Bomba de calor Frenett: dispositivo e princípio de operação + você pode montá-lo você mesmo?

Os amantes de mexer sempre encontrarão aplicação em sua própria força, paciência e resíduos. Dos componentes quase gratuitos, eles podem facilmente criar uma coisa extremamente útil na vida cotidiana.

Por exemplo, eles podem fabricar uma bomba de calor Frenett eficaz com as próprias mãos, sem gastar nada. Mas eles reabastecerão o estoque de conhecimento e o estoque de habilidades, e isso não tem preço, não é?

As informações fornecidas ajudarão a entender o princípio da unidade. Com nossa ajuda, você pode determinar o design e descobrir como o modelo é feito. Instruções claras para a produção deste tipo de bomba de calor ajudarão efetivamente os artesãos domésticos independentes.

Fornecemos recomendações práticas para a produção de produtos caseiros produtivos e dicas sobre a operação desses equipamentos.

O princípio de operação do dispositivo

Aqueles que entram em contato com questões de aquecimento econômico, o nome "bomba de calor" é bem conhecido. Especialmente em combinação com os termos da água terrestre, Água-a-águaou Ar-água etc.

Tal bomba de calor com um dispositivo Frenett praticamente não tem nada em comum. Além do nome e do resultado final na forma de energia térmica, que é usada em última instância para aquecimento.

As bombas de calor à base de Carnot são muito populares, como uma maneira econômica de organizar o aquecimento e como um sistema ecológico.

O trabalho de um complexo tão complexo de dispositivos está associado ao acúmulo de energia com baixo potencial contido nos recursos naturais (terra, água, ar) e sua conversão em energia térmica com alto potencial.

A invenção de Eugene Frenett é organizada e funciona de uma maneira completamente diferente.

O princípio de operação deste dispositivo é baseado no uso de energia térmica, que é liberada durante o atrito. O design é baseado em superfícies metálicas localizadas não próximas umas das outras, mas a uma certa distância. O espaço entre eles é preenchido com líquido.

Partes do dispositivo giram em relação umas às outras usando um motor elétrico, o fluido dentro da caixa e em contato com os elementos rotativos é aquecido.

O calor resultante pode ser usado para aquecer o líquido de refrigeração. Algumas fontes recomendam o uso desse fluido diretamente no sistema de aquecimento. Na maioria das vezes, um radiador convencional é acoplado a uma bomba Frenett caseira.

Como sistema de aquecimento de refrigerante especialistas recomendam o uso de óleo em vez de água.

Durante a operação da bomba, esse fluido tende a aquecer muito fortemente. Água em tais condições pode simplesmente ferver. O vapor quente em um espaço fechado cria pressão excessiva, e isso geralmente leva à ruptura dos tubos ou da carcaça. Usar óleo nesta situação é muito mais seguro, porque seu ponto de ebulição é muito maior.

Para fazer uma bomba de calor Frenett, você precisará de um motor, um radiador, vários tubos, uma trava de disco de aço, discos de aço, uma haste de metal ou plástico, um cilindro de metal e um conjunto de chaves (+)

Há uma opinião de que a eficiência desse gerador de calor excede 100% e pode até ser 1000%. Do ponto de vista da física e da matemática, essa não é uma afirmação completamente correta.

A eficiência reflete a perda de energia gasta não no aquecimento, mas na operação real do dispositivo. Em vez disso, as alegações fenomenais sobre a eficiência incrivelmente alta da bomba Frenett refletem sua eficácia, o que é realmente impressionante. O custo da eletricidade para a operação do dispositivo é insignificante, mas a quantidade de calor obtida como resultado é muito perceptível.

Aquecer um líquido de refrigeração nas mesmas temperaturas com a ajuda de um elemento de aquecimento para aquecimento, por exemplo, exigiria uma quantidade muito maior de eletricidade, possivelmente dezenas de vezes mais. Um aquecedor doméstico nem esquenta com esse consumo de eletricidade.

Por que todas as instalações residenciais e industriais não estão equipadas com esses dispositivos? Os motivos podem ser diferentes.

Em primeiro lugar, a água é um meio de transferência de calor mais simples e conveniente do que o óleo. Não aquece a temperaturas tão altas e é mais fácil eliminar os efeitos dos vazamentos de água do que remover o óleo derramado.

