Bomba de calor Frenetta: diseño y principio de funcionamiento + ¿puedes montarla tú mismo?
Quienes aman jugar siempre encontrarán utilidad a su propia fuerza, paciencia y materiales de desecho.A partir de componentes prácticamente gratuitos, pueden construir fácilmente algo extremadamente útil en la vida cotidiana.
Por ejemplo, pueden fabricar con sus propias manos una eficiente bomba de calor Frenette sin gastar nada. Pero repondrán sus conocimientos y habilidades, y esto no tiene precio, ¿verdad?
La información presentada le ayudará a comprender el principio de funcionamiento de la unidad. Con nuestra ayuda podrás decidir el diseño y aprender cómo se fabrica el modelo. Las instrucciones claras para la producción de este tipo de bomba de calor ayudarán eficazmente a los artesanos del hogar independientes.
Brindamos recomendaciones prácticas para producir productos caseros productivos y consejos para operar dichos equipos.
El contenido del artículo:
Cómo funciona el dispositivo
Quienes han estado en contacto con cuestiones relacionadas con la calefacción económica conocen el nombre "bomba de calor". Especialmente en combinación con términos como “tierra-agua”, "agua agua", o "aire agua" etcétera.
Una bomba de calor de este tipo no tiene prácticamente nada en común con el dispositivo Frenette. Aparte del nombre y el resultado final en forma de energía térmica, que finalmente se utiliza para calentar.
Las bombas de calor que funcionan según el principio de Carnot son muy populares como forma rentable de organizar la calefacción y como sistema respetuoso con el medio ambiente.
El funcionamiento de un complejo de dispositivos de este tipo está asociado con la acumulación de energía de bajo potencial contenida en los recursos naturales (tierra, agua, aire) y su conversión en energía térmica de alto potencial.
El invento de Eugene Frenette está diseñado y funciona de forma completamente diferente.
El principio de funcionamiento de este dispositivo se basa en el aprovechamiento de la energía térmica que se libera durante la fricción. El diseño se basa en superficies metálicas ubicadas no cerca una de la otra, sino a cierta distancia. El espacio entre ellos se llena de líquido.
Las partes del dispositivo giran entre sí mediante un motor eléctrico, el líquido ubicado dentro de la carcasa y en contacto con los elementos giratorios se calienta.
El calor resultante se puede utilizar para calentar el refrigerante. Algunas fuentes recomiendan utilizar este líquido directamente para el sistema de calefacción. La mayoría de las veces, se conecta un radiador normal a una bomba Frenette casera.
Como refrigerante del sistema de calefacción Los expertos recomiendan encarecidamente utilizar aceite en lugar de agua.
Durante el funcionamiento de la bomba, este líquido tiende a calentarse mucho. El agua en tales condiciones puede simplemente hervir. El vapor caliente en un espacio confinado crea un exceso de presión, lo que generalmente provoca la rotura de las tuberías o de la carcasa. Es mucho más seguro utilizar aceite en esta situación, ya que su punto de ebullición es mucho mayor.
Existe la opinión de que la eficiencia de dicho generador de calor supera el 100% e incluso puede llegar al 1000%. Desde el punto de vista de la física y las matemáticas, esta no es una afirmación del todo correcta.
La eficiencia refleja la pérdida de energía gastada no en calefacción, sino en el funcionamiento real del dispositivo. Más bien, las fenomenales afirmaciones sobre la increíblemente alta eficiencia de la bomba Frenette reflejan su eficiencia, que es realmente impresionante. El consumo de energía para el funcionamiento del dispositivo es insignificante, pero la cantidad de calor que se genera es muy notable.
Para calentar el refrigerante a las mismas temperaturas, por ejemplo con un elemento calefactor, se necesitaría mucha más electricidad, quizás decenas de veces más. Un calefactor doméstico ni siquiera calentaría con este nivel de consumo de electricidad.
¿Por qué no todas las viviendas e industrias están equipadas con estos dispositivos? Las razones pueden variar.
En primer lugar, el agua es un refrigerante más simple y conveniente que el aceite.No se calienta a temperaturas tan altas y eliminar las consecuencias de las fugas de agua es más fácil que limpiar el petróleo derramado.
