משאבת חום פרנטה: עיצוב ועיקרון הפעולה + האם אתה יכול להרכיב אותה בעצמך?

מי שאוהב להתעסק תמיד ימצא שימוש בכוח שלו, בסבלנות ובפסולת חומרים.מרכיבים חינמיים כמעט, הם יכולים בקלות לבנות דבר שימושי ביותר בחיי היומיום.

לדוגמה, הם יכולים לייצר משאבת חום יעילה של Frenette במו ידיהם מבלי לבזבז דבר. אבל הם ישלימו את הידע והכישורים שלהם, וזה לא יסולא בפז, נכון?

המידע המוצג יעזור לך להבין את עקרון הפעולה של היחידה. בעזרתנו תוכלו להחליט על העיצוב וללמוד כיצד מייצרים את הדגם. הוראות ברורות לייצור משאבת חום מסוג זה יספקו סיוע יעיל לבעלי מלאכה עצמאיים.

אנו מספקים המלצות מעשיות לייצור מוצרים תוצרת בית פרודוקטיביים וטיפים להפעלת ציוד כזה.

איך המכשיר עובד

מי שבא במגע עם סוגיות של חימום חסכוני מכיר את השם "משאבת חום". במיוחד בשילוב עם מונחים כמו "מים-יבשה", "מים מים", או "אוויר-מים" וכולי.

למשאבת חום כזו אין כמעט שום דבר במשותף עם מכשיר Frenette. מלבד השם והתוצאה הסופית בצורת אנרגיה תרמית, המשמשת בסופו של דבר לחימום.

משאבות חום הפועלות על עיקרון קרנו פופולריות מאוד הן כדרך חסכונית לארגון חימום והן כמערכת ידידותית לסביבה.

הפעולה של קומפלקס מכשירים כזה קשורה להצטברות של אנרגיה בעלת פוטנציאל נמוך הכלול במשאבים טבעיים (אדמה, מים, אוויר) והמרתה לאנרגיה תרמית בעלת פוטנציאל גבוה.

ההמצאה של יוג'ין פרנט מעוצבת ועובדת אחרת לגמרי.

עקרון הפעולה של מכשיר זה מבוסס על שימוש באנרגיה תרמית, המשתחררת במהלך החיכוך. העיצוב מבוסס על משטחי מתכת הממוקמים לא קרוב זה לזה, אלא במרחק מסוים. החלל ביניהם מלא בנוזל.

חלקים מהמכשיר מסתובבים זה ביחס לזה באמצעות מנוע חשמלי, הנוזל הממוקם בתוך הבית ובמגע עם האלמנטים המסתובבים מתחמם.

ניתן להשתמש בחום המתקבל לחימום נוזל הקירור. מקורות מסוימים ממליצים להשתמש בנוזל זה ישירות עבור מערכת החימום. לרוב, רדיאטור רגיל מחובר למשאבת פרנט תוצרת בית.

כפי ש נוזל קירור של מערכת חימום מומחים ממליצים בחום להשתמש בשמן ולא במים.

במהלך פעולת המשאבה, נוזל זה נוטה להתחמם חזק מאוד. מים בתנאים כאלה יכולים פשוט להרתיח. קיטור חם בחלל סגור יוצר לחץ עודף, וזה בדרך כלל מוביל לקרע של צינורות או בית. הרבה יותר בטוח להשתמש בשמן במצב זה, שכן נקודת הרתיחה שלו הרבה יותר גבוהה.

כדי לייצר משאבת חום של Frenette תזדקק למנוע, רדיאטור, כמה צינורות, שסתום פרפר מפלדה, דיסקים מפלדה, מוט מתכת או פלסטיק, צילינדר מתכת וסט אגוזים (+)

יש דעה כי היעילות של מחולל חום כזה עולה על 100% ואף יכולה להיות 1000%. מנקודת מבט של פיזיקה ומתמטיקה, זו לא אמירה לגמרי נכונה.

היעילות משקפת את אובדן האנרגיה המושקע לא על חימום, אלא על הפעולה בפועל של המכשיר. במקום זאת, הטענות הפנומנליות על היעילות הגבוהה להפליא של משאבת Frenette משקפות את היעילות שלה, שהיא באמת מרשימה. צריכת האנרגיה להפעלת המכשיר זניחה, אך כמות החום שנוצרת כתוצאה מכך בולטת מאוד.

חימום נוזל הקירור לאותן טמפרטורות באמצעות גוף חימום לחימום, למשל, ידרוש הרבה יותר חשמל, אולי עשרות מונים יותר. דוד ביתי אפילו לא יתחמם ברמת צריכת החשמל הזו.

מדוע לא כל בתי המגורים והתעשייה מצוידים במכשירים כאלה? הסיבות עשויות להשתנות.

קוֹדֶם כֹּל, מים הם נוזל קירור פשוט ונוח יותר מאשר שמן.הוא אינו מתחמם לטמפרטורות כה גבוהות, וביטול ההשלכות של נזילות מים קל יותר מאשר ניקוי שמן שנשפך.

שנית, עד שהומצאה משאבת פרנט, מערכת חימום מרכזית כבר הייתה קיימת ופעלה בהצלחה. פירוקו כדי להחליפו במחוללי חום היה יקר מדי והיה גורם לאי נוחות רבה, ולכן אף אחד לא שקל ברצינות את האפשרות הזו. כמו שאומרים, הטוב ביותר הוא האויב של הטוב.

המלצות לשימוש במכשיר

ראוי לציין שעדיין קיימות וריאציות של משאבת יוג'ין פרנט המשתמשת במים כנוזל קירור. אבל בדרך כלל מדובר במודלים תעשייתיים גדולים המשמשים בארגונים מיוחדים.

פעולתם של מכשירים כאלה נשלטת בקפדנות באמצעות מכשירים מיוחדים. כמעט בלתי אפשרי לספק רמת אבטחה דומה בבית.

תרשים כללי של מחולל חום תעשייתי שפותח על ידי מדעני חברובסק: 1 - קיבולת; 2 - צינור כניסה; 3 - צינור יציאה; 4 - דוד מים; 5 - ציר מיסב. מים משמשים כנוזל קירור

הגרסה הפופולרית ביותר של משאבת פרנט, המשתמשת במים ולא בשמן כנוזל קירור, היא מכשיר שפותח על ידי מדענים מחברובסק: נטליה איבנובנה נזירובה, מיכאיל פבלוביץ' לאונוב ואלכסנדר ואסילביץ' סיארג. בעיצוב זה בצורת פטרייה, מים מובאים במיוחד לרתיחה והופכים לאדים.

לאחר מכן נעשה שימוש בכוח התגובה של הקיטור כדי להגביר את מהירות התנועה של נוזל הקירור דרך תעלות המשאבה ל-135 מ'/דקה. כתוצאה מכך, עלויות האנרגיה להזזת נוזל הקירור הן מינימליות, והתמורה בצורת אנרגיה תרמית גבוהה מאוד.

עם זאת, יחידה כזו חייבת להיות עמידה ביותר, ויש לפקח על פעולתה כל הזמן כדי למנוע תאונות.

מה עליך לעשות אם אתה מתכנן להשתמש במשאבת פרנט לחימום חדר גדול או בית שלם? מים הם נוזל קירור מסורתי; רוב מערכות החימום תוכננו במיוחד עבורם. ומילוי מערכת חימום שלמה בשמן הנוזלי הנכון עשוי לעלות ביוקר.

ניתן לפתור בעיה זו בפשטות רבה. בנוסף יש צורך לבנות מחליף חום קונבנציונלי שבו השמן המחומם יחמם את המים המסתובבים דרך מערכת החימום. קצת חום יאבד, אבל ההשפעה הכללית תישאר די בולטת.

ניתן להשתמש בהצלחה במשאבת החום של Frenette בשילוב עם מערכות רצפה מחוממות מים. אבל במקום מים, אתה צריך לשפוך שמן נוזלי לתוך הצינורות

רעיון מעניין יכול להיות להשתמש במשאבת פרנט בשילוב עם מערכת חימום תת רצפתי. במקרה זה, נוזל הקירור משוחרר דרך צינורות פלסטיק צרים המונחים במגהץ בטון.

מערכת חימום זו פועלת באותו אופן כמו רצפה מחוממת מים קונבנציונלית. כמובן, פרויקט מסוג זה יכול להתבצע רק בבית פרטי, שכן בנייני דירות רבי קומות מותרים לשימוש רק רצפה חשמלית מחוממת.

דרך מעשית ונוחה להשתמש במכשיר כזה היא לחמם חדר קטן: מוסך, אסם, בית מלאכה וכו'. משאבת פרנטה מאפשרת לך לפתור ביעילות ובמהירות את בעיית החימום האוטונומי במקומות כאלה.

צריכת האנרגיה להפעלתו קטנה בהשוואה לאפקט התרמי המתקבל, ולא קשה לבנות יחידה כזו מהחומרים הפשוטים ביותר.

אפשרויות עיצוב משאבת Frenette

יוג'ין פרנט לא רק המציא את המכשיר הקרוי על שמו, אלא גם שיפר אותו שוב ושוב, והגיע עם גרסאות חדשות ויעילות יותר של המכשיר.

המשאבה הראשונה, עליה רשם הממציא פטנט ב-1977, השתמשה בשני צילינדרים בלבד:

• חִיצוֹנִי - לגליל החלול קוטר גדול יותר והוא במצב סטטי
• פְּנִים - קוטר המיכל קטן מעט מממדי חלל הגליל החיצוני.

הממציא שפך שמן נוזלי לתוך החלל הצר שנוצר בין דפנות שני הגלילים. כמובן שהחלק של המבנה בו נמצא נוזל הקירור הזה נאטם בקפידה כדי למנוע דליפות שמן.

זהו תרשים של הגרסה הראשונה של משאבת החום של Frenette. הציר המסתובב ממוקם אופקית, נוזל הקירור ממוקם בחלל צר בין שני צילינדרים עובדים (+)

הצילינדר הפנימי מחובר לציר המנוע החשמלי באופן שיבטיח את סיבובו המהיר ביחס לצילינדר הגדול הנייח. מאוורר עם אימפלר הוצב בקצה הנגדי של המבנה.

במהלך הפעולה, השמן התחמם והעביר חום לאוויר המקיף את המכשיר. המאוורר איפשר להפיץ במהירות אוויר חם בכל החדר.

מכיוון שעיצוב זה התחמם די חזק, למען שימוש נוח ובטוח, המבנה הוסתר בתיק מגן. כמובן, נעשו חורים במארז לזרימת אוויר.

תוספת שימושית לעיצוב הייתה תרמוסטט, שבאמצעותו ניתן היה לבצע אוטומטית במידת מה את פעולת משאבת Frenette.

הציר המרכזי בדגם משאבת חום זה ממוקם אנכית. המנוע נמצא בתחתית, ואז יש צילינדרים מקוננים, ויש מאוורר למעלה. מאוחר יותר הופיע דגם בעל ציר מרכזי אופקי.

נעשה שימוש בדגם משאבת חום של Frenette עם פיר מסתובב בכיוון אופקי יחד עם רדיאטור חימום, שבתוכו הסתובב שמן מחומם (+)

זה היה המכשיר הזה ששימש לראשונה בשילוב לא עם מאוורר, אלא עם רדיאטור חימום. המנוע ממוקם בצד, וציר הרוטור עובר דרך התוף המסתובב ויוצא החוצה.

למכשיר מסוג זה אין מאוורר. נוזל הקירור מהמשאבה עובר דרך צינורות לרדיאטור. באופן דומה ניתן להעביר את השמן המחומם למחליף חום אחר או ישירות לצנרת החימום.

מאוחר יותר, העיצוב של משאבת החום frenette שונה באופן משמעותי. ציר הרוטור עדיין נשאר במצב אופקי, אך החלק הפנימי היה עשוי משני תופים מסתובבים ואימפלר שהונח ביניהם. שמן נוזלי משמש כאן שוב כנוזל קירור.

בגרסה זו של משאבת החום של Frenette, שני צילינדרים מסתובבים זה לצד זה, הם מופרדים על ידי אימפלר מעוצב במיוחד העשוי ממתכת עמידה מאוד (+)

כאשר מבנה זה מסתובב, השמן מתחמם בנוסף כשהוא עובר דרך חורים מיוחדים שנעשו באימפלר ולאחר מכן חודר לתוך החלל הצר שבין דפנות בית המשאבה והרוטור שלו.לפיכך, היעילות של משאבת Frenette גדלה באופן משמעותי.

