початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2132517

ТЕПЛОГЕНЕРАТОР І ПРИСТРІЙ ДЛЯ НАГРІВУ РІДИНИ

Ім'я винахідника: Мустафаєв Рафаель Измайлович
Ім'я патентовласника: Мустафаєв Рафаель Измайлович
Адреса для листування: 170017, Твер, Б.Перемеркі, а / я 157
Дата початку дії патенту: 1997.08.20

Винахід призначений для нагріву рідини і може бути використано в житлово-комунальній галузі, сільському господарстві та транспорті. Для забезпечення автономного водяного опалення в конструкцію теплогенератора введені вихрові труби, з'єднані з блоком прискорювачів руху рідини у вигляді равликів. Кожна равлик оснащена прискорювальної втулкою певних розмірів. У вихрових трубах встановлені гальмівні пристрої. Пристрій для нагріву рідини містить теплогенератор, робочий мережевий насос, що подає і зворотний трубопроводи з запірними вентилями, що зв'язують споживача з теплогенератором, мають блок прискорювачів руху рідини. Збоку до блоку приєднані інжекторні патрубки. Вони складаються з співвісно встановлених і жорстко з'єднаних між собою коноідального насадка з циліндричною частиною, дроселя і вихрового патрубка з завихрювачем. До мережному насосу приєднаний напірний трубопровід, на протилежному кінці якого встановлений глушник. Ставлення плечей глушника щодо місця його з'єднання з напірної трубою становить 3: 5. Один вихід глушника з'єднаний з верхнім колектором, а інші виходи через інжекційні патрубки з блоком прискорювача руху рідини. Вихрові труби повідомляються з нижнім колектором, який з'єднаний з подає трубопроводом, а бічна сторона колектора - з насосом, і через бічний відведення - зі зворотним трубопроводом. Введення в конструкцію вищеперелічених елементів дозволило підвищити ККД установки, знизити рівень шуму і вібрацій.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до теплотехніки і може бути використано для нагріву рідини в промисловості, житлово-комунальної галузі, в сільському господарстві, будівництві та транспорті.

Відомий теплогенератор "Рязань", який використовується для нагріву рідини шляхом перетворення механічної енергії обертання робочого колеса спочатку в гідравлічну, а потім в теплову. З нагнітача через напірний патрубок рідина надходить в трубопровід. Потім частина її направляється в струменевий апарат і через сопло і всмоктує патрубок повертається в нагрівач. Інша частина рідини спрямовується в теплообмінник, де віддає частину тепла споживачеві, потім відсмоктується струменевим апаратом і з підвищеним тиском, що запобігає кавітацію, подається до нагнітача. Відведення і підведення рідини здійснюються через два патрубка. Нагрівання відбувається за рахунок втрат гідравлічної енергії на вихреобразование і тертя в потоці зворотному рідини /авт.св. N 1703924, МПК F 24 H 3/02 /.

Недоліками даної конструкції є низький ККД установки, підвищений рівень шуму.

Найбільш близьким технічним рішенням до заявленого відноситься теплогенератор, що дозволяє генерувати теплову енергію шляхом зміни тиску і швидкості робочого середовища, в якості якої використовується вода. Конструкція складається з корпусу з циліндричною частиною. Прискорювач руху рідини виконаний у вигляді циклону, торцева сторона якого з'єднана з циліндричною частиною корпусу. У підставі циліндричної частини, противолежащей циклону, змонтовано гальмівний пристрій, слідом за яким встановлено дно з вихідним отвором, сполучених з вихідним патрубком, сполученим з циклоном за допомогою перепускного патрубка. З'єднання виконано на торці циклону, противолежащем циліндричної частини корпусу і співвісно з останнім. Гальмівний пристрій виконано з двох радіально розташованих ребер, закріплених на центральній втулці. У перепускному патрубку встановлено додаткове гальмівне пристрій / патент N 2045715, МПК F 25 B 29/00 /.

Недоліком відомого теплогенератора є низька ефективність обвідний трубки, що не дозволяє отримати максимальну тангенціальну швидкість руху рідини в циліндричній частині корпуса, що в свою чергу знижує загальний ККД установки.

Найбільш близьким до заявляється технічному рішенню відноситься пристрій для нагріву рідини, що містить теплогенератор, що подають і зворотні трубопроводи. Прискорювач руху рідини пов'язаний з насосом за допомогою інжекційного патрубка, сполученого з бічною стороною прискорювача руху рідини / патент N 2045715, МПК F 25 B 29/00 /.

Недоліком пристрою є те, що прямоточний принцип руху рідини не дозволяє в повній мірі гасити пульсації рідини, створювані насосом. Це призводить до недостатнього вилучення енергії, руху рідини і підвищеної вібрації і рівню шуму при використанні установки.

Завданням створення пропонованої конструкції є підвищення ККД, зниження вібрацій і рівня шуму за рахунок використання принципу багатоканальної організації руху рідини по розгалуженій системі.

Технічний ефект досягається створенням додаткових зон нагріву рідини і освіти місць шумозаглушення потоку і гасіння хвильового руху рідини.

Поставлена ​​задача виконується завдяки тому, що в теплогенераторі встановлені вихрові труби, кожна з яких з'єднана з торцевою стороною блоку прискорювачів руху рідини, в якому кожен равлик оснащена розташованої співвісно з осьової лінією вихровий труби прискорювальної втулкою. Нижній торець втулки розташований в площині верхнього торця вихровий труби, а верхній - в нижній площині верхнього колектора, герметично встановленого над блоком прискорювачів руху рідини. Площа поперечного перерізу прискорювальної втулки дорівнює 0,2-0,25 від площі поперечного перерізу равлики. Гальмівні пристрої, розміщені в підставах вихрових труб, виконані у вигляді пластин трапецеподібні, жорстко прикріплених в нижній своїй частині до бічних стінок вихровий труби з можливістю зворотно-поступального переміщення верхнього кінця пластини щодо стінок вихрових труб, і дна з отвором, площа поперечного перерізу якого дорівнює 1,5-2,0 площі поперечного перерізу вихровий труби.

Пристрій для нагріву рідини, що містить теплогенератор, робочий мережевий насос з електроприводом, що подає і зворотний трубопроводи з запірними вентилями, що забезпечують взаємозв'язок теплообмінника з теплогенератором, мають блок укорітелей рідини у вигляді равликів. З бічною стороною блоку прискорювачів руху рідини з'єднані інжекційні патрубки, кожен з яких складається з співвісно встановлених і жорстко з'єднаних між собою коноідального насадка з циліндричною частиною, дроселя і вихрового патрубка з розміщеним всередині нього завихрювачем. Завихритель виконаний у вигляді шнека зі змінним кроком, зменшення якого направлено в сторону циліндричної частини коноідального насадка, а напрямок гвинтової лінії завихрителя збігається з напрямком вхідний частини докази.

До мережному насосу приєднаний напірний трубопровід, на протилежному кінці якого встановлений глушник, один вихід якого з'єднаний верхнім трубопроводом з верхнім колектором, а інші виходи через інфекційні патрубки - з блоком прискорювача руху рідини. Кожен вихідний патрубок вихрових труб повідомляється з нижнім колектором. Площа поперечного перерізу глушника складає 1,5-2,0 площі поперечного перерізу однієї вихровий труби, а відношення плечей глушника l ₁ / l ₂ щодо місця приєднання напірної труби становить 3/5. Торець нижнього колектора через фланець і засувку з'єднаний з подає трубопроводом, а бічна сторона колектора з'єднана з вхідним отвором насоса трубою з розміщеною в ній заслінкою, за якою встановлено бічний відвід із фланцем і засувкою, з'єднаний зі зворотним трубопроводом.

Поєднання теплогенератора з глушником, інжекційними патрубками з Завихрювачі і прискорювальних втулками дозволило перетворити зазначену систему не тільки в джерело теплової енергії, а й в потужний вакуумний насос (насоси). Це дало можливість істотно знизити навантаження на привід мережевого насоса, зменшити вібрації і підвищити ККД установки. Введення в пристрій глушника з одним входом і декількома виходами дозволило розділити потік рідини на окремі потоки, що прямують по верхньому трубопроводу в верхній колектор до інжекційним патрубкам в равлики вихрових труб (фіг. 4). Тим самим додатково гасяться пульсації рідини, створювані насосом, і виділяється додаткове тепло. Заміна конічного патрубка коноідальнимі насадками дозволила знизити гідравлічні втрати і підвищити ефективність системи. Введення завихрителя дозволило збільшити тангенціальну швидкість обертання рідини в вихровий трубі. Установка прискорювальних втулок сприяє пригніченню осьового противотока рідини, що виникає в вихровий трубі, і тим самим додатково знизити навантаження на силовий насос, сприяючи підвищенню ККД установки.

Винахід пояснюється кресленнями, де на фіг.1 зображено пристрій, вид збоку; на фіг.2 - то ж, вид спереду; на Фіг.3 - розріз по основних елементах і схема руху рідини; на фіг.4 - розріз Б-Б по блоку прискорювачів руху рідини; на фіг.5 - схема поділу потоку рідини в глушнику.

Теплогенератор містить блок 1 прискорювачів руху рідини, виконаних у вигляді равликів 2, розташованих в блоці 1 паралельно один одному на рівній відстані. Торцева сторона блоку 1 з'єднана з вихровими трубами 3, в підставах яких, протилежних равликам 2, розміщені гальмівні пристрої, що складаються з трапецеидальной пластини 4 і дна 5. Кожна равлик 2 оснащена прискорювальної втулкою 6, закріпленої у верхній кришці блоку 1 і встановленої співвісно з осьової лінією вихровий труби 3. Площа поперечного перерізу прискорювальної втулки 6 становить 0,2-0,25 від площі вхідного перетину равлики 2. При відношенні площі поперечного перерізу прискорювальної втулки 6, меншому ніж 0,2 від площі вхідного перетину равлики 2, протитечія рідини в вихровий трубі не заглушають. При відношенні площі поперечного перерізу прискорювальної втулки 6, більшому ніж 0,25 від площі вхідного перетину равлики 2, зменшується тангенціальна швидкість рідини в вихровий трубі 3. Нижній торець прискорювальної втулки 6 розташований в площині верхнього торця вихровий труби 3, а верхній торець прискорювальної втулки 6 розташований в нижній площині верхнього колектора 7, який герметично встановлений над блоком 1 прискорювачів руху рідини. Кожне гальмівний пристрій складається з пластини трапецеподібні 4 і дна 5. Пластина 4 жорстко прикріплена в нижній своїй частині до бічних стінок вихровий труби 3 з можливістю зворотно поступального переміщення щодо стінок вихровий труби 3.

Пристрій для нагріву рідини містить електричний мережевий насос 8, з'єднаний з напірним трубопроводом 9, на протилежному кінці якого встановлений глушитель 10. Останній являє собою циліндр з глухими торцями. Напірний трубопровід 9 приєднаний до глушника 10 (фіг.5) зі зміщенням, так що співвідношення плечей l ₁ / k ₂ глушника складає 3/5. При зміні цієї величини в ту чи іншу сторону погіршується швидкість гасіння хвиль в глушнику 10, що зменшує кількість виділеної теплової енергії. Глушник 10 з'єднаний верхнім трубопроводом 11 з верхнім колектором 7 і через інжекційні патрубки - з блоком 1 прискорювача руху рідини. Інжекційний патрубок складається з вихрового патрубка 12, к торцевій стороні якого жорстко прикріплений дросель 13, який в свою чергу жорстко з'єднаний з коноідальним насадкою 14 з циліндричною частиною. Усередині вихрового патрубка 12 розміщений завихритель 15 у вигляді шнека зі змінним кроком. Зменшення кроку направлено в сторону циліндричної частини коноідального насадка 14, а напрямок гвинтової лінії завихрителя 15 збігається з напрямком вхідний частини равлики 2, що забезпечує додаткову підкручення потоку рідини. Відношення площі поперечного перерізу глушника 10 до площі поперечного перерізу вихровий труби 3 складає 1,5-2,0, що дозволяє створити додатковий імпульс руху потоку в бік вихровий труби 3. При відношенні, меншому 1,5, погіршується динаміка руху рідини з глушника 10 в вихрові труби 3. При відношенні, більшому 2,0, збільшується металоємність установки, а динаміка процесу не змінюється. На нижніх кінцях вихрових труб 3 встановлені вихідні патрубки 16. Площа поперечного перерізу патрубка 16 вибирається з розрахунку 1,5-2,0 площі поперечного перерізу вихровий труби 3. При відхиленні площі поперечного перерізу патрубка 16 від зазначеного порушується гідродинаміка процесу. Вихідні патрубки 16 з'єднані з нижнім колектором 17, на торці якого встановлені фланець 18 і засувка (не відображено) для підключення трубопроводу, що подає. До нижньої бічної частини колектора 17 кріпиться труба 19 з встановленої в ній заслінкою 20, що з'єднує нижній колектор 17 з вхідним отвором насоса 8. Після заслінки 20 перед входом в насос 8 встановлений бічний відвід 21 з фланцем 22 і засувкою (не відображено) для з'єднання з зворотним трубопроводом (не показаний).

