Bomba de calor Frenetta: design e princípio de funcionamento + você mesmo pode montá-la?
Quem gosta de mexer sempre encontrará utilidade para sua própria força, paciência e resíduos.A partir de componentes praticamente gratuitos, eles podem facilmente construir algo extremamente útil no dia a dia.
Por exemplo, eles podem fazer uma bomba de calor Frenette eficiente com as próprias mãos, sem gastar nada. Mas eles vão reabastecer seus conhecimentos e habilidades, e isso não tem preço, certo?
As informações apresentadas irão ajudá-lo a compreender o princípio de funcionamento da unidade. Com a nossa ajuda, você poderá decidir o design e aprender como o modelo é feito. Instruções claras para a produção deste tipo de bomba de calor fornecerão assistência eficaz aos artesãos domésticos independentes.
Fornecemos recomendações práticas para a produção de produtos caseiros produtivos e dicas para operação desses equipamentos.
O conteúdo do artigo:
Como funciona o dispositivo
Aqueles que tiveram contacto com questões de aquecimento económico estão familiarizados com o nome “bomba de calor”. Especialmente em combinação com termos como “terra-água”, "água Água", ou “ar-água” e assim por diante.
Tal bomba de calor não tem praticamente nada em comum com o dispositivo Frenette. Além do nome e do resultado final na forma de energia térmica, que acaba sendo utilizada para aquecimento.
As bombas de calor que operam segundo o princípio de Carnot são muito populares tanto como uma forma econômica de organizar o aquecimento quanto como um sistema ecologicamente correto.
O funcionamento de tal complexo de dispositivos está associado ao acúmulo de energia de baixo potencial contida nos recursos naturais (terra, água, ar) e sua conversão em energia térmica de alto potencial.
A invenção de Eugene Frenette foi projetada e funciona de maneira completamente diferente.
O princípio de funcionamento deste dispositivo é baseado no aproveitamento da energia térmica, que é liberada durante o atrito. O design é baseado em superfícies metálicas localizadas não próximas umas das outras, mas a alguma distância. O espaço entre eles está cheio de líquido.
Partes do dispositivo giram umas em relação às outras por meio de um motor elétrico, o líquido localizado dentro da carcaça e em contato com os elementos rotativos aquece.
O calor resultante pode ser usado para aquecer o refrigerante. Algumas fontes recomendam o uso deste líquido diretamente para o sistema de aquecimento. Na maioria das vezes, um radiador normal é conectado a uma bomba Frenette caseira.
Como refrigerante do sistema de aquecimento Os especialistas recomendam fortemente o uso de óleo em vez de água.
Durante o funcionamento da bomba, este líquido tende a aquecer muito. A água nessas condições pode simplesmente ferver. O vapor quente em um espaço confinado cria pressão excessiva e isso geralmente leva à ruptura de tubos ou carcaças. É muito mais seguro usar óleo nesta situação, pois seu ponto de ebulição é muito maior.
Existe a opinião de que a eficiência de tal gerador de calor ultrapassa 100% e pode até chegar a 1000%. Do ponto de vista da física e da matemática, esta não é uma afirmação totalmente correta.
A eficiência reflete a perda de energia gasta não no aquecimento, mas no próprio funcionamento do dispositivo. Em vez disso, as afirmações fenomenais da eficiência incrivelmente elevada da bomba Frenette reflectem a sua eficiência, que é verdadeiramente impressionante. O consumo de energia para operar o dispositivo é insignificante, mas a quantidade de calor gerada como resultado é muito perceptível.
Aquecer o refrigerante às mesmas temperaturas utilizando um elemento de aquecimento para aquecimento, por exemplo, exigiria significativamente mais electricidade, talvez dezenas de vezes mais. Um aquecedor doméstico nem sequer aqueceria com este nível de consumo de eletricidade.
Por que nem todas as instalações residenciais e industriais estão equipadas com tais dispositivos? Os motivos podem variar.
Primeiramente, a água é um refrigerante mais simples e conveniente que o óleo.Não aquece a temperaturas tão altas e é mais fácil eliminar as consequências de vazamentos de água do que limpar o óleo derramado.
Em segundo lugar, na altura em que a bomba Frenette foi inventada, já existia um sistema de aquecimento centralizado e funcionava com sucesso. Desmontá-lo para substituí-lo por geradores de calor teria sido muito caro e teria causado muitos transtornos, por isso ninguém considerou seriamente esta opção. Como se costuma dizer, o melhor é inimigo do bom.
Recomendações para usar o dispositivo
É importante notar que ainda existem variações da bomba Eugene Frenette que utiliza água como refrigerante. Mas geralmente são grandes modelos industriais usados em empresas especializadas.
A operação de tais dispositivos é estritamente controlada por meio de instrumentos especiais. É quase impossível fornecer um nível semelhante de segurança em casa.
A versão mais popular da bomba Frenette, que usa água em vez de óleo como refrigerante, é um dispositivo desenvolvido por cientistas de Khabarovsk: Natalya Ivanovna Nazyrova, Mikhail Pavlovich Leonov e Alexander Vasilyevich Syarg. Neste design em forma de cogumelo, a água é fervida especialmente e se transforma em vapor.
A força reativa do vapor é então usada para aumentar a velocidade de movimento do líquido refrigerante através dos canais da bomba para 135 m/min. Como resultado, os custos de energia para movimentar o refrigerante são mínimos e o retorno na forma de energia térmica é muito alto.
Porém, tal unidade deve ser extremamente durável e seu funcionamento deve ser monitorado constantemente para evitar acidentes.
O que você deve fazer se planeja usar uma bomba Frenette para aquecer uma sala grande ou uma casa inteira? A água é um refrigerante tradicional; a maioria dos sistemas de aquecimento são projetados especificamente para isso. E encher todo um sistema de aquecimento com o óleo líquido certo pode ser caro.
Este problema pode ser resolvido de forma muito simples. Além disso, é necessário construir um trocador de calor convencional no qual o óleo aquecido aquecerá a água que circula no sistema de aquecimento. Algum calor será perdido, mas o efeito geral permanecerá bastante perceptível.
Uma ideia interessante pode ser usar uma bomba Frenette em combinação com sistema de aquecimento por piso radiante. Neste caso, o refrigerante é liberado através de estreitos tubos de plástico colocados em uma mesa de concreto.
Este sistema de aquecimento funciona da mesma forma que um piso aquecido a água convencional. É claro que um projeto deste tipo só pode ser implementado em uma casa particular, já que prédios de apartamentos altos só podem usar piso aquecido elétrico.
Uma forma prática e cómoda de utilizar tal dispositivo é aquecer uma pequena divisão: garagem, celeiro, oficina, etc. A bomba Frenetta permite resolver de forma eficaz e rápida o problema do aquecimento autônomo nesses locais.
O consumo de energia para seu funcionamento é pequeno comparado ao efeito térmico resultante, e não é difícil construir tal unidade com os materiais mais simples.
Opções de design de bomba Frenette
Eugene Frenette não apenas inventou o dispositivo que leva seu nome, mas também o melhorou repetidamente, criando versões novas e mais eficazes do dispositivo.
A primeira bomba, patenteada pelo inventor em 1977, usava apenas dois cilindros:
- exterior - o cilindro oco tem um diâmetro maior e está em estado estático
- interior — o diâmetro do recipiente é ligeiramente menor que as dimensões da cavidade do cilindro externo.
O inventor despejou óleo líquido no estreito espaço resultante entre as paredes dos dois cilindros. É claro que a parte da estrutura onde esse líquido refrigerante estava localizado foi cuidadosamente vedada para evitar vazamentos de óleo.
O cilindro interno é conectado ao eixo do motor elétrico de forma a garantir sua rápida rotação em relação ao grande cilindro estacionário. Um ventilador com impulsor foi colocado na extremidade oposta da estrutura.
Durante a operação, o óleo aqueceu e transferiu calor para o ar ao redor do dispositivo. O ventilador permitiu distribuir rapidamente o ar quente por toda a sala.
Como esse projeto aqueceu bastante, por uma questão de uso conveniente e seguro, a estrutura foi escondida em uma caixa protetora. Claro, foram feitos furos na caixa para circulação de ar.
Uma adição útil ao projeto foi um termostato, com o qual a operação da bomba Frenette poderia ser automatizada até certo ponto.
O eixo central neste modelo de bomba de calor está localizado verticalmente. O motor está na parte inferior, depois há os cilindros aninhados e há um ventilador na parte superior. Posteriormente, surgiu um modelo com eixo central horizontal.
Foi este dispositivo que foi usado pela primeira vez em combinação não com um ventilador, mas com um radiador de aquecimento. O motor é colocado lateralmente e o eixo do rotor passa pelo tambor giratório e sai.
Este tipo de dispositivo não possui ventilador. O líquido refrigerante da bomba se move através dos tubos até o radiador. De forma semelhante, o óleo aquecido pode ser transferido para outro trocador de calor ou diretamente para os tubos de aquecimento.
Mais tarde, o design da bomba de calor Frenette foi significativamente alterado. O eixo do rotor ainda permanecia na posição horizontal, mas a parte interna era composta por dois tambores giratórios e um impulsor colocado entre eles. O óleo líquido é novamente usado como refrigerante aqui.
Quando esta estrutura gira, o óleo aquece adicionalmente ao passar por orifícios especiais feitos no impulsor e depois penetra na estreita cavidade entre as paredes da carcaça da bomba e seu rotor.Assim, a eficiência da bomba Frenette aumentou significativamente.
Porém, vale ressaltar que esse tipo de bomba não é muito indicada para fazer em casa. Primeiro, você precisará encontrar desenhos confiáveis ou calcular o projeto sozinho, e apenas um engenheiro experiente pode fazer isso.
Então você precisará encontrar um impulsor especial com furos de tamanho apropriado. Este elemento da bomba de calor funciona sob cargas aumentadas, por isso deve ser feito de materiais muito duráveis.
Autoprodução do dispositivo
Uma revisão das opções de projeto da bomba Frenette permite compreender que os princípios de seu funcionamento podem ser utilizados com diversos graus de eficiência em estruturas de diversos tipos e tipos. A ideia básica permanece a mesma: um espaço estreito entre elementos metálicos, preenchido com óleo e girado por um motor elétrico.
Em casa, a bomba Frenette é mais frequentemente feita, consistindo em uma série de placas de metal separadas por um vão estreito.
Para fazer tal dispositivo, você precisa preparar os materiais necessários:
- cilindro metálico oco;
- um conjunto de discos de aço idênticos com um furo no centro;
- conjunto de porcas com 6 mm de altura;
- haste de aço roscada:
- motor elétrico com eixo estendido;
- consequência;
- Radiador;
- conectando tubos.
As dimensões da bomba podem ser maiores ou menores.Mas a distância entre os discos deve ser mantida exatamente - 6 mm. Porcas padrão são usadas como espaçadores e uma haste de aço é o centro da estrutura.
Sua espessura deve corresponder ao diâmetro da porca. Se você não tiver uma haste roscada em mãos, basta cortá-la.
Obviamente, o furo nos discos deve ser tal que possam ser colocados livremente na haste axial. O diâmetro externo dos discos deve ser vários milímetros menor que o da carcaça. Se não houver elementos prontos à mão, os discos são cortados em chapa ou o trabalho é confiado a um torneiro.
O corpo cilíndrico pode ser feito de um recipiente de metal antigo de configuração adequada ou soldado de metal. Um pedaço largo de tubo de metal também funcionará.
As paredes são soldadas nas extremidades do cilindro. A carcaça deve ser vedada para que o óleo não vaze. Devem ser feitos furos adicionais nas extremidades superior e inferior da caixa: para entrada e saída dos tubos de aquecimento que conduzem ao radiador.
Obviamente, todas as conexões de tubos devem ser vedadas. Para conexões roscadas, são utilizados selantes especiais: fita FUM, linho, etc. Se decidido use tubos de polipropileno, você precisará de acessórios especiais e, possivelmente, de um ferro de solda para instalar esses tubos.
Não é necessário um motor elétrico de alto desempenho para operar a bomba Frenette.Um dispositivo removido de um eletrodoméstico antigo ou quebrado, como um ventilador comum, é adequado.
O principal objetivo de um motor elétrico é girar o eixo. A rotação excessivamente rápida pode causar mau funcionamento do dispositivo. Quanto mais rápido a estrutura gira, mais o refrigerante aquece.
Para que a haste gire livremente, você precisa de um rolamento adequado de tamanhos padrão. Quando todos os elementos estiverem preparados, você pode começar a montar o dispositivo. Primeiramente, um eixo central com rolamento é instalado na parte inferior dentro da carcaça. Em seguida, a porca espaçadora é aparafusada no eixo, depois o disco é colocado, a porca novamente, o disco novamente, etc.
Os discos com porcas são alternados até que o corpo esteja cheio até o topo. Mesmo na fase de preparação, você pode fazer cálculos preliminares sobre o número de discos e porcas necessários.
É necessário somar a espessura do disco à espessura da porca (6 mm). Divida a altura do corpo por este valor. O número resultante fornecerá informações sobre o número necessário de pares “porca + disco”. A porca é instalada por último.
Depois que a carcaça estiver preenchida com essas peças móveis, ela será preenchida com óleo líquido. Não importa o tipo de óleo, pode-se levar óleo mineral, de algodão, de colza ou qualquer outro óleo que tolere bem o calor e não endureça. Depois disso, a estrutura é coberta com uma tampa superior e cuidadosamente soldada.
Neste ponto, os tubos do radiador geralmente já estão fixados nas tampas. Para maior comodidade durante a instalação e manutenção do dispositivo, duas válvulas de corte podem ser instaladas nos tubos. Agora você precisa fixar o eixo da bomba de calor ao eixo do motor.
O sistema é conectado à rede, é verificada a presença de vazamentos e avaliadas as características de funcionamento do dispositivo.
Se tudo for feito corretamente, o eixo com discos começará a girar, aquecendo o óleo dentro do aparelho. O refrigerante quente se moverá através do orifício superior através do tubo até o radiador de aquecimento. O óleo resfriado retornará à carcaça da bomba de calor através do tubo inferior para ser reaquecido.
Para automatizar o funcionamento do sistema, pode-se utilizar um relé especial com sensor de temperatura, que detecta o aquecimento da carcaça da bomba de calor e desliga ou liga o motor conforme necessário. Isso evitará o superaquecimento do sistema, danos ao motor elétrico e geralmente aumentará a vida útil do dispositivo.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Uma versão interessante da bomba Frenette é apresentada neste vídeo:
Infelizmente, a bomba Frenette não encontrou ampla aceitação na indústria de aquecimento. Esse dispositivo industrial para necessidades domésticas é difícil de encontrar em lojas de materiais de construção. Mas muitos artesãos usaram com sucesso as conquistas deste cientista e as aplicaram em suas casas, balneários, garagens, etc.
Talvez você seja a mesma pessoa DIY que conseguiu concretizar a ideia de Frenette? Compartilhe sua experiência - deixe comentários no artigo e adicione fotos de seus produtos. O formulário de contato está localizado abaixo.
Quando os mecanismos funcionam, há sempre atrito, o que na grande maioria dos casos é indesejável.No motor de um carro, por exemplo, é cerca de 10%. Em outros aparelhos pode haver um percentual diferente, mas a priori não pode ultrapassar 100%, caso contrário toda a energia seria gasta em calor. Até um estudante sabe disso. Portanto, tal bomba é uma fraude comum. É mais fácil e simples converter eletricidade em calor diretamente, sem mecanismos estúpidos.
Aqui queremos dizer eficiência não no sentido físico (no qual, claro, não pode ser superior a 100%), mas em termos da energia gasta de um tipo (eletricidade) para extrair energia de outro tipo. Bom, por exemplo, para acender um fósforo, você bate em uma caixa, cria um calor inicial através do atrito, e então o fósforo começa a queimar e “dá” muito mais energia do que você gastou. Do ponto de vista da física, claro, não existe eficiência maior que um, mas do ponto de vista do consumidor de energia - uma pessoa, ele gastou muito menos do que recebeu. Especialmente se esta partida iniciar um incêndio.
É como acender um fogo com isca em vez de fósforos. A ideia é interessante, mas apenas no que diz respeito à utilização como conversão de energia mecânica em energia térmica, por exemplo, de um moinho de vento ou de uma roda d'água, ou de escravos :)
Converter energia elétrica em energia mecânica e depois em energia térmica é ineficaz.
Ao riscar um fósforo, você desencadeia o processo de liberação de energia química, portanto o exemplo está incorreto.
Numa bomba de calor de Carnot, o calor é transferido de uma parte do sistema para outra, de modo que é possível obter mais calor no receptor do que a energia gasta na sua transferência.
Aqui não há “transferência” de calor - uma pura transformação de energia mecânica em energia térmica, portanto não se pode falar em “mais de 100%”.
O exemplo com uma correspondência não é apenas incorreto, mas também não é adequado neste caso. A energia de atrito da água contra as paredes desta estrutura será proporcional à energia gasta na rotação do eixo, levando em consideração a viscosidade do material despejado no tanque. A energia de atrito não é armazenada na água nem liberada dela e não excederá o custo de liberação, como no exemplo da partida.
...ou a floresta :))
Portanto, tal bomba é uma fraude comum. É mais fácil e simples converter eletricidade em calor diretamente, sem mecanismos estúpidos.
Que tal uma transmissão automática em um carro? Não existem placas, mas impulsores e engrenagens.. E tudo passa pelo resfriamento do radiador... Dirija alguns litros e toque na bandeja da transmissão automática..
Onde estão os discos estacionários entre os rotativos? Por que não há palavras sobre eles?
Porque o artigo descreve o princípio geral de funcionamento da bomba Frenette, e também fala sobre diagramas e algumas opções caseiras. Em geral, com esta bomba há mais incômodo do que benefício, para ser sincero: o equipamento é instável, não é recomendável colocá-lo em funcionamento por conta própria, acidentes são possíveis.
O número de vórtices estacionários em uma bomba Frenette pode ser diferente, depende de quais indicadores precisam ser alcançados. Anexarei parte do desenho para mostrar com mais detalhes a estrutura desse equipamento. Em geral, todos os projetos relacionados à bomba Frenette são experimentais. Se você adicionar água e “exagerar” na velocidade, poderá decompô-la em hidrogênio e oxigênio, e isso é uma história completamente diferente.
Receio que não seja possível “exagerar” na velocidade deste tipo de conversor de energia em casa para decompor o oxigênio e o hidrogênio, pois será necessário aplicar energia como em um reator nuclear. É mais fácil montar uma célula de Meyer para isso e decompô-la diretamente com eletricidade.
Não haverá mais calor do que a energia consumida pelo motor da rede. O dispositivo, anteriormente chamado de agitador Joule, nada mais é do que um aquecedor mecânico do líquido refrigerante. Em vez de um motor elétrico, é melhor usar uma roda eólica. Neste caso, as perdas desaparecerão ao converter a energia mecânica em energia elétrica, que será então utilizada para aquecimento.
Todas as informações. o mesmo e nenhum dispositivo funcionando, exceto *argônio* no vídeo e sem ligá-lo, se alguém conseguiu fazer um dispositivo funcional, ele está pronto para comprar.
Eu pessoalmente lidei com esse assunto. Conclusão: as leis da física em nosso sistema não foram revogadas. Calcule os custos e tudo ficará claro. Se usarmos escravos como Paulo sugere, então poderemos argumentar mais. Acionamentos: turbinas eólicas, turbinas hidráulicas, falando sério, o período de retorno é muito vago.
O dispositivo fornecerá um pouco menos calor do que um elemento de aquecimento, pois parte da energia que aqueceu o motor (enrolamentos, rolamentos) será perdida. O dispositivo é um “aquecedor mecânico de líquido refrigerante”. Recomenda-se utilizá-lo para conversão direta de energia eólica em calor. A eficiência está próxima de 100%. Ao utilizar um gerador elétrico, a eficiência diminuirá para 50%.
Blá blá blá. Senhores da crítica. Onde estão seus projetos, montagens, dimensões, resultados de testes
informações sobre a potência do motor elétrico, velocidade, capacidade da bomba e armazenamento
recipientes, tempo de operação do motor para aquecer o líquido a uma determinada temperatura, consumo de eletricidade. Práticas. Ei, me responda.
Isso mesmo, Nikolai!
A maioria deles são resmungões... seja por inveja ou por outra coisa
presunção