חורים קטנים עשויים לאורך קצוות האימפלר עבור משאבת החום של Frenette. נוזל הקירור מתחמם במהירות וביעילות כאשר הוא עובר דרכם (+)

עם זאת, ראוי לציין כי סוג זה של משאבה אינו מתאים במיוחד להכנה בבית. ראשית, תצטרך למצוא שרטוטים אמינים או לחשב את העיצוב בעצמך, ורק מהנדס מנוסה יכול לעשות זאת.

אז תצטרך למצוא אימפלר מיוחד עם חורים בגודל המתאים. אלמנט זה של משאבת החום פועל בעומסים מוגברים, ולכן הוא חייב להיות עשוי מחומרים עמידים מאוד.

ייצור עצמי של המכשיר

סקירת אפשרויות התכנון של משאבת פרנט מאפשרת לנו להבין כי ניתן להשתמש בעקרונות פעולתה בדרגות שונות של יעילות במבנים מסוגים וסוגים שונים. הרעיון הבסיסי נשאר זהה: מרווח צר בין אלמנטים מתכתיים, מלא בשמן, ומסובב על ידי מנוע חשמלי.

התרשים מציג גרסה של משאבת החום של Frenette, המשמשת בדרך כלל לייצור עצמי של המכשיר. הבסיס של העיצוב הוא דיסקים מתכתיים המופרדים על ידי אגוזים (+)

בבית, משאבת Frenette מיוצרת לרוב, המורכבת מסדרה של לוחות מתכת המופרדים על ידי פער צר.

כדי ליצור מכשיר כזה, אתה צריך להכין את החומרים הדרושים:

• גליל מתכת חלול;
• סט של דיסקיות פלדה זהות עם חור במרכז;
• סט אגוזים בגובה 6 מ"מ;
• מוט פלדה מושחל:
• מנוע חשמלי עם פיר מורחב;
• מֵסַב;
• רַדִיאָטוֹר;
• צינורות חיבור.

מימדי המשאבה עשויים להיות גדולים או קטנים יותר.אבל המרחק בין הדיסקים חייב להישמר בדיוק - 6 מ"מ. אגוזים סטנדרטיים משמשים כמרווחים, ומוט פלדה הוא מרכז המבנה.

העובי שלו צריך להתאים לקוטר האגוז. אם אין לך מוט הברגה בהישג יד, פשוט תצטרך לחתוך אותו.

דיסקים מתכתיים למשאבת חום של Frenette צריכים להיות קטנים מעט מקוטר הגוף הגלילי כדי להבטיח סיבוב חופשי וחימום יעיל יותר של נוזל הקירור

ברור, החור בדיסקים חייב להיות כזה שניתן לשים אותם בחופשיות על המוט הצירי. הקוטר החיצוני של הדיסקים צריך להיות קטן בכמה מילימטרים מהדיור. אם אין אלמנטים מוכנים בהישג יד, הדיסקים נחתכים ממתכת בעצמך או שהעבודה מופקדת על טרנר.

ניתן לחתוך דיסקות פלדה למשאבת חום של Frenette בבית אם יש לך את הציוד המתאים

הגוף הגלילי יכול להיות עשוי ממיכל מתכת ישן בתצורה מתאימה או מרותך ממתכת. חתיכת צינור מתכת רחב תעבוד גם כן.

הקירות מרותכים לקצוות הגליל. יש לאטום את הדיור כדי שהשמן לא ידלוף. יש לעשות חורים נוספים בקצה העליון והתחתון של הדיור: לכניסה ויציאה של צינורות חימום המובילים לרדיאטור.

כמובן שכל חיבורי הצינור צריכים להיות אטומים. לחיבורי הברגה משתמשים בחומרי איטום מיוחדים: סרט FUM, פשתן וכו'. אם הוחלט השתמש בצינורות פוליפרופילן, תזדקק לאביזרים מיוחדים ואולי גם למלחם כדי להתקין צינורות כאלה.

מנוע חשמלי בעל ביצועים גבוהים אינו נדרש להפעלת משאבת פרנט.מכשיר שהוסר ממכשיר ביתי ישן או מקולקל, כמו מאוורר רגיל, מתאים.

המטרה העיקרית של מנוע חשמלי היא לסובב את הציר. סיבוב מהיר מדי עלול לגרום לתקלה במכשיר. ככל שהמבנה מסתובב מהר יותר, כך נוזל הקירור מתחמם יותר.

מנוע קטן לסיבוב הציר של משאבת חום פרנט ניתן להסיר ממכשירי חשמל ביתיים שניזוקו או לרכוש בחנות

על מנת שהמוט יסתובב בחופשיות, אתה צריך מיסב מתאים בגדלים סטנדרטיים. כאשר כל האלמנטים מוכנים, אתה יכול להתחיל להרכיב את המכשיר. ראשית, ציר מרכזי עם מיסב מותקן בחלק התחתון בתוך הדיור. לאחר מכן מוברג אום המרווח על הציר, ואז מניחים את הדיסק, שוב את האום, שוב את הדיסק וכו'.

דיסקים עם אגוזים מתחלפים עד שהבית מתמלא עד למעלה. עוד בשלב ההכנה, ניתן לבצע חישובים ראשוניים על מספר הדיסקים והאגוזים הנדרשים.

יש צורך להוסיף את עובי הדיסק לעובי האום (6 מ"מ). חלקו את גובה הגוף בנתון זה. המספר שיתקבל ייתן מידע על המספר הנדרש של זוגות "אגוז + דיסק". האום מותקן אחרון.

ברגע שהדיור מתמלא בחלקים הנעים הללו, הוא מתמלא בשמן נוזלי. לסוג השמן אין חשיבות, ניתן לקחת מינרלים, זרעי כותנה, לפתית או כל שמן אחר שסובל היטב חום ואינו מתקשה. לאחר מכן, המבנה מכוסה במכסה עליון ומולחם בקפידה.

בשלב זה, צינורות הרדיאטור בדרך כלל כבר מחוברים למכסים. לנוחות במהלך התקנה ותחזוקה נוספת של המכשיר, ניתן להתקין שני שסתומי סגירה על הצינורות. כעת עליך לחבר את ציר משאבת החום לציר המנוע.

המערכת מחוברת לרשת, נבדקת נוכחות דליפות ומעריכים את מאפייני ההפעלה של המכשיר.

ניתן לחבר משאבת חום פרנט מתוצרת עצמית לרדיאטור ברזל יצוק או דו מתכתי רגיל, שיספק את אפקט החימום הדרוש

אם הכל נעשה כהלכה, הציר עם הדיסקים יתחיל להסתובב, לחמם את השמן בתוך המכשיר. נוזל הקירור החם יעבור דרך החור העליון דרך הצינור לתוך רדיאטור החימום. השמן המקורר יחזור לבית משאבת החום דרך הצינור למטה כדי להתחמם מחדש.

כדי להפוך את פעולת המערכת לאוטומטית, ניתן להשתמש בממסר מיוחד עם חיישן טמפרטורה, המזהה את החימום של בית משאבת החום ומכבה את המנוע או מדליק אותו לפי הצורך. זה ימנע התחממות יתר של המערכת, נזק למנוע החשמלי ובדרך כלל יגדיל את חיי השירות של המכשיר.

מסקנות וסרטון שימושי בנושא

גרסה מעניינת של משאבת Frenette מוצגת בסרטון זה:

למרבה הצער, משאבת Frenette לא מצאה הסכמה רחבה בתעשיית החימום. מכשיר תעשייתי כזה לצורכי בית קשה למצוא בחנויות שיפוץ הבית. אבל בעלי מלאכה רבים השתמשו בהצלחה בהישגיו של המדען הזה ויישמו אותם בבתיהם, בבתי המרחץ, במוסכים וכו'.

אולי אתה אותו עשה זאת בעצמך שהצליח לממש את הרעיון של פרנט? אנא שתפו את החוויה שלכם - השאירו הערות על המאמר והוסיפו תמונות של המוצרים שלכם. טופס יצירת הקשר נמצא למטה.