НАГРЕВАТЕЛЬ ЖИДКОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ Российский патент 1997 года по МПК F24J3/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для нагрева жидкого теплоносителя, используемых в теплоснабжении жилищно-коммунального хозяйства в качестве источника тепла в системах отопления жилых домов, хозяйственных помещений для поддержания определенного теплового режима, в системах горячего водоснабжения, а также в других отраслях промышленности для нагрева жидкостей.

Известны генераторы тепла, содержащие котел с водой, установленный над топочной камерой (УДК 631.2-728; Шепелев А.М. Как построить сельский дом. М. Россельхозиздат, 1984, с.335-337).

Недостатком известных генераторов тепла является их громоздкость, низкий коэффициент использования затраченной энергии.

Наиболее близким по технической сущности является центробежный нагреватель, содержащий корпус с внутренней камерой, заполненной вязкой жидкостью, в которую погружен плоский ротор, выполненный в виде закрепленных на приводном валу и разделенных зазором дисков, снабженных каналами для пропускания жидкости, а камера снабжена патрубками для ее подвода и отвода (заявка Японии N 2-27578, кл. F 24 J 3/00 от 18.06.90).

Однако известный нагреватель малоэффективен для нагрева больших объемов жидкости, а также в системах с принудительной циркуляцией жидкости, особенно с низкой вязкостью, например, воды. Кроме того, жидкостное трение, сопровождающееся выделением тепла, в известном нагревателе, при перемещении жидкости между подвижными дисками ротора будет меньше, чем между дисками и неподвижной стенкой камеры, что снижает коэффициент использования в данном нагревателе электрической энергии, а следовательно температуру теплоносителя.

Предлагаемый нагреватель жидкого теплоносителя решает техническую задачу повышения температуры теплоносителя за счет повышения коэффициента использования затраченной энергии, путем введения неподвижных дисков, увеличивающих жидкостное трение. Конструкция нагревателя позволяет использовать его для нагрева больших объемов жидкости с принудительной ее циркуляцией.

Сущность изобретения заключается в том, что в нагревателе жидкого теплоносителя, содержащего камеру с нагреваемой жидкостью и патрубками для ее подвода и отвода, внутри которой размещен плоский ротор, выполненный в виде закрепленных на приводном валу, разделенных зазорами дисков, снабженных каналами для пропускания жидкости, с камерой скреплены неподвижные диски секционно размещенные по схеме: неподвижный диск диск ротора неподвижный с зазором между ними, а расстояние между секциями превышает междисковый зазор.

На чертеже показан предлагаемый нагреватель.

Нагреватель жидкого теплоносителя содержит камеру 1, имеющую патрубки подвода жидкости 2 и отвода теплоносителя 3. Внутри камеры 1, размещен ротор 4, выполненный в виде приводного вала 5, взаимодействующего с приводом (не показан). На валу 5 закреплены диски 6, а внутри камеры 1 неподвижно закреплены неподвижные диски 7, размещенные с дисками ротора 6 секционно по схеме: неподвижный диск диск ротора неподвижный. В секции диски 6 и 7 размещены с зазором "А", а расстояние между секциями "B" превышает междисковый зазор. В дисках ротора 6 имеются каналы "C" для прохода жидкости, а в неподвижных 7-каналы "D".

Нагреватель жидкого теплоносителя работает следующим образом. Через патрубок 2 в камеру 1 подается под давлением жидкость и включают привод, от которого крутящий момент передается на приводной вал 5, а через него на диски 6 ротора 4. Жидкость, подаваемая в камеру 1 через патрубок 2, попадая на неподвижный диск 7, рассекается на струи, дросселируется каналами "D" и попадает в зазор "A" между дисками 6 и 7. Диск 6, вращаясь, захватывает слой жидкости и отбрасывает ее от центра к внутренней поверхности камеры 1 и через каналы "C" попадает в следующий зазор "A". В зазорах "A" между дисками 7 и 6 она разделяется на три слоя, два пограничные с дисками и средний, протекающий между ними. Пограничные слои жидкости, перемещаясь по твердой поверхности, будут тормозиться за счет "прилипания" молекул жидкости к поверхности диска, причем скорость перемещения слоя, пограничного с дисками ротора 6, будет выше, а сила торможения ниже, чем в слое, граничащим с неподвижным диском 7. Соответственно сила трения, возникшая между этими слоями и средним, различна и будет больше в последнем случае. Такую же работу будет совершать жидкость, проходя в зазоре между дисками ротора 6 и внутренней поверхностью камеры 1. Эта работа жидкости сопровождается выделением тепла, нагревом жидкости. Далее дросселируя через каналы "D" жидкость попадает в межсекционный зазор "B". Кроме того, жидкость, проходя через каналы "A" и "B" и дисков 6 и 7, дросселируют и, ударяясь о препятствие, стенки дисков 7 и 6, на выходе струи, создавая местные перепады давления, завихряется, что также сопровождается выделением тепла.

В результате, внутреннее трение слоев жидкости, ее дросселирование, трение жидкости о поверхности, а также перепады давления в местах выхода дросселирующего потока приводит к превращению кинетической энергии жидкости в тепло, повышающее температуру теплоносителя.

Пройдя через все диски 6 и 7, теплоноситель через патрубок 6 уходит из камеры 1 к потребителю.

Предлагаемый нагреватель позволяет повысить температуру жидкого теплоносителя за счет повышения жидкостного трения между неподвижными дисками и подвижными, а также создания условий дросселирования струй жидкости, при которых происходят местные перепады давления жидкости, завихрения ее потока, при прохождении его через каналы дисков ротора и несовпадении с каналом неподвижного диска. В следствии этого, происходит превращение накопленной избыточной энергии жидкости в тепло, уносимое теплоносителем.

Использование: в теплоснабжении жилищно-коммунального хозяйства в качестве источника тепла в системах отопления, а также в других областях промышленности для нагрева жидкости. Сущность изобретения: для повышения температуры теплоносителя в камере 1 с жидкостью включают в работу ротор 4, несущий диски 6. Последние вращаясь, захватывают жидкость и перемещают ее в зазорах между ними и неподвижными дисками 7. 1 ил.

Нагреватель жидкого теплоносителя, содержащий камеру с жидкостью, снабженную патрубками подвода и отвода последней и установленный в камере ротор в виде закрепленных на валу перфорированных дисков, отличающийся тем, что в камере дополнительно закреплены пары неподвижных перфорированных дисков, в каждой из которых между последними с образованием зазоров для прохода жидкости установлен соответствующий диск ротора, причем расстояние между парами неподвижных дисков превышает величину упомянутых зазоров.