Пристрій для нагрівання рідини

Реферат: Пристрій для нагрівання рідини, що містить розташовані назустріч один одному насоси з приводами і трасу для змішування і розділення потоків рідини, яка 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, окрім того трубопроводи на вході і виході насосів мають однаковий діаметр, причому в розриві зворотної труби установлений пластинчатий теплообмінник, що має вхідний і вихідний патрубки для подачі і відводу рідини системи теплопостачання, причому замкнутий герметичний контур оснащений запобіжним клапаном. UA 104538 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ НАГРІВАННЯ РІДИНИ UA 104538 U UA 104538 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, основані 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. F24J3/00, опубл. 10.12.2004, патент RU № 2357161, кл. F24J3/00, опубл. 27.05. 2009). Недоліками цих пристроїв є низька теплопродуктивність. Також відомий теплогенератор ударно-вихрового типу (далі пристрій для нагрівання рідини), який містить два вхідних сопла, герметично установлені в чашах з напівторовими порожнинами. В центрі чаш виконана камера змішування і розділення потоків, з'єднана з вхідними соплами і напівторовими порожнинами. На одній із чаш установлені дифузори, зв'язані з напівторовими порожнинами. На стінках напівторових 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 напівторових 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. F24J3/00, 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 цьому теплогенераторі 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. За прототип вибраний пристрій для нагрівання рідини, що містить розташовані назустріч один одному насоси з приводами (далі електронасоси) 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 акумулюючого бака з рідиною, що має вхід і вихід для подачі і відводу насосів, мають однаковий діаметр (патент UA на корисну модель № 78560, кл. F24J3/00, опубл. 25.03.2013 p.). Недоліком пристрою є невисока теплопродуктивність за рахунок втрати тепла в акумулюючому баку з рідиною, в якому розміщена зона трубопроводу, що генерує тепло. 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 за рахунок конвекції відбирається в пластинчатому теплообміннику. Поставлена задача вирішується тим, що в пристрої для нагрівання рідини, що містить розташовані назустріч один одному насоси з приводами і трасу для змішування і розділення потоків рідини, яка 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, а трубопроводи на вході і виході насосів мають однаковий діаметр, згідно з корисною моделлю в розриві зворотної труби установлений пластинчатий теплообмінник, що має вхідний та вихідний патрубки для подачі і відводу рідини системи теплопостачання, причому замкнутий герметичний контур оснащений запобіжним клапаном. На кресленні представлена принципова схема пристрою для нагрівання рідини. Пристрій для нагрівання рідини містить електронасоси 1 і 2 однакової потужності, розташовані назустріч один одному. Входи і виходи насосів 1, 2 з'єднані трасою трубопроводів і зворотною трубою 3, в розриві якої установлений пластинчастий теплообмінник 4. Система утворює герметичний замкнутий контур 5, всередині якого розміщена робоча речовина. Контур 5 оснащений запобіжним клапаном 7 для стравлювання надлишкового тиску. Трубопроводи на вході і виході насосів мають однаковий діаметр. Пластинчастий теплообмінник 4 має вхідний і вихідний патрубки для подачі і відводу рідини системи теплопостачання приміщення. Позицією б позначена точка герметичного замкнутого контуру, яка є місцем зіткнення потоків робочої рідини. 1 UA 104538 U 5 10 15 20 25 Для надання руху потоків рідини використовуються будь-які насоси, зокрема циркуляційні насоси, які зменшують затрати механічної енергії обертів робочого колеса насоса 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 1 та 2, потоки робочої речовини з їх виходів під тиском з однаковою швидкістю надходять в точку 6, зіштовхуються і на мить зупиняються. В цей момент кінетична енергія робочої речовини перетворюється в теплову. Після цього потоки змішуються і через пластинчастий теплообмінник 4 після розділення надходять на входи електронасосів 1, 2. Теплова енергія, яка виділяється в точці 6 зіткнення двох потоків теплообмінника 4, надходить у систему теплопостачання приміщення, а через вхідний патрубок повертається до теплообмінника. Надлишковий тиск в контурі стравлюється за допомогою запобіжного клапана 7. Циркуляція робочої речовини здійснюється в залежності від досягнення необхідної температури рідини в системі теплопостачання. В запропонованому пристрої кінетична енергія робочої речовини перетворюється в теплову енергію з мінімальними втратами, що не відбувається в прототипі, де присутні втрати тепла в теплообміннику з рідиною, в якому розміщена точка генерації тепла. Пристрій для нагрівання рідини був випробуваний в зимовий період року для обігрівання 2 двохкімнатної квартири площею 52,0 м з утепленими стінами і металопластиковими вікнами. Заявлений пристрій був виконаний у вигляді замкнутого герметичного контуру, зібраного із трубопроводів і трійника діаметром 40 мм. На виході із трійника установлений пластинчастий теплообмінник потужністю 24 Квт. Як електронасоси використовувались два циркуляційні насоси SPRUT промислової серії 1VP-DN40 потужністю 750 Вт кожний. Відстань між вихідними фланцями насосів була вибрана мінімальна для зменшення втрати швидкості робочої речовини, за яку використовували технічно чисту воду. Ємність герметичного контуру - 5,2 літри. Через 35-40 хвилин вода в радіаторах обігрівання приміщення нагрілась до 62 °С. 30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Пристрій для нагрівання рідини, що містить розташовані назустріч один одному насоси з приводами і трасу для змішування і розділення потоків рідини, яка 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, окрім того трубопроводи на вході і виході насосів мають однаковий діаметр, який відрізняється тим, що в розриві зворотної труби установлений пластинчатий теплообмінник, що має вхідний і вихідний патрубки для подачі і відводу рідини системи теплопостачання, причому замкнутий герметичний контур оснащений запобіжним клапаном. 2 UA 104538 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 3