Надзвуковий насадок і.м. федоткіна для рідин або газів

Реферат: Надзвуковий насадок для рідин або газів складається з послідовно розміщених сопел 1, 2, 3, 4, які між собою утворюють вакуумну порожнину 6, 7, 8, де потік струменя рідини надходить в патрубок 10. Сопла 1, 2, 3, 4 виконані конусовидними, послідовно встановлені на загальній осьовій лінії і звужуються на виході, розміщені з патрубком 10 в корпусі 5 і скріплені елементом 9 зі сторони патрубка 10, внутрішні вихідні поверхні останнього сопла відносно до внутрішніх 0 0 . вихідних поверхонь попередніх сопел мають різницю від 1 до 5 . Вакуумні порожнини у вигляді глухих герметичних камер 6, 7, 8 розміщені між внутрішньою поверхнею наступного сопла і зовнішньою поверхнею попереднього сопла, поперечні перерізи яких в напрямку потоку звужуються, діаметр виходу з кожного окремого сопла менший за діаметр входу в наступне сопло, при цьому кут звуження становить від 1,5º до 6-8º. Насадок, що заявляється, працює наступним чином, при протіканні потоку через насадок в глухих камерах між соплами створюється розрідження (вакуум), створений вакуум збільшує перепад тиску на соплі, що приводить до пришвидшення потоку газу, пришвидшений потік збільшує вакуум в порожнинах між соплами, а це викликає подальше збільшення перепаду тиску на соплі і подальше пришвидшення потоку газу і так до досягнення зверхзвукової швидкості. UA 101069 C2 (12) UA 101069 C2 UA 101069 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до енергетики і може бути використаний в енергетичних установках як сопловий насадок в газових і водяних турбінах, літальних апаратах для збільшення реактивної тяги за рахунок охолодження вихлопних газів, холодильній техніці для повітряно-струминних холодильників, кавітаційній техніці і технології, для водного транспорту як реактивний водометний двигун, як генератор для одержання енергії з повітряного і водяного середовища за рахунок використання ентальпії текучої рідини або газу, для розгону газових і водяних потоків за рахунок їх тепла з використанням підсосу пари або повітря (чи газу), з використанням гідродинамічної кавітації і скипання рідини в соплах для прискорення парорідинного потоку. Широко відомі сопла Лаваля [3, 6-8]. Проте в насадці, що заявляється, вони не використовуються. Відомі конструкції форсунок дизельних двигунів [10]. Їх особливістю є наявність центральної голки і одноступеневого сопла. В цьому і проявляються їх відмінності. Відомі вакуумні ежектори, для створення вакууму, серед яких є і багатоступеневі [11]. Відмінною ознакою з пристроєм, що заявляється, є відсутність глухих камер. Близький до заявлюваного насадку по конструкції підігрівач з проміжними конусами [1]. Недоліком його є недостатній коефіцієнт інжекції. Як прототип до заявлюваного насадку вибрано насадок Шестеренка [6-8]. Недоліком цього насадка є: непридатність насадка для рідин; обов'язкова наявність в складі насадка сопел Лаваля, які ефективні тільки в розрахунковому режимі; ускладнення в розрахунках косих стрибків ущільнення; ускладнення в практичній наладці приладу; невизначеність в досягненні кінцевого результату; труднощі в залучені енергії фізичного вакууму, на яку спирається автор. Задачею винаходу є досягти кінцевого результату прискорення потоку як газу, так і рідини, таким чином, щоб прискорення потоку відбувалося не за рахунок залучення енергії фізичного вакууму і супроводжувалось нагріванням газу або рідини в насадку, а досягти прискорення газу або рідини за рахунок використання ентальпії потоку і його охолодження. Поставлена задача вирішується тим, що надзвуковий насадок для рідин або газів, складаються з послідовно розміщених сопел 1, 2, 3, 4, які між собою утворюють вакуумну порожнину 6, 7, 8, де потік струменя рідини надходить в патрубок 10. Сопла 1, 2, 3, 4, виконані конусовидними, послідовно встановлені на загальній осьовій лінії і звужуються на виході, розміщені з патрубком 10 в корпусі 5 і скріплені елементом 9 зі сторони патрубка 10, внутрішні вихідні поверхні останнього сопла по відношенню до внутрішніх вихідних поверхонь попередніх сопел мають різницю кута від 1º до 5º , вакуумні порожнини у вигляді глухих герметичних камер 6, 7, 8 розміщені між внутрішньою поверхнею наступного сопла і зовнішньою поверхнею попереднього сопла, поперечні перерізи яких в напрямку потоку звужуються, діаметр виходу з кожного окремого сопла менший за діаметр входу в наступне сопло, при цьому кут звуження становить від 1,5º до 6-8º. Зовнішні поверхні попередніх сопел і внутрішні поверхні наступних утворені за формулою: 2 у = ах , при цьому параметр а визначається, як відношення: ly a , l2 x D d   R  r, - різниці радіусів периферійного перерізу міжсоплової камери і 2 2 вихідного отвору сопла; Іх - віддаль по осі сопла, яка визначає його довжину по осьовій лінії. Параметр а у зовнішній поверхні попереднього сопла буде завжди більший за параметр а внутрішньої поверхні наступного сопла. Сопло, яке має отвори в бічній поверхні, що обмежує міжсоплові камери, розміщується всередині трубчатої порожнини з закритим попереднім торцем, а площі і кількість отворів збільшується від передньої камери до задньої по ходу потоку в арифметичній прогресії, сопла з отворами в міжсоплових камерах застосовуються для підсосу пари, повітря або газу з навколишнього середовища і розміщуються на останніх ступенях сопел насадка, а сопла без отворів в міжсоплових камерах установлюються перед ними і розміщуються на перших ступенях сопел насадка по ходу потоку, насадок розраховується по рівняннях газодинаміки з використанням газодинамічних функцій для газу [3], повітря і пари [1], в систему рівнянь включаються: рівняння кількості руху - імпульсів сили, енергії, витрат (нерозривності), стану - адіабату Пуасона при чотирьох невідомих (тиск, швидкість, температура, густина) [1,3], рідинні потоки розраховуються з врахуванням кавітаційних процесів. Де l y  45 50 55 1 UA 101069 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід ілюструється кресленням. На кресленні зображено секційний багатоступеневий зверхзвуковий насадок з глухими камерами (пазухами). Насадок складається з набору сопел, що звужуються 1, 2, 3, 4, розміщених в корпусі 5. Сопла з корпусом утворюють глухі камери 6, 7, 8 (пазухи). Розміщені сопла з патрубком 10 в корпусі 5 скріплені встановленим на різьбі елементом 9 зі сторони патрубка 10. Необхідною умовою конструювання насадка є те, щоб діаметр виходу з кожного окремого сопла був менший за діаметр входу в наступне сопло. Кут звуження насадка при вершині конуса становить від 1,5° до 6-8°. Виступ зовнішньої стінки виходу з насадку відносно до зовнішньої стінки входу в наступне сопло визначається за формулою: d(1)  d(2) , з в 2 де d(1) - діаметр входу сопла 1; d( 2) - внутрішній діаметр виходу наступного сопла 2. з в При цьому в кожному соплі між діаметром виходу з сопла dвих і діаметром входу dвх утримується співвідношення  dв их  dв х  2  L  tg ,   1,5... 8  , 2 де L - довжина каналу сопла. Внутрішній об'єм каналу сопла розраховується як об'єм зрізаного конуса: 1 Vc    L  (R 2  r  R  r 2 ), 3 де L - довжина каналу; R і r - радіуси каналу на вході і виході. Об'єм пазух розраховується, як різниця об'ємів зовнішньої поверхні зрізаного конуса і внутрішньої. Між об'ємом пазух Vn і об'ємом сопел Vc витримується співвідношення: . Vn=m Vc, де m = 1,2-1,5 до 2,0 і наростає по ходу потоку. Наборний зверхзвуковий насадок, працює наступним чином. Конус зовнішньої поверхні насадка 1 креслення утворює з конусом внутрішньої поверхні насадка 2 порожнину 6. Потік рідини втікає в патрубок 10 і утворює струмінь, який виходить з сопла 1. Під дією струменя в порожнині 6 утворюється вакуум. Тиск перед соплом 1 падає, збільшується перепар тиску між входом в патрубок 10 і виходом з сопла 1. Збільшення цього перепаду тиску призводить до прискорення руху струменя. Прискорення руху струменя обумовлює зростання вакууму в порожнині 6, що збільшує перепад тиску між входом 10 і виходом з сопла 1. Це викликає подальше прискорення струменя, вихідного з сопла 1. Внаслідок цього утворюється процес з позитивним прогресуючим зворотним зв'язком. Аналогічні процеси протікають в конусах сопел 2, 3 і пазухах 7, 8. Перепади тиску, які при цьому виникають, спричиняють закипання перегрітої рідини. Пара, яка при цьому утворюється, надзвичайно прискорює рух струменів, оскільки об'єм пари в 15-150 разів більший за об'єм рідини. Процес прискорення руху струменів закінчується після досягнення ними надзвукової швидкості, яка для парорідинної суміші наближається до 1500 м/с. Джерела інформації: 1. Соколов Е. Я., Зингер Н. М. Струйные аппараты. Москва: «Энергия», 1970, 286с. 2. Семінська Н. В. Вдосконалення гідроструменних технологій з врахуванням особливостей формування струменів високого тиску. Автореф. канд. диссерт. НТУУ «КПІ», Київ-2008. 3. Чарный И. А. Основы газовой динамики. Москва: Государственное научно-техническое издательство нефтяной и горнотопливной литературы. - 1961. - 198 с. 4. Федоткин И. М., Гулый И. С. Кавитация, кавитационная техника и технология, их использование в промышленности (теория, расчеты и конструкции кавитационных аппаратов). Часть I. К.: Полиграфкнига, 1997. - 838 с. 5. Федоткин И. М., Гулый И. С. Кавитация, кавитационная техника и технология, их использование в промышленности (теоретические основы производства избыточной энергии, расчет и конструирование кавитационных теплогенераторов). Часть II. К.: АО ОКО, 2000. - 898 с. 6. Шестеренко Н. А. «НОУ-ХАУ» Извлечение энергии из физического вакуума. - Христос творящий. М.: Дружбы народов, 2005. - 136 с.  2 UA 101069 C2 5 10 7. Международная заявка на изобретение PCT/RV02/00391; № публикации WO 03/025379 7 AL МПК F02K7/00 от 27.03.2003г. «Способ и устройство Шестеренко эжекторного разгона газа с получением энергии из вакуума»/ Н. А. Шестеренко. 8. Международная заявка на изобретение PCT/RV №2004/000210; «Насадок Шестеренко» WO 2004/112968 AL/ H. А. Шестеренко. 9. Патент 70854А України МКИ Е21 В1/26 Спосіб одержання пульсуючого струменя ударної дії та пристрій для його реалізації/ Савченко (Семінська) Н. В., Яхно О. М./ Заявлено 30.12.2003, опубліковано 15.10.2004, бюл. №10-2с. 10. Брилинг Н. Р. Двигатели внутреннего сгорания. НКТП СССР. Объединенное научнотехническое издательство. Гл. ред. эн. лит. м.-л., 1935. - 408 с. 11. Vacuum Technique. Catalogue 7, PJAB. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 1. Надзвуковий насадок для рідин або газів, що складається з послідовно розміщених сопел 1, 2, 3, 4, які між собою утворюють вакуумну порожнину 6, 7, 8, де потік струменя рідини надходить в патрубок 10, який відрізняється тим, що сопла 1, 2, 3, 4 виконані конусовидними, послідовно встановлені на загальній осьовій лінії і звужуються на виході, розміщені з патрубком 10 в корпусі 5 і скріплені елементом 9 зі сторони патрубка 10, внутрішні вихідні поверхні останнього сопла відносно до внутрішніх вихідних поверхонь попередніх сопел мають різницю кута від 1º до 5º , вакуумні порожнини у вигляді глухих герметичних камер 6, 7, 8 розміщені між внутрішньою поверхнею наступного сопла і зовнішньою поверхнею попереднього сопла, поперечні перерізи яких в напрямку потоку звужуються, діаметр виходу з кожного окремого сопла менший за діаметр входу в наступне сопло, при цьому кут звуження становить від 1,5º до 6-8º. 2. Насадок по п. 1, який відрізняється тим, що зовнішні поверхні попередніх сопел і внутрішніх поверхонь наступних, утворені за формулою: 2 у = ах , при цьому параметр а визначається, як відношення: ly a , l2 x Де l y  D  d  R  r, - різниці радіусів периферійного перерізу міжсоплової камери і вихідного 2 2 отвору сопла; Іх - віддаль по осі сопла, яка визначає його довжину по осьовій лінії. Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 3