Рідинно-підйомний пристрій

Реферат: Рідинно-підйомний пристрій містить всмоктувальну трубу, встановлену в подавальну трубу. Подавальна труба шарнірно сполучена з розріджувачем, де розміщене ведене вітрове колесо, сполучене з ведучим вітровим колесом. UA 82802 U (54) РІДИННО-ПІДЙОМНИЙ ПРИСТРІЙ UA 82802 U UA 82802 U 5 10 15 20 25 30 Корисна належить до агрегатів, які застосовуються для підйому води та інших рідин із водоймищ або свердловин на потрібну висоту. Відомий рідинно-підйомний пристрій, який включає всмоктувальну трубу з гвинтовими витками на її зовнішній поверхні, герметично вставлену в зігнуту подавальну трубу, шарнірно сполучену з вітровловлювачем. [1]. Цей рідинно-підйомний пристрій використовує вітрову енергію для підняття рідин на потрібну висоту без рухомих деталей. Але має малий коефіцієнт корисної дії. Крім цього при розміщенні вихідного отвору зігнутої подавальної труби вище вітровловлювача і при русі вітрового потоку з боку подавальної труби на вітровловлювач, ця труба перекриє доступ вітрового потоку у вітровловлювач, тому рідинно-підйомний пристрій не буде працювати. При тому ж напрямі вітру і розміщенні вихідного отвору подавальної труби нижче вітровловлювача, вітровловлювач перекриває розсіювання крапель рідини. Тому рідинно-підйомний пристрій не зможе виконувати свою функцію. В існуючому рідинно-підйомному пристрої подаюча труба має велику довжину, тому що повітря в ній повинно рухатись спочатку вниз, а потім вгору. Для підняття рідин із скважин діаметр свердловин повинен бути не менше двох діаметрів подавальної труби. В основу корисної моделі поставлена задача у відомому рідинно-підйомному пристрої, який містить всмоктувальну трубу, розміщену у подавальній трубі, шляхом заміни вітровловлювача, шарнірно з'єднаним з подавальною трубою, розріджувачем, де розміщене ведене вітрове колесо, сполучене з ведучим вітровим колесом, збільшити коефіцієнт корисної дії і забезпечити роботу рідинно-підйомного пристрою при всіх напрямах вітру та зменшити довжину подавальної труби і діаметр свердловини для її розміщення. На кресленні зображено кінематичну схему рідинно-підйомного пристрою. Рідинно-підйомний пристрій складається із всмоктувальної труби 1, вставленої в подавальну трубу 2, шарнірно сполучену з розріджувачем 3, в якому розміщено ведене вітрове колесо 4, з'єднане валом 5 з ведучим вітровим колесом 6. Ведене вітрове колесо 4 може сполучатись з ведучим колесом 6 редуктором або іншим способом. Рідинно-підйомний пристрій працює таким чином. Під дією вітру розріджувач 3 орієнтує ведуче вітрове колесо 6 в напрямі вітру, яке обертає вал 5 і ведене колесо 4, викачуючи повітря з розріджувача 3. При швидкості вітру υ1 = 3,6 м/с, потужність вітрового потоку, який набігає на вітрове колесо 6 буде 35 40 50 55      2  d2  d1 3 3,14  0,15 2  0,08 2  123  36 3 , 2 2   363 Вт, 8 8 де d1  0,08 м - зовнішній діаметр всмоктувальної труби 1; d2  0,15 м - внутрішній діаметр подавальної труби 2;  2  36 м/с - швидкість руху повітря між стінками всмоктувальної труби 1 і подавальної труби 2. Для забезпечення швидкості  2  36 м/с ведене вітрове колесо 4 створює розрідження в подавальній трубі 2 величиною ΔР = 1830 Па. Таке розрідження може підняти суцільний стовп води у всмоктувальній трубі 1 на висоту 1,8 м. Тому атмосферний тиск, діючий на поверхню рідини, в яку занурено нижній отвір всмоктувальної труби 1, витискує цю рідину через верхній отвір всмоктувальної труби 1, який знаходиться на висоті h1 = 0,9 м. Рідина, що виливається через верхній отвір всмоктувальної труби 1 при  2  36 м/с перетворюється в піну, яка захвачується рухомим повітрям і у вигляді крапель виноситься через розріджувач 3. Швидкість υ3 руху повітря в подавальній трубі 2 над верхнім отвором всмоктувальної труби 1 буде: P2  45 2 3 r6 1 3,14  4,12  123  3,63 ,  1514 Вт, 2 2 де r6 = 4,1 м - радіус лопаті вітрового колеса 6; 3 ρ = 1,23 кг/м - густина повітря. Потужність повітря, яке всмоктується через нижній отвір подавальної труби 2 і рухається між зовнішніми стінками всмоктувальної труби 1 і внутрішніми стінками подавальної труби 2 P2  BP1  0,24  1514  363 Вт, де B  0,24 - коефіцієнт корисної дії рідинно-підйомного пристрою, який враховує втрати кінематичної енергії на ведучому і веденому вітрових колесах 6 і 4 та при русі повітря в подавальній трубі 2. Швидкість руху повітря в між трубному просторі визначається із рівності P1  1 UA 82802 U d 5 10 15 20 25 2 2    2  d1  2 0,15 2  0,08 2  36   25,8 м/с. d2 0,15 2 2 Оскільки швидкість падіння найбільших крапель рідини не перевищує 10 м/с, то вся рідина, яка виллється через верхній отвір всмоктувальної труби 1, буде винесена через розріджувач 3. Потужність повітря, яке рухається із швидкістю υ3 = 25,8 м/с в подавальній трубі 2 буде. 3  d23 2 3 3,14  0,15 2  123  25,83 ,  185 Вт. 8 8 Умова Р1>Р2>Р3 виконується, отже параметри даного рідинно-підйомного пристрою підібрані правильно. Маса піднятої води на висоту h2 = 20 м визначається по формулі P3 185 m   0,946 кг за секунду, або 81760 кг за добу. 9,81h2 9,81  20 При відсутності розріджувача 3, веденого вітрового колеса 4 і ведучого вітрового колеса 6 при заданих параметрах пристрою неможливо створити над верхнім отвором всмоктувальної труби 1 перепад тиску ΔР = 18300 Па. Тому коефіцієнт корисної дії такого рідинно-підйомного пристрою буде тільки В1 = 0,09, що дозволить підняти воду на висоту 20 м масою тільки 0,32 кг за секунду. В такому пристрої повітря необхідно подавати по двох частинах подавальної труби: спочатку вниз, а потім вгору. А діаметр свердловини повинен бути більшим від двох діаметрів подавальної труби. Крім цього такий пристрій не може працювати при всіх напрямах вітру. Таким чином наявність розріджувача 3, веденого вітрового колеса 4, сполученого з ведучим вітровим колесом 6, що відрізняє заявлений рідинно-підйомний пристрій від прототипу [1], дозволяє майже втричі збільшити масу піднятої рідини, забезпечити роботу пристрою при всіх напрямах вітру, в два рази зменшити довжину подавальної труби та діаметр свердловини для її розміщення. Заявлений рідинно-підйомний пристрій екологічно чистий, працює на вітровій енергії і може використовуватись для: зрошення, захисту від пожеж і підняття пилу на великих територіях, підняття води у водонапірні башти і водоймища гідроелектростанцій, добування нафти, очистки від намулу і поглиблення водоймищ, захисту рослин від морозів, збагачення руд, будівництва фонтанів і т.д. 1 н.п. ф-ли, 1 іл. Література: 1. Деклараційний патент України № 40772 А, МПК 6 Е03В31/00, автор А.В. Бичук. P3   30 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Рідинно-підйомний пристрій, що містить всмоктувальну трубу, встановлену в подавальну трубу, який відрізняється тим, що подавальна труба шарнірно сполучена з розріджувачем, де розміщене ведене вітрове колесо, сполучене з ведучим вітровим колесом. 2 UA 82802 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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