close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13949

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.12.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 13949
(13) C1
(19)
F 24J 3/00
ВИХРЕВОЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
(21) Номер заявки: a 20081673
(22) 2008.12.23
(43) 2010.08.30
(71) Заявитель: Республиканское государственно-общественное объединение "Белорусское добровольное
пожарное общество" (BY)
(72) Авторы: Астапов Валерий Петрович; Жидович Анатолий Иосифович;
Михальченя Станислав Францевич
(BY)
(73) Патентообладатель: Республиканское
государственно-общественное объединение "Белорусское добровольное пожарное общество" (BY)
(56) RU 2279018 C1, 2006.
RU 2269075 C1, 2006.
RU 2201561 C2, 2003.
RU 2094711 C1, 1997.
RU 2054604 C1, 1996.
BY 13949 C1 2010.12.30
(57)
Вихревой теплогенератор нагрева жидкости, содержащий корпус с осевым отверстием
ввода жидкости и установленным в корпусе рабочим колесом, отличающийся тем, что на
торцовой поверхности рабочего колеса, обращенной к отверстию ввода жидкости, установлены в осевом направлении несколькими концентрическими рядами упругие элементы, на боковой поверхности рабочего колеса упругие элементы установлены в радиальном
направлении, при этом в корпусе образована кольцевая полость разворота выходящей
жидкости с радиального направления на осевое.
Фиг. 1
BY 13949 C1 2010.12.30
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в теплоснабжении при обогреве зданий и сооружений, а также производстве горячей воды.
Известно устройство для нагрева жидкости [1], содержащее корпус, имеющий входные и выходные отверстия для подачи и отвода жидкости, а также ротор, выполненный в
виде диска с глухими отверстиями, расположенными на его торцовых поверхностях. Ротор установлен на валу и расположен в полости корпуса. Входные отверстия выполнены
на торцовых поверхностях корпуса вблизи вала. Выходные отверстия размещены на цилиндрической части корпуса. На внутренних торцовых поверхностях корпуса также выполнены глухие отверстия.
Работает устройство следующим образом. Через входные отверстия жидкость подается в полость корпуса. При включении электродвигателя ротор приводит в движение жидкость. Под действием центробежной силы она движется в зазоре между торцовыми
стенками ротора и корпуса, заходя в отверстия, как ротора, так и корпуса. Возникающее
трение приводит к нагреву жидкости, которая выводится из устройства через выходные
отверстия.
Недостатки устройства связаны с низкой эффективностью нагрева жидкости. Установка на входе в устройство дроссельных шайб вызывает потери давления и требует увеличения напора, а значит, и мощности электродвигателя насоса, подающего жидкость в
теплогенератор. Указанное обстоятельство приводит к дополнительным энергозатратам
на единицу массы жидкости, подвергаемой нагреву.
Известно устройство нагрева жидкости [2], принятое в качестве прототипа. Этот вихревой теплогенератор нагрева жидкости имеет корпус с установленным в нем рабочим колесом центробежного насоса с покрывными дисками. Рабочее колесо перекрыто ободом, в
котором расположены форсунки подачи жидкости в сопловой конусообразный аппарат.
При этом форсунки могут быть выполнены в виде кольцевой профилированной щели. Подача жидкости производится через осевое отверстие рабочего колеса.
Теплогенератор работает следующим образом. После заполнения корпуса и соплового
конического аппарата жидкостью приводится во вращение рабочее колесо. В полости рабочего колеса возникает давление, и жидкость через кольцевую форсунку поступает в
сопловой конический аппарат, в котором происходит непрерывное тепловыделение за
счет вихревых и кавитационных процессов. Тепловыделение дополнительно интенсифицируется за счет действия акустических резонаторов, установленных в конечной части
конусообразного аппарата или электромагнитного воздействия токами высокой частоты.
Недостатки устройства связаны с низкой эффективностью преобразования механической энергии приводного электродвигателя в тепловую. Низкая эффективность обусловлена прежде всего недостаточно развитой кавитацией, которая вносит основной вклад
в преобразование механической энергии в тепловую. Для работы кольцевой форсунки
в полости рабочего колеса создается область высокого давления, на что затрачивается
механическая энергия. Далее жидкость из этой области дросселируется, что вызывает
дополнительные потери энергии.
В узкой части конусообразного аппарата установлены устройства, предназначенные
для повышения эффективности работы аппарата (акустические или электромагнитные).
Однако эффективность их применения низкая, поскольку кавитация, возникающая в
процессе дроселирования жидкости через кольцевое сопло и акустическое или электромагнитное воздействие на жидкость разделены во времени и пространстве.
Все это позволяет сделать вывод о невысокой эффективности преобразования механической энергии в тепловую в устройстве по прототипу.
Целью изобретения является повышение эффективности преобразования механической энергии в тепловую в вихревом теплогенераторе нагрева жидкости.
Поставленная цель достигается тем, что в вихревом теплогенераторе нагрева жидкости, содержащем корпус с осевым отверстием ввода жидкости и установленным в корпусе
2
BY 13949 C1 2010.12.30
рабочим колесом, на торцовой поверхности рабочего колеса, обращенной к отверстию
ввода жидкости, установлены в осевом направлении несколькими концентрическими рядами упругие элементы, на боковой поверхности рабочего колеса упругие элементы установлены в радиальном направлении, при этом в корпусе образована кольцевая полость
разворота выходящей жидкости с радиального направления на осевое.
На фиг. 1 приведен разрез вихревого теплогенератора, на фиг. 2 - фрагмент крепления
упругого элемента.
Теплогенератор содержит корпус 1, в котором размещено рабочее колесо 2. Между
торцовой поверхностью рабочего колеса и обращенной к ней внутренней поверхностью
корпуса образована полость 3. Еще одна кольцевая полость 4 образована между боковой
поверхностью рабочего колеса и боковой поверхностью корпуса. На поверхности рабочего колеса, обращенной к отверстию 5 ввода жидкости установлены в осевом направлении
несколькими концентрическими рядами упругие элементы 6. Они же установлены на боковой поверхности рабочего колеса и ориентированы в радиальном направлении. Выход
жидкости из кольцевой полости 4 производится через отверстие 7. Рабочее колесо закреплено
на валу 8 электродвигателя 9. На фиг. 2 показан фрагмент крепления упругого элемента в
рабочем колесе. Каждый упругий элемент представляет пучок стальных проволок 10 или
отрезок стального троса, который продевается в отверстие в рабочем колесе и крепится
винтом 11.
Работает устройство следующим образом. После заполнения его жидкостью включается электродвигатель 9 и рабочее колесо 2 приходит во вращение.
Упругие элементы, обращенные к отверстию ввода жидкости 5 выполняют функцию
лопаток центробежного насоса и проталкивают жидкость в кольцевую камеру 4. В камере 4 жидкость пересекает радиальные упругие элементы, нагревается и поступает в
отверстие выхода 7.
Теплогенератор не нуждается в дополнительном насосе для перемещения жидкости по
контуру нагрева. Осевые упругие элементы, как было сказано, выполняют функции лопаток. Кроме того, осевые упругие элементы производят предварительную кавитацию. При
вращении колеса за ними происходит разрыв сплошности жидкости, в образованной полости возникает пониженное давление. Вследствие этого полости или кавитационные пузырьки мгновенно заполняются парами жидкости, воздуха или смесью паров жидкости и
воздуха. Образуется однородная двухфазная смесь, состоящая из жидкости и кавитационных пузырьков. Пузырьки в фазе образования запасают в себе энергию. Далее двухфазная
смесь поступает в кольцевую полость, где установлены радиальные упругие элементы.
Здесь также возникает разрыв сплошности жидкости и происходит дополнительное
насыщение жидкости кавитационными пузырьками. Кроме этого, при быстром вращении
радиальные упругие элементы начинают вибрировать в жидкости, то есть становятся генераторами звуковых и ультра звуковых колебаний. Происходит еще одна дополнительная обработка жидкости за счет передаваемой ей энергии звуковых и ультразвуковых
колебаний. В целом осевые и радиальные упругие элементы создают в жидкости насыщенную кавитационную среду с запасенной в кавитационных пузырьках энергией. На
выходе из теплогенератора начинается схлопывание кавитационных пузырьков. При
схлопывании стенки пузырька сталкиваются в центре его. В этой области резко повышается давление и температура. Выделяющаяся при этом энергия идет на нагрев жидкости.
Оба процесса - гидродинамическая и акустическая кавитации совмещаются во времени и пространстве, так как выполняются с помощью одного устройства - ротора с упругими элементами.
Эффективность нагрева жидкости зависит также от количества упругих элементов,
установленных на боковой поверхности ротора. Экспериментально зарегистрирована пороговая площадь заполнения кольцевого зазора в свету упругими элементами, при которой генератор начинает работать эффективно. Она составляет 10 %. Увеличение площади
3
BY 13949 C1 2010.12.30
заполнения более 60 % повышает гидравлическое сопротивление на пути движения жидкости и ведет к энергетическим потерям.
Как видно из фиг. 1, устройство обладает простотой и компактностью, выполняет
функции как нагревателя жидкости, так и побудителя расхода. Внешняя поверхность теплогенератора минимальна, что позволяет минимизировать потери тепла с его внешней
поверхности. Удельные весовые и габаритные характеристики теплогенератора минимизированы, что позволяет сделать вывод о его малой металлоемкости. Органическое совмещение функций побудителя расхода, теплогенератора и генератора звуковых и
ультразвуковых колебаний приводит к повышению эффективности преобразования механической энергии в тепловую.
Источники информации:
1. Патент RU 2270965 C1, МПК7 F 24J 3/00.
2. Патент RU 2279018 C1, МПК7 F 24J 3/00.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
89 Кб
Теги
by13949, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа