Спосіб і пристрій для нагрівання рідини

1 Спосіб нагрівання рідини, що включає попередній підігрів рідини з наступним пропусканням між спряженими поверхнями статора й обертового щодо нього ротора при впливу на рідину кавітації від завихрення у заглибленнях на поверхні ротора, який відрізняється тим, що попередній підігрів рідини здійснюють теплом, яке вона знімає зі статора і/або ротора при омиванні нею їх неспряжених поверхонь безпосередньо перед пропусканням и між спряженими поверхнями статора і ротора 2 Пристрій для нагрівання рідини, що містить статор, який має порожнину для ротора й отвори для подачі в цю порожнину рідини, яку нагрівають, і відводу з неї, а також установлений з зазором у цій порожнині ротор, що має на поверхні множину заглиблень і/або отворів і закріплений на валі, приводимому в обертання, який відрізняється тим, що він має теплообмінник або теплообмінники, нагрівними поверхнями яких служать неспряжені поверхні статора і/або ротора 3 Пристрій по п 2, який відрізняється тим, що теплообмінник, який знімає тепло з ротора, виконаний у вигляді отворів, виконаних у роторі паралельно валу або під кутом до нього, меншим 90°, а на торці ротора є кільцевий виступ або канавка, спряжена з кільцевим виступом або канавкою на Винахід належить до теплотехніки, зокрема до способів і пристроїв для одержання тепла, що утвориться інакше, ніж у результаті спалювання палив, і може бути використаним в системах водяного опалення виробничих і житлових помешкань ВІДОМІ фрикційні засоби нагрівання рідин, які полягають у тому, що тепло одержують у результаті тертя друг об друга і/або об рідину твердих тіл-, приводимых у рух в судині з рідиною Такий спосіб реалізується, наприклад, в пристрої, описаному в [А С СРСР № 1627790 МКВ F24J3/00, розташованій з цього торця ротора внутрішній поверхні статора або на його торцевій кришці, при цьому радіус кільцевого виступу або канавки більше відстані від осі вала до отворів теплообмінника в даному торці ротора, а отвір для подачі в порожнину статора рідини, яку нагрівають, розташований між віссю вала і цим кільцевим виступом або канавкою, отвір же для відводу з порожнини статора рідини, яку нагрівають, розташований на відстані від осі вала, більшій радіуса цього кільцевого виступу або канавки 4 Пристрій по п 3, який відрізняється тим, що теплообмінник, який знімає тепло з ротора, виконаний у вигляді двох рядів отворів, виконаних на різних діаметрах, а на торцях ротора є кришки з пазами і/або виточками в них і/або під ними для протікання рідини, яку нагрівають, з одного ряду отворів в інший, при цьому отвори, розташовані у внутрішньому ряді, з одного торця ротора не прикриті кришкою, а отвори в зовнішньому ряді прикриті кришкою з протилежного боку через один, у результаті чого канал для протікання рідини в роторі, утворений цими отворами, пазами і/або виточками, тричі проходить крізь ротор 5 Пристрій по п 2, який відрізняється тим, що на одному торці ротора є крильчатка для нагнітання рідини, яку нагрівають, в зазор між спряженими поверхнями статора і ротора 6 Пристрій по п 2, який відрізняється тим, що теплообмінник, який знімає тепло зі статора, виконаний у вигляді рідинної сорочки з отворами для подачі і відводу рідини, яку нагрівають, причому останній отвір сполучений з отвором для подачі цієї рідини в порожнину статора публ у Бюл №6, 1991 р ] Хибою цих способів і пристроїв є те, що через втрати енергії ефективність нагрівання (відношення КІЛЬКОСТІ вироблюваної теплової енергії, уносимої рідиною, яку нагрівають, до механічної або електричної енергії, споживаної пристроєм) менше ОДИНИЦІ Але ВІДОМІ також, способи й пристрої для нагрівання рідин, у яких ефективність нагрівання перевищує одиницю Одним із перших таких пристроїв явився насос-нагрівач текучих середовищ, ю о (О о ю 50605 описаний у патенті [СРСР № 1329629 МКВ F24J3/00, опубл у Бюл № 29, 1987 р ] Він складається з встановленого в корпусі статора нерухомого диска з виконаним у ньому каналом, жорстко пов'язаного з корпусом, і порожнистого обертового барабана ротора, який розміщений в корпусі статора навколо диска Барабан ротора з'єднаний із приводом обертання і має ребра, розташовані в його порожнині з інтервалами друг щодо друга У диску статора є напірний канал для відводу нагрітої рідини Крім того, на периферійній поверхні диска встановлена голівка з вхідною горловиною, що гідравлічно сполучається з направляючим каналом диска, приєднаним до напірного каналу При обертанні барабана ротора рідина, що підлягає нагріванню, засамоктується в описаний пристрій, потрапляє в порожнину барабана і чинить у ньому обертання по колу, тому, що захоплюється ребрами барабана При цьому рідина піддається поперемінному впливу розрідження і стиску, обумовленому формою і розташуванням ребер у барабані і голівки на диску Через карбюраторний канал в обертову рідину засмоктується повітря, бульки якого підвищують стискальність середовища й ефективність його нагрівання за рахунок кавітаційних процесів у ньому Хибою цього пристрою є його складність, що подорожчує виготовлення цього пристрою і знижує надійність його роботи Більш простим є пристрій, описаний у патенті [РФ № 2054604 МКВ F24J3/00 від 20 02 1996 автора Кладова А Ф ], у якому описаний спосіб одержання енергії в пристрої, що віддаленню нагадує вищеописаний Він складається з многосекційного корпуса статора, у якому обертаються закреплен! на валі робітничі колеса відцентрових насосів із перфорованими кільцями, закрепленный на їхнє периферії Коаксиально їм розташовані декілька більші в діаметру перфоровані кільця статора, закреплені в корпусі статора У цьому пристрої також працює кавітація Ідо виникає в рідині, яку нагрівають, пропускаючи її через порожнину статора, при