Теплогенератор

Реферат: Теплогенератор містить корпус, завиток, гальмовий пристрій, вихідний патрубок, магнітну камеру, встановлену перед завитком. UA 78427 U (12) UA 78427 U UA 78427 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить енергетики, зокрема отримання теплової енергії за допомогою теплогенераторів, у яких використані процеси кавітацій в рідині, що дозволяють електроенергію, що підводиться, перетворювати в теплову енергію при мінімальних витратах. Найближчим аналогом вибраний теплогенератор, який описаний у патенті РФ № 2045715, 1995 р. "Теплогенератор і пристрій для нагріву рідини". Теплогенератор містить корпус, що має циліндричну частину, він оснащений прискорювачем руху рідини, виконаним у вигляді циклона (завиток), торцева сторона якого з'єднана із циліндричною частиною корпуса. В основі циліндричної його частини, протилежної до завитка, змонтований гальмовий пристрій. За гальмовим пристроєм у циліндричній частині корпуса встановлене дно з вихідним отвором, сполученим з вихідним патрубком. Вихідний патрубок з'єднаний із завитком за допомогою пропускного патрубка, причому з'єднання виконане на торці завитка, протилежному циліндричній частини корпуса, і співвісно з останнім. Гальмовий пристрій виконаний щонайменше із двох радіально розташованих ребер, закріплених на центральній втулці. У пропускному патрубку після зони його з'єднання із завитком установлений додатковий гальмовий пристрій. Відношення діаметра циліндричної частини корпуса й вихідного отвору інжекційного патрубка дорівнює або більше 2. Ознаками найближчого аналога, що співпадають з суттєвими ознаками корисної моделі є наявність у теплогенераторі корпуса, завитка, торцева сторона якого з'єднана з корпусом, гальмового пристрою, за яким у циліндричній частині корпуса встановлене дно з вихідним, отвором, сполученим з вихідним патрубком, вихідний патрубок з'єднаний із завитком за допомогою пропускного патрубка, причому з'єднання виконане на торці завитка, протилежному циліндричній частини корпуса, і співвісно з останнім. Недоліками найближчого аналога, що не дозволяє отримати зазначений технічний результат є повільне утворення кавітації. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення конструкції теплогенератора. Поставлена технічна задача вирішується тим, що у теплогенераторі, який містить корпус, завиток, торцева сторона якого з'єднана з корпусом, гальмовий пристрій, за яким у циліндричній частині корпуса встановлене дно з вихідним отвором, сполученим з вихідним патрубком, вихідний патрубок, з'єднаний із завитком за допомогою пропускного патрубка, причому з'єднання виконане на торці завитка, протилежному циліндричній частині корпуса, і співвісно з останнім, згідно з корисною моделлю додатково оснащений магнітною камерою, встановленою перед завитком, виконаною у вигляді порожнистого циліндра з встановленими на ньому захищеними від окислення і прямого контакту з рідиною магнітними елементами з рідкоземельних металів, з можливістю утворення зон магнітного поля напруженістю 800-4000 ерстед і забезпечення швидкості рідини поля - 0,45-0,55 м/с при числі Рейнольдса не менше 2450. Між сукупністю суттєвих ознак корисної моделі й технічним результатом, що досягається, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Використання усіх суттєвих ознак дозволить отримати очікуваний технічних результат. Принцип дії кавітації вихрового теплогенератора за найближчим аналогом заснований на розгоні рідини, що подається під тиском насосом з бака на вхід вихрової труби. Потік, закручений у завитку, рухається по спіралі уздовж стінок циліндра з подальшим його гальмуванням. Таким чином, вода нагрівається як від тепла, що виділяється в насосі, так і у циліндрі в результаті процесів кавітації рідини. Основна енергія виділяється в процесі "закривання" бульбашок кавітацій. Згідно із законом Бернуллі, в рідині енергія постійна уздовж лінії струму. Це можна виразити рівністю: 2 С=r(V /2)+Р, де: р - тиск, r - щільність, v - швидкість. З вказаної рівності виходить, що при збільшенні швидкості знижується місцевий тиск (пропорційно квадрату швидкості). Частка рідини, що рухається по викривленій лінії, наприклад, спіралі, прискорюється і зазнає пониження місцевого тиску. Якщо тиск знижується до тиску насиченої пари, то виникає кавітація. Такий механізм явища кавітації у вихровій трубі. Проте для появи гідродинамічної кавітації потрібна наявність "зон зростання кавітації". У рідині завжди присутні найдрібніші бульбашки газу або пари, саме вони стають, "зонами зростання кавітації", рухаючись з потоком і потрапляючи в область тиску Р < Ркр, вони втрачають стійкість і набувають здібності до необмеженого зростання. Після переходу в зону підвищеного тиску і вичерпання кінетичної енергії рідини, що розширюється, зростання бульбашки припиняється, і 1 UA 78427 U 5 10 15 20 25 30 вона може "закриватися" з виділенням великої кількості енергії. У цьому принцип роботи всіх вихрових кавітаційних теплогенераторів. У корисній моделі перед завитком вихрового генератора встановлена магнітна камера. У магнітній камері, за рахунок намагнічення рідини, при заданих параметрах відбувається активація процесу кавітації у вихровій трубі. Час нагріву постійно циркулюючого об'єму води від 20 до 70 градусів скорочується на 15 % - 20 %. Тепловіддача збільшується більш ніж на 20 %. Намагнічення води впливає на збільшення "зон зростання кавітації". У інструкції до пристрою магнітної обробки води "Роса", що випускає ВАТ "Харківський завод агрегатних верстатів" викладені дані впливу намагнічення води на коефіцієнт поверхневого натягнення. Намагнічена вода має понижений коефіцієнт поверхневого натягнення, у ній легше відбувається зменшення об'ємної міцності, що збільшує кількість шарів рідини з різними швидкостями і тиском в одному потоці і його неоднорідність. А це у свою чергу збільшує число "зон зростання кавітації". Вода має діамагнітні властивості (коефіцієнт її магнітної проникності μ=0,999991), і при взаємодії з магнітним полем з нього виштовхується. В результаті повинна виникнути сила, що гальмує потік. Безпосередньо в потоці у магнітній камері виникає ділянка стискування, де тиск рідини вищий, а швидкість руху менша, ніж в потоці за межами магнітної камери. Завдяки об'ємній міцності рідини, її потік нерозривний, і безпосередньо за ділянкою стискування повинна утворитися ділянка розтягування, де тиск менший, а швидкість вища, ніж в основному потоці. Виникнення під дією поля градієнта тиску викликає у воді ефект появи "зон зростання кавітації". Експериментально були отримані параметри для магнітної камери кавітації теплогенератора. Швидкість води в полі - 0,45 м/с - 0,55 м/с (при цьому число Рейнольдса Re=2450) і два значення напруженості магнітного поля (800-1000 і 3800-4000 ерстед), при яких ефект дії на воду максимальний. Напруженість магнітного поля розраховується від стану жорсткості води і має прямо пропорційну залежність. Корисна модель проілюстрована кресленням, де схематично показаний теплогенератор. Теплогенератор містить гальмуючий пристрій 1, корпус 2, завиток 3, магнітну камеру 4. Магнітна камера 4 виконана у вигляді циліндра. Магнітні елементи (на фігурі не позначені) встановлені на корпусі циліндра, складаються з рідкоземельних металів, утворюють декілька зон магнітного поля великої напруженості. Магнітні елементи не мають прямого контакту з водою, захищені від окислення, не міняють хімічний склад води. Теплогенератор працює таким чином. Рідина, проходячи через магнітну камеру 4, намагнічується, і надходить через завиток 3 у корпус теплогенератора, де відбувається нагрів рідини. 35 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 Теплогенератор, який містить корпус, завиток, торцева сторона якого з'єднана з корпусом, гальмовий пристрій, за яким у циліндричній частині корпуса встановлене дно з вихідним отвором, сполученим з вихідним патрубком, вихідний патрубок, з'єднаний із завитком за допомогою пропускного патрубка, причому з'єднання виконане на торці завитка, протилежному циліндричній частини корпуса, і співвісно з останнім, який відрізняється тим, що додатково оснащений магнітною камерою, встановленою перед завитком, виконаною у вигляді порожнистого циліндра з встановленими на ньому захищеними від окислення і прямого контакту з рідиною магнітними елементами з рідкоземельних металів, з можливістю утворення зон магнітного поля напруженістю 800-4000 ерстед і забезпечення швидкості рідини 0,45-0,55 м/с при числі Рейнольдса не менше 2450. 2 UA 78427 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 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