Пристрій для нагрівання рідини

Реферат: Пристрій для нагрівання рідини містить насоси з приводами, трасу у вигляді герметичного замкнутого контуру, виконаного із з'єднаних трубопроводів, насоси однакової потужності. При цьому зона трубопроводів і зворотна труба розміщені всередині теплообмінника. UA 78560 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ НАГРІВАННЯ РІДИНИ UA 78560 U UA 78560 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до теплоенергетики, зокрема до пристроїв для нагрівання рідини в системах автономного опалення та гарячого водопостачання будівель, зокрема окремих квартир багатоповерхових будинків. Відомі пристрої для нагрівання рідини, засновані на перетворенні механічної енергії переміщення рідини під тиском в теплову енергію. Задача вирішується шляхом перекачування рідини за допомогою насосів по замкнутому контуру і зміною тиску за рахунок дроселювання потоку (патент RU 2241919, кл. F24J 3/00, опубл. 10.12.2004, патент RU № 2357161, кл. F24J 3/00, опубл. 27.05. 2009). Недоліками цих пристроїв є низька теплопродуктивність. За найближчий аналог вибрано теплогенератор ударно-вихрового типу (далі пристрій для нагрівання рідини), який містить два вхідних сопла, герметично установлені в чашах з півторовими порожнинами. В центрі чаш виконана камера змішування і розділення потоків, з'єднана з вхідними соплами і півторовими порожнинами. На одній із чаш установлені дифузори, зв'язані з півторовими порожнинами. На стінках півторових порожнин установлені завихрювачі, що надають розділеним потокам обертовий рух у зустрічному напрямку. Рідина під тиском через вхідні сопла із завихрювачами (за допомогою насосів) подається в камеру змішування і розділення. В півторових порожнинах потоки закручуються і прискорюються. Ударне зіткнення зустрічних потоків відбувається в зонах дифузорів. Процес нагрівання рідини відбувається по всій трасі проходження рідини і найбільш ефективно в зонах ударного зіткнення потоків. Нагріта рідина подається в систему теплопостачання приміщень або гарячого водопостачання (патент RU № 2336470, кл. F24J 3/00, опубл. 20.10. 2008). Причинами, що перешкоджають отриманню поставленого технічного результату підвищення ефективності нагрівання рідини в пристрої, а в цілому в системі теплопостачання приміщень, є те, що в прототипі частина гідравлічної енергії втрачається на поступовий рух завихрень, що зменшує ефективність нагрівання рідини. Крім того, конструкція складна, що приводить до значних затрат на виготовлення пристрою. В основу корисної моделі поставлена задача створення пристрою для нагрівання рідини, в якому в результаті зміни конструкції досягається підвищення теплогенерації за рахунок зменшення втрат енергії в процесі перетворення кінетичної енергії направленого руху двох зустрічних потоків при їх зупинці в теплову енергію робочої речовини, яка потім відбирається в теплообміннику. Поставлена задача досягається тим, що в пристрої для нагрівання рідини, що містить два насоси з приводами, які розташовані назустріч один одному і трасу для змішування і розділення потоків рідини, згідно з корисною моделлю, траса уявляє собою герметичний замкнутий контур, виконаний із з'єднаних трубопроводів з робочою речовиною, в якому входи і виходи, щонайменш двох насосів однакової потужності, зв'язані трубопроводами через зворотну трубу, причому зона трубопроводів на виході насосів і зворотна труба, розміщені всередині теплообмінника, що має вхід і вихід для подачі і відводу рідини. Крім того, трубопроводи на виході насосів мають однаковий діаметр. Для збільшення теплообміну на поверхні зворотної труби виконані конвекційні елементи у вигляді ребер. Контур, в якому виробляється теплова енергія, є замкнений та герметичний, що дозволяє підтримувати параметри процесу одержання теплової енергії в межах, які сприяють одержанню теплової енергії в максимальній кількості. Корисна модель пояснюється кресленням, де на кресленні зображена принципова схема пристрою для нагрівання рідини. Пристрій для нагрівання рідини містить циркуляційні електронасоси 1 і 2 однакової потужності, розташовані назустріч один одному. Входи і виходи насосів 1, 2 з'єднані трасою трубопроводів через зворотну трубу 3 і утворюють герметичний замкнутий контур 4. Всередині контуру розміщена робоча речовина. Трубопроводи на виході насосів мають однаковий діаметр. Зона трубопроводів на виході насосів і зворотна труба розміщені всередині теплообмінника 6, що має вхід і вихід для подачі і відводу рідини. Для надання руху потоків рідини використовуються будь-які насоси, зокрема циркуляційні насоси, які зменшують затрати механічної енергії обертів робочого колеса насосу на підтримку параметрів процесу одержання теплової енергії у робочому контурі пристрою, що в результаті підвищує його ефективність. Пристрій для нагрівання рідини в системі теплопостачання приміщення працює наступним чином. При включенні електронасосів, потоки робочої речовини із виходів насосів під тиском з однаковою швидкістю надходять в точку 5, зіштовхуються і на мить зупиняються. В цей момент 1 UA 78560 U 5 10 15 20 25 30 35 кінетична енергія робочої речовини перетворюється в теплову. Після цього потоки змішуються і через зворотну трубу 3 після розділення надходять на входи електронасосів 1, 2. Теплова енергія, яка виділяється в точці 5 зіткнення двох потоків, за рахунок конвекції потрапляє в теплообмінник 6 і нагріває рідину, яка через вихідний патрубок теплообмінника надходить у систему обігрівання споживача, а через вхідний патрубок повертається до теплообмінника. Циркуляція робочої речовини здійснюється в залежності від досягнення необхідної температури рідини в системі обігрівання. В запропонованому пристрої кінетична енергія робочої речовини перетворюється в теплову енергію з мінімальними втратами, що не відбувається в прототипі, де гальмування потоків відбуваються поетапно і присутні втрати енергії на завихрення потоків. Пристрій для нагрівання рідини був випробуваний для обігрівання приміщення з площею 2 30,0 м . Стіни приміщення виконані кладкою в 1,5 цегли і зовні утеплені пінопластом. Температура повітря зовні була 12,5 °C вночі і 18 °C вдень. Заявлений пристрій був виконаний у вигляді замкнутого герметичного контуру прямокутної конфігурації, зібраного із трубопроводів і трійника діаметром 25 мм. В якості електронасосів використовувались два циркуляційні насоси GPD потужністю 225 вт кожний і напором 8 м водного стовпа виробництва фірми "SPRUT". Відстань між вихідними фланцями насосів була вибрана мінімальна для зменшення втрати швидкості робочої речовини, за яку використовували технічно чисту воду. Ємність герметичного контуру - 3,1 літра. Протягом 7 годин температура води на виході із акумулюючого бака (теплообмінника) досягла 56 °C. Температура в приміщенні піднялась до 30 °C. Пристрій був включений 24 години в автоматичному режимі, при цьому робочий цикл склав 13,5 години. В середньому виробітка тепла становила 35 кВт за годину. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Пристрій для нагрівання рідини, що містить розташовані назустріч один одному насоси з приводами і трасу для змішування і розділення потоків рідини, який відрізняється тим, що траса являє собою герметичний замкнутий контур, виконаний із з'єднаних трубопроводів з робочою речовиною, в якому входи і виходи, щонайменш двох насосів однакової потужності, зв'язані трубопроводами через зворотну трубу, причому зона трубопроводів на виході насосів і зворотна труба, розміщені всередині теплообмінника, що має вхід і вихід для подачі і відводу рідини. 2. Пристрій для нагрівання рідини за п. 1, який відрізняється тим, що трубопроводи на виході насосів мають однаковий діаметр. 3. Пристрій для нагрівання рідини за п. 1, який відрізняється тим, що на поверхні зворотної труби виконані конвекційні елементи у вигляді ребер. Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2