Способ гидродинамического нагрева жидкости

 

Способ предназначен для отопления и горячего водоснабжения коммунально-бытовых потребителей в технологических установках для интенсификации процессов смешения, диспергирования, нагрева и т.д. Способ достигается повышением аномальной генерации тепла за счет ударного гидродинамического торможения на встречных струях кавитирующей жидкости, вытекающей с большой скоростью из встречно направленных соосных сопел. Дополнительно создаются условия для образования и роста кавитационных пузырей путем обеспечивания автоколебательного режима изменения давления в жидкости от избыточного до неглубокого вакуума. Периодическое изменение давления жидкости в объеме ее торможения обеспечивается периодическим сливом жидкости из теплогенератора через сифон, производительность которого превышает производительность насоса. Эрозионное воздействие кавитации на сопла снижается обеспечением вихревого течения жидкости и смещением кавитационных пузырьков из пристенной зоны в осевую, торможение струй, сопровождаемое захлопыванием пузырьков и образованием ударной волны, происходит в объеме жидкости в плоскости ударного взаимодействия струй. Технический результат - повышение коэффициента трансформации электроэнергии, израсходованной на привод насоса, в тепло и повышение долговечности работы устройства. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может использоваться в системах отопления и технологических установках для нагрева жидкости, интенсификации смешения и т.д.

Известны устройства и способы гидродинамического нагрева жидкости, сопутствующего кавитационному процессу в жидкости, при этом наблюдается аномальное тепловыделение в кавитирующей воде, т.к. тепловой энергии получается значительно больше, чем затрачивается электрической. Коэффициент трансформации энергии достигает двух и более (Л.В.Ларионов и др. "Явление кавитации и проблема генерации тепла в жидкости". Научно-технический сборник, вып. 3-4 "Взрывчатые материалы и пиротехника". Москва. МОП РФ. 1996 г.).

Наиболее близким по техническим решениям и назначению является "Способ тепловыделения в жидкости", патент РФ 2061195, кл. 6 F 24 J 3/00. Эффективное тепловыделение в жидкости обеспечивается интенсификацией кавитационного процесса созданием газовой подушки и автоколебательного процесса изменения ее объема и давления жидкости. Недостатком рассматриваемого способа является сложность регулирования процесса, требующего применения ЭВМ. Использование в качестве кавитатора центробежной форсунки снижает долговременность работы устройства из-за разрушения ее кавитационной эрозией.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности и надежности работы гидродинамического кавитационного теплогенератора.

Поставленная задача достигается в известном способе гидродинамического нагрева жидкости путем преобразования создаваемого насосом напора в скоростной напор потока жидкости с последующим ее торможением. При этом новым является то, что жидкость ускоряют в сужающихся встречно установленных соосных соплах и тормозят в плоскости ударного контакта встречных струй. Отводят жидкость через сифон, создающий автоколебательный режим периодического изменения давления в жидкости после ее торможения от избыточного до неглубокого вакуума. Образование дополнительных кавитационных пузырей достигается тем, что в соплах организуют вихревое течение жидкости.

Вынос ударного торможения в объем жидкости и его осуществление встречным взаимодействием струй значительно снижает кавитационное разрушение конструкционных элементов теплогенератора, повышая надежность работы и долговечность его эксплуатации.

На фиг. 1 показана схема устройства для реализации способа гидродинамического нагрева жидкости.

На фиг.2 показан в увеличенном масштабе узел А.

Схема устройства для реализации способа гидродинамического нагрева жидкости, представленная на фиг.1, включает теплогенератор, состоящий из корпуса 1, трубных досок 2 с соплами 3, сифона 4 с всасывающим патрубком 5, насоса 6, теплофикационного бойлера 7.

Способ гидродинамического нагрева жидкости реализуется следующим образом: жидкость, для систем отопления вода, насосом 6 двумя потоками подается в корпус 1 теплогенератора, в соплах 3, размещенных на трубных досках 2, происходит ускорение жидкости со снижением давления до значения несколько ниже давления насыщенного пара при данной температуре жидкости в сопле. На выходе из сопел многоструйного потока жидкости происходит ударное взаимодействие соосных встречных струй в объеме жидкости с торможением потока, обеспечивающим высокую скорость захлопывания пузырьков. Для обеспечения эффективного образования кавитационных пузырьков и их роста предусмотрено создание автоколебательного режима изменения давления в жидкости периодическим сливом жидкости из корпуса 1 теплогенератора через сифон 4, производительность которого превышает производительность насоса. Частота периодических колебаний задается величиной расстояния среза заборного патрубка 5 сифона 4 от верхней образующей корпуса 1. Так, например, с уменьшением расстояния уменьшается свободный объем в корпусе 1, воздушная подушка, уменьшается время его заполнения, увеличивается частота слива жидкости из теплогненератора через сифон 4 в теплофикационный водоводяной бойлер 7.

Для снижения эрозионного воздействия кавитации на внутреннюю полость сопел в соплах организуется вихревое течение жидкости с целью перемещения кавитационных пузырей из пристеночной зоны сопел в осевую.

Таким образом, осуществляется способ гидродинамического нагрева жидкости с коэффициентом трансформации энергии, затраченной на привод насоса теплогенератора, превышающим 100%, и достигается долговечность работы конструкционных элементов теплогенератора.

Формула изобретения

1. Способ гидродинамического нагрева жидкости путем преобразования создаваемого насосом напора в скоростной напор потока жидкости с последующим ее торможением, отличающийся тем, что жидкость ускоряют в сужающихся встречно установленных соосных соплах и тормозят в плоскости ударного контакта встречных струй, отводят жидкость через сифон, создающий автоколебательный режим периодического изменения давления в жидкости после ее торможения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в соплах организуют вихревое течение жидкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2