Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Пристрій для нагрівання рідини, що містить насос і теплогенератор з корпусом і прискорювачем руху рідини, який відрізняється тим, що він оснащений кільцевим магнітострикційним випромінювачем, встановленим між прискорювачем руху рідини і корпусом теплогенератора співвісно з корпусом.

Текст

Корисна модель належить до теплотехніки, зокрема до пристроїв для нагрівання рідин, і може бути використана для опалення житлових будинків, будинків громадського призначення, промислових споруд, а також для підігрівання води для виробничих і побутови х потреб. Відомий пристрій для нагрівання рідини [див. опис винаходу до авторського свідоцтва СРСР №1028972 МПК F 25В29/00 від 01.04.81р., опубл. 15.07.83 р.], 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 5F25В29/00 від 15.09.94р. Він є найбільш близьким аналогом заявленої корисної моделі і містить в собі слідуючи суттєві ознаки, подібні до суттєви х ознак заявленої корисної моделі: насос і теплогенератор з корпусом і прискорювачем руху рідини. Конструктивною особливістю зазначеного пристрою для нагрівання рідини є те, що прискорювач руху рідини теплогенератора пристрою має порожнину, виконану у вигляді циклону, який має по контур у 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 вихровим. 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 е фективність 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 пристрій для нагрівання рідини, що містить насос і теплогенератор з корпусом і прискорювачем руху рідини, оснащений кільцевим магнітострикційним випромінювачем, установленим між прискорювачем руху рідини і корпусом теплогенератора співвісно з цим корпусом. Між відрізняючими 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 ефективність нагрівання рідини. Для досягнення цього технічного результату необхідна наступна нова сукупність відрізняючих ознак: оснащення пристрою для нагрівання рідини кільцевим магнітострикційним випромінювачем; установка кільцевого магнітострикційного випромінювача між прискорювачем руху рідини і корпусом теплогенератора; установка кільцевого магнітострикційного випромінювача з корпусом співвісно. Вилучення із зазначеної нової сукупності відрізняючих ознак хоча б однієї ознаки не забезпечує одержання нового технічного результату: суттєвого підвищення ефективності нагрівання рідини. Отже, вказані відрізняючи ознаки є суттєвими, так як кожна з них, окремо взята, необхідна, а всі, разом взяті, достатні для того, щоб відрізнити даний об'єкт корисної моделі від усіх 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 який має корпус 3 і прискорювач 4 руху рідини (Фіг.2). Між прискорювачем 4 рухи рідини і корпусом 3 співвісно з ним установлений кільцевий магнітострикційний випромінювач 5, виконаний у вигляді пакета склеєних між собою кільцевих пластин 6 з магнітострикційного матеріалу, наприклад нікелю. Пакет кільцевих пластин 6 закріплений між прискорювачем 4 рухи рідини і корпусом 3 за допомогою демпферів 7, фланців 8 і стяжок 9. Кільцевий магнітострикційний випромінювач 5 має спіраль 10, до якої підводять перемінний електричний струм для створення в кільцевому магнітострикційному випромінювачі ультразвукових коливань. Прискорювач 4 руху рідини виконаний у вигляді кільцевої камери 11 і коаксіальної з нею центральної камери 12, яка сполучена з корпусом 3 теплогенератора 2. Кільцева 11 і центральна 12 камери розділені вставкою 13 і сполучені між собою каналами 14 (Фіг.3), які виконані тангенційно до центральної камери 12. Кільцева камера 11 сполучена з насосом 1 через його напірний патрубок 15 (Фіг.1). Корпус 3 теплогенератора 2 через патрубок 16 сполучений з перепускним патрубком 17, в який вмонтований дросель 18. Перепускний патрубок 17 сполучений також з центральною камерою 12 через гальмівний пристрій 19. В верхній частині корпусу 3 установлений гальмівний пристрій 20. З теплогенератором 2 через патрубок 16 сполучений циркуляційний трубопровід 21, який через вентиль 22 сполучений зі всмоктуючим патрубком 23 насоса 1. З циркуляційним трубопроводом 21 через вентиль 24 сполучений подавальний трубопровід 25, який сполучений з теплообмінниками 26. Теплообмінники 26 сполучені зі зворотним трубопроводом 27, який через запірний вентиль 28 сполучений зі всмоктуючим патрубком 23 насоса 1. Патрубок 29 і запірний вентиль 30 призначені для заповнення пристрою рідиною і для зливання рідини в разі потреби. Пристрій для нагрівання рідини має розширювальний бак 31. Пристрій для нагрівання рідини працює таким чином. Перед початком роботи відкривають запірні вентилі 22, 24, 28 і 30 і дросель 18 і заповнюють пристрій рідиною. Після цього закривають вентилі 24, 28 і 30 і приводять в дію насос 1. При цьому насос 1 через напірний патрубок 15 подає рідину під тиском в прискорювач 4 руху рідини, з якого вона витікає через кільцевий магнітострикційний випромінювач 5 в корпус 3 теплогенератора 2, а з нього через патрубок 16, циркуляційний трубопровід 21, запірний вентиль 22 і всмоктуючий патрубок 23 знову надходить в насос 1. Відбувається циркуляція рідини. В прискорювачі 4 руху рідини рідина проходить з кільцевої камери 11 в центральну камеру 12 через канали 14, які виконані тангенційно до центральної камери 12, завдяки чому її рух стає ви хровим, при цьому швидкість руху рідини збільшується. Завдяки тому що рідина рухається в каналах 14 з великою швидкістю, у рідині виникають ультразвукові коливання і гідродинамічна кавітація, що викликають нагрівання рідини. Одночасно з введенням у дію насоса 1 подають перемінний електричний струм у спіраль 10, що приводить до виникнення ультразвукових коливань у кільцевому магнітострикційному випромінювачі 5, які діють на рідину, що проходить через нього, і викликають в ній ультразвукову кавітацію. Це також приводить до нагрівання рідини. Частота ультразвукових коливань , що виникають у рідині при виході її з каналів 14, складає 10...22КГц. Частота ультразвукових коливань, створюваних кільцевим магнітострикційним випромінювачем, складає 1...10МГц. Дія на рідину ультразвукових коливань двох частот, більш низької і більш високої, у 2...3 рази прискорює процес нагрівання рідини і робить його менш енергоємним, тобто більш ефективним. Рідина циркулює по контуру "насос 1-теплогенератор 2 - циркуляційний трубопровід 21 - насос 1" до тих пір, поки вона в контурі не нагріється до заданої температури. Після цього відкривають запірні вентилі 24 і 28, і нагрітарідина по подавальному трубопроводу 25 подається в теплообмінники 26, з яких охолоджена рідина по зворотному трубопроводу 27 через всмоктуючий патрубок 23 надходить в насос 1. З допомогою запірних вентилів 22 і 24 регулюють кількість рідини, що надходить в теплообмінники 26, і стабілізують процес нагрівання теплообмінників в заданому інтервалі температур. Перепускний патрубок 17, гальмівні пристрої 19 і 20 призначені для стабілізації руху рідини в теплогенераторі 2 і процесу її нагрівання. Регулювання здійснюють з допомогою дроселя 18. Таким чином, завдяки тому що заявлений пристрій для нагрівання рідини оснащено кільцевим магнітострикційним випромінювачем, установленим між прискорювачем руху рідини і корпусом теплогенератора співвісно з цим корпусом, суттєво підвищується ефективність нагрівання рідини. При роботі заявленого пристрою на рідину діють ультразвукові коливання двох частот, більш низької і більш високої. При цьому в рідині виникають гідродинамічна кавітація, викликана рухом рідини в теплогенераторі, і ультразвукова кавітація, викликана впливом на рідину ультразвукових коливань. Це дозволяє використовувати заявлений пристрій не тільки для нагрівання рідини, але і для знезаражування рідини, тому що ультразвук і кавітація знищують мікрофлору, і для готування високодисперсних емульсій і суспензій, тому що ультразвук і кавітація роблять високоефективне перемішування компонентів рідини. Розроблено конструкторську документацію пристрою для нагрівання рідини, виготовлений і випробуваний дослідний зразок.

Дивитися

Додаткова інформація

Автори англійською

Suslov Ihor Petrovych, Trufan Ihor Oleksandrovych

Автори російською

Суслов Игорь Петрович, Труфан Игорь Александрович, Труфанов Игорь Александрович

МПК / Мітки

МПК: B01F 3/12, B01F 3/08, F25B 29/00, C02F 1/64

Мітки: пристрій, рідини, нагрівання

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/4-2742-pristrijj-dlya-nagrivannya-ridini.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Пристрій для нагрівання рідини</a>

Подібні патенти