Em segundo lugarQuando a bomba Frenett foi inventada, um sistema de aquecimento centralizado já existia e estava funcionando com sucesso. Desmontá-lo para substituí-lo por geradores de calor seria muito caro e causaria muitos inconvenientes; portanto, ninguém considerou seriamente essa opção. Como diz o ditado, o melhor é o inimigo do bem.

Recomendações de uso do instrumento

Vale ressaltar que ainda existem variações da bomba Eugene Frenett usando água como refrigerante. Mas geralmente estes são grandes modelos industriais usados ​​em empresas especializadas.

A operação de tais dispositivos é estritamente controlada usando dispositivos especiais.Fornecer um nível semelhante de segurança em casa é quase impossível.

O esquema geral de um gerador de calor industrial desenvolvido por cientistas de Khabarovsk: 1 - capacidade; 2 - tubo de entrada; 3 - tubo de saída; 4 - aquecedor de água; 5 - eixo do rolamento. A água é usada como transportador de calor

A versão mais popular da bomba Frenett, que usa água em vez de óleo como refrigerante, é um dispositivo desenvolvido por cientistas de Khabarovsk: Nazyrova Natalya Ivanovna, Leonov Mikhail Pavlovich e Syarg Alexander Vasilyevich. Neste projeto em forma de cogumelo, a água é levada ao ponto de fervura e convertida em vapor.

Em seguida, a força reativa do vapor é usada para aumentar a velocidade de movimento do líquido refrigerante ao longo dos canais da bomba para 135 m / min Como resultado, os custos de energia para mover o líquido de refrigeração são mínimos e o retorno na forma de energia térmica é muito alto.

No entanto, esse conjunto deve ser excepcionalmente robusto e sua operação deve ser constantemente monitorada para evitar um acidente.

O que fazer se, com a ajuda da bomba Frenett, se organizar o aquecimento de uma sala grande ou de toda a casa? A água é um transportador de calor tradicional; a maioria dos sistemas de aquecimento é projetada especificamente para ela. E encher um sistema de aquecimento inteiro com óleo líquido adequado pode ser caro.

Esse problema foi resolvido de maneira muito simples. É necessário construir adicionalmente um trocador de calor convencional, no qual o óleo aquecido aqueça a água que circula pelo sistema de aquecimento. Ao mesmo tempo, algum calor será perdido, mas o efeito geral permanecerá bastante perceptível.

A bomba de calor Frenett pode ser usada com sucesso em combinação com sistemas de aquecimento de piso de água. Mas em vez de água, você precisa derramar óleo líquido nos canos

Uma ideia interessante seria usar uma bomba Frenett em combinação com sistema de aquecimento de piso. Nesse caso, o líquido de arrefecimento passa por tubos de plástico estreitos colocados em uma mesa de concreto.

Esse sistema de aquecimento funciona da mesma maneira que um aquecimento comum do piso da água. Obviamente, um projeto desse tipo só pode ser implementado em uma casa particular, uma vez que é permitido o uso exclusivo para arranha-céus. piso aquecido elétrico.

Uma maneira prática e conveniente de usar esse dispositivo é aquecer uma pequena sala: uma garagem, um celeiro, uma oficina etc. A bomba Frenett permite que você resolva com eficiência e rapidez o problema do aquecimento autônomo nesses locais.

O custo da eletricidade para sua operação é pequeno comparado ao efeito térmico resultante, e construir um agregado desses não é difícil a partir dos materiais mais simples.

Opções de design da bomba Frenett

Eugene Frenett não apenas inventou o dispositivo com seu nome, mas também o aprimorou repetidamente, criando versões mais novas e mais eficientes do dispositivo.

Na primeira bomba, patenteada pelo inventor em 1977, apenas dois cilindros foram usados:

• ao ar livre - o cilindro oco é maior em diâmetro e está estático
• interno - o diâmetro do recipiente é ligeiramente menor que as dimensões da cavidade do cilindro externo.

O inventor derramou óleo líquido no espaço estreito resultante entre as paredes de dois cilindros. Obviamente, a parte da estrutura na qual esse líquido de refrigeração estava localizado foi cuidadosamente selada para evitar vazamentos de óleo.

Este é um diagrama da primeira versão da bomba de calor Frenett. O eixo rotativo está localizado horizontalmente, o líquido de refrigeração é colocado em um espaço estreito entre dois cilindros de trabalho (+)

O cilindro interno é conectado ao eixo do motor de modo a garantir sua rotação rápida em relação ao cilindro grande estacionário. Um ventilador com um impulsor foi colocado na extremidade oposta da estrutura.

