Тепловой насос френетта принцип действия

Самостоятельное устройство теплового насоса Френетта (фрикционный обогреватель)

Желая сократить расходы на отопление своего жилища, немало домовладельцев сумели сделать тепловой насос Френетта своими руками. Отдельные энтузиасты, как и оптимистичные создатели рекламных роликов, уверяют, что с помощью улучшенной модели этого агрегата можно достичь КПД в 700, а то и в 1000%. Скептики припоминают основные положения законов термодинамики и сомневаются. Тем не менее, изобретение Френетта, запатентованное почти четыре десятилетия назад и неоднократно переделанное, успешно функционирует как в виде самодельных устройств, так и в качестве солидных промышленных моделей.

Принцип работы и устройство агрегата

О том, что интенсивное трение приводит к нагреванию поверхностей или сред, хорошо знает любой школьник. Евгений Френетт создал удивительно простой отопительный прибор, в котором применяется это физическое явление. Изобретатель использовал два цилиндра разного размера. Меньший по диаметру цилиндр был помещен в полый цилиндр большего диаметра. Между наружной поверхностью первого и внутренней стенкой второго цилиндра было залито масло. Малый цилиндр с одной стороны был подключен к электромотору, а с другой стороны к нему приделали крыльчатку вентилятора.

Это схема теплового насоса, который был запатентован Евгением Френеттом еще в 1977 году. Позднее модель многократно перерабатывалась и улучшалась

При интенсивном вращении внутреннего цилиндра масло, залитое в устройство, нагревалось до достаточно высоких температур. Крыльчатка вентилятора позволяла быстро распространять тепло в пространстве помещения. Для удобства использования рабочие цилиндры помещали в корпус с отверстиями для воздуха. Оптимизировать работу устройства можно было с помощью термостата.

Несмотря на похожее название, устройство Френетта и его аналоги не имеют никакого отношения к тепловому насосу, в котором на основании обратного принципа Карно низкопотенциальная энергия окружающей среды (воды, земли, воздуха) преобразуется в тепловую энергию с высоким потенциалом. Объединяет их только тот факт, что обе системы успешно используются для обогрева жилищ.

Вариации на «Френеттовскую» тему

И сам изобретатель, и его последователи за прошедшие годы неоднократно улучшали тепловой насос френетта. Интересна модель, в которой барабан размещен горизонтально, а по центру системы расположен вал, часть которого размещена снаружи. Такая конструкция должна быть выполнена очень тщательно, чтобы не допустить просачивания жидкости в местах соединения корпуса с валом.

В этой модели теплового насоса Френетта движущийся вал выведен наружу, а ось вращения перемещена из вертикального положения в горизонтальное

В этом случае вентилятор отсутствует, а теплоноситель из теплового насоса поступает в теплообменник, роль которого может выполнить обычный радиатор отопления или даже система центрального отопления дома.

В этой модели насоса Френетта используются одновременно два барабана, а теплоноситель перемещается по замкнутой системе через теплообменник или радиатор

Позднее был разработан проект теплового насоса Френетта, в котором для разогрева теплоносителя использовалось два барабана. Система была дополнена крыльчаткой. Под воздействием центробежных сил разогретое масло выбрасывалось из отверстий этой крыльчатки. В результате жидкость попадала в небольшой зазор между ротором и корпусом устройства, что позволяло использовать такой насос с очень высокой эффективностью.

Использование высокопрочной крыльчатки в тепловом насосе Френетта позволяет улучшить производительность устройства. Теплоноситель выходит через узкие отверстия, расположенные по краям

Наиболее оригинальным вариантом можно считать версию хабаровских ученых Назыровой Натальи Ивановны, Сярг Александра Васильевича и Леонова Михаила Павловича. Рабочая часть этого устройства внешне напоминает гриб. В качестве рабочей жидкости используется вода, которая достигает кипения и превращается в очень горячий пар. Под действием реактивной силы пара вода движется по каналам устройства со скоростью 135 м/мин, что позволяет обходиться без внешнего источника питания.

Примерная схема универсальной генерирующей установки, разработанной в Хабаровске: 1 — емкость; 2 — входной патрубок; 3 — выходной патрубок; 4 — водонагреватель; 5 — подшипниковый вал

Обратите внимание! Не стоит пытаться повторить опыт ученых из Хабаровска и создавать подобный универсальный генератор для домашнего использования. Эта конструкция была разработана исключительно для промышленного применения.

Разобравшись в принципах устройства насоса Френетта, любой изобретатель может внести в его конструкцию собственные коррективы, чтобы улучшить работу прибора или упростить его монтаж.

Как самостоятельно изготовить такое устройство?

Самым практичным для обогрева жилищ считается модель теплового насоса Френетта, в которой отсутствует вентилятор и внутренний цилиндр. Вместо этого используется множество металлических дисков, которые вращаются внутри прибора. Роль теплоносителя выполняет масло, которое поступает в радиатор, охлаждается и затем возвращается в систему. Работа такого устройства убедительно продемонстрирована в видеоматериале:

Для знающих английский язык может пригодиться такое видео:

Изготовить тепловой насос по принципу Евгения Френетта в домашних условиях не сложно. Для этого понадобится:

• металлический цилиндр;
• стальные диски;
• гайки;
• стальной стержень;
• небольшой электромотор;
• трубы;
• радиатор.

Диаметр стальных дисков должен быть немного меньше диаметра цилиндра, чтобы между стенками корпуса и вращающейся частью был небольшой зазор. Количество дисков и гаек зависит от размеров конструкции. Диски последовательно нанизывают на стальной стержень, разделяя их гайками. Обычно используются гайки, высота которых составляет 6 мм. Цилиндр следует заполнить дисками до верха. На стальной стержень наносят наружную резьбу по всей его длине. В корпусе делают два отверстия для теплоносителя. Через верхнее отверстие разогретое масло будет поступать в радиатор, а снизу оно будет возвращаться в систему для дальнейшего нагрева.

В качестве теплоносителя разработчики устройства рекомендуют использовать жидкое масло, а не воду, поскольку температура кипения такого масла в несколько раз выше. При быстром нагреве вода может превратиться в пар и в системе возникнет избыточное давление, что может привести к повреждению конструкции.

Это примерная схема конструкции теплового насоса Френетта, которую не сложно реализовать с помощью подручных средств и доступных материалов

Для монтажа стержня с резьбой также понадобится подшипник. Что касается электродвигателя, подойдет любая модель, обеспечивающая достаточное количество оборотов, например, рабочий двигатель от старого вентилятора.

Процесс сборки устройства происходит следующим образом:

1. В корпусе проделывают два отверстия для труб отопления.
2. По центру корпуса устанавливают стержень с резьбой.
3. На резьбу навинчивают гайку, ставят диск, навинчивают следующую гайку и т. д.
4. Монтаж дисков продолжают до заполнения корпуса.
5. В систему заливают жидкое масло, например, хлопковое.
6. Корпус закрывают и фиксируют стержень.
7. К отверстиям подводят трубы радиатора отопления.
8. К центральному стержню присоединяют электродвигатель, который обеспечивает вращение.
9. Включают прибор в сеть и проверяют его работу.

Чтобы улучшить работу теплового насоса этого типа и сделать его использование более удобным и экономичным, рекомендуется применить систему автоматического включения-отключения для двигателя. Управляется такая система с помощью термодатчика, который крепят прямо на корпус устройства.

Где такой насос можно применить?

Самый простой способ использовать это устройство — превратить его в комнатный обогреватель. Прекрасно подойдет такой тепловой насос и для отопления гаража, бани или другого небольшого помещения. А вот в большом доме народные умельцы предлагают использовать насос Френетта в комплексе с системой «теплый пол».

В этом случае теплоноситель будет циркулировать не по радиатору, а по пластиковым трубам, уложенным в стяжку пола. Регулировать работу этой системы предполагается с помощью термодатчика, который устанавливается на корпусе насоса, а не монтируется в стяжке, как это делается при монтаже традиционного водяного теплого пола.

Проект Заряд

Автономное энергоснабжение. Свободная и альтернативная энергия будущего. Бестопливные генераторы и «вечные двигатели» в каждый дом!

Тепловой насос Френетта. А если крутить быстрее?

В кругу СЕ сообщества тепловой насос Френетта является достаточно популярным устройством в силу своей простоты и КПД выше 1000%. Но мало кто знает, что сюрпризы и «чудеса», которые способно преподнести данное устройство, совсем не заканчиваются на его чрезвычайно высоком КПД, а пожалуй только начинаются!

Для тех, кто только начинает интересоваться темой свободной и альтернативной энергии, а также для тех, кто по каким-то причинам не успел познакомиться с данным устройством. Напомним, что в конце семидесятых годов прошлого века, американский изобретатель Евгений Френитт (Eugene Frenette) изобрел, собрал рабочий образец и запатентовал тепловой насос с КПД приблизительно равным 1000%. То есть данное устройство вырабатывало в десять раз больше тепла, чем потребляло электроэнергии.

В основе насоса Френетта лежат два цилиндра. Один из цилиндров большего диаметра внутри полый и служит статором, в него вставляется второй цилиндр, который является ротором. Нагрев залитого в большой цилиндр масла происходит за счет вращения цилиндра ротора. На валу, посредством которого приводится в движение ротор, также закреплен лопастной вентилятор, который за счет интенсивной циркуляции воздуха, обеспечивает отток тепла с внешнего цилиндра и нагревание помещения.

Впоследствие изобретатель неоднократно усовершенствовал и модернизировал конструкцию своего теплового насоса. На сегодняшний день известно более десяти различных моделей различающихся между собой конструктивными особенностями, но имеющие неизменный принцип нагрева жидкости, за счет вращения в ней, каких либо деталей. Представим Вашему вниманию наиболее удачную на наш взгляд модификацию теплового насоса Френнета, в основе которой лежит все тот же внешний полый цилиндр, в который также заливается масло, но вращаются в нем плоские, тонкие стальные диски в количестве восьми или более штук. Повышение эффективности в данном устройстве достигнутоза счет того, что масло циркулирует по замкнутой системе, состоящей из самого цилиндра, соединительных трубок и внешнего радиатора, который и является основным теплообменником в данной конструкции.

Хотя данная конструкция практически не содержит в себе скрытых нюансов, секретов и недоговорок автора и имеет очень простую для повторения в домашних условиях конструкцию, повального реплицирования ее мы увы пока не наблюдаем. Приведем Вашему вниманию некоторые из немногочисленных, доступных репликаций:

Также есть удачные репликации и среди зарубежных исследователей.

Также Вы без особого труда, при желании сможете найти еще несколько видеороликов показывающих удачные репликации насоса Френетта.

Серьезную работу над исследованием свойств данного устройства провели несколько российских ученых из Хабаровска. Назырова Наталья Ивановна, Сярг Александр Васильевич и Леонов Михаил Павлович. Предлагаемая ими конструкция выглядит следующим образом:

Универсальная генерирующая установка состоит из емкости 1 (фиг. 1), содержащей входной патрубок 2 для подачи холодной воды, выходного патрубка 3 для отвода, по необходимости, горячей воды, пара, кислорода и водорода, водонагревателя 4, опирающегося на подшипниковый узел 5 и приводящегося в высокооборотное вращение.

Водонагреватель 3 (фиг. 2) состоит из корпуса 6 и дисков 7 переменного диаметра, закрепленных гайкой 8 на валу 9.

Корпус 6 может иметь выгнутую (фиг. 2), коническую (фиг. 3а) или вогнутую (фиг. 3б) внутреннюю поверхность, на которой выполнены каналы 10 прямоугольного или квадратного сечения. Каналы 10 могут располагаться радиально (фиг. 4а), с наклоном (фиг. 4б) или криволинейно (фиг. 4в).

Конструкция дисков 7 предусматривает при установке их на вал 9 создание полостей 11, в которых при вращении водонагревателя 3 образуется вакуум при сбросе воды через круговые выходы 12 в каналы 10 корпуса 6.

Вал 9 (фиг. 2) имеет в верхней части полость 13 с диаметром «д», в нижней части которой выполнены отверстия 14, совпадающие числом и расположением с каналами 10 корпуса 6 при установке и закреплении последнего на вал 9.

Универсальная генерирующая установка работает следующим образом. При высокооборотном вращении водонагревателя 3 холодная вода, поступая через входной патрубок 2 в полость 13 вала 9, под действием центробежной силы с большой скоростью и под большим давлением выходит как из полости 13 вала 9 через отверстия 14 по каналам 10 в емкость 1, так и из полостей 11 через выходы 12 в каналы 10, при этом в полостях 11 образуется вакуум.

В моменты прохождения воды по каналам 10 через участки, сопрягаемые с выходами 12, со скоростью 80 — 95 метров в секунду на границах зон высокого давления и вакуума согласно известному явлению, имеющему место при адиабатических процессах, локальная температура в приграничных областях зон достигает 10 000 o С и выше, что приводит к разогреву воды к моменту выхода ее из каналов 10 в емкость 1 до 100 o С. При увеличении скорости прохождения воды по каналам 10 от 95 до 110 метров в секунду вода полностью превращается в пар. В интервале скоростей прохождения пара по каналам 10 от 110 до 165 метров в секунду происходит его разогрев до 400 o С. При прохождении пара по каналам 10 со скоростью более 165 метров в секунду происходит разложение молекул воды на кислород и водород с большим поглощением тепла и понижением температуры водорода и кислорода на выходе из каналов 10 до минус 60 o С и ниже.

При движении воды по каналам 10 со скоростью 135 метров в секунду и более за счет реактивной силы, создаваемой паром, выходящим из каналов 10, расположенных с наклоном (фиг. 4б) или криволинейно (фиг. 4в), создается устойчивый режим самогенерации универсальной генерирующей установки, что обеспечивает ее работу без внешнего источника питания.

Из емкости 1, по необходимости, горячая вода, пар или кислород и водород через выходной патрубок 3 поступают соответственно в системы горячего водоснабжения, отопления, пароснабжения, аккумуляции холода или сбора кислорода и водорода.

Наиболее эффективно универсальная генерирующая установка работает при выгнутой форме внутренней поверхности корпуса 6 при отношении максимального диаметра «Д» диска 7 (фиг. 2) к диаметру «д» полости вала 9 как 3:1, при отношении максимального диаметра «Д» диска 7 (фиг. 2) к высоте «Н» как 3:1, при пяти дисках 7, образующих четыре вакуумных зоны 11 с четырьмя круговыми выходами 12 в криволинейные каналы 10 прямоугольного сечения высотой 1,4 миллиметра и шириной 2 миллиметра.

Компоновка универсальной генерирующей установки может быть как горизонтальной, так и вертикальной, с верхним или нижним расположением привода, с установкой на одной или на двух подшипниковых опорах.

Создаваемое водонагревателем избыточное давление воды в емкости 1 позволяет универсальной генерирующей установке выполнять функции циркуляционного насоса.

Ну а теперь приведем некоторые наблюдения:

В соответствии с сущностью изобретения изготавливается универсальная генерирующая установка с числом оборотов до 13000 об/мин. При этом водонагреватель включает в себя: корпус с выгнутой поверхностью нижней стороны и высотой «Н» — 70 мм, с криволинейным расположением каналов в количестве 73 шт., имеющих прямоугольное сечение высотой 1,4 мм и шириной 2,0 мм; 5 дисков с максимальным диаметром нижнего диска «Д» — 210 мм, образующих четыре вакуумные зоны с четырьмя круговыми выходами в каналы; вала с диаметром «д» полости вала — 70 мм. Ожидаемые расчетные параметры изготавливаемой универсальной генерирующей установки:

При 7600 — 8000 оборотах в минуту происходит нагрев воды до 100 o С;

При 8000-10000 оборотах в минуту происходит нагрев воды с парообразованием, 100 o С и выше;

При 10000-13000 оборотах в минуту происходит парообразование с температурой пара до 400 o С;

При 12500 оборотах в минуту устанавливается режим самогенерации.

При 15000 и выше оборотах в минуту происходит разложение воды на кислород и водород с температурой минус 60 o С и ниже.

Увлеклись сборкой насоса Френетта и совсем забыли про учебу, не смотря на то, что скоро сессия? Не беда, Вас спасет диплом на заказ! Проффессионалы своего дела сделают быстро и качественно, все то, что не успели сделать Вы.

Тепловой насос Френетта – принцип работы и возможность самостоятельного изготовления

Стремление вложить поменьше и получить побольше всегда было сильно в нашем народе. Не обошла стороной эта особенность и такую практичную область, как эффективное теплоснабжение. Множество альтернативных установок было изобретено, но лишь единицы нашли реальное применение. В последние несколько лет активно обсуждается конструкция американского изобретателя Eugene Frenette, который в 1977 оформил патент на тепловой насос.

Как утверждают многие интернет-издания, КПД этой чудо машины может достигать 1000%, но так ли это в действительности? Прежде, чем опровергнуть или доказать это, необходимо разобраться в особенностях конструкции теплового насоса Френетта.

1. Конструкция и принцип работы
2. Факты
3. Математические выкладки и результаты испытаний
4. Мощность двигателя
5. Частота вращения вала
6. Группа ученых из Хабаровска

Конструкция и принцип работы

Согласно информации из патента № US 4143639 A, выданного 22 августа 1977, в основе работы тепловой установки лежит практическое применение повышения температуры жидкости при ее интенсивном движении.

Конструкция состоит из 2-х цилиндров, установленных друг в друга. Меньший из них находится на валу, который проходит через всю конструкцию и имеет привод к двигателю. Он также заполнен маслом, которое при вращении нагревается о стенки цилиндра. С помощью конвекции воздуха, проходящего через прослойку между цилиндрами передается тепловая энергия. Вентилятор обеспечивает быстрый отток нагретых воздушных масс в помещение.

Судя по сообщениям в прессе, изобретатель неоднократно совершенствовал свою конструкцию. Самый распространенный и известный вариант показан на рисунке.

В новой конструкции был убран вентилятор и внутренний цилиндр. Вместо него на ось установлены стальные диски, которые многократно увеличивают площадь контакта с жидкостью.

Путем вращения достигается эффект нагрева масла, которое из-за возникшего вихревого потока начинает поступать в верхний патрубок и дальше по системе отопления.

Основные элементы эффективности работы данной системы:

• Закрытая циркуляция теплоносителя.
• Отсутствие теплообменника как такового.
• Энергия нагрева превышает в 10 раз мощность приводного двигателя, т.е. КПД – 1000%.

В качестве доказательства приводится совместная работа хабаровских ученых, которые долгие годы совершенствовали конструкцию теплового насоса Френетта.

В качестве основной емкости взята коническая конструкция, внутри которой располагаются диски. При их вращении жидкость начинает стремительное передвижение через отверстия, в результате чего создаются вакуумные зоны. Причем значение температуры в локальных граничных областях может достигать 10000°С.

В зависимости от скорости вращения, жидкость может переходить в следующие состояния:

Описание состоянии жидкости

Звучит очень заманчиво. Тем более, что в сети Интернет можно найти как минимум 1 видеоролик, демонстрирующий рабочую модель теплового насоса Френетта, сделанного своими руками (смотрите в конце статьи).

Факты

При более тщательном анализе предложенных схем возникает целый ряд вопросов, на которые ответа найти невозможно.

Математические выкладки и результаты испытаний

Это является фундаментальной основой при проведении научных и исследовательских работ. В данном случае оперируют лишь показателем КПД, который равен отношению полученной энергии к затраченной. Причем ни одна величина, ни другая не представлена в цифровом отображении.

Мощность двигателя

При увеличении площади контакта жидкости с дисками возрастает коэффициент сопротивления, что требует большей энергии для вращения вала. При средних оборотах стандартных электродвигателей 1000-1500 достичь эффекта нагрева воды без увеличения потребляемой энергии невозможно.

Частота вращения вала

Для третей схемы установки необходимая частота вращения вала должна быть не меньше 7000 об/мин. Такие параметры возможны лишь для специальных установок, которые изготавливаются под заказ. Финансовая целесообразность их закупки равна нулю.

Группа ученых из Хабаровска

Описание 3-е модели теплового насоса является лишь частичными выдержками из патента № RU2204089, выданного в ФГУ ФИПС 26 июля 2001г. В нем упоминается лишь об увеличении эффективности получения горячей воды или пара для коммунальных или промышленных служб. О совершенствовании теплового насоса Френетта не говорится ничего, так же как и о показателях КПД выше 100%. Интересным становится факт, что данный патент потерял свою силу из-за неуплаты взносов.

[divider]Вследствие невозможности проверить на практике эффективность теплового насоса Френетта следует с некоторой долей скептицизма относиться к данному изобретению. И если бы оно было по-настоящему действенно, то мы бы уже давно наблюдали выпуск теплового насоса в промышленных масштабах.

Устройство и принцип действия теплового насоса Френетта

Достаточно интересная разработка, позволяющая обеспечить отопление различных помещений — тепловой насос Френетта (своими руками создать такой агрегат достаточно просто, это по силам любому народному умельцу), не требующий никаких типов топлива.

Сразу стоит оговориться о том, что, несмотря на схожесть названия, данная установка не имеет ничего общего с геотермальными тепловыми насосами, данные конструкции работают по совершенно другому принципу.

Основной принцип работы установки Френетта

Из школьного курса физики известно о том, что сила трения между различными веществами способна привести к их разогреву до достаточно высоких температур. Именно эта особенность и была положена изобретателем Евгением Френеттом в основу созданного им теплового устройства.

Высокопрочная крыльчатка теплового насоса Френетта

Применяемые сегодня тепловые насосы Френетта претерпели множество изменений, конструкция устройства была значительно модифицирована и усовершенствована, но основной принцип функционирования остался прежним.

Насос данного типа представляет собой два сосуда, помещенных один внутрь другого, при этом пространство между ними заполняется техническим маслом. Внутренний цилиндр подсоединяется к валу электродвигателя, вращающемуся с большой скоростью. Благодаря этому под воздействием сил трения между поверхностями цилиндров и теплоносителем (маслом) происходит его разогрев до достаточно высоких температур.

Полученная тепловая энергия передается на традиционный радиатор отопления (масло поступает к нему по системам трубопроводов) или используется для нагрева воздуха, из которого при помощи встроенное крыльчатки формируются тепловые потоки.

По словам производителей, принцип действия теплового насоса Френетта позволяет получить устройство, КПД которого достигает 1000%, конечно поверить в это сложно (опять же исходя обычных школьных знаний физики) но стоит признать то, что эффективность конструкции достаточно высока.

Модификации насосов Френетта

В первую очередь стоит отметить тот факт, что в качестве теплоносителя стоит применять именно масло, которое имеет большую (по сравнению с водой) температуру кипения. Конечно, имеются и водяные модификации насосов, но они имеют более сложную конструкцию. Это связано с тем, что получаемой в результате трения энергии хватает для перехода воды в парообразное состояние, в результате чего создается избыточное давление в системе, что приводит к необходимости повышения надежности всех узлов конструкции.

На практике применяют заводские установки и самодельные насосы Френетта, наиболее распространены следующие модификации:

Модель теплового насоса Френетта

• Насосы с горизонтальным расположением рабочих цилиндров (барабанов) имеют небольшие габаритные размеры. Существуют модели, в которых роль внутреннего цилиндра играет вал электродвигателя, что позволяет существенно упростить конструкцию. Но при этом стоит особое внимание уделить уплотнению всех узлов при помощи сальников, резиновых манжет и других подобных элементов, протекание теплоносителя не допускается. Такой насос Френетта обеспечивает нагрев масла и подачу его в традиционный радиатор отопления.
• Устройство, способное работать с повышенной эффективностью, представляет собой конструкцию из двух рабочих барабанов и крыльчатки. Центробежная сила, возникающая при раскручивании жидкости крыльчаткой, приводит к выбросу масла в минимальный зазор между поверхностями цилиндров. При этом количество выделяемой под действием сил трения тепловой энергии существенно увеличивается. Такая конструкция так же подключается к бытовым радиаторам отопления.
• Промышленная установка, работающая по принципу насоса Френетта, в которой в качестве теплоносителя используется вода, способна работать без внешнего питающего устройства. Помните о том, что создать такую установку в домашних условиях практически невозможно, она представляет интерес только в промышленных масштабах.

Внутренний цилиндр представляет собой грибообразную конструкцию. При работе насоса теплоноситель (вода) нагревается до кипения и превращается в пар, возникающие реактивные силы обеспечивают его движение по внутренним каналам установки с высокой скоростью (достигает 135 метров в минуту). Благодаря этому обеспечивается высокая эффективность работы установки.

Все заводские модификации имеют достаточно высокую стоимость, поэтому особый интерес вызывают конструкции, которые можно самостоятельно собрать в домашних условиях.

Самодельный насос Френетта

Смонтировать насос Френетта своими руками достаточно просто, при этом вам не потребуются дорогостоящие детали и конструктивные узлы. Установка не требует применения дополнительных крыльчаток, а функции внутреннего цилиндра выполняют несколько обычных стальных дисков, размещенных на приводном валу.

Итак, основные элементы самодельной системы отопления, работающей по принципу теплового насоса Френетта:

Самодельный насос Френетта

• Стальной наружный цилиндр подходящего диаметра.
• Металлические диски, размер которых несколько меньше, чем внутренний диаметр цилиндра. Помните о том, что эффективность работы устройства будет повышаться по мере уменьшении зазора между конструктивными элементами.
• Небольшой электродвигатель с удлиненным валом, на который монтируются внутренние диски.
• Минеральное или другое техническое масло (например, рапсовое или хлопковое).
• Система трубопроводов, обеспечивающих циркуляцию теплоносителя и бытовой радиатор отопления.

Вал электродвигателя или рабочая ось, соединенная с ним, устанавливается внутри наружного цилиндра на подшипниках. При этом не стоит забывать о надежном уплотнении данных узлов. На ось с определенным зазором монтируется требуемое количество рабочих диском. Обеспечить расстояние между ними можно при помощи гаек, которые накручиваются после каждого очередного диска. Высота гайки обычно не превышает 5-6 мм, количество дисков подбирается исходя из высоты цилиндра, весь внутренний объем должен быть заполнен ими.

В корпусе установки (наружном цилиндре) делают два отверстия (сверху и снизу). Через верхнее разогретое масло будет подаваться в систему отопления, а для его возврата в установку используется нижнее отверстие.

После сборки основных узлов насоса необходимо заполнить его маслом, подключить рабочую ось и электрическому приводу, входной и выходной патрубки к магистрали отопления. После герметизации конструкции можно запускать самодельный насос Френетта в работу.

Чтобы упростить управление устройством, сделать его эксплуатацию более удобной и эффективной, рекомендуется собрать систему автоматического управления, которая способно обеспечить включение установки при понижении температуры в помещении до определенного критического значения.

Область применения тепловых насосов

В принципе устройства данного типа можно использовать для обогрева самых различных помещений, начиная от гаражей, хозяйственных построек, жилых и производственных зданий, никаких ограничений в данном вопросе не существует.

Если использовать насос Френетта для обогрева отдельной комнаты или помещения, то целесообразно подключать его к обычным отопительным радиаторам. При применении данного устройства для обеспечения отопления в жилом доме, стоит рассмотреть возможность его совместной эксплуатации с системами водяного теплого пола. Такое конструктивное решение обеспечивает наиболее эффективное отопление. В этом случае датчик, обеспечивающий автоматическую работу, устанавливается в корпусе насоса, а не в стяжке (как для традиционных систем теплого пола).

Несмотря на то, что в эффективность работы такого простого устройства трудно поверить, практика показывает его надежность и высокую работоспособность. Поэтому, если вы задумались об обеспечении энергонезависимого отопления, обязательно рассмотрите возможность установки насосов Френетта.

Тепловой насос френетта принцип действия

Евросамоделки — только самые лучшие самоделки рунета! Как сделать самому, мастер-классы, фото, чертежи, инструкции, книги, видео.

• Главная
• Каталог самоделки
• Дизайнерские идеи
• Видео самоделки
• Книги и журналы
• Форум
• Обратная связь

• Лучшие самоделки
• Самоделки для дачи
• Самодельные приспособления
• Автосамоделки, для гаража
• Электронные самоделки
• Самоделки для дома и быта
• Альтернативная энергетика
• Мебель своими руками
• Строительство и ремонт
• Самоделки для рыбалки
• Поделки и рукоделие
• Самоделки из материала
• Самоделки для компьютера
• Самодельные супергаджеты
• Другие самоделки
• Материалы партнеров

Тепловой насос Френетта своими руками

В кругу СЕ сообщества тепловой насос Френетта является достаточно популярным устройством в силу своей простоты и КПД выше 1000%. Но мало кто знает, что сюрпризы и «чудеса», которые способно преподнести данное устройство, совсем не заканчиваются на его чрезвычайно высоком КПД, а пожалуй только начинаются!

Для тех, кто только начинает интересоваться темой свободной и альтернативной энергии, а также для тех, кто по каким-то причинам не успел познакомиться с данным устройством. Напомним, что в конце семидесятых годов прошлого века, американский изобретатель Евгений Френитт (Eugene Frenette) изобрел, собрал рабочий образец и запатентовал тепловой насос с КПД приблизительно равным 1000%. То есть данное устройство вырабатывало в десять раз больше тепла, чем потребляло электроэнергии.

В основе насоса Френетта лежат два цилиндра. Один из цилиндров большего диаметра внутри полый и служит статором, в него вставляется второй цилиндр, который является ротором. Нагрев залитого в большой цилиндр масла происходит за счет вращения цилиндра ротора. На валу, посредством которого приводится в движение ротор, также закреплен лопастной вентилятор, который за счет интенсивной циркуляции воздуха, обеспечивает отток тепла с внешнего цилиндра и нагревание помещения.

Впоследствие изобретатель неоднократно усовершенствовал и модернизировал конструкцию своего теплового насоса. На сегодняшний день известно более десяти различных моделей различающихся между собой конструктивными особенностями, но имеющие неизменный принцип нагрева жидкости, за счет вращения в ней, каких либо деталей. Представим Вашему вниманию наиболее удачную на наш взгляд модификацию теплового насоса Френнета, в основе которой лежит все тот же внешний полый цилиндр, в который также заливается масло, но вращаются в нем плоские, тонкие стальные диски в количестве восьми или более штук. Повышение эффективности в данном устройстве достигнутоза счет того, что масло циркулирует по замкнутой системе, состоящей из самого цилиндра, соединительных трубок и внешнего радиатора, который и является основным теплообменником в данной конструкции.

Хотя данная конструкция практически не содержит в себе скрытых нюансов, секретов и недоговорок автора и имеет очень простую для повторения в домашних условиях конструкцию, повального реплицирования ее мы увы пока не наблюдаем. Приведем Вашему вниманию некоторые из немногочисленных, доступных репликаций:

Также есть удачные репликации и среди зарубежных исследователей.

Также Вы без особого труда, при желании сможете найти еще несколько видеороликов показывающих удачные репликации насоса Френетта.

Серьезную работу над исследованием свойств данного устройства провели несколько российских ученых из Хабаровска. Назырова Наталья Ивановна, Сярг Александр Васильевич и Леонов Михаил Павлович. Предлагаемая ими конструкция выглядит следующим образом:

Универсальная генерирующая установка состоит из емкости 1 (фиг. 1), содержащей входной патрубок 2 для подачи холодной воды, выходного патрубка 3 для отвода, по необходимости, горячей воды, пара, кислорода и водорода, водонагревателя 4, опирающегося на подшипниковый узел 5 и приводящегося в высокооборотное вращение.

Водонагреватель 3 (фиг. 2) состоит из корпуса 6 и дисков 7 переменного диаметра, закрепленных гайкой 8 на валу 9.

Корпус 6 может иметь выгнутую (фиг. 2), коническую (фиг. 3а) или вогнутую (фиг. 3б) внутреннюю поверхность, на которой выполнены каналы 10 прямоугольного или квадратного сечения. Каналы 10 могут располагаться радиально (фиг. 4а), с наклоном (фиг. 4б) или криволинейно (фиг. 4в).

Конструкция дисков 7 предусматривает при установке их на вал 9 создание полостей 11, в которых при вращении водонагревателя 3 образуется вакуум при сбросе воды через круговые выходы 12 в каналы 10 корпуса 6.

