СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛА ДЛЯ ОБОГРЕВА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ, НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ И ЭЛЕМЕНТ НАГРЕВАТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА Российский патент 2022 года по МПК F24D3/00 F24V40/10 

Данное изобретение относится к способам и устройствам для получения тепла для обогрева зданий и сооружений и может быть использовано в различных отраслях промышленности и быту, везде, где требуется нагрев каких-либо устройств, участков пространства или площадей.

Известней способ получения тепла, включающий пропускание жидкости-теплоносителя через нагревательное устройство, содержащее генератор тепловой энергии, систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов. В качестве генератора тепловой энергии используют гидросопротивление, через которое гидронасосом нагнетают масло, чтобы преобразовать кинетическую энергию в тепло. Прокачка масла производится без перепуска теплоносителя, что не обеспечивает экономию тепловой энергии (Заявка Германии 934341209). Такие же особенности имеет и устройство, описанное в заявке Германии DE 19506679 А1.

Известен способ получения тепла, включающий пропускание теплоносителя через нагревательное устройство, содержащее генератор тепловой энергии (котел), систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов, расположенный в данном контуре тепловой насос, и трубопровод перепуска между подающим и обратным трубопроводами. При этом давление теплоносителя понижают перед трубопроводом 1 ниже давления насыщенных паров воды. Образовавшийся в результате пар подают при сверхкритическом перепаде давления в обратный трубопровод. При этом образование пара и его последующее смешение с жидким теплоносителем осуществляется с образованием неоднородностей среды, в импульсном колебательном режиме, что может приводить к возникновению вибраций, шумов и других нежелательных эффектов, нарушающих экологические характеристики окружающей среды. Срок службы устройства снижается за счет возникновения разрушений деталей (Патент СССР N 1663345).

Известен способ получения тепла, включающий пропускание теплоноситаля через нагревательное устройство, содержащее генератор тепловой энергии (котел), систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов, и трубопровод перепуска. При этом поток жидкости содержит микроскопические пузырьки газа или пара, что связано с кавитационными явлениями, имеющими место в данном контуре. Эти явления отрицательно сказываются на экологии и технологичности процесса, экологичности окружающей среды. Кавитационные явления значительно снижают срок службы устройства из-за разрушений деталей, вызванных кавитацией (Заявка PCT/RU 97/00299).

Известен также способ получения тепла, включающий пропускание теплоносителя через нагревательное устройство, содержащее генератор тепловой энергии, систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов, расположенный в данном контуре сетевой насос, и установленный между прямым и обратным трубопроводами хотя бы один трубопровод рециркуляции (Авторское свидетельство СССР N 1019180, 1983).

Данные способы и устройства для их осуществления не обеспечивают удовлетворительную экономию топлива или иного теплонесущего агента в генераторе тепловой энергии во всех случаях.

Известен способ получения тепла, включающий пропускание теплоносителя через нагревательное устройство, содержащее генератор тепловой энергии, систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов, расположенный в данном контуре насос, и установленный с прямым и обратным трубопроводами трубопровод рециркуляции и хотя бы один элемент, содержащий конфузор, диффузор и выполненную между диффузором и конфузором канавку. (Патент России N 2096695).

Элемент, содержащий конфузор и диффузор, расположен здесь в подающем трубопроводе. Это приводит к легкому проявлению кавитационных эффектов, мешающих работе устройства и уменьшающих срок его службы. Кроме того, следует отметить, что известное устройство содержит прорезные, продольные канавки в элементе, содержащем конфузор и диффузор.

Данное устройство также не обеспечивает удовлетворительную экономию топлива или иного теплонесущего агента в генераторе тепловой энергии во всех случаях.

Известен способ получения тепла для обогрева зданий и сооружений, включающий перекачку теплоносителя под давлением, исключающим появление кавитации в потоке теплоносителя, в нагревательном устройстве, содержащем генератор тепловой энергии, систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов, расположенный в данном контуре хотя бы один циркуляционный насос, и установленный с прямым и обратным трубопроводами хотя бы один трубопровод рециркуляции, при этом упомянутый хотя бы один трубопровод рециркуляции содержит хотя бы один элемент, содержащий конфузор, диффузор и выполненную между диффузором и конфузором хотя бы одну кольцевую канавку. (Заявка PCT/RU 94/000265).

Данный способ получения тепла является существенно более эффективным, чем описанные выше, однако его эффективность ограничена.

