close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16232

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 16232
(13) C1
(19)
(46) 2012.08.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
F 24J 3/00
(2006.01)
ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
(21) Номер заявки: a 20100185
(22) 2010.02.09
(43) 2011.10.30
(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 2270965 C1, 2006.
RU 2352871 C2, 2009.
RU 2279018 C1, 2006.
RU 2231004 C1, 2004.
RU 2159901 C2, 2000.
BY 2319 C1, 1998.
BY 16232 C1 2012.08.30
(57)
Теплогенератор, содержащий корпус, имеющий цилиндрическую полость для нагреваемой жидкости, выполненный в форме диска и установленный в цилиндрической полости ротор, отличающийся тем, что на цилиндрической поверхности ротора образованы
выступы, в каждом из которых выполнено сопло Лаваля, ориентированное в направлении
вращения ротора таким образом, что входная часть сопла обращена навстречу набегающему потоку жидкости.
Фиг. 1
Теплогенератор относится к области теплотехники и предназначен для обогрева жилых и производственных помещений и горячего водоснабжения.
BY 16232 C1 2012.08.30
Известен теплогенератор [патент BY 2319 C1, 1996], содержащий емкость с жидкостью и установленный на приводе с вертикальной осью ротор в виде центробежного колеса. Цилиндрическая поверхность колеса охвачена обечайкой с прорезями. Внутри емкости
установлены тормозные устройства для предотвращения вращения жидкости, возникающего при работе ротора.
Устройство работает следующим образом. При включении электропривода ротор
осуществляет забор жидкости из емкости и центробежными силами выдавливает ее через
прорези обратно в емкость. Жидкость, вытекающая из прорезей, тормозится на тормозных
ребрах, и ее кинетическая энергия превращается в тепло.
Основной недостаток устройства - низкая эффективность преобразования электрической энергии в механическую и затем в тепловую.
Известен теплогенератор [патент RU 2159901 C2], имеющий полый корпус, в котором
установлен ротор в виде центробежного колеса с отверстиями и статор также с отверстиями, установленный коаксиально ротору. Отверстия в роторе выполнены в виде насадок
Вентури. При вращении ротора периодически происходит совмещение отверстий ротора и
статора. В эти моменты жидкость, нагнетаемая лопатками ротора, поступает в сборный
напорный кольцевой коллектор, т.е. жидкость подается импульсно в моменты совмещения
отверстий. Это является недостатком теплогенератора, поскольку в паузы перекрытия отверстий устройство не работает, что приводит к снижению эффективности.
Известен также теплогенератор [патент RU 2231004 C1], который является усовершенствованием устройства по патенту RU 2159901 и отличается установкой на выходе из
отверстий статора стержневых излучателей, которые повышают эффективность. Однако
дискретная работа устройства остается, что не позволяет получить достаточно высокого
преобразования электрической энергии в тепловую.
Известно устройство для нагрева жидкости [патент RU 2270965 C1, 2004], наиболее
близкое к предлагаемому и принятое в качестве прототипа. Устройство содержит корпус,
в котором выполнены цилиндрической формы полость и каналы для подвода и отвода
жидкости. В корпусе установлен с зазором по отношению к его внутренним поверхностям
ротор в форме диска, закрепленного на валу электродвигателя. На торцевых поверхностях
диска и противолежащих им поверхностях корпуса выполнены несквозные отверстия,
располагающиеся концентрическими рядами.
Устройство работает следующим образом. Через входные каналы в зазор между ротором и корпусом подается жидкость. Включается электродвигатель, который вращает диск
со скоростью 3000 об./мин.
Жидкость под действием центробежных сил движется в зазоре между ротором и корпусом, при этом возникают трение и нагрев жидкости. Далее нагретая жидкость через канал выхода поступает в систему отопления или горячего водоснабжения.
Недостаток прототипа - низкая эффективность преобразования электрической энергии
в тепло. Нагрев жидкости происходит в слоях, расположенных между внутренними стенками корпуса и боковыми поверхностями дисков. В зоне отверстий, выполненных на поверхности ротора и корпуса, возникают кавитационные процессы, приводящие к
выделению тепла. При вращении ротора в круговое движение также вовлекаются слои
жидкости, находящиеся в зазоре между цилиндрической поверхностью ротора и корпуса.
В этой области происходят затраты энергии на круговое движение жидкости, однако
нагрев этой жидкости остается неэффективным, что является недостатком прототипа.
Цель настоящего изобретения - повышение эффективности нагрева жидкости.
Поставленная цель достигается тем, что теплогенератор, содержащий корпус, имеющий цилиндрическую полость для нагреваемой жидкости, выполненный в форме диска и
установленный в цилиндрической полости ротор, отличается тем, что на цилиндрической
поверхности ротора образованы выступы, в каждом из которых выполнено сопло Лаваля,
2
BY 16232 C1 2012.08.30
ориентированное в направлении вращения ротора таким образом, что входная часть сопла
обращена навстречу набегающему потоку жидкости.
На фиг. 1 схематически изображен теплогенератор в разрезе; на фиг. 2 - ротор в плане,
на фиг. 3 - фрагмент выступа ротора с соплом Лаваля.
Теплогенератор устроен следующим образом. Он имеет корпус 1, в котором выполнена полость 2 цилиндрической формы, в которой размещен ротор 3 в форме диска, закрепленный на валу электродвигателя 4. В корпусе имеются патрубки 5 подачи жидкости и
напорный патрубок 6. На цилиндрической поверхности ротора образованы выступы 7, в
которых выполнены сопла Лаваля 8. Стрелкой на фиг. 2 и фиг. 3 показано направление
течения жидкости.
Теплогенератор работает следующим образом. При включении электродвигателя 4
приводится во вращение ротор 3. Через входные отверстия 5 жидкость втягивается в полость 2 корпуса. Центробежные силы выталкивают жидкость в напорный патрубок 6, а в
свободный объем поступает жидкость через патрубки 5.
При вращении ротора находящаяся в полости корпуса жидкость поступает на вход
сопла Лаваля (стрелка на фиг. 2 и 3).
Оценим, с какой скоростью жидкость входит в сопло. Характерный диаметр ротора
равен 400 мм. Предположим, что ось сопла располагается на диаметре 400 мм. Ротор вращается со скоростью 3000 об./мин. Это означает, что скорость жидкости на входе в сопло
равна 62,8 м/с.
Угол раскрытия сопла подбирается таким образом, чтобы организовать в его расширяющейся части отрывное течение. В прилегающей к поверхности сопла области возникает пониженное давление, и эта область заполняется парами жидкости. Так формируется
зона развитой кавитации. В образовавшейся парожидкостной смеси происходит схлопывание кавитационных пузырей и восстановление жидкостной среды, при котором выделяется тепло. Кроме того, выступы, в которых выполнены сопла Лаваля, имеют острые
кромки, на которых при приведенных выше скоростях движения жидкости возникают
разрывы сплошности среды и парообразование с образованием кавитационных пузырей.
Эффекты образования двухфазной однородной среды (пар + жидкость) за счет внешнего
обтекания выступа и внутреннего течения в сопле суммируются, что приводит к повышению эффективности нагрева жидкости.
Фиг. 2
3
BY 16232 C1 2012.08.30
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
228 Кб
Теги
by16232, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа