Frenette, costituita da una serie di piastre metalliche separate da uno stretto spazio.
Per realizzare un dispositivo del genere, è necessario preparare i materiali necessari:
- cilindro metallico cavo;
- una serie di dischi d'acciaio identici con un foro al centro;
- set di dadi alti 6 mm;
- barra in acciaio filettata:
- motore elettrico con albero prolungato;
- cuscinetto;
- Termosifone;
- tubi di collegamento.
Le dimensioni della pompa possono essere maggiori o minori.Ma la distanza tra i dischi deve essere mantenuta esattamente - 6 mm. I dadi standard vengono utilizzati come distanziatori e un'asta di acciaio è il centro della struttura.
Il suo spessore dovrebbe corrispondere al diametro del dado. Se non hai una barra filettata a portata di mano, dovrai semplicemente tagliarla.
Ovviamente il foro dei dischi deve essere tale da poterli infilare liberamente sull'asta assiale. Il diametro esterno dei dischi dovrebbe essere di diversi millimetri più piccolo dell'alloggiamento. Se non ci sono elementi già pronti a portata di mano, i dischi vengono tagliati tu stesso dalla lamiera oppure il lavoro viene affidato a un tornitore.
Il corpo cilindrico può essere ricavato da un vecchio contenitore metallico di configurazione adeguata oppure saldato in metallo. Funzionerà anche un pezzo di tubo metallico largo.
Le pareti sono saldate alle estremità del cilindro. L'alloggiamento deve essere sigillato in modo che l'olio non possa fuoriuscire. È necessario realizzare ulteriori fori nelle estremità superiore e inferiore dell'alloggiamento: per l'ingresso e l'uscita dei tubi di riscaldamento che portano al radiatore.
Naturalmente tutti i collegamenti dei tubi devono essere sigillati. Per i collegamenti filettati vengono utilizzati sigillanti speciali: nastro FUM, lino, ecc. Se deciso utilizzare tubi in polipropilene, avrai bisogno di raccordi speciali e, possibilmente, di un saldatore per installare tali tubi.
Per azionare la pompa Frenette non è necessario un motore elettrico ad alte prestazioni.È adatto un dispositivo rimosso da un elettrodomestico vecchio o rotto, come un normale ventilatore.
Lo scopo principale di un motore elettrico è ruotare l'albero. Una rotazione eccessivamente veloce può causare il malfunzionamento del dispositivo. Più velocemente ruota la struttura, più il liquido di raffreddamento si riscalda.
Affinché l'asta possa ruotare liberamente, è necessario un cuscinetto adatto di dimensioni standard. Quando tutti gli elementi sono preparati, puoi iniziare ad assemblare il dispositivo. Innanzitutto, nella parte inferiore all'interno dell'alloggiamento, viene installato un asse centrale con cuscinetto. Quindi si avvita il dado distanziale sull'asse, poi si monta il disco, di nuovo il dado, di nuovo il disco, ecc.
I dischi con dadi vengono alternati fino a riempire l'alloggiamento fino in cima. Anche in fase di preparazione è possibile effettuare calcoli preliminari sul numero di dischi e dadi richiesti.
È necessario sommare lo spessore del disco allo spessore del dado (6 mm). Dividi l'altezza del corpo per questa cifra. Il numero risultante fornirà informazioni sul numero richiesto di coppie “dado + disco”. Il dado viene installato per ultimo.
Una volta riempito l'alloggiamento con queste parti mobili, viene riempito con olio liquido. Il tipo di olio non ha importanza, puoi prendere olio minerale, di cotone, di colza o qualsiasi altro olio che tolleri bene il calore e non si indurisca. Successivamente, la struttura viene coperta con un coperchio superiore e saldata con cura.
A questo punto i tubi del radiatore sono solitamente già fissati ai tappi. Per comodità durante l'ulteriore installazione e manutenzione del dispositivo, sui tubi è possibile installare due valvole di intercettazione. Ora è necessario collegare l'asse della pompa di calore all'albero del motore.
Si collega il sistema alla rete, si controlla la presenza di perdite e si valutano le caratteristiche di funzionamento del dispositivo.
Se tutto è stato eseguito correttamente, l'asse con i dischi inizierà a girare, riscaldando l'olio all'interno del dispositivo. Il liquido di raffreddamento caldo si sposterà attraverso il foro superiore attraverso il tubo nel radiatore di riscaldamento. L'olio raffreddato ritornerà all'alloggiamento della pompa di calore attraverso il tubo di scarico per essere riscaldato.
Per automatizzare il funzionamento del sistema, è possibile utilizzare uno speciale relè con sensore di temperatura, che rileva il riscaldamento dell'alloggiamento della pompa di calore e spegne o accende il motore secondo necessità. Ciò eviterà il surriscaldamento del sistema, danni al motore elettrico e in generale aumenterà la durata del dispositivo.
Conclusioni e video utile sull'argomento
Un'interessante versione della pompa Frenette è presentata in questo video:
Sfortunatamente, la pompa Frenette non ha trovato ampio consenso nel settore del riscaldamento. Un simile dispositivo industriale per le necessità domestiche è difficile da trovare nei negozi di bricolage. Ma molti artigiani hanno utilizzato con successo i risultati di questo scienziato e li hanno applicati nelle loro case, stabilimenti balneari, garage, ecc.
Forse sei la stessa persona fai-da-te che è riuscita a realizzare l’idea di Frenette? Condividi la tua esperienza: lascia commenti sull'articolo e aggiungi foto dei tuoi prodotti. Il modulo di contatto si trova di seguito.
Quando i meccanismi funzionano, c'è sempre attrito, che nella stragrande maggioranza dei casi è indesiderabile.Nel motore di un'auto, ad esempio, è circa il 10%. In altri dispositivi può esserci una percentuale diversa, ma a priori non può superare il 100%, altrimenti tutta l'energia verrebbe spesa in calore. Anche uno scolaretto lo sa. Pertanto, una tale pompa è una truffa comune. È più facile e semplice convertire direttamente l'elettricità in calore senza stupidi meccanismi.
Qui intendiamo efficienza non in senso fisico (in cui, ovviamente, non può essere superiore al 100%), ma in termini di energia spesa di un tipo (elettricità) per estrarre energia di un altro tipo. Ebbene, ad esempio, per accendere un fiammifero, colpisci una scatola, crei un riscaldamento iniziale utilizzando l'attrito, quindi il fiammifero inizia a bruciare e "ti dà" molta più energia di quella che hai speso. Dal punto di vista della fisica, ovviamente, non esiste efficienza maggiore di uno, ma dal punto di vista del consumatore di energia, una persona, ha speso molto meno di quanto ha ricevuto. Soprattutto se questa partita accende un incendio.
È come accendere un fuoco con l'esca invece che con i fiammiferi. L'idea è interessante, ma solo in termini di utilizzo come conversione dell'energia meccanica in energia termica, ad esempio da un mulino a vento o da una ruota idraulica, o da schiavi :)
Convertire l’energia elettrica in energia meccanica e poi in energia termica è inefficace.
Accendendo un fiammifero si innesca il processo di rilascio di energia chimica, quindi l'esempio non è corretto.
In una pompa di calore Carnot, il calore viene trasferito da una parte del sistema a un'altra, quindi lì puoi effettivamente ottenere più calore nel ricevitore dell'energia spesa per il suo trasferimento.
Qui non esiste un "trasferimento" di calore - una pura trasformazione di energia meccanica in energia termica, quindi non si può parlare di "più del 100%".
L'esempio con una corrispondenza non solo non è corretto, ma non è affatto adatto in questo caso. L'energia di attrito dell'acqua contro le pareti di questa struttura sarà proporzionale all'energia spesa per ruotare l'albero, tenendo conto della viscosità del materiale versato nel serbatoio. L'energia di attrito non viene immagazzinata nell'acqua né rilasciata da essa e non supererà il costo del rilascio, come nell'esempio della partita.
...o la foresta :))
Pertanto, una tale pompa è una truffa comune. È più facile e semplice convertire direttamente l'elettricità in calore senza stupidi meccanismi.
Che ne dici di un cambio automatico in un'auto? Non ci sono piastre, ma giranti e ingranaggi.. E tutto passa attraverso il raffreddamento del radiatore... Guida un paio di litri e tocca il pannello del cambio automatico..
Dove sono i dischi stazionari tra quelli rotanti? Perché non ci sono parole su di loro?
Perché l'articolo descrive il principio generale di funzionamento della pompa Frenette e parla anche di schemi e alcune opzioni fatte in casa. In generale, con questa pompa ci sono più problemi che benefici, a dire il vero: l'attrezzatura è instabile, non è consigliabile metterla in funzione da soli, sono possibili incidenti.
Il numero di vortici stazionari in una pompa Frenette può essere diverso, dipende da quali indicatori devono essere raggiunti. Allegherò parte del disegno per mostrare più in dettaglio la struttura di tali apparecchiature. In generale, tutti i progetti relativi alla pompa Frenette sono sperimentali. Se aggiungi acqua e “esageri” con la velocità, puoi scomporla in idrogeno e ossigeno, e questa è una storia completamente diversa.
Temo che non sarà possibile "esagerare" con la velocità di questo tipo di convertitore di energia a casa per decomporre l'ossigeno e l'idrogeno, perché dovrai applicare energia come in un reattore nucleare. Per questo è più semplice assemblare una cella Meyer e decomporrla direttamente con l'elettricità.
Non ci sarà più calore dell'energia consumata dal motore dalla rete. Il dispositivo, precedentemente chiamato agitatore Joule, non è altro che un riscaldatore meccanico del liquido refrigerante. Invece di un motore elettrico, è meglio usare una ruota eolica. In questo caso, le perdite scompariranno durante la conversione dell'energia meccanica in energia elettrica, che verrà poi utilizzata per il riscaldamento.
Tutte le informazioni. lo stesso e nessun dispositivo funzionante tranne *argon* sul video e poi senza accenderlo, se qualcuno è riuscito a creare un dispositivo funzionante, è pronto per l'acquisto.
Mi sono occupato personalmente di questo argomento. Conclusione: le leggi della fisica nel nostro sistema non sono state abrogate. Calcola i costi e tutto diventa chiaro. Se usiamo gli schiavi come suggerisce Paolo, allora possiamo discutere ulteriormente. Azionamenti: turbine eoliche, turbine idrauliche, parlando seriamente, il periodo di rimborso è molto vago.
Il dispositivo fornirà un po' meno calore di un elemento riscaldante, poiché parte dell'energia che ha riscaldato il motore (avvolgimenti, cuscinetti) andrà persa. Il dispositivo è un “riscaldatore meccanico di liquido refrigerante”. Si consiglia di utilizzarlo per la conversione diretta dell'energia eolica in calore. L’efficienza è vicina al 100%. Quando si utilizza un generatore elettrico, l'efficienza diminuirà al 50%.
Bla bla bla. Signori della critica. Dove sono i vostri progetti, assemblaggio, dimensioni, risultati dei test
informazioni sulla potenza del motore elettrico, velocità, capacità della pompa e stoccaggio
contenitori, tempo di funzionamento del motore per riscaldare il liquido ad una determinata temperatura, consumo di elettricità. Pratiche. Ehi, rispondimi.
Esatto, Nikolai!
La maggior parte di loro sono brontoloni...per invidia o per qualcos'altro
presunzione