УСТАНОВКА ДЛЯ НАГРЕВА ЖИДКОСТИ И ТЕПЛОГЕНЕРАТОР Российский патент 1999 года по МПК F24H1/10 F24J3/00 F25B29/00 

Изобретение преимущественно относится к теплотехнике и может быть использовано в различных системах отопления, а также для подогрева жидкостей для производственных и бытовых нужд.

Изобретение может быть использовано также для смешивания и получения эмульсий жидкостей при различных технологических процессах.

Известны устройства, использующие изменения параметров жидкости (давление, скорость течения) для получения тепловой энергии или смешивания жидкостей, см., например, инжекторный струйный смеситель по заявке 95117191/20 17.10.95 г. (патент 3563 U1), теплогенератор и устройство для нагрева жидкостей по заявке 93021742/06 26.04.93 г. (патент RU 2045715 C1).

Смеситель по заявке 95117191/20 содержит камеру смешения, камеру гомогенизации с выходным соплом и сплошную перегородку с лопатками на периферии, установленную перпендикулярно потоку жидкости в выходном сопле камеры гомогенизации.

Камера смешения выполнена в поперечном сечении в форме спирали и снабжена двумя отверстиями для подвода жидкостей: в боковой стенке для подвода в спиральную часть и в торцевой стенке для подвода вдоль оси камеры.

Указанный смеситель не обеспечивает достаточной тонкости смешения жидкостей, поскольку сплошная перегородка с лопатками на периферии имеет небольшую длину в направлении потока жидкости, и подвод одной жидкости в камеру смешения производится через отверстие в торцевой стенке вдоль оси камеры смешения без закрутки.

Теплогенератор и устройство для нагрева жидкостей по заявке 93021742/06 содержит циклон (камеру закрутки) и соединенный с ним цилиндрический корпус с тормозным устройством в виде несколько радиально расположенных на центральной втулке ребер.

Устройство для нагрева жидкостей содержит теплогенератор, входной патрубок которого соединен с напорным патрубком электронасоса, и систему трубопроводов.

Недостатками указанного теплогенератора и устройства для нагрева жидкостей являются значительные габариты, а, следовательно, металлоемкость и стоимость устройства, вызванные большой длиной цилиндрического корпуса теплогенератора, и недостаточно полное использование энергии движущейся жидкости, обусловленное принятой конструкцией тормозного устройства.

В качестве наиболее близкого к изобретению по совокупности существенных признаков технического решения - прототипа принят теплогенератор и устройство для нагрева жидкостей по заявке 93021742/06.

Целью изобретения является уменьшение металлоемкости и стоимости установки, повышение эффективности нагрева жидкости и смешения жидкостей.

Поставленная задача решается использованием совокупности следующих существенных признаков.

Установка для нагрева жидкости содержит два или более теплогенератора, бак, электронасос и соединяющие их трубопроводы.

Электронасос забирает жидкость из бака и подает опять в бак через теплогенераторы. Жидкость в баке при этом нагревается. Нагретая жидкость через систему трубопроводов подается затем в отопительную систему.

Теплогенератор содержит камеру закрутки и решетку в виде отдельной камеры с входным и выходным патрубком и сплошной перегородкой с пазами на периферии, установленной в камере между патрубками перпендикулярно потоку жидкости, соединенные между собой корпусом.

Жидкость подается в камеру закрутки, разгоняется и получает вращательное движение, по корпусу подводится к решетке, где происходит торможение потока жидкости и выделение тепла за счет изменения кинетической энергии потока, при этом происходит интенсивное перемешивание жидкости.

Отличительными признаками изобретения являются:
- соединение в установке для нагрева жидкости входных патрубков теплогенераторов с установленным на баке коллектором, связанным через трубопровод с напорным патрубком электронасоса, а выходных патрубков теплогенераторов с - баком;
- выполнение корпуса теплогенератора в виде тора, полувитки которого расположены по винтовой линии;
- отношение длины тора по осевой линии к внутреннему диаметру тора равно или больше 8;
- диаметр сплошной части перегородки решетки теплогенератора выполнен по меньшей мере на 10% больше внутреннего диаметра патрубков, а торцы патрубков установлены от перегородки на расстоянии, равном от 25 до 35% внутреннего диаметра патрубка.

Выполнение установки для нагрева жидкости с указанными отличительными признаками позволяет уменьшить металлоемкость и стоимость установки за счет уменьшения габаритов соединяющих трубопроводов.

Выполнение теплогенератора с указанными отличительными признаками позволяет:
- повысить тепловыделение и эффективность перемешивания жидкостей за счет обеспечения в примененной конструкции корпуса теплогенератора дополнительной закрутки потока жидкости вдоль оси корпуса (тора);
- повысить тепловыделение и эффективность перемешивания жидкостей за счет резких изменений направления движения потока жидкости в примененной конструкции решетки;
- уменьшить длинновые габариты теплогенератора за счет выполнения корпуса в виде тора с расположенными по винтовой линии полувитками, а, следовательно, уменьшить металлоемкость и стоимость всей установки для нагрева жидкостей.

На фиг. 1 представлена схема установки для нагрева жидкости, на фиг. 2 - общий вид теплогенератора, на фиг. 3, 4 - конструктивное устройство решетки.

Установка для нагрева жидкости, см. фиг. 1, содержит теплогенераторы 4, бак 3, в котором монтируются теплогенераторы, с коллектором 5, электронасос 1, напорный 6 и всасывающий 2 трубопроводы. В баке смонтированы два теплогенератора. Теплогенераторы могут быть смонтированы и вне бака.

