Спосіб нагрівання рідини

Спосіб нагрівання рідини, що полягає в подачі и у теплогенератор і формуванні вихрового руху цієї рідини в ньому при забезпеченні кавітаційного режиму и плину з наступною подачею нагрітої рідини із теплогенератора до споживача, який відрізняється тим, що подачу нагрітої рідини до споживача здійснюють шляхом відсмоктування и із теплогенератора і забезпечують завдяки цьому зниження тиску рідини в теплогенераторі нератора У останньому є два отвори з прикріпленими до них трубопроводами для подачі рідини, яку нагрівають, в теплогенератор і відводу и із нього Описаний у вказаному винаході спосіб нагрівання рідини полягає втому, що рідину, що підлягає нагріванню, подають на вхід вищеописаного теплогенератора і створюють у зоні її опрацювання в ньому завихрення і кавітаційні пухирці, які виникають при періодичних змінах тиску рідини при протіканні її через взаємно пересічні отвори перфорації обертових і нерухомих кілець теплогенератора При цьому рідина нагрівається в результаті тертя і кавітаційних процесів Нагріту рідину, що виходить із вихідного отвору теплогенератора, спрямовують споживачу При цьому вищеописаний теплогенератор, завдяки наявності в ньому робочих колес відцентрових насосів, сам розвиває тиск, необхідний для подачі нагрітої рідини споживачу, і немає необхідності в циркуляційному насосі Автор зазначеного винаходу стверджує, що в описаному способі досягнута ефективність, яка складає 2-4 і навіть 11,6 У описі винаходу висловлена думка, що надлишкова енергія з'являється в результаті протікання в кавітаційних пухирцях ядерних реакцій синтезу ядер атомів дейтерію та інших ХІМІЧНИХ елементів із ядер атомів водню (протонів), що входять до складу води Підтвердженням цьому автор вважає виявлене ним перевищення дози іонізуючого випромінювання з нагрітої в його пристрої рідини над дозою фонового іонізуючого випромінювання Хибою пристрою, описаного в патенті РФ со 00 ю 58139 №2054604, є його складність і громіздкість Більш простими є роторні спосіб і пристрій для одержання тепла, які описані в патенті США №5188090 (МПК F24C9/00) автора J L Gnggs, опубл 23 02 1993 У ньому запропоновано нагрівати воду, пропускаючи її по зазорі між поверхнями статора й обертового щодо нього циліндричного ротора при впливі на цю воду кавітації, що виникає при завихреннях води в множині поглиблень, висвердлених на циліндричній поверхні ротора Цим засобом автор нагрівав воду до 80-88°С при початковій її температурі ~20-60°С При цьому температура води, що виходить з роторного теплогенератора, який використовувався їм, тим вище, чим менше витрата води через нього, регульована вентилем на трубопроводі відводу води з теплогенератора Автор стверджує, що КІЛЬКІСТЬ теплової енергії, яка генерується в його пристрої і виноситься із нього нагрітою рідиною до споживача, у 1,17 разів більше тої КІЛЬКОСТІ електроенергії, яку споживає електродвигун, що призводить в обертання ротор цього пристрою Хибою описаного способу є низька ефективність нагрівання рідини в порівнянні зі способом, описаним в патенті РФ №2054604 Це обумовлено, по-перше, тим, що при обертанні ротора в пристрої, описаному в патенті США №5188090, не відбувається перетинання струменів води отворами перфорації, як це відбувається в пристрої, описаному в патенті РФ №2054604 Іншою причиною зниження ефективності нагрівання води в способі, описаному в патенті США №5188090, є те, що насос для прокачування води через теплогенератор і подачі її далі до споживача, у схемі трубопроводів і з'єднань, приведеної в описі цього винаходу, встановлений перед теплогенератором і приєднаний до трубопроводу, що йде до вхідного отвору теплогенератора Роторний теплогенератор в описаному пристрої не може прокачувати воду самостійно без допомоги зовнішнього насоса, оскільки отвори для входу і виходу води в цьому теплогенераторі, описаному в патенті, знаходяться на однаковій відстані від осі його вала, і відцентрові сили, що діють на воду у теплогенераторі при обертанні ротора, врівноважуються Роботу по прокачуванню води, яку нагрівають, чинить ЗОВНІШНІЙ насос, що нагнітає цю воду спочатку в теплогенератор, а потім і далі у всі трубопроводи і судини схеми При цьому тиск води надається найбільшим на вході в теплогенератор На виході з теплогенератора тиск води декілька нижче, чим на вході в нього, але вище, чим у трубопроводах і судинах, розташованих далі в схемі по ходу нагрітої води після теплогенератора Тобто багато більше атмосферного тиску навколишнього повітря А чим більше тиск води, тим менше, як відомо, інтенсивність кавітаційних процесів у ній, тому що кавітаційні пухирці "задавлюються" цим тиском і не розвиваються далі Найбільше близьким до що заявляється відомим технічним рішенням є спосіб одержання тепла, описаний у патенті РФ №2165054 (МПК F24J3/00) авторів Потапова ЮС і ш , опубл 10 04 2001 Цей спосіб полягає в тому, що воду, яка підлягає нагріванню, подають на вхід у тепло генератор і формують вихровий рух цієї води в ньому при забезпеченні кавітаційного режиму и плину за рахунок резонансного посилення в її потоку виникаючих звукових коливань При цьому воду, подавану у вихровий потік, попередньо нагрівають до температури, більшої 63°С В описі винаходу до патенту РФ №2165054 приведені приклади здійснення цього способу, у яких у якості теплогенератора використовують вихровий теплогенератор, описаний у патенті РФ №2045715 (МПК F25B29/00) В усіх прикладах воду, що підлягає нагріванню, подають на вхід теплогенератора за допомогою зовнішнього насоса, який нагнітає її у теплогенератор Хибою відомого способу-прототипу, описаного в патенті РФ №2165054, є низька ефективність нагрівання рідини, яка досягає тільки 2-2,2 при нагріванні води у вихревому теплогенераторі, описаному в патенті РФ №2045715 Причиною низької ефективності нагрівання води є те, що тиск води у вихревому теплогенераторі (до 5атм) занадто високий як на вході в теплогенератор, так і на виході з нього А чим більше тиск води, тим менше, як відомо, інтенсивність кавітаційних процесів у ній, тому що кавітаційні пухирці "задавлюються" цим тиском і не розвиваються далі Тиск води на вході в зазначені пристрої роблять настільки високим для того, щоб за рахунок цього тиску забезпечити необхідну високу швидкість подачі води в равлик (завихритель) вихрової труби При цьому насос для прокачування води, яку нагрівають, установлений перед теплогенератором і приєднаний до трубопроводу, що йде до вхідного отвору теплогенератора, не тільки повинний чинити роботу по прокачуванню води через теплогенератор, але і роботу по прокачуванню цієї води далі по трубопроводах, що відводять нагріту воду від теплогененратора до споживача Останні теж роблять істотний опір потокові води, тому тиск води на виході з теплогенератора надається теж значно вище атмосферного У основу запропонованого винаходу поставлена задача у відомому способі нагрівання рідини в кавітаційно-вихревому теплогенераторі, шляхом інтенсифікації кавітаційних процесів у ньому, підвищити ефективність нагрівання рідини Поставлена задача вирішується тим, що у відомому способі нагрівання рідини, що полягає в подачі її у теплогенератор і формуванні вихрового руху цієї рідини в ньому при забезпеченні кавітаційного режиму и плину з наступною подачею нагрітої рідини із теплогенератора до споживача, подачу нагрітої рідини до споживача здійснюють шляхом відсмоктування и із теплогенератора і забезпечують завдяки цьому зниження тиску рідини в теплогенераторі Відсмоктування рідини, яку нагрівають, з теплогенератора насосом, що подає її далі до споживача, веде до зниження тиску цієї рідини на виході з теплогенератора і частково всередині нього А це веде до інтенсифікації кавітаційних процесів у ньому, тому що останні йдуть тим інтенсивніше, чим менше статичний тиск рідини і чим більше перепад тисків між входом і виходом кавітатора При незмінному тиску рідини, яку нагрівають, на 58139 вході в теплогенератор, забезпечуваному або насосом, що подає цю рідину в нього, або атмосферним тиском повітря в судині для вихідної рідини (при відсутності насоса, що нагнітає,) відсмоктування рідини, яку нагрівають, з теплогенератора веде до підвищення перепаду тиску між входом і виходом теплогенератора Все це веде до інтенсифікації кавітаційних процесів у теплогенераторі, а отже, до підвищення ефективності нагрівання рідини в ньому, тобто досягненню мети винаходу Крім того, зниження тиску рідини в роторному теплогенераторі і створення в ньому розрідження веде до зменшення напору рідини на його сальники і торцеві ущільнення, що збільшує ресурс їх служби Перелік фігур креслення На фіг 1 приведене креслення теплогенератора роторного типу На фіг 2 приведена схема з'єднань апаратів і трубопроводів, яка необхідна для нагрівання рідин по запропонованому способу за допомогою роторного теплогенератора На фіг 3 приведена схема з'єднань апаратів і трубопроводів для нагрівання рідин по відомому способу за допомогою роторного теплогенератора На фіг 4,5 приведена схема вихрового теплогенератора На фіг 6 приведена схема з'єднань апаратів і трубопроводів, яка необхідна для нагрівання рідин по запропонованому способу за допомогою вихрового теплогенератора Запропонований засіб характеризується такою ПОСЛІДОВНІСТЮ операцій 1 Рідину, що підлягає нагріванню (воду, трансформаторну олію, нафту, тосол або ш), наливають у судину для вихідної рідини, що має об'єм, більший, ніж сумарний об'єм усіх порожнин пристрою для нагрівання рідини і приєднаних до нього трубопроводів 2 Заповнюють рідиною, що підлягає нагріванню всі порожнини і трубопроводи пристрою для нагрівання рідини, до складу якого входить кавітаційний теплогенератор 3 Включають двигун, який або надає руху насосу, що нагнітає рідину, яку нагрівають, в теплогенератор (при використанні вихрового теплогенератора), або призводить в обертання ротор теплогенератора (при використанні роторного теплогенератора), і забезпечують за рахунок особливостей конструкції теплогенератора вихровий рух цієї рідини в ньому при максимально можливій в даній його конструкції інтенсивності завихрення 4 Одночасно включають двигун насоса, що здійснює відсмоктування нагрітої рідини з теплогенератора і подачу її до споживача або в судинунакопичувач нагрітої рідини При цьому необхідно використовувати такий насос (наприклад, відцентровий або шестеренчастий), що може створювати розрідження у своєму вхідному патрубку і знижувати тиск рідини в отворі виходу нагрітої рідини з теплогенератора 5 Шляхом регулювання вентилями на трубопроводах подачі і відводу рідини, яку нагрівають, домагаються кавітаційного режиму и протікання через теплогенератор Про настання кавітаційного режиму свідчать характерні зміни шуму теплогенератора 6 Здійснюють нагрівання рідини до необхідної споживачу температури за рахунок багатократного повернення її по обертовому трубопроводу із судини з нагрітої рідини в судину для вихідної рідини і подачу и по замкнутому контурі знову на вхід теплогенератора 7 Подають нагріту так рідина із судини для нагрітої рідини до споживача або в теплообмінник, де вона віддає частину свого тепла споживачу і ВІДКІЛЯ повертається по замкнутому контурі, частково охолодженою, знову в судину для вихідної рідини Приклад 1 Нагрівання рідини, зазначеної в таблиці 1, здійснюють за допомогою роторного теплогенератора, аналогічного описаному в патенті США №518 090, схема якого приведена на фіг 1 Він складається з корпуса 1 статора, виконаного з відрізка сталевої труби, що має внутрішній діаметр 370мм До корпуса 1 приварені ніжки-розпірки і плита 2 з отворами під болти для кріплення до фундаменту 3 торців корпус статора 1 закритий сталевими кришками 3, притиснутими до тефлоновому джгута ущільнення 4 за допомогою стягуючих шпильок 5 У центральні отвори кришок 3 вставлені і приварені чопи 6, які служать опорами для ПІДШИПНИКІВ 7, на яких установлений сталевий вал 8 Він ущільнений сальниками 9, що притискаються стаканами 10 і пружинами 11 На вал 8 зі шпонкою 12 насаджений монолітний ротор 13, виконаний з алюмінієвого сплаву Діб, що має ЗОВНІШНІЙ діаметр 369мм і довжину 140мм Ротор 13 укріплений на валі за допомогою гайки 15 із шайбою 16 Зовні ПІДШИПНИКИ 7 закриті кришками 17, в однієї з який є центральний отвір для вала 8, кінець якого виступає за кришку і має посадкове місце для кріплення шківа або муфти, за допомогою котрих його приєднують до трьохфазного асинхронного електродвигуна, що призводить вал 8 в обертання зі швидкістю 3000об/хв Зазор між ротором або його дисками 13 і внутрішньою поверхнею циліндричної порожнини в статорі 1 складає ~0,5мм На ЗОВНІШНІЙ (циліндричній) поверхні ротора рівномірно розташовані 180 циліндричних поглиблень 18, що мають діаметр 10мм Вони висвердлені на глибину, рівну діаметру цих отворів У верхній частині кришок 3 є різьбові отвори 21, у які вгвинчують штуцери трубопроводів для подачі в що описується пристрій рідини, яку нагрівають, і відводу рідини, нагрітої в ньому До вхідного отвору 21 у ЛІВІЙ кришці 3 вищеописаного теплогенератора 1, приводимого в обертання трьохфазним асинхронним електродвигуном 2 (див фіг 2), приєднаний трубопровід 3, по якому в теплогенератор самотоком надходить рідина, що підлягає нагріванню (вода, нафта, трансформаторна олія, тосол або ш) із судини 4 для вихідної рідини Витрату цієї рідини через теплогенератор 1 регулюють вентилем або краном 5 До протилежного (вихідного) отвору 21 у правій кришці теплогенератора 1 приєднаний короткий (0,5м) трубопровід 6 із манометром 7 і вентилем 8 на ньому, що йде до вхідного патрубка відцентрового насоса 9 з електродвигуном, який споживає потужність 58139 W1 до 1кВт Цей насос 9 усмоктує нагріту рідину з теплогенератора 1 і подає її по трубопроводу 10 із витратоміром 11 на ньому у судину-збірник нагрітої рідини 12 Судина 12 розташована вище судини 4 для вихідної рідини і з'єднана із нею трубопроводом 13, який служить для повернення самотоком частини нагрітої рідини в судину 4 Від днища судини 12 відходить також трубопровід 14 із вентилем 15 на ньому, який служить для подачі нагрітої рідини до споживача самотоком До судини 4 підведений також трубопровід 16 із вентилем 17 на ньому для поповнення описаної системи нагрівання новими порціями вихідної рідини в міру витрати нагрітої рідини, що іде із судини 12 до споживача Нагрівання рідини в описаній системі здійснюють такою уявою Відчиняють вентиль 17 і заповнюють судину 4 вихідною рідиною, що підлягає нагріванню її температура приблизно 20°С (кімнатна) Відкривши вентилі 5 і 8, заповнюють вихідною рідиною теплогенератор 1 і насос 9 (При цьому рідина надходить у них із судини 4 самотоком) Потім включають двигун насоса 9 і двигун 2 теплогенератора 1 Останній при його роботі споживає потужність W2, зазначену в таблиці 1 її вимірюють ваттметром, а також шляхом виміри трьохфазним електролічильником КІЛЬКОСТІ електроенергії, споживаної електродвигуном за час нагрівання рідини При обертанні ротора в теплогенераторі 1 відбувається завихрення рідини в поглибленнях на поверхні ротора (див фіг1) і виникають ультразвукові коливання в ній, подібно тому, як виникає свист повітря в перфорації ротора звукової сирени при його обертанні При цьому в рідині починає працювати кавітація на краях цих поглиблень У результаті періодичних швидких стисків і розширень кавітаційних парогазових пухирців відбувається, ВІДПОВІДНО ДО законів термодинаміки, трансформація механічної енергії в теплову, що і призводить до нагрівання рідини Крім того, у кавітаційних пухирцях при резонансному посиленні їхніх ультразвукових коливань відбуваються періодичні стиски парогазової суміші, що веде до локального нагрівання її у центрі пухирців до температур, які досягають, по вимірах багатьох ДОСЛІДНИКІВ (ДИВ , наприклад, [Семенов А , Стоянов П Звукосвечение или свет, вирваный из вакуума -"Техника - молодежи", 1997, №3, с 45] і [Маргулис М А Звукохимические реакции и сонолюминесценция -М "Химия", 1986, -288 с ] ) , багатьох тисяч градусів по Цельсію Це призводить, ЯК ВІДОМО, ДО СОНОЛЮМІНЄСЦЄНТНОГО СВІТІННЯ рідин При цьому в рідині, яку нагрівають в пристрої, що описується, починають, мабуть, йти ядерні реакції синтезу з легких ядер атомів (протонів) більш важких ядер (дейтронів, тритонів, ядер атомів гелию-3 і ш ) Ці ядерні реакції стимулюються торсюнними полями, що виникають у результаті швидкого обертання ротора Докладніше ці процеси описані в книгах [Потапов Ю С , Фоминский Л П Вихревая энергетика и холодный ядерный синтез с позиций теории движения - Кишинев-Черкассы "ОКО-Плюс", 2000, 387с] і [Фоминский Л П Как работает вихровой теплогенератор Потапова -Черкассы "ОКО 8 Плюс", 2001, -112с] Ядерні реакції супроводжуються виділенням тепла цих реакцій, яке теж йде на нагрівання рідини в запропонованому пристрої Енергія цих ядерних реакцій є додатковою до тієї енергії, яку вкладає ЗОВНІШНІЙ двигун, що призводить вал 8 в обертання Тому ефективність нагрівання рідини в запропонованому пристрої (відношення одержуваної теплової енергії до що затрачається механічної) перевищує одиницю Насос 9, засмоктуючи рідину з теплогенератора 1, створює у трубопроводі 6 розрідження (зниження тиску рідини нижче атмосферного тиску повітря), величину котрого ДР (~0,5атм) вимірюють манометром 7 Завдяки цьому розрідженню тиск рідини на виході з теплогенератора 1 зменшується до розміру Р2