Пристрій для нагрівання рідини

Корисна модель належить до теплотехніки, зокрема до пристроїв для нагрівання рідин, і може бути використана для опалення житлових будинків, будинків громадського призначення, промислових споруд і транспортних засобів, а також для нагрівання води для виробничих і побутових потреб, для сушіння матеріалів, речовин і продуктів. Відомий пристрій для нагрівання рідини (див. опис винаходу до авторського свідоцтва СРСР №1028972 МПК F25В29/00 від 01.04.81p., опубл. 15.07.83р.), який містить корпус з вихідним патрубком, в якому встановлене колесо з лопатками, які утворюють канали. Пристрій має також сопла, кількість яких дорівнює кількості каналів колеса, причому вхід кожного сопла сполучений з виходом відповідного каналу, а сопла встановлені по дотичній до колеса. В цьому пристрої для нагрівання рідини в колесі відбувається відцентрове стиснення суміші води і пари з одночасною конденсацією пари, що міститься в суміші, і одержання гарячої води з високим тиском при адіабатичному розширенні суміші з одержанням реактивної сили, яку використовують для додаткового стискання пароводяної суміші, що всмоктується. Цей пристрій для нагрівання рідини має складну конструкцію, при цьому наявність значної кількості елементів конструкції знижує надійність роботи пристрою. Крім того, в цьому пристрої для нагрівання рідини передбачений підвід додаткового теплоносія у вигляді пари, що підвищує собівартість пристрою. Цей пристрій має, крім того, низьку ефективність, так як не вся механічна енергія робочої рідини (води) переходить в теплову, тому що частина механічної енергії рідини витрачається на обертання колеса пристрою. Таким чином, відомий пристрій для нагрівання рідини є складним і недостатньо надійним, має низьку ефективність нагрівання і значну собівартість. Ці недоліки частково усунені у відомому пристрої для нагрівання рідини, який описаний в патенті України №7205 МПК 5 F25В29/00 від 15.09.94р. Він є найбільш близьким аналогом заявленої корисної моделі і містить в собі слідуючі суттєві ознаки, подібні до суттєвих ознак заявленої корисної моделі: насос і теплогенератор. Конструктивною особливістю зазначеного пристрою для нагрівання рідини є те, що теплогенератор пристрою має прискорювач руху рідини, який має порожнину, виконану у вигляді циклону, що має по контуру вигляд спіралі. Рідина під тиском 0,4...0,6МПа подається насосом в прискорювач руху рідини, в якому вона рухається по спіралі, завдяки чому рух її стає ви хровим. При цьому швидкість руху рідини збільшується, завдяки чому збільшується кінетична енергія рідини, що викликає її нагрівання. Таким чином, в цьому пристрої для нагрівання рідини вона нагрівається завдяки вихровому рухові її в прискорювачі руху рідини. При цьому власне теплогенератор не має рухомих елементів. Отже, зазначений пристрій для нагрівання рідини простіший конструктивно в порівнянні з вище описаним пристроєм для нагрівання рідини по авторському свідоцтву СРСР №1028972. Відсутність в теплогенераторі пристрою рухомих елементів робить його надійним в роботі і довговічним, простота конструкції знижує його собівартість. Цей пристрій в порівнянні з раніше описаним пристроєм в певній мірі підвищує ефективність нагрівання рідини. Однак недоліком цього пристрою для нагрівання рідини є те, що він не забезпечує суттєвого підвищення ефективності нагрівання рідини. В основу заявленої корисної моделі поставлено задачу удосконалення пристрою для нагрівання рідини, узятого за прототип, для досягнення нового технічного результату при використанні корисної моделі, який полягає в суттєвому підвищенні ефективності нагрівання рідини. Для досягнення цього технічного результату в пристрої для нагрівання рідини, що містить насос і теплогенератор, теплогенератор виконаний у вигляді порожнистого корпуса з розміщеною в його порожнині вставкою з виконаними в ній соплами, кожне з частинами, одна з яких звужується, а друга розширюється, при цьому однотипні частини сопел виконані різними за формою і розмірами. Між відмітними ознаками заявленої корисної моделі і одержуваним технічним результатом існує причинно-наслідковий зв'язок. Особливістю заявленого пристрою для нагрівання рідини є те, що він суттєво підвищує е фективність нагрівання рідини. Для досягнення цього технічного результату необхідна наступна нова сукупність відмітних ознак: виконання теплогенератора у вигляді порожнистого корпуса з розміщеною в його порожнині вставкою з виконаними в ній соплами; виконання кожного сопла з частинами, одна з яких звужується, а друга розширюється; виконання однотипних частин сопел різними за формою і розмірами. Вилучення із зазначеної нової сукупності відмітних ознак хоча б однієї ознаки не забезпечує одержання технічного результату: суттєвого підви щення ефективності нагрівання рідини. Отже, указані відмітні ознаки є суттєвими, так як кожна з них, окремо узята, необхідна, а всі, разом узяті, достатні для того, щоб відрізнити даний об'єкт від усі х інши х об'єктів того ж призначення і одержати новий технічний результат при його використанні. На фіг.1 зображений загальний вигляд пристрою для нагрівання рідини; на фіг.2 - загальний вигляд теплогенератора пристрою (поздовжній розріз); на фіг.3 - розріз А-А на фіг.2. Пристрій для нагрівання рідини містить насос 1 (фіг.1) і теплогенератор 2. Теплогенератор 2 виконаний у ви гляді порожнистого корпуса 3 з розміщеною в його порожнині 4 вставкою 5, в якій виконані сопла 6, кожне з яких має частину 7, що звужується, і частину 8, що розширюється. Частини 7 всіх сопел виконані різними за формою і розмірами. Частини 8 всіх сопел також виконані різними за формою і розмірами. Порожнистий корпус 3 закритий кришками 9 і 10. Порожнистий корпус 3 через напірний патрубок 11 сполучений з насосом 1, а через подавальний трубопровід 12 - з теплообмінниками 13, які зворотнім трубопроводом 14 сполучені з насосом 1. Запірний вентиль 15 і патрубок 16 призначені для заповнення пристрою рідиною і для зливання рідини в разі потреби. Насос 1 через муфту 17 з'єднаний з двигуном 18. Пристрій для нагрівання рідини має розширювальний бак 19. Пристрій для нагрівання рідини працює таким чином. Перед початком роботи відкривають запірний вентиль 15 і заповнюють пристрій рідиною. Після цього закривають вентиль 15 і приводять в дію насос 1. При цьому насос 1 через напірний патрубок 11 подає рідину під тиском в теплогенератор 2, з якого вона через подавальний трубопровід 12 подається в теплообмінники 13, з яких охолоджена рідина по зворотному трубопроводу 14 знову надходить в насос 1. Відбувається циркуляція рідини. При протіканні рідини через сопла 5 в ній збуджуються ультразвукові коливання. При цьому, завдяки тому що сопла 5 мають різну форму і розміри, в них збуджуються ультразвукові коливання різних частот в діапазоні від 15 кГц до 100 МГц. Таким чином, в рідині, яка витікає з сопел, одночасно виникають ультразвукові коливання в широкому діапазоні частот. При цьому в рідині створюється знакоперемінний тиск, під впливом якого в ній виникають інтенсивні акустичні потоки. Одночасно з цим під дією ультразвукових коливань в рідині виникає ультразвукова кавітація. Таким чином, на рідину одночасно діють ультразвукові коливання і ультразвукова кавітація, що призводить до нагрівання рідини. Оскільки кількість тепла, що виділяється в рідині під дією ультразвукових коливань і ультразвукової кавітації, пропорційна частоті ультразвукових коливань, то одночасне створення в рідині ультразвукових коливань на різних частота х в широкому діапазоні, викликаючи виділення тепла на кожній частоті, призводить до одночасного виділення тепла в рідині на всіх частота х в створюваному діапазоні. Це підвищує інтенсивність ультразвуку, тобто щільність потоку звукової енергії, що викликає інтенсивне нагрівання рідини. Таким чином, завдяки тому що в пристрої для нагрівання рідини, що містить насос і теплогенератор, останній виконаний у вигляді порожнистого корпуса з розміщеною в його порожнині вставкою з виконаними в ній соплами, кожне з частинами, одна з яких звужується, а друга розширюється, при цьому однотипні частини сопел виконані різними за формою і розмірами, в рідині одночасно виникають ультразвукові коливання із широким діапазоном частот і ультразвукова кавітація, що призводить до суттєвого підвищення ефективності нагрівання рідини в порівнянні з пристроєм для нагрівання рідини за патентом України №7205. Розроблено конструкторську документацію пристрою для нагрівання рідини, виготовлений і випробуваний дослідний зразок.