Urządzenie opatentowane w USA (patent Nr 5188090) w 1993 roku, a także w Kanadzie, Japoni i 11 europejskich krajach.
 

Wynalazca: inż. Jim Griggs. Produkcja i prawa do patentu: firma Hydro Dynamics

 

Urządzenie to służy do zamiany energii mechanicznej (jej źródłem może być silnik elektryczny, wiatrak itp.) na cieplną (zimna woda podawana do pompy wypływa w postaci pary lub gorącej wody i pary lub samej ciepłej wody). Pompa kawitacyjna (inne nazwy to: pompa hydrosoniczna, pompa implozyjna) została wynaleziona i opatentowana przez inż. Jima Griggsa. Autor wynalazku założył firmę "Hydro Dynamics", która zajmuje się ich produkcją, ulepszaniem i szukaniem nowych zastosowań dla tego urządzenia.Pompa hydrosoniczna jest niezwykle prostym, trwałym i "czystym ekologicznie" urządzeniem. Zanim przedstawię zasadę jej działania i konstrukcję, omówię kilka doświadczeń, zjawisk fizycznych, które pomogą zrozumieć o co w tym chodzi. W jaki sposób można doprowadzić ciecz (np. wodę) do wrzenia? Można to zrobić na dwa sposoby:
 

• Podgrzewając ciecz, aż osiągnie temperaturę wrzenia.
• Obniżając ciśnienie, co spowoduje obniżenie temperatury wrzenia (np.: umieszczając wodę w szczelnym pojemniku z którego wypompowujemy powietrze, możemy doprowadzić ją do wrzenia w temperaturze pokojowej)

Podczas przepływu cieczy w rurze jej prędkość jest największa w środku jej przekroju i stopniowo maleje jak zbliżamy się ku jej ściankom, natomiast ciśnienie (statyczne) jest najmniejsze w środku i rośnie wraz ze spadkiem prędkości. Podczas przepływu wody w rurach słychać czasami różne trzaski i inne dźwięki. Często jest to wynikiem kawitacji, czyli powstawania w cieczy pęcherzyków pary w strefie zmniejszonego ciśnienia i nagłe ich znikanie (implozja) w strefie większego ciśnienia.

Spójrzmy na rys.1a i b. Przez rurę płynie woda z dużą prędkością natrafiając na nagłe zwężenie przekroju, przeszkodę, za którą powstaje nagły spadek ciśnienia (czyli obniża się także temperatura wrzenia cieczy), co powoduje powstawanie pęcherzyków pary, które powiększają się dotąd, aż znajdą się w strefie zwiększonego ciśnienia w pobliżu ścianek rury gdzie następuje nagłe ich znikanie. Czas implozji takiego bąbla pary to tysięczne części sekundy, co powoduje, że w punkcie jego zniknięcia następuje wzrost ciśnienia nawet do 100÷1000 MPa. Ponieważ w takim przypadku jak na rys.1 a, b pęcherzyki pękają głównie w pobliżu ścianki, rura będzie podlegać stopniowemu niszczeniu (ze względu na tak wysokie ciśnienie). Zjawisko kawitacji może powodować także niszczenie wirników pomp, a nawet śrub okrętowych dużych statków.

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA POMPY KAWITACYJNEJ

Podczas badań nad przepływem wody w rurach Jim Griggs zauważył podwyższenie jej temperatury, które było większe niż mogłoby dawać tarcie i rozchodzące się fale uderzeniowe oraz dźwięki wewnątrz rury. Wynikiem tych badań było zbudowanie i opatentowanie pompy kawitacyjnej (zwanej też hydrosoniczną, ze względu na powstające dźwięki, fale uderzeniowe towarzyszące zjawisku kawitacji). Pompa ta daje więcej energii (w postaci ciepła), niż potrzeba do jej napędu (energii mechanicznej - jej źródłem może być silnik elektryczny, wiatrak itp.). Ten nadmiar energii nie bierze się z niczego - pochodzi ze zjawiska kawitacji (podobnie jak inne znane urządzenie - pompa ciepła mająca stosunek wytwarzanej energii cieplnej do pobieranej mechanicznej 4/1, wykorzystuje różnicę temperatur między powietrzem a ziemią lub wodą). Pompa ta była badana w NASA, gdzie potwierdzono wyniki uzyskane przez Griggsa. Jednak nie mam na razie danych ile wynosi stosunek wytwarzanej energii cieplnej do pobieranej mechanicznej. Wynalazek ten był też prezentowany w wielu programach TV, między innymi w emitowanym także w Polsce (w 1 lub 2 programie TVP - w 1998 lub 1999 roku) programie BBC poświęconym najnowszym odkryciom naukowym pt.: "Fantastyczna przyszłość".

Schemat pompy

Pompa składa się z wirnika w postaci walca, na którego bocznej powierzchni nawiercone są otwory. Walcowa (w postaci krótkiej rury) obudowa zamknięta jest dwoma talerzowymi pokrywami, w których osadzone są łożyska i uszczelnienia wału wirnika. W pokrywach znajdują się otwory: wlotowy (na dole) i wylotowy (u góry), przez które przepływa woda (lub inna ciecz). Wirnik jest takiej wielkości, aby między obudową i bocznymi pokrywami była pewna przerwa. Do pompy kawitacyjnej tłoczona jest woda (przez zwykłą pompę do wody). Gdy wirnik zaczyna się obracać woda wypływa pod wpływem siły odśrodkowej z jego otworów (prędkość obrotowa powinna być odpowiednio duża), w których wytwarza się niskie ciśnienie, próżnia - następuje obniżenie temperatury wrzenia wody i powstają tysiące małych pęcherzyków pary. Ponieważ woda przy powierzchni wirnika wiruje wraz z nim, jej prędkość jest tu większa (niższe ciśnienie) niż przy powierzchni obudowy, która jest nieruchoma (ciśnienie wody większe). W związku z tym pęcherzyki nie ulegają implozji przy powierzchni wirnika (nie niszczą go), lecz dopiero w pewnej odległości (większe ciśnienie) w samej wodzie zanim dotrą do powierzchni obudowy (między obudową a wirnikiem jest duży luz). Powoduje to, że cała energia implozji bąbla pary i wzrostu punktowego ciśnienia (do 100÷1000 MPa) jest przejmowana przez wodę, w postaci wzrostu temperatury. Ponieważ w pompie powstaje i zanika tysiące pęcherzyków, woda bardzo szybko zwiększa swoją temperaturę tak, że wypływa z niej para lub (w zależności od prędkości podawania wody do pompy) ciepła woda. Pompę można wykorzystać do ogrzewania, destylacji, produkcji różnych związków chemicznych (na wejście podajemy dwa różne związki, a na wyjściu otrzymujemy trzeci powstały w wyniku ich reakcji pod wpływem temperatury) itp.

Wygląd pompy - zdjęcia pobrane ze strony firmy "HYDRO DYNAMICS"

Schemat instalacji do ogrzewania domku jednorodzinnego

strona główna | kolektory słoneczne | pompy ciepła | ogniwa słoneczne | energia wiatru | energia biomasy | elektrownie wodne sklep ekologiczny | ciekawostki | formy finansowania | linki | bibliografia Wszelkie uwagi odnośnie funkcjonowania serwisu prosimy kierować pod adres [ seboo@konto.pl ] © Copyright 2000 - 2002 www.kolektory.eu - Gawlas Sebastian tel. 698 90 70 50