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 RU2162571

ПРИСТРІЙ ДЛЯ НАГРІВУ РІДИНИ

Ім'я винахідника: Потапов Юрій Семенович (MD); Сапогін Л.Г. (RU); Толмачов Г.Ф. (RU)
Ім'я патентовласника: Потапов Юрій Семенович (MD); Сапогін Лев Георгійович (RU); Толмачов Геннадій Федорович (RU)
Адреса для листування: 115230, Москва, Каширське ш. 5-1-66, Копаєва В.Г.
Дата початку дії патенту: 2000.06.09

Винахід відноситься до теплоенергетики і може бути використано в пристроях для нагріву рідини. Пристрій для нагріву рідини містить теплогенератор, що складається з корпусу, що має циліндричну частину, і прискорювача руху рідини, виконаного у вигляді циклону, насос, з'єднаний з теплогенератором допомогою інжекційного патрубка, і систему теплообміну. У інжекційними патрубку встановлена ​​принаймні одна вставка, виконана у вигляді перфорованої перегородки. Технічним результатом є підвищення ефективності нагріву рідини.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до теплоенергетики і може бути використано в пристроях для нагріву рідини, що застосовуються переважно для різних систем опалення будівель і споруд.

Найбільш близьким за технічною сутністю до заявляється є пристрій для нагріву рідини, що містить теплогенератор, що складається з корпусу, що має циліндричну частину, і прискорювача руху рідини, виконаного у вигляді циклону, насос, з'єднаний з теплогенератором допомогою інжекційного патрубка, і систему теплообміну, підключену до вихідного патрубку теплогенератора і до насоса (див. патент РФ N 2045715, кл. F 25 B 29/00, опубл. 1995). У відомому пристрої в циліндричної частини корпусу теплогенератора на ділянці, що примикає до вихідного патрубка, розташований перший гальмівний пристрій, і в теплогенераторі передбачений перепускний патрубок, що з'єднує циклон з вихідним патрубком, при цьому в перепускному патрубку на ділянці, що примикає до циклону, розміщено другий гальмівний пристрій .

Недоліком відомого пристрою є недостатньо висока ефективність нагріву, оскільки в ньому не повністю використовуються можливості нагріву рідини, що відкриваються використанням вихровим способом переміщення рідини.

Завданням винаходу є підвищення ефективності нагріву рідини при збереженні високої експлуатаційної надійності пристрою нагріву рідини.

Рішення зазначеної задачі забезпечується новим пристроєм нагріву води, що містить теплогенератор, що складається з корпусу, що має циліндричну частину, і прискорювача руху рідини, виконаного у вигляді циклону, насос, з'єднаний з теплогенератором допомогою інжекційного патрубка, і систему теплообміну, підключену до вихідного патрубка теплогенератора і до насосу, причому в інжекційних патрубку установленa принаймні одна вставка, виконана у вигляді перфорованої перегородки, при цьому переважно першу вставку встановлювати на відстані 20-150 мм від вихідного отвору инжекционного патрубка; перфорації в перегородці виконувати у вигляді круглих отворів, які рівномірно розподілені по всій поверхні перегородки; діаметр отвору перфорації становить 0,5-5 мм; товщина перфорованої перегородки становить 0,5-50 мм; перфоровану перегородку виконувати з ізоляційного матеріалу або з алюмінію і його сплавів.

