Устройство для нагрева слабопроводящей жидкости
Владельцы патента RU 2419750:
Государственное учебно-научное учреждение Научно-исследовательский институт механики Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова (RU)
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева жидкости. Устройство направлено на повышение эффективности нагрева слабопроводящей жидкости при кавитационном процессе. Указанный результат достигается тем, что нагрев слабопроводящей жидкости в тонком коаксиальном канале осуществляется посредством кавитации, внешняя стенка канала выполнена из фторопласта с размещением в ней небольшой прямоугольной канавки, перед которой устанавливается металлическое кольцо. 2 ил.
Предлагаемое изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в промышленности для получения тепла.
Известен кавитационный термогенератор (RU 2305819 С2, F24J 3/00, 17.01.2006), который состоит из циклона с входными и выходными отверстиями, стаканообразного корпуса и выходного сопла. Решалась задача повышения эффективности теплоотдачи и снижения кавитационной эрозии без учета данных о механизме нагрева кавитационных пузырьков. К недостатком данного изобретения можно отнести его громоздкость и сложность изготовления. А также использование в качестве жидкости воды, которая является хорошим проводником.
Наиболее близкое к заявляемому устройству дано в патенте (RU 2162575 C1, F24J 3/00, 27.01.2001). Устройство основано на тепловыделении при кавитации в каналах, размещенных в поршне, которые совершают возвратно-поступательное движение. Основным недостатком этого устройства является использование воды и каналов с металлическими стенками, что по современной теории нагрева кавитационных пузырьков не эффективно.
В настоящее время электрическая теория наиболее полно согласуется с экспериментальными данными и по ней свечение и разогрев кавитационных пузырьков объясняется их электризацией и частыми в них электрическими пробоями [1, 2]. Как показано в работе [2], в слабопроводящей жидкости в кавитационных областях электрический потенциал достигает более 100 кВ. Разряд таких областей приводит к интенсивному разогреву жидкости.
Предлагаемое устройство направлено на повышение эффективности нагрева при кавитационном процессе. Указанный результат достигается тем, что нагрев слабопроводящей жидкости осуществляется в тонком коаксиальном канале посредством кавитации, внешняя стенка канала выполнена из фторопласта с размещением в ней небольшой прямоугольной канавки, перед которой устанавливается металлическое кольцо.
Отличительным признаком заявляемого устройства является самостоятельная высокая электризация жидкости в тонком коаксиальном канале с внешней стенкой из фторопласта, разряд кавитационных пузырьков в каверне на металлическую шайбу в виде частых электрических разрядов. Сущность заявленного устройства поясняется Фиг.1 и нижеследующим описанием. Центральная часть коаксиального канала 1 выполнена из эбонита диаметром 10 мм и длиной 30 мм. Внешняя стенка канала 2 диаметром 10.5 мм выполнена из фторопласта с каверной в виде прямоугольной канавки 3 в средней его части глубиной 0.5 мм и длиной 2 мм. Перед канавкой располагается металлическая шайба 4 для усиления разряда кавитационных пузырьков. Стенка канала из фторопласта приводит к сильной электризации жидкости с положительным потенциалом и отрицательным зарядом стенки. Это объясняется большим значением "сродства к электрону" у фтора, который находится во фторопласте. Далее в канавке в результате кавитации, т.е разрыва диэлектрика, пузырьки приобретают заряд до 100 кВ [2]. Частые электрические разряды вызывают свечение жидкости и ее разогрев, который достигает 100° Цельсия. На Фиг.2 представлена фотография свечения слабопроводящей жидкости в канавке коаксиального диэлектрического канала в результате сильной электризации кавитационной области и частых электрических разрядов на металлическую шайбу. Здесь для визуализации свечения часть канала после канавки выполнена из органического стекла.
Данное устройство неоднократно изготовлялось согласно приведенным чертежам для проведения экспериментальных исследований и показало высокую надежность в эксплуатации.
Литература.
1. М.А.Маргулис. О механизме многопузырьковой сонолюминесценции. Журнал физической химии, 2006, т.80, №10, с.1908-1913.
2. Герценштейн С.Я., Монахов А.А. Электризация и свечение жидкости в коаксиальном диэлектрическом канале с диэлектрическими стенками. Известия МЖГ 2009, №3, с.114-119.
Устройство для нагрева слабопроводящей жидкости в тонком коаксиальном канале, осуществляемого посредством кавитации, отличающееся тем, что внешняя стенка канала выполнена из фторопласта с небольшой прямоугольной канавкой, перед которой устанавливается металлическое кольцо.