завихреннях її в отворах кілець ротора Автор зазначеного винаходу підтверджує, що в експериментах, описаних у патенті РФ № 2054604, досягнута ефективність нагрівання (відношення теплової енергії, уносимої з пристрою рідиною, до механічної енергії, вироблюваної електродвигуном, що приводить вал пристрою в обертання), яка досягає 2 - 4 і навіть 1 1 , 6 В описі цього патенту висловлена думка, що надлишкова енергія тут з'являється в результаті протікання в кавітаційних бульках ядерних реакцій синтезу ядер атомів дейтерія і ядер атомів інших ХІМІЧНИХ елементів із ядер атомів водню (протонів), що входять до складу, води Підтвердженням цьому А Ф Кладов вважає виявлене їм деяке перевищення дози іонізуючого випромінювання з нагрітої в такому пристрої рідини над дозою фонового іонізуючого випромінювання Цей висновок підтверджується у книзі [Л П Фоминский, "Как работает вихревой теплогенератор Потапова", Черкассы "ОКО-Плюс", 2001, - 112 с ] , у якій розповідається про роботу іншого відомого пристрою, описаного в патенті РФ № 2045715 У ньому теж використовують кавітацію, що виникає при завихренні води у вихровій трубі, і теж досягнуте перевищення одержуваної теплової енергії над електричною, що затрачається, в 1,5 2 рази Це підтверджує достовірність даних, приведених в описі вищевказаних відомих пристроїв З прикладів здійснення нагрівання рідин, приведених в описі патенту РФ № 2054604, очевидно, що з підвищенням температури рідини, подаваної для нагрівання в описаний пристрій, підвищується ефективність нагрівання Цей висновок підтверджено і в тільки що зазначеній книзі щодо нагрівання води в пристрої, описаному в патенті РФ № 2045715 Хибою пристрою, запропонованого для реалізації засобу, описаного з патенті РФ № 2054604 і теж описаного в цьому патенті, є його складність і громіздкість У патенті РФ № 2165054 (МКВ F24J3/00) авторів Потапова Ю С і ш , опубл 10 04 2001, описаний спосіб одержання тепла шляхом формування вихрового потоку води і забезпечення кавітаційного режиму и плину при резонансному посиленні виникаючих, у цьому потоку звукових коливань, якім відрізняється тим, що воду, подавану у вихровий потік, попередньо нагрівають до температури, більшої 63°С Авторами цього винаходу було виявлено, що ріст ефективності нагрівання води з ростом и температури стрибком зростає при температурі 63°С і залишається настільки ж високим при подальшому підвищенні температури Попередній підігрів води, яку направляють в у пристрій (вихровий теплогенератор) для її нагрівання таким способом, до температур, вище граничної, що складає 63°С, дозволяє знизити сумарні енерговитрати на нагрів цієї води Але хибою вихрового теплогенератора, який використовують для цих цілей і який описано в патенті РФ № 2045715, опубл у Бюл № 28 від 1995 р, є те, що він має досить складну конструкцію, а значить коштує дорого Більш простим і найбільше близьким до що заявляється відомим технічним рішенням (прототипом) є спосіб і пристрій для одержання тепла, описані з патенті [США № 5188090 МКВ F24C9/00, автора J L Gnggs, опублікованому 23 02 1993] По цьому способу воду нагрівають, пропускаючи її через зазор між спряженими поверхнями статора й обертового щодо нього ротора при впливі на цю воду кавітації, що виникає при завихреннях води в поглибленнях на поверхні ротора Для підвищення ефективності нагрівання води її попередньо підігрівають шляхом зміщування в баку-змішувачі вихідної холодної води з частиною тієї води, що вже була нагріта в цьому пристрої і пройшла після нього через батареї водяного опалення або через теплообмінник-бойлер, віддавши там частину свого тепла споживачу тепла Ця тепла вода, що повертається в бак-змішувач, має більш}' температуру, ніж вхідна холодна вода Тому вода, подавана з бака-змішувача в зазор між статором і ротором, має декілька більшу температуру, ніж вхідна холодна вода Тобто надається попередньо 50605 підігрітою Пристрій для реалізації описаного способупрототипу складається з металевого статора, що має циліндричну порожнину для ротора, закритий плоскою кришкою У центрі кришки й у протилежній їй стороні корпуса статора є осьові отвори, у яких на підшипниках установлений вал, який приєднують до електродвигуна, що приводить його в обертання На валі усередині порожнини статора закріплено монолітний циліндричний металевий (алюмінієвий) ротор, зовнішня циліндрична поверхня котрого рівномірно усіяна множиною поглиблень (отворів, що мають діаметр - 10мм і висвердлені на глибину, приблизно рівну діаметру цих отворів) Зазор між циліндричними поверхнями ротора і статора складає - 0,5мм Вал в отворах статора і його кришки ущільнений сальниками, які запобігають витіканню з пристрою рідини, що нагрівають і влученню її у підшипники У торцевих кришках статора с отвори для подачі рідини, яку нагрівають, в пристрій з однієї його сторони і відводу и з іншої сторони Описаний відомий пристрій- працює так Через вхідний отвір у порожнину статора за допомогою зовнішнього циркуляційного насоса подають вхідну (холодну або теплу) воду, що підлягає нагріванню Вона проходить по зазору між статором і ротором і виходить із протилежної сторони через отвір у торцевій кришці пристрою, до котрого приєднують трубопровід для відводу нагрітої води до споживача або в теплообмінник-бойлер У останньому випадку вона, віддавши частину свого тепла рідини або повітрю другого контуру теплообмінника, повертається по замкнутому контуру в бакзмішувач водя, ВІДКІЛЯ її знову подають в описаний пристрій Ротор пристрою приводять в обертання за допомогою електродвигуна, що приєднується до вала ротора При швидкому обертанні ротора відбувається завихрення води в поглибленнях на його поверхні майже так само, як завихрюється повітря в перфорації обертового барабана звукової сирени При цьому в поглибленнях ротора й у зазорі між його циліндричною поверхнею і статором виникає кавітація, що веде до нагрівання води Описаний пристрій може нагрівати воду до 80 - 88°С при початковій її температурі 20 - 60°С При цьому температура вода, що виходить з пристрою, тим вище, там менше витрата води через нього, регульована вентилем на трубопроводі відводу води з пристрою Автор вищевказаного патенту США підтверджує, що КІЛЬКІСТЬ теплової енергій, яка генерується в описаному пристрої і виноситься з нього нагрітою рідиною до споживача, у 1,17 - 1,7 разів більш тої КІЛЬКОСТІ електроенергії, що споживає електродвигун, який приводить з обертання ротор цього пристрою Хибою відомих способу й пристрою-прототипу є низька ефективність нагрівання рідини в порівнянні з ефективністю її нагрівання як в пристрої, описаному в згаданому вите патенті РФ № 2054604, так і по способу, описаному в патенті РФ № 2165054 Це обумовлено тим, що при зміщуванні частини теплої води, що Повертається в бак змішувач, з холодною водою, теж подаваної в цей бак, температура суміші надається нижче 63°С, у результаті чого на вхід пристрою для нагрівання води вона надходить при температурі, нижче граничної, рівної 63°С У основу запропонованого винаходу поставлена задача в способі й пристрої для нагрівання рідини, шляхом підвищення температури и попереднього підігріву за рахунок зміни конструкції цього пристрою і схеми подачі в нього рідини, яку нагрівають, підвищити ефективність нагрівання цієї рідини Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі нагрівання рідини, який включає попередній підігрів рідини з наступним пропусканням її між спряженими поверхнями статора й обертового щодо нього ротора при впливу на рідину кавітації від завихрення у поглибленнях на поверхні ротора, попередній підігрів рідини здійснюють теплом, яке вона знімає зі статора і/або ротора при омиванні нею не спряжених їхніх поверхонь безпосередньо перед пропусканням рідини між спряженими поверхнями статора і ротора Поставлена задача вирішується також тим, що відомий пристрій для нагрівання рідини, який складається із статора, що має порожнинудля ротора й отвори для подачі в цю порожнину рідини, яку нагрівають, і відводу з неї, а також із вставленого з зазором у цю порожнину ротора, який має на поверхні множину поглиблень і/або отворів і закреплений на валу, приводимому в обертання, додатково має теплообмінник або теплообмінники, нагріваючими поверхнями яких служать неспряжені поверхні статора і/або ротора Поставлена задача вирішується ще і тим, що теплообмінник, який знімає тепло з ротора, виконаний у вигляді отворів, пророблених у роторі паралельно валу або під кутом до нього, меншим 90°, а на торці ротора є кільцевий виступ або канавка, що спряжена з кільцевим виступом або канавкою на розташованій з цього торця ротора внутрішній поверхні статора або на його торцевій кришці, при цьому радіус кільцевого виступу або канавки більше відстані від осі вала до отворів теплообмінника в даному торці ротора, а отвір для подачі в порожнину статора рідини, яку нагрівають, розташований між віссю вала і цим кільцевим виступом або канавкою, отвір же для відводу з порожнини статора рідини, яку нагрівають, розташований на відстані від осі вала, більшій радіуса цього кільцевого виступу або канавки Крім того, поставлена задача вирішується ще й тим, що теплообмінник, який знімає тепло з ротора, виконаний у вигляді двох рядів отворів, пророблених на різних діаметрах, а на торцях ротора є кришки з пазами і/або виточками в них і/або під ними для протікання рідини, яку нагрівають, з одного ряду отворів в інший, при цьому отвори, розташовані у внутрішньому ряді, з одного торця ротора не прикриті кришкою, а отвори в зовнішньому ряді прикриті кришкою з протилежної сторони через одне, у результаті чого канал для протікання рідини в роторі, утворений цими отворами, пазами і/або виточками, тричі проходить крізь ротор Поставлена задача вирішується ще і тим, що 50605 на одному торці ротора є крильчатка для нагнітання рідини, яку нагрівають, в зазор між спряженими поверхнями статора і ротора І, нарешті, поставлена задача вирішується ще й тим, що теплообмінник, який знімає тепло зі статора, виконаний у виді рідинної сорочки з отворами для подачі і відводу рідини, яку нагрівають, при чому осатаній отвор сполучений з отвором для подачі цієї рідини в порожнину статора Здійснення попереднього підігріву рідини, подаваної в зазор між спряженими поверхнями статора і ротора, теплом, що знімається цією рідиною зі статора і/або ротора при омиванні нею їхніх неспряжених поверхонь, дозволяє підняти температуру попереднього підігріву до величин, більших, ніж температура суміші, подаваної в пристрій для нагрівання рідини у відомому способі-прототипі, оскільки ротор і статор є самими гарячими деталями при роботі такого пристрою для нагрівання рідини А з підвищенням температури попереднього підігріву рідини, особливо після досягнення нею 63°С, ефективність нагрівання цієї рідини зростає, як уже указувалося вище Це і дозволяє досягти ЦІЛІ винаходу Виконання теплообмінника, що знімає тепло з ротора, у виді отворів, пророблених у роторі, робить конструкцію цього теплообмінника гранично простою, що здешевлює його виготовлення Крім того, такий теплообмінник перешкоджає надходженню тепла від зовнішньої циліндричної поверхні ротора, що нагрівається кавітаційними процесами в рідині, до вала, на котрому закріплено ротор Це знижує температуру вала в порівнянні з його температурою у відомому пристроі-прототипі і тим самим полегшує умови роботи сальників І шддшпншав, на яких установлений вал Спряжені кільцеві виступи або виступ і канавка, запропоновані даним винаходом, необхідні для того, щоб перешкоджати рідині, подаваної в порожнину статора запропонованого пристрою для нагрівання, змішуватися з уже нагрітою рідиною, яка виходить із зазора між спряженими поверхнями статора і ротора і далі надходить в отвір для відводу и з порожнини статора Розміщення на торці ротора крильчатки, яка служить для нагнітання рідини, що нагрівається, в зазор між спряженими поверхнями статора і ротора, дозволяє, по-перше, відмовитися від циркуляційного насоса для додачі рідини, яку нагрівають, у відомий пристрій прототипу А по-друге, забезпечує появу в отворах теплообмінника в роторі й в області між валом і кільцевим виступом на торці ротора розрідження, яке перешкоджає засмоктуванню ненагрітой рідини за цей виступ і змішуванню и з нагрітою рідиною, яка виходить із зазора між статором і ротором Виконання отворів теплообмінника в роторі лід кутом до вала рятує від необхідності встановлювати на торці ротора крильчатку, тому що нахилені отвори при обертанні ротора самі працюють як відцентровий насос Це спрощує конструкцію запропонованого пристрою Виконання теплообмінника в роторі у виді двох рядів отворів, пророблених на різних діаметрах у торці - ротора, і перекриття частини цих отворів 8 кришками, що комутують їх, із виточками і/або пазами в них або під ними, дозволяє подовжити шлях рідини, що протікає по цих отворах у роторі, і тим самим підвищити температуру попереднього підігріву цієї рідини, що веде до підвищення ефективності роботи всього пристрою З'єднання вихідного отвору рідинної сорочки (теплообмінника) статора з отвором для подачі рідини, яку нагрівають, в порожнину статора теж дозволяє подовжити шлях цієї рідини, що протікає через теплообмінники, і тим самим підвищити температуру попереднього підігріву рідини й ефективність роботи всього запропонованого пристрою Перелік фігур креслень На фіг 1 приведено креслення запропонованого пристрою для нагрівання рідини, що має монолітний ротор без теплообмінника в ньому, а тільки з теплообмінником на статорі у виді рідинної сорочки На фіг 2 приведено креслення запропонованого пристрою для нагрівання рідини, Ідо має складовий ротор, набраний із дисків, на торці якого є крильчатка, а отвори теплообмінника в роторі паралельні валу На фіг 3 приведена інша проекція пристрою, зображеного на фіг 2 У лівому нижньому секторі креслення торцева кришка статора знята У лівому верхньому секторі показаний розтин із перетином по кільцям статора цього пристрою На фіг 4 приведено креслення запропонованого пристрою для нагрівання рідини, що має монолітний ротор із нахиленими отворами теплообмінника з ньому На фіг 5 приведено креслення запропонованого пристрою для нагрівання рідини, що має складовий ротор, набраний із дисків, у якому частіша отворів теплообмінника паралельні валу, а частина нахилені Ці отвори скомутовані так, що рідина, яку підігрівають, тричі проходить крізь ротор На фіг 6 приведена інша проекція пристрою, зображеного на фіг 5, У лівому нижньому секторі креслення торцевая кришка статора знята У лівому верхньому секторі показаний, розтин із перетином по кільцям статора цього пристрою Запропонований пристрій для нагрівання рідини складається з корпуса 1 статора (див фіг 1 - 6), виконаного з відрізка сталевої труби, до якого знизу приварені ніжки-опори і плита 2 з отворами під болти для кріплення всього пристрою до фундаменту 3 торців корпус статора 1 закритий сталевими кришками 3, притиснутими до гумового або тефлонового джгута ущільнення 4 за допомогою стягуючих шпильок 5 (Корпус статора можна виконувати й у виді дзвону або стакана з денцем, як у патенті США № 5188090 Тоді відпадає потреба Б однієї з кришок 3, що заміняє денце такого стакана) У центральні отвори кришок 3 вставлені і приварені герметичним швом чопи 6, що служать опорами для ПІДШИПНИКІВ 7, на яких установлений сталевий вал 8, Він ущільнений сальниками 9, що притискаються стаканами 10 і пружинами Й Зовні підшипники 7 закриті кришками 12, в однієї з який є центральний отвір для вала 8, кінець якого виступає за кришку і має посадкове місце для кріп 50605 10 лення шківа або муфти, за допомогою котрих його приєднують до двигуна (електричного, дизельного або ш ), який приводить вал 8 в обертання На вал 8 із шпонкою 13 насаджено металевий ротор 14 Він може бути виконаний або монолітним (див фіг 1 і 4), як і в пристрої, описаному в патенті США № 5 188 090, або складається з лисків 14 і 15 (див Фіг 2 і 5), як де запропоновано в заявці на винахід "Пристрій для нагрівання рідини" № 2002010452 авторів Потапова Ю С , Потапова С Ю і Фоминського Л П , поданій в патентне відомство України Ротор запропонованого пристрою також може мата теплообмінник, виконаний у виді декількох отворів 31 або 3 1 , 32 і 33, розташованих рівномірно по окружності на торці ротора і пророблених свердленням або електроерозійною обробкою у ТІЛІ ротора паралельно валу 8 або під кутом до нього, меншим, ніж 90° (див фіг 2 - 6) При виконанні отворів теплообмінника в роторі нахильними ті КІНЦІ цих отворів 33, у які повинна входити рідина, розташовані ближче до вала 8, а протилежні їм 17 01 2002, яка знаходиться на розгляді там Однакові інтервали (5 - 25мм) між дисками 14, що мають товщину 10 - 30мм, забезпечуються меншими по діаметру дисками 15, теж насадженими на вал 8 Диски ротора 14 і 15 стиснуті в пакет за допомогою гайки 16 із шайбою (або диском) 17 Між дисками складового ротора, що мають отвори 18 і поглиблення 19 і 20 із діаметрами 5 - 20мм, які рівномірно розташовані по поверхні дисків у їхньої периферії і засвердлені на глибину, приблизно рівну їхньому діаметру, можуть бути встановлені диски 21 статора з такими ж отворами 22 у них, СПІВВІСНИМИ отворам 18 у дисках ротора, як це запропоновано в заявці на винахід "Пристрій для нагрівання рідин" № 2002010453 авторів Потапова Ю С, Фоминського Л П і Потапова С Ю , поданій з патентне відомство України 17 01 2002, яка знаходиться на розгляді там Між дисками 21 статора встановлені кільця 23 із радіальними отворами 24 у них, СПІВВІСНММИ з поглибленнями 19 на поверхні ротора Пакет із дисків 21 і кілець 23 статора вставлений у порожнину корпуса і статора одночасно з ротором, і утримується від прокручування штифтами 25 Зазор між циліндричними поверхнями ротора і спряженими з ними поверхнями деталей статора дорівнює 0,4 - 0,7мм У верхній частині кришок 3 є різьбові отвори 26, у які вгвинчують штуцери 27 трубопроводів для ледачі і відводу рідини, яку нагрівають в описаному пристрої Коли запропонований пристрій мас теплообмінник у виді отворів 31 або 3 1 , 32 і 33 у роторі, то отвори 26 для подані рідини, що нагрівається, в порожняву статора і відводу и з неї рекомендується розмішати в одній і тій же кришці 3 статора (див, фіг 2, 3, 5) При цьому між вхідним і вихідним отворами 26 необхідно розмішати рухливе ущільнення, утворене або спряженими кільцевими виступами на дисках 17 і 34, прикріплених до торця ротора 14 і кришці 3 статора (див, фіг 4), або спряженими кільцевим виступом 17 на торці ротора і кільцевій канавці в кришці 3 (див, фіг 2) Кільцевий виступ може бути виконаний як на диску 17, що притаскається до ротора, так і безпосередньо в ТІЛІ ротора (на фіг не показано) Спряження кільцевих виступів або виступу і канавки рекомендується здійснювати по ходовій або широкоходовій посадці, а диск 17 із кільцевим виступом на ньому рекомендується виконувати з бронзи, стійкої до тертя Діаметр ротора або дисків ротора 14 вибирають у залежності від роду металу або сплаву, із якого виготовлений ротор або його лиски, і віл максимальної швидкості обертання вала 8, що розвивається використовуваним двигуном, із тим, щоб максимальні напруги розтягу, що виникають у металі ротора або його дисків 14 від дії відцентрових сил, не перевищували би припустимих умовами тривкості для даного матеріалу У той же час рекомендується досягати при роботі пристрою гранично припустимих напруг для даного матеріалу ротора або його дисків 14 Тоді робота пристрою найбільше ефективна КІЛЬКІСТЬ ДИСКІВ 14 у пакеті, що складає ротор, залежить від потужності двигуна, який приводить вал 8 в обертання, і береться тим більшою, чим міцніше двигун До зовнішньої поверхні корпуса 1 статора приварений теплообмінник статора, що являє собою рідинну сорочку 28 з отворами в ній, до яких приварені штуцери або трубопроводи 29 і ЗО для подачі і відводу рідини, що нагрівається, ВІДПОВІДНО Інший кінець трубопроводу ЗО приєднаний до штуцера 27, угвинченого в різьбовий отвір у кришці З статора, через який у порожнину статора надходять рідина, яку нагрівають КІНЦІ - далі Якщо теплообмінник у роторі складається тільки з отворів 31 паралельних валу 8, то ротор необхідно постачати крильчаткою 35 на тому його торці, що протилежен торцю з кільцевим виступом 17 або канавкою (див Фіг 2 і 3) Крильчатка 35 служить для відкидання рідини, яку нагрівають, з центральної області порожнини в статорі в периферійну і може бути вифрезерована з ТІЛІ ротора 14 або його крайнього диска, або кріпитися до торця ротора Краї крильчатки (м максимальний діаметр) повинні знаходитися на відстані від ВІСІ вала 8, більшому, ніж відстань від цієї ВІСІ ДО отворів 31 Коди отвори теплообмінника в роторі виконані нахильно лід кутом до вала 8, то потреба в крильчатці 35 відпадає Отвори теплообмінника в роторі можна розташовувати не на однієї, а на двох концентричних окружностях на торці ротора При ньому отвори внутрішньої окружності рекомендується проробляти паралельно валу 8, а отвори зовнішньої (більшої) окружності проробляти почергово то паралельними валу 8, то нахильними як це показано на фіг 5 і 6 Тоді В тому торці ротора, на якому с кільцевий виступ або диск 11 із кільцевим виступом, входи отворів 32 і 33 теплообмінника, розташовані на окружності більшого діаметра, варто з'єднати кільцевою канавкою-виточкою 36 у торці ротора, як це показано на фіг 55 або кільцевою канавкою в диску 17 (на фіг не показано) А протилежні виходи отворів 31 і 32 у ТІЛІ ротора сполучені кільцевою канавкою-виточкою 37 у торці ротора або крайнього його лиска 14 Ця канавка прикрита диском (кришкою) 38, притиснутим до торця ротора (Кільцева канавка-виточка 37 може бути виконана 11 не в ТІЛІ ротора, а в кришці 38) Кришка-диск 38 не повинна перекривати виходи нахильних отворів 33 теплообмінника ротора Запропонований пристрій для нагрівання рідини працює так По трубопроводу 29, приєднаному до вхідного отвору ріднішої сорочки 28, в описаний пристрій заливають рідину, що підлягає нагріванню (Воду, нафту, трансформаторну олію, тосол або ш) Заповнивши описаний пристрій, вона виходить з нього по трубопроводу, що приєднується до вихідного отвору 26 у кришці 3, і надходить або до споживача тепла, або в судину-накопичувач рідини, яку нагрівають ВІДТІЛЯ вона може знову потрапити на вхід рідинної сорочки 28 описаного пристрою по трубопроводу 29, що з'єднує його із судиною-накопичуватем рідини Після заповнення запропонованого пристрою рідиною включають двигун (електромотор, дизель або ш ), приєднаний до вала 8, який приводить його в обертання Чим вище швидкість обертання, тим вище ефективність роботи запропонованого пристрою і тем швидше здійснюється нагрів рідини в ньому Максимальна швидкість обертання обмежена не тільки можливостями використовуваного двигуна, але і тривкістю матеріалу ротора або його дисків 14, схильних при обертанні впливу відцентрових сил При відсутності в роторі запропонованого пристрою нахильних отворів 33 або крильчатки 35 подачу рідини в запропонований пристрій і циркуляцію її через нього по замкнутому контурі здійснюють за допомогою зовнішнього допоміжного насоса (На фіг не показаний ) При наявності крильчатки 35 (див, фіг 2) потреба в такому насосі відпадає, тому що крильчатка працює як насос, засмоктуючи рідину з рідинної сорочки 28 через отвори 31 теплообмінника в роторі, і нагнітає її у зазор між статором і ротором, де здійснюється основний нагрів цієї рідини при обертанні ротора При наявності в роторі нахильних отворів 33 теплообмінника ротора (див фіг 4 і 5) ці отвори працюють як відцентровий насос і заміняють крильчатку 35, потреба в який відпадає Рідина, що нагнітається крильчаткою 35 або нахильними отворами 33 у зазор між ротором і статором, рухається по ньому до вихідного отвору 26 у кришці 3 При складовому роторі, набраному з дисків 14 з отворами і 8 у них, частина потоку рідини протікає по зазорі між поверхнями ротора і статора, а інша частина - через ці отвори 18 у дисках ротора При обертанні ротора відбувається завихрення рідини в цих отворах, а також у поглибленнях 19 і 20 і виникають ультразвукові коливання в ній, точно так само, як виникає свист повітря в перфорації ротора звукової сирени при його обертанні При збільшенні швидкості обертання ротора починає працювати кавітація на краях цих отворів і поглиблень При періодичному швидкому стиску і розширенні кавітаційних па рогозових бульок відбувається, ВІДПОВІДНО ДО законів термодинаміки, трансформація механічної енергії в теплову, що і призводить до нагрівання рідини Крім того, у кавітаційних бульках при резонансному посиленні їхніх ультразвукових коливань відбуваються періодичні стискування парогазової суміші, що веде до локального нагрівання її у 50605 12 центрі пухирців до температур, які досягають, по вимірах багатьох ДОСЛІДНИКІВ [див, наприклад, Семенов А , Стоянов П Звукосвеченне или свет, вырваный из вакуума - "Техника - молодежи", 1997, № 3 - С 4 - 5] і [Маргулис М А Звукохимические реакции и сонолюминесценшія - М "Химия", 1986, -288 с,], багатьох тисяч градусів по Цельсію Це призводить, як відомо, до сонолюмінесцентного СВІТІННЯ рідин в ультразвуковому полі При цьому в рідині, яку нагрівають в описаному пристрої починають, мабуть, йти ядерні реакції синтезу з легких ядер атомів (протонів) більш важких ядер (дейтронів, тритонів, ядер атомів гелія-3 і ш), що стимулюються торсюнними полями, які виникають у результаті швидкого обертання ротора Докладніше ці процеси описані в книгах [Потапов Ю С , Фоминекий Л П Вихревая енергетика и холодний ядерный синтез с позиций теории движения - Кишинев-Черкассы "ОКО-Плюс", 2000 387 с,] і [Фоминекий Л П Как работает вихровой теплогенератор Потапова -Черкассы "ОКОПлюс", 2001 - 112 с ] Ядерні реакції супроводжуються виділенням тепла цих реакцій, яке теж йде на нагрів рідини в запропонованому пристрої енергія цих ядерних реакцій є додаткової до тієї енергії яку вкладає ЗОВНІШНІЙ двигун, що приводить вал 8 в обертання Тому ефективність нагрівання рідини в запропонованому пристрої (відношення одержуваної теплової енергії до що затрачається механічної) перевищує одиницю При роботі запропонованого пристрою нагрівається не тільки рідина, що завихрюється в отворах і поглибленнях ротора і статора Нагріваються і поверхні металевих деталей ротора і статора, омивані цією рідиною Висока теплопровідність металу забезпечує швидкий нагрів дим теплом всього пристрою, а в першу чергу деталей ротора і корпуса 1 статора Теплообмінники у виді рідинної сорочки 28 статора й отворів 31, 31 і 33 у роторі забезпечують підігрів цим теплом холодної або теплої рідини, подаваної в описаний пристрій через названі теплообмінники Чим вище температура підігріву рідини в цих теплообмінниках, там вище, як показала практика, ефективність роботи всього пристрою, Особливо висока ефективність нагрівання води за допомогою запропонованого пристрою, коли температура попереднього підігріву цієї води в теплообмінниках статора і ротора перевищує 63°С Температуру попереднього підігріву рідини в запропонованому пристрої можна регулювати за допомогою вентиля (на фіг не показаний) на трубопроводі 29 подачі рідини, яку нагрівають, змінюючи витрату цієї рідини через запропонований пристрій Розрідження, утворюване крильчаткою 35 або нахильними отворами 33 у роторі при його обертанні перешкоджає рідині, що засмоктується з рідинної сорочки 28, просочуватися через рухливе ущільнення, утворене кільцевим виступом 17 і спраженою з ним канавкою або виступом 34, і мішатися з нагрітою рідиною, яка рухається до вихідного отвору 26 Але частина цій нагрітої рідини завдяки такому розрідженню просочується через те ж рухливе ущільнення ва вхід отворів 31 або 33 у роторі і змішується з ненагрітою рідиною Проте 13 це не погіршує роботу запропонованого пристрою, а навпаки, тільки підвищує ефективність нагрівання рідини в ньому Поопераційний опис запропонованого способу 1 Рідину, що підлягає нагріванню (воду, трансформаторну олію, нафту, тосол або ш) заливають у судину-накопичувач рідини, що має об'єм, більший, ніж сумарний об'єм усіх порожнин вищеописаного пристрою для нагрівання, рідини і приєднаних до нього трубопроводів Заповнюють цією рідиною всі порожнини і трубопроводи вищеописаного пристрою для нагрівання рідини і включають двигун, що приводить ротор цього пристрою в обертання 2 Здійснюють попередній підігрів рідини, що надходить у порожнину статора цього пристрою, шляхом попередньогої пропускання цієї рідини через теплообмінник або теплообмінники, які знімають тепло зі статора і/або ротора запропонованого пристрою при омиванні шею рідиною їхніх неспряжених поверхонь Чим вище температура попереднього підігріву рідини, тим вище ефективність робота запропонованого пристрою для її нагрівання Рекомендується здійснювати попередній підігрів до температуру що перевищує 63°С, але значно меншої температури и кипіння і меншої тієї температури рідини, що необхідна споживачу цієї рідини або и тепла 3 Спрямовують попередньо підігріту так рідину в зазор між спряженими поверхнями статора й обертового щодо нього ротора запропонованого пристрою 4 Здійснюють нагрів цієї рідини до необхідної споживачу и тепла температури за рахунок впливу на Ідо рідину, яку пропускають між спряженими поверхнями статора й обертового Ідо до нього ротора, кавітації, що виникає при завихреннях рідини в поглибленнях і отворах на поверхні ротора і статора 5 Випускають нагріту так рідина з порожнини статора і спрямовують її споживачу або з теплообмінник-бойлер, де вона віддає частину свого тепла споживачу і ВІДКІЛЯ повертається по замкнутому контурі, частково охолодженою, знову в судину-накопичувач рідини Приклади здійснення Приклад 1 Пристрій для нагрівання рідини, зображений на фіг 1, складається з корпуса 1 статора, що являє собою відрізок груби, виконаної зі сталі Ст 3 Вона має внутрішній діаметр 370мм До неї зовні приварений сталевий кожух теплообмінника 28 Монолітний циліндричний ротор 14, що насаджений на сталевий вал 8, який має діаметр 50мм, виконаний з алюмінієвого сплаву АЛ2 Ротор має ЗОВНІШНІЙ діаметр 369мм і довжину 180мм На ЗОВНІШНІЙ циліндричній поверхні ротора 14 висвердлено 252 поглиблення 19, що мають діаметр 10мм і глибину 10мм Вони рівномірно розподілені до циліндричній поверхні ротора (По 36 отворів на кожній із 7 окружностей, що рівномірно відстоять друг від друга) По трубопроводу 29, на якому є регулюючий вентиль, в описаний пристрій подають за допомогою допоміжного насоса, що споживає потужність W1 до 1кВт, технічну воду, що підлягає нагріван 50605 14 ню, яка має початкову температуру 20°С Допоміжний насос подає її із судини-накопичувана ріди3 ни, що має об'єм 1м Температуру рідини Т-і, що виходить із рідинної сорочки 28, вимірюють за допомогою термопари, установленої на трубопроводі ЗО Вал 8 нагрівача приводять в обертання зі швидкістю 3000об/хв за допомогою трьохфазного електродвигуна, що споживає при його роботі потужність W2, зазначену а таблиці 1 Теплову потужність W3, що генерується запропонованим пристроєм, обчисляють за результатами вимірів витрати рідини через цей пристрій, яку вимірюють витратоміром (лічильником), установленим на трубопроводі 29 подача рідини, і результатам вимірів температури То цієї рідини на вході (у трубопроводі 29) і температури Тг на виході пристрою (після ВИХІДНОГО отвору 26) Ефективність нагрівання рідини визначають як відношення W3 / (W1 + W2) Отримані результати вимірів і обчислень зведені втабл 1 Приклад 2 Пристрій для нагрівання рідини, зображений на фіг 4, має в основному таку яс конструкцію, як і пристрій, описаний у прикладі 1, із тою ВІДМІННІСТЮ, що в торці ротора 14 просвердлено 40 наскрізних отворів 33 теплообмінника під кутом 15° до осі зала 8 Вони мають діаметр 10мм, а їхні початки (під диском 17, у якому просвердлені такі ж отвори) розташовані на окружності, що має діаметр 220мм Рухливе ущільнення, утворене бронзовим диском 17, що має ЗОВНІШНІЙ діаметр 240мм, із кільцевим виступом на його периферії, і сталевою каблучкою 347 привареною до фланця З, яка сполучається з бронзовим диском 17 по широкоходовій посадці, перешкоджу є рідині, що надходить по трубопроводі ЗО, проникати через це рухливе ущільнення і мішатися з нагрітою рідиною, що іде у вихідний отвір 26 На відміну від приклада 1, тепер не потрібен допоміжний насос для подачі рідини, що підлягає нагріванню, по трубопроводі 29 Нахильні отвори 33 у роторі при його обертанні працюють як відцентровий насос і створюють у трубопроводі ЗО розрідження, завдяки якому рідина, що підлягає нагріванню, засмоктується по трубопроводу 29 в описаний пристрій Як і в прикладі 1, за допомогою вентиля на трубопроводі 29 регулюють и витрату За допомогою описаного пристрою нагрівають технічну волу Вал 8 нагрівана приводять в обертання зі швидкістю 3000об/хв за допомогою електродвигуна, шо споживає при його роботі потужність W2 зазначену в таблиці 2 Теплову потужність W3, що генерується запропонована пристроєм, обчисляють за результатами вимірів витрата рідіти, що нагрівається, через цей пристрій, яку виміряють витратоміром (лічильником), установленим на трубопроводі 29 подачі рідини, і результатам вимірів термопарами температура цій рідини на вході (у трубопроводі 29) і виході пристрою (Після вихідного отвору 26 ) Ефективність нагрівання рідини визначають як відношення W 3 / W 2 Отримані результати вимірів і обчислень зведені втабл 2 Приклад 3 Пристрій для нагрівання рідин, зображений на фіг 2 і 3, має ротор, що складається з 7 дисків 14 з алюмінієвого сплаву Д16Т, що мають товщину 20мм і діаметр 369мм Між дисками 14 15 установлено 6 менших дисків 15 з алюмінію, що мають ширину 11мм і діаметр 224мм На циліндричній поверхні кожного диска 14 насвердлено 48 поглиблень 18, що мають діаметр 10мм при глибині 7мм, які розташовані рівномірно по окружності диска Між НИМИ З торців дисків 14 просвердлено 24 отвори і 48 поглиблень, що мають діаметр 10мм і розташовані рівномірно по окружності, яка має діаметр 245мм При цьому 24 отвори 19 - наскрізні, а 48 поглиблень 27 виконані на глибину 8мм із двох протилежних сторін кожного диска 14 Наскрізні отвори і ненаскрізні поглиблення розташовані почергово (на кожній стороні лиска 14 є 24 і ненаскрізні поглиблення 27) Крайній диск 14 ротора має на своїй торцевої поверхні крильчатку 7 вифрезеровану з однієї заготівлі разом із цим диском Крильчатка має ЗОВНІШНІЙ діаметр 220мм і складається з радіальних ребер 35, КІЛЬКІСТЬ котрих дорівнює КІЛЬКОСТІ отворів 31 теплообмінника ротора У торці ротора, що складає з пакета дисків 14 і 15 і стягнутого гайкою 16, просвердлено 36 наскрізних отворів 31 теплообмінника, паралельних осі вала 8 Вони мають діаметр 10мм і рівномірно розташовані на окружності що має діаметр 180мм Рухливе ущільнення, утворене бронзовим диском 17, що має ЗОВНІШНІЙ діаметр 200мм, із кільцевим виступом на його периферії, що входить у кільцеву канавку, виточену в торці кришки 3, і що сполучається з ній по широкоходовій посадці, перешкоджає рідині, що надходить по трубопроводу ЗО, проникати через де рухливе ущільнення і мішатися з нагрітою рідиною, яка йде до вихідного отвору 26 У просторі інтервалів між дисками ротора 14 установлені диски статора 2 1 , виконані зі сталі Ст З їхня товщина складає 10мм, ЗОВНІШНІЙ діаметр 385о2мм, а внутрішній - 225мм У кожному диску 21 просвердлено 48 наскрізних отворів 22, що мають діаметр 10мм і СПІВВІСНІ з отворами і поглибленнями в торцях дисків ротора 14 Між дисками 21 статора встановлені кільця 23, які виконані зі сталі Ст 3 і мають ЗОВНІШНІЙ діаметр 385 о 2 мм, а внутрішній - 370мм при ширині кільця 26мм У кожному КІЛЬЦІ 22 просвердлено 48 наскрізних радіальних отворів 24, що мають діаметр 10мм і розташовані рівномірно по окружності кільця Конструкція корпуса статора 1 така ж, як і в прикладі 1, із тою ВІДМІННІСТЮ, ЩО внутрішній діаметр труби 1 складає 385мм У всьому іншому запропонований пристрій має таку ж конструкцію, як і описаний в прикладі 1 Вал 8 описаного пристрою приводять в обертання зі швидкістю 3000об/хв за допомогою електродвигуна, що споживає при його роботі потужність W2, зазначену в таблиці 3 По трубопроводі 29 в описаний пристрій надходить рідина, призначена для нагрівання, (вона зазначена в табл 3) так само, як у прикладі 2 Після нагрівання вона виходить з отвору 26 При цьому досягається ефективність нагрівання рідини W 3 / W2, зазначена в табл 3 Тут W 3 - теплова потужність, що генерується запропонованім пристроєм її обчисляють та ж як у прикладі 2, Параметри і результати експериментів зведені в табл З 50605 16 Приклад 4, Пристрій для нагрівання рідини, зображений на фіг 5 і 6, має, як і в прикладі 3, ротор, що складається з 7 дисків 14 з алюмінієвого сплаву Д16Т, із товщиною 20мм і ЗОВНІШНІМ діаметром 369мм Між дисками 14 установлено 6 менших дисків і 5 з алюмінію, що мають ширину 11 мм і ЗОВНІШНІЙ діаметр 224мм Але, на відміну від пристрою, описаного в прикладі 3, тепер у роторі просвердлено два ряди отворів теплообмінника В внутрішньому ряді, розташованому на окружності, що має діаметр 150мм, просвердленої 32 отвори 31 із діаметром 10мм, розташованих паралельно осі вала 8 У зовнішньому ряді, входи отворів якого під диском 17 розташовані на окружності, що має діаметр 180мм, просвердлено 18 отворів 32 із діаметром 10мм, розташованих паралельно осі зала 8 Між КОЖНИМИ двома отворами 32 просвердлений отвір 33, який теж має діаметр 10мм, але розташований нахильно під кутом 5° до осі вала 8 Них нахильних отворів 33 усього 18шт Два ряди отворів 31 і 32, паралельних валу 8, скомутовані з однієї сторони кільцевою канавкою 37, яку прикриває диск 38 А входи отворів 32 і 33 скомутовані кільцевою канавкою 36 із диском 17, що прикриває їх у якому є ще й отвори, що збігаються з отворами 31 Так скомутовані отвори теплообмінника з роторі дозволяють рідині, що нагрівається, тричі пройти крізь тіло ротора, перед тим, як вона попаде на вхід робочого зазора між периферійною поверхнею ротора і поверхнею дисків 21 і кілець 23 статора Нахильне розташування отворів 33 забезпечує роботу цих отворів при обертанні ротора як відцентрового насоса, що створює розрідження в отворах 32 і 3 1 , у результаті чого рідина, що підлягає нагріванню, засмоктується з трубопроводу ЗО у ці отвори теплообмінника Тому потреба в крильчатці 35 відпадає, і вона відсутня у цій конструкції У всьому іншому запропонований пристрій для нагрівання рідини має таку ж конструкцію, як і пристрій, що використовувався в прикладі З Вал 8 описаного пристрою призодять в обертання зі швидкістю 3000об/хв за допомогою електродвигуна, що споживає при його роботі потужність W2, зазначену в таблиці 4 По трубопроводі 29 в описаний пристрій надходить рідина так само, як у прикладі 2 Після нагрівання вона виходить з отвору 26 При цьому досягається ефективність нагрівання рідини W 3 / W2, зазначена в табл 4 Тут W 3 - теплова потужність, що генерується запропонованим пристроєм, її обчисляють також, як у прикладі 2 Параметри і результати експериментів зведені в табл 4 Таблиця 1 Параметри І реїультатн до приклад 1 шрашетр ч, *С По запропонованому споеобу 25 ЗО 40 50 5з 60 65 70 Т; °С 36 80 90 ft яВт 45 60 3 6э 3 70 По прототипу 25 3 3 W кВт 49 49 49 49 49 49 48 48 49 кВт 80 81 S3 85 Ш Й8 ЇМ Ш 77 2,2 1,5 • Л Еф саивність і,54 1,56 І,6 ІЙЗ 1,65 1,98 2,09 17 50605 18 Таблиця 2 Параметри і ре Параметр атв ао приклада 2 Параметри і результати зо приклада 4 Позапропгоо іашда способу Ршина Вола По ярототнпу Трввсформ " зо ісПнГ ~60~~ "ба" Параметр Вола По"" бо~ ~ 0 8 Ршина Ть ° ЗО 40 50 30 40 30 50 т, ° 60 70 90 50 60 60 80 WI,KBT 0 0 0 0 0 0 0 W2, sBt 58 58 58 60 60 59 59 W3,KBT 104 121 168 % 102 112 189 Ефективність 1.8 16 J.7 19 3,2 ^ 60 7 0 0 80 90 55 75 100 30 0 0 0 0 0 0 2,5 WI.KBT 51 5! 51 ї! 52 52 .2 49 W3,KBT 8, 8 9 15 4 7 107 117 84 S 94 S Ефективність 16 16 19 ,5 , 2,1 16 , °С 0 0 2,3 V 17 18 , Таблиця З Параметри і результати до приклада З ! Ефективність 1 По запропонованому способу \J 1,8 2,0 2,5 По запропонованому способу Нафта Тосоя* -5 Wt,KBr Ь Таблиця 4 Вола 2,1 2,9 *} 40% етююншколя у вот 5,0 ) 40% етиленгаїколз у волі З 25 28 і 5 ft » ЗО * З З IS 28 і 19 І8 21 22 20 23 0.4 ЗО 19 20 50605 З 29 28 1 IB2t і? 22 23 2*30 І ТГ/ГГТ7 5 3( 19 ЗО 18 19 32 33 ІЗ /4 15 36 Г7 20