Працюють теплогенератор і пристрій наступним чином. При включенні електричного мережевого насоса 8 рідина по напірному трубопроводу 9 під тиском надходить в глушник 10, в якому періодичні коливання рідини, створювані лопатками насоса 8, утворюють хвильовий рух, що має пучности і розрідження в поздовжньому напрямку. Так як напірна труба 9 зміщена щодо торців глушника 10 щодо 3/5, то хвилі після віддзеркалення від торців глушника 10 зустрічаються пучностями, що несуть основну енергію хвилі, в протифазі. Відбувається гасіння хвиль і виділення основної частки теплоти. Вихідна з глушника 10 рідина розділяється на окремі потоки. Частина рідини по верхньому трубопроводу 11 надходить в верхній колектор 7, а інша частина інжекційним патрубкам проходить в блок 1 прискорювача руху рідини. Проходячи по вихровим патрубкам 12, рідина закручується завихрювачем 15 в сторону обертання потоку в вихровий трубі 3. Після проходження через отвір дроселя 13 вода відкидається відцентровими силами до циліндричної частини коноідального насадка 14. Створюваний при цьому розрідження сприяє виникненню організованою акустичної кавітації. При схлопуванні кавітаційних бульбашок в звужується частини коноідального насадка 14 відбувається виділення теплової енергії. Виділення тепла відбувається і при русі потоку по равликам 2 і вихровим трубах 3, переміщаючись по яким рідина і додатково нагрівається за рахунок інтенсивного переміщення і тертя. При зіткненні вихрового потоку з пластиною 4 гальмівного пристрою відбувається не тільки перетворення кругового руху в прямолінійний, але і освіту несплошностей в рідини, а отже, і кавітаційних каверн. Вібрації верхній частині гальмівної пластини 4 гальмівного пристрою внаслідок автоколивань призводять до виникнення додаткової акустичної кавітації. При проходженні потоку рідини у вихідному патрубку 16, що має меншу поперечний переріз, бульбашки схлопиваются і відбувається виділення теплової енергії. Менше поперечний переріз вихідного патрубка 16 в порівнянні з поперечним перерізом вихровий труби 3 сприяє і зростанню швидкості потоку, який, б'ючись об бічну стінку колектора 17, призводить до додаткового тепловиділення внаслідок удару і перемішування рідини. При частково відкритій заслінці 20 частина рідини надходить у вхідний отвір насоса 8, а звідти в напірну трубу 9. Охолоджена рідина, яка повернулася від споживача, і потрапляє у вхідний отвір насоса 8, а потім знову в напірну трубу 9.

Пристрій може працювати в автоматичному режимі.

