Благодаря использованию вихревых токов, создаваемых вращающимися магнитами, эта конструкция обеспечивает выделение тепла без использования топлива или преобразования электрической энергии.
В небольшой мастерской один строитель взял знакомую проблему и подошел к ней совершенно с другой стороны. Вместо того чтобы полагаться на топливо или электричество, он сосредоточился на самом движении как источнике тепла.
В результате получился компактный водонагреватель с механическим приводом, который производит тепло с помощью магнитных полей и медных трубок. Система, разработанная компанией Greenhill Forge, опирается на более ранние разработки генераторов, но смещает цель с выработки электроэнергии на прямую тепловую мощность.
В концептуальном плане это простая идея, но её реализация во многом зависит от тщательного проектирования и точного строительства.
Медная спираль для нагрева
Основная часть системы расположена между двумя вращающимися магнитными роторами. Между ними находится плоский диск, полностью изготовленный из медной трубки. Трубка намотана в плотную спираль и спаяна в единый непрерывный проводник. Во время работы через внутреннюю часть этой трубки протекает вода.
Вращаясь мимо медной проволоки, магниты создают внутри металла вихревые токи. Эти токи генерируют тепло внутри стенок трубок. Вместо того чтобы терять это тепло, система немедленно его улавливает.
Движущаяся вода поглощает тепло непосредственно при прохождении через змеевик. Преобразование в электричество отсутствует, и нет дополнительного нагревательного элемента. Процесс остается прямым и эффективным.
Создано на основе точности
Процесс сборки начинается со стального шаблона, предназначенного для фиксации всех деталей. Это обеспечивает равномерное формирование медной катушки и поддержание постоянного расстояния между элементами.
Трубка толщиной около 8 мм аккуратно обматывается, образуя равномерную спираль. Зажимы фиксируют конструкцию, а пайка соединяет всю катушку между собой.
После очистки статор устанавливается в квадратную раму. Магнитные роторы располагаются по обеим сторонам, удерживаясь в выровненном положении подшипниками и контргайками. Плавное вращение крайне важно. Даже небольшие отклонения могут снизить производительность или создать нестабильность. Перекачивание воды осуществляется компактным погружным насосом. Он перекачивает около 600 литров в час, потребляя всего 10 Вт.
Производительность масштабируется в зависимости от оборотов в минуту.
Для проведения испытаний использовалась сетевая дрель. При скорости вращения около 400 об/мин нагреватель обработал 1,5 литра воды. Температура поднялась с 46,2°F до 75,9°F за три минуты. Температура воды на выходе из системы достигла 83,1°F. Это соответствует примерно 575 ваттам тепловой мощности.
Производительность в значительной степени зависит от скорости вращения. Зависимость нелинейная. Выходная мощность увеличивается пропорционально квадрату частоты вращения. Удвоение скорости приводит к четырехкратному увеличению тепловыделения. При 2000 об/мин система может достигать мощности около 14,5 кВт в идеальных условиях.
В ходе испытаний температура меди оставалась близкой к температуре воды. Это свидетельствовало о высокой эффективности теплопередачи. Двигатель дрели перегрелся раньше, чем сам нагреватель вышел из строя.
Система работает наиболее эффективно в сочетании с прямым механическим приводом. Ветряная турбина или небольшая гидроэлектростанция могут приводить роторы в движение без потерь на преобразование. Нагрев начинается сразу после начала вращения системы и прекращается после его завершения. Это делает ее хорошо подходящей для источников энергии с переменной выработкой.
Кроме того, это позволяет избежать многих распространенных проблем, связанных с системами отопления. Нет хранилища топлива, нет выхлопной системы и нет традиционного нагревательного элемента, который мог бы выйти из строя. Для пользователей, не подключенных к централизованной сети, эта конструкция предлагает практичную альтернативу. Она преобразует имеющееся движение в полезное тепло с минимальной сложностью и меньшим количеством точек отказа.
Sourse: interestingengineering.com
