Пристрій для нагрівання рідин

Полезная модель относится к теплотехнике и может быть использована для отопления промышленных зданий, жилых домов и транспортных средств, для подогрева воды для производственных и бытовых нужд, для получения влажного пара и для сушки материалов, веществ и продуктов. Известна система теплоснабжения, содержащая водонагреватель, соединенный с ним сетевой насос с приводом, подающий трубопровод, соединяющий через запорный вентиль водонагреватель с теплообменниками, и обратный трубопровод, соединяющий через запорный вентиль теплообменники с насосом [Авт.св. СССР № 433323, кл. F 24 D 3/04]. Указанная система включает также подпорный насос, установленный на обратном трубопроводе перед сетевым насосом. Создаваемый подпорным насосом дополнительный напор за водонагревателем обеспечивает возможность повышения температуры воды в подающем трубопроводе за счет запаса давления, предотвращающего парообразование в системе на выходе из водонагревателя. Недостаток указанной системы теплоснабжения заключается в значительном расходе электроэнергии, расходуемой не только на нагрев водонагревателя и привод сетевого насоса, но и на привод подпорного насоса. Этот недостаток устранен в известном устройстве для нагрева жидкостей, описанном в [1], которое является наиболее близким аналогом заявляемой полезной модели и содержит следующие существенные признаки, сходные с существенными признаками заявляемой полезной модели: теплогенератор с инжекционным и выходным пат-, рубками, насос с приводом, соединенный с инжекционным патрубком теплогенератора, теплообменники, соединенные через подающий трубопровод и запорный вентиль с выходным патрубком теплогенератора, и соединенный с теплообменниками обратный трубопровод с запорным вентилем. В качестве насоса применен сетевой насос. В этом устройстве теплогенератор выполняет функцию теплового насоса, использующего изменение физико-механических свойств теплоносителя для получения тепловой энергии. Конструктивной особенностью примененного в указанном устройстве теплогенератора является то, что его корпус в нижней части оснащен циклоном, полость которого имеет форму спирали. Движение рабочей жидкости (теплоносителя), проходящей через циклон, становится вихревым, скорость ее возрастает. Из циклона рабочая жидкость попадает в цилиндрическую часть корпуса теплогенератора, диаметр которой намного превышает размеры выходного отверстия циклона, а затем в тормозное устройство, установленное в верхней части корпуса теплогенератора. Такое конструктивное выполнение теплогенератора позволяет резко снизить скорость и давление рабочей жидкости, что в соотве тствии с известными законами термодинамики изменяет механическую энергию жидкости и приводит к ее нагреву. Это позволяет снизить затраты энергии для получения тепла. Недостатком этого устройства для нагрева жидкостей является то, что установленный в нем сетевой насос дает значительные утечки рабочей жидкости, что требует постоянной подпитки устройства рабочей жидкостью от внешнего источника снабжения. При этом с утечками горячей рабочей жидкости теряется тепло, а на нагрев рабочей жидкости, поступающей от внешнего источника снабжения, дополнительно расходуется энергия. Кроме того, часть тепла отдается в окружающую среду через корпус сетевого насоса. Все это приводит к потерям тепловой энергии, получаемой в теплогенераторе. Кроме того, наличие в устройстве для нагрева жидкостей отдельно стоящего сетевого насоса увеличивает его габариты и ухудшает внешний вид. Для определения уровня техники изучена патентная информация по классу F 25 В 29/00 и F 24 d 3/04 за период 1974-1994 гг. включительно, относящаяся к устройствам для нагрева жидкостей и к системам теплоснабжения. В основу полезной модели поставлено задачу усовершенствования устройства для нагрева жидкостей путем введения новых элементов, установления взаимосвязей между новыми и известными элементами, новых взаимосвязей между известными элементами, а также путем изменения формы выполнения элементов для получения технического результата, заключающегося в уменьшении потерь тепловой энергии, уменьшении габаритов устройства и улучшении его внешнего вида. Для достижения этого технического результата устройство для нагрева жидкостей, содержащее теплогенератор с инжекционным и выходным патрубками, насос с приводом, соединенный с инжекционным патрубком теплогенератора, теплообменники, соединенные через подающий трубопровод и запорные вентили с выходным патрубком теплогенератора, и соединенный с теплообменниками обратный трубопровод с запорными вентилями, снабжено аккумулятором тепла, а в качестве насоса применен погружной насос, установленный герметически в аккумуляторе тепла, при этом аккумулятор тепла соединен через регулирующий клапан непосредственно с выходным патрубком теплогенератора, а обратный трубопровод соединен с аккумулятором тепла. При этом аккумулятор тепла утеплен теплоизоляционным материалом. Причем аккумулятор тепла выполнен с внутренним и наружным установленными один в другом корпусами с образованием полости между ними, а теплоизоляционный материал заложен в указанную полость. Кроме того, аккумулятор тепла выполнен в виде кругового цилиндра. Между отличительными признаками заявляемой полезной модели и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь. Особенностью предлагаемого устройства для нагрева жидкостей является то, что в нем устранены утечки рабочей жидкости из насоса и связанные с ними потери тепловой энергии а также потери тепловой энергии через элементы устройства, не являющиеся теплообменниками. Кроме того, одновременно с уменьшением потерь тепла устройством оно становится более компактным, при этом улучшается его внешний вид. Для достижения этого технического результата необходима следующая совокупность существенных отличительных признаков: - снабжение устройства для нагрева жидкостей аккумулятором тепла; - применение в качестве насоса погружного насоса; - соединение через регулирующий клапан аккумулятора тепла непосредственно с выходным патрубком теплогенератора; - соединение обратного трубопровода с аккумулятором тепла. Исключение из указанной совокупности существенных отличительных признаков хотя бы одного признака не обеспечивает получение нового технического результата: снижения потерь тепловой энергии, уменьшения габаритов устройства и улучшения его внешнего вида. Для количественного увеличения достигаемого технического результата аккумулятор тепла утеплен теплоизоляционным материалом. Благодаря такому исполнению устройства для нагрева жидкостей существенно снижаются потери тепла через стенки аккумулятора тепла, что важно в том случае, когда аккумулятор тепла устанавливается в помещении, которое не должно отапливаться. Для количественного увеличения и качественного улучшения достигаемого технического результата аккумулятор тепла выполнен с внутренним и наружным установленными один в другом корпусами с образованием полости между ними, а теплоизоляционный материал установлен в указанной полости. Это позволяет не только существенно снизить потери тепла через стенки аккумулятора тепла в том случае, когда он устанавливается в помещении, которое не должно отапливаться, но и улучшает внешний вид устройства. Такое исполнение устройства для нагрева жидкостей, при котором аккумулятор тепла выполнен в виде кругового цилиндра, исключает деформацию корпуса аккумулятора тепла давлением рабочей жидкости в том случае, когда высота установки аккумулятора тепла значительно ниже высоты установки теплообменников, и повышает прочность и надежность аккумулятора тепла и, следовательно, всего устройства для нагрева жидкостей. На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для нагрева жидкостей; на фиг. 2 - часть устройства с изображением аккумулятора тепла, насоса и теплогенератора с разрезом по аккумулятору тепла; на фиг. 3 - исполнение аккумулятора тепла в разрезе. Устройство для нагрева жидкостей содержит теплогенератор 1 (фиг, 1) с инжекционным патрубком 2 и выходным патрубком 3, погружной насос 4 (фиг. 2) и привод 5, соединенные между собой муфтой 6, аккумулятор 7 тепла, в котором герметически установлен погружной насос 4, входной патрубок 8 которого размещен внутри аккумулятора 7 тепла, а выходной патрубок 9 погружного насоса 4 посредством колена 10 соединен с инжекционным патрубком 2 теплогенератора 1. Привод 5 установлен непосредственно на аккумуляторе 7 тепла. Выходной патрубок 3 теплогенератора 1 через тройник 11, регулирующий клапан 12 и патрубок 13 соединен непосредственно с аккумулятором 7 тепла. Устройство для нагрева жидкостей содержит также теплообменники: батареи 14 отопления (фиг. 1), змеевик 15 водонагревателя 16, змеевик 17 парогенератора 18, змеевик 19 сушильного устройства 20 с вентилятором 21. Кроме того, устройство для нагрева жидкостей содержит подающий трубопровод 22, с которым через запорные вентили 23, 24, 25 и 26 соединены входы соответственно батарей 14 и змеевиков 15, 17 и 19. Устройство для нагрева жидкостей содержит также обратный труЬіпровод 27, с которым через запорные вентили 28, 29,30 и 31 соединены выходы соответственно батарей 14 и змеевиков 15, 17 и 19. Обратный трубопровод 27 через запорный вентиль 32 соединен с аккумулятором 7 тепла. В нижней части водонагревателя 16 посредством патрубка 33 установлен запорный вентиль 34 для подачи холодной воды, а в верхней его части посредством патрубка 35 установлен запорный вентиль 36 для отбора горячей воды. В нижней части парогенератора 18 посредством патрубка 37 установлен запорный вентиль 38 для подачи воды, а в верхней его части посредством патрубка 39 установлен запорный вентиль 40 для отбора пара. Выходной патрубок 3 теплогенератора 1 через тройник 11 и запорный вентиль 41 соединен с подающим трубопроводом 22. Аккумулятор 7 тепла установлен на основании 42 и через патрубок 43 (фиг. 2) сообщен с запорным вентилем 44 для заполнения устройства рабочей жидкостью перед началом работы и для слива из устройства рабочей жидкости. В самой нижней точке теплогенератора 1 установлен запорный вентиль 45 для слива из него рабочей жидкости. Устройство для нагрева жидкостей снабжено также расширительным баком 46, соединенным с подающим трубопроводом, и манометром 47, установленным на парогенераторе 18. Аккумулятор 7 тепла может быть утеплен теплоизоляционным материалом 48 Аккумулятор 7 тепла может быть также выполнен с внутренним 49 (фиг. 3) и наружным 50 корпусами, установленными один в другом с образованием полости 51. В полость 51 между внутренним и наружным корпусами заложен упомянутый теплоизоляционный материал. Устройство для нагрева жидкостей работает следующим образом. Перед началом работы открывают запорные вентили 23, 24. 25, 26, 28, 29, 30, 31, 32, 34, 36, 38, 40, 41, 44 и регулирующий клапан 12, закрывают запорный вентиль 45 и через запорный вентиль 44 заполняют устройство рабочей жидкостью, а через запорные вентили 34 и 38 заполняют водой водонагреватель 16 и парогенератор 18. При этом заполнение устройства рабочей жидкостью контролируют наличием ее в расширительном баке 46. Водонагреватель 16 заполняют водой полностью, о чем судят по прохождению воды через запорный вентиль 36 к потребителю. Парогенератор 18 заполняют водой до заданного уровня. После заполнения устройства для нагрева жидкостей рабочей жидкостью, а водонагревателя 16 и парогенератора 18 водой, закрывают запорные вентили 32, 34, 38, 40 и 44 и включают привод 5. При этом приводится в действие погружной насос 4, который через входной патрубок 8 всасывает рабочую жидкость из аккумулятора 7 тепла и через выходной патрубок 9 и колено 10 подает ее под давлением в теплогенератор 1 через его инжекционный патрубок 2. В теплогенераторе 1 механическая энергия рабочей жидкости преобразуется в тепловую, при этом рабочая жидкость нагревается. Из теплогенератора 1 рабочая жидкость через тройник 11 и регулирующий клапан 12 снова поступает в аккумулятор 7 тепла, откуда снова всасывается погружным насосом 4. Процесс циркуляции рабочей жидкости по описанному контуру длится до тех пор, пока температура рабочей жидкости в аккумуляторе 7 тепла Не достигнет заданного значения. После этого открывают запорные вентили 32 и 41, при этом рабочая жидкость поступает по подающему трубопроводу 22 в батареи 14 отопления, в змеевик 15 водонагревателя 16, в змеевик 17 парогенератора 18 и в змеевик 19 сушильного устройства 20, а из них по обратному трубопроводу 27 в аккумулятор 7 тепла. С помощью регулирующего клапана 12 и запорного вентиля 41 на подающем трубопроводе 22 устанавливают такой режим движения рабочей жидкости, выходящей из теплогенератора 1, при котором часть ее проводит через теплообменники в количестве обеспечивающем заданный режим работы теплообменников а остальная часть поступает через регулирующий клапан 12 снова в аккумулятор 7 тепла. Этим обеспечивается г одной стороны заданный режим работы теплообменников и, с другой стороны, аккумуляция избыточного тепла в аккумуляторе 7 тепла, Изменение количества рабочей жидкости, заполняющей устройство для нагрева жидкостей, компенсируется за счет рабочей жидкости, находящейся в расширительном баке 46, и за счет объема самого бака. Устройство для нагрева жидкостей может содержать как все показанные на Фиг. 1 теплообменники, так и часть их. При этом часть из них может в случае необходимости отключаться при помощи соответствующи х запорных вентилей. Входящие в состав устройства для нагрева жидкостей теплообменники служат· - батареи 14 - для отопления промышленных зданий, жилых домов и транспортных средств, например поездов: - водонагреватель 16 - для подогрева воды для производственных и бытовых нужд - парогенератор 18 - для получения влажного пара для производственных и бытовых н ужд; - сушильное устройство 20 - для сушки материалов, веществ и продуктов. В водонагревателе 16 холодная вода под давлением подается через запорный вентиль 34, нагревается посредством змеевика 15, через который проходит горячая рабочая жидкость, и через запорный вентиль 36 подается потребителям. В парогенераторе 18 залитая через запорный вентиль 38 холодная или горячая вода нагревается до кипения змеевиком 17 через который проходит горячая рабочая жидкость, и испаряется Влажный пар через запорный вентиль 40 подается потребителям. В сушильном устройстве 20 горячий змеевик обдувается вентилятором 21, при этом из сушильного устройства выходит горячий воздух, который используется для сушки материалов, веществ и продуктов. Таким образом благодаря тому что устройство для нагрева жидкостей снабжено аккумулятором тепла, а в качестве насоса применен погружной насос, герметически установленный в аккумуляторе тепла, гри этом аккумулятор тепла соединен через регулирующий клапан непосредственно с выходным патрубком теплогенератора, а обратный трубопровод соединен с аккумулятором тепла т.е благодаря его отличительным существенным признакам достигается новый технический результат: устраняются утечки горячей рабочей жидкости из устройству и связанные с ними потери тепловой энергии, а также потери тепловой энергии через корпус насоса, так как насос, являясь погружным, находится в рабочей жидкости, и все тепло, выделяющееся в нем, передается рабочей жидкости в аккумуляторе тепла, дополнительно нагревая ее. Кроме того, одновременно с уменьшением потерь тепла устройством оно является более компактным, так как погружной насос размещен внутри аккумулятора тепла, при этом улучшается внешний вид устройства. Благодаря тому, что аккумулятор тепла утеплен теплоизоляционным материалом, существенно снижаются потери тепла через стенки аккумулятора тепла. Благодаря тому, что аккумулятор тепла выполнен с внутренним и наружным установленными один в другом корпусами с образованием полости между ними, а теплоизоляционный материал заложен в указанной полости, не только снижаются потери тепла через стенки аккумулятора тепла, но и улучшается внешний вид устройства. Благодаря тому, что аккумулятор тепла выполнен в виде кругового цилиндра, обеспечивается его прочность и жесткость и, следовательно, надежность всего устройства для нагрева жидкостей. Следовательно, заявляемая полезная модель устройства для нагрева жидкостей обеспечивает достижение нового технического результата, заключающегося в снижении потерь тепловой энергии, в большей компактности устройства и в улучшении его внешнего вида.