Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано как в системах отопления, так и в аппаратах нагрева широкого назначения.
Предшествующий уровень техники.
Известно устройство для получения энергии, которое содержит две или более соединенные последовательно рабочие камеры. В каждой камере установлены рабочие колеса центробежного насоса с закрепленными на их периферии роторами, выполненными в виде перфорированных колец. Напротив каждого ротора закреплен статор, выполненный в виде перфорированного кольца. Рабочие камеры сообщены между собой посредством диффузоров (RU 5054064 C1, F 24 J 3/00, G 21 B 1/00, опубликовано 20.02.96).
Принцип работы описанного устройства основан на подаче жидкого рабочего вещества в камеру, где на него воздействуют периодически изменяющимся давлением, в результате чего образуются кавитационные пузырьки. При схлопывании пузырьков в жидкости выделяется энергия.
Наиболее близким аналогом изобретения является устройство для нагрева жидкости, содержащее теплогенератор, в котором помещен ускоритель жидкости, рабочий насос с электроприводом, сообщенный с теплогенератором через напорный патрубок, и теплообменник, связанный с теплогенератором через трубопровод с вентилем (RU 2045715, F 25 B 29/00, опубликовано 10.10.96).
Известное устройство обладает малой эффективностью тепловыделения в условиях изменения температуры и давления жидкости в замкнутом контуре при изменении внешних условий. Данное устройство достаточно эффективно функционирует лишь в узком интервале температур и давления жидкости.
Сущность изобретения.
Изобретение направлено на расширение области эффективного функционирования устройства при изменении температуры и давления в теплогенераторе, создавая тем самым условия для максимального тепловыделения в процессе устройства в работу и при изменении внешних факторов. Кроме того, решается задача по обеспечению регулирования процесса нагрева жидкости в устройстве.
Данные технические результаты достигаются за счет того, что в устройстве для нагрева жидкости, содержащем теплогенератор с ускорителем жидкости, теплообменник, насос с электроприводом, соединенный с теплогенератором через напорный патрубок, и регулятор, установленный на трубопроводе, связывающем теплогенератор с теплообменником, согласно настоящему изобретению в состав теплогенератора входит по меньшей мере один дополнительный ускоритель жидкости, пространственная распределительная система, в параллельных каналах которой установлены ускорители жидкости, выполненные с различной степенью уменьшения проходного сечения, и плоская решетка, установленная за распределительной системой вниз по потоку жидкости, при этом внутренняя полость теплогенератора перед решеткой сообщена с расширительной емкостью.
Предпочтительно, чтобы степень уменьшения проходного сечения различных ускорителей изменялась в диапазоне от 1,6 до 10.
В качестве плоской решетки целесообразно использовать сетку с суммарным проходным сечением не менее 0,6 от проходного сечения полости теплогенератора.
Желательно, чтобы по меньшей мере один из ускорителей жидкости отличался по типу от остальных ускорителей, входящих в состав распределительной системы. В этом случае два ускорителя могут быть выполнены в виде трубок Вентури, а два других - в виде цилиндрических каналов, в которых поперечно установлены штифты.
Далее изобретение поясняется описанием конкретного примера его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых изображено следующее.
На фиг. 1 представлена конструктивная схема устройства для нагрева жидкости.
На фиг. 2 изображена пространственная распределительная система устройства с ускорителями жидкости.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.
Устройство для нагрева жидкости содержит теплогенератор 1 цилиндрической формы, в котором установлена пространственная распределительная система 2. Теплогенератор 1 подключен к напорному патрубку 3 насоса 4, который приводится во вращение электродвигателем 5. На входе в насос 4 установлен вентиль 6 для согласования и регулирования работы всего устройства с теплообменником 7. Теплогенератор 1 содержит плоскую решетку 8, через которую жидкость поступает к теплообменнику 7. Внутренняя полость теплогенератора 1 перед плоской решеткой 8 соединена гидравлически с вертикально установленной расширительной емкостью 9 с разъемным верхним фланцем. В четырех продольных каналах системы 2 размещены два ускорителя жидкости в виде трубок Вентури 10 и два ускорителя в виде цилиндрических каналов с поперечно установленными штифтами 11.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
Сперва весь гидравлический контур заливают водой через расширительный бачок 9 так, чтобы в объеме расширительной емкости оставалась воздушная полость для возможности дальнейшего заполнения его жидкостью при ее нагревании. После заполнения подают напряжение на электродвигатель 5, насос 4 начинает прокачивать рабочую жидкость, например воду, через пространственную распределительную систему 2 теплогенератора 1. Жидкость в ускорителях жидкости разгоняется до возникновения кавитации, причем сперва в том ускорителе, где сужение выше. Другие ускорители не создают при низкой температуре и давлении развитой кавитации. Перед плоской решеткой 8 газовые и частично паровые пузыри поднимаются в расширительную емкость 9, которую для этого устанавливают вертикально на верхней стороне полости теплогенератора 1 перед плоской решеткой 8. Перед решеткой 8 за счет превращения кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления происходит интенсивная конденсация пара в пузырьковом потоке и сепарация газа путем подъема газовых пузырей в расширительную емкость 9. При работе устройства температура и давление повышаются, кавитация в ускорителях с сильным сужением переходит в струйную, из-за чего расход жидкости через эти ускорители уменьшается, а в ускорителях с более низкой степенью сужения увеличивается - в них образуется кавитация с отдельными пузырьками, которые наиболее эффективны с точки зрения тепловыделения. Различные формы ускорителей жидкости способствуют названному эффекту.
Целенаправленный переход тепловыделения, получаемого от одного типа ускорителей жидкости, например, от ускорителей в виде каналов со штифтами 11, к другому типу ускорителей, например в виде трубок Вентури 10, осуществляется вентилем 6, который позволяет также согласовать работу теплообменника 7 с теплогенератором 1.
В процессе работы за счет нагрева жидкость расширяется, но при использовании расширительной емкости 9 кавитация продолжается в одном из применяемых типов ускорителей жидкости.
Вышеописанное исполнение устройства для нагрева жидкости и применяемых ускорителей жидкости обеспечивает высокую эффективность работы установки при различных давлениях и температурах так как их индивидуальные характеристики по ускорению жидкости до возникновения кавитации, обеспечивающей эффект стабильного тепловыделения, взаимно дополняют друг друга, а все устройство оказывается в условиях эффективного функционирования какого-то одного или группы ускорителей. Индивидуальность характеристик ускорителей в основном определяется степенью местного уменьшения проходного сечения в диапазоне 1,6. . .10. Нижняя граница определяется возможностью разгона жидкости до кавитации, а верхняя ограничивает потери давления и предотвращает образование устойчивого парожидкостного потока без конденсации и, следовательно, без дополнительного тепловыделения в жидкости. Установка плоской решетки 8 позволяет поднять перед ней статическое давление пузырей пара. Дополнительное повышение степени конденсации пара и сепарация растворенного газа обеспечивается за счет использования расширительной емкости, соединенной с внутренней полостью цилиндрического корпуса теплогенератора 1 перед плоской решеткой 8. Площадь проходного сечения плоской решетки 8, выполненной, например, в виде сетки, составляет не менее 0,6 от площади проходного сечения цилиндрического корпуса теплогенератора 1. Данное условие определяет возможность преобразования кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления при малом загромождении потока и малой степени сужения.
Результаты испытания устройства для нагрева жидкости, в качестве которой использовалась вода, выполненного согласно настоящему изобретению, представлены в таблице (см. в конце описания)
В приведенной таблице используются следующие обозначения:
G - расход воды; W - электрическая мощность, подведенная к насосу; tос - температура окружающей среды в помещении; tтг - температура воды теплогенератора; W - теплопроизводительность устройства; τ - время нагрева,.
Проведенные испытания показали высокую эффективность предложенного способа, который не зависит от температуры окружающей среды и времени нагрева. Теплопроводность устройства, основанного на патентуемом изобретении, составляет не менее 106 кал/ч.
Таким образом, патентуемое устройство для нагрева жидкости позволяет повысить эффективность тепловыделения в процессе запуска устройства в работу и при изменении давления и температур в теплогенераторе.
Промышленная применимость.
Устройство для нагрева жидкости согласно настоящему изобретению может быть использовано в теплоэнергетических установках различного назначения, например в отопительных системах, в бытовых автономных установках, а также в промышленных стационарных системах для генерации энергии.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
МОДУЛЬ ДЛЯ ПОЖАРОТУШЕНИЯ РАСПЫЛЕННОЙ ЖИДКОСТЬЮ И РАСПЫЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ | 1998 |
|
RU2141369C1 |
СПОСОБ ПОЖАРОТУШЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1998 |
|
RU2131379C1 |
МЕЛКОДИСПЕРСНЫЙ РАСПЫЛИТЕЛЬ ЖИДКОСТИ | 1999 |
|
RU2150336C1 |
ЖИДКОСТНАЯ ФОРСУНКА | 1998 |
|
RU2137039C1 |
БЫСТРОХОДНОЕ СУДНО | 2000 |
|
RU2163554C1 |
ПЛАВУЧАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЖАРОТУШЕНИЯ И СПОСОБ ЕЕ РАБОТЫ | 1998 |
|
RU2130794C1 |
БЫСТРОХОДНОЕ СУДНО | 2000 |
|
RU2163553C1 |
УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЖАРОТУШЕНИЯ | 1997 |
|
RU2121390C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ ГАЗОКАПЕЛЬНОЙ СТРУИ И КЛАПАН ДЛЯ ПОДАЧИ ДВУХФАЗНОЙ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ | 1998 |
|
RU2132752C1 |
БЫСТРОХОДНОЕ СУДНО | 1998 |
|
RU2136534C1 |
Устройство относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах отопления и аппаратах нагрева широкого назначения. Устройство для нагрева жидкости содержит теплогенератор с несколькими ускорителями жидкости, теплообменник, насос, соединенный с теплогенератором через напорный патрубок, и регулятор, установленный на трубопроводе, связывающем теплогенератор с теплообменником. В состав теплогенератора входит пространственная распределительная система, в параллельных каналах которой установлены ускорители жидкости, выполненные с различной степенью уменьшения проходного сечения. За распределительной системой вниз по потоку жидкости установлена плоская решетка, например, в виде сетки. Внутренняя полость теплогенератора перед решеткой сообщена с расширительной емкостью. Техническим результатом является расширение области эффективного функционирования устройства при изменении температуры и давления в теплогенераторе. 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
ТЕПЛОГЕНЕРАТОР И УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ЖИДКОСТЕЙ | 1993 |
|
RU2045715C1 |
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
ТОКОПРОВОДЯЩАЯ ТЕРМОСТОЙКАЯ ТКАНЬ | 1992 |
|
RU2054064C1 |
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
Отопительная установка для здания | 1989 |
|
SU1740892A1 |
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
GB 1596555, 26.08.81 | |||
Кипятильник для воды | 1921 |
|
SU5A1 |
US 5301745 A, 12.04.94. |
Авторы
Даты
1999-06-20—Публикация
1997-09-23—Подача