Пристрій для нагрівання рідини

1. Устройство для нагрева жидкости, содержащее теплогенератор со входом и выходом, насос, подающий и обратный трубопроводы, инжекционный патрубок, соединенный со входом теплогенератора, содержащего последовательно соединенные ускоритель движения жидкости и трубчатую часть с тормозным устройством на выходе теплогенератора, с которым соединен обратный трубопровод, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что инжекционный патрубок снабжен щелевой диафрагмой, теплогенератор дополнительно содержит первый и второй последовательно установленные однонаправленные конические патрубки, в зоне со пряжения которых размещен ускоритель движений жидкости, выполненный в виде конического рассекателя, направленного вершиной ко входу теплогенератора и установленного соосно с охватывающей его втулкой, жестко прикрепленной к однонаправленным коническим патрубкам и имеющей цилиндрические каналы, оси которых направлены параллельно касательной к внутренней поверхности втулки. 2. Устройство для нагрева жидкости по п 1,отличающееся тем, что конический рассекатель ускорителя движения жидкости установлен с возможностью осевого перемещения 3. Устройство для нагрева жидкости по п. 1 или 2, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что ускоритель движения жидкости теплогенератора дополнительно содержит жестко прикрепленную ко второму коническому патрубку, установленную соосно первой втулке вторую втулку, имеющую цилиндрические каналы, оси которых направлены параллельно касательной к внутренней поверхности втулки. 4. Устройство для нагрева жидкости по п. 1 или 2, или 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что трубчатая часть теплогенератора выполнена изогнутой. Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к устройствам, используемым в автономных системах обогрева помещений Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для нагрева С > о О СО 22003 повышению коэффициента преобразования механической энергии в тепловую. Поставленная задача решается тем, что в устройстве для нагрева жидкости, содержащем теплогенератор со входом и выходом, насос, подающий и обратный трубопроводы, инжекционный патрубок, соединенный со входом теплогенератора, содержащего последовательно соединенные ускоритель движения жидкости и трубчатую часть с тормозным устройством на выходе теплогенератора, с которым соединен обратный трубопровод, согласно изобретению, инжекционный патрубок снабжен щелевой диафрагмой, теплогенератор дополнительно содержит первый и второй последовательно установленные однонаправленные конические патрубки, в зоне сопряжения которых размещен ускоритель движения жидкости, выполненный в виде конического рассекателя, направленного вершиной к входу теплогенератора и установленного соосно с охватывающей его втулкой, жестко прикрепленной к однонаправленным патрубкам в зоне их сопряжения, снабженной цилиндрическими каналами, оси которых направлены параллельно касательной к внутренней поверхности втулки. При этом конический рассекатель ускорителя движения жидкости установлен с возможностью осевого перемещения, а ускоритель движения жидкости теплогенератора дополнительно содержит жестко прикрепленную ко второму коническому патрубку, установленную коаксиально первой втулке вторую втулку, имеющую цилиндрические каналы, оси которых направлены параллельно касательной к внутренней поверхности, трубчатая часть теплогенератора выполнена изогнутой. Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом заключается в следующем. Снабжение инжекционного патрубка устройства щелевой диафрагмой, введение в конструкцию теплогенератора первого и второго последовательно установленных однонаправленных конических патрубков с размещением в зоне их сопряжения ускорителя движения жидкости, выполнение его в виде конического рассекателя и установлеВ основу изобретения поставлена задание его направленным вершиной ко входу ча создания устройства, в котором за счет теплогенератора соосно с охватывающей введения новых элементов, изменения свя- 55 его втулкой, жестко прикрепленной к однозей между элементами и нового их выполненаправленным патрубкам в зоне их сопряния достигается усиление кавитационных жения и снабженной цилиндрическими процессов за счет создания в конструкции каналами, оси которых направлены паралдополнительных перепадов давления и излельно касательной к внутренней поверхноменения скорости потока, что способствует жидкости, содержащее теплогенератор со входом и выходом, насос, подающий и обратный трубопроводы, инжекционный патрубок, насос через инжекционный патрубок соединен со входом теплогенератора, содержащего после- 5 довательно соединенные ускоритель движения жидкости и трубчатую часть с тормозным устройством на выходе теплогенератора, с которым соединен обратный трубопровод [1]. В известном устройстве инжекционный 10 патрубок имеет входное отверстие, выполненное некруглым, например, в форме параллелограмма. Ускоритель движения жидкости теплогенератора выполнен в виде циклона, 15 Устройство является недостаточно эффективным в работе. Это объясняется тем, что известное устройство конструктивно разделено на две части, в одной из которых происходит ускорение жидкости, а в другой 20 - торможение. В ускоритель движения жидкости, который выполнен в виде циклона, под давлением тангенциально поступает рабочая жидкость и, проходя по спирали, набирает скорость, в трубчатой части с 25 тормозным устройством осуществляется торможение рабочей жидкости, за счет наличия препятствующего ее движению тормозного устройства. В трубчатой части непосредственно осуществляется резкое 30 изменение давления и скорости рабочей жидкости, на фоне чего происходят кавитационные процессы в потоке жидкости, приводящие к повышению ее температуры. Однако конструктивное выполнение тор- 35 мозного устройства не обеспечивает осуществления многократного изменения давления, скорости и направления потоков рабочей жидкости, и, в связи с этим, приобретенная в циклоне кинетическая энергия 40 потока не полностью преобразуется в тепловую. Кроме того, жесткое закрепление элементов конструкции теплогенератора исключает возможность регулирования 45 взаиморасположения элементов, непосредственно влияющих на осуществляемые в теплогенераторе физические процессы, что в свою очередь, исключает возможность их корректировки при различных режимах ра- 50 боты подающего насоса. 22003 сти втулки, позволяет повысить коэффициент преобразования механической энергии жидкости, пропускаемой через теплогенератор, в тепловую за счет усиления кавитационных процессов путем образования 5 дополнительных завихряющих, скручивающих потоков. Это обеспечивается созданием в устройстве резких перепадов давления жидкости и резкого изменения направления движения потока жидкости, способствую- 10 щих интенсивному выделению тепловой энергии. То, что конический рассекатель ускорения движения жидкости установлен с возможностью ' осевого перемещения, 15 позволяет дополнительно повысить коэффициент преобразования механической энергии в тепловую за счет усиления кавитационных процессов путем обеспечения возможности изменения давления и на- 20 правления потока жидкости внутри ускорителя движения жидкости. Это достигается регулированием пространственного промежутка между поверхностью конического рассекателя и охватывающей его втул- 25 кой и выбором его оптимальным. Дополнительное введение в ускоритель движения жидкости теплогенератора второй втулки, жестко прикрепленной ко второму коническому патрубку и установленной 30 коаксиально первой втулке и также имеющей цилиндрические каналы, оси которых направлены параллельно касательной к внутренней ее поверхности, позволяет еще больше усилить кавитационные процессы в 35 потоке жидкости в устройстве, приводящие к повышению коэффициента преобразования механической энергии в тепловую. Кроме того, выполнение трубчатой части теплогенератора изогнутой также приводит 40 к дополнительному закручиванию потока жидкости, усилению кавитационных процессов и повышению коэффициента преобразования механической энергии втепловую, что ведет к повышению температуры теплоно- 45 сителя устройства. Максимальный коэффициент преобразования механической энергии в тепловую, при котором обеспечивается нагрев жидкости до наивысшей температуры, достигнут 50 экспериментально в устройстве для нагрева жидкости, в котором реализованы одновременно все вышеуказанные конструктивные особенности. На фиг, 1 показано устройство, общий 55 вид; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг, 3 - разрез Б-Б на фиг. 1. Устройство для нагрева жидкости содержит насос 1, подающий трубопровод 2, обратный трубопровод 3, теплогенератор со • входом 4 и выходом 5. Насос 1 соединен со входом 4 теплогенератора посредством инжекционного патрубка 6, в котором установлена щелевая диафрагма 7. Щели диафрагмы 7 могут иметь различную конфигурацию и различное размещение. Опытным путем установлено, что высокий эффект достигается при размещении щелей по окружности. При этом необходимо соблюдение условия равенства площади перфорации половине сечения теплогенератора на выходе 4. Теплогенератор содержит первый конический патрубок 8 и второй конический патрубок 9, направленные сужающейся частью в сторону движения жидкости. В зоне сопряжения патрубков 8, 9 установлен ускоритель движения жидкости. Ускоритель движения жидкости содержит конический рассекатель 10 и охватывающую его втулку 11, жестко прикрепленную к однонаправленным патрубкам 8 и 9 8 зоне их сопряжения. Конический рассекатель 10 и втулка 11 расположены на оси теплогенератора. Конический рассекатель 10 направлен вершиной ко входу 4 теплогенератора. Во втулке 11 выполнены цилиндрические каналы 12, оси которых направлены параллельно касательной к внутренней поверхности втулки 11. Ускоритель движения жидкости содержит также вторую втулку 13, жестко прикрепленную к нижнему коническому патрубку 9 и установленную коаксиально первой втулке 11. Втулка 13 также имеет цилиндрические каналы 14, оси которых направлены параллельно касательной к внутренней поверхности втулки 13. При этом экспериментально определено, что наилучший эффект достигается, когда каналы 12 и 14 втулок 11 и 13, соответственно, размещены так, что оси каналов 12 и оси каналов 14 образуют острый угон. Конический рассекатель 10 выполнен с возможностью осевого перемещения, например, при помощи резьбового соединения конического рассекателя 10 с втулками 11 и 13. Второй конический патрубок 9 соединен с трубчатой частью 15 теплогенератора, в котором установлено тормозное устройство 16, например в виде пластины или набора пластин, установленных вдоль трубчатой части 15 теплогенератора. Трубчатая часть 15 теплогенератора выполнена изогнутой, она может быть, например, U-образной, а виде витка спирали, в виде полукольца, как показано на фиг, 1, Выход теплогенератора в конце трубчатой части 15 соединен с обратным трубопроводом 3. Входом 4 теплогенератора является входное отверстие первого конического пат 22003 8 каналов 12 жидкость заполняет пространструбка 8, выходом 5 теплогенератора является выходное отверстие трубчатой части 15, во между втулками 11 и 13. При этом давлесоединяющейся с обратным трубопроводом ние жидкости падает, усиливается 3. турбулентность потока. Далее жидкость устУстройство для нагрева жидкости рабо- 5 ремляется по цилиндрическим каналам 14 тает следующим образом. втулки 13. При этом направление движения Подающий трубопровод 2 соединяют с жидкости снова резко меняется. Далее жиднасосом 1 с электроприводом (на чертеже не кость поступает во второй конический патпоказан). Подающий трубопровод 2 также рубок 9, в котором осуществляется посредством инжекционного патрубка 6 10 скручивание струй жидкости, инжектируеприсоединяют к теплогенератору. Выход 5 мых на стенки конического патрубка 9. При теплогенератора (конец изогнутой трубчадальнейшем прохождении потока жидкости той части 15) подсоединяют к обратному трупо изогнутой трубчатой части 15 теплогенебопроводу 3. Трубопровод 3 и насос 1 ратора происходит дополнительное закруподключают к системе обогрева помещения. 15 чивание потока жидкости. На выходе Устройство для нагрева жидкости готово к трубчатой части 15 разогретая жидкость, эксплуатации. Включают насос 1, при этом при помощи тормозного устройства 16, резрабочая жидкость (вода) из подающего труко снижает скорость. При осуществлении бопровода 2 перекачивается под давлением этих процессов происходит превращение в 4-6 атм под действием насоса 1 в теплоге- 20 механической энергии в тепловую нератор. Проходя по инжекционному патВ соответствии с предлагаемым технирубку 6 сквозь щелевую диафрагму 7, ческим решением был изготовлен опытный жидкость разделяется на несколько струй. образец устройства для нагрева жидкости, Ввиду того, что пропускная способность щелевой диафрагмы 7 значительно меньше, 25 который был испытан для обогрева тридцати комнат среднего размера (18-20 м ). При чем у входа 4 теплогенератора, струи жидкоэтом обьем воды обогревательной автономсти приобретают ускорение. Жидкость ной системы составлял 200 л. В устройстве впрыскивается в теплогенератор и поступабыл использован насос марки КМ-80-50ет в первый конический патрубок 8, где при скольжении струй по коническим стенкам 30 200. При давлении воды от насоса, составляющем 4,3 атм, через 10 мин работы происходит их закручивание. При этом возустройства температура воды по малому никают кавитационные явления, начинается кругу (замкнутой системе без подключения процесс выделения тепла. теплообменников) на выходе теплогенераЖидкость под давлением направляется тора составляла порядка 65°С. Расход элекк ускорителю движения жидкости. Первона- 35 троэнергии составил 60 Вт/ч на одну чально поток жидкости попадает на коничекомнату. Скорость нагрева жидкости в тепский рассекатель 10. Возможность осевого логенераторе составляет от 1,6 до перемещения конического рассекателя 10 3,0°С/мин. Обогрев комнат осуществляется позволяет изменять давление жидкости, в течение месяца. С помощью терморегуляподбирая его оптимальным. Далее струи по- 40 торов в помещении постоянно поддерживатока жидкости направляются в цилиндричелась температура +18°С. Расход ские каналы 12 втулки 11. При этом струи электроэнергии составил 45 кВт. По сравнепотока жидкости резко меняют свое направнию с прототипом расход энергии снижен (у ление в цилиндрических каналах 12, возрапрототипа 58 кВт), а скорость нагрева жидстает давление жидкости. На выходе из 45 кости выше на несколько градусов в минуту. 22003 Фи*./ Упорядник Замовлення 4464 Техред М Келемеш Коректор О.Обручар Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101