Вал 9 (фиг. 2) имеет в верхней части полость 13 с диаметром «д», в нижней части которой выполнены отверстия 14, совпадающие числом и расположением с каналами 10 корпуса 6 при установке и закреплении последнего на вал 9.

Универсальная генерирующая установка работает следующим образом. При высокооборотном вращении водонагревателя 3 холодная вода, поступая через входной патрубок 2 в полость 13 вала 9, под действием центробежной силы с большой скоростью и под большим давлением выходит как из полости 13 вала 9 через отверстия 14 по каналам 10 в емкость 1, так и из полостей 11 через выходы 12 в каналы 10, при этом в полостях 11 образуется вакуум.

В моменты прохождения воды по каналам 10 через участки, сопрягаемые с выходами 12, со скоростью 80 — 95 метров в секунду на границах зон высокого давления и вакуума согласно известному явлению, имеющему место при адиабатических процессах, локальная температура в приграничных областях зон достигает 10 000oС и выше, что приводит к разогреву воды к моменту выхода ее из каналов 10 в емкость 1 до 100oС. При увеличении скорости прохождения воды по каналам 10 от 95 до 110 метров в секунду вода полностью превращается в пар. В интервале скоростей прохождения пара по каналам 10 от 110 до 165 метров в секунду происходит его разогрев до 400oС. При прохождении пара по каналам 10 со скоростью более 165 метров в секунду происходит разложение молекул воды на кислород и водород с большим поглощением тепла и понижением температуры водорода и кислорода на выходе из каналов 10 до минус 60oС и ниже.

При движении воды по каналам 10 со скоростью 135 метров в секунду и более за счет реактивной силы, создаваемой паром, выходящим из каналов 10, расположенных с наклоном (фиг. 4б) или криволинейно (фиг. 4в), создается устойчивый режим самогенерации универсальной генерирующей установки, что обеспечивает ее работу без внешнего источника питания.

Из емкости 1, по необходимости, горячая вода, пар или кислород и водород через выходной патрубок 3 поступают соответственно в системы горячего водоснабжения, отопления, пароснабжения, аккумуляции холода или сбора кислорода и водорода.

Наиболее эффективно универсальная генерирующая установка работает при выгнутой форме внутренней поверхности корпуса 6 при отношении максимального диаметра «Д» диска 7 (фиг. 2) к диаметру «д» полости вала 9 как 3:1, при отношении максимального диаметра «Д» диска 7 (фиг. 2) к высоте «Н» как 3:1, при пяти дисках 7, образующих четыре вакуумных зоны 11 с четырьмя круговыми выходами 12 в криволинейные каналы 10 прямоугольного сечения высотой 1,4 миллиметра и шириной 2 миллиметра.

Компоновка универсальной генерирующей установки может быть как горизонтальной, так и вертикальной, с верхним или нижним расположением привода, с установкой на одной или на двух подшипниковых опорах.

Создаваемое водонагревателем избыточное давление воды в емкости 1 позволяет универсальной генерирующей установке выполнять функции циркуляционного насоса.

Ну а теперь приведем некоторые наблюдения:

В соответствии с сущностью изобретения изготавливается универсальная генерирующая установка с числом оборотов до 13000 об/мин. При этом водонагреватель включает в себя: корпус с выгнутой поверхностью нижней стороны и высотой «Н» — 70 мм, с криволинейным расположением каналов в количестве 73 шт., имеющих прямоугольное сечение высотой 1,4 мм и шириной 2,0 мм; 5 дисков с максимальным диаметром нижнего диска «Д» — 210 мм, образующих четыре вакуумные зоны с четырьмя круговыми выходами в каналы; вала с диаметром «д» полости вала — 70 мм. Ожидаемые расчетные параметры изготавливаемой универсальной генерирующей установки:

При 7600 — 8000 оборотах в минуту происходит нагрев воды до 100oС;

При 8000-10000 оборотах в минуту происходит нагрев воды с парообразованием, 100oС и выше;

При 10000-13000 оборотах в минуту происходит парообразование с температурой пара до 400oС;

При 12500 оборотах в минуту устанавливается режим самогенерации.

При 15000 и выше оборотах в минуту происходит разложение воды на кислород и водород с температурой минус 60oС и ниже.

Как изготовить тепловой насос Френетта

Войти через:

Достаточно интересная разработка, позволяющая обеспечить отопление различных помещений — тепловой насос Френетта (своими руками создать такой агрегат достаточно просто, это по силам любому народному умельцу), не требующий никаких типов топлива.

Основной принцип работы установки Френетта
Из школьного курса физики известно о том, что сила трения между различными веществами способна привести к их разогреву до достаточно высоких температур. Именно эта особенность и была положена изобретателем Евгением Френеттом в основу созданного им теплового устройства.

Применяемые сегодня тепловые насосы Френетта претерпели множество изменений, конструкция устройства была значительно модифицирована и усовершенствована, но основной принцип функционирования остался прежним.

Насос данного типа представляет собой два сосуда, помещенных один внутрь другого, при этом пространство между ними заполняется техническим маслом. Внутренний цилиндр подсоединяется к валу электродвигателя, вращающемуся с большой скоростью. Благодаря этому под воздействием сил трения между поверхностями цилиндров и теплоносителем (маслом) происходит его разогрев до достаточно высоких температур.

Полученная тепловая энергия передается на традиционный радиатор отопления (масло поступает к нему по системам трубопроводов) или используется для нагрева воздуха, из которого при помощи встроенное крыльчатки формируются тепловые потоки.

По словам производителей, принцип действия теплового насоса Френетта позволяет получить устройство, КПД которого достигает 1000%, конечно поверить в это сложно (опять же исходя обычных школьных знаний физики) но стоит признать то, что эффективность конструкции

В первую очередь стоит отметить тот факт, что в качестве теплоносителя стоит применять именно масло, которое имеет большую (по сравнению с водой) температуру кипения. Конечно, имеются и водяные модификации насосов, но они имеют более сложную конструкцию. Это связано с тем, что получаемой в результате трения энергии хватает для перехода воды в парообразное состояние, в результате чего создается избыточное давление в системе, что приводит к необходимости повышения надежности всех узлов конструкции.
На практике применяют заводские установки и самодельные насосы Френетта, наиболее распространены следующие модификации:

Насосы с горизонтальным расположением рабочих цилиндров (барабанов) имеют небольшие габаритные размеры. Существуют модели, в которых роль внутреннего цилиндра играет вал электродвигателя, что позволяет существенно упростить конструкцию. Но при этом стоит особое внимание уделить уплотнению всех узлов при помощи сальников, резиновых манжет и других подобных элементов, протекание теплоносителя не допускается. Такой насос Френетта обеспечивает нагрев масла и подачу его в традиционный радиатор отопления.

Устройство, способное работать с повышенной эффективностью, представляет собой конструкцию из двух рабочих барабанов и крыльчатки. Центробежная сила, возникающая при раскручивании жидкости крыльчаткой, приводит к выбросу масла в минимальный зазор между поверхностями цилиндров. При этом количество выделяемой под действием сил трения тепловой энергии существенно увеличивается. Такая конструкция так же подключается к бытовым радиаторам отопления.

Промышленная установка, работающая по принципу насоса Френетта, в которой в качестве теплоносителя используется вода, способна работать без внешнего питающего устройства. Помните о том, что создать такую установку в домашних условиях практически невозможно, она представляет интерес только в промышленных масштабах.

Модель теплового насоса Френетта

Внутренний цилиндр представляет собой грибообразную конструкцию. При работе насоса теплоноситель (вода) нагревается до кипения и превращается в пар, возникающие реактивные силы обеспечивают его движение по внутренним каналам установки с высокой скоростью (достигает 135 метров в минуту). Благодаря этому обеспечивается высокая эффективность работы установки.

Все заводские модификации имеют достаточно высокую стоимость, поэтому особый интерес вызывают конструкции, которые можно самостоятельно собрать в домашних условиях.

Самодельный насос Френетта

Смонтировать насос Френетта своими руками достаточно просто, при этом вам не потребуются дорогостоящие детали и конструктивные узлы. Установка не требует применения дополнительных крыльчаток, а функции внутреннего цилиндра выполняют несколько обычных стальных дисков, размещенных на приводном валу.

Итак, основные элементы самодельной системы отопления, работающей по принципу теплового насоса Френетта:

Стальной наружный цилиндр подходящего диаметра.

Металлические диски, размер которых несколько меньше, чем внутренний диаметр цилиндра. Помните о том, что эффективность работы устройства будет повышаться по мере уменьшении зазора между конструктивными элементами.

Небольшой электродвигатель с удлиненным валом, на который монтируются внутренние диски.

Минеральное или другое техническое масло (например, рапсовое или хлопковое).

Система трубопроводов, обеспечивающих циркуляцию теплоносителя и бытовой радиатор отопления.

Вал электродвигателя или рабочая ось, соединенная с ним, устанавливается внутри наружного цилиндра на подшипниках. При этом не стоит забывать о надежном уплотнении данных узлов. На ось с определенным зазором монтируется требуемое количество рабочих диском. Обеспечить расстояние между ними можно при помощи гаек, которые накручиваются после каждого очередного диска. Высота гайки обычно не превышает 5-6 мм, количество дисков подбирается исходя из высоты цилиндра, весь внутренний объем должен быть заполнен ими.

В корпусе установки (наружном цилиндре) делают два отверстия (сверху и снизу). Через верхнее разогретое масло будет подаваться в систему отопления, а для его возврата в установку используется нижнее отверстие.

После сборки основных узлов насоса необходимо заполнить его маслом, подключить рабочую ось и электрическому приводу, входной и выходной патрубки к магистрали отопления. После герметизации конструкции можно запускать самодельный насос Френетта в работу.

Чтобы упростить управление устройством, сделать его эксплуатацию более удобной и эффективной, рекомендуется собрать систему автоматического управления, которая способно обеспечить включение установки при понижении температуры в помещении до определенного критического значения.

Область применения тепловых насосов

В принципе устройства данного типа можно использовать для обогрева самых различных помещений, начиная от гаражей, хозяйственных построек, жилых и производственных зданий, никаких ограничений в данном вопросе не существует.

Если использовать насос Френетта для обогрева отдельной комнаты или помещения, то целесообразно подключать его к обычным отопительным радиаторам. При применении данного устройства для обеспечения отопления в жилом доме, стоит рассмотреть возможность его совместной эксплуатации с системами водяного теплого пола. Такое конструктивное решение обеспечивает наиболее эффективное отопление. В этом случае датчик, обеспечивающий автоматическую работу, устанавливается в корпусе насоса, а не в стяжке (как для традиционных систем теплого пола).

Несмотря на то, что в эффективность работы такого простого устройства трудно поверить, практика показывает его надежность и высокую работоспособность. Поэтому, если вы задумались об обеспечении энергонезависимого отопления, обязательно рассмотрите возможность установки насосов Френетта.