Способ повышения отдачи тепла кавитационным термогенератором

Изобретение относится к способу получения тепла в кавитационном аппарате, образующегося в результате возникновения кавитационных пузырьков и их последующего схлопывания. Способ может быть использован в системах отопления, горячего водоснабжения. Технический результат - повышение интенсивности процесса кавитации с целью увеличения отдачи тепла за счет более эффективной организации движения потоков жидкой среды с различными по величине градиентами давления. Способ повышения отдачи тепла кавитационным термогенератором заключается в размещении его в жидкой среде с ограниченным объемом, подаче жидкой среды под избыточным давлением в осесимметричную камеру термогенератора, закручивании этого потока относительно оси камеры и движении его по стенке камеры до упора в ее дно. При этом на дне камеры в жидкой среде создают зону с пониженным давлением в центре, эжектируют жидкую среду из ограниченного объема через центральный канал дна в полость камеры для формирования осевого потока и последующего взаимодействия его с приосевым и пристенным потоками, смешивают их с разными по величине градиентами давлений и образуют кавитационную зону в форме боковой поверхности усеченного конуса, обращенной большим основанием к выходу из камеры. 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к способу получения тепла в кавитационном аппарате, образующегося за счет возникновения кавитационных пузырьков и их последующего схлопывания. Предлагаемый способ может быть использован в совокупности с кавитационным термогенератором в системах водяного отопления, горячего водоснабжения и для других целей, где требуется нагретая жидкость.

Известен способ интенсификации образования в потоке жидкости кавитационных пузырьков (см. патент RU № 2142604, МПК 6 F24J 3/00 от 26.01.1998 г.), которые создают путем понижения давления ниже давления водяных паров, перемещают смесь жидкости с кавитационными пузырьками из зоны пониженного давления в зону повышенного давления. Варьируя разрежение в зоне пониженного давления и расход протекающей жидкости, создают в ней резонансный режим.

Недостаток известного способа заключается в том, что для его реализации требуется роторно-пульсационный аппарат, являющийся более сложным в конструктивном отношении и требующий для своего изготовления сложную технологическую оснастку и оборудование.

Известен другой способ интенсификации рабочих процессов в кавитационных аппаратах (см. патент RU № 2212596, МПК 7 F24J 3/00 от 19.05.1999 г.), где во вращающемся потоке жидкости в зоне канала с кавитационными кавернами осуществляется циркуляционный перенос кавитационных каверн из приосевой зоны основного вихря в канале на его периферию и обратно.

Недостаток способа заключается в том, что для его реализации требуется аппарат сложной конструкции, что обусловлено наличием симметричных полостей для образования завихрения жидкости, способствующих интенсификации процесса кавитации.

Последний способ по своей технической сущности и функциональности является наиболее близким к заявляемому объекту.

Задачей изобретения является повышение интенсивности процесса кавитации с целью увеличения отдачи тепла кавитационным термогенератором за счет более эффективной организации движения потоков жидкой среды с различными по величине градиентами давлений без усложнения его (термогенератора) конструкции.

Поставленная задача в известном способе, заключающемся в размещении термогенератора в жидкой среде (теплоносителе) с ограниченным объемом, подаче жидкой среды под избыточным давлением в осесимметричную камеру термогенератора, закручивании этого потока относительно оси камеры и движения его по стенке камеры в виде спиралеобразного потока до упора в ее дно, решается тем, что на дне камеры в жидкой среде создают зону с пониженным давлением в центре, эжектируют жидкую среду из ограниченного объема через центральный канал дна в полость камеры для формирования осевого потока и последующего взаимодействия его с приосевым и пристенным потоками, смешивают их с разными по величине градиентами давлений и образуют кавитационную зону в форме боковой поверхности усеченного конуса, обращенной большим основанием к выходу из камеры.

Создание пониженного давления в центре вихревой зоны на дне камеры вокруг центрального канала проявляют у него эжекционные свойства и образование осевого потока, который в совокупности с приосевым, движущимися против закрученного пристенного потока, образуют кавитационную зону в виде поверхности усеченного конуса, обращенного большим основанием к выходу из камеры. Последующее сужение и расширение смешанных потоков, их прямолинейность и высокая скорость способствуют интенсификации процесса кавитации, схлопывания пузырьков и получения дополнительного тепла.

Технический результат заключается в интенсификации кавитационного процесса (зарождения и схлопывания пузырьков) с целью повышения теплоотдачи кавитационным термогенератором без усложнения его конструкции.

На приведенной схеме иллюстрируется в качестве примера реализация предлагаемого изобретения «Способ повышения отдачи тепла кавитационным термогенератором», подтверждающая возможность его промышленного применения при использовании всей совокупности признаков формулы изобретения.

Заявленный способ реализуется через кавитационный термогенератор, содержащий циклон 1, входной канал которого соединен с насосом 2, а выходной, например по спирали Архимеда, присоединен тангенциально к осесимметричной камере корпуса 3. Корпус 3 и сопло 4 присоединены к циклону 1 оппозитно жестко, герметично и соосно и образуют единую прямоточную полость с одной геометрической осью. В центре донной части корпуса 3 выполнено сквозное отверстие 5 по форме в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием наружу. Бак-накопитель 6 с собственно термогенератором заполняют жидкой средой (водой), выполняющей функцию теплоносителя. Нагрузка является элементом внешнего контура для реализации технического результата способа. Камера 8 на выходе ограничена кольцевым элементом 9 для сужения потока, который расширяется в диффузорной части сопла 4.

Закрученный циклоном 1 поток жидкой среды устремляется по стенке камеры к ее дну, где образуется завихрение с пониженным давлением в центре. Через отверстие 5 в дне камеры 8 вода эжектируется в нее, где происходит формирование осевого потока с пониженным давлением среды и последующее его взаимодействие с приосевым возвратным и пристенным закрученными потоками с образованием кавитационной зоны в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием к выходу. Далее, в процессе перемешивания и движения потока к выходу из камеры в бак 6, имеет место его сужение и расширение, способствующие интенсификации кавитационного процесса.

Способ повышения отдачи тепла кавитационным термогенератором описывается в следующем примере.

Пример. При использовании в качестве жидкости воды ее нагрев в баке объемом 30 л через кавитационный термогенератор (при отключенной нагрузке) с внутренним диаметром камеры 33 мм и ее длиной 100 мм, потребляемой мощности электродвигателя насоса 2,2 кВт, давлении жидкости на входе в циклон 0,5 МПа при начальной температуре воды в баке 20°С время нагрева до температуры 90°С составило 2 часа.

Способ повышения отдачи тепла кавитационным термогенератором, заключающийся в размещении его в жидкой среде с ограниченным объемом, подаче жидкой среды под избыточным давлением в осесимметричную камеру термогенератора, закручивании этого потока относительно оси камеры и движении его по стенке камеры до упора в ее дно, отличающийся тем, что на дне камеры в жидкой среде создают зону с пониженным давлением в центре, эжектируют жидкую среду из ограниченного объема через центральный канал дна в полость камеры для формирования осевого потока и последующего взаимодействия его с приосевым и пристенным потоками, смешивают их с разными по величине градиентами давлений и образуют кавитационную зону в форме боковой поверхности усеченного конуса, обращенной большим основанием к выходу из камеры.