Спосіб гідродинамічної генерації теплової енергії

Реферат: Спосіб генерації теплової енергії, який передбачає обробку потоку робочої рідини акустичним полем у роторно-пульсаційному апараті при частотах 3,8-4,8 кГц, причому генерацію теплової енергії здійснюють шляхом обробки робочої рідини у послідовно об'єднаних гідрооб'ємних секціях роторно-пульсаційного апарата на резонансних режимах при пульсації тиску з частотами в діапазоні 3,8-4,8 кГц з посиленням при переході від секції до секції тиску та швидкості потоку і підтриманням на виході з першої секції температури робочої рідини у діапазоні 68-70 °С. UA 105193 U (12) UA 105193 U UA 105193 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до сфери теплотехніки, а саме до способів одержання теплової енергії за допомогою теплових генераторів. Він може бути використаним у теплотехнічних системах, що призначені для нагрівання води або підтримання необхідної температури у промислових та жилих приміщеннях. Відомий спосіб генерації теплової енергії, який полягає в створенні потоку робочої рідини, наприклад води та одержання теплової енергії за рахунок гідродинамічного опору з утворенням послідовних зон зміни параметрів потоку [1]. Спосіб має суттєві недоліки, які зменшують його ефективність: неможливість реалізувати вищу ефективність внаслідок відсутності роботи на оптимальних теплових та ультразвукових резонансних режимах; малий діапазон управління процесами гідродинаміки на основних етапах циклу із-за відсутності активного впливу тиску на робочу рідину, що призводить до відносно низької теплоенергетичної ефективності процесу. Відомий також спосіб генерації теплової енергії, який передбачає обробку потоку робочої рідини акустичним полем у роторно-пульсаційному апараті при частотах 3,8-4,8 кГц, [2]. Цей спосіб може мати більш високу ефективність порівняно з вищезазначеним. Але його суттєвим недоліком є також недостатня ефективність внаслідок одностадійності роботи та недостатнього використання можливостей кавітаційного процесу у оптимальному діапазоні температур робочої рідини. Задачею корисної моделі є підвищення енергетичної ефективності генерації теплової енергії. Суть корисної моделі полягає в тому, щоб за рахунок формування полістадійного процесу роторно-пульсаційної обробки потоку робочої рідини та оптимізації теплових і силових параметрів впливу на неї отримати підвищену енергетичну ефективність генерації теплової енергії Поставлена задача вирішується тим, що генерацію теплової енергії здійснюють шляхом обробки робочої рідини у послідовно об'єднаних гідрооб'ємних секціях роторно-пульсаційного апарата на резонансних режимах при пульсації тиску з частотами в діапазоні 3,8-4,8 кГц з посиленням при переході від секції до секції тиску та швидкості потоку і підтриманням на виході з першої секції температури робочої рідини у діапазоні 68-70 °C. Спосіб пояснюється кресленням, де на фіг. 1 зображені графіки зміни температури робочої рідини на виходах 1-ої та 2-ої секцій роторно-пульсаційного апарата при його застосуванні. На кресл. позначено: То - початкова температура робочої рідини, яка має місце перед пуском в дію способа, град., по шкалі Цельсія; Т - вихідна температура 1-ої та 2-ої секцій роторно-пульсаційного апарата, град., по шкалі Цельсія. Спосіб здійснюється наступним чином. Використовують систему, яка має у своєму складі роторно-пульсаційний апарат з послідовно об'єднаними гідрооб'ємними секціями, наприклад у вигляді шестерінчастих насосів на базі циліндрично-конічних зубчастих передач з встановленими на одному і тому ж валу циліндричними шестернями з рівними числами зубців та різним модулем і введеними з ними у зачеплення торцевими зубчастими колесами відповідного модуля, концентрично скріпленими між собою. Такий роторно-пульсаційний апарат дозволяє регулювати пульсаційний тиск при його дії на потік робочої рідини і, за рахунок цього, добиватись потрібних теплотехнічних характеристик цієї рідини по кожній із секцій, наприклад, за рахунок підбору модуля зубців та діаметрів торцевих зубчастих коліс зазорів та величини вхідного тиску. Перед застосуванням способу у систему для нагріву заливають робочу рідину, яка має температуру То. Вводиться в дію роторно-пульсаційний апарат з послідовно об'єднаними гідрооб'ємними секціями. Внаслідок гідродинамічного опору та пульсації тиску на резонансних режимах формуються енергоефективні кавітаційні процеси, які підвищують температуру робочої рідини. Процес здійснюється послідовно ї безперервно. При цьому підвищення температури описується залежностями: Тк=То + К(Рмах - Рмін), (1) де: Тк, То - кінцева та початкова температура відповідно на кожному циклі стискання; К - постійний коефіцієнт; Рмах, Рмін - максимальне та мінімальне значення тиску відповідно. Встановленням необхідних значень параметрів зачеплення циліндрично-конічних передач (модуль, числа зубців, ширину і висоту зубців, зазори, максимальний діаметр та ін…) забезпечується потрібний рівень пульсації тиску Рмах - Рмін, а, значить, згідно з залежністю (1), і температури Тк робочої рідини на виході кожної секції (фазі обробки робочої рідини). 1 UA 105193 U 5 10 15 20 Температура вихідного потоку робочої рідини з першої секції, яка здійснює першу фазу обробки, доводиться до Т = 68-70 °C - робочої температури, при якій на слідкуючій секції (наступній фазі) обробки робочої рідини, як показують дослідження, може отримуватись максимальна енергетична ефективність процесу кавітації [3]. Оскільки спосіб здійснюється на кожній секції (фазі обробки робочої рідини) на резонансних режимах при пульсації тиску з частотами в діапазоні 3,8-4,8 кГц - забезпечується послідовна оптимізація енергетичних процесів. Процес оптимізації посилюється у зв'язку з тим, що при переході від секції до секції збільшуються абсолютні значення тиску та швидкості потоку при підтримці найкращих значень вхідних характеристик потоку по температурі і швидкості руху. Вказаним вирішується задача корисної моделі, а саме - підвищення енергетичної ефективності циклу генерації теплової енергії. Корисна модель може знайти широке застосування у житлово-комунальній сфері, у промисловості та інших галузях для отримання вищої ефективності при підігріві води та екологічно чистому нагріві приміщень за допомогою гідродинамічних теплогенераторів. Джерела інформації: 1. Глотов Е.А., Сурнєв В.О., Щебетун В.І.Спосіб підвищення ефективності одержання тепла. Патент України на корисну модель, № 73953. Опубліковано 10.10.2012 р. 2. Пореев Е.Г. Способ нагрева жидкости. Патент Российской Федерации RU № 2116583. Опубликовано 27.07.1991. г. 3. Потапов Ю.С., Фомінський Л.П. Спосіб одержання тепла. Патент України на винахід № 47535. Опубліковано 15.07.2002 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Спосіб генерації теплової енергії, який передбачає обробку потоку робочої рідини акустичним полем у роторно-пульсаційному апараті при частотах 3,8-4,8 кГц, який відрізняється тим, що генерацію теплової енергії здійснюють шляхом обробки робочої рідини у послідовно об'єднаних гідрооб'ємних секціях роторно-пульсаційного апарата на резонансних режимах при пульсації тиску з частотами в діапазоні 3,8-4,8 кГц з посиленням при переході від секції до секції тиску та швидкості потоку і підтриманням на виході з першої секції температури робочої рідини у діапазоні 68-70 °С. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2