مضخة Frenetta الحرارية: التصميم ومبدأ التشغيل + هل يمكنك تجميعها بنفسك؟

أولئك الذين يحبون العبث سيجدون دائمًا فائدة لقوتهم وصبرهم ونفاياتهم.من المكونات المجانية عمليا، يمكنهم بسهولة بناء شيء مفيد للغاية في الحياة اليومية.

على سبيل المثال، يمكنهم صنع مضخة حرارية فعالة من نوع Frenette بأيديهم دون إنفاق أي شيء. لكنهم سوف يقومون بتجديد معارفهم ومهاراتهم، وهذا لا يقدر بثمن، أليس كذلك؟

ستساعدك المعلومات المقدمة على فهم مبدأ تشغيل الوحدة. بمساعدتنا، يمكنك اتخاذ قرار بشأن التصميم ومعرفة كيفية صنع النموذج. ستوفر التعليمات الواضحة لإنتاج هذا النوع من المضخات الحرارية مساعدة فعالة للحرفيين المنزليين المستقلين.

نحن نقدم توصيات عملية لإنتاج منتجات محلية الصنع ونصائح حول تشغيل هذه المعدات.

كيف يعمل الجهاز

أولئك الذين تعاملوا مع قضايا التدفئة الفعالة من حيث التكلفة يعرفون اسم "المضخة الحرارية". خاصة عند دمجها مع مصطلحات مثل "المياه الأرضية"، "المياه المياه"، أو "ماء هواء" وما إلى ذلك وهلم جرا.

ليس لدى هذه المضخة الحرارية أي شيء مشترك مع جهاز Frenette. وبصرف النظر عن الاسم والنتيجة النهائية في شكل طاقة حرارية، والتي تستخدم في نهاية المطاف للتدفئة.

تحظى المضخات الحرارية التي تعمل وفقًا لمبدأ كارنو بشعبية كبيرة باعتبارها وسيلة فعالة من حيث التكلفة لتنظيم التدفئة وكنظام صديق للبيئة.

يرتبط تشغيل مثل هذا المجمع من الأجهزة بتراكم الطاقة ذات الإمكانات المنخفضة الموجودة في الموارد الطبيعية (الأرض والماء والهواء) وتحويلها إلى طاقة حرارية ذات إمكانات عالية.

تم تصميم اختراع يوجين فرينيت ويعمل بشكل مختلف تمامًا.

يعتمد مبدأ تشغيل هذا الجهاز على استخدام الطاقة الحرارية التي تنطلق أثناء الاحتكاك. يعتمد التصميم على أسطح معدنية ليست قريبة من بعضها البعض، ولكن على مسافة ما. المساحة بينهما مليئة بالسائل.

تدور أجزاء الجهاز بالنسبة لبعضها البعض باستخدام محرك كهربائي، ويتم تسخين السائل الموجود داخل الجسم والملامس للعناصر الدوارة.

يمكن استخدام الحرارة الناتجة لتسخين المبرد. توصي بعض المصادر باستخدام هذا السائل مباشرة لنظام التدفئة. في أغلب الأحيان، يتم توصيل المبرد العادي بمضخة Frenette محلية الصنع.

مثل مبرد نظام التدفئة يوصي الخبراء بشدة باستخدام الزيت بدلاً من الماء.

أثناء تشغيل المضخة، يميل هذا السائل إلى التسخين بقوة شديدة. الماء في مثل هذه الظروف يمكن أن يغلي ببساطة. يخلق البخار الساخن في مكان ضيق ضغطًا زائدًا، وهذا يؤدي عادةً إلى تمزق الأنابيب أو الغلاف. يعد استخدام الزيت أكثر أمانًا في هذه الحالة، نظرًا لأن نقطة غليانه أعلى بكثير.

لصنع مضخة فرينيت الحرارية، ستحتاج إلى محرك ومبرد وبعض الأنابيب وصمام فراشة فولاذي وأقراص فولاذية وقضيب معدني أو بلاستيكي وأسطوانة معدنية ومجموعة صامولة (+)

هناك رأي مفاده أن كفاءة مولد الحرارة هذا تتجاوز 100٪ ويمكن أن تصل إلى 1000٪. من وجهة نظر الفيزياء والرياضيات، هذا ليس بيانا صحيحا تماما.

تعكس الكفاءة فقدان الطاقة الذي يتم إنفاقه ليس على التدفئة، ولكن على التشغيل الفعلي للجهاز. بل إن الادعاءات الهائلة بالكفاءة العالية بشكل لا يصدق لمضخة فرينيت تعكس كفاءتها، وهو أمر مثير للإعجاب حقًا. استهلاك الطاقة لتشغيل الجهاز لا يكاد يذكر، ولكن كمية الحرارة المتولدة نتيجة لذلك ملحوظة للغاية.

فتسخين سائل التبريد إلى نفس درجات الحرارة باستخدام عنصر تسخين للتدفئة، على سبيل المثال، سيتطلب قدرًا أكبر بكثير من الكهرباء، وربما عشرات المرات أكثر. لن يتم تسخين سخان المنزل حتى عند هذا المستوى من استهلاك الكهرباء.

لماذا لا يتم تجهيز جميع المباني السكنية والصناعية بمثل هذه الأجهزة؟ قد تختلف الأسباب.

أولاًالماء هو مبرد أبسط وأكثر ملاءمة من الزيت.لا يسخن إلى درجات الحرارة المرتفعة هذه، والقضاء على عواقب تسرب المياه أسهل من تنظيف النفط المسكوب.

ثانيًابحلول الوقت الذي تم فيه اختراع مضخة فرينيت، كان نظام التدفئة المركزية موجودًا بالفعل وكان يعمل بنجاح. كان تفكيكه واستبداله بمولدات الحرارة باهظ التكلفة وسيسبب الكثير من الإزعاج، لذلك لم يفكر أحد جديًا في هذا الخيار. وكما يقولون، الأفضل هو عدو الخير.

توصيات لاستخدام الجهاز

تجدر الإشارة إلى أن الاختلافات في مضخة Eugene Frenette التي تستخدم الماء كمبرد لا تزال موجودة. ولكن عادة ما تكون هذه نماذج صناعية كبيرة تستخدم في المؤسسات المتخصصة.

يتم التحكم بدقة في تشغيل هذه الأجهزة باستخدام أدوات خاصة. يكاد يكون من المستحيل توفير مستوى مماثل من الأمان في المنزل.

رسم تخطيطي عام لمولد الحرارة الصناعي الذي طوره علماء خاباروفسك: 1 - السعة؛ 2 - أنبوب المدخل 3 - أنبوب المخرج 4 - سخان الماء. 5 - رمح تحمل. يستخدم الماء كمبرد

النسخة الأكثر شيوعًا لمضخة فرينيت، التي تستخدم الماء بدلاً من الزيت كمبرد، هي جهاز طوره علماء من خاباروفسك: ناتاليا إيفانوفنا نازيروفا، وميخائيل بافلوفيتش ليونوف، وألكسندر فاسيليفيتش سيارج. في هذا التصميم على شكل فطر، يتم غلي الماء خصيصًا ويتحول إلى بخار.

يتم بعد ذلك استخدام القوة التفاعلية للبخار لزيادة سرعة حركة سائل التبريد عبر قنوات المضخة إلى 135 م/دقيقة. ونتيجة لذلك، تكون تكاليف الطاقة اللازمة لتحريك سائل التبريد ضئيلة للغاية، ويكون العائد على شكل طاقة حرارية مرتفعًا جدًا.

ومع ذلك، يجب أن تكون هذه الوحدة متينة للغاية، ويجب مراقبة تشغيلها باستمرار لتجنب وقوع الحوادث.

ماذا يجب أن تفعل إذا كنت تخطط لاستخدام مضخة فرينيت لتدفئة غرفة كبيرة أو منزل بأكمله؟ الماء هو مبرد تقليدي، وقد تم تصميم معظم أنظمة التدفئة خصيصًا له. كما أن ملء نظام التدفئة بالكامل بالزيت السائل المناسب قد يكون مكلفًا.

يمكن حل هذه المشكلة بكل بساطة. بالإضافة إلى ذلك، من الضروري بناء مبادل حراري تقليدي حيث يقوم الزيت الساخن بتسخين المياه المتداولة عبر نظام التدفئة. سيتم فقدان بعض الحرارة، لكن التأثير الإجمالي سيظل ملحوظًا تمامًا.

يمكن استخدام المضخة الحرارية Frenette بنجاح مع أنظمة الأرضيات المسخنة بالمياه. ولكن بدلا من الماء، تحتاج إلى صب الزيت السائل في الأنابيب

قد تكون الفكرة المثيرة للاهتمام هي استخدام مضخة Frenette مع نظام التدفئة تحت البلاط. في هذه الحالة، يتم إطلاق سائل التبريد من خلال أنابيب بلاستيكية ضيقة موضوعة في ذراع التسوية الخرساني.

