|
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) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2287118
СПОСІБ ВИДІЛЕННЯ ЕНЕРГІЇ ЗА ДОПОМОГОЮ
Обертальні-ПОСТУПАЛЬНОГО РУХУ РІДИНИ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ПЕРЕТВОРЕННЯ І ВИДІЛЕННЯ ЕНЕРГІЇ В РІДКИХ СЕРЕДОВИЩАХ
Ім'я винахідника: Шаматов Індус Кашіповіч (RU); Галеев Індус Хамітович (RU); Захматов Юрій Павлович (RU); Лужецький В'ячеслав Прокопович (RU); Мусін Ильшат Гайсеевіч (RU); Тимошкина Ольга Олександрівна (RU); Шаматов Руслан Індусовіч (RU); Шарапов Нуріслам Нурулловіч (RU)
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "Нові енергозберігаючі технології" (RU)
Адреса для листування: 190013, Санкт-Петербург, а / я 148, Н.А. Хмельовської
Дата початку дії патенту: 2005.10.05
Винахід відноситься до способів впливу на потік текучого середовища і може бути використано в гідродинаміки, переважно в тепло- і масообмінних апаратах. У способі, що включає формування первинного потоку текучого робочого тіла, формування здійснюють поза просторової області теплогенератора, надають первинному потоку поступальний рух, накладають на потік текучого робочого тіла зовнішнє рівноваги вплив всередині простору теплогенератора, формують вторинні потоки текучого робочого тіла і здійснюють відведення потоку текучого робочого тіла в напрямку закінчення, первинний потік формують в трубопроводі, діаметр якого дорівнює діаметру вхідного патрубка теплогенератора і дорівнює від 50 до 120 мм, причому потік має характеристики ламинарного прямолінійного потоку, надають йому вращательно-поступальний рух зі швидкістю, забезпеченої тиском в трубопроводі від 3 до 140 атм. У пристрої для виділення енергії, що складається з вихровий труби, гідродинамічних перетворювачів руху текучого середовища, виконаних у вигляді конусів на кінцях вихровий труби, формувача потоку, вісь симетрії якого співвісно поздовжньої осі вихровий труби і розсікача потоку, виконаного у вигляді пластини, поверхню якої паралельна поздовжньої осі вихровий труби, вихрова труба виконана з гвинтовими канавками на внутрішній стінці циліндричної частини з пружною шаруватої пластмаси і забезпечена металевим кожухом, що охоплює з зазором зовнішню поверхню вихровий труби.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до способів впливу на потік текучого середовища і може бути використано в гідродинаміки, переважно в тепло- і масообмінних апаратах. Винахід відноситься і до області теплотехніки. Може бути використано в теплогенераторах, що забезпечують теплопостачання великих систем високого і середнього тиску, а й в пристроях для нагріву рідини, що застосовуються переважно для різних систем підігріву, наприклад в системах опалення будівель і споруд, а й при видобутку вуглеводнів.
Відомо винахід "Спосіб отримання тепла і пристрій для його здійснення", Патент RU №2242684, опубл. 2004.12.20, МПК F 24 J 3/00, в якому здійснюють розгін попереднього сформованого потоку рідкого теплоносія до спрямованого вихрового стану, для чого в обмеженому просторі поверхнею робочого органу завихрителя досягають заданої швидкості потоку теплоносія. Винахід використовують для прямого перетворення механічної енергії в теплову, підвищення ефективності перетворення енергії обертання в теплову енергію, спрощення конструкції теплогенератора. Однак запропонований спосіб вимагає попереднього нагрівання рідини, що знижує ефективність і збільшує енерговитрати на здійснення процесу. У зазначеному способі відбувається переклад рідини в парогазову суміш, що і призводить до зниження ефективності перетворення енергії обертання в теплову енергію.
Відомо винахід "Спосіб отримання теплової енергії і теплогенератор для його здійснення", заявка RU №2003132417, публ. 2005.05.10, МПК F 25 B 29/00, відповідно до якого отримання теплової енергії в рідких середовищах здійснюють шляхом перетворення енергії рухомої рідини в теплову енергію, для чого рухається потік рідкого середовища піддають безперервному і інтенсивному закручування. Однак в цьому способі ефективність перетворення енергії обертання в теплову енергію низька.
Відомо винахід "Спосіб підвищення ефективності процесу теплоутворення в кавітаційному вихровому теплогенераторі", заявка RU 99110395, публ. 2001.03.20, МПК F 24 J 3/00, відповідно до якого в вихровому теплогенераторі утворюють вихровий потік. Енергію потоку перетворять в теплову енергію. Однак використовують тільки кавітаційний потік, в якому перетворення здійснюють за рахунок схлопування кавітаційних каверн, що утворюються в зоні кавітації робочого каналу, і одночасне перетворення кінетичної енергії обертання потоку, що виходить з робочого каналу, в потенційну. При цьому не використовують ефект резонансу, що призводить до зменшення ефективності перетворення енергії обертання в теплову енергію.
Відомо винахід "Спосіб інтенсифікації робочого процесу в вихрових кавітаційних апаратах", патент RU №2212596, публ. 2001.02.20, МПК F 24 J 3/00, відповідно до якого забезпечують протікання рідини через осесиметричних канал змінного перерізу і створюють поперечні до основного потоку лінії струму для вихорів з кавітаційними кавернами. При цьому використовують тільки кавітаційний потік і одночасне перетворення кінетичної енергії обертання потоку, що виходить з робочого каналу, в потенційну. При цьому не використовують ефект резонансу, що призводить до зменшення ефективності перетворення енергії обертання в теплову енергію.
Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення є винахід "Спосіб створення системи потоків", патент RU №2086812, публ. 1997.06.27, МПК F 15 D 1/00, F 15 D 1/14, відповідно до якого формування потоку здійснюють поза просторової області первинного потоку текучого середовища, потік має поступальний рух, первинний потік формують з поздовжнім поступальним рухом, накладають на текучу середу зовнішнє рівноваги вплив з утворенням зони взаємодії всередині просторової області, формують продукти взаємодії у вигляді потоку, здійснюють відведення цього потоку з просторової області в напрямку закінчення. Однак область застосування даного винаходу - плазмотрони. Крім того, в цьому способі не застосовують гальмування потоку і не застосовують кавітацію в зоні течії вихрового потоку. Крім того, винахід забезпечує мінімізацію зони взаємодії потоку на обмежує середу, в першу чергу, на стінки проектованих апаратів і створює систему потоків, що забезпечує мінімальний вплив зони взаємодії і продуктів взаємодії на обмежує середу без використання перетворюють потоки пристроїв, розташованих поблизу зони взаємодії, т. е. вирішує іншу технічну задачу.
Відомі способи виділення тепла за рахунок результату роботи прискорення потоку рідини, перетвореної за рахунок гальмування в робочому тілі. Однак ці системи не можуть досить ефективно перетворювати повну ефективну енергію рідини в тепло. Частина енергії, яка характеризується як питома потенційна енергія, а й внутрішня енергія рідини в перетворювачах не використовується або використовується не повною мірою. Внутрішньою енергією називають, наприклад, теплову енергію стиснутої рідини або хімічну енергію (Див. Фейнмановские лекції з фізики. Р.Фейнман, Р.Лейтон, М.Сендс. Видавництво "Світ", 1977, с.239-248).
Технічним результатом запропонованого способу є підвищення ефективності перетворення повної питомої енергії (гідродинамічного напору) текучого робочого тіла (ТРТ) в теплову енергію, а й збільшення тепловіддачі в теплоносій.
Дана технічна задача вирішується таким чином.