Входные патрубки теплогенераторов соединены с коллектором 5, установленном на баке 3. Коллектор соединен через трубопровод 6 с напорным патрубком электронасоса 1. Выходные патрубки теплогенератора соединены с баком.

Теплогенератор, см. фиг. 2, содержит камеру закрутки 8 с входным патрубком 7 и решетку 10, соединенные между собой корпусом 9.

Корпус 9 выполнен в виде тора, полувитки которого расположены по винтовой линии, отношение длины тора по осевой линии к внутреннему диаметру тора равно или больше 8.

Решетка 10, см. фиг. 2, 3, 4 выполнена в виде отдельной камеры 12 с входным 11 и выходным 14 патрубками и сплошной перегородкой 13 с пазами 15 на периферии, установленной в камере между патрубками перпендикулярно потоку жидкости. Диаметр 16 сплошной части перегородки 13 выполнен по меньшей мере на 10% больше внутреннего диаметра патрубков 11, 14, а торцы патрубков установлены от перегородки на расстоянии, равном 25 - 35% внутреннего диаметра патрубка.

При работе установки для нагрева жидкости жидкость из бака 3 через трубопровод 2 забирается электронасосом 1, подается по трубопроводу 6 в коллектор 5 и через входные патрубки 7 в теплогенераторы 4, затем, пройдя через теплогенераторы, жидкость через выходные патрубки теплогенераторов вновь поступает в бак. Нагретая жидкость подается в систему отопления.

Соединение входных патрубков теплогенераторов с установленным на баке коллектором, связанным через трубопровод с напорным патрубком электронасоса, а выходных патрубков теплогенераторов - с баком, уменьшает габариты соединяющих трубопроводов, а, следовательно, уменьшает металлоемкость и стоимость всей установки для нагрева жидкости.

При работе теплогенератора жидкость подается электронасосом через патрубок 7 в камеру закрутки 8, получает закрутку в плоскости, перпендикулярной продольной оси теплогенератора, поступает в корпус 9, форма которого обеспечивает дополнительную закрутку жидкости вдоль оси корпуса, и попадает в решетку 10. В решетке происходит интенсивное торможение потока жидкости и перемешивание вследствие многократного изменения направления движения жидкости за счет того, что диаметр 16 сплошной части перегородки 13 с пазами 15 на периферии, установленной в камере 12 между патрубками 11, 14 перпендикулярно потоку жидкости, выполнен по меньшей мере на 10% больше внутреннего диаметра патрубков 11, 14, а торцы патрубков установлены от перегородки на расстоянии, равном 25 - 35% внутреннего диаметра патрубка. После решетки жидкость через выходной патрубок поступает в бак.

Дополнительная закрутка потока жидкости в корпусе теплогенератора и интенсивное торможение в решетке, обеспечиваемые конструкцией корпуса и решетки, повышают тепловыделение и эффективность перемешивания жидкостей при работе теплогенератора.

В соответствии с сущностью изобретения были изготовлены и испытаны опытные образцы теплогенератора и установки для нагрева жидкости. Получены положительные результаты испытаний.

Установка и теплогенератор предназначены для подогрева жидкостей, а также для смешивания жидкостей при различных технологических процессах. Установка для нагрева жидкости содержит теплогенераторы, бак, электронасос и соединяющие их трубопроводы, при этом входные патрубки теплогенераторов соединены с установленным на баке коллектором, связанным через трубопровод с напорным патрубком электронасоса, а выходные патрубки теплогенераторов - с баком. Теплогенератор содержит камеру закрутки, соединенную корпусом с решеткой, представляющей собой камеру с установленной между патрубками входа и выхода перпендикулярно потоку жидкости сплошной перегородкой с пазами на периферии. При этом корпус выполнен в виде тора, полувитки которого расположены по винтовой линии. Отношение длины тора по осевой линии к внутреннему диаметру тора равно или больше 8. Диаметр сплошной части перегородки решетки выполнен больше внутреннего диаметра патрубков, а торцы патрубков установлены от перегородки на расстоянии 25-35% от внутреннего диаметра патрубков. Такая конструкция теплогенератора обеспечивает повышение тепловыделения и эффективности процесса перемешивания жидкостей. Принятая конструкция установки уменьшает металлоемкость и стоимость всей установки для нагрева жидкости. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Установка для нагрева жидкости, содержащая два или более теплогенератора, бак, электронасос и соединяющие их трубопроводы, отличающаяся тем, что входные патрубки теплогенераторов соединены с установленным на баке коллектором, связанным через трубопровод с напорным патрубком электронасоса, а выходные патрубки теплогенераторов соединены с баком. 2. Теплогенератор, содержащий камеру закрутки и решетку в виде отдельной камеры с входным и выходным патрубками и сплошной перегородкой с пазами на периферии, установленной в камере между патрубками перпендикулярно потоку жидкости, соединенные между собой корпусом, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде тора, полувитки которого расположены по винтовой линии. 3. Теплогенератор по п.2, отличающийся тем, что отношение длины тора по осевой линии к внутреннему диаметру тора равно или больше 8. 4. Теплогенератор по п.2 или 3, отличающийся тем, что диаметр сплошной части перегородки решетки выполнен по меньшей мере на 10% больше внутреннего диаметра патрубков, а торцы патрубков установлены от перегородки на расстоянии 25 - 35% от внутреннего диаметра патрубков.