Наиболее близким к предложенному является способ получения тепла для обогрева зданий и сооружений, включающий перекачку теплоносителя под давлением, исключающим появление кавитации в потоке теплоносителя, в нагревательном устройстве, содержащем генератор тепловой энергии, систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов, расположенный в данном контуре хотя бы один циркуляционный насос, и установленный с прямым и обратным трубопроводами хотя бы один трубопровод рециркуляции, при этом упомянутый хотя бы один трубопровод рециркуляции содержит хотя бы один элемент, содержащий конфузор, диффузор и выполненную между диффузором и конфузором хотя бы одну кольцевую канавку (Патент РФ N 2370708). В этом способе хотя бы на часть подающего трубопровода, расположенную перед генератором тепловой энергии и/или хотя бы на часть трубопровода рециркуляции после упомянутого элемента, содержащего конфузор, диффузор и хотя бы одну кольцевую канавку, воздействуют пульсирующим электромагнитным и/или акустическим полями.

Эффективность этого способа ограничена тем, что в ходе процесса получения тепла в вышеупомянутом элементе могут возникать вихревые токи, снижающие эффективность процесса, а также структурные фазовые переходы, снижающие срок службы элемента из-за его разрушения.

Была поставлена задача создания такого способа получения тепла для обогрева зданий и сооружений, которое обеспечило бы устранение вышеупомянутых недостатков.

Данная задача была решена настоящим изобретением.

В способе получения тепла для обогрева зданий и сооружений, включающем перекачку теплоносителя под давлением, исключающим появление кавитации в потоке теплоносителя, в нагревательном устройстве, содержащем генератор тепловой энергии, систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов, расположенный в данном контуре хотя бы один циркуляционный насос, и установленный с прямым и обратным трубопроводами хотя бы один трубопровод рециркуляции, при этом упомянутый хотя бы один трубопровод рециркуляции содержит хотя бы один элемент, содержащий конфузор, диффузор и выполненную между диффузором и конфузором хотя бы одну кольцевую канавку, согласно изобретению, внешняя часть элемента выполнена из ферромагнитного материала, а внутренняя часть элемента в месте расположения кольцевых канавок выполнена из коррозионностойкого материала, обладающего возможностью прямого и обратного мартенситного фазового перехода, и внутренняя часть элемента вне кольцевых канавок, конфузора, диффузора выполнена из парамагнитного материала.

При этом внутренняя часть элемента может быть выполнена, например, из хромникельтитановой нержавеющей стали Х18Н9Т (12X18Н10Т согласно ГОСТ 5632-2014), обладающей возможностью фазовых переходов γ↔ε↔α↔γ.

При этом хотя бы одна кольцевая поверхность кольцевой канавки предпочтительно выполнена ступенчатой, например, треугольной в сечении.

При этом треугольник сечения кольцевой канавки предпочтительно является по существу прямоугольным.

Внутренняя часть элемента может быть выполнена из колец, выполненных с возможностью размещения во внутреннем канале внешней части.

Кольца могут быть выполнены эллиптической в проекции формы, прогнутыми по направлению к центральной оси, предпочтительно прогнутыми частями навстречу.

При этом внутренняя кольцевая поверхность колец может быть выполнена гофрированной.

Хотя бы на часть подающего трубопровода, расположенную перед генератором тепловой энергии и/или хотя бы на часть трубопровода рециркуляции после элемента, содержащего конфузор, диффузор и хотя бы одну кольцевую канавку, предпочтительно воздействуют пульсирующим электромагнитным и/или акустическим полями. Такое воздействие можно производить пульсирующими с частотой 40-60 Гц электромагнитным и/или акустическим полями.

Перекачку теплоносителя-воды при этом можно осуществлять насосом с управляемым расходом перекачиваемой жидкости.

Заявленный способ осуществляется другим изобретением -нагревательным устройством.

В нагревательном устройстве для получения тепла для обогрева зданий и сооружений, содержащем генератор тепловой энергии, систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов, расположенный в данном контуре хотя бы один циркуляционный насос, и установленный с прямым и обратным трубопроводами хотя бы один трубопровод рециркуляции, при этом упомянутый хотя бы один трубопровод рециркуляции содержит хотя бы один элемент, содержащий конфузор, диффузор и выполненную между диффузором и конфузором хотя бы одну кольцевую канавку, согласно изобретению, внешняя часть элемента выполнена из ферромагнитного материала, а внутренняя часть элемента в месте расположения кольцевых канавок выполнена из коррозионностойкого материала, обладающего возможностью прямого и обратного мартенситного фазового перехода, и внутренняя часть элемента вне кольцевых канавок конфузора, диффузора выполнена из парамагнитного материала.

На подающем трубопроводе перед генератором тепловой энергии и/или хотя бы на одном трубопроводе рециркуляции после упомянутого элемента, содержащего конфузор, диффузор и хотя бы одну кольцевую канавку, может быть установлен генератор пульсирующего электромагнитного и/или акустического полей.

В качестве генератора пульсирующего электромагнитного и/или акустического полей устройство может содержать электромагнитную катушку, витки которой намотаны в одну сторону.

Элемент трубопровода рециркуляции предпочтительно содержит 2-300 кольцевых канавок, более предпочтительно 5-100 кольцевых канавок.

Устройство предпочтительно выполнено с возможностью регулирования диаметра отверстия упомянутого элемента для прохождения жидкости.

Оно может содержать управляющий блок, связанный с циркуляционным насосом. При этом управляющий блок может быть дополнительно связан с датчиком температуры, расположенном в системе передачи тепла потребителю или в отапливаемом помещении, а также с системой управления расходом топлива в генераторе тепловой энергии.

Система передачи тепла может содержать хотя бы две параллельно расположенные линии обогрева, каждая из которых содержит насос с управляемым расходом перекачиваемой жидкости.

Устройство может также содержать управляющий блок, связанный с циркуляционным насосом, а также с насосами с управляемым расходом перекачиваемой жидкости, содержащимися в параллельно расположенных линиях обогрева, с возможностью управления указанными насосами и перепускным клапаном.

При этом управляющий блок предпочтительно связан с датчиком температуры, расположенном в системе передачи тепла потребителю или в отапливаемом помещении.

Хотя бы один первый трубопровод рециркуляции может содержать насос с управляемым расходом перекачиваемой жидкости.

Поставленная задача достигается также другим изобретением - элементом нагревательного устройства, содержащем конфузор, диффузор и выполненную между диффузором и конфузором хотя бы одну кольцевую канавку.

В элементе нагревательного устройства, содержащем конфузор, диффузор и выполненную между диффузором и конфузором хотя бы одну кольцевую канавку, согласно изобретению, внешняя часть элемента выполнена из ферромагнитного материала, а внутренняя часть элемента в месте расположения кольцевых канавок выполнена из коррозионностойкого материала, обладающего возможностью прямого и обратного мартенситного фазового перехода, и внутренняя часть элемента вне кольцевых канавок, конфузора, диффузора выполнена из парамагнитного материала.

Элемент трубопровода рециркуляции, содержащий конфузор, диффузор и выполненную между диффузором и конфузором хотя бы одну кольцевую канавку, при прохождении через него рециркулируемой жидкости, как было показано при испытаниях, приводит к выделению тепла, например, за счет создания специфических вихревых потоков жидкости, фазовых структурных переходов и других возможных факторов.

В частности, при прохождении жидкости через данный элемент, например, возможно (в случае фазового перехода) выделение скрытой теплоты фазового перехода, которая, например, для воды составляет 1500 кал/моль.

Выполнение кольцевой канавки по существу треугольной в сечении (при этом хотя бы одна кольцевая поверхность кольцевой канавки предпочтительно выполнена ступенчатой) позволяет обеспечить повышение эффективности способа за счет увеличения удельной плотности вихревых потоков жидкости, а также акустических каустик.

Термин "по существу" здесь является синонимом термина "практически" и означает, что хотя на практике любая геометрическая фигура (например, треугольник) за счет неточности изготовления, например, отличается от идеальной, она условно считается в данном случае треугольной. Кроме того, эти отклонения формы от идеальной могут возникать и по другим причинам, например, в случае, когда поверхность кольцевой канавки выполнена ступенчатой. В последнем случае, например, сторона треугольника с точки зрения геометрии будет представлять собой ломаную линию. Однако за счет того, что такие ступеньки невелики по сравнению с длиной стороны треугольника, сторону треугольника можно условно (практически) считать отрезком прямой линии. Во всяком случае отклонения от идеальной геометрической формы не должны превышать 10-15%.

В случае прокачки холодной воды через трубопровод рециркуляции из обратного трубопровода по направлению к подающему трубопроводу выделение «скрытой теплоты» фазового перехода приведет к нагреву перепускаемой жидкости и следовательно, приближению ее температуры к температуре подающего трубопровода, что делает возможным смешение нагретой жидкости трубопровода рециркуляции с жидкостью, подаваемой по подающему трубопроводу, нагретому в котле, без заметного снижения ее температуры. Таким образом, количество подаваемой в котел жидкости уменьшается и следовательно, уменьшается количество топлива, расходуемого на ее нагрев до заданной температуры.

В случае перекачки насосом горячей воды от подающего к обратному трубопроводу также происходит выделение дополнительного количества тепла; горячая вода смешивается с холодной водой обратного трубопровода и поступает в котел с более высокой температурой, что также приводит к уменьшению количества тепла, расходуемого для нагревания воды до требуемой температуры.

При этом, как было показано, именно такое выполнение элемента трубопровода рециркуляции является оптимальным с точки зрения наиболее экономичного перераспределения тепловых потоков в контуре. Это в конечном счете приводит к повышению экономии топлива или иного теплонесущего вещества.

Кроме того, за счет уменьшения сопротивления потоку жидкости в генераторе тепловой энергии (например, водогрейном котле, где применяются узкие трубки, создающие большое сопротивление потоку жидкости) за счет протекания части жидкости в обход генератора тепловой энергии уменьшается затрата электроэнергии, потребляемой сетевым насосом для перекачки жидкости или иного теплоносителя в контуре.

В качестве сетевого насоса целесообразно применять насос с постоянным расходом перекачиваемой жидкости, например, обычный центробежный насос. Это связано с тем, что применение насоса с управляемым расходом перекачиваемой жидкости требует относительно дорогих управляющих электронных устройств.

Однако, при наличии возможности, можно использовать и насос с управляемым расходом перекачиваемой жидкости.

Воздействие пульсирующим электромагнитным и/или акустическим полями на вышеупомянутые части подающего трубопровода и/или трубопровода рециркуляции позволяет увеличить количество центров фазовых структурных преобразований в жидкости, что приводит к усилению вследствие резонанса явлений, происходящих в вышеописанном элементе трубопровода рециркуляции, и, как было экспериментально показано, приводит к увеличению количества выделяемого системой тепла.

В качестве генератора пульсирующего электромагнитного и/или акустических полей можно использовать электромагнитную катушку, витки которой намотаны в одну сторону. Такое выполнение катушки приводит к максимальной амплитуде направленных в одну сторону электрического, магнитного и акустического воздействий (аналог катушки Тесла).

Для дальнейшей оптимизации перераспределения тепловых потоков нагревательное устройство выполняют с возможностью регулирования диаметра отверстия для прохождения жидкости, например, отверстия, находящегося в вышеупомянутом элементе трубопровода рециркуляции. Регулирование можно проводить известными средствами, например, с помощью раздвигаемой диафрагмы.

Если в этом варианте выполнения нагревательное устройство содержит в качестве циркуляционного (сетевого) насос с постоянным расходом перекачиваемой жидкости, то система передачи тепла потребителю при этом может содержать хотя бы один насос с управляемым расходом жидкости. Это позволяет регулировать передачу тепла потребителю и, следовательно, приводит к экономии топлива (тепловыделяющего агента).

Нагревательное устройство может содержать управляющий блок, связанный с циркуляционным насосом, а также с датчиком температуры, расположенным в системе передачи тепла потребителю или в отапливаемом помещении, и с системой управления расходом топлива в генераторе тепловой энергии. Это позволяет обеспечить автоматическую регулировку параметров негревательного устройства и параметров теплоообмена для достижения наибольшей экономии топлива или иного тепловыделяющего агента, в том числе регулировки для компенсации изменений, связанных с суточным изменением температуры.

Возможен вариант осуществления устройства, в котором система передачи тепла содержит хотя бы две параллельно расположенные линии обогрева, каждая из которых содержит насос с управляемым расходом перекачиваемой жидкости.

Выполнение внешней части элемента из ферромагнитного материала, а внутренней части в месте расположения кольцевых канавок из коррозионностойкого материала, обладающего возможностью прямого и обратного мартенситного фазовых переходов, и внутренней части элемента вне кольцевых канавок, конфузора, диффузора из парамагнитного материала, позволяет обеспечить стабилизацию магнитных потоков в требуемом направлении, что исключает появление противодействующих потоку жидкости вихревых токов.