Проведені випробування дослідного зразка заявленого пристрою нагріву рідини, в інжекційних патрубку якого була встановлена ​​перфорована перегородка з ізоляційного матеріалу, показали, що ефективність нагріву рідини значно підвищилася при тій же потужності насоса в порівнянні з аналогічним пристроєм, який мав перегородки в інжекційних патрубку. Пояснення наблюдавшемуся явищу додаткового підігріву рідини, в якості якої використовувалася вода, можна отримати, розглянувши процес проходження високошвидкісного потоку води через отвір в перегородці, виготовленої з ізоляційного матеріалу. При завихренні потоку води поблизу кромки вхідного отвору утворюється безліч кавітаційних бульбашок, які роздуваються і потім об'єднуються в одну тороидальную каверну, яка пульсує навколо вхідної крайки перегородки під дією пульсацій який надходить потоці, що створюються насосом. Навколо утворюється тороидальной каверни циркулює потік води, обумовлений турбулентним завихренням на вході в отвір. На виході з отвору і виникає завихрення потоку, однак тороидальной каверни не утворюється, оскільки відсутня посилення кавітації, обумовлене пульсаціями насоса. Крім того, відбувається закручування потоку води щодо осі отвору з утворенням вихору, що виконує корисні функції. Вихровий потік стабілізує тороидальную каверну, утримуючи її від знесення та від надмірного роздування зсередини. Одночасно осьової вихровий потік на вході в отвір робить істотний вплив на перебіг ядерних реакцій, що виникають в тороидальной Каверні. Так, при діаметрe тороидальной каверни 1 мм в ній виникає електричне поле з різницею потенціалів близько 100 кВ, що створюється позитивним зарядом на кромці отвори, при цьому напруженість електричного поля становить 10 ⁸ В / м, що забезпечує запалювання електричного розряду в Каверні. Однак середній струм розряду обмежений низькою електропровідністю води, по якій відбувається замикання струму розряду, і не перевищує 1 мкА. Розряди в тороидальной Каверні мають форму дуже коротких імпульсів (кілька наносекунд), при цьому в проміжках між ними відбувається накопичення зарядів на протилежних сторонах каверни, яка пульсує з частотної резонансного ультразвукового поля (близько 5 кГц). При подібних мікропульсації в тороидальной Каверні відбувається періодична зміна тиску в Каверні, супроводжуване поповненням її негативно зарядженими молекулами водяної пари, а позитивні іони залишаються на ізоляційної поверхні перегородки, поповнюючи її заряд. Таким чином, поблизу кожного отвору перегородки утворюється тороїдальна пульсуюча каверна, оточена вихором і заповнена газом, в якому з великою частотою повторюються електричне розряди, що супроводжуються ядерними реакціями, а резонансне ультразвукове поле між перегородкою і насосом здійснює постійну накачування енергії в каверни, де і відбувається її трансформація і концентрація. Зазначені явища і забезпечують додатковий нагрів рідини під час проходження її через перфоровану перегородку в інжекційних патрубку. Форма отворів в перегородці може бути довільною, наприклад, отвори можуть бути виконані у вигляді квадратів, трикутників, паралелограмів, багатокутників і т.д. Однак переважно виконувати отвори круглими і рівномірно розподіляти по поверхні перегородки, оскільки в цьому випадку процес виготовлення перегородок найбільш технологічний. Сумарна площа поверхонь отворів зазвичай становить 40-60% від загальної поверхні перегородки (площі поперечного перерізу инжекционного патрубка в місці розміщення перегородки). Оскільки інжекційні патрубок має конусоподібну форму торцева поверхня перегородки для кращої стикування з патрубком виконується зі скосом. Перегородка може бути виконана і в вигляді сітки. Перегородки виготовляються з довільного електроізоляційного матеріалу, наприклад зі скла, текстоліту, ебоніту, скловолокнистого вуглецю і т.п. Перегородку переважно виконувати з мають корозійну стійкість металів, на поверхні яких утворюється стійка окісна плівка, наприклад з алюмінію або його сплавів. Проведені на дослідних зразках заявленого пристрою експерименти дозволили встановити оптимальні параметри перфорованих перегородок. Так, діаметр кожного отвори в перфорованої перегородці повинен становити 0,5-5 мм. При діаметрі отвору менше 0,5 мм не спостерігалося освіти тороїдальних каверн, а при діаметрах отворів, що перевищують 5 мм, положеніe каверн ставало хистким, і вони захоплювалися потоком рідини. Товщина перегородки повинна знаходитися в межах 0,5-50 мм. При товщині перегородки менше 0,5 мм відбувається перетікання різнойменних зарядів з протилежних поверхонь перегородки, і каверни руйнуються. При товщині перегородки більше 50 мм не виникає торсіонних електричних полів уздовж отворів, і це перешкоджає процесу освіти каверн. Відстань між перфорованої перегородкою і вихідним отвором инжекционного патрубка має перебувати в межах 20-150 мм. При відстані менше 20 мм завихрення, які утворюються на виході з отворів, стають нестійкими і несуться в циклон, що призводить до руйнування тороїдальних каверн, а при відстанях, що перевищують 150 мм, може утворитися зворотний електричний потенціал, що приводить і до руйнування каверн. При розміщенні в інжекційних патрубку кількох вставок відстань між ними має бути не менше 20 мм, так як в противному випадку спостерігається їх взаємний вплив, що приводить до зниження загальної ефективності нагріву.

На фіг. 1 зображений загальний вид заявленого пристрою для нагрівання рідини; на фіг. 2 - подовжній перетин инжекционного патрубка, в якому встановлені дві вставки; на фіг. 3 - подовжній перетин инжекционного патрубка, в якому перфорована перегородка закріплена за допомогою штифтів. Пристрій для нагріву рідини містить теплогенератор, що складається з корпусу, що має циліндричну частину 1 і прискорювача руху рідини, виконаного у вигляді циклону 2, на вході в який встановлений інжекційний патрубок 3, крім того, до складу теплогенератора входять перша гальмівна система 4, встановлена ​​в вихідному ділянці циліндричної частини корпусу, друга гальмівна система 5, розташована на виході з циклону, вихідний патрубок 6, перепускний патрубок 7, вставка 8, виконана у вигляді перфорованої перегородки з отворами 9 і зафіксована на внутрішній поверхні инжекционного патрубка за допомогою кріпильних елементів 10, виконаних, наприклад , у вигляді штифтів, насос 11 і систему теплообміну 12. Прискорювач руху рідини 2 має по контуру вид спіралі і стикується з насосом 11 за допомогою інжекційного патрубка 3, в якому встановлені одна або кілька вставок 8, виконаних у вигляді перфорованих перегородок. Встановлювані в інжекційних патрубку 3 перфоровані перегородки 8 розміщуються перпендикулярно його осі і можуть або запресовують в патрубок, або фіксуватися за допомогою кріпильних елементів 10. Система теплообміну включає в себе магістралі, запірні вентилі, радіатори, датчики температури і інші блоки (не показані). До входу системи теплообміну 12 приєднаний вихідний патрубок 6 теплогенератора, а вихід системи теплообміну підключений до насоса 11.

Пристрій для нагріву рідини працює наступним чином. Насос 11 під надлишковим тиском (4-6 ати) нагнітає воду в інжекційні патрубок 3 теплогенератора. При проходженні через отвір 9 перфорованої перегородки 8, встановленої в інжекційних патрубку 3, відбувається утворення ряду тороїдальних каверн, пульсуючих поблизу вхідних кромок отворів 9. В кавернах з великою частотою повторюються електричні розряди, і з отворів 9 перфорованої перегородки 8 виходить попередньо нагріта вода. У теплогенераторі за рахунок вихрового прискорення рідини в циклоні 2 з наступною зміною швидкості в перепускних отворах і зміни кінетичної енергії рідини в гальмівних системах 4, 5 відбувається подальше нагрівання води, яка надходить в теплообмінну систему 12 для обігріву приміщень або споруд.

На підприємстві АТ "Космонавтика-людству" (м.Москва) був виготовлений дослідний зразок заявленого пристрою для нагрівання води з використанням насоса марки ЕЦВ 12-160-65 і теплогенератора ТГ-5М. У інжекційними патрубку була встановлена ​​вставка, виготовлена ​​з ебоніту, виконана у вигляді перфорованої перегородки, діаметр отворів перфораций якої становив 2,5 мм, при загальній площі отворів перфораций 55% від площі поперечного перерізу патрубка в місці розміщення вставки. Перегородка закріплювалася за допомогою штифтів на відстані 80 мм від вихідного отвору инжекционного патрубка. Загальна теплова потужність пристрою становила 10140 ккал / год, що більш ніж в 1,5 рази перевищує теплопродуктивність аналогічного пристрою, в якому вставка була відсутня. Крім того, експлуатаційна надійність заявленого пристрою збереглася на високому рівні, оскільки в ньому в порівнянні з відомим пристроєм використаний лише один додатковий статичний елемент.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Пристрій для нагріву рідини, що містить теплогенератор, що складається з корпусу, що має циліндричну частину, і прискорювача руху рідини, виконаного у вигляді циклону, насос, з'єднаний з теплогенератором допомогою інжекційного патрубка, і систему теплообміну, підключену до вихідного патрубка теплогенератора і до насоса, що відрізняється тим , що в нього додатково введена принаймні одна вставка, виконана у вигляді перфорованої перегородки, встановленої в інжекційних патрубку.

2. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що перша вставка встановлена ​​на відстані 20 - 150 мм від вихідного отвору инжекционного патрубка.

3. Пристрій за п. 1, яке відрізняється тим, що перфорації в перегородці виконані у вигляді круглих отворів, рівномірно розподілених по всій поверхні перегородки.

4. Пристрій по п.3, що відрізняється тим, що діаметр отвору перфорації становить 0,5 - 5 мм.

5. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що товщина перфорованої перегородки становить 0,5 - 50 мм.

6. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що перфорована перегородка виконана з ізоляційного матеріалу.

7. Пристрій за п.1, що відрізняється тим, що перфорована перегородка виконана з алюмінію або його сплавів.

Версія для друку
Дата публікації 07.12.2006гг

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