Изобретение относится к гидродинамической технике для генерации и аккумулирования энергии колебаний в жидкой текучей среде, а именно кавитационной энергии, и может быть использовано для интенсификации теплообменных процессов в жидкой среде с целью ее нагрева, в частности для отопительных систем зданий и сооружений.
Известен роторный гидродинамический вихревой акустический излучатель для создания акустических колебаний в жидкой проточной среде (а.с. СССР N 1606203, МКИ5: B 06 B 1/20, опубл. 15.11.90). Устройство содержит корпус с входным и выходным патрубками, концентрично расположенные в нем ротор и статор с отверстиями в цилиндрических стенках, и привод.
Недостатком указанного устройства является то, что он интенсифицирует физико-химические процессы, происходящие в жидкой проточной среде для создания интенсивного акустического поля, не обеспечивая генерации и аккумулирования кавитационной энергии, выделяемой в процессе образования и захлопывания кавитационных пузырьков.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является роторное гидродинамическое устройство для создания акустических колебаний в жидкой проточной среде (а.с. СССР N 1296234, МКИ4: B 06 B 1/20, опубл. 15.03.87). Устройство содержит корпус с входным и выходным патрубками, расположенные в нем ротор и статор, на рабочих цилиндрических поверхностях которых выполнены щели, и привод.
Недостатком указанного устройства является то, что оно, генерируя акустические колебания, не обеспечивает генерацию и аккумулирование кавитационной энергии, ввиду того, что давление, возникающее в щелевом пространстве ротора и статора, недостаточно для возникновения кавитационного процесса - образования кавитационных пузырьков, выделяющих при их схлопывании тепловую энергию.
Предлагаемое техническое решение решает задачу генерации и аккуveлирования кавитационной энергии для нагрева протекающей через аппарат жидкости.
Для решения поставленной задачи роторный гидродинамический аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, расположенные в нем статор и ротор, на рабочих цилиндрических поверхностях которых выполнены щели, снабжен лопастями, радиально закрепленными на внутренней поверхности днища ротора, при этом ротор и статор установлены друг относительно друга по скользящей посадке, а щели выполнены по всем рабочим поверхностям статора и ротора, причем их количество на статоре и роторе одинаково.
Благодаря наличию лопастей, радиально закрепленных на внутренней поверхности днища ротора давление жидкости в полости ротора увеличивается, что способствует возникновению кавитационного процесса при протекании жидкости через щели ротора и статора при их совмещении. Установка статора и ротора по скользящей посадке предотвращает потери давления в щелях, что приводит к стабилизации процесса кавитации. Выполнение одинакового количества щелей по всем рабочим поверхностям статора и ротора увеличивает количество образующихся при вращении ротора щелей, так называемых кавитационных щелей, что приводит к интенсификации кавитационного процесса, образованию и схлопыванию кавитационных пузырьков, образующихся в процессе кавитации. При этом образовавшаяся тепловая энергия подогревает жидкость, проходящую через аппарат.
На фиг. 1 изображен осевой разрез аппарата, на фиг. 2 - сечение А-А, на фиг. 3 - схема кавитационного процесса.
Роторный гидродинамический аппарат содержит корпус 1, расположенный в нем статор 2 с щелями 3 и ротор 4 с щелями 5. Ротор и статор установлены друг относительно друга по скользящей посадке. Щели выполнены по всем рабочим цилиндрическим поверхностям статора и ротора, причем их количество на статоре и роторе одинаково. На внутренней поверхности днища ротора 4 радиально установлена лопасть 6. Устройство содержит входной патрубок 7, выходной патрубок 8 и привод (на чертеже не показан).
Роторный гидродинамический аппарат работает следующим образом. Рабочая жидкость по входному патрубку 7 поступает в полость постоянно вращающегося ротора 4, лопасти 6 которого создают давление P1, необходимое для возникновения кавитационного процесса, и движется к щелям 5. При совмещении щелей 5 и 3 ротора и статора, давление жидкости в них увеличивается до P2, что приводит к образованию кавитационных пузырьков, рост которых увеличивается по мере увеличения давления до P2. При выходе из щелей в полость статора, где давление жидкости P3 ниже Pкр - давление паров насыщения для данной жидкости P3 < Pкр (см. рис. 3), возникает кавитационный эффект, уменьшение и захлопывание кавитационных пузырьков, сопровождаемый выделением тепловой энергии. Температура при захлопывании пузырька достигает ~ 10oC. Таким образом аккумулируя энергию пузырьков, нагревают жидкость, проходящую через аппарат. Из полости статора жидкость выводится по патрубку 8.
Например объем воды V = 3 м3, с начальной t1 = 22oC, при мощности двигателя N1 = 5,5 кВт в течение 60 минут нагревается до t2 = 31oC, что соответствует расходу тепловой энергии N2 = 31,3 кВт. Таким образом за счет энергии кавитации тепловая энергия увеличивается в 5,69 раза.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
РОТОРНЫЙ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ КАВИТАЦИОННЫЙ АППАРАТ | 2007 |
|
RU2357791C1 |
Роторно-импульсный аппарат с разделенным кольцом статора | 2021 |
|
RU2785966C1 |
КАВИТАЦИОННЫЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР | 2005 |
|
RU2334177C2 |
РОТОРНЫЙ, УНИВЕРСАЛЬНЫЙ, КАВИТАЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР-ДИСПЕРГАТОР | 2010 |
|
RU2433873C1 |
ТЕПЛОВОЙ КАВИТАЦИОННЫЙ ГЕНЕРАТОР | 2010 |
|
RU2422733C1 |
СПОСОБ РАБОТЫ ПАРОВЫХ КОТЛОВ И ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР ДЛЯ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА | 2005 |
|
RU2335705C2 |
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ МАЗУТОХРАНИЛИЩ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1998 |
|
RU2139467C1 |
ГЕНЕРАТОР КАВИТАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ | 2007 |
|
RU2354461C2 |
РОТОРНО-ИМПУЛЬСНЫЙ АППАРАТ | 2007 |
|
RU2333804C1 |
РОТОРНЫЙ АППАРАТ ГИДРОУДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ "САМПО" | 1992 |
|
RU2019281C1 |
Сущность изобретения: роторный гидродинамический аппарат содержит корпус с входным и выходным патрубками. Статор с щелями и ротор с щелями, установленный в корпусе, радиально закреплены на внутренней поверхности днища ротора лопасти. Генерация и аккумулирование кавитационной энергии для нагрева протекающей через аппарат жидкости достигается за счет наличия лопастей, радиально закрепленных на внутренней поверхности днища ротора, установки ротора и статора по скользящей посадке относительно друг друга и выполнению одинакового количества щелей по всем рабочим цилиндрическим поверхностям ротора и статора. 3 ил.
Роторный гидродинамический аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, расположенные в нем ротор и статор, на цилиндрических рабочих поверхностях которых выполнены щели, отличающийся тем, что он снабжен лопастями, радиально закрепленными на внутренней стороне днища ротора, при этом ротор и статор установлены относительно друг друга по скользящей посадке, а щели выполнены по всем рабочим поверхностям статора и ротора, причем их количество на статоре и роторе одинаково.
Устройство для создания акустических колебаний в жидкой проточной среде | 1983 |
|
SU1296234A1 |
Роторно-вихревой акустический излучатель | 1989 |
|
SU1606203A1 |
Роторный аппарат | 1989 |
|
SU1613197A2 |
Струйный гидродинамический излучатель | 1991 |
|
SU1796279A1 |
Пульсатор | 1986 |
|
SU1418521A1 |
Пилипенко В.В | |||
и др | |||
Кавитационные автоколебания и динамика гидросистемы | |||
- М.: Машиностроение, 1977, с.254, 255. |
Авторы
Даты
1999-07-20—Публикация
1995-02-15—Подача