СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ТЕПЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК F24H1/00 

Изобретение относится к способам получения тепла для жизнеобеспечения жилых строений с помощью альтернативных источников энергии и может быть использовано при проектировании малоэтажных строений в сельской местности, в отдаленных и труднодоступных районах.

Известен способ горячего водоснабжения за счет использования солнечной энергии (SU 1038753, 1983 г.). Но он имеет существенные недостатки, так как требует больших капитальных вложений, а главное, у него нерегулярность действия в течение года и времени суток, особенно в северных широтах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является использование теплообразования при движении жидкости в трубопроводах. Часть энергии потока жидкости тратится на преодоление сил трения и местных сопротивлений, которая преобразуется в тепло. При этом возможно регулировать затраты на трение изменением формы, площади поперечных сечений канала и степени шероховатости его стенок (Р.Р.Чугаев, Гидравлика, изд. Энергия, 1975 г., стр.89, стр.105-106).

Известен беззатратный способ перемещения жидкости за счет альтернативного возобновляемого источника энергии земного тяготения (заявка на изобретение №2010106555). В этом случае потери энергии на трение и сопутствующая ей генерация тепла происходят также без использования промышленных источников энергии.

Задача изобретения - получать тепло без использования промышленных источников энергии с высоким коэффициентом полезного действия.

Технический результат достигается тем, что увеличивают потери на трение приданием каналу формы узкой щели с повышением шероховатости стенок и приданием каналу меняющейся площади поперечного сечения канала по длине, а также увеличением скорости движения воды по каналу.

Пример осуществления способа

Воду нагревают следующим образом. В резервуаре с помощью корпуса со всасывающим клапаном (не показано) выделяют часть жидкости резервуара. Затем в корпус, например, в виде трубы погружают тело водоподъемника, например, в виде сплошного цилиндра. При погружении тела водоподъемника воду вытесняют через систему местных и линейных гидравлических сопротивлений с возможностью перевода запаса потенциальной энергии затопляемого тела в тепло по кольцевому зазору между корпусом и погружаемым телом водоподъемника вверх до отвода подогретой воды. При этом погружаемое тело водоподъемника, боковая поверхность которого имеет грубую механическую обработку и кольцевые канавки, выточенные с определенным шагом, по диаметру выполняют близким к внутреннему диаметру корпуса.

Вес тела водоподъемника выполняют на порядок или несколько порядков больше веса вытесняемой им воды, чтобы обеспечить высокую скорость движения воды в кольцевом зазоре, например, в несколько десятков метров в секунду, предпочтительно более 15 м/с, при одновременном соответствующем увеличении гидравлических сопротивлений. При такой скорости движения воды очень велики потери напора на трение и местные сопротивления, и соответственно идет интенсивное теплообразование. Подогретая вода вытекает через слив снова в резервуар и идет повторно в корпус для дополнительного подогрева при движении ее через систему местных и линейных сопротивлений. При достижении заранее запланированной температуры операции подогрева воды прекращают и горячую воду подают потребителям. В качестве потребителей могут быть банно-прачечные объекты, кухни, животноводческие фермы и др.

Устройство теплогенератора

Известно устройство для подогрева воды за счет солнечной энергии (SU 1038753, 1983). Но оно имеет существенные недостатки, так как требует крупных капитальных вложений и имеет нерегулярность действия в течение года и времени суток, особенно в северных широтах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является использование теплообразования при движении жидкости в трубопроводах. Часть энергии потока жидкости тратится на преодоление сил трения и местных сопротивлений, которая преобразуется в тепло. Можно регулировать затраты на трение изменением формы, площади поперечных сечений канала и шероховатости его стенок (Р.Р.Чугаев, Гидравлика, изд. Энергия, 1975, стр.106, абзац 3).

Известно устройство для перемещения жидкости за счет альтернативного возобновляемого источника энергии земного тяготения (заявка на изобретение №2010106555). В этом случае энергия, потраченная на трение, также добывается за счет альтернативного возобновляемого источника энергии без использования промышленных источников энергии.

Задача изобретения - получать тепло без использования промышленных источников энергии с большим коэффициентом полезного действия.

Технический результат достигается тем, что канал для движения воды выполнен в виде узкой щели с повышенной шероховатостью стенок и резко изменяющейся площадью поперечного сечения. При этом вес потопляемого тела не менее чем на порядок превышает вес вытесняемой воды, чтобы основные затраты энергии приходились на преодоление сопротивлений трения и местного сопротивления.

Устройство для генерации тепла изображено на прилагаемом чертеже.

Устройство содержит емкость с водой 1, корпус 2 со всасывающим клапаном (на чертеже не показан), погружаемое тело 3, отвод 4 горячей воды, рычаг 5 для подъема погружаемого тела 3. Корпус 2 расположен в емкости 1, в которую направлен отвод 4 (слив) из корпуса поднятой воды.

Устройство работает следующим образом. Корпус 2 устанавливают в емкости 1. Над корпусом 2 монтируется рычажный подъемник 5. В корпус 2 опускается погружаемое тело 3 со средствами его возвратно-поступательного движения. Тело 3 имеет систему гидравлических сопротивлений в виде шероховатости стенок и кольцевых канавок на его боковой поверхности, гасящих потенциальную энергию затопляемого тела. При этом соотношение диаметров погружаемого тела и внутреннего диаметра корпуса принимается из условия формирования скорости движения воды в кольцевом зазоре, предпочтительно, не менее 15 м/с. На этом подготовка устройства к генерации тепла заканчивается.

Тело 3 погружается в корпус 2 под действием силы тяжести тела 3. Опускаясь в корпус 2, тело 3 вытесняет воду по кольцевому зазору между стенками корпуса 2 и тела 3. Поднимаясь вверх по кольцевому зазору с большой скоростью, вода преодолевает систему гидравлических сопротивлений, в результате чего генерируется тепло. Чтобы интенсивность теплообразования была высокой, необходимо потенциальную энергию погружаемого тела принимать не менее чем на порядок больше затрат энергии на перемещение по высоте выделенного объема воды. Для повышения температуры вода может быть пропущена через аппарат неоднократно.

В конечном итоге мы получаем повышение температуры воды за счет действия земного тяготения.

Таким образом, горячее водоснабжение обеспечивается без использования промышленных источников энергии, достигается простыми техническими средствами, пригодно в отдаленных и труднодоступных районах и аварийно-ремонтных ситуациях, дешево и пожаробезопасно.

Способ генерации тепла и устройство для его осуществления могут быть применены для жизнеобеспечения жилых строений и могут быть использованы при проектировании малоэтажных зданий эконом-класса в сельской местности, в отдаленных и труднодоступных районах. Способ генерации тепла включает затопление в водоприемном корпусе физического тела и вытеснение воды из корпуса. Далее по способу вытесняемую воду пропускают через систему местных и линейных гидравлических сопротивлений с возможностью перевода запаса потенциальной энергии затопляемого тела в тепло за счет формирования скорости движения воды в узком и шероховатом канале более 15 м/с и отводят это тепло потребителю. Устройство для генерации тепла содержит резервуар с водой, корпус в резервуаре с погружаемым телом, имеющим на боковой поверхности шероховатость и кольцевые канавки. Устройство также содержит средства для возвратно-поступательного движения погружаемого тела. Технический результат заключается в автономности заявленного решения и достигается за счет возможности нагрева воды без внешних источников энергии. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ генерации тепла, включающий затопление в водоприемном корпусе физического тела и вытеснение воды из корпуса, отличающийся тем, что вытесняемую воду пропускают через систему местных и линейных гидравлических сопротивлений с возможностью перевода запаса потенциальной энергии затопляемого тела в тепло за счет формирования скорости движения воды в узком и шероховатом канале предпочтительно более 15 м/с и отводят это тепло потребителю.

2. Устройство для генерации тепла по способу, изложенному в п.1, содержащее корпус для изолированного объема воды со всасывающим клапаном, затопляемое тело со средствами его возвратно-поступательного движения, отличающееся тем, что тело снабжено системой местных и линейных гидравлических сопротивлений, гасящих потенциальную энергию затопляемого тела, а корпус помещен в емкость, в которую направлен слив из корпуса поднятой воды, при этом вес тела принимается не менее чем на порядок более веса вытесняемой воды.