Это позволяет обеспечить оптимальное распределение тепла между двумя и более потребителями. В этом варианте выполнения нагревательное устройство также может содержать управляющий блок, связанный с циркуляционным насосом или с перепускным клапаном, а также с насосами с управляемым расходом перекачиваемой жидкости, содержащимися в параллельно расположенных линиях обогрева, с возможностью управления указанными насосами и перепускным клапаном. Это, как и в предыдущем варианте выполнения устройства, позволяет обеспечить автоматическую регулировку параметров нагревательного устройства и параметров теплообмена для достижения наибольшей экономии топлива или иного тепловыделяющего агента, в том числе регулировки для компенсации изменений, связанных с суточным изменением температуры.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

На Фиг. 1 изображена общая схема нагревательного устройства.

На Фиг. 2 показан элемент трубопровода рециркуляции в разрезе.

На Фиг. 3 изображено нагревательное устройство в варианте выполнения с двумя трубопроводами рециркуляции.

На Фиг. 4 изображен вариант выполнения нагревательного устройства, содержащего пять параллельно расположенных линий обогрева, каждая из которых содержит насос с управляемым расходом перекачиваемой жидкости, а также управляющий блок.

На Фиг. 5 изображена общая схема нагревательного устройства, выполненного по варианту с двумя трубопроводами рециркуляции и регулируемым клапаном.

На Фиг. 6 показан вариант выполнения нагревательного устройства, содержащего пять параллельно расположенных линий обогрева, каждая из которых содержит насос с управляемым расходом перекачиваемой жидкости, а также управляющий блок.

На Фиг. 7, Фиг. 8 и Фиг. 9 показан элемент нагревательного устройства со ступенчатой кольцевой канавкой.

На Фиг. 10 показан элемент выполнения нагревательного устройства, в котором хотя бы одна кольцевая поверхность кольцевой канавки выполнена треугольной в сечении (прямоугольный треугольник).

На Фиг. 11 показан элемент выполнения нагревательного устройства, в котором кольца выполнены эллиптической в проекции формы, прогнутыми по направлению к центральной оси, прогнутыми частями навстречу.

Нагревательное устройство содержит генератор тепловой энергии -водогрейный котел 1, подающий 2 и обратный 3 трубопроводы, циркуляционный насос 4, радиатор 5 для передачи тепла в нагреваемое помещение. Позицией 6 обозначен трубопровод рециркуляции с элементом 7, содержащим конфузор 8, диффузор 9 и выполненные между конфузором 8 и диффузором 9 кольцевые канавки 10 и 11. Параллельно расположенные линии обогрева 12 (Фиг. 4) содержат насосы 13 с управляемым расходом перекачиваемой жидкости. Устройство содержит управляющий блок 14, связанный электрически с водогрейным котлом 1, регулируемым отверстием в элементе трубопровода 7 и каждым из насосов 13. Позициями 16 и 17 соответственно обозначены часть подающего трубопровода, расположенная перед генератором тепловой энергии, и часть трубопровода рециркуляции после элемента 7. На этих частях 16 и 17 расположены электромагнитные катушки 18 и 19, установленные с возможностью подключения к источнику питания.

В примере по другому варианту выполнения нагревательное устройство содержит генератор тепловой энергии - водогрейный котел 1, подающий 2 и обратный 3 трубопроводы, циркуляционный насос 4, радиатор 5 для передачи тепла в нагреваемое помещение. Позицией 6 обозначен первый трубопровод рециркуляции с элементом 7, содержащим конфузор 8, диффузор 9 и выполненные между конфузором 8 и диффузором 9 кольцевые канавки 10 и 11. Позицией 20 обозначен второй трубопровод рециркуляции с регулируемым клапаном 21. Управляющий блок (шкаф управления) 14 связан (электрически) с циркуляционным насосом 4 или клапаном 21 (показано пунктиром), а также с датчиком температуры (на чертеже не показан), расположенном в радиаторе 5. Позицией 22 обозначен нагнетательный насос, расположенный в первом трубопроводе рециркуляции 6. Параллельно расположенные линии обогрева 12 (Фиг. 6) содержат насосы 13 с управляемым расходом перекачиваемой жидкости. Позицией 23 обозначено отверстие для прохода жидкости с регулируемым диаметром D элемента 7, позицией 24 - ступеньки поверхности кольцевой канавки, позицией 25 - кольца, из которых выполнен элемент 7 в месте расположения кольцевых канавок 10 и 11. Позициями 26, 27 и 28 обозначены соответственно труба из парамагнитного материала, труба из ферромагнитного материала и фланцы.

Устройство работает следующим образом.

При включении насоса 4 он начинает перекачивать жидкость по замкнутому контуру. Жидкость поступает в водогрейный котел 1 и нагревается до заданной температуры, после чего через подающий трубопровод 2 поступает в радиатор 5, через который отдает тепло потребителю, и затем возвращается по обратному трубопроводу 3 к насосу 4. При этом, часть жидкости поступает не в водогрейный котел 1, а через трубопровод рециркуляции 6 и его элемент 7 поступает в подающий трубопровод 2, где смешивается с горячей водой, поступающей из котла 1. При этом, при прохождении элемента 7 жидкость частично разогревается, в том числе в результате скоростных вихревых потоков и фазовых структурных переходов. При наличии в нагревательном устройстве управляющего блока 14, который получает сигналы от датчиков температуры, расположенных в отапливаемом помещении, при отклонении температуры от заданной, он (управляющий блок) вырабатывает соответствующие сигналы, подаваемые на управляемый регулятор подачи топлива в котле 1, регулируемую диафрагму в элементе 7 и на насосы 13 и 4. Одновременно на катушки 18 и 19 подают напряжение частотой 40-60 Гц, которые создают в соответствующих частях трубопроводов 16 и 17 переменное электромагнитное и/или акустическое поля.

В другом варианте выполнения при включении насоса 4 он начинает перекачивать жидкость по замкнутому контуру. Жидкость поступает в водогрейный котел 1 и нагревается до заданной температуры, после чего через подающий трубопровод 2 поступает в радиатор 5, через который отдает тепло потребителю, и затем возвращается по обратному трубопроводу 3 к насосу 4. При этом часть жидкости поступает не в радиатор 5, а через первый трубопровод рециркуляции 6 и его элемент 7 поступает в обратный трубопровод 3, где смешивается с холодной водой, поступающей из радиатора 5. При этом при прохождении элемента 7 жидкость дополнительно разогревается, в том числе в результате вихревых потоков и фазовых структурных переходов. При наличии в нагревательном устройстве шкафа управления (управляющего блока) 14, который получает сигналы от датчиков температуры, расположенных в радиаторе 5, при отклонении температуры от заданной он(управляющий блок) вырабатывает соответствующие сигналы, подаваемые на управляемый регулятор подачи топлива в котле 1 и на насос 4 или на клапан 21, который в случае необходимости открывается через шкаф управления 14, обеспечивая тем самым «сброс» избыточного тепла. Одновременно на катушки 18 и 19 подают напряжение частотой 40-60 Гц, которые создают в соответствующих частях трубопроводов 16 и 17 переменное электромагнитное и/или акустическое поля.

Оптимальным является способ эксплуатации данного устройства, включающий перекачку теплоносителя-воды в контуре под давлением, исключающим появление кавитации в потоке теплоносителя. Специалистам в данной области техники известны условия появления кавитации и методы их расчета. Практически появление кавитации можно обнаружить по резкому возрастанию шума работы трубопровода рециркуляции. Поэтому в случае отсутствия кавитации в процессе работы устройства дополнительные шумы в области трубопровода рециркуляции практически отсутствуют.