En segundo lugar, cuando se inventó la bomba Frenette ya existía un sistema de calefacción centralizado que funcionaba con éxito. Desmantelarlo para sustituirlo por generadores de calor habría sido demasiado caro y habría causado muchos inconvenientes, por lo que nadie consideró seriamente esta opción. Como dicen, lo mejor es enemigo de lo bueno.
Recomendaciones para usar el dispositivo.
Vale la pena señalar que todavía existen variaciones de la bomba Eugene Frenette que utiliza agua como refrigerante. Pero normalmente se trata de grandes modelos industriales que se utilizan en empresas especializadas.
El funcionamiento de dichos dispositivos se controla estrictamente mediante instrumentos especiales. Es casi imposible ofrecer un nivel similar de seguridad en casa.
La versión más popular de la bomba Frenette, que utiliza agua en lugar de aceite como refrigerante, es un dispositivo desarrollado por científicos de Khabarovsk: Natalya Ivanovna Nazyrova, Mikhail Pavlovich Leonov y Alexander Vasilyevich Syarg. En este diseño en forma de hongo, el agua se hierve especialmente y se convierte en vapor.
La fuerza reactiva del vapor se utiliza entonces para aumentar la velocidad de movimiento del líquido refrigerante a través de los canales de la bomba a 135 m/min. Como resultado, los costes energéticos para mover el refrigerante son mínimos y el retorno en forma de energía térmica es muy alto.
Sin embargo, dicha unidad debe ser extremadamente duradera y su funcionamiento debe controlarse constantemente para evitar accidentes.
¿Qué debe hacer si planea utilizar una bomba Frenette para calentar una habitación grande o una casa entera? El agua es un refrigerante tradicional; la mayoría de los sistemas de calefacción están diseñados específicamente para ella. Y llenar un sistema de calefacción completo con el aceite líquido adecuado puede resultar costoso.
Este problema se puede resolver de forma muy sencilla. Además, es necesario construir un intercambiador de calor convencional en el que el aceite calentado calentará el agua que circula por el sistema de calefacción. Se perderá algo de calor, pero el efecto general seguirá siendo bastante notable.
Una idea interesante podría ser utilizar una bomba Frenette en combinación con sistema de calefacción por suelo radiante. En este caso, el refrigerante se libera a través de estrechos tubos de plástico colocados sobre una solera de hormigón.
Este sistema de calefacción funciona de la misma manera que un suelo calentado por agua convencional. Por supuesto, un proyecto de este tipo solo se puede implementar en una casa privada, ya que los edificios de apartamentos de gran altura solo pueden usarse suelo radiante electrico.
Una forma práctica y cómoda de utilizar un dispositivo de este tipo es calentar una habitación pequeña: garaje, granero, taller, etc. La bomba Frenetta le permite resolver de forma eficaz y rápida el problema de la calefacción autónoma en dichos lugares.
El consumo de energía para su funcionamiento es pequeño en comparación con el efecto térmico resultante y no es difícil construir una unidad de este tipo con los materiales más simples.
Opciones de diseño de bomba Frenette
Eugene Frenette no solo inventó el dispositivo que lleva su nombre, sino que también lo mejoró repetidamente, creando versiones nuevas y más efectivas del dispositivo.
La primera bomba, que el inventor patentó en 1977, utilizaba sólo dos cilindros:
- exterior - el cilindro hueco tiene un diámetro mayor y está en estado estático
- interior — el diámetro del recipiente es ligeramente menor que las dimensiones de la cavidad del cilindro exterior.
El inventor vertió aceite líquido en el estrecho espacio resultante entre las paredes de los dos cilindros. Por supuesto, la parte de la estructura en la que se encontraba este líquido refrigerante fue cuidadosamente sellada para evitar fugas de aceite.
El cilindro interior está conectado al eje del motor eléctrico de tal manera que garantice su rápida rotación con respecto al cilindro grande estacionario. En el extremo opuesto de la estructura se colocó un ventilador con impulsor.
Durante el funcionamiento, el aceite se calentó y transfirió calor al aire que rodea el dispositivo. El ventilador permitió distribuir rápidamente el aire caliente por toda la habitación.
Dado que este diseño se calentaba bastante, para un uso cómodo y seguro, la estructura se ocultó en una funda protectora. Por supuesto, se hicieron agujeros en la carcasa para que circulara el aire.
Un complemento útil al diseño fue un termostato, con el que se podía automatizar hasta cierto punto el funcionamiento de la bomba Frenette.
El eje central en este modelo de bomba de calor se sitúa de forma vertical. El motor está en la parte inferior, luego hay cilindros anidados y hay un ventilador en la parte superior. Posteriormente apareció un modelo con un eje central horizontal.
Fue este dispositivo el que se utilizó por primera vez en combinación no con un ventilador, sino con un radiador de calefacción. El motor se coloca a un lado y el eje del rotor pasa a través del tambor giratorio y sale.
Este tipo de dispositivo no tiene ventilador. El refrigerante de la bomba pasa a través de tuberías hasta el radiador. De manera similar, el aceite calentado se puede transferir a otro intercambiador de calor o directamente a los tubos de calefacción.
Posteriormente se modificó considerablemente el diseño de la bomba de calor Frenette. El eje del rotor todavía permanecía en posición horizontal, pero la parte interior estaba formada por dos tambores giratorios y un impulsor colocado entre ellos. Aquí se vuelve a utilizar aceite líquido como refrigerante.
Cuando esta estructura gira, el aceite se calienta adicionalmente al pasar a través de orificios especiales hechos en el impulsor y luego penetra en la estrecha cavidad entre las paredes de la carcasa de la bomba y su rotor.De este modo, la eficiencia de la bomba Frenette aumentó significativamente.
Sin embargo, cabe señalar que este tipo de bomba no es muy adecuada para fabricarla en casa. En primer lugar, deberá encontrar dibujos fiables o calcular el diseño usted mismo, y sólo un ingeniero experimentado puede hacerlo.
Luego necesitarás encontrar un impulsor especial con orificios del tamaño apropiado. Este elemento de la bomba de calor funciona bajo cargas elevadas, por lo que debe estar fabricado con materiales muy duraderos.
Autoproducción del dispositivo.
Una revisión de las opciones de diseño de la bomba Frenette nos permite comprender que los principios de su funcionamiento se pueden utilizar con diversos grados de eficiencia en estructuras de diversos tipos y tipos. La idea básica sigue siendo la misma: un espacio estrecho entre elementos metálicos, lleno de aceite y girado por un motor eléctrico.
En casa, la bomba Frenette se fabrica con mayor frecuencia y consta de una serie de placas de metal separadas por un espacio estrecho.
Para fabricar dicho dispositivo, es necesario preparar los materiales necesarios:
- cilindro metálico hueco;
- un conjunto de discos de acero idénticos con un agujero en el centro;
- juego de tuercas de 6 mm de altura;
- varilla de acero roscada:
- motor eléctrico con eje extendido;
- cojinete;
- Radiador;
- tuberías de conexión.
Las dimensiones de la bomba pueden ser mayores o menores.Pero la distancia entre los discos debe mantenerse exactamente: 6 mm. Se utilizan tuercas estándar como espaciadores y una varilla de acero es el centro de la estructura.
Su espesor debe corresponder al diámetro de la tuerca. Si no tienes una varilla roscada a mano, simplemente tendrás que cortarla.
Obviamente, el orificio en los discos debe ser tal que puedan colocarse libremente sobre la varilla axial. El diámetro exterior de los discos debe ser unos milímetros más pequeño que el de la carcasa. Si no hay elementos prefabricados a mano, los discos se cortan usted mismo de chapa o se confía el trabajo a un tornero.
El cuerpo cilíndrico puede estar fabricado a partir de un recipiente metálico viejo de una configuración adecuada o soldado de metal. También funcionará un trozo de tubo de metal ancho.
Las paredes están soldadas a los extremos del cilindro. La carcasa debe estar sellada para que no haya fugas de aceite. Se deben hacer orificios adicionales en los extremos superior e inferior de la carcasa: para la entrada y salida de los tubos de calefacción que conducen al radiador.
Por supuesto, todas las conexiones de tuberías deben estar selladas. Para conexiones roscadas se utilizan selladores especiales: cinta FUM, lino, etc. Si se decide utilizar tubos de polipropileno, necesitará accesorios especiales y, posiblemente, un soldador para instalar dichos tubos.
No se requiere un motor eléctrico de alto rendimiento para operar la bomba Frenette.Es adecuado un dispositivo extraído de un electrodoméstico viejo o roto, como un ventilador normal.
El objetivo principal de un motor eléctrico es hacer girar el eje. Una rotación excesivamente rápida puede provocar un mal funcionamiento del dispositivo. Cuanto más rápido gira la estructura, más se calienta el refrigerante.
Para que la varilla gire libremente, necesita un rodamiento adecuado de tamaños estándar. Cuando todos los elementos estén preparados, puede comenzar a ensamblar el dispositivo. Primero, se instala un eje central con un rodamiento en la parte inferior dentro de la carcasa. Luego se atornilla la tuerca espaciadora al eje, luego se coloca el disco, nuevamente la tuerca, nuevamente el disco, etc.
Los discos con tuercas se alternan hasta llenar la carcasa hasta arriba. Incluso en la etapa de preparación, puede realizar cálculos preliminares sobre la cantidad de discos y tuercas necesarios.
Es necesario sumar el grosor del disco al grosor de la tuerca (6 mm). Divide la altura del cuerpo por esta cifra. El número resultante dará información sobre el número requerido de pares "tuerca + disco". La tuerca se instala al final.
Una vez que la carcasa se llena con estas piezas móviles, se llena con aceite líquido. No importa el tipo de aceite, puedes tomar aceite mineral, de algodón, de colza o cualquier otro que tolere bien el calor y no se endurezca. Después de eso, la estructura se cubre con una tapa superior y se suelda cuidadosamente.
En este punto, los tubos del radiador normalmente ya están unidos a las tapas. Para mayor comodidad durante la instalación y el mantenimiento adicionales del dispositivo, se pueden instalar dos válvulas de cierre en las tuberías. Ahora necesitas unir el eje de la bomba de calor al eje del motor.
Se conecta el sistema a la red, se verifica la presencia de fugas y se evalúan las características de funcionamiento del dispositivo.
Si todo se hace correctamente, el eje con discos comenzará a girar, calentando el aceite dentro del dispositivo. El refrigerante caliente pasará a través del orificio superior a través del tubo hacia el radiador de calefacción. El aceite enfriado regresará a la carcasa de la bomba de calor a través del tubo de bajada para recalentarse.
Para automatizar el funcionamiento del sistema, puede utilizar un relé especial con sensor de temperatura, que detecta el calentamiento de la carcasa de la bomba de calor y apaga o enciende el motor según sea necesario. Esto evitará el sobrecalentamiento del sistema, daños al motor eléctrico y, en general, aumentará la vida útil del dispositivo.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
En este vídeo se presenta una versión interesante de la bomba Frenette:
Desafortunadamente, la bomba Frenette no ha encontrado una amplia aceptación en la industria de la calefacción. Un dispositivo industrial de este tipo para las necesidades del hogar es difícil de encontrar en las tiendas de mejoras para el hogar. Pero muchos artesanos utilizaron con éxito los logros de este científico y los aplicaron en sus casas, baños, garajes, etc.
¿Quizás eres el mismo aficionado al bricolaje que logró hacer realidad la idea de Frenette? Comparta su experiencia: deje comentarios sobre el artículo y agregue fotografías de sus productos. El formulario de contacto se encuentra debajo.
Cuando los mecanismos funcionan, siempre hay fricción, lo que en la gran mayoría de los casos es indeseable.En el motor de un automóvil, por ejemplo, es aproximadamente el 10%. En otros dispositivos puede haber un porcentaje diferente, pero a priori no puede superar el 100%, de lo contrario toda la energía se gastaría en calor. Incluso un escolar lo sabe. Por lo tanto, una bomba de este tipo es una estafa común. Es más fácil y sencillo convertir la electricidad en calor directamente sin mecanismos estúpidos.
Aquí nos referimos a la eficiencia no en el sentido físico (en el que, por supuesto, no puede ser más del 100%), sino en términos de energía gastada de un tipo (electricidad) para extraer energía de otro tipo. Bueno, por ejemplo, para encender una cerilla, golpeas una caja, creas calor inicial mediante la fricción y luego la cerilla comienza a arder y te “da” mucha más energía de la que gastaste. Desde el punto de vista de la física, por supuesto, no existe una eficiencia mayor que uno, pero desde el punto de vista del consumidor de energía, una persona, gastó mucho menos de lo que recibió. Especialmente si este fósforo provoca un incendio.
Es como encender un fuego con yesca en lugar de cerillas. La idea es interesante, pero solo en términos de uso como conversión de energía mecánica en energía térmica, por ejemplo, de un molino de viento o una rueda hidráulica, o esclavos :)
Convertir la energía eléctrica en energía mecánica y luego en energía térmica es ineficaz.
Al encender una cerilla, se desencadena el proceso de liberación de energía química, por lo que el ejemplo es incorrecto.
En una bomba de calor de Carnot, el calor se transfiere de una parte del sistema a otra, por lo que en realidad se puede obtener más calor en el receptor que la energía gastada en su transferencia.
Aquí no hay "transferencia" de calor, sino pura transformación de energía mecánica en energía térmica, por lo que no se puede hablar de "más del 100%".
El ejemplo con una coincidencia no sólo es incorrecto, sino que no es adecuado en absoluto en este caso. La energía de fricción del agua contra las paredes de esta estructura será proporcional a la energía gastada en hacer girar el eje, teniendo en cuenta la viscosidad del material vertido en el tanque. La energía de fricción no se almacena ni se libera del agua y no excederá el costo de liberación, como en el ejemplo del partido.
...o el bosque :))
Por lo tanto, una bomba de este tipo es una estafa común. Es más fácil y sencillo convertir la electricidad en calor directamente sin mecanismos estúpidos.
¿Qué pasa con una transmisión automática en un automóvil? No hay placas, sino impulsores y engranajes. Y todo pasa por refrigeración del radiador... Conduce un par de cuartos y toca la bandeja de la transmisión automática.
¿Dónde están los discos estacionarios entre los giratorios? ¿Por qué no hay palabras sobre ellos?
Porque el artículo describe el principio general de funcionamiento de la bomba Frenette y también habla de diagramas y algunas opciones caseras. En general, con esta bomba hay más molestias que beneficios, para ser honesto: el equipo es inestable, no se recomienda ponerlo en funcionamiento usted mismo, es posible que se produzcan accidentes.
El número de vórtices estacionarios en una bomba Frenette puede ser diferente, depende de los indicadores que se deban alcanzar. Adjuntaré parte del dibujo para mostrar con más detalle la estructura de dicho equipo. En general, todos los proyectos relacionados con la bomba Frenette son experimentales. Si agregas agua y te “excedes” con la velocidad, puedes descomponerla en hidrógeno y oxígeno, y esa es una historia completamente diferente.
Me temo que no será posible “exagerar” la velocidad en este tipo de convertidores de energía domésticos para descomponer el oxígeno y el hidrógeno, porque será necesario aplicar energía como en un reactor nuclear. Para ello es más fácil montar una célula Meyer y descomponerla directamente con electricidad.
No habrá más calor que la energía consumida por el motor de la red. El dispositivo, antes llamado agitador Joule, no es más que un calentador mecánico del líquido refrigerante. En lugar de un motor eléctrico, es mejor utilizar una rueda de viento. En este caso, las pérdidas desaparecerán al convertir la energía mecánica en energía eléctrica, que luego se utiliza para calentar.
Toda la información. Lo mismo y ningún dispositivo que funcione excepto *argon* en video y luego sin encenderlo, si alguien logró crear un dispositivo que funcione, está listo para comprar.
Yo personalmente me ocupé de este tema. Conclusión: las leyes de la física en nuestro sistema no han sido derogadas. Calcula los costes y todo quedará claro. Si utilizamos esclavos como sugiere Pablo, entonces podemos argumentar más. Accionamientos: turbinas eólicas, turbinas hidráulicas; hablando en serio, el período de recuperación de la inversión es muy vago.
El dispositivo proporcionará un poco menos de calor que un elemento calefactor, ya que se perderá parte de la energía que calentó el motor (devanados, cojinetes). El dispositivo es un "calentador mecánico de líquido refrigerante". Se recomienda utilizarlo para la conversión directa de la energía eólica en calor. La eficiencia es cercana al 100%. Cuando se utiliza un generador eléctrico, la eficiencia disminuirá al 50%.
Bla, bla, bla. Señores de la crítica. ¿Dónde están sus proyectos, montaje, dimensiones, resultados de pruebas?
información sobre la potencia del motor eléctrico, velocidad, capacidad de la bomba y almacenamiento
contenedores, tiempo de funcionamiento del motor para calentar el líquido a una temperatura determinada, consumo de electricidad. Prácticas. Oye, respóndeme.
¡Así es, Nikolai!
La mayoría de ellos son quejosos... ya sea por envidia o por algo más.
presunción