يعمل نظام التدفئة هذا بنفس الطريقة التي تعمل بها الأرضية التقليدية المسخنة بالمياه. وبطبيعة الحال، لا يمكن تنفيذ مشروع من هذا النوع إلا في منزل خاص، حيث لا يسمح باستخدام المباني السكنية الشاهقة إلا أرضية ساخنة كهربائية.

الطريقة العملية والمريحة لاستخدام مثل هذا الجهاز هي تسخين غرفة صغيرة: مرآب، حظيرة، ورشة عمل، إلخ. تتيح لك مضخة Frenetta حل مشكلة التدفئة المستقلة في مثل هذه الأماكن بشكل فعال وسريع.

استهلاك الطاقة لتشغيلها صغير مقارنة بالتأثير الحراري الناتج، وبناء مثل هذه الوحدة من أبسط المواد ليس بالأمر الصعب.

خيارات تصميم مضخة فرينيت

لم يخترع يوجين فرينيت الجهاز الذي يحمل اسمه فحسب، بل قام أيضًا بتحسينه بشكل متكرر، وخرج بإصدارات جديدة أكثر فعالية من الجهاز.

المضخة الأولى، التي حصل المخترع على براءة اختراعها عام 1977، كانت تستخدم أسطوانتين فقط:

• الخارجي - الأسطوانة المجوفة لها قطر أكبر وهي في حالة ثابتة
• الداخلية — قطر الحاوية أصغر قليلا من أبعاد تجويف الاسطوانة الخارجية.

قام المخترع بسكب الزيت السائل في المساحة الضيقة الناتجة بين جدران الأسطوانتين. وبطبيعة الحال، تم إغلاق جزء الهيكل الذي يوجد فيه سائل التبريد هذا بعناية لمنع تسرب الزيت.

هذا رسم تخطيطي للإصدار الأول من مضخة Frenette الحرارية. يقع عمود الدوران بشكل أفقي، ويتم وضع سائل التبريد في مساحة ضيقة بين أسطوانتين عاملتين (+)

يتم توصيل الأسطوانة الداخلية بعمود المحرك الكهربائي بطريقة تضمن دورانها السريع مقارنة بالأسطوانة الكبيرة الثابتة. تم وضع مروحة ذات دافعة في الطرف الآخر من الهيكل.

أثناء التشغيل، يسخن الزيت وينقل الحرارة إلى الهواء المحيط بالجهاز. أتاحت المروحة توزيع الهواء الدافئ بسرعة في جميع أنحاء الغرفة بأكملها.

نظرًا لتسخين هذا التصميم بقوة كبيرة، من أجل الاستخدام المريح والآمن، تم إخفاء الهيكل في علبة واقية. بالطبع، تم عمل ثقوب في العلبة لتدوير الهواء.

كانت الإضافة المفيدة للتصميم هي منظم الحرارة، الذي يمكن من خلاله أتمتة تشغيل مضخة Frenette إلى حد ما.

يقع المحور المركزي في نموذج المضخة الحرارية هذا عموديًا. المحرك في الأسفل، ثم هناك أسطوانات متداخلة، وهناك مروحة في الأعلى. وفي وقت لاحق، ظهر نموذج ذو محور مركزي أفقي.

تم استخدام نموذج مضخة حرارية Frenette مع عمود دوار موجه أفقيًا مع مشعاع تسخين، يتم تدوير الزيت الساخن بداخله (+)

كان هذا الجهاز هو الذي تم استخدامه لأول مرة ليس مع مروحة، ولكن مع مشعاع التدفئة. يتم وضع المحرك على الجانب، ويمر عمود الدوار عبر الأسطوانة الدوارة ويخرج.

هذا النوع من الأجهزة لا يحتوي على مروحة. ينتقل سائل التبريد من المضخة عبر الأنابيب إلى المبرد. وبطريقة مماثلة، يمكن نقل الزيت الساخن إلى مبادل حراري آخر أو مباشرة إلى أنابيب التسخين.

في وقت لاحق، تم تغيير تصميم المضخة الحرارية بشكل كبير. ظل عمود الدوار في وضع أفقي، لكن الجزء الداخلي كان مصنوعًا من أسطوانتين دوارتين ومروحة موضوعة بينهما. يتم استخدام الزيت السائل مرة أخرى كمبرد هنا.

في هذا الإصدار من المضخة الحرارية Frenette، تدور أسطوانتين جنبًا إلى جنب، ويتم فصلهما بواسطة دافعة مصممة خصيصًا مصنوعة من معدن متين للغاية (+)

عندما يدور هذا الهيكل، يسخن الزيت بشكل إضافي أثناء مروره عبر فتحات خاصة مصنوعة في المكره ومن ثم يخترق التجويف الضيق بين جدران مبيت المضخة والدوار.وبالتالي، تم زيادة كفاءة مضخة فرينيت بشكل ملحوظ.

يتم عمل ثقوب صغيرة على طول حواف المكره لمضخة الحرارة Frenette. يسخن سائل التبريد بسرعة وكفاءة عند المرور من خلاله (+)

ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن هذا النوع من المضخات ليس مناسبًا جدًا لتصنيعه في المنزل. أولاً، ستحتاج إلى العثور على رسومات موثوقة أو حساب التصميم بنفسك، ولن يتمكن من القيام بذلك سوى مهندس متمرس.

بعد ذلك سوف تحتاج إلى العثور على دافعة خاصة ذات فتحات بالحجم المناسب. يعمل هذا العنصر من المضخة الحرارية تحت أحمال متزايدة، لذلك يجب أن يكون مصنوعا من مواد متينة للغاية.

الإنتاج الذاتي للجهاز

تتيح لنا مراجعة خيارات التصميم لمضخة Frenette أن نفهم أنه يمكن استخدام مبادئ تشغيلها بدرجات متفاوتة من الكفاءة في الهياكل من مختلف الأنواع والأنواع. وتبقى الفكرة الأساسية كما هي: مساحة ضيقة بين العناصر المعدنية، مملوءة بالزيت، ويدورها محرك كهربائي.

يوضح الرسم البياني نسخة من المضخة الحرارية Frenette، والتي تستخدم عادة في التصنيع الذاتي للجهاز. أساس التصميم هو أقراص معدنية مفصولة بالمكسرات (+)

في المنزل، غالبا ما يتم تصنيع مضخة Frenette، وتتكون من سلسلة من الألواح المعدنية مفصولة بفجوة ضيقة.

لصنع مثل هذا الجهاز، تحتاج إلى إعداد المواد اللازمة:

• اسطوانة معدنية مجوفة
• مجموعة من الأقراص الفولاذية المتطابقة مع وجود ثقب في المنتصف؛
• مجموعة من المكسرات بارتفاع 6 مم؛
• الخيوط الفولاذية:
• محرك كهربائي بعمود ممتد
• تحمل؛
• المشعاع;
• ربط الأنابيب.

قد تكون أبعاد المضخة أكبر أو أصغر.ولكن يجب الحفاظ على المسافة بين الأقراص بالضبط - 6 ملم. يتم استخدام الصواميل القياسية كفواصل، ويكون القضيب الفولاذي هو مركز الهيكل.

يجب أن يتوافق سمكها مع قطر الجوز. إذا لم يكن لديك قضيب ملولب في متناول اليد، فما عليك سوى قطعه.

يجب أن تكون الأقراص المعدنية لمضخة الحرارة فرينيت أصغر قليلاً من قطر الجسم الأسطواني لضمان الدوران الحر والتسخين الأكثر كفاءة لسائل التبريد

من الواضح أن الفتحة الموجودة في الأقراص يجب أن تكون بحيث يمكن وضعها بحرية على القضيب المحوري. يجب أن يكون القطر الخارجي للأقراص أصغر بعدة ملليمترات من الهيكل. إذا لم تكن هناك عناصر جاهزة في متناول اليد، فسيتم قطع الأقراص من الصفائح المعدنية بنفسك أو يتم تكليف العمل بالخراطة.

يمكن قطع الأقراص الفولاذية لمضخة Frenette الحرارية في المنزل إذا كان لديك المعدات المناسبة

يمكن تصنيع الجسم الأسطواني من حاوية معدنية قديمة ذات تكوين مناسب أو ملحومة من المعدن. ستعمل أيضًا قطعة من الأنابيب المعدنية العريضة.

الجدران ملحومة حتى نهايات الاسطوانة. يجب أن يكون السكن مغلقًا حتى لا يتسرب الزيت. يجب عمل ثقوب إضافية في الأطراف العلوية والسفلية من السكن: للدخول والخروج من أنابيب التدفئة المؤدية إلى المبرد.

وبطبيعة الحال، يجب أن تكون جميع وصلات الأنابيب مختومة. بالنسبة للوصلات الملولبة، يتم استخدام مواد مانعة للتسرب خاصة: شريط FUM، الكتان، إلخ. إذا قررت استخدام أنابيب البولي بروبلين، ستحتاج إلى تركيبات خاصة وربما مكواة لحام لتثبيت هذه الأنابيب.

لا يلزم وجود محرك كهربائي عالي الأداء لتشغيل مضخة فرينيت.يعتبر الجهاز الذي يتم إزالته من جهاز منزلي قديم أو مكسور، مثل المروحة العادية، مناسبًا.

الغرض الرئيسي من المحرك الكهربائي هو تدوير العمود. قد يؤدي التدوير السريع بشكل مفرط إلى حدوث خلل في الجهاز. كلما كان دوران الهيكل أسرع، زادت حرارة المبرد.

يمكن إزالة محرك صغير لتدوير عمود المضخة الحرارية Frenette من الأجهزة المنزلية التالفة أو شراؤه من المتجر

لكي يدور القضيب بحرية، فأنت بحاجة إلى محمل مناسب للأحجام القياسية. عندما يتم إعداد جميع العناصر، يمكنك البدء في تجميع الجهاز. أولا، يتم تثبيت محور مركزي مع محمل في الجزء السفلي داخل السكن. ثم يتم تثبيت صامولة الفاصل على المحور، ثم يتم وضع القرص، والجوز مرة أخرى، والقرص مرة أخرى، وما إلى ذلك.

يتم تبديل الأقراص ذات المكسرات حتى يتم ملء العلبة إلى الأعلى. حتى في مرحلة الإعداد، يمكنك إجراء حسابات أولية على عدد الأقراص والمكسرات المطلوبة.

من الضروري إضافة سمك القرص إلى سمك الجوز (6 مم). اقسم ارتفاع الجسم على هذا الرقم. سيعطي الرقم الناتج معلومات حول العدد المطلوب من أزواج "الجوز + القرص". تم تثبيت الجوز أخيرًا.

بمجرد امتلاء السكن بهذه الأجزاء المتحركة، يتم ملؤه بالزيت السائل. لا يهم نوع الزيت، يمكنك تناول زيت معدني أو زيت بذرة القطن أو زيت بذور اللفت أو أي زيت آخر يتحمل الحرارة جيدًا ولا يتصلب. بعد ذلك، يتم تغطية الهيكل بغطاء علوي وملحوم بعناية.

عند هذه النقطة، عادة ما تكون أنابيب الرادياتير متصلة بالفعل بالأغطية. للراحة أثناء التثبيت والصيانة الإضافية للجهاز، يمكن تركيب صمامين للإغلاق على الأنابيب. أنت الآن بحاجة إلى توصيل محور المضخة الحرارية بعمود المحرك.

يتم توصيل النظام بالشبكة، ويتم فحص وجود التسريبات، وتقييم خصائص تشغيل الجهاز.

يمكن توصيل مضخة حرارية Frenette محلية الصنع بحديد الزهر التقليدي أو المبرد ثنائي المعدن، مما سيوفر تأثير التسخين اللازم

إذا تم كل شيء بشكل صحيح، سيبدأ المحور المزود بالأقراص في الدوران، مما يؤدي إلى تسخين الزيت داخل الجهاز. سوف يتحرك المبرد الساخن عبر الفتحة العلوية عبر الأنبوب إلى مشعاع التسخين. سيعود الزيت المبرد إلى مبيت المضخة الحرارية من خلال الأنبوب السفلي ليتم إعادة تسخينه.

لأتمتة تشغيل النظام، يمكنك استخدام مرحل خاص مزود بمستشعر درجة الحرارة، والذي يكتشف تسخين غلاف المضخة الحرارية ويقوم بإيقاف تشغيل المحرك أو تشغيله حسب الحاجة. سيؤدي ذلك إلى منع ارتفاع درجة حرارة النظام وتلف المحرك الكهربائي وزيادة عمر خدمة الجهاز بشكل عام.

استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع

يتم عرض نسخة مثيرة للاهتمام من مضخة Frenette في هذا الفيديو:

لسوء الحظ، لم تجد مضخة Frenette قبولا واسعا في صناعة التدفئة. من الصعب العثور على مثل هذا الجهاز الصناعي لتلبية الاحتياجات المنزلية في متاجر تحسين المنزل. لكن العديد من الحرفيين استخدموا بنجاح إنجازات هذا العالم وطبقوها في منازلهم والحمامات والجراجات وما إلى ذلك.

ربما أنت نفس الشخص الذي يعمل في مجال الأعمال اليدوية والذي تمكن من تحقيق فكرة فرينيت؟ يرجى مشاركة تجربتك - اترك تعليقات على المقالة وأضف صورًا لمنتجاتك. نموذج الاتصال موجود أدناه.