Como nossos marinheiros vivem em submarinos (17 fotos)

02.12.2014

Muitas pessoas associam o aquecimento elétrico em casa com a instalação de caldeiras de água adequadas com elementos de aquecimento, convetores ou a instalação de pisos de filme quente. No entanto, existem muitas outras opções. Em residências privadas modernas, caldeiras de eletrodo ou íon são instaladas, nas quais um par de eletrodos primitivos transfere energia para o refrigerante sem quaisquer intermediários.

Pela primeira vez, caldeiras de aquecimento do tipo iônico foram desenvolvidas e implementadas na União Soviética para aquecer compartimentos submarinos. As instalações não causavam ruídos adicionais, tinham dimensões compactas, não havia necessidade de projetar sistemas de exaustão e efetivamente aquecer a água do mar, que servia como principal transportador de calor.

O transportador de calor que circula pelos tubos e entra no tanque de trabalho da caldeira está em contato direto com a corrente elétrica. Íons carregados com sinais diferentes começam a se mover caoticamente e colidir. Devido à resistência resultante, o refrigerante aquece.

• 1 História de aparência e princípio de operação
• 2 Características: vantagens e desvantagens
• 3 Design e especificações
• 4 tutorial em vídeo
• 5 caldeira de íon DIY simples
• 6 Características de instalação de caldeiras iônicas
• 7 fabricantes e custo médio

História de aparência e princípio de operação

Durante apenas 1 segundo, cada um dos eletrodos colide com os outros até 50 vezes, mudando seu sinal. Devido à ação da corrente alternada, o líquido não se divide em oxigênio e hidrogênio, retendo sua estrutura. Um aumento na temperatura leva a um aumento na pressão, o que força o refrigerante a circular.

Para atingir a eficiência máxima da caldeira de eletrodo, você terá que monitorar constantemente a resistência ôhmica do líquido. Em uma temperatura ambiente clássica (20-25 graus), não deve exceder 3 mil ohms.

Água destilada não deve ser despejada no sistema de aquecimento. Não contém sais na forma de impurezas, o que significa que não se deve esperar que seja aquecido desta forma - não haverá meio entre os eletrodos para a formação de um circuito elétrico.

Para obter instruções adicionais sobre como fazer você mesmo uma caldeira de eletrodo, leia aqui

Fazer uma caldeira de eletrodo por conta própria é simples e eficaz

O estudo do circuito de aquecimento térmico permite fazer caldeiras de aquecimento a eletrodo com as próprias mãos.

Aqui você precisa considerar o princípio de funcionamento e as propriedades dos elementos envolvidos, a saber:

• eletrodo;
• agua;
• dispositivos de controle e automação.

Quando aquecida, a água perde resistência e libera energia devido à divisão de uma molécula de água sob a influência de uma corrente elétrica, aumenta de volume e atua para aquecer o volume da sala.

Este fenômeno e suas consequências são bem estudados, pois, atualmente, as caldeiras não utilizam a composição usual de água, mas uma destilada especialmente desenhada, para aumentar a duração de operação.

Conectando uma caldeira monofásica com controle automático

As instruções dadas por um dos autores que patentearam sua versão de tal caldeira a eletrodo dirão como o cálculo da quantidade necessária de calor e potência de aquecimento do refrigerante leva à escolha de um esquema de aquecimento térmico. Isso é mostrado no vídeo.

O projeto da caldeira com eletrodo é muito simples. Quebras de peças internas são praticamente excluídas, portanto, a durabilidade do trabalho por muitos anos supera as caldeiras TEN, cujo recurso se esgota, em primeiro lugar, regularmente, e em segundo lugar, é bastante imprevisível.

O preço de uma caldeira a eletrodo feita de acordo com o método do autor é várias vezes menor do que a mesma versão de fábrica.

No entanto, uma caldeira de eletrodo de fábrica também é muito econômica em operação devido ao uso de combustível de baixa caloria e um bom sistema de automação de trabalho. Ao mesmo tempo, não é necessária manutenção, não há custos operacionais.

Dependendo das necessidades específicas, existem vários esquemas para conectar a caldeira ao sistema geral:

• em paralelo com outras caldeiras;
• Fase única;
• caldeira trifásica;
• conexão de blocos de regulação e controle automático.

A caldeira a eletrodo pode ser utilizada tanto para aquecimento como para aquecimento de água em casas de banho e cozinhas para necessidades domésticas. Aqui estão os diagramas de conexão para diferentes aplicações.

Conectando uma caldeira de eletrodo como um aquecedor de água instantâneo

Estágios

A seqüência de trabalho na fabricação de uma caldeira a eletrodo com as próprias mãos é a seguinte:

• planejamento do esquema do sistema de aquecimento. Um esquema de circuito único é possível, usado para aquecimento, ou um de circuito duplo - para fornecer água quente e aquecimento;
• instalação e aterramento da caldeira para neutralização da eletricidade estática;
• garantir a circulação da água aumentando a temperatura de seu aquecimento;
• o uso de materiais de bateria eficazes que interagem bem com o refrigerante;
• o nível de automação do fornecimento de calor é regulado pelo dispositivo de medição da temperatura ambiente.

Conexão da caldeira sem recirculação forçada

Adendo. Ao utilizar este diagrama de ligação da caldeira, preste atenção aos ângulos de inclinação e diâmetros indicados das tubagens de água, pois isso garantirá uma circulação correta.

Características: vantagens e desvantagens

A caldeira a eletrodo de tipo iônico é caracterizada não só por todas as vantagens do equipamento de aquecimento elétrico, mas também por suas próprias características. Em uma extensa lista, os mais significativos podem ser distinguidos:

• A eficiência das instalações tende ao máximo absoluto - não inferior a 95%
• Nenhum poluente ou radiação iônica prejudiciais aos seres humanos são liberados no meio ambiente
• Alta potência em um corpo relativamente pequeno em comparação com outras caldeiras
• É possível instalar várias unidades ao mesmo tempo para aumentar a produtividade, uma instalação separada de uma caldeira do tipo iônico como uma fonte de calor adicional ou reserva
• A pequena inércia torna possível responder rapidamente às mudanças na temperatura ambiente e automatizar totalmente o processo de aquecimento através da automação programável
• Não há necessidade de chaminé
• O equipamento não é prejudicado pela quantidade insuficiente de refrigerante dentro do tanque de trabalho
• Picos de tensão não afetam o desempenho de aquecimento e estabilidade

Você pode descobrir como escolher uma caldeira elétrica para aquecimento aqui

Obviamente, as caldeiras de íons têm inúmeras vantagens significativas. Se você não levar em conta os aspectos negativos que surgem com mais frequência durante a operação do equipamento, todos os benefícios são perdidos.

Dentre os aspectos negativos, vale destacar:

• Para a operação de equipamentos de aquecimento iônico, não use fontes de energia de corrente contínua que causarão eletrólise do líquido
• É necessário monitorar constantemente a condutividade elétrica do líquido e tomar medidas para regulá-la
• Você precisa cuidar de um aterramento confiável. Se quebrar, os riscos de ser eletrocutado aumentam significativamente.
• É proibido usar água aquecida em sistema de circuito único para outras necessidades.
• É muito difícil organizar um aquecimento eficaz com circulação natural, sendo necessária a instalação de uma bomba
• A temperatura do líquido não deve ultrapassar 75 graus, caso contrário, o consumo de energia elétrica aumentará drasticamente
• Eletrodos se desgastam rapidamente e precisam ser substituídos a cada 2-4 anos



• É impossível realizar trabalhos de reparo e comissionamento sem o envolvimento de um mestre experiente

Leia sobre outros métodos de aquecimento elétrico em casa aqui.

Sistemas de energia submarinos

Desde o início do século 20, motores elétricos, movidos a baterias, têm sido utilizados para a navegação subaquática submarina. As baterias eram carregadas na superfície por geradores elétricos movidos a motores a diesel.

O surgimento de submarinos nucleares (submarinos nucleares) após a Segunda Guerra Mundial não impediu a construção de submarinos diesel-elétricos. Submarinos mais silenciosos, baratos e não nucleares, capazes de operar em águas rasas, ainda estão em serviço na maioria das frotas do mundo.

DISPOSITIVO GERAL

O sistema elétrico de potência dos submarinos diesel-elétricos (submarinos diesel-elétricos), no esquema clássico, consiste em baterias de armazenamento, um gerador a diesel, um motor de propulsão, motores auxiliares e outros consumidores de eletricidade.

O motor subaquático do submarino elétrico a diesel sempre foi um motor elétrico movido a baterias recarregáveis. Não requer oxigênio para operar, é seguro e tem peso e dimensões aceitáveis. Mas uma limitação séria de seu uso é a pequena capacidade das baterias. Por esse motivo, a margem de deslocamento contínuo subaquático dos submarinos diesel-elétricos é limitada e depende do modo de movimento. Ao dirigir em velocidade econômica, as baterias precisam ser recarregadas a cada 300-350 milhas. E ao dirigir em velocidade máxima - a cada 20-30 milhas. Em outras palavras, o submarino pode se mover em uma posição submersa sem recarregar a uma velocidade de 2-4 nós por três ou mais dias ou uma hora e meia a uma velocidade de mais de 20 nós.

Leia: Usinas dos primeiros submarinos

Como o tamanho e o peso dos submarinos são severamente limitados, os motores elétricos e a diesel combinam funções diferentes. O motor elétrico pode funcionar como uma máquina reversível. Consome eletricidade durante a condução ou a gera para carregar baterias. O diesel pode ser um motor que aciona uma hélice ou um gerador elétrico e pode ser um compressor alternativo se for acionado por um motor elétrico.

Após a década de 1950, os submarinos diesel-elétricos praticamente desapareceram, nos quais o motor a diesel funcionaria diretamente na hélice. A hélice agora é movida exclusivamente por um motor elétrico. (Isso não se aplica a submarinos nucleares cujas hélices são movidas por uma turbina a vapor). Diesel apenas gira o gerador. Este esquema torna possível operar um motor diesel em um modo de operação constante e ideal e torna possível separar motores elétricos de propulsão (PRM) e geradores. O uso desses dispositivos em um modo individual aumenta a eficiência de ambos e, portanto, aumenta a reserva de energia subaquática. As desvantagens incluem a dupla conversão de energia - primeiro mecânica em elétrica, depois vice-versa - e as perdas associadas. Mas temos que aturar isso, pois o principal é o modo de carregamento das baterias, e não o modo de consumo do GED.

ESTADO ATUAL DE DEPL

Como indicado, todos os submarinos diesel-elétricos modernos usam propulsão totalmente elétrica. A maioria dos barcos com propulsão totalmente elétrica usava anteriormente dois motores: principal e econômico. Em projetos modernos, seu papel é desempenhado por um motor com dois modos de operação. A recarga das baterias é feita na superfície ou na profundidade do periscópio por meio de um snorkel - dispositivo para operação do motor subaquático (RDP). Uma nova etapa no desenvolvimento de submarinos diesel-elétricos foi o uso de células a combustível baseadas em vários compostos químicos. Isso tornou possível, em particular, aumentar o alcance da navegação subaquática contínua por velocidade econômica em cinco a dez vezes e reduzir o ruído do submarino.No entanto, as instalações de células de combustível ainda não fornecem as características operacionais e táticas exigidas dos submarinos, principalmente em termos de realização de manobras de alta velocidade ao perseguir um alvo ou fugir de um ataque inimigo. Portanto, os submarinos modernos são equipados com um sistema de propulsão combinado. Para o movimento em altas velocidades debaixo d'água, são utilizadas baterias ou células a combustível, e para a navegação à superfície, o tradicional par “gerador a diesel - motor elétrico”.

Leia: Operação KAMA

USINAS ANAERÓBICAS

O desenvolvimento de submarinos não nucleares está associado ao uso de usinas anaeróbicas (independentes do ar). Existem quatro tipos principais de EIs anaeróbicos: um motor diesel de ciclo fechado (CCD), um motor Stirling (DS), uma célula de combustível ou gerador eletroquímico (ECG) e uma turbina a vapor de ciclo fechado. A direção mais promissora é o uso de motores Stirling. O uso deste motor aumenta significativamente o tempo que o barco permanece em uma posição submersa sem perdas graves em outros indicadores.

O desenvolvimento de submarinos com unidades auxiliares de propulsão independente do ar começou há mais de 30 anos, mas um pouco mais de uma dúzia de barcos desse tipo foram construídos - são o projeto sueco "Gotland", o francês "Saga", o japonês "Soryu "

Atualmente, todos os submarinos da Marinha sueca estão equipados com DS, e os construtores navais suecos já desenvolveram bem a tecnologia de equipar submarinos com esses motores. O uso de DS permite que esses submarinos fiquem sob a água continuamente por até 20 dias.

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Dispositivo e características técnicas

À primeira vista, o projeto de uma caldeira de íons é complicado, mas é simples e não obrigatório. Externamente, é um tubo de aço sem costura, que é coberto por uma camada isolante elétrica de poliamida. Os fabricantes tentaram proteger as pessoas tanto quanto possível de choques elétricos e vazamentos de energia caros.

Além do corpo tubular, a caldeira de eletrodo contém:

1. O eletrodo de trabalho, que é feito de ligas especiais e é mantido por porcas de poliamida protegidas (em modelos que operam em uma rede trifásica, três eletrodos são fornecidos de uma vez)
2. Bicos de entrada e saída de refrigerante
3. Terminais de aterramento
4. Terminais que fornecem energia para o chassi
5. Juntas isolantes de borracha

A camada externa das caldeiras de aquecimento iônico é cilíndrica. Os modelos domésticos mais comuns atendem às seguintes características:

• Comprimento - até 60 cm
• Diâmetro - até 32 cm
• Peso - cerca de 10-12 kg
• Potência do equipamento - de 2 a 50 kW

Para necessidades domésticas, são usados ​​modelos monofásicos compactos com uma potência de no máximo 6 kW. São suficientes para fornecer calor total a uma casa com uma área de 80-150 metros quadrados. Para grandes áreas industriais, são usados ​​equipamentos trifásicos. Uma instalação com uma capacidade de 50 kW é capaz de aquecer uma sala até 1600 m2.

No entanto, a caldeira de eletrodo funciona de forma mais eficiente em conjunto com a automação de controle, que inclui os seguintes elementos:

• Bloco de partida
• Proteção contra sobretensão
• Controlador de controle

Além disso, os módulos de controle GSM podem ser instalados para ativação ou desativação remota. A baixa inércia permite uma resposta rápida às flutuações de temperatura no ambiente.

Deve-se prestar a devida atenção à qualidade e temperatura do refrigerante. O líquido ideal em um sistema de aquecimento com caldeira iônica é considerado aquecido a 75 graus. Neste caso, o consumo de energia corresponderá ao especificado nos documentos. Caso contrário, duas situações são possíveis:

1. Temperatura abaixo de 75 graus - o consumo de eletricidade diminui junto com a eficiência da instalação
2. Temperaturas acima de 75 graus - o consumo de energia elétrica aumentará, porém, os já elevados índices de eficiência permanecerão os mesmos

Uma caldeira iônica simples com suas próprias mãos

Tendo se familiarizado com as características e os princípios de funcionamento das caldeiras de aquecimento iônico, é hora de fazer a pergunta: como montar esse equipamento com suas próprias mãos? Primeiro você precisa preparar a ferramenta e os materiais:

• Tubo de aço com diâmetro de 5-10 cm
• Terminais de aterramento e neutro
• Eletrodos
• Fios
• T e acoplamento de metal
• Tenacidade e desejo

Antes de começar a colocar tudo junto, existem três regras de segurança muito importantes a serem lembradas:

• Apenas a fase é aplicada ao eletrodo
• Apenas o fio neutro é alimentado ao corpo
• Deve ser fornecido aterramento confiável

Para montar a caldeira de eletrodo iônico, basta seguir as instruções abaixo:

• Primeiro, é preparado um tubo com comprimento de 25-30 cm, que atuará como um corpo
• As superfícies devem ser lisas e livres de corrosão, os entalhes das extremidades são limpos
• Por outro lado, os eletrodos são instalados por meio de um T
• Um tee também é necessário para organizar a saída e a entrada do refrigerante.
• No segundo lado, faça uma conexão com o aquecimento principal
• Instale uma junta isolante entre o eletrodo e o T (plástico resistente ao calor é adequado)

• Para atingir o aperto, as conexões roscadas devem ser precisamente combinadas entre si.
• Para corrigir o terminal zero e o aterramento, 1-2 parafusos são soldados ao corpo

Juntando tudo, você pode embutir a caldeira no sistema de aquecimento. É improvável que esse equipamento feito em casa seja capaz de aquecer uma casa particular, mas para pequenas áreas de serviço ou garagem será a solução ideal. Você pode fechar a unidade com uma tampa decorativa, enquanto tenta não restringir o livre acesso a ela.

Caldeiras elétricas de íons

Essas caldeiras funcionam segundo o princípio de aquecimento de água (portador de calor) pelo método de ionização. Este processo ocorre da seguinte forma:

Quando a caldeira é ligada à rede, as moléculas de água são separadas em íons positivos e negativos, que vibram entre dois eletrodos (ânodo e cátodo). Durante este processo, a energia térmica é gerada. É imediatamente transferido para o refrigerante, que o distribui por todo o sistema de aquecimento.

Essas unidades são usadas como um sistema de aquecimento autônomo. Eles se diferenciam das caldeiras com elementos de aquecimento em tamanhos pequenos, bem como em um bloco de eletrodos, que apresenta alto desempenho e eficiência. Além disso, o sal de mesa é adicionado à água, que desempenha o papel de transportador de calor. Isso é necessário para aumentar a resistência elétrica da água. Para evitar corrosão de metal ou formação de incrustações, em vez de água, anticongelante, desenvolvido especificamente para caldeiras de íons, é derramado no sistema.

Caldeiras de eletrodo eram originalmente usadas apenas para fins militares para aquecer submarinos ou navios de guerra. Depois disso, com uma ligeira alteração do design, os promotores começaram a produzir caldeiras para uso doméstico ou industrial.

Por exemplo, a caldeira Galan é fabricada de acordo com todos os padrões estabelecidos de equipamentos militares, já que os fabricantes se especializam na fabricação de instrumentos para submarinos e navios.

Características de instalação de caldeiras de íons

Um pré-requisito para a instalação de caldeiras de aquecimento iônico é a presença de uma válvula de segurança, um manômetro e um respiradouro automático. O equipamento deve ser posicionado na posição vertical (horizontal ou inclinado é inaceitável). Ao mesmo tempo, cerca de 1,5 m dos tubos de abastecimento não são de aço galvanizado.

O terminal zero geralmente está localizado na parte inferior da caldeira. Um fio terra com resistência de até 4 ohms e seção transversal de mais de 4 mm é conectado a ele. Não dependa apenas da RAM - ela não pode ajudar com correntes de fuga. A resistência também deve obedecer às regras da PUE.

Se o sistema de aquecimento for totalmente novo, não há necessidade de preparar os tubos - devem ser limpos por dentro. Quando a caldeira colide com uma linha já em operação, é necessário enxá-la com inibidores. Existe uma vasta gama de produtos descalcificantes, descalcificantes e descalcificantes no mercado. Porém, cada fabricante de caldeiras a eletrodo indica aquelas que considera mais adequadas para seus equipamentos. Sua opinião deve ser respeitada. Negligenciar a lavagem não conseguirá estabelecer uma resistência ôhmica precisa.

É muito importante selecionar radiadores de aquecimento para a caldeira de íons. Modelos com grande volume interno não funcionarão, pois serão necessários mais de 10 litros de refrigerante para 1 kW de potência. A caldeira funcionará constantemente, desperdiçando parte da eletricidade em vão. A relação ideal entre a potência da caldeira e o volume total do sistema de aquecimento é de 8 litros por 1 kW.

Se falamos de materiais, é melhor instalar modernos radiadores de alumínio e bimetálicos com o mínimo de inércia. Na escolha dos modelos de alumínio, é dada preferência ao material do tipo primário (não refundido). Em comparação com o secundário, contém menos impurezas, reduzindo a resistência ôhmica.

Os radiadores de ferro fundido são menos compatíveis com a caldeira de íons, pois são os mais suscetíveis à contaminação. Se não houver maneira de substituí-los, os especialistas recomendam observar várias condições importantes:

• Os documentos devem indicar conformidade com o padrão europeu
• Instalação obrigatória de filtros grossos e coletores de lodo
• Mais uma vez, o volume total do refrigerante é produzido e o equipamento adequado para energia é selecionado

Caldeira de íons "Galan"

Para uso doméstico, as caldeiras Galan são fabricadas na série Ochag, que conta com vários modelos:

«Hearth2»- Concebido para aquecer uma divisão com no máximo 80 m3. O consumo de energia da unidade é de 2 kW. A caldeira funciona a partir de 220 V. Com o isolamento térmico normal da sala, o consumo de eletricidade oscila em 0,5 kW / h. A quantidade recomendada de fluido refrigerante varia entre 20-40 litros.

«Lareira 3»- Pode aquecer uma sala com um volume de 120 m3. A potência da caldeira é de 3 kW. A energia é consumida em 0,75 kW / h. Os fluidos para aquecimento do sistema precisam de 25 a 50 litros.

«Lareira 5»- utilizado em salas com volume não superior a 180 m3. A caldeira tem uma potência de 5 kW. Consome cerca de 1,25 kWh. O volume do refrigerante varia entre 30-60 litros. "Lareira 6" - capaz de aquecer 200m3. O consumo de energia é de 6 kW e o consumo é de 1,5 kW / h. Recomendado de 35 a 70 litros. refrigerante.

Apenas o líquido Potok especialmente desenvolvido, que evita a corrosão da tubulação, pode ser despejado no sistema de caldeira Galan.