Був виготовлений дослідний зразок пристрою. В установці був використаний насос марки КМ 80-50-200 Щелковського насосного заводу. Вміст води для 30 л. Установка випробовувалася по малому колу без радіаторної системи опалення. Тиск води в системі становило 3,2 атмосфери. Швидкість нагріву води - 7 ^o в 1 хв, що відповідає теплою потужності процесу 15,7 кВт (225 Ккал / хв). Виміряна потужність двигуна насоса становила 11,2 кВт.

Пропонований теплогенератор може бути використаний для автономного водяного опалення замість централізованого. Це дозволяє ліквідувати витрати на транспортування теплоносіїв, позбутися від низькоефективних дрібних котелень, знизити витрати на утримання обслуговуючого персоналу, транспортування палива, поліпшити екологію навколишнього середовища. Теплогенератор може бути використаний для опалення залізничних вагонів, нагріву води та інших технологічних потреб.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Теплогенератор, що містить забезпечений циліндричної частиною корпус, в основі якого розміщено гальмівний пристрій і блок прискорювачів руху рідини, що відрізняється тим, що в ньому додатково встановлено принаймні ще один корпус з циліндричною частиною, причому циліндричні частини всіх встановлених корпусів виконані у вигляді вихрових труб, з'єднаних з торцевою стороною блоку прискорювачів руху рідини, виконаного у вигляді равлика, кожна з яких оснащена розташованої співвісно осьової лінії вихровий труби прискорювальної втулкою, нижній торець останньої розташований в площині верхнього торця вихровий труби, а верхній - в нижній площині верхнього колектора, герметично встановленого над блоком прискорювачів руху.

2. Теплогенератор по п.1, що відрізняється тим, що площа поперечного перерізу прискорювальної втулки дорівнює 0,2 - 0,25 від площі вхідного перетину равлики.

3. Теплогенератор по пп.1 і 2, що відрізняється тим, що кожне гальмівний пристрій виконано у вигляді пластини трапецеподібні, жорстко прикріпленої в нижній своїй частині до бічних стінок вихровий труби з можливістю зворотно-поступального переміщення верхнього кінця пластини щодо стінок вихровий труби і дна з вихідним отвором площею поперечного перерізу 1,5 - 2,0 до площі поперечного перерізу вихровий труби.

4. Пристрій для нагріву рідини, що містить теплогенератор, робочий мережевий насос з електроприводом, що подає і зворотний трубопроводи з запірними вентилями, що забезпечують взаємозв'язок теплообмінника з теплогенератором, мають блок прискорювачів руху рідини у вигляді равликів, інжекційні патрубки, сполучені з бічною стороною блоку прискорювачів руху рідини , що відрізняється тим, що кожен інжекційні патрубок складається з співвісно встановлених і жорстко з'єднаних між собою коноідального насадка з циліндричною частиною, дроселя, вихрового патрубка з розміщеним всередині нього завихрювачем, а до мережевого насосу приєднаний напірний трубопровід, на протилежному кінці якого встановлений глушник, один вихід якого з'єднаний верхнім трубопроводом з верхньому колектором, а інші виходи через інжекційні патрубки - з блоком прискорювачів руху рідини, причому кожен вихідний патрубок вихровий труби теплогенератора повідомляється з нижнім колектором.

5. Пристрій за п.4, що відрізняється тим, що завихритель виконаний у вигляді шнека зі змінним кроком, зменшення кроку якого направлено в сторону циліндричної частини коноідального насадка, а напрямок гвинтової лінії завихрителя збігається з напрямком вхідний частини равлики.

6. Пристрій за пп.4 і 5, що відрізняється тим, що площа поперечного перерізу глушника складає 1,5 - 2,0 площі поперечного перерізу однієї вихровий труби, а відношення плечей глушника щодо місця приєднання до нього напірної труби становить 3/5.

7. Пристрій за пп.4 - 6, що відрізняється тим, що торець нижнього колектора через фланець і засувку з'єднаний з подає трубопроводом, а бічна сторона колектора з'єднана з вхідним отвором насоса трубою з розміщеною в ній заслінкою, за якою встановлено бічний відвід із фланцем і засувкою, з'єднаний зі зворотним трубопроводом.

Версія для друку
Дата публікації 19.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів