Кавітаційний тепловий генератор

1. Кавітаційний тепловий генератор, що містить послідовно розташовані вхідний отвір, конусний прискорювач, робочу камеру, гальмівний вузол, вихідний отвір генератора, який відрізняє ться тим, конусний прискорювач містить вузол закручування вихідного потоку рідини, який виконаний у вигляді щонайменше одного каналу (7), що розташований на внутрішній поверхні конусного прискорювача по дотичній до його вихідного отвору. 2. Генератор за п. 1, який відрізняється тим, що кожен канал на внутрішній поверхні конусного прискорювача виконаний з прямокутним перерізом. 3. Генератор за п. 2, який відрізняється тим, що кожен канал на внутрішній поверхні конусного прискорювача звужується по ширині в напрямку до вихідного отвору конусного прискорювача. 4. Генератор за п. 2, який відрізняється тим, що кожен канал на внутрішній поверхні конусного C2 2 (19) 1 3 85240 В основу винаходу покладене завдання створення ефективного кавітаційного теплового генератора шляхом забезпечення після вихідного отвору конусного прискорювача, в робочій камері, тангенціальної складової потоку рідини, що дозволить підвищити тепловиділення в цій камері. Крім того, це дозволить забезпечити дискретність потоку рідини після конусного прискорювача з підвищенням щільності і швидкості цього потоку рідини. Відповідно до винаходу поставлене завдання вирішується тим, що кавітаційний тепловий генератор, що містить послідовно розташовані, вхідний отвір, конусний прискорювач, робочу камеру, гальмівний вузол, вихідний отвір генератора. При цьому конусний прискорювач містить вузол закручування вихідного потоку рідини, який виконаний у вигляді щонайменше одного каналу, що розташований на внутрішній поверхні конусного прискорювача по дотичній до його вихідного отвору. А кожен канал на внутрішній поверхні конусного прискорювача виконаний з прямокутним перерізом. Також кожен канал на внутрішній поверхні конусного прискорювача виконаний звуженими по ширині в напрямку до вихідного отвору конусного прискорювача. Також кожен канал на внутрішній поверхні конусного прискорювача виконаний звуженими по висоті в напрямку до вихідного отвору конусного прискорювача. При цьому кожен канал на внутрішній поверхні конусного прискорювача виконаний спіралеподібним. Крім того, всередині конусного прискорювача, перед його вихідним отвором і вздовж його осі, може бути розташований шнековий завихрювач (9) конусної форми. При цьому вузол закручування вихідного потоку рідини конусного прискорювача містить щонайменше один канал, що розташований на внутрішній поверхні конусного прискорювача по дотичній до його вихідного отвору, причому напрямок закручування потоку рідини в цьому каналі і в шнековому завихрювачі (9) співпадає. Шнековий завихрювач (9) розташований всередині конусного прискорювача з можливістю його зміщення вздовж його осі. Також в передній частині робочої камери, за вихідним отвором конусного прискорювача і вздовж його осі, може бути розташований шнековий завихрювач (11) конусної форми, верхня частина конуса якого спрямована до вихідного отвору конусного прискорювача. При цьому вузол закручування вихідного потоку рідини конусного прискорювача містить щонайменше один канал, що розташований на внутрішній поверхні конусного прискорювача по дотичній до його вихідного отвору, причому напрямок закручування потоку рідини в цьому каналі і в шнековому завихрювачі (11) співпадає. Шнековий завихрювач (11) розташований в передній частині робочої камери з можливістю його зміщення за вихідним отвором конусного прискорювача, вздовж його осі. Виконання вузла закручування вихідного потоку рідини конусного прискорювача у вигляді щонайменше одного каналу, що розташований на внутрішній поверхні конусного прискорювача по дотичній до його вихідного отвору, дозволяє забезпечити дискретність потоку рідини на виході конусного прискорювача з підвищенням швидкості 4 і щільності потоку рідини в цьому каналі (каналах) конусного прискорювача. А це створює умови для підвищення турбулізації потоку рідини в робочій камері з утворюванням більшої кількості кавітаційних бульбашок, при захлопуванні яких виділяється більша теплова енергія в робочій камері. Підвищення тепловиділення в робочій камері також забезпечується за рахунок тангенціальної складової потоку рідини в каналі (каналах) конусного прискорювача і відповідно на його виході, а також в робочій камері. А забезпечення при цьому дискретності потоку рідини також спрямоване на підвищення тепловиділення. Виконання кожного каналу на вн утрішній поверхні конусного прискорювача з прямокутним перерізом дозволяє забезпечити більшу площу прилягання потоків рідини на виході конусного прискорювача відносно внутрішньої поверхні робочої камери. А це також спрямоване на підвищення турбулізації потоку рідини в робочій камері з утворюванням більшої кількості кавітаційних бульбашок при цьому з відповідним підвищенням тепловиділення в неї. Виконання кожного каналу на вн утрішній поверхні конусного прискорювача звуженим по ширині в напрямку до вихідного отвору конусного прискорювача спрямоване на підвищення щільності і швидкості потоку рідини на виході конусного прискорювача. Виконання кожного каналу на вн утрішній поверхні конусного прискорювача звуженим по висоті в напрямку до вихідного отвору конусного прискорювача також спрямоване на підвищення швидкості і щільності потоку рідини на виході конусного прискорювача. А виконання кожного каналу на внутрішній поверхні конусного прискорювача спіралеподібним спрямоване на підвищення тангенціальної складової потоку рідини в каналах конусного прискорювача і відповідно в робочій камері. Розташування шнекового завихрювача (9) конусної форми всередині конусного прискорювача додатково забезпечує підвищення швидкості і щільності потоку рідини в каналі (каналах) конусного прискорювача і відповідно на його виході. А це забезпечує тільки тангенціальну складову потоку рідини в конусному прискорювачі і відповідно в робочій камері і також спрямоване на підвищення тепловиділення в робочій камері. Виконання шнекового завихрювача (9) розташованим всередині конусного прискорювача з можливістю його зміщення вздовж його осі дозволяє забезпечити можливість регулювання швидкості і кута нахилу потоку рідини на виході конусного прискорювача і відповідно регулювання теплової віддачі теплового генератора. Розташування шнекового завихрювача (11) конусної форми в передній частині робочої камери за вихідним отвором конусного прискорювача, вздовж його осі, дозволяє виключити поздовжній потік рідини вздовж осі робочої камери і забезпечити підвищення тангенціальної складової на виході каналів конусного прискорювача. При цьому закручений потік рідини поступово переміщується вздовж внутрішньої поверхні робочої камери. А 5 85240 все це сприяє підвищенню тепловиділення в робочій камері. Розташування шнекового завихрювача (11) в передній частині робочої камери з можливістю його зміщення за вихідним отвором конусного прискорювача, вздовж його осі, дозволяє забезпечити можливість регулювання теплової віддачі теплового генератора. Забезпечення співпадання напрямків закручування потоку рідини в каналах конусного прискорювача і відповідно в шнекових завихрювача х (9) та (11) також дозволяє підвищити тепловиділення в робочій камері. Дана сукупність суттєви х ознак дозволяє в порівнянні з прототипом, кавітаційним тепловим генератором, через забезпечення тангенціальної складової потоку рідини на виході конусного прискорювача з відповідним підвищенням швидкості і щільності потоку рідини, забезпечити підвищення тепловиділення в робочій камері. Заявлений винахід пояснюється кресленням, на якому однакові елементи мають однакові цифрові позначення і де на: Фіг.1 - наведена схема кавітаційного теплового генератора зі шнековим завихрювачем всередині конусного прискорювача, загальний вид; Фіг.2 - наведена схема кавітаційного теплового генератора зі шнековим завихрювачем в передній частині робочої камери, загальний вид; Фіг.3 - наведена схема розташування прямих каналів на внутрішній поверхні конусного прискорювача; Фіг.4 - наведена схема розташування спіралеподібних каналів в внутрішній поверхні конусного прискорювача. Кращий варіант кавітаційного теплового генератора, у відповідності з Фіг.1, містить циліндричний корпус 1, в якому послідовно розташовані вхідний отвір 2 (вхідний патрубок, що розташований по дотичній до циліндричного корпусу 1), конусний прискорювач 3 (сопло), робоча камера 4, гальмівний вузол 5, вихідний отвір 6 генератора (вихідний патрубок, що розташований по дотичній до циліндричного корпусу 1). При цьому, у відповідності з Фіг.3 на внутрішній поверхні конусного прискорювача 3 виконані канали 7, а всередині конусного прискорювача 3 і вздовж осі 8 розташований шнековий завихрювач 9 конусної форми. Канали 7 на внутрішній поверхні конусного прискорювача 3 виконані з прямокутним перерізом і такими, що звужуються по ширині і висоті в напрямку до ви хідного отвору 10 конусного прискорювача 3. Напрямок закручування потоку рідини в шнековому завихрювачі 9 співпадає з напрямком потоку в каналах 7 на внутрішній поверхні конусного прискорювача 3. При цьому шнековий завихрювач 9 розташований всередині конусного прискорювача 3 з можливістю його зміщення вздовж його осі 8. Гальмівний пристрій 5 може мати різне конструктивне виконання з забезпеченням своєї основної функції по гальмуванню потоку рідини в робочій камері 4 і відповідної додаткової віддачі тепла в ньому. Переважно гальмівний пристрій 5 виконаний у вигляді пакету (не показано) розташованих в ньому пластин з рядками кавітаційних отворів, 6 причому ці пластини розташовані перпендикулярно потоку рідини в робочій камері 4. Робоча камера 4 виконана переважно циліндричної форми. В одному із варіантів виконання кавітаційний тепловий генератор, у відповідності з Фіг.2, містить циліндричний корпус 1, в якому послідовно розташовані вхідний отвір 2 (вхідний патрубок, що розташований по дотичній до циліндричного корпусу 1), конусний прискорювач 3, робоча камера 4, гальмівний вузол 5, вихідний отвір 6 генератора (вихідний патрубок, що розташований по дотичній до циліндричного корпусу 1). При цьому, у відповідності з Фіг.3, на внутрішній поверхні конусного прискорювача 3 виконані канали 7, а в передній частині робочої камери 4, у відповідності з Фіг.2, за вихідним отвором 10 конусного прискорювача 3, вздовж осі 8, розташований шнековий завихрювач 11 конусної форми, верхня частина конуса якого спрямована до вихідного отвору 10 конусного прискорювача 3. Канали 7 на внутрішній поверхні конусного прискорювача 3 виконані з прямокутним перерізом і такими, що звужуються по ширині і висоті в напрямку до вихідного отвору 10 конусного прискорювача 3. Напрямок закручування потоку рідини в шнековому завихрювачі 11 співпадає з напрямком потоку в каналах 7 на внутрішній поверхні конусного прискорювача 3. Також в одному із варіантів виконання каналів на внутрішній поверхні конусного прискорювача 3, у відповідності з Фіг.4, вони виконані у вигляді спіралеподібних каналів 12, які також виконані прямокутними в перерізі і звуженими по ширині і висоті в напрямку до вихідного отвору 10 конусного прискорювача 3. При розташуванні кавітаційного теплового генератора в північній півкулі Землі напрямок закручування потоку рідини в каналах 7,12 і в шнекових завихрювачах 9, 11 спрямований супроти ходу годинникової стрілки, а при розташуванні в південній півкулі Землі - за годинниковою стрілкою для того, щоб використовувати для прискорення потоку рідини Коріоліса прискорення. Кращий варіант кавітаційного теплового генератора працює таким чином. Потік (показано стрілками) рідини насосом (не показано) під тиском подається через вхідний отвір 2 до порожнини перед конусним прискорювачем 3 (або безпосередньо на крильчатки шнекового завихрювача 9) по дотичній до внутрішньої поверхні циліндра корпуса 1, далі потік рідини проходить з подальшою закруткою через шнековий завихрювач 9 і канали 7 до вихідного отвору 10 конусного прискорювача 3. При цьому за рахунок тангенціальної і складової проходження потоку рідини по внутрішній поверхні конусного прискорювача 3 у вигляді каналів 7, а також за рахунок звуження цих каналів 7 вздовж проходження потоку і додаткової тангенціальної складової проходження потоку через крильчатки шнекового завихрювача 9 конусного прискорювача 3, відбувається підвищення швидкості і ущільнення потоку рідини в цих каналах 7 і відповідно на вихідному отворі 10 конусного прискорювача 3. Крім того, наявність шнекового завихрювача 9 забезпечує на ви ході конусного прискорювача 3 тільки закрученого по 7 85240 току рідини, який надходить до робочої камери 4 з виключенням поступового потоку рідини вздовж осі 8. Далі в робочій камері 4 потік рідини з великою швидкістю і щільністю закручується по її внутрішній поверхні у вигляді дискретних потоків від кожного каналу 7 зі зниженням тиску рідини до величини тиску насичених парів, що обумовлено як розширенням потоку після вихідного отвору 10 конусного прискорювача 3, так і обумовлено дією гальмівного вузла 5. Дискретність потоків рідини в робочій камері 4 і робота гальмівного вузла 5 забезпечує пульсацію потоку рідини в робочій камері 4. А це сприяє виникненню в негативній полухвилі цих пульсацій в робочій камері 4 кавітаційних явищ у вигляді утворення кавітаційних бульбашок, які захлопуються з виділенням теплової енергії в позитивній полухвилі цих п ульсацій. Резонансна частота цих п ульсацій складає 3,4-3,8кГц і забезпечується вибором співвідношення діаметрів отворів на виході і вході конусного прискорювача 3, регулюванням розташування шнекового завихрювача 9 вздовж осі 8, кількістю каналів 7, рівнем гальмування потоку рідини гальмівним вузлом 5. Величина цієї резонансної частоти обумовлена максимальною тепловіддачею генератора. В гальмівному вузлі 5 процес утворення кавітаційних бульбашок і подальшого захлопування продовжується з виділенням додаткової теплової енергії з нагрівом потоку рідини, яка через вихідний отвір 6 Комп’ютерна в ерстка Л.Литв иненко 8 генератора надходить для подальшого його використання, наприклад в якості теплоносія. В кавітаційному тепловому генераторі, у відповідності з Фіг.2, потік рідини за рахунок тангенціальної складової проходження потоку через звужені канали 7 конусного прискорювача 3 підвищує швидкість і ущільнення в цих каналах 7 і відповідно на вихідному отворі 10 конусного прискорювача 3, після якого пряма складова потоку рідини в передній частині робочої камери надходить на крильчатки шнекового завихрювача 11, в якому ця складова перетворюється в тангенціальну складову потоку рідини з об'єднанням її з тангенціальною складовою після вихідного отвору 10 конусного прискорювача 3. При цьому забезпечується регулювання розташування шнекового завихрювача 11 вздовж осі 8 для забезпечення утворювання відповідних частот пульсацій потоку рідини при оптимальної кількості кавітаційних бульбашок з подальшим захлопуванням в робочій камері 4 і гальмівному вузлі 5 з виділенням теплової енергії і нагрівом потоку рідини. Хоча тут показані й описані варіанти, що визнані кращими для здійснення теперішнього винаходу, фа хівцям у даній галузі те хніки буде зрозуміло, що можна здійснювати різноманітні зміни і модифікації, і елементи можна заміняти на еквівалентні, не виходячи при цьому за межі обсягу домагань винаходу. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601