При способі виділення енергії за допомогою вращательно-поступального руху рідини здійснюють формування первинного потоку текучого робочого тіла (ТРТ). При цьому формування здійснюють поза просторової області теплогенератора. Надають первинного потоку поступальний рух, накладають на потік текучого робочого тіла зовнішнє рівноваги вплив всередині простору теплогенератора, формують вторинні потоки текучого робочого тіла і здійснюють відведення потоку текучого робочого тіла (ТРТ) в напрямку закінчення. Запропонований спосіб відрізняється тим, що первинний потік формують в трубопроводі, діаметр якого дорівнює діаметру вхідного патрубка теплогенератора і дорівнює, наприклад, від 50 до 120 мм, а й первинний потік має характеристики ламинарного прямолінійного потоку. Надають йому вращательно-поступальний (вихровий) рух зі швидкістю, забезпеченої тиском в трубопроводі від 3 до 140 атм, поступальний рух потоку ТРТ забезпечують в напрямку поздовжньої осі теплогенератора за рахунок трубопроводу, співвісно розташованого з теплогенератором, а обертальний - за допомогою вихровий пластини вхідного сопла і / або гвинтовим канавках, розташованим на внутрішній поверхні вхідного сопла, і одночасно стискають потік до отримання швидкості, що забезпечує освіту кавитационного потоку на виході вхідного сопла. Ця швидкість залежить від тиску в ТРТ і щільності середовища (Див. Д.А.Гершгал, В.М.Фрідман. "Ультразвукова технологічна апаратура", изд. 3-тє, "Енергія", Москва, 1976, с.123-125 ). Так, наприклад, для розглянутого випадку - це швидкість, забезпечена 3 атм. Прискорюють ТРТ по гвинтовим поверхням гвинтового каналу до V 1 і 
з одночасним поділом ТРТ на кілька, не менше 2-х, плоских струменів, що переміщаються по гвинтовим канавках вздовж поздовжньої осі циліндричної частини гвинтового сопла теплогенератора, формуючи вторинні кавитационні потоки, на які накладають ультразвукові коливання від стінок теплогенератора до отримання у вторинних кавітаційних потоках стоячій хвилі . Перетворюють вторинні кавитационні потоки в простій турбулентний потік, в якому 
прагне до 0, з одночасним різким гальмуванням до швидкості, що дорівнює V 2 за умови дотримання різниці швидкостей (V 1 -V 2) = 
V, що забезпечує нагрів ТРТ до необхідної температури, і подальшим розширенням до отримання тиску, рівного тиску первинного потоку. При цьому плинне робоче тіло (ТРТ) на вході в трубопровід має в'язкість, що дорівнює або менше в'язкості води при Т = 20 ° С, а в циліндричній частині гвинтового каналу теплогенератора досягає стану максимально досяжного межі текучості для даного ТРТ за умови відсутності пароутворення в ТРТ.
Запропонований спосіб здійснюють наступним чином.
З буферної області, на виході з якої, в трубопроводі, формують первинний потік ТРТ, за рахунок відцентрового насоса ТРТ надають поступальний рух і через трубопровід первинний потік ТРТ, який має характеристики ламинарного прямолінійного потоку, надходить у вхідний патрубок теплогенератора. Трубопровід і вхідний патрубок теплогенератора мають однакові діаметри. На вході в теплогенератор встановлений гідродинамічний перетворювач, який виконаний, наприклад, як гвинтове сопло з вихровий пластиною вхідного сопла. Вихрова пластина являє собою в поперечному перерізі вигнуту пластину, яка відповідає, наприклад, геометричному місцю точок синусоїди. Закручування потоку, зокрема, відбувається за рахунок звуження вхідного сопла, а й на внутрішній поверхні його можуть перебувати гвинтові канавки, що забезпечують закручування поступальної струменя рідини (Див. Фейнмановские лекції з фізики. Р.Фейнман, Р.Лейтон, М.Сендс. Видавництво "Світ", 1977, с.239-248, формула для циркуляції струменя рідини.)
В результаті проходження ТРТ через сопло потік отримує обертально-поступальний рух. Оскільки потік під дією тиску в трубопроводі прямує уздовж осі гідродинамічного перетворювача, спрямоване прискорений рух йому надає сопло, а вихровий рух йому забезпечує вихрова пластина і / або гвинтові канавки в соплі. Крім того, за рахунок конусообразного сопла, що звужується до циліндричної частини теплогенератора, потік додатково закручують і стискають до освіти на зрізі вихровий пластини гідродинамічної кавітації. Поділяють потік ТРТ, наприклад, на два кавітаційних потоку, які утворюють плоскі струменя в циліндричної частини теплогенератора. Плоскі струменя утворені за рахунок проходження потоку між стінками сопла і вихровий пластиною.
Далі потоки у вигляді плоских кавітаційних струменів прискорюють в гвинтових поверхнях циліндричної частини теплогенератора. За рахунок пульсуючого характеру кавітаційних струменів, на які і додатково накладаються ультразвукові коливання від об'ємного резонатора і резонансної пластини, формуються вторинні кавитационні потоки, в яких утворені стоячі хвилі. В результаті істотно підвищується повна питома енергія потоку або його гідродинамічний напір.
Далі струменя з накладеним на них зовнішнім обуренням за допомогою, наприклад, гальмівний пластини, яка працює на передньому зрізі одночасно і як резонансна платина, і як гальмівна пластина, перетворюють в простій турбулентний потік, в якому кутова швидкість прагне до 0, а поступальна швидкість потоку зменшується до швидкості V 2, тим самим вивільняючи енергію потоку у вигляді тепла. При вищевказаному перетворенні потоку істотно збільшується ефективність перекладу енергії потоку в тепло відповідно до формули:
де
Eп - повна питома енергія потоку;
Евн - питома внутрішня енергія потоку;
- Кутова циклічна швидкість обертання маси потоку;
m - маса потоку;
V - лінійна швидкість потоку;
R - радіус обертання потоку.
При цьому відбувається найбільш повний переклад питомої потенційної енергії потоку і внутрішньої енергії, за рахунок чого істотно підвищується ефективність. Це є наслідком, що випливають з формули повної роботи, виробленої над рідиною між двома перетинами, яка показує зростання енергії маси рідини під час проходження її від одного перерізу до другого (Див. Фейнмановские лекції з фізики. Р.Фейнман, Р.Лейтон, М.Сендс . Видавництво "Світ", 1977, с.239-248).
де
E 1 - енергія одиниці маси рідини в перерізі A 1;
Е 2 - енергія одиниці маси рідини в перерізі А 2.
Або повну енергію одиниці маси рідини можна описати формулою
E = 1/2 + 2 + 
+ U, де
1 / 2V 2 - кінетична енергія одиниці маси рідини;
- потенціальна енергія;
U - додатковий член, що представляє внутрішню енергію.
З даного рівняння видно, що збільшення швидкості потоку (кінетичної енергії) в правій частині порушує рівність, для збереження якого необхідно зменшити внутрішню і потенційну енергію. Отже, при гальмуванні потоку відбувається не тільки перетворення кінетичної і потенційної енергій рідини, але і переклад внутрішньої енергії, тобто підвищується ефективність процесу при запропонованому комбінованому перетворенні. А, отже, в запропонованому способі вращательно-поступальний рух потоку рідини (вихровий рух) є ініціатором переказу внутрішньої енергії рідини.
Далі здійснюють відведення потоку текучого робочого тіла (ТРТ) в напрямку закінчення. При цьому тиск в потоці вирівнюється до тиску первинного потоку.
Таким чином, результатом тепла, що виділяється в вихідному соплі є перетворення кінетичної, потенційної і внутрішньої енергії вращательно-поступального руху потоку рідини за рахунок гальмування кавитационного потоку з накладеним на нього резонансним обуренням. Іншими словами, дане тепло виробляється кінетикою потоку, при якому додаткове тепло виділяється за рахунок кавітації і енергії стоячих хвиль, утворених за рахунок резонансу. Таким чином, в способі реалізований принцип ультразвукового гідродинамічного випромінювача, вихрового перетворювача і кавітаційний ефект. В результаті реалізований комбінований спосіб вироблення тепла, чим досягається заявлений технічний результат.
Пристрій для перетворення і виділення енергії в рідких середовищах (або теплогенератор) призначене для здійснення способу виділення енергії за допомогою вращательно-поступального руху рідини при одночасному перетворенні кінетичної енергії обертового потоку, кавітаційних процесів в потоці і резонансних процесів при стоячій хвилі в тепло. У запропонованому пристрої прямолінійний потік рідини вхідним соплом пристрою перетвориться в прискорене вращательно-поступальний рух (вихровий), далі прискорює в гвинтовому каналі з подальшим гальмуванням резонансної пластини.
