Теплогенератор кавитационного типа. Теплогенератор кавитационный
Кавитационный теплогенератор. Водоснабжение, канализация и отопление загородного дома
Кавитационный теплогенератор
Относительно недавно появился еще один вариант отопительного оборудования: кавитационные теплогенераторы. Сам эффект кавитации известен более ста лет – образование «разрывов» в жидкости в результате местного (локального) понижения давления, то есть образование огромного количества воздушных пузырьков. Когда эти пузырьки «схлопываются», выделяется огромное количество энергии и жидкость нагревается.
Главным узлом кавитационного теплогенератора является кавитатор – именно там происходит образование пузырьков. Вода проходит через кавитатор, нагревается под воздействием кавитационных процессов, затем поступает в радиаторы, после прохождения воды через радиаторы температура снижается и цикл начинается заново (Рис. 3.21). КПД такого теплогенератора очень высок: от 90 до 400 %, при этом могут нагреваться большие объемы воды с?использованием минимальной мощности (именно кавитационные процессы создают сверхпроизводительность теплогенератора).
Рис. 3.21.Кавитационный теплогенератор: 1 – привод от электродвигателя; 2 – зона нагрева; 3 – вход теплоносителя; 4 – выход нагретого теплоносителя
С точки зрения продолжительности эксплуатации лучше, если кавитатор отделен от рабочей камеры устройства, создающего условия для возникновения кавитации. Например, в теплогенераторах роторного типа ротор непосредственно соприкасается с жидкостью (Рис. 3.22).
При этом процесс кавитации ведет к разрушению рабочей поверхности ротора, и несмотря на то, что теплогенераторы роторного типа эффективнее, срок их службы непродолжителен. Теплогенераторы, в которых процессы кавитации происходят в отдельной камере кавитатора, а насос является внешним устройством, обладают несколько меньшей эффективностью, зато гораздо более длительным сроком эксплуатации.
Рис. 3.22.Кавитатор роторного типа:1 – ротор; 2 – вал ротора; 3 – рабочая камера; 4 – входной патрубок рабочей камеры; 5 – выходной патрубок рабочей камеры; 6 – тормозное устройство
Кроме сверхпроизводительности, кавитационный теплогенератор имеет весьма существенный плюс: он не требует топлива как такового. Фактически топливом для него служит рабочая жидкость (чаще всего вода), которую «заставляет работать» тем или иным образом электродвигатель (это может быть создание вихревых закрученных потоков, повышение/понижение давления за счет изменения скорости протекания жидкости и т. д.).
Кавитационный теплогенератор очень просто монтируется в систему отопления (Рис. 3.23), его работа может быть полностью автоматизирована, он экологически безопасен, не требует наличия дымохода и дополнительной звукоизоляции помещения котельной. Кроме того, кавитационный генератор не слишком дорог.
К минусам кавитационного теплогенератора относятся электрозависимость (нет электричества – не работает электродвигатель, насос – и нет работы генератора), высокая стоимость электродвигателя, привода ротора или насоса, а также низкая ремонтопригодность – из-за недостатка специалистов, которые способны помочь в случае поломки оборудования. Правда, существуют кавитационные теплогенераторы, имеющие уникальную гарантию: 25–50 лет с момента запуска (для сравнения: газовые и твердотопливные котлы обычно имеют гарантию до 3 лет с момента запуска). Так что есть шанс, что до выработки теплогенератором гарантийного ресурса появятся и специалисты по данному оборудованию.
Следующая глава >
hobby.wikireading.ru
Роторный кавитационный насос-теплогенератор
Изобретение относится к конструкциям насосов-теплогенераторов для использования в локальных системах отопления и горячего водоснабжения и нагрева жидкостей в различных технологических системах. Насос-теплогенератор содержит полый корпус с патрубками подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, ротор с кольцом ротора, имеющим цилиндрические отверстия, кольцо статора с внезапно расширяющимися отверстиями и стержневые излучатели. Входной и выходной диаметры отверстий в кольце статора, а также длина расширенной части указанных отверстий находятся в определенных зависимостях. Изобретение направлено на повышение эффективности преобразования механической энергии в тепловую за счет более полного использования кинетической энергии струй жидкости и упрощение конструкции насоса. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
=90
.Недостатками известного устройства являются:- отсутствие зон кавитации в отверстиях ротора,- форма отверстий статора недостаточно использует энергию транзитной струи жидкости в целях расширения зон кавитации, являющихся основными источниками тепловыделения.Известен наиболее близкий к изобретению роторный насос-теплогенератор (патент Российской Федерации RU №2159901), в котором имеется полый корпус со всасывающим патрубком для подвода нагреваемой жидкости и нагнетательным патрубком для отвода жидкости. Внутри корпуса концентрично друг другу расположены ротор и статор. В периферийной части ротора, в кольцевой насадке, отверстия выполнены в виде внешних цилиндрических насадков Вентури, а отверстия в статоре выполнены расширяющимися в сторону корпуса и имеющими форму внезапно расширяющихся насадков.Недостатками известного устройства являются:- недостаточное использование энергии транзитной струи жидкости в отверстиях статора в целях образования гидродинамической кавитации,- не проработано соотношение диаметров отверстий в кольцах статора (начальный диаметр и диаметр расширенного участка) в целях максимального развития кавитации в водоворотных зонах;- не определена оптимальная длина расширенного участка отверстий статора по отношению к высоте уступа K=(D/2 - d/2), где D – выходной диаметр отверстий; d – входной диаметр отверстий.Задача изобретения - создание устройства, позволяющего более полно использовать кинетическую энергию транзитной части струи жидкости в отверстиях статора для нагрева жидкости за счет оптимального соотношения диаметров и длины расширенной части отверстий, размещения стержневых излучателей и кавитационных эффектов преобразования кинетической энергии в тепловую.Поставленная задача достигается тем, что в роторном кавитационном насосе-теплогенераторе, содержащем полый корпус со всасывающим патрубком для подвода нагреваемой жидкости и нагнетательным патрубком для отвода нагретой жидкости, внутри которого расположены: ротор с кольцом ротора, имеющим цилиндрические отверстия, и статор с кольцом статора, имеющим внезапно расширяющиеся отверстия, согласно изобретению отверстия в кольце статора выполнены внезапно расширяющимися с соотношением входного и выходного диаметров отверстий d/D=0,6, а длина расширенной части отверстий находится в зависимости L=5(D/2 - d/2). По оси отверстий кольца статора могут быть установлены стержневые излучатели, имеющие острые кромки с углом заточки до 30РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии преобразования тепловой энергии с одного уровня температур на другой и может быть использовано при разработке холодильников, трансформаторов тепла и тепловых насосов
Изобретение относится к технологии преобразования тепловой энергии и может быть использовано при разработке тепловых насосов, холодильников и трансформаторов тепла
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к энергетическим установкам, работающим на смеси пара и продуктов сгорания
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в трансформаторах тепла
Изобретение относится к системам кондиционирования воздуха и может быть использовано в холодильной технике и тепловых насосах
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к энергетическим установкам
Изобретение относится к технологии преобразования тепловой энергии и может быть использовано при разработке и изготовлении тепловых насосов, холодильных машин и трансформаторов тепла
Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для систем поддержания необходимого температурного режима внутри стационарных объектов
Изобретение относится к теплоэнергетике, в частности к процессам преобразования тепловой энергии сравнительно низкого температурного уровня в тепловую энергию повышенного температурного уровня, и может быть использовано для тепло- и холодоснабжения
Изобретение относится к конструкциям насосов-теплогенераторов, которые могут быть использованы в автономных замкнутых системах теплоснабжения и нагрева жидкости в технологических системах без сгорания органического топлива
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для нагрева жидкости и газа, включая воздух, в промышленности, жилищно-коммунальной отрасли, в сельском хозяйстве, строительстве и транспорте, также в газовой промышленности при транспортировке газа
Изобретение относится к теплотехнике, в частности к способам получения тепла, образующегося иначе, чем в результате сгорания топлива
Изобретение относится к теплогенераторам, преобразующим энергию ветра в тепловую, и может быть использовано для обогрева биомассы в биореакторах
Изобретение относится к устройствам, предназначенным для получения горячей воды для отопления и горячего водоснабжения объектов
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для аккумулирования теплоты в системах теплоснабжения
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в жилищно-коммунальной отрасли, сельском хозяйстве и транспорте, для отопления зданий, подогрева воды
Изобретение относится к энергетике и может использоваться для получения тепловой энергии посредством организации в жидкости кавитационных, а также электрических и электромагнитных процессов, позволяющих подводимую энергию преобразовывать в тепловую энергию при минимизации затрат механической энергии
Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для нагрева жидкой среды, например воды, в системах водяного отопления, а также для разогрева различных жидких сред
Изобретение относится к области струйной техники, преимущественно к струйным установкам, в которых возможно организовать процесс нагрева перекачиваемой в контуре жидкой среды
Изобретение относится к устройствам преобразования механической энергии движения жидкости в тепловую посредством кавитации в потоке жидкости
Изобретение относится к теплотехнике, в частности к нагреву жидкости, и может быть использовано в системах автономного водяного отопления зданий и сооружений, транспортных средств, подогрева воды для производственных и бытовых нужд
Изобретение относится к конструкциям насосов-теплогенераторов для использования в локальных системах отопления и горячего водоснабжения и нагрева жидкостей в различных технологических системах
www.findpatent.ru
Теплогенератор кавитационного типа
Изобретение относится к теплоэнергетике. Теплогенератор кавитационного типа, базирующийся на использовании вихревой форсунки, приводимой от насоса-побудителя, может быть использован также как смеситель, гомогенизатор, диспергатор в технологических процессах. Для повышения эффективности на выходе сопла вихревой форсунки расположен выполненный в виде осесимметричной камеры по меньшей мере один резонатор, а для получения дополнительного эффекта с торца вихревой камеры оппозитно ее соплу установлен второй осесимметричный резонатор, сообщенный с полостью форсунки центральным отверстием. При этом по меньшей мере один резонатор выполнен с регулируемой частотой, а для повышения суммарного тепловыделения в оппозитно расположенных торцовых стенках резонаторов по их оси установлены электроды, сообщенные с источником электрического тока. При этом для оптимизации процесса тепловыделения соотношение мощностей тока, подводимого к насосу-побудителю и электродам, выполнено регулируемым. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится преимущественно к теплогенераторам кавитационного типа, а также может быть использовано в кавитационных смесителях, гомогенизаторах, диспергаторах и т.п. аппаратах.
Известны аналогичные кавитационные технологические аппараты, содержащие кавитационный генератор, вход которого подключен к источнику жидкости под давлением (Федоткин И.М., Немчин А.Ф. Использование кавитации в технологических процессах. Киев: Вища школа, 1984, с.12-13, 32). Данные технические решения направлены на повышение интенсивности кавитационных процессов, но не решает эту задачу окончательно и требует сложных технических решений, не исключающих износ элементом кавитационного генератора. Наиболее близким по физико-технической сущности аналогом является способ генерации тепла, использующий кавитационную вихревую форсунку с осевым выходным соплом (патент РФ 2061195, 6 F 24 J 3/00), согласно которому средствами подключенной к кавитатору системы при достаточно строго заданном расходе жидкости генерируются колебания давления для интенсификации процесса избыточного тепловыделения. Задачей данного предложения является упрощение конструкции теплогенератора, повышение его ресурса в условиях действия кавитации и широком диапазоне регулирования расходов жидкости через кавитационный теплогенератор, что необходимо для регулирования выходной тепловой мощности теплогенератора в процессе его эксплуатации. Данная задача решается в теплогенераторе, сообщенном с насосом-побудителем, выход которого подключен к входному каналу вихревой форсунки, снабженной осевым выходным соплом, тем, что на выходе сопла вихревой форсунки расположен выполненный в виде осесимметричной камеры по меньшей мере один резонатор автоколебаний, а также дополнительно и тем, что выходное сопло форсунки расположено вокруг выходного отверстия первого резонатора, напротив которого расположен второй резонатор, а круговая полость между ними гидравлически сообщена с периферийно расположенной круговой камерой, сообщенной с выходным каналом теплогенератора. При этом по меньшей мере один выполненный в виде глухой или проточной камеры резонатор выполнен с возможностью регулирования его объема для настройки теплогенератора на режим максимального энерговыделения. Кроме того, по оси теплогенератора в оппозитно расположенных торцах резонаторов могут быть выполнены расположенные на общей оси резонаторов выступы с плавным переходом их основания в торцовые стенки резонаторов, в которых установлены электроды, сообщенные с источником электрического напряжения. Дополнительный эффект по тепловыделению достигается за счет комбинированного подвода энергии к теплогенератору, а именно за счет подведения электроэнергии к установленным по торцам резонаторов в их центральных выступах электродам, при этом соотношение энергий, подводимых по этим двум каналам, может быть выполнено регулируемым для получения максимальной эффективности теплогенератора. На фиг. 1-3 даны примеры реализации теплогенераторов кавитационного типа, разъясняющие техническую сущность данного предложения. Теплогенератор кавитационного типа состоит из вихревой форсунки 1, снабженной камерой закрутки 2 потока, входной канал 3 которой сообщен с выходом насоса-побудителя 4. Форсунка 1 снабжена осевым выходным соплом 5, на выходе которой выполнена камера торможения потока 6, сообщенная с входом насоса-побудителя 4. На выходе сопла 5 расположен выполненный в виде осесимметричной камеры резонатор 7 с расположенным по оси входным отверстием 8, диффузорно переходящим в собственно камеру резонатора 7, выполненную в данном примере реализации с регулируемым объемом посредством установочно-подвижного поршня 9. Камера резонатора 7 снабжена периферийно расположенными выходными каналами 10 и регулируемыми дросселями 11 и 12, один из которых для упрощения конструкции может отсутствовать. Дроссели 11 и/или 12 служат для изменения расхода через резонатор и регулирования рабочего режима теплогенератора. Насос 4 снабжен регулируемым по оборотам двигателем 13. Повышение эффективности описываемого теплогенератора достигается за счет генерирования резонатором 7 давления с частотой, задаваемой положением поршня 9. Волны давления, излучаемые резонатором, распространяются по всему ядру потока в сопле 5 и камере резонатора 7, обеспечивая повышение как частоты образования и схлопывания кавитационных каверн в объеме протекающей жидкости, так и интенсивность этих процессов. При изменении подачи насоса 4 приводом 13 резонатор 7 всегда может быть настроен на режим максимально возможного при заданном расходе тепловыделения. Повышение ресурса теплогенератора достигается тем, что за счет вихревого движения жидкости образование и схлопывание кавитационных каверн осуществляется в приосевом ядре потока, поэтому стенки как вихревой форсунки, так и резонатора находятся в зоне повышенного давления и поэтому защищены от разрушающего действия давления при схлопывании каверн, происходящем на удалении от стенок. Торцовая стенка резонатора при этом защищается от разрушения за счет ее выполнения плавно переходящей к периферийной стенке камеры резонатора, а также и за счет наличия центрального осевого выступа 14, направляющего натекающий поток к оси резонатора и далее навстречу этому потоку по оси резонатора. Возможность регулирования подачи насоса 4 двигателем 13, расходов циркуляции посредством дросселей 11 и 12 и собственной частоты резонатора поршнем 9 обеспечивает широкие возможности настройки кавитационного теплогенератора на оптимальный режим работы и тем самым позволяет получать максимальное отношение выделяемого тепла к подводимой к двигателю 13 энергии, а также обеспечивать регулирование тепловой мощности теплогенератора, что существенно расширяет эксплуатационные возможности теплогенератора. На фиг. 2 показан пример теплогенератора, где на выходе сопла 5 вихревой форсунки 1 установлены последовательно два резонатора, один из которых выполнен в виде окружающей выход из сопла 5 торообразной осесимметричной камеры 15, гидравлически сообщенной с выходом сопла 5 по своему меньшему диаметру, а другой - в виде расположенной напротив сопла 5 осесимметричной камеры 16 каплеобразной формы с расположенным по оси входным отверстием 8 и выходными отверстиями 10. Гидравлические камеры 15 и 16 сообщены с входом насоса 4 через регулируемые дроссели 17 и 18, позволяющие изменять соотношение расходов, протекающих через резонаторы 15 и 16. При закрытом дросселе 18 резонатор 16 работает как непроточный резонатор, при этом частота вращения торообразного вихря в резонаторе 15 возрастает. При закрытом дросселе 17 и открытом дросселе 18 рабочий процесс теплогенератора по сравнению с первым случаем существенно изменяется. Таким образом, регулированием дросселей 17 и 18 может выбираться режим, обеспечивающий максимум тепловыделения при заданной подаче насоса 4. Для минимизации гидравлических потерь выходные патрубки резонаторов расположены навстречу натекающему потоку, т.е. тангенциально к камерам теплогенератора. На фиг. 3 дан вариант выполнения теплогенератора с двумя расположенными навстречу друг другу резонаторами 19 и 20. Здесь сопло 5 вихревой форсунки 1 расположено вокруг выходного отверстия 21 резонатора 19, напротив которого расположен другой резонатор 20 с входным отверстием 22, соосным с отверстием 21. Полость между отверстиями 20 и 21 гидравлически сообщена с периферийно расположенной круговой камерой 23, сообщенной с выходным каналом 24 теплогенератора. Камера 23 в варианте исполнения может быть также выполнена как торообразный резонатор, показанный на фиг. 2, а выходное отверстие 21 резонатора 19 - как конфузорное сопло, направляющее выходящий поток в центр входного отверстия 22 резонатора 20. При подаче жидкости во входной канал 3 вихревой форсунки 1 закрученный поток жидкости выходит из сопла 5 в резонатор 19, где у его торцовой стенки поворачивается к оси и выбрасывается через отверстие-сопло 21 в полость резонатора 20 по его оси и далее по периферии отверстия 22 поступает в торообразную камеру 23 и по тангенциально расположенному к камере 23 патрубку 24 выходит из теплогенератора, например, в сепарационную емкость 25 со свободным уровнем жидкости и стабилизированным давлением и затем снова поступает из емкости 25 на вход насоса-побудителя 4. При указанном движении жидкости (или при открытом вентиле 26 - газожидкостной смеси) по оси теплогенератора образуется вихревой жгут, насыщенный кавитационными кавернами, которые за счет взаимодействия встречных вихревых потоков и под действием генерируемых резонаторами колебаний непрерывно по течению потока образуются и охлопываются с большой частотой, определяемой во многом резонаторами 19 и 20, что существенно интенсифицирует кавитационные процессы и тепловыделение в жидкости. Поскольку по оси вихревого жгута имеет место интенсивная электризация потока за счет взаимного трения частиц пара и газа, выделяемого из жидкости, то этот вихревой жгут имеет небольшое электрическое сопротивление, что позволяет повышать тепловыделение в циркулирующую через теплогенератор жидкость дополнительно за счет пропускания электрического тока по вихревому жгуту, располагаемому между торцовыми стенками оппозитно расположенных резонаторов 19 и 20. Исходя их этого кавитационный теплогенератор, показанный на фиг. 3, дополнен установленными в торцевые стенки оппозитных резонаторов электродами 27 и 28, сообщенными с источником электрического напряжения 29. Для снижения износа и обеспечения натекания кавитационного потока на электроды в сторону выходной камеры 23 и патрубка 24 торцовые стенки выполнены плавно переходящими в центральные, направленные навстречу друг другу выступы 30 и 31, в которых и установлены электроды 27 и 28. Источник напряжения 29 подключается к электродам, например, рубильниками 32, 33 после включения насоса-побудителя 4. При выполнении источника 29 регулируемым при заданной подаче насоса-побудителя, изменяя силу тока через осевой вихревой жгут, обеспечивают максимум тепловыделения из теплогенератора по отношению к суммарным затратам энергии, подводимой к теплогенератору.Формула изобретения
1. Теплогенератор кавитационного типа, сообщенный с насосом-побудителем, выход которого подключен к входному каналу вихревой форсунки, снабженной осевым выходным соплом, отличающийся тем, что на выходе сопла расположен выполненный в виде осесимметричной камеры по меньшей мере один резонатор автоколебаний. 2. Теплогенератор по п. 1, отличающийся тем, что выходное сопло вихревой форсунки расположено вокруг выходного отверстия первого резонатора, напротив которого расположен второй резонатор, а полость между ними гидравлически сообщена с периферийно расположенной круговой камерой, сообщенной с выходным каналом теплогенератора. 3. Теплогенератор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что по меньшей мере один резонатор выполнен с регулируемым объемом. 4. Теплогенератор по п. 2, отличающийся тем, что по оси теплогенератора в оппозитно расположенных торцах резонаторов выполнены расположенные на общей оси резонаторов выступы с плавным переходом их основания в торцовые стенки резонаторов, в которых установлены электроды, сообщенные с источником электрического напряжения.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3www.findpatent.ru
Кавитационный теплогенератор
Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться в устройствах, преобразующих гидравлическую энергию потока в тепловую. Задачей изобретения является повышение интенсивности кавитационных процессов при одновременном получении возможности регулирования тепловыделения теплогенератора в широком диапазоне. Для решения поставленной задачи кавитационный теплогенератор содержит насос-побудитель, выход которого подключен к устройству закручивания потока на входе вихревой камеры, снабженной с обеих торцевых сторон осевыми выходными каналами, одно из которых выполнено в виде осевого сопла, гидравлически сообщенными через кольцевую корпусную камеру, снабженную дросселирущими соплами на входе и выходным направляющим аппаратом, подводящим закрученный поток жидкости к осевому соплу вихревой камеры с противоположной его закруткой, причем оба поступают в общий для них резонатор. С обеих сторон общего для теплогенератора и резонатора центрального вихревого канала установлены электродные вводы для подключения высокочастотного электрического генератора, а корпусные поверхности вихревой и кольцевой камер выполнены электроизолированными и подключены к источнику напряжения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к теплогенераторам, преобразующим гидравлическую энергию протекающего через него потока жидкости, преимущественно воды, в тепловую, но также может использоваться в качестве гомогенизатора, диспергатора, смесителя химического реактора, электролизера и т.п., устройств для ведения технологических процессов.