Durante a operação, o óleo foi aquecido e transferido calor para o ar ao redor do dispositivo. O ventilador tornou possível espalhar rapidamente o ar quente pela sala.

Uma vez que essa estrutura foi aquecida com bastante força, para fins de uso conveniente e seguro, a estrutura foi escondida em uma caixa de proteção. Obviamente, foram feitas aberturas na caixa para circulação de ar.

Uma adição útil ao projeto foi um termostato, com o qual a operação da bomba Frenett poderia ser automatizada até certo ponto.

O eixo central neste modelo da bomba de calor está localizado na vertical. O motor está na parte inferior, os cilindros aninhados um no outro são instalados e, em cima, o ventilador. Posteriormente, um modelo apareceu com um eixo central horizontal.

Um modelo de bomba de calor Frenett com eixo rotativo orientado horizontalmente foi usado junto com um radiador de aquecimento, dentro do qual circulava óleo aquecido (+)

Foi um dispositivo que foi usado pela primeira vez em combinação, não com um ventilador, mas com um radiador de aquecimento. O motor é colocado de lado e o eixo do rotor passa por um tambor rotativo e sai para fora.

Não há ventilador neste tipo de dispositivo. O líquido de refrigeração da bomba através dos tubos se move para o radiador. Da mesma forma, o óleo aquecido pode ser removido para outro trocador de calor ou diretamente para os tubos de aquecimento.

Mais tarde, o design da bomba de calor fresnett foi substancialmente alterado. O eixo do rotor ainda permanecia na posição horizontal, mas a parte interna era composta por dois tambores rotativos e um impulsor colocado entre eles. Aqui, o óleo líquido é novamente usado como transportador de calor.

Nesta versão da bomba de calor Frenett, dois cilindros giram lado a lado, são separados por um impulsor especialmente projetado, feito de metal muito durável (+)

Quando essa estrutura gira, o óleo aquece adicionalmente, à medida que passa por orifícios especiais feitos no impulsor, e depois penetra na cavidade estreita entre as paredes do corpo da bomba e seu rotor. Assim, a eficiência da bomba Frenett foi significativamente melhorada.

Pequenos orifícios são feitos ao longo das bordas do impulsor para a bomba de calor Frenett. O líquido de refrigeração aquece com rapidez e eficiência, passando por eles (+)

No entanto, é importante notar que este tipo de bomba não é muito adequado para a fabricação em casa. Primeiro, você precisa encontrar desenhos confiáveis ​​ou calcular o projeto sozinho, e isso só é possível para um engenheiro experiente.

Então você precisará encontrar um impulsor especial com furos de tamanho adequado. Este elemento da bomba de calor trabalha com altas cargas, portanto deve ser feito de materiais muito duráveis.

Dispositivo de fabricação própria

Uma análise das opções do dispositivo de bomba Frenett nos permite entender que os princípios de sua operação com um ou outro grau de eficiência podem ser usados ​​em projetos de vários tipos e tipos. A idéia básica permanece a mesma: um espaço estreito entre elementos metálicos cheios de óleo e rotação com um motor elétrico.

O diagrama mostra uma variante da bomba de calor Frenett, que geralmente é usada para a fabricação do dispositivo. A base do design são discos de metal separados por porcas (+)

Em casa, a bomba Fresnett é mais frequentemente fabricada, consistindo em uma série de placas de metal separadas por uma folga estreita.

Para fazer esse dispositivo, você precisa preparar os materiais necessários:

• cilindro oco de metal;
• um conjunto de discos de aço idênticos com um orifício no centro;
• conjunto de porcas com 6 mm de altura;
• haste de aço rosqueada:
• motor elétrico com eixo estendido;
• rolamento;
• tubos de conexão.

Os tamanhos das bombas podem ser maiores ou menores. Mas a distância entre os discos deve ser mantida exatamente - 6 mm.As porcas padrão são usadas como divisórias e a barra de aço é o centro da estrutura.

Sua espessura deve corresponder ao diâmetro da porca. Se não houver uma haste com um fio na mão, basta cortá-lo.

Os discos de metal da bomba de calor Frenett devem ser ligeiramente menores que o diâmetro do corpo cilíndrico para garantir rotação livre e aquecimento mais eficiente do líquido de refrigeração

Obviamente, o furo nos discos deve ser tal que eles possam ser colocados livremente no eixo axial. O diâmetro externo dos discos deve ser vários milímetros menor que o caso. Se não houver elementos prontos à mão, os discos serão cortados independentemente da chapa ou confiados com este trabalho a um torneiro.

Discos de aço para a bomba de calor Frenett podem ser cortados em casa, se houver equipamento adequado

O corpo cilíndrico pode ser feito de um recipiente de metal antigo com uma configuração adequada ou soldado de metal. Cortar um tubo de metal largo também é adequado.

As paredes são soldadas nas extremidades do cilindro. A carcaça deve estar firme para que o óleo não vaze. Furos adicionais devem ser feitos nas extremidades superior e inferior da caixa: para entrar e sair dos tubos de aquecimento que levam ao radiador.

Obviamente, todas as juntas dos tubos devem ser vedadas. Para conexões roscadas, são utilizados selos especiais: fita FUM, linho, etc. Se decidido use tubos de polipropileno, você precisará de acessórios especiais e, possivelmente, um ferro de soldar para montar esses tubos.

Um motor elétrico de alto desempenho não é necessário para a operação da bomba Frenett. Um dispositivo retirado de um eletrodoméstico velho ou quebrado, como um ventilador convencional, é adequado.

O principal objetivo do motor elétrico é girar o eixo. A rotação excessivamente rápida pode causar mau funcionamento do dispositivo. Quanto mais rápida a estrutura gira, mais o aquecedor aquece.

Um pequeno motor para girar o eixo de uma bomba de calor Frenett pode ser removido de eletrodomésticos danificados ou comprado em uma loja

Para que o eixo gire livremente, é necessário um rolamento adequado em tamanhos padrão. Quando todos os elementos estiverem preparados, você poderá começar a montar o dispositivo. Primeiro, um eixo central com um rolamento é montado na parte inferior, dentro do alojamento. Em seguida, uma porca de separação é parafusada no eixo, um disco é colocado, uma porca novamente, um disco novamente, etc.

Os discos com porcas se alternam até que a caixa esteja cheia até o topo. Mesmo na fase de preparação, cálculos preliminares podem ser feitos sobre o número de discos e porcas necessários.

É necessário adicionar a espessura do disco à espessura da porca (6 mm). A altura do corpo é dividida por esta figura. O número resultante fornecerá informações sobre o número necessário de pares de "porca + disco". Instale a porca por último.

Depois que o alojamento é preenchido com esses elementos móveis, ele é preenchido com óleo líquido. O tipo de óleo não importa, você pode tomar minerais, sementes de algodão, colza ou qualquer outro óleo que tolere bem o calor e não endureça. Depois disso, o design é coberto com a tampa superior e fabricado com suavidade.

Nesse ponto, os tubos do radiador geralmente já estão presos às tampas. Por conveniência, durante a instalação e manutenção adicional do dispositivo nos tubos, dois torneiras podem ser instalados. Agora você precisa conectar o eixo da bomba de calor ao eixo do motor.

O sistema está incluído na rede, verifique se há vazamentos, avalie as características do dispositivo.

Uma bomba de calor Fresnett fabricada manualmente pode ser conectada a um radiador convencional de ferro fundido ou bimetálico, que fornecerá o efeito de aquecimento necessário

Se tudo for feito corretamente, o eixo com os discos começará a girar, aquecendo o óleo dentro do dispositivo. O transportador de calor quente passará pelo orifício superior através do tubo até o radiador de aquecimento.O óleo resfriado retornará ao corpo da bomba de calor através do tubo inferior para reaquecimento.

Para automatizar a operação do sistema, você pode usar um relé especial com um sensor de temperatura que detecta o aquecimento da carcaça da bomba de calor e desliga o motor ou liga-o conforme necessário. Isso evitará o superaquecimento do sistema, danos ao motor elétrico e, como um todo, aumentará a vida útil do dispositivo.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Uma versão interessante da bomba Frenett é apresentada neste vídeo:

Infelizmente, a bomba Frenett não encontrou ampla aceitação no campo do aquecimento. É difícil encontrar um dispositivo para produção industrial para uso doméstico em lojas de eletrodomésticos. Mas muitos artesãos folclóricos usaram com sucesso as realizações deste cientista e as aplicaram em suas casas, saunas, garagens, etc.

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