Устройство для нагрева жидкостей

Изобретение предназначено для нагрева жидкости и может быть использовано в теплотехнике. Устройство для нагрева жидкости содержит теплогенератор с выходным патрубком, рабочий сетевой насос с электроприводом, соединенный с теплогенератором, подающий и обратный трубопроводы с запорными вентилями, обеспечивающие взаимосвязь теплогенератора с теплообменниками. Между выходным патрубком и подающим трубопроводом дополнительно расположен теплоизолированный, герметично закрытый теплообменник, снабженный турбинкой, механически связанной с электродвигателем. Выходной патрубок теплогенератора выполнен в виде суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию. Изобретение обеспечивает повышение энергоотдачи. 2 ил.

 

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для нагрева жидкости, и может быть использовано в системе отопления зданий и сооружений, для производственных и бытовых нужд, сушки сельхозпродуктов. Кроме того, устройство можно использовать для подогрева непосредственно в трубопроводе вязких жидкостей типа нефти с целью снижения вязкости жидкости и улучшения её реологических свойств.

Известен тепловой насос (см. а. с. СССР № 458591, М. кл. F25B 29/00, 1972), содержащий корпус в виде герметичного сферического сосуда с рабочей средой и расположенным в нём теплообменником, сетевой насос, подающую и обратные тепломагистрали, оснащенные запорными вентилями, и потребитель тепла.

Недостатком является очень высокое давление в корпусе, что предъявляет повышенные требования к прочности корпусных деталей, запорных вентелей и трубопроводов.

Известен теплогенератор и устройство для нагрева жидкостей (см. патент РФ № 2045715 МПК F25B 29/00, 1995, бюл. № 28), содержащее теплогенератор с выходным патрубком, рабочий сетевой насос с электроприводом, соединенный с корпусом теплогенератора, подающий и обратный трубопроводы с запорными вентилями, обеспечивающие взаимосвязь теплогенератора с теплообменниками.

Недостатком является невысокая энергоотдача при движении теплоносителя после теплогенератора по взаимосвязанным подающему и обратному трубопроводам с теплообменниками.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение энергоотдачи за счет использования энергетического потенциала потока движущейся жидкости в устройстве для нагрева жидкости, получаемого в теплогенераторе и не отбираемого при перемещении теплоносителя к теплообменникам.

Технический результат по повышению энергоотдачи достигается тем, что устройство для нагрева жидкости, содержащее теплогенератор с выходным патрубком, рабочий сетевой насос с электроприводом, соединенный с корпусом теплогенератора, подающий и обратный трубопроводы с запорными вентилями, обеспечивающие взаимосвязь теплогенератора с теплообменниками, при этом между выходным патрубком и подающим трубопроводом дополнительно расположен теплоизолированный герметично закрытый теплообменник, снабженный турбинкой, механически связанной с электродвигателем, причем выходной патрубок теплогенератора выполнен в виде суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства для нагрева жидкостей, на фиг.2 - внутренняя поверхность выходного патрубка в виде суживающегося сопла с криволинейными канавками.

Устройство для нагрева жидкостей содержит рабочий сетевой насос с электроприводом 1, соединенный с корпусом теплогенератора 2 посредством инжекционного патрубка 3. Выходной патрубок 4, выполненный в виде суживающегося сопла, соединен с теплоизолированным герметично закрытым теплообменником 5, снабженным турбинкой 6, механически связанной с электродвигателем. Подающий трубопровод 7 связывает между собой теплоизолированный герметично закрытый теплообменник 5 с теплообменниками 8, которые посредством обратного трубопровода 9 и запорных вентелей 10 и 11 соединены с рабочим сетевым насосом с электроприводом 1, на внутренней поверхности выходного патрубка 4 в виде суживающегося сопла выполнены криволинейные канавки 12 от входного к выходному отверстиям.

Устройство для нагрева жидкости работает следующим образом. При включении в работу рабочего сетевого насоса с электроприводом 1 жидкость через инжекционный патрубок 3 под давлением 0,4-0,6 МПа поступает в корпус теплогенератора 2, где происходит преобразование кинетической энергии жидкости в тепловую и возрастание её температуры. На выходе из корпуса теплогенератора 2 жидкость с высокой температурой (заданной по условиям эксплуатации, например, систем отопления или для подогрева производственных и бытовых нужд) поступает в выходной патрубок 4, выполненный в виде суживающегося сопла, где перемещается по криволинейным канавкам 12, что приводит к увеличению её скорости. Поток жидкости с температурой, полученной в теплогенераторе 2 и значительной кинетической энергией, полученной на выходе из суживающегося сопла, поступает в теплоизолированный герметично закрытый теплообменник 5, где воздействует на турбинку 6, которая механически соединена с электродвигателем, и в результате осуществляется выработка электроэнергии. Соприкосновение потока жидкости с температурой, полученной в теплогенераторе с лопатками турбинки, происходит с передачей части тепла материалу конструкции лопаток, т.е. данный процесс невозможен без теплообмена. В связи с тем, что емкостной теплообменник 5 выполнен герметичным и теплоизолированным, т.е. система близка к адиабатной (вращение турбинки осуществляется только за счет кинетической энергии жидкости без затрат тепла), тепловая энергия жидкости, выходящей из него, практически соответствует тепловым параметрам (по значению температуры жидкости) на выходе из теплогенератора (см., например, Порщаков Б.П. и др. Термодинамика и теплопередача (в технологических процессах нефтяной и газовой промышленности) М.: Недра, 1987, с.349). Нагретая жидкость через запорный вентиль 10 по подающему трубопроводу 7 поступает в теплообменник 8, где отдает тепло, например, отапливаемому помещению и через запорный вентиль 11 по обратному трубопроводу 9 направляется в рабочий сетевой насос с электроприводом 1. После чего цикл работы устройства для нагрева жидкости повторяется.

Оригинальность предлагаемого технического режима по повышению энергоотдачи теплоносителя в устройстве для нагрева жидкости заключается в том, что наряду с использованием температурных параметров в системе отопления достигается преобразование кинетической энергии движущегося потока в электропреобразователе в электрическую энергию путем подачи жидкости на лопасти турбинки, механически связанной с электродвигателем в теплоизолированном емкостном герметическом теплообменнике, который представляет собой близкую к адиабатной систему теплообмена.

Устройство для нагрева жидкости, содержащее теплогенератор с выходным патрубком, рабочий сетевой насос с электроприводом, соединенный с теплогенератором, подающий и обратный трубопроводы с запорными вентилями, обеспечивающие взаимосвязь теплогенератора с теплообменниками, отличающееся тем, что между выходным патрубком и подающим трубопроводом дополнительно расположен теплоизолированный, герметично закрытый теплообменник, снабженный турбинкой, механически связанной с электродвигателем, при этом выходной патрубок теплогенератора выполнен в виде суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию.