Теплогенератор

Реферат: Теплогенератор 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. Додатково оснащений соленоїдом, що встановлений перед завитком та виконаний у вигляді намотаного на циліндричну поверхню труби, що з'єднана з завитком, ізольованого провідника, також є можливість змінювати напруженість магнітного поля від 0 до 4000 ерстед, залежно від режиму функціонування, змінення напруженості магнітного поля досягається або різною кількістю витків, на які в залежності від режиму праці подається напруга, або різними соленоїдами, або, у випадку одного соленоїда, зміненням сили току, швидкості рідини у трубі, що проходить крізь соленоїд, 0,45-0,55 м/с при числі Рейнольдса не менше 2300, змінення напруженості магнітного поля відбувається автоматично або в ручному підборі, в залежності від інформації, що находить від температурного датчика. UA 85427 U (12) UA 85427 U UA 85427 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель стосується 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 є вибраний теплогенератор, який описаний у патенті РФ RU № 2045715, 1995 "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. Технічним результатом корисної моделі є підвищення швидкості нагрівання рідини, скорочення терміну її нагрівання, збільшення тепловіддачі. 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 теплогенератора, 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, згідно з корисною моделлю, додатково оснащений соленоїдом, встановленим перед завитком, виконаним у вигляді намотаного на циліндричну поверхню труби, що з'єднана з завитком, ізольованого провідника. У даної корисної моделі є можливість змінювати напруженість магнітного поля від 0 до 4000 ерстед, залежно від режиму функціонування. Змінення напруженості магнітного поля досягається або різною кількістю витків, на які в залежності від режиму праці подається напруга, або різними соленоїдами, або, у випадку одного соленоїда, зміненням сили току. Швидкості рідини у трубі, що проходить крізь соленоїд, 0,45-0,55 м/с при числі Рейнольдса не менше 2300. Змінення напруженості магнітного поля відбувається автоматично або в ручному підборі, в залежності від інформації, що находить від температурного датчика. 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 C=r(V /2)+P, де p - тиск, r - щільність, a v - швидкість. З вказаної рівності виходить, що при збільшенні швидкості знижується місцевий тиск (пропорційно квадрату швидкості). Всяка 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 Ρ < Ркр, вони втрачають стійкість 1 UA 85427 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 і набувають здібності до необмеженого зростання. Після переходу в зону підвищеного тиску і вичерпання кінетичної енергії рідини, що розширюється, зростання бульбашки припиняється, і вона може "закриватися" з виділенням великої кількості енергії. У цьому принцип роботи всіх вихрових кавітаційних теплогенераторів. У корисній моделі перед завитком вихрового генератора встановлена знаходиться соленоїд. В трубі, що проходить крізь магнітне поле, створене соленоїдом, 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 данні 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 =0,999991), і при взаємодії з магнітним полем з нього виштовхується. В результаті повинна виникнути сила, що гальмує потік. Безпосередньо в потоці 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" ("Вода в магнитному полі", Митрофанов В. В., Герасимов В. М., серпень 1994 p.). Експериментально були отримані параметри для соленоїду кавітації теплогенератора. Швидкість води в полі - 0,45 м/с - 0,55 м/с (при цьому число Рейнольдса Re=2300) і два значення напруженості магнітного поля (800-1000 і 3800-4000 ерстед), у режимі 1, 2, при яких ефект дії на воду максимальний. Напруженість магнітного поля розраховується від стану жорсткості води і має прямо пропорційну залежність. Ефект впливу магнітного поля на воду також змінюється від температури води, але не виражається лінійно. Корисна модель проілюстрована графічним матеріалом, де на фігурі схематично показаний магнітний теплогенератор. Теплогенератор містить гальмуючий пристрій 1, корпус 2, завиток 3, соленоїд 4, пристрій управління соленоїдом 5, джерело електроживлення 6, датчик, що фіксує температурні показники у вихровій трубі 7. Сам соленоїд створює 4 задане магнітне поле всередині корпусу труби, якою тече вода, крізь завиток 3, набуває кутової швидкості, попадає в корпус теплогенератора 2, де за рахунок кавітації їде її нагрівання. У випадку зниження температури, що зафіксує датчик температури 7, встановлений на корпусі теплогенератора, через пристрій управління соленоїдом 5, що має своє джерело електроживлення 6, в ручному або автоматичному режимі буде коректуватися напруженість магнітного поля соленоїда 4, достатнього для відновлення температури, тобто робочого режиму кавітації. У випадку ручного підбору оптимальної напруженості магнітного поля створено три режими. 0 - соленоїд вимкнений, 1 - соленоїд настроєно на 800-1000 ерстед, 2 - соленоїд настроєно на 3800-4000 ерстед. У випадку автоматичного - пристрій управління соленоїду сам змінює напруженість магнітного поля до появи максимальних показників температурного датчику. Соленоїд не може розташовуватися довільно. У випадку розташування поруч з виходом із насосу не витримується число Рейнольдса, розташування перед насосом не має сенсу, бо при проходженні через насос вода втрачає багато властивостей намагнічення (ОАО "Харьковский завод агрегатных станков", Пристрій магнітної обробки води "Роса", збірник матеріалів, ст. 6). Якщо розташувати насос всередині вихрової труби, не витримуються параметри швидкості. Оптимальне розташування соленоїду дозволяє вважати його разом із завитком єдиним агрегатом. Розрахунки вхідного дифузора роблять з врахуванням матеріалу, написаного вище. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 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 2 UA 85427 U 5 оснащений соленоїдом, що встановлений перед завитком та виконаний у вигляді намотаного на циліндричну поверхню труби, що з'єднана з завитком, ізольованого провідника, також є можливість змінювати напруженість магнітного поля від 0 до 4000 ерстед, залежно від режиму функціонування, змінення напруженості магнітного поля досягається або різною кількістю витків, на які в залежності від режиму праці подається напруга, або різними соленоїдами, або, у випадку одного соленоїда, зміненням сили току, швидкості рідини у трубі, що проходить крізь соленоїд, - 0,45-0,55 м/с при числі Рейнольдса не менше 2300, змінення напруженості магнітного поля відбувається автоматично або в ручному підборі, в залежності від інформації, що находить від температурного датчика. 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