Нагрівач рідини

Винахід стосується галузі техніки, зв'язаної з нагрівом рідини для різних технологічних цілей у народному господарстві і, зокрема, може використовува тись у комунальному господарстві для ефективного опалення житлових приміщень. Відомі нагрівачі в теплообмінних системах з камерами спалювання органічного та неорганічного палива, ядерними реакторами розщеплення, а також електричними підігрівачами, які діють на підставі омічного нагріву матеріалів з високим питомим опором (див., напр. Л.П. Фоминский. Сверхединичные теплогенераторы против Римского клуба. Роторный теплогенератор. -Черкассы: „ОКО-Плюс", 2003, с.346-350). Але теплогенератори такого типу мають порівняно низький коефіцієнт перетворення енергії, яка виділяється при згоранні чи розщепленні палива, у теплову енергію рідини, котра нагрівається при цьому, що призводить до значних питомих витрат маси палива на одиницю тепла, яке передається рідині. Крім того, у процесі горіння палива споживається атмосферний кисень, а в атмосферу викидається діоксид вуглецю, оксиди азоту, оксиди металів, а також рідкі шлаки, які у сукупності забруднюють атмосферу, ґр унт та ґрунтові води. Використання ядерних реакцій розщеплення урану, плутонію та торію, не дивлячись на високе питоме масове виділення енергії у кінцевій стадії процесу потребує достатньо дорогих та небезпечних для навколишнього середовища технологічних операцій по захороненню продуктів розщеплення, що суттєво знижує привабливість даного способу одержання теплової енергії. Найбільш близьким по сукупності ознак є нагрівач рідини (див. пат. України №50608А по МПК 7 F24D3/00, Бюл. №6, 2000), який складається з статора, який має кришку і фланець з отворами та циліндричну порожнину, через які перепускають рідину, яка нагрівається. У порожнині встановлено з зазором дисковий циліндричний ротор, закріплений на циліндричному валу, виконаному з можливістю обертання. Ротор має на своїй поверхні безліч поглиблень і/або отворів та виконаний з перехідних металів сімейства заліза або з феромагнітного сплаву цього металу з другими металами і/або з вуглецем. Такий пристрій характеризується чистотою одержання теплової енергії для нагріву рідини і має коефіцієнт перетворення первинної енергії, яка підводиться для обертання ротора та нагріву рідини, більше 100%. Однак у відомому пристрої не використовуються усі потенційні можливості, які закладені у фізико-хімічній структурі використаних матеріалів конструкції пристрою. Так, низька корозійна стійкість з'єднань заліза призводить до значного зносу робочих елементів при використанні води як рідини, що нагрівається. В основу винаходу поставлено задачу створити такий нагрівач рідини, який забезпечував би підвищення ефективності нагріву, безпеку для навколишнього середовища при виключенні причини зносу робочих елементів конструкції, завдяки реалізації кавітаційного нагріву рідини та використання інших сплавів металів сімейства заліза. Такий технічний результат може бути досягнутий, якщо нагрівач рідини, який складається із металевого статора, який має кришку з отвором та з розміщеним на ній підшипником і фланець з отвором та циліндричну порожнину, у якій встановлено з зазором дисковий циліндричний ротор, закріплений на металевому циліндричному валу, виконаному з можливістю обертання, який має на своїй поверхні безліч поглиблень і/або отворів та виконаному з перехідного металу сімейства заліза періодичної таблиці хімічних елементів Д. І. Менделєєва або з феромагнітного сплаву цього металу з другими металами і/або з вуглецем, згідно з винаходом, ротор може бути виконаний також з корозійностійкого феромагнітного сплаву металів підгруп заліза і нікелю періодичної таблиці хімічних елементів Д.І. Менделєєва, та намагнічений уздовж осі обертання, корпус підшипника і вал ротора електрично з'єднані через струмопровідний контакт, а поблизу вала у дисках ротора виконані крізні отвори. Наявність у пристрою нагріву рідини ротора, виконаного з корозійностійкого намагніченого феромагнітного сплаву з металів підгруп заліза та нікелю при наявності електричного з'єднання через токопровідний контакт корпусу підшипника, встановленого на металевому корпусі статора, і вала ротора дозволяє при обертанні ротора, генерувати різницю потенціалів між корпусом статора і периферією ротора, забезпечувати появу розрядного струму через рідину у зазорі між периферією ротора і внутрішньою поверхнею корпусу статора, що поряд з кавітаційними процесами забезпечує ефективний розігрів рідини. На малюнку зображено поперечний розріз нагрівача рідини. Нагрівач рідини, який складається із металевого статора 1, який має кришку 2 з отвором 3 та з розміщеним на ній підшипником 4 і фланець 5 з отвором 6 та циліндричну порожнину 7, у якій встановлено з зазором дисковий циліндричний ротор 8, закріплений на циліндричному валу 9, виконаному з можливістю обертання, який має на своїй поверхні безліч поглиблень і/або отворів (на Фіг. не показано) та виконаному з перехідного металу сімейства заліза періодичної таблиці хімічних елементів Д.І. Менделєєва або з феромагнітного сплаву цього металу з другими металами і/або з вуглецем. Ротор 8 у нашому прикладі виконаний з корозійностійкого феромагнітного сплаву металів підгруп заліза і нікелю періодичної таблиці хімічних елементів Д.І. Менделєєва, він намагнічений уздовж осі обертання. Корпус підшипника 4 і вал 9 ротора електрично з'єднані через струмопровідний контакт 10, а поблизу вала 9 у дисках ротора 8 виконані крізні отвори 11. Нагрівач розігріває рідину при розкручуванні ротора 8 зовнішнім електродвигуном і між периферією намагніченого ротора 8 та корпусом статора 1 з'являється різниця потенціалів і електричній струм, який розігріває рідину разом з кавітаційними процесами на поглибленнях або отворах в тілі і на поверхні ротора 8. Наскрізні отвори 11 в дисках ротора 8 дають можливість повертати рідину в об'єм порожнини 7 статора 1 при її складній тороїдальній циркуляції в порожнині 7 статора 1 при обертанні ротора 8 та при підключенні циркулярного контуру зовнішнього споживача з можливістю регулювання споживачем витрати рідини в контурі. Рідина в порожнині 7 статора 1 завдяки в'язкісному тертю на поверхні ротора 8, який обертається, захоплюється і відкидається до внутрішньої поверхні статора 1, поблизу вала 9 створюється знижений тиск, а у верхній частині порожнини 7 статора 1 рідина надходить до отвору 3 у кришці 2, а далі через штуцер - в зовнішню трубопровідну сіть циркуляційного контуру. З сіті рідина підсмоктується через штуцер отвору 6 у порожнину 7 статора 1. При зниженні розходу рідини у зовнішній контур вона через отвори 11 ротора 8 повертається у внутрішню порожнину 7 статора 1 на подальший її розігрів, створюючи тороїдальну ви хрову циркуляцію.