ТЕПЛОГЕНЕРАТОР Российский патент 2004 года по МПК F24J3/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах отопления и аппаратах нагрева широкого назначения.

Известен теплогенератор, описанный в патенте РФ №2045715, кл. F 25 В 29/00, опубл.10.10.95. Согласно этому изобретению в теплогенераторе, имеющем корпус с цилиндрической частью, установлен ускоритель движения жидкости, выполненный в виде циклона, торцевая сторона которого соединена с цилиндрической частью корпуса. В основании цилиндрической части, противолежащей циклону, смонтировано тормозное устройство.

Рабочая жидкость подается под давлением через сопло, размещенное тангенциально к корпусу циклона. Внутри корпуса теплогенератора возникает сильно завихренное движение жидкости. При этом в соответствии с законами термодинамики механическая энергия жидкости превращается в тепловую энергию.

Недостатком известного теплогенератора является снижение интенсивности нагрева теплоносителя из-за уменьшения скорости жидкости по мере его удаления от циклона, а также гидродинамические потери из-за малого диаметра и большой длины перепускного патрубка. Все это снижает эффективность тепдогенератора в целом.

Наиболее близким аналогом изобретения является вихревой нагреватель (патент РФ № 2129689, кл. F 25 В 29/00, 27.04.99). Вихревой нагреватель содержит внутреннюю цилиндрическую оболочку, с одного торца которой установлен ускоритель движения жидкости, выполненный в виде циклона, входной патрубок которого предначначен для подключения к насосу. Дополнительная наружная оболочка расположена вокруг внутренней. Между оболочками расположен спиральный канал. Во внутренней оболочке в ее конце, противоположном ускорителю движения жидкости, выполнены щели для подачи жидкости из внутренней оболочки в спиральный канал между оболочками. Выходной патрубок расположен на дополнительной (наружной) оболочке со стороны ускорителя движения жидкости.

Недостатком известного устройства является наличие спиральных каналов, которые не позволяют развивать жидкости возможно высокую скорость в корпусе теплогенератора, т.к. жидкость вынуждена двигаться по спиральным каналам, которые создают в самом начале движения потока тормозной эффект. Из-за этого при торможении жидкости при более низкой скорости выделяется меньшее количества тепла.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности теплогенератора за счет создания максимальной скорости жидкости внутри корпуса теплогенератора, эффективного торможения и отвода нагретой жидкости.

Поставленная задача решается так, что теплогенератор, содержащий ускоритель движения жидкости в виде циклона с входным патрубком для подачи жидкости под давлением, корпуса из двух трубных оболочек - внутренней и наружной, выходного патрубка, соединенного с наружной оболочкой, согласно изобретению, внутренняя и наружная оболочки размещены симметрично по обе стороны циклона и на дальнем конце от циклона заглушены, а внутренняя оболочка на удаленном от циклона участке перфорирована. Наружные оболочки соединены общим выходным патрубком.

Выполнение корпуса теплогенератора из двух оболочек симметрично по обе стороны циклона позволяет создать максимальную первоначальную скорость в циклоне, т.к. кольцевые струи расходятся по обе стороны, не создавая помехи потоку и на начальном участке внутренней оболочки корпуса теплогенератора без оказания дополнительного сопротивления.

Перфорированный участок внутренней оболочки является эффективным тормозным устройством для вращательного движения жидкости с большой скоростью.

Заглушенные концы внутренней и наружной оболочек корпуса теплогенератора приводят к тому, что закрученная до высокой скорости жидкость полностью перетекает через перфорированный участок внутренней оболочки в межтрубное пространство, при этом происходит торможение жидкости без гидравлических ударов, и кинетическая энергия жидкости переходит в тепловую энергию.

Соединение наружных оболочек корпуса общим выходным патрубком обеспечивает эффективное использование обеих половин корпуса теплогенератора, размещенных по обе стороны циклона.

Схема теплогенератора приведена на фигуре.

Теплогенератор содержит ускоритель движения жидкости 1, выполненный в виде циклона, корпус, состоящий из наружной оболочки 2 и внутренней оболочки 3, перфорированный участок 4 внутренней оболочки, заглушку 5 корпуса, патрубок входной 6 с соплом, патрубок выходной 7 для выхода нагретой жидкости.

К входному патрубку 6 подключается насос (не показан), к выходному патрубку 7 далее подключаются контур потребления тепла и контур возврата жидкости на прием насоса (не показаны).

Теплогенератор работает следующим образом.

Рабочая жидкость насосом под давлением подается через патрубок 6 в циклон 1. На входе в циклон 1 патрубок завершается соплом, размещенным тангенциально к стенке корпуса циклона и сечением в 5-10 раз меньше, чем сечение патрубка 6. Естественно, из сопла жидкость вытекает с большой скоростью и движется в сильно завихренном состоянии по цилиндрической стенке циклона и внутренней оболочки корпуса теплогенератора по кольцеобразному пути.

При этом из-за внутреннего трения в слое жидкости и трения о стенку кинетическая энергия потока начинает превращаться в тепло. На перфорированном участке 4 внутренней оболочки 3 корпуса теплогенератора за счет силы инерции, прижимающей жидкость к стенке, из-за кольцеобразного движения жидкость через радиальные каналы перфорации перетекает в межтрубное пространство между внутренней и наружной оболочками корпуса теплогенератора. При этом резко тормозится кольцеобразное движение жидкости, струйки жидкости, выходящие через канал перфорации ударяются о стенку наружной оболочки 2.

Таким образом, на перфорированном участке внутренней оболочки кинетическая энергия потока жидкости интенсивно превращается в тепловую энергию. Нагретая жидкость из межтрубного пространства удаляется через выходной патрубок 7. Разогрев жидкости в начальный период и поддержание необходимой температуры производится циркуляцией части жидкости по малому контуру из выходного патрубка 7 непосредственно на прием насоса и подачи обратно во входной патрубок 6. Разогретая жидкость до необходимой температуры направляется по контуру потребления тепла. При необходимости и с целью рационального использования тепла корпус теплогенератора и трубопроводы теплоизолируются.

Теплогенератор может работать и без персонального насоса. Один насос достаточной производительности может обеспечить работу нескольких теплогенераторов, размещенных на нескольких объектах потребителя тепла. Кроме того, такой теплогенератор может работать путем отбора части потока жидкости, например, напорного водопровода, нефтепровода и т.д.

Симметричное расположение корпуса теплогенератора из внутренней и наружной оболочек по обе стороны циклона уменьшает первоначальное сопротивление при входе жидкости в теплогенератор, позволяет создать максимальную скорость завихренного кольцевого потока жидкости, что обеспечивает выделение максимального количества тепла в теплогенераторе.

Перфорация только на конечном участке длины внутренней оболочки корпуса теплогенератора позволяет использовать выделение тепла от внутреннего трения в завихренном потоке и эффективного торможения всего потока без гидравлического удара и постепенного удаления в первую очередь разогретого слоя потока у стенки.

Заглушение дальнего торца внутренней и наружной оболочек заставляет весь поток пройти через перфорированный участок с максимальным выделением тепла. Кроме того, при трении о заглушенный торец выделяется дополнительное количество тепла.

Общий выходной патрубок для горячей жидкости из обеих половин корпуса теплогенератора обеспечивает автомодельное распределение потока внутри корпуса теплогенератора.

Таким образом, достигается решение технической задачи - повышение эффективности теплогенератора за счет создания максимальной скорости жидкости внутри корпуса теплогенератора и эффективного торможения и отбора разогретой жидкости.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах отопления и аппаратах нагрева широкого назначения. Задача изобретения - повышение эффективности теплогенератора за счет создания максимальной скорости жидкости внутри корпуса теплогенератора, эффективного торможения и отвода нагретой жидкости. Сущность изобретения в том, что корпус теплогенератора выполнен из двух оболочек и размещен симметрично по обе стороны циклона, на дальнем конце от циклона обе оболочки корпуса заглушены, а внутренняя оболочка на удаленном от циклона участке перфорирована. Наружные оболочки соединены общим выходным патрубком. Положительный эффект: при наиболее простой и технологичной конструкции обеспечивается выделение максимального количества тепла на единицу количества потребляемой энергии. 1 ил.

1. Теплогенератор, содержащий ускоритель движения жидкости в виде циклона с входным патрубком для подачи жидкости под давлением, корпуса из двух оболочек из труб, внутренней и наружной, выходного патрубка, соединенного с наружной оболочкой, отличающийся тем, что внутренняя оболочка и наружная оболочка размещены симметрично по обе стороны циклона и на дальнем конце от циклона заглушены, а внутренняя оболочка на удаленном от циклона участке перфорирована.2. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что наружные оболочки соединены общим выходным патрубком.