Способ получения тепла для обогрева зданий и сооружений включает перекачку теплоносителя под давлением, исключающим появление кавитации в потоке теплоносителя, в нагревательном устройстве. Устройство содержит генератор тепловой энергии, систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов, расположенный в данном контуре хотя бы один циркуляционный насос и установленный с прямым и обратным трубопроводами хотя бы один трубопровод рециркуляции, при этом упомянутый хотя бы один трубопровод рециркуляции содержит хотя бы один элемент, содержащий конфузор, диффузор и выполненную между диффузором и конфузором хотя бы одну кольцевую канавку. Внешняя часть элемента выполнена из ферромагнитного материала, а внутренняя часть элемента в месте расположения кольцевых канавок выполнена из коррозионностойкого материала, обладающего возможностью прямого и обратного мартенситного фазовых переходов. Внутренняя часть элемента вне кольцевых канавок, конфузора, диффузора выполнена из парамагнитного материала, при этом кольцевая канавка выполнена в кольцевом элементе. Техническим результатом является повышение эффективности получения тепла за счет стабилизации магнитных потоков в требуемом направлении, что исключает появление противодействующих потоку жидкости вихревых токов. 3 н. и 39 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Способ получения тепла для обогрева зданий и сооружений, включающий перекачку теплоносителя-воды под давлением, исключающим появление кавитации в потоке теплоносителя, в нагревательном устройстве, содержащем генератор тепловой энергии, систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов, расположенный в данном контуре хотя бы один циркуляционный насос и установленный с прямым и обратным трубопроводами хотя бы один трубопровод рециркуляции, содержащий хотя бы один элемент, содержащий конфузор, диффузор и выполненную между диффузором и конфузором хотя бы одну кольцевую канавку, отличающийся тем, что внешняя часть элемента выполнена из ферромагнитного материала, а внутренняя часть элемента в месте расположения кольцевых канавок выполнена из коррозионностойкого материала, обладающего возможностью прямого и обратного мартенситного фазовых переходов, и внутренняя часть элемента вне кольцевых канавок, конфузора, диффузора выполнена из парамагнитного материала, при этом кольцевая канавка выполнена в кольцевом элементе.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что внутренняя часть элемента в месте расположения кольцевых канавок выполнена из нержавеющей стали.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что хотя бы одна кольцевая поверхность кольцевой канавки выполнена ступенчатой.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что хотя бы одна кольцевая поверхность кольцевой канавки выполнена треугольной в сечении.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что треугольник сечения кольцевой канавки является по существу прямоугольным.

6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что внутренняя часть элемента выполнена из колец, выполненных с возможностью размещения во внутреннем канале элемента.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что кольца выполнены эллиптической в проекции формы, прогнутыми по направлению к центральной оси.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что кольца расположены прогнутыми частями навстречу.

9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что внутренняя кольцевая поверхность колец выполнена гофрированной.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что хотя бы на часть подающего трубопровода, расположенную перед генератором тепловой энергии и/или хотя бы на часть трубопровода рециркуляции после элемента, содержащего конфузор, диффузор и хотя бы одну кольцевую канавку, воздействуют пульсирующим электромагнитным и/или акустическим полями.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что воздействие производят пульсирующими с частотой 40-60 Гц электромагнитным и/или акустическим полями.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перекачку теплоносителя осуществляют насосом с управляемым расходом перекачиваемой жидкости.

13. Нагревательное устройство для получения тепла для обогрева зданий и сооружений, содержащее генератор тепловой энергии, систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов, расположенный в данном контуре хотя бы один циркуляционный насос и установленный с прямым и обратным трубопроводами хотя бы один трубопровод рециркуляции, при этом упомянутый хотя бы один трубопровод рециркуляции содержит хотя бы один элемент, содержащий конфузор, диффузор и выполненную между диффузором и конфузором хотя бы одну кольцевую канавку, отличающееся тем, что внешняя часть элемента выполнена из ферромагнитного материала, а внутренняя часть элемента в месте расположения кольцевых канавок выполнена из коррозионностойкого материала, обладающего возможностью прямого и обратного мартенситного фазовых переходов, и внутренняя часть элемента вне кольцевых канавок, конфузора, диффузора выполнена из парамагнитного материала, при этом кольцевая канавка выполнена в кольцевом элементе.

14. Нагревательное устройство по п. 13, отличающееся тем, что внутренняя часть элемента выполнена из нержавеющей стали.

15. Нагревательное устройство по п. 13, отличающееся тем, что хотя бы одна кольцевая поверхность кольцевой канавки выполнена ступенчатой.

16. Нагревательное устройство по п. 13, отличающееся тем, что хотя бы одна кольцевая поверхность кольцевой канавки выполнена треугольной в сечении.

17. Нагревательное устройство по п. 16, отличающееся тем, что треугольник сечения кольцевой канавки является по существу прямоугольным.

18. Нагревательное устройство по любому из пп. 13-17, отличающееся тем, что внутренняя часть элемента выполнена из колец, выполненных с возможностью размещения во внутреннем канале внешней части.

19. Нагревательное устройство по п. 18, отличающееся тем, что кольца выполнены эллиптической формы, прогнутыми по направлению к центральной оси.

20. Нагревательное устройство п. 19, отличающееся тем, что кольца расположены прогнутыми частями навстречу.

21. Нагревательное устройство по п. 13, отличающееся тем, что внутренняя кольцевая поверхность колец выполнена гофрированной.

22. Нагревательное устройство по п. 13, отличающееся тем, что оно содержит насос с управляемым расходом перекачиваемой жидкости для перекачки теплоносителя.

23. Нагревательное устройство по п. 13, отличающееся тем, что на подающем трубопроводе перед генератором тепловой энергии и/или хотя бы на одном трубопроводе рециркуляции после упомянутого элемента, содержащего конфузор, диффузор и хотя бы одну кольцевую канавку, установлен генератор пульсирующего электромагнитного и/или акустического полей.

24. Нагревательное устройство по п. 23, отличающееся тем, что в качестве генератора пульсирующего электромагнитного и/или акустического полей оно содержит электромагнитную катушку, витки которой намотаны в одну сторону.

25. Нагревательное устройство по п. 13, отличающееся тем, что элемент трубопровода рециркуляции содержит 2-300 кольцевых канавок.

26. Нагревательное устройство по п. 25, отличающееся тем, что элемент трубопровода рециркуляции содержит 5-100 кольцевых канавок.

27. Нагревательное устройство по п. 13, отличающееся тем, что оно содержит управляющий блок, связанный с циркуляционным насосом.

28. Нагревательное устройство по п. 27, отличающееся тем, что управляющий блок дополнительно связан с датчиком температуры, расположенным в системе передачи тепла потребителю или в отапливаемом помещении, а также с системой управления расходом топлива в генераторе тепловой энергии.

29. Нагревательное устройство по п. 13, отличающееся тем, что система передачи тепла содержит хотя бы две параллельно расположенные линии обогрева, каждая из которых содержит насос с управляемым расходом перекачиваемой жидкости.

30. Нагревательное устройство по п. 13, отличающееся тем, что оно содержит управляющий блок, связанный с циркуляционным насосом, а также с насосами с управляемым расходом перекачиваемой жидкости, содержащимися в параллельно расположенных линиях обогрева, с возможностью управления указанными насосами и перепускным клапаном.

31. Нагревательное устройство по п. 30, отличающееся тем, что управляющий блок дополнительно связан с датчиком температуры, расположенным в системе передачи тепла потребителю или в отапливаемом помещении.

32. Нагревательное устройство по п. 13, отличающееся тем, что хотя бы один первый трубопровод рециркуляции содержит насос с управляемым расходом перекачиваемой жидкости.

33. Нагревательное устройство по п. 13, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью регулирования диаметра отверстия упомянутого элемента для прохождения жидкости.

34. Элемент нагревательного устройства, содержащий конфузор, диффузор и выполненную между диффузором и конфузором хотя бы одну кольцевую канавку, отличающийся тем, что внешняя часть элемента выполнена из ферромагнитного материала, а внутренняя часть элемента в месте расположения кольцевых канавок выполнена из коррозионностойкого материала, обладающего возможностью прямого и обратного мартенситного фазовых переходов, и внутренняя часть элемента вне кольцевых канавок, конфузора, диффузора выполнена из парамагнитного материала, при этом кольцевая канавка выполнена в кольцевом элементе.

35. Элемент нагревательного устройства по п. 34, отличающийся тем, что внутренняя часть элемента в месте расположения кольцевых канавок выполнена из нержавеющей стали.

36. Элемент нагревательного устройства по п. 34, отличающийся тем, что хотя бы одна кольцевая поверхность кольцевой канавки выполнена ступенчатой.

37. Элемент нагревательного устройства по п. 34, отличающийся тем, что хотя бы одна кольцевая поверхность кольцевой канавки выполнена треугольной в сечении.

38. Элемент нагревательного устройства по п. 34, отличающийся тем, что треугольник сечения кольцевой канавки является по существу прямоугольным.

39. Элемент нагревательного устройства по любому из пп. 34-38, отличающийся тем, что внутренняя часть элемента выполнена из колец, выполненных с возможностью размещения во внутреннем канале внешней части.

40. Элемент нагревательного устройства по п. 39, отличающийся тем, что кольца выполнены эллиптической формы, прогнутыми по направлению к центральной оси.

41. Элемент нагревательного устройства по п. 40, отличающийся тем, что кольца расположены прогнутыми частями навстречу.

42. Элемент нагревательного устройства по п. 41, отличающийся тем, что внутренняя кольцевая поверхность колец выполнена гофрированной.