Способ нагрева жидкости

Изобретение относится к теплотехнике и предназначено для получения тепла иначе, чем в процессе горения и может быть использовано для теплоснабжения в различных отраслях. Способ нагрева жидкости заключается в образовании пара механическим путем с расширением, последующее сжатие пара с его конденсацией в жидкость. Образование пара механическим путем осуществляют за счет создания градиента давления из дегазированной жидкости с последующим расширением, а сжатие и последующая конденсация осуществляются путем механического торможения пара. Технический результат - повышение эффективности нагрева жидкости и расширение области его использования за счет получения скоростного потока пара, эффективного подвода тепла к пару при расширении и последующем механическом его торможении. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике и предназначено для получения тепла иначе, чем в процессе горения, и может быть использовано для теплоснабжения в различных отраслях.

Известен способ нагрева жидкости, включающий направленную подачу потока воды под давлением в струйный аппарат, механическое изменение скорости потока в аппарате, реализованный теплогенераторами (RU 2045715, МПК⁶ F 25 B 29/00, опубл.1995 г., RU 2162571, МПК⁷ F 24 D 3/02, опубл.2001 г., RU 2161289, МПК⁷ F 24 H 3/02, опубл. 2001 г.).

Этот способ основан на создании струйного истечения жидкости и ее нагрева при разгоне в струйном аппарате за счет возникающего центробежного эффекта и эффекта возникновения кавитационных пузырьков.

Недостатком такого способа является его низкая эффективность, что объясняется недостаточным подводом тепла к теплоносителю из окружающей среды, а также повышенный шум, вызываемый кавитационными процессами при работе устройств, осуществляющих этот способ.

Кроме того, такой способ неосуществим в открытом пространстве, что ограничивает область его использования.

Известен другой, наиболее близкий по технической сущности к заявляемому и принятый в качестве прототипа, способ нагрева жидкости, включающий образование пара механическим путем с расширением, последующее сжатие пара с его конденсацией в жидкость (RU 2153133, МПК⁷ F 25 B 29/00, опубл.2000 г.).

Такой способ более эффективен, так как благодаря использованию пара обеспечивается возможность большего подвода тепла к теплоносителю из окружающей среды.

Однако процесс инерционный; при его осуществлении происходит циклическое расширение и сжатие теплоносителя, что в свою очередь практически в два раза уменьшает количество передаваемой тепловой энергии в единицу времени обогреваемой среде и соответственно снижает ее среднюю температуру.

Кроме того, такой способ также неосуществим в открытом пространстве, что ограничивает область его использования.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности нагрева жидкости за счет непрерывности осуществления процесса и расширение области его использования.

Поставленная задача решается за счет усовершенствования способа нагрева жидкости, включающего образование пара механическим путем с расширением, последующее сжатие пара с его конденсацией в жидкость. Это усовершенствование заключается в том, что образование пара механическим путем осуществляют за счет создания градиента давления с последующим расширением, а сжатие и последующая конденсация осуществляются путем механического торможения пара.

Кроме того, последующее расширение пара может осуществляться в вакуум.

Кроме того, пар могут образовывать из дегазированной жидкости.

Образование пара механическим путем за счет создания градиента давления, обеспечивающего получение пара, позволяет получить скоростной потока пара. Величина градиента давления определяется экспериментальным путем.

Последующее расширение потока пара позволяет уменьшить его плотность и статическое давление для обеспечения эффективного подвода тепла к пару при последующем механическом его торможении.

Осуществление сжатия путем механического торможения пара обеспечивает нагрев тормозящего узла за счет уменьшения кинетической энергии части пара, что обеспечивает эффективный подвод тепла от тормозящего узла к остальной части пара, не подвергшегося торможению.

Осуществление последующей конденсации путем механического торможения пара обеспечивает получение нагретой жидкости.

Осуществление последующего расширения в вакуум обеспечивает возможность получения пара без капель, что повышает эффективность нагрева. Кроме того, при этом для осуществления способа не требуется достижение больших давлений, что повышает безопасность при осуществлении способа.

Использование дегазированной жидкости для образования пара повышает эффективность нагрева за счет исключения уноса энергии выделяющимся газом из ускоренного потока.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, где изображена схема теплогенератора, осуществляющего предлагаемый способ.

Теплогенератор содержит насос 1, вход которого соединен с источником жидкости. Выход насоса 1 соединен напорным трубопроводом 2 с узлом создания градиента давления, например соплом 3. Перед соплом 3 установлен тормозящий узел 4, выполненный в виде набора сеток, и сборник горячей воды 5.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Жидкость насосом 1 под давлением по напорному трубопроводу 2 подается в сопло 3, на котором за счет создания градиента давления происходит образование пара. Пар при выходе из сопла 3 расширяется в пространстве между соплом 3 и тормозящим узлом 4. При взаимодействии сетками тормозящего узла 4 происходит нагрев сеток тормозящего узла 4 за счет уменьшения кинетической энергии части пара, что обеспечивает эффективный подвод тепла от сеток тормозящего узла 4 к остальной части пара, еще не подвергшегося торможению (сжатию). На сетках узла 4 также осуществляется последующая конденсация воды, которая собирается в сборнике 5 и отправляется потребителю или на вход насоса 1 для усиления эффекта нагрева.

Предлагаемым способом производили нагрев дегазированной воды с исходной температурой в зоне А ˜10°С. Насосом осуществляли подачу воды под давлением более 20 МПа через сопло с отверстием диаметром 0,2 мм. При этом получили холодный пар, который был направлен в тормозной узел, расположенный на расстоянии 5-50 мм от торца сопла. В результате получили воду, температура которой в зоне С отличалась от температуры в зоне В от десятых долей до десятков градусов в зависимости от качества дегазации воды.

Предлагаемым способом также осуществляли образование пара в замкнутой вакуумной системе с глубиной вакуума ˜20 кПа с торможением полученного пара на выходе из вакуумной системы.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет повысить эффективность нагрева жидкости за счет получения непрерывного скоростного потока пара, эффективного подвода тепла к пару при расширении и последующем механическом его торможении. При этом повышается количество передаваемой тепловой энергии в единицу времени обогреваемой среде.

Кроме того, предлагаемый способ может быть осуществлен не только в замкнутой системе, но и в открытой, что расширяет область его использования.

1. Способ нагрева жидкости, включающий получение скоростного потока механическим путем за счет создания градиента давления, его расширение и последующее сжатие путем механического торможения, отличающийся тем, что за счет создания градиента давления получают скоростной поток пара из дегазированной жидкости.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расширение осуществляют в вакуум.