Відомо винахід "Спосіб генерування енергії і пристрій для його здійснення (варіанти)", заявка RU №2003107803, публ. 2004.10.20, МПК F 24 J 3/00, пристрій якого складається з корпусу з вхідним і вихідним патрубками і дифузора. Однак вхідний потік закручують за рахунок тангенциальной подачі води, що призводить до суттєвих втрат енергії в процесі перетворення.
Відомо винахід "Спосіб отримання тепла і пристрій для його здійснення", Патент RU №2242684, публ. 2004.12.20, МПК F 24 J 3/00, в пристрій якого включені герметична ємність завихрителя, патрубки подачі і відбору рідкого теплоносія, звуко- і ізоляційний кожух. Причому є простір між кожухом і корпусом, а й активна зона теплоносія і пасивна зона теплоносія. Однак пристрій занадто складно і дорого. Чи не досягається підвищення ефективності перетворення енергії обертання в теплову енергію.
Відомо винахід "Теплогенератор і пристрій для нагріву рідин", Патент RU №2045715, публ. 1995.10.10, МПК F 25 B 29/00, що включає корпус, прискорювач руху, гальмівний пристрій. Пристрій призначений для підігріву безпосередньо в трубопроводі в'язких рідин типу нафти з метою зниження в'язкості рідини, забезпечення нагріву рідини. Однак при прискоренні і гальмуванні безпосередньо самої в'язкої рідини неможливо досягти ефективного перетворення кінетичної енергії в теплову. Крім того, вхідний потік рідини подається тангенціально, а в робочих режимах теплогенератора виникає високий робочий тиск, що розвивається в корпусі, яке досягає 1000 атм, що істотно ускладнює пристрій і знижує його ефективність.
Найбільш близьким технічним рішенням до запропонованого пристрою є винахід "Нагрівач текучого середовища", Патент RU №2255267, публ. 2005.06.27, МПК F 17 D 1/18, F 25 B 29/00, що містить вихревую трубу, торці якої забезпечені гідродинамічними перетворювачами руху текучого середовища, у торця вихровий труби щодо нього встановлено формувач потоку, корпус гідродинамічних перетворювачів руху текучого середовища виконаний в вигляді розтрубів на кінцях вихровий труби, формувач потоку, вісь симетрії якого співвісно поздовжньої осі вихровий труби, і рассекатель потоку, виконаний у вигляді пластини, поверхню якої паралельна поздовжній осі вихровий труби. Призначений для установки в трубопровідних транспортних системах. Однак вхідний потік закручують за рахунок тангенциальной подачі води, що призводить до суттєвих втрат енергії в процесі перетворення. Крім того, гідродинамічні перетворювачі виконані дуже складними, що призводить і до втрати теплової енергії на непродуктивних ділянках теплогенератора. Крім того, не використана енергія, що виділяється при кавітаційних процесах.
В даний час використовують для прямого перетворення енергії з обертально-поступального руху в тепло вихрові теплогенератори. Для перетворення енергії турбулентної струменя в енергію акустичних хвиль використовують гідродинамічні випромінювачі, які і використовують і резонансні явища. Однак не робилося спроб створити конструкцію теплогенератора, що об'єднує ці три ефекту, які використовувалися б для підвищення ефективності перетворення як повної питомої енергії потоку, так і питомої потенційної енергії потоку і внутрішньої енергії потоку в особливості.
Технічним результатом пропонованої конструкції є підвищення потужності теплогенератора без зниження ККД, спрощення конструкції, зниження втрат енергії при виділенні теплової енергії і зняття енергії за допомогою теплоносія.
Даний технічний результат досягається за рахунок того, що пристрій для перетворення і виділення енергії в рідких середовищах (або гідродинамічний перетворювач, або теплогенератор) складається з вихровий труби (1), гідродинамічних перетворювачів руху текучого середовища (ТРТ), виконаних у вигляді конусів (2, 3) на кінцях вихровий труби, формувача потоку (4), вісь симетрії якого співвісно поздовжньої осі вихровий труби (1), розсікача потоку (5), виконаного у вигляді пластини, поверхню якої паралельна поздовжній осі вихровий труби.
Запропонований пристрій відрізняється тим, що вихрова труба, яка служить одночасно і об'ємним резонатором, виконана з гвинтовими канавками (6) на внутрішній стінці циліндричної частини, з пружною шаруватої пластмаси і, наприклад, гвинтові канавки виконані всередині пластмасової гвинтовий вставки. Вихрова труба забезпечена металевим кожухом (7), що охоплює з зазором "а" зовнішню поверхню вихровий труби (1), довжина циліндричної частини "L" вихровий труби відноситься до діаметру її циліндричної частини "d" як 1 до 3 (або довжина циліндричної частини вихровий труби кратна її діаметру), що забезпечує формування вихрового потоку ТРТ в вихровий трубі при забезпеченні кавитационного режиму течії вихрового потоку і його резонансного посилення. Гідродинамічний перетворювач на вході вихровий труби виконаний у вигляді гвинтового сопла конусної форми (2), зовнішня частина якого з'єднана врівень з вихровий трубою (1). Конус виконаний, наприклад, і з шаруватої пластмаси, всередині нього розміщений формувач потоку (8), який виконаний у вигляді пластини, що має гвинтоподібну поверхню, і розміщений у вхідному конусі гідродинамічного перетворювача перед активною зоною теплогенератора, а гідродинамічний перетворювач на виході (3) вихровий труби виконаний у вигляді розсікача потоку (5), який одночасно працює як резонансна пластина і як гальмівний пристрій, розміщене врівень з циліндричною частиною вихровий труби перед вихідним конусом (3) гідродинамічного перетворювача, який розміщений в свою чергу перед пасивної зоною теплогенератора і співвісно з'єднаний з трубопроводом (9).
Запропоноване технічне рішення ілюструють креслення, на яких зображено:
На Фиг.1 зображено поздовжній розріз пристрою для перетворення
і виділення енергії в рідких середовищах
 На Фіг.2 зображено поперечний переріз вхідного сопла з формувачем потоку |
 На Фіг.3 зображено поперечний переріз вихідного сопла з розсікачем потоку |
Запропонований теплогенератор влаштований таким чином. Трубопровід (9) жорстко з'єднаний з кожухом (7) теплогенератора, який виконаний металевим. Усередині кожуха (7) розміщена вихрова труба (1), яка виконана з пружною шаруватої пластмаси. В вихровий трубі на вхідному її кінці розміщений вхідний конус (2), який і виконаний з пласмасси. Вихідний конус (3) може бути розміщений як безпосередньо на вихідний частини вихровий труби (1), так і в кожусі (7) теплогенератора. Вихідний конус може бути виконаний як з пластмаси, так і з металу. Між вихровий трубою і кожухом теплогенератора є регульований зазор "а", що забезпечує резонансні коливання вихровий труби в кожусі (7). При цьому кожух не входить в резонансні коливання, а коливається тільки вихрова труба, утворюючи стоячу хвилю без передачі звуку. Таким чином, вихрова труба працює як об'ємний резонатор. Всередині і вхідного конуса вихровий труби, і в циліндричної частини вихровий труби є канавки (6), розташовані уздовж вихровий труби гвинтовими. Ці канавки забезпечують рух кавітаційних плоских струменів уздовж вихровий труби. Усередині вхідного конуса (2) розташований гідродинамічний перетворювач рідини, який виконаний у вигляді закрученої гвинтовими пластини (8). Вона кріпиться урівень з частиною вхідного конуса, з'єднавши з циліндричною частиною вихровий труби. За допомогою перетворювача закручують ламінарними струмінь ТРТ, наприклад, води, у вхідному конусі вона додатково закручується і прискорюється, а й за рахунок проходження між стінками конуса і пластиною розділяється на 2 плоских струменя, які потім рухаються по гвинтовий в циліндричної частини вихровий труби. Вхідний гідродинамічний перетворювач може бути виконаний, наприклад, у вигляді двох і більше пластин, утворюючи кілька плоских потоків. За рахунок передачі на струмені ТРТ коливання від об'ємного резонатора, а й за рахунок зриву струменів з краю пластини вхідного гідродинамічного перетворювача всередині циліндричної частини вихровий труби рухається, наприклад, дві кавитационні плоскі струменя, які розігнали і закрутили до необхідних величин. Ці потоки розвивають загальну питому енергію струменя за рахунок поступально-вихрового руху, кавітаційних процесів всередині струменів і за рахунок накладання на них резонансного впливу від об'ємного резонатора і від плоского резонатора, які формують в струменях стоячу хвилю, збільшуючи накопичену питому загальну енергію потоку або збільшуючи гідродинамічний натиск. На виході з циліндричної частини вихровий труби, врівень з її вихідним торцем, встановлена гальмівна пластина (5), яка виконана плоскою, розміщена вздовж поздовжньої осі вихровий труби. Вона і працює як плоский резонатор, передає резонансне вплив на потік ТРТ.
За рахунок проходження плоских кавітаційних струменів з утвореної в них стоячій хвилею через гальмівний пристрій, яке і є вихідним гідродинамічним перетворювачем, струменя змішуються і розбиваються в простій турбулентний потік, який потім в вихідному конусі теплогенератора загальмовується за рахунок розширення, виділяючи максимальну кількість кінетичної і потенційної енергії потоку. При цьому відбувається найбільш ефективне виділення питомої потенційної енергії потоку. Таким чином забезпечується технічний результат даного технічного рішення.
Зазначене пристрій працює за рахунок поєднання ефектів від гідродинамічного перетворювача, вихрового теплогенератора і теплогенератора, заснованого на кавітаційних процесах.
Конструктивно забезпечено накладення резонансного коливання на струмені води за рахунок кріплення з зазором вихровий труби в кожусі теплогенератора.
Для того щоб в струменях ТРТ утворювалася стояча хвиля, потрібно виконати умову, яке описується формулою:
Кавітаційні каверни пульсують з частотою, яка визначається за формулою Сміта:
, де
P 0 - тиск в середовищі, що оточує каверну;
Х - теплоємність газу в бульбашці;
- Щільність середовища;
d - діаметр бульбашки.
Для дотримання умови виникнення стоячій хвилі потрібно, щоб довжина циліндричної частини була кратною її діаметру.
На виході з теплогенератора простий турбулентний потік в вихідному трубопроводі поступово загальмовується і встановлюється, стаючи потоком зі сталим рухом, плавно змінює свій рух, тобто ламінарним.
Механізм комбінованого ефекту з пластинчастим і вихровим перетворювачами в гідродинамічних перетворювачах описаний в Д.А.Гершгал. В.М.Фрідман "Ультразвукова технологічна апаратура", изд. 3-е, "Енергія", Москва, 1976, с.123-125.
При використанні комбінації вищевказаних методів з'являється якісно новий ефект перекладу енергії, в якому вращательно-поступальний рух потоку рідини (вихровий рух є ініціатором переказу внутрішньої енергії з рідини. Тим самим досягається заявлений технічний результат і істотно підвищується потужність теплогенератора без зниження ККД.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб виділення енергії за допомогою вращательно-поступального руху рідини, що складається в тому, що здійснюють формування первинного потоку текучого робочого тіла, формування здійснюють поза просторової області теплогенератора, надають первинному потоку поступальний рух, накладають на потік текучого робочого тіла зовнішнє рівноваги вплив всередині простору теплогенератора , формують вторинні потоки текучого робочого тіла і здійснюють відведення потоку текучого робочого тіла в напрямку закінчення, що відрізняється тим, що первинний потік формують в трубопроводі, діаметр якого дорівнює діаметру вхідного патрубка теплогенератора і дорівнює від 50 до 120 мм, причому потік має характеристики ламинарного, прямолінійного потоку, надають йому вращательно-поступальний рух зі швидкістю, забезпеченої тиском в трубопроводі від 3 до 140 атм, при цьому поступальний рух потоку текучого робочого тіла забезпечують в напрямку поздовжньої осі теплогенератора за рахунок трубопроводу, співвісно розташованого з теплогенератором, а обертальний - за допомогою гвинтової нарізки у вхідному соплі і / або вихровий пластини вхідного сопла, і одночасно у вхідному соплі стискають потік до отримання швидкості, що забезпечує освіту кавитационного потоку на виході вхідного сопла, прискорюють плинне робоче тіло по гвинтовим поверхням гвинтового каналу до V 1 і з одночасним поділом текучого робочого тіла на кілька, не менше 2, плоских струменів, що переміщаються по гвинтовим канавках вздовж поздовжньої осі циліндричної частини гвинтового сопла теплогенератора, формуючи вторинні кавитационні потоки, на які накладають ультразвукові коливання від стінок теплогенератора до отримання у вторинних кавітаційних потоках стоячій хвилі , перетворюють вторинні кавитационні потоки в простій турбулентний потік, в якому кутова швидкість прагне до 0 з одночасним різким гальмуванням до швидкості, що дорівнює V 2, за умови дотримання різниці швидкостей (V 1 -V 2) = V, що забезпечує нагрів текучого робочого тіла до необхідної температури, і подальшим розширенням до отримання тиску, рівного тиску первинного потоку, при цьому плинне робоче тіло на вході в трубопровід має в'язкість, що дорівнює або менше в'язкості води при Т = 20 ° С, а в циліндричній частини гвинтового каналу теплогенератора досягає стану максимально досяжного для даного текучого робочого тіла межі текучості за умови відсутності пароутворення в текучому робочому тілі.
2. Пристрій для виділення енергії, що складається з вихровий труби, гідродинамічних перетворювачів руху текучого середовища, виконаних у вигляді конусів на кінцях вихровий труби, формувача потоку, вісь симетрії якого співвісно з поздовжньою віссю вихровий труби, і розсікача потоку, виконаного у вигляді пластини, поверхню якої паралельна поздовжній осі вихровий труби, що відрізняється тим, що вихрова труба виконана з гвинтовими канавками на внутрішній стінці циліндричної частини з пружною шаруватої пластмаси і забезпечена металевим кожухом, що охоплює з зазором зовнішню поверхню вихровий труби, довжина циліндричної частини вихровий труби кратна її діаметру, що забезпечує формування вихрового потоку текучого робочого тіла в вихровий трубі при забезпеченні кавитационного режиму течії вихрового потоку і його резонансного посилення, гідродинамічний перетворювач на вході вихровий труби виконаний у вигляді сопла конусної форми, зовнішня частина якого з'єднана врівень з вихровий трубою, всередині якого розміщений формувач потоку, який розміщений у вхідному конусі гідродинамічного перетворювача перед активною зоною теплогенератора, а гідродинамічний перетворювач на виході вихровий труби виконаний у вигляді розсікача потоку, розміщеного врівень з циліндричною частиною вихровий труби перед вихідним конусом гідродинамічного перетворювача, який розміщений перед пасивної зоною теплогенератора і співвісно з'єднаний з трубопроводом.
3. Пристрій для виділення енергії по п.2, що відрізняється тим, що гвинтові канавки виконані всередині пластмасової гвинтовий вставки теплогенератора.
4. Пристрій для виділення енергії по п.2, що відрізняється тим, що довжина циліндричної частини вихровий труби відноситься до діаметру її циліндричної частини як 1 до 3.
5. Пристрій для виділення енергії по п.2, що відрізняється тим, що гідродинамічний перетворювач виконаний з шаруватої пластмаси.
6. Пристрій для виділення енергії по п.2, що відрізняється тим, що формувач потоку виконаний у вигляді плоскої пластини, що має гвинтоподібну поверхню.
7. Пристрій для виділення енергії по п.2, що відрізняється тим, формувач потоку виконаний у вигляді канавки, розміщеної на внутрішній поверхні по гвинтовій лінії.
Версія для друку
Дата публікації 30.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.