Известны способ и устройство преобразования гидравлической энергии в тепловую за счет процесса кавитации в жидкости с наложением пульсаций давления (патент РФ 2054604, 6 F24J 3/00), который, однако, реализуется устройством, подверженным интенсивному разрушению за счет кавитационных воздействий на обтекаемые потоком рабочие поверхности.
Наиболее близким по технической сущности является техническое решение кавитационного теплогенератора с насосом-побудителем, выход которого подключен к устройству закручивания потока на входе вихревой камеры, снабженной со стороны устройства закрутки потока осевым выходным каналом этой камеры, гидравлически сообщенным с входом насоса-побудителя, и резонатором, установленным на выходе потока жидкости из теплогенератора (патент РФ 2201561). Согласно этому решению в системе генерируют автоколебания за счет изменения подачи насоса и давления в контуре циркуляции, что не позволяет в сколь либо широких пределах регулировать мощность теплогенератора. С другой стороны кавитационные процессы, возбуждающие молекулы жидкости-воды на молекулярном уровне, в данном устройстве протекают недостаточно активно, что ограничивает возможность интенсификации процесса тепловыделения, в том числе и при пропускании электрического тока через центральный обычно ионизированный участок вихревой камеры.
Целью данного изобретения является существенное повышение интенсивности кавитационных и связанных с ними физико-химических процессов в кавитаторах с вихревой камерой при одновременном получении возможности регулирования тепловыделения теплогенератора в широком диапазоне.
Данная цель достигается тем, что кавитационный теплогенератор содержит насос-побудитель, выход которого подключен к устройству закручивания потока на входе вихревой камеры, снабженной со стороны устройства закрутки потока осевым выходным каналом этой камеры, гидравлически сообщенным с входом насоса-побудителя, и резонатором, установленным на выходе потока жидкости из теплогенератора. В вихревой камере в ее торцевой крышке, оппозитной торцу с устройством закрутки, выполнено дополнительное осевое сопло, выход из которого гидравлически сообщен с выходным каналом вихревой камеры через дополнительную корпусную кольцевую камеру, на входе потока жидкости в которую установлены дросселирующие отверстия - сопла, а на выходе расположен выходной направляющий аппарат с направлением закрутки потока, преимущественно противоположным направлению закрутки потока, выходящего из осевого сопла вихревой камеры.
Кроме того, с торцев по оси теплогенератора установлены изолированные от корпуса электродные вводы, например коаксиальные кабели, сообщенные с, по меньшей мере, одним высокочастотным источником электромагнитной энергии, например микроволновым генератором, а корпусная поверхность дополнительной кольцевой камеры выполнена электрически изолированной от вихревой камеры, и обе эти камеры подключены к источнику, например, постоянного напряжения, образующего разность потенциалов между поверхностями этих камер и общим для расположенных по оси теплогенератора его рабочих полостей приосевым вихревым потоком.
На чертеже показан пример реализации предложенного технического решения теплогенератора.
Насос-побудитель 1 своим входом 2 подключен к устройству закрутки потока 3 (направляющим лопаткам, тангенциальным каналам, спиральному каналу и т.п.) на входе в вихревую камеру 4. Со стороны устройства закрутки 3 в торцевой крышке 5 выполнен осевой выходной канал 6, гидравлически сообщенный с входом насоса-побудителя 1 через дополнительную кольцевую камеру 7, соосную камере 4, на своем по ходу жидкости входе, снабженную дросселирующими отверстиями - соплами 8, а на выходе содержащую направляющий аппарат 9, преимущественно закручивающий выходящий поток жидкости в сторону, противоположную направлению вращения жидкости в вихревой камере 4 и дополнительном ее выходном осевом сопле 10, расположенном на противоположной (относительно каналов 3 и 6) торцевой стенке камеры 4. Потоки, выходящие из сопла 10 и кольцевого сопла 11, на выходе направляющего аппарата 9 преимущественно вращаемые в противоположных направлениях, смешиваются в общей для них камере смешения 12, снабженной торцевым резонатором 13, и далее через отверстия 14 поступают на выход 15 из теплогенератора.
Работает описываемый теплогенератор следующим образом. Поступающий в камеру 4 вихревой поток жидкости разделяется на два потока. Поток, прилегающий к периферии камеры 4, втекает в осевое сопло 10, резко увеличивая скорость вращения потока. За счет повышения давления перед соплом 10 возникает обратный приосевой поток, встречный первому, который через дросселирующие сопла 8 поступает в кольцевую камеру к направляющему аппарату 9, преимущественно закручивающему поток подводимой к выходу сопла 11 жидкости в сторону, обратную закрутке потока, вытекающего из осевого сопла 10. Оба потока поступают в резонатор 13 и далее в выходной канал теплогенератора. Процесс течения жидкости через камеры 4, 7, сопла 10 и 11, камеру смешения 12, резонатор 13 и отверстия 14 сопровождается интенсивными колебаниями давления в широком диапазоне частот, электризацией встречных потоков жидкости, ударными сверхзвуковыми волновыми явлениями в каналах при критических отношениях давлений на их входе и выходе. Это вызывает возбуждение воды в широком диапазоне резонансных частот и частичное ее разложение на водород и кислород с последующим в зонах повышенного давления окислением водорода кислородом и дополнительным тепловыделением.
Для дополнительной интенсификации процесса энерговыделения и регулирования вырабатываемого тепла в торцевые стенки теплогенератора установлены электродные вводы 15, 16, например коаксиальные кабели, сообщенные с по меньшей мере одним высокочастотным электроисточником электромагнитной энергии, например микроволновым генератором 17, преимущественно с регулируемой частотой направленного излучения энергии, формируемого элементами 18, 19, вдоль общего для всех расположенных по оси рабочих полостей теплогенератора осевого вихревого обычно ионизированного парожидкостного жгута текущей среды, где за счет резонансных явлений будет происходить дополнительное возбуждение молекул воды и образование мелкодисперсионной водородно-кислородно-жидкостной смеси, по существу сгорающей в жидкости за счет адиабатического сжатия парогазовых каверн и воздействия электрических разрядов, возникающих при деформации и сжатии каверн и их электризации.
Для дополнительного разложения воды в кавитационно-возбужденном потоке камеры 4, 12, 13 выполнены электрически изолированными прокладками 20 от корпусной поверхности кольцевой камеры 9 и подключены к источнику, например, постоянного напряжения 21, образующего разность потенциалов между поверхностями 22 этих камер и приосевым вихревым общим для рабочих полостей теплогенератора потоком рабочей многофазной среды, замыкаемым на электродных вводах 15 и 16.
Регулирование тепловой мощности теплогенератора достигается изменением параметров насоса-побудителя 1, давления в контуре циркуляции потока жидкой среды, изменением рабочих параметров электроисточников 17 и 21.
Таким образом, в устройстве совмещаются и взаимно дополняются как кавитационно-вихревые процессы, так и процессы разложения воды на водород и кислород, которое за счет возбуждения молекул воды при кавитационно-вихревых процессах, процессах электролиза, ионизации встречных потоков в условиях широкого спектра воздействий на воду происходит с меньшими энергетическими затратами, что приводит к повышению энергоэффективности устройства и получению возможности управления процессом выделения теплового потока в широком диапазоне мощностей.
1. Кавитационный теплогенератор с насосом-побудителем, выход которого подключен к устройству закручивания потока на входе вихревой камеры, снабженной со стороны устройства закрутки потока осевым выходным каналом этой камеры, гидравлически сообщенным с входом насоса-побудителя, и резонатором, установленным на выходе потока жидкости из теплогенератора, отличающийся тем, что в вихревой камере в ее торцевой крышке, оппозитной торцу с устройством закрутки, выполнено дополнительное осевое сопло, выход из которого гидравлически сообщен с выходным каналом вихревой камеры через дополнительную корпусную кольцевую камеру, на входе потока жидкости в которую установлены дросселирующие отверстия - сопла, а на выходе расположен выходной направляющий аппарат с направлением закрутки потока, преимущественно противоположным направлению закрутки потока, выходящего из осевого сопла вихревой камеры.
2. Кавитационный теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что с торцев по оси теплогенератора установлены изолированные от корпуса электродные вводы, например коаксиальные кабели, сообщенные с, по меньшей мере, одним высокочастотным источником электромагнитной энергии, например микроволновым генератором.
3. Кавитационный теплогенератор по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что корпусная поверхность дополнительной кольцевой камеры выполнена электрически изолированной от вихревой камеры, и обе эти камеры подключены к источнику, например, постоянного напряжения, образующего разность потенциалов между поверхностями этих камер и общим для расположенных по оси теплогенератора его рабочих полостей приосевым вихревым потоком.
www.findpatent.ru
Кавитационный теплогенератор - строительство
Кавитационный теплогенератор
Относительно недавно появился еще один вариант отопительного оборудования: кавитационные теплогенераторы. Сам эффект кавитации известен более ста лет – образование «разрывов» в жидкости в результате местного (локального) понижения давления, то есть образование огромного количества воздушных пузырьков. Когда эти пузырьки «схлопываются», выделяется огромное количество энергии и жидкость нагревается.
Главным узлом кавитационного теплогенератора является кавитатор – именно там происходит образование пузырьков. Вода проходит через кавитатор, нагревается под воздействием кавитационных процессов, затем поступает в радиаторы, после прохождения воды через радиаторы температура снижается и цикл начинается заново (Рис. 3.21). КПД такого теплогенератора очень высок: от 90 до 400 %, при этом могут нагреваться большие объемы воды с?использованием минимальной мощности (именно кавитационные процессы создают сверхпроизводительность теплогенератора).
Рис. 3.21.
Кавитационный теплогенератор: 1 – привод от электродвигателя; 2 – зона нагрева; 3 – вход теплоносителя; 4 – выход нагретого теплоносителя
С точки зрения продолжительности эксплуатации лучше, если кавитатор отделен от рабочей камеры устройства, создающего условия для возникновения кавитации. Например, в теплогенераторах роторного типа ротор непосредственно соприкасается с жидкостью (Рис. 3.22). При этом процесс кавитации ведет к разрушению рабочей поверхности рото ра, и несмотря на то, что теплогенераторы роторного типа эффективнее, срок их службы непродолжителен. Теплогенераторы, в которых процессы кавитации происходят в отдельной камере кавитатора, а насос является внешним устройством, обладают несколько меньшей эффективностью, зато гораздо более длительным сроком эксплуатации.
Рис. 3.22.
Кавитатор роторного типа:1 – ротор; 2 – вал ротора; 3 – рабочая камера; 4 – входной патрубок рабочей камеры; 5 – выходной патрубок рабочей камеры; 6 – тормозное устройство
Кроме сверхпроизводительности, кавитационный теплогенератор имеет весьма существенный плюс: он не требует топлива как такового. Фактически топливом для него служит рабочая жидкость (чаще всего вода), которую «заставляет работать» тем или иным образом электродвигатель (это может быть создание вихревых закрученных потоков, повышение/понижение давления за счет изменения скорости протекания жидкости и т. д.).
Кавитационный теплогенератор очень просто монтируется в систему отопления , его работа может быть полностью автоматизирована, он экологически безопасен, не требует наличия дымохода и дополнительной звукоизоляции помещения котельной. Кроме того, кавитационный генератор не слишком дорог. К минусам кавитационного теплогенератора относятся электро зависимость (нет электричества – не работает электродвигатель, насос – и нет работы генератора), высокая стоимость электродвигателя, привода ротора или насоса, а также низкая ремонтопригодность – из-за недостатка специалистов, которые способны помочь в случае поломки оборудования. Правда, существуют кавитационные теплогенераторы, имеющие уникальную гарантию: 25–50 лет с момента запуска (для сравнения: газовые и твердотопливные котлы обычно имеют гарантию до 3 лет с момента запуска). Так что есть шанс, что до выработки теплогенератором гарантийного ресурса появятся и специалисты по данному оборудованию.
По материалам сайта: http://santekhru.ru
fix-builder.ru
