RU101157U1

RU101157U1 - HYDRODYNAMIC LIQUID HEATING UNIT

Info

Publication number: RU101157U1
Application number: RU2010134285/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Алексеевич Ким; Ольга Филипповна Белых
Original assignee: Владимир Алексеевич Ким; Ольга Филипповна Белых
Priority date: 2010-08-18
Filing date: 2010-08-18
Publication date: 2011-01-10

Abstract

Полезная модель относится к теплоэнергетике, именно к устройствам для получения и использования тепла, образующегося иначе, чем в результате сгорания, более конкретно, к установкам для гидродинамического нагрева технологических жидкостей или теплоносителей. Предложение может быть использовано в качестве источника тепловой энергии в промышленности, на транспорте, в строительной индустрии и сельском хозяйстве, в том числе, в системах нагрева жидкости для отопления зданий и сооружений, в устройствах обогрева транспортных средств, в жилищно-коммунальной сфере, при сушке сельхозпродуктов и подогреве жидких углеводородов для улучшения их реологических свойств.The utility model relates to a power system, namely, devices for receiving and using heat generated differently than from combustion, and more particularly, to installations for hydrodynamic heating of process liquids or heat carriers. The offer can be used as a source of thermal energy in industry, transport, in the construction industry and agriculture, including liquid heating systems for heating buildings and structures, in vehicle heating devices, in the housing and communal sector, during drying agricultural products and heating liquid hydrocarbons to improve their rheological properties.

Решаемой задачей является создание достаточно простой по конструктивному воплощению, надежной в эксплуатации, технологичной в изготовлении и эффективной установки для гидродинамического нагрева жидкости. При этом изготовление корпуса и рабочих дисков гидродинамического теплогенератора установки должно быть доступно для малых предприятий и ремонтных мастерских при отсутствии в их арсенале специальной оснастки и дорогостоящих инструментов. Дополнительной к указанной является задача создания компактных и сравнительно недорогих установок на основе гидродинамических теплогенераторов, в том числе, для систем отопления коттеджей, жилых зданий и инженерных сооружений.The problem to be solved is the creation of a sufficiently simple structural embodiment, reliable in operation, technologically advanced in manufacture and efficient installation for hydrodynamic heating of a liquid. In this case, the manufacture of the housing and working disks of the hydrodynamic heat generator of the installation should be available for small enterprises and repair shops in the absence of special equipment and expensive tools in their arsenal. An additional to the indicated is the task of creating compact and relatively inexpensive installations based on hydrodynamic heat generators, including for heating systems of cottages, residential buildings and engineering structures.

Решение указанной задачи достигается тем, что в установке для гидродинамического нагрева жидкости, содержащей цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, установленный по оси корпуса приводной вал, жестко закрепленные на нем рабочие диски со сквозными отверстиями на периферии и присоединенный к валу двигатель, согласно полезной модели, на внутренней поверхности сквозных отверстий, по крайней мере, одного рабочего диска и/или на внутренней поверхности цилиндрического корпуса за пределами цилиндрической поверхности рабочего диска выполнены выступы, чередующиеся с углублениями, преимущественно, в виде резьбы треугольного или прямоугольного сечения для дополнительной гидродинамической кавитации нагреваемой жидкости в зоне выступов.The solution to this problem is achieved by the fact that in the installation for hydrodynamic heating of a fluid containing a cylindrical housing with inlet and outlet nozzles, a drive shaft mounted along the axis