Устройство для нагрева жидкостей

 

В устройстве для нагрева жидкостей входной и выходной патрубки насоса соединены между собой посредством трубопровода и образуют замкнутый рециркуляционный контур. В рециркуляционный контур встроен теплогенератор. Подающий и обратный трубопроводы теплообменников присоединены через запорную арматуру к рециркуляционному контуру. Расширительный бачок присоединен посредством трубопровода к входному патрубку насоса. Теплогенератор выполнен в виде диффузорного насадка, создающего в результате кавитации интенсивное парообразование. Отношение диаметров живого сечения выходного патрубка насоса к трубопроводу, подающему теплоноситель в теплообменники, равно или больше 2,5, а подающий и обратный трубопроводы присоединены соответственно к выходному и входному патрубкам насоса. Использование изобретения позволит упростить конструкцию и расширить область применения устройства. 2 ил.

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для нагрева жидкостей, и может быть использовано в системах отопления зданий и сооружений, для нагрева воды, для производственных и бытовых нужд.

Ближайшим аналогом изобретения является патент РФ N 2059162, F 24 D 3/02, 3/08, предлагающий автоматическое регулирование температуры теплоносителя с помощью дополнительного блока, связанного цепями управления с датчиком температуры и приводом побудителя движения теплоносителя.

К существенным недостаткам описанной системы теплоснабжения потребителей следует отнести сложность и отсутствие практической возможности использования данной системы полезного действия электрической энергии и область применения системы.

Также вызывает сомнение работоспособность описанной системы, так как в нем отсутствует компенсатор изменения агрегатного состояния и объема жидкости - расширительный бачок, тем более что насосы марки КМ, которые упоминаются в изобретении, допускают утечки жидкости до 2 л/ч и могут работать для перекачки чистой воды с температурой до 85^oC.

Техническая задача изобретения - устранение указанных в прототипе недостатков, упрощение конструкции и расширение области применения.

Поставленная задача выполняется благодаря тому, что теплогенератор выполнен в форме диффузорного насадка, что позволяет максимально упростить конструкцию теплогенератора и повысить его тепловую производительность за счет использования известного в гидравлике явления кавитации (см. книгу "Гидравлика, гидромашины и гидроприводы". Второе издание, переработанное. - М.: Машиностроение, 1982 г., стр. 65-69 и 115-117).

Также поставленная задача выполняется и благодаря тому, что входной и выходной патрубки насоса соединены между собой посредством трубопровода и образуют замкнутый рециркуляционный контур, в который встроен теплогенератор, а подающий и обратный трубопроводы теплообменников присоединены через трубную разводку с запорной арматурой к рециркуляционному контуру соответственно к выходному и входному патрубкам насоса, при этом отношение диаметров живого сечения выходного патрубка побудителя движения теплоносителя к трубопроводу, подающему теплоноситель в теплообменники, равно или больше 2,5.

Повышению эффективности нагрева жидкости в рециркуляционном контуре и скорости ее циркуляции в теплообменниках способствует разрежение в запорной части насоса, во входном патрубке.

Сохранение максимальной величины напора (давления) жидкости, подаваемой в теплообменники, достигается благодаря отбору части нагретого потока жидкости в непосредственной близости от выходного патрубка насоса.

Повышению надежности работы устройства служит расширительный бачок, который присоединен к рециркуляционному контуру в непосредственной близости к входному патрубку насоса, обеспечивающий компенсацию изменения объема и потерь жидкости.

На фиг.1 схематически изображено устройство для нагрева жидкостей.

На фиг.2 в осевом разрезе изображен теплогенератор.

Устройство для нагрева жидкостей содержит электронасосный агрегат с насосом 1, выходной 2 и входной 3 парубки которого соединены между собой трубопроводами 4 и 5 через диффузорный насадок (теплогенератор) 6, который содержит присоединительный верхний 7 (фиг.2) и нижний 8 (фланцевые и резьбовые) элементы, его полость выполнена комбинацией сопла 9 и диффузора 10, соединенных между собой узким сечением 11 и образуют замкнутый рециркуляционный контур. К трубопроводу 5 присоединен расширительный бачок 12 посредством трубопровода 13. Теплообменники 14 посредством трубопроводов 15 и 16 через запорную арматуру 17 и 18 присоединены соответственно к трубопроводам 4 и 5.

Устройство работает следующим образом.

При включении насоса 1, при закрытой запорной арматуре 17 и 18, жидкость через выходной патрубок 2 по трубопроводу 4 поступает в диффузорный насадок 6, где в результате кавитации происходит изменение ее агрегатного состояния и интенсивное парообразование (кипение), затем через трубопровод 5 жидкость поступает во входной патрубок 3 насоса 1. Таким образом, в результате рециркуляции жидкости в замкнутом контуре происходит интенсивный нагрев жидкости, при этом изменение агрегатного состояния жидкости влечет за собой изменение ее объема в замкнутом контуре системы и его компенсация достигается посредством расширительного бачка 12, соединенного посредством трубопроводов 13 и 5 со входным патрубком 3 насоса 1.

При открытой запорной арматуре 17 и 18 часть потока нагретой жидкости под давлением, развиваемым насосом 1, через выходной патрубок 2 трубопровод 15 поступает в теплообменники 14 и затем через трубопроводы 16 и 5 возвращается во входной патрубок 3 насоса 1, при этом в трубопроводе 5 происходит интенсивное перемешивание охлажденного в теплообменниках 14 и нагретого в диффузорном насадке 6 потоков жидкости.

Устройство имеет автоматику управления электроприводом и тепловым режимом, при этом электропривод электронасосного агрегата управляется от датчиков температуры посредством блока обратной связи, на эскизе фиг. 1 не показано.

В соответствии с сущностью изобретения был изготовлен образец устройства для нагрева жидкостей на базе центробежного насоса К 65-50-160. Устройство было испытано в режиме отопления помещения, состоящего из трех комнат с общим объемом 200 м³. Коэффициент полезного действия устройства составил 97%, которое было проверено в различных температурных режимах, при этом давление воды в системе отопления было не менее 3 атм, в зоне водозабора наблюдалось разрежение до - 0,5 атм.

Преимуществом предлагаемого способа нагрева жидкостей является высокий коэффициент полезного действия использования электрической энергии автономных экологически чистых системах отопления и нагрева жидкостей для хозяйственных и промышленных нужд.

Формула изобретения

Устройство для нагрева жидкостей, содержащее электронасосный агрегат, теплогенератор, теплообменники, расширительный бачок, трубную разводку с запорной арматурой и автоматику управления электроприводом и тепловым режимом, причем входной и выходной патрубки насоса соединены между собой посредством трубопровода и образуют замкнутый рециркуляционный контур, в который встроен теплогенератор, подающий и обратный трубопроводы теплообменников присоединены через запорную арматуру к рециркуляционному контуру, а расширительный бачок присоединен посредством трубопровода к входному патрубку насоса, отличающееся тем, что теплогенератор выполнен в виде диффузорного насадка, создающего в результате кавитации интенсивное парообразование, отношение диаметров живого сечения выходного патрубка насоса к трубопроводу, подающему теплоноситель в теплообменники, равно или больше 2,5, а подающий и обратный трубопроводы присоединены соответственно к выходному и входному патрубкам насоса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2