Патент на изобретение №2338131

(54) ТЕПЛОГЕНЕРАТОР ДЛЯ НАГРЕВА ЖИДКОСТЕЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к устройствам для отопления зданий и сооружений. Теплогенератор для нагрева жидкости содержит цилиндрический корпус, имеющий в верхней и нижней частях ускорители потока жидкости с входными патрубками, а в середине корпуса перпендикулярно вертикальной оси – выходной патрубок. В верхней и нижней частях корпуса установлены горизонтальные разделительные шайбы, к которым соответственно снизу и сверху прикреплены ускорители потока жидкости, выполненные в виде полых цилиндров с радусами гибов, равными половине внутреннего диаметра корпуса, с входом в центре разделительной шайбы, а с выходом по касательной к внутренней стенке цилиндрического корпуса. Кроме того, выходы из ускорителей выполнены под острыми углами к внутренней нормали стенки корпуса и направлены навстречу друг к другу. Такое выполнение позволит повысить теплопроизводительность теплогенератора и упростить его конструкцию. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к устройствам для отопления зданий и сооружений.

Известен теплогенератор для нагрева жидкости (Патент RU №2045715, МКИ F25В 29/00, 1995), имеющий цилиндрический корпус с циклоном, ускоритель потока жидкости в его нижней части, выпускной патрубок, соединенный с циклоном с помощью перепускного патрубка, причем соединение выполнено на торце циклона соосно ему.

Недостаток этого теплогенератора – невысокая термодинамическая эффективность преобразования энергии.

Наиболее близким по технической сущности является теплогенератор для нагрева жидкости (Патент RU №2179284, МКИ 7 F24D 3/02, F24H 4/02), содержащий цилиндрический корпус, имеющий в основаниях нижней и верхних частях корпуса циклоны – ускорители движения потока жидкости, а в середине корпуса перпендикулярно вертикальной оси установлен выходной патрубок.

Недостатком этого теплогенератора также является невысокая термодинамическая эффективность преобразования энергии потока жидкости в ее тепловую энергию за счет кавитационных процессов, возникающих в цилиндрическом корпусе, т.к. имеют место большие гидравлические потери в циклонах-ускорителях.

Задача изобретения – повышение термодинамической эффективности преобразования механической энергии пьезометрического и динамического напоров потока жидкости в тепловую энергию за счет кавитации, возникающей в цилиндрическом корпусе в центре вихря при тангенциальном подводе потоков жидкости.

Технический результат – повышение теплопроизводительности теплогенератора, упрощение его конструкции и надежности работы.

Это достигается тем, что теплогенератор для нагрева жидкости, содержащий цилиндрический корпус, имеющий в основаниях в верхней и нижних частях ускорители потока жидкости с входными патрубками, направленные, а в середине корпуса перпендикулярно вертикальной оси, установлен выходной патрубок, в верхней и нижней частях корпуса установлены горизонтальные разделительные шайбы, к которым соответственно снизу и сверху прикреплены ускорители потока жидкости, выполненные в виде полых цилиндров с радиусом гибов, равным половине внутреннего диаметра корпуса, с входом в центре разделительной шайбы, а с выходом по касательной к внутренней стенке цилиндрического корпуса. При этом выходы из ускорителей выполнены под острыми углами к внешней нормали стенки корпуса и направлены навстречу друг к другу.

Благодаря тому что в верхней и нижней частях корпуса установлены горизонтальные разделительные шайбы, к которым соответственно снизу и сверху прикреплены ускорители потока жидкости, выполненные в виде полых цилиндров с радиусом гибов, равным половине внутреннего диаметра корпуса, с входом в центре разделительной шайбы, а с выходом по касательной к внутренней стенке цилиндрического корпуса, около внутренней стенки цилиндра формируются верхний нисходящий вращающийся вихрь и нижний восходящий вращающийся поток жидкости. Поэтому внутри вихрей возникает мощная кавитация, обуславливающая повышение термодинамической эффективности преобразования пьезометрического и скоростного напоров потока жидкости в ее тепловую энергию. Благодаря тому что выходы из ускорителей выполнены под острыми углами к внешней нормали стенки корпуса, вращающиеся вихри формируются на внутренней стенке корпуса теплогенератора, что интенсифицирует крутку вращающихся потоков жидкости, а следовательно, и термодинамическую эффективность нагрева жидкости. Вследствие того, что выходы из ускорителей направлены навстречу друг к другу, в области выходного патрубка происходит их торможение из-за удара встречных потоков жидкости, что приводит к увеличению давления, которое повышает интенсивность схлопывания кавитационных пузырьков, что, в свою очередь, и обуславливает дополнительное выделение тепловой энергии и исключает необходимость использования механического тормозного устройства, т.е. конструкция теплогенератора упрощается при одновременном повышении его теплопроизводительности и надежности.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез теплогенератора, на фиг.2 – вид А, на фиг.3 – вид В.

Теплогенератор для нагрева жидкости содержит цилиндрический корпус 1, имеющий в верхней части корпуса ускоритель потока жидкости 2 с входным патрубком 3, а в нижней части корпуса – ускоритель потока жидкости 4 с входным патрубком 5, а в середине корпуса 1 перпендикулярно вертикальной оси корпуса 1 выходной патрубок 6. В верхней и нижней частях корпуса 1 установлены шайбы 7 и 8, к которым соответственно снизу и сверху прикреплены ускорители потока жидкости 2 и 4, выполненные в виде полых цилиндров с радиусом гибов, равным половине внутреннего диаметра корпуса, с входами соответственно в центрах разделительных шайб 7 и 8, а с выходами по касательной к внутренней стенке цилиндрического корпуса 1. При этом выходы из ускорителей потока жидкостей 2 и 4 выполнены под острыми углами к внутренней нормали стенки корпуса 1 и направлены навстречу друг к другу.

Теплогенератор для нагрева жидкости работает следующим образом.

Жидкость поступает в теплогенератор с противоположных сторон через патрубки 3 и 5 под давлением 0,4-0,6 МПа, затем – соответственно через шайбы 7 и 8 в ускорители потока жидкости 2 и 4. В ускорителях 2 и 4 скорость жидкости увеличивается, достигая критической на выходе из них. При этом давление падает до давления, равного сумме парциальных давлений насыщенных паров жидкости и выделившегося из жидкости газа. При выходе кавитирующих потоков по касательным к внутренней стенке цилиндрического корпуса 1 на ней формируются верхний нисходящий вращающийся вихрь и нижний восходящий вращающийся поток жидкости. Поэтому внутри этих вихрей дополнительно возникает мощная кавитация, обуславливающая повышение термодинамической эффективности преобразования пьезометрического и скоростного напоров потока жидкости в ее тепловую энергию. Благодаря тому что выходы из ускорителей 2 и 4 выполнены под острыми углами к внешней нормали стенки корпуса 1, интенсифицируется крутка вращающихся потоков жидкости, а следовательно, и термодинамическая эффективность нагрева жидкости. Вследствие того, что выходы из ускорителей 2 и 4 направлены навстречу друг к другу, в области выходного патрубка 6 происходит их торможение из-за удара встречных потоков жидкости, что приводит к увеличению давления, которое повышает интенсивность схлопывания кавитационных пузырьков, что, в свою очередь, и обуславливает дополнительное выделение тепловой энергии и исключает необходимость использования механического тормозного устройства, т.е. конструкция теплогенератора упрощается при одновременном повышении его теплопроизводительности и надежности. Нагретая жидкость через выходной патрубок 6 направляется к потребителю.

Теплогенератор легко изготовить в небольших механических мастерских и внедрить в системах теплоснабжения коммунальных служб, индивидуальных домов и т.д.

Формула изобретения

1. Теплогенератор для нагрева жидкости, содержащий цилиндрический корпус, имеющий в верхней и нижней частях ускорители потока жидкости с входными патрубками, а в середине корпуса перпендикулярно вертикальной оси – выходной патрубок, отличающийся тем, что в верхней и нижней частях корпуса установлены горизонтальные разделительные шайбы, к которым соответственно снизу и сверху прикреплены ускорители потока жидкости, выполненные в виде полых цилиндров с радиусами гибов, равными половине внутреннего диаметра корпуса, с входом в центре разделительной шайбы, а с выходом по касательной к внутренней стенке цилиндрического корпуса.

2. Теплогенератор по п.1, отличающийся тем, что выходы из ускорителей выполнены под острыми углами к внутренней нормали стенки корпуса и направлены навстречу друг к другу.

РИСУНКИ