СПОСОБ РАБОТЫ КАВИТАЦИОННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОТОПЛЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ Российский патент 2007 года по МПК F24D11/00 

Предлагаемое устройство и способ его работы является конкретезированным и более эффективным вариантом ранее предложенного кавитационного устройства для отопления индивидуальных зданий [1]. Оно может быть использовано в районах, где нет систем центрального отопления или такая система сильно изношена и неработоспособна.

Известны вихревые теплогенераторы [2, 3], в которых поток воды в вихре разгоняется до больших скоростей, вследствие чего давление в воде становится значительно ниже атмосферного и в результате этого образуются кавитационные пузырьки. Далее этот поток тормозится механической преградой, давление в воде резко повышается и кавитационные пузырьки захлопываются, нагревая воду до температуры 90-95°С. Эту нагретую воду направляют в калориферы, отапливающие помещение.

Главным недостатком этих теплогенераторов является плохо управляемое образование и захлопывание кавитационных пузырьков, что приводит к их недостаточной эффективности.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является система кавитационного отопления, принятая за прототип [1], основанная на экспериментальном факте, что при прохождении потока воды в трубках с малым диаметром в несколько миллиметров при скорости 90 м/сек происходит массовое образование кавитационных пузырьков, которые захлопываются с выделением большой тепловой энергии, когда скорость потока воды по длине трубки существенно уменьшалась [4].

Кавитационная система-прототип [1] включала в себя совокупность параллельных трубок с малым внутренним диаметром, где накачиваемая насосом вода движется с большой скоростью, в результате чего в большом количестве образуются кавитационные пузырьки. Далее вода из трубок попадает в камеру, где скорость потока воды очень мала и кавитационные пузырьки захлопываются, нагревая воду в камере, и затем горячая вода по трубопроводам подается в калориферы для отопления помещений и после охлаждения вода вновь подается в насос-компрессор, завершая рабочий цикл.

Главным недостатком устройства-прототипа [1] является отсутствие конкретных энергетических параметров работы, которые бы сделали работу системы более надежной и эффективной. Целью данного изобретения является разработка условий для эффективной работы системы отопления на основе экспериментальных результатов, полученных в [4], и изменение конструкции системы, позволяющее на основе этих условий создать мощное устройство для отопления больших зданий.

Это достигается благодаря тому, что способ работы устройства, содержащего насос-компрессор для накачки воды в камеру-накопитель, трубопроводы для подачи воды, совокупность параллельных трубок с малым внутренним диаметром для подачи воды с большой скоростью в камеру-нагреватель большого объема, обеспечивающую медленное протекание воды и благодаря этому захлопывание кавитационных пузырьков и нагрев воды, и совокупность параллельно соединенных калориферов, нагреваемых этой водой, для отопления помещений, отличается тем, что насос-компрессор закачивает воду в накопитель под давлением 5-10 МПа, из которого вода со скоростью 90-100 м/сек протекает через 50-100 и более параллельных трубок с внутренним диаметром 5-10 мм и поступает в камеру-нагреватель, где кавитационные пузырьки захлопываются под давлением 5-10 МПа и нагревают воду до 100-150°С и более, затем вода поступает в калориферы, а из калориферов - в теплообменник, нагревающий воду для бытовых нужд населения, и далее охлажденная вода вновь поступает в насос-компрессор, завершая рабочий цикл.

Сущность изобретения состоит в том, что оно позволяет организовать массовое образование и захлопывание кавитационных пузырьков, обеспечивающих выделение большого количества тепловой энергии, которая значительно больше энергии, затраченной на механическое движение воды. Механизм этого явления почти не изучен [5, 6]. Однако отмечено, что при захлопывании кавитационных пузырьков внутри них происходят очень важные энергетические процессы: температура внутри пузырьков может достигать 10000К, испускаются свет, рентгеновские лучи и нейтроны [4]. Эти нейтроны, как правило, должны присоединяться к ядрам атомов водорода и кислорода в молекулах воды, образуя более тяжелые изотопы атомов водорода и кислорода и не образуя радиоактивных элементов (холодный ядерный синтез [5, 6]). При этом выделяется значительная тепловая энергия, которая может быть в несколько, n раз больше, чем затраченная на механическое движение воды. В выпускаемых в настоящее время различными фирмами теплогенераторах приблизительно n=2. При управляемом образовании и захлопывании кавитационных пузырьков в предлагаемом устройстве и способе его работы величина n должна быть значительно больше. По оценке в [4] величина n может достигать 20.

На фиг.1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит: 1 - насос-компрессор; 2 - кран для регулировки общего потока воды; 3 - трубопровод; 4 - камеру- накопитель холодной воды; 5 - систему параллельных трубок с внутренним диаметром 5-10 мм; 6 - камеру-накопитель горячей воды; 7 - теплоизолированный трубопровод; 8 - краны для регулировки потока воды в калориферах; 9 - калориферы; 10 - теплоизолированный трубопровод; 11 - теплообменник для получения горячей воды для тепловых нужд; 12 - датчик давления горячей воды, поступающей в калориферы; 13 - датчик температуры горячей воды, поступающей в калориферы; 14 - датчик давления воды, поступающей в накопитель 4; 15 - датчик температуры воды, поступающей в накопитель 4; 16 - датчик температуры воды, вытекающей из теплообменника 11; 17 - кран для впуска и выпуска воды из системы.

Работа устройства происходит следующим образом.

Через открытый кран 17 насос компрессор 1 закачивает воду в систему. После ее заполнения кран 17 закрывают, и насос-компрессор 1 реализует поток воды по системе. В частности, он накачивает воду в накопитель 4, создавая в нем давление 5-10 МПа. Из накопителя 4 по трубкам 5 с внутренним диаметром 5-10 мм вода движется со скоростью 90-100 м/сек. При этом согласно законам гидродинамики давление уменьшается в несколько тысяч раз, в результате чего в трубках происходит массовое образование кавитационных пузырьков. Вместе с потоком воды кавитационные пузырьки попадают в накопитель 6, скорость потока воды резко уменьшается, а давление в соответствии с законами гидродинамики резко повышается, и пузырьки захлопываются, выделяя тепловую энергию и нагревая воду до 100-150°С и более. Полученную горячую воду направляют в калориферы 9, которые отапливают помещения, а затем еще горячую воду направляют в теплообменник 11, где эта вода подогревает воду, используемую как горячую воду для бытовых нужд населения. Далее вода поступает в насос-компрессор, и рабочий цикл завершается и может повторяться неограниченное число раз. Контроль за работой устройства осуществляют датчики температуры и давления, перечисленные выше, и с их помощью работа системы может быть автоматизирована.

Предлагаемое устройство для отопления зданий имеет очень простую конструкцию и простую технологию его работы. Освоение и использование этого дешевого устройства для отопления зданий может быстро решить проблему обеспечения населения теплом даже в самых холодных районах при сравнительно малом расходом электроэнергии для привода насоса-компрессора. Это позволит в значительной мере снять проблему отопления зданий, которая каждый год возникает во многих городах.

Экономический эффект предлагаемого изобретения очень велик, но количественно его в настоящее время оценить трудно.

Литература

1. Цивинский С.В. Патент на изобретение РФ №2162990 от 06.07.2000 г., класс 7 F24D 11|00.

2. Потапов Ю.С., Фоминский Л.П. Вихревая энергетика и холодный ядерный синтез с позиции теории движения. И-во «ОКО-Плюс», Кишинев-Черкассы, 2000 г., стр.160.

3. Химия и жизнь, №5, 2006 г., стр.4.

4. [2], стр.269, 275.

5. Цивинский С.В. Вестник Российской Академии Естественных Наук (РАЕН), №2, 2002 г., стр.43.

6. Цивинский С.В. Естественные и технические науки, №6, 2004 г., стр.48.

Изобретение относится к области устройств для отопления индивидуальных зданий, использующихся в районах, где нет систем центрального отопления или такая система сильно изношена и неработоспособна. Технический результат: разработка условий для эффективной работы системы отопления на основе экспериментальных результатов с получением более надежной и эффективной работы системы и создание мощного устройства для отопления больших зданий. Способ работы устройства для кавитационного отопления индивидуальных зданий, содержащего насос-компрессор для накачки воды в камеру-накопитель, трубопроводы для подачи воды, совокупность параллельных трубок с малым внутренним диаметром для подачи воды с большой скоростью в камеру-нагреватель большого объема, обеспечивающую медленное протекание воды и благодаря этому захлопывание кавитационных пузырьков и нагрев воды, и совокупность параллельно соединенных калориферов, нагреваемых этой водой, для отопления помещений, заключающийся в том, что насос-компрессор закачивает воду в накопитель под давлением 5-10 МПа, из которого вода со скоростью 90-100 м/сек протекает через 50-100 и более параллельных трубок с внутренним диаметром 5-10 мм и поступает в камеру-нагреватель, где кавитационные пузырьки захлопываются при давлении 5-10 МПа и нагревают воду до температуры 100-150°С и более. Затем вода поступает в калориферы, а из калориферов - в теплообменник, нагревающий воду для бытовых нужд. Далее охлажденная вода поступает вновь в насос-компрессор, завершая рабочий цикл. 1 ил.

Способ работы устройства для кавитационного отопления индивидуальных зданий, содержащего насос-компрессор для накачки воды в камеру-накопитель, трубопроводы для подачи воды, совокупность параллельных трубок с малым внутренним диаметром для подачи воды с большой скоростью в камеру-нагреватель большого объема, обеспечивающую медленное протекание воды и благодаря этому захлопывание кавитационных пузырьков и нагрев воды, и совокупность параллельно соединенных калориферов, нагреваемых этой водой, для отопления помещений, отличающийся тем, что насос-компрессор закачивает воду в накопитель под давлением 5-10 МПа, из которого вода со скоростью 90-100 м/с протекает через 50-100 и более параллельных трубок с внутренним диаметром 5-10 мм и поступает в камеру-нагреватель, где кавитационные пузырьки захлопываются при давлении 5-10 МПа и нагревают воду до температуры 100-150°С и более, и затем вода поступает в калориферы, а из калориферов в теплообменник, нагревающий воду для бытовых нужд, и далее охлажденная вода поступает вновь в насос-компрессор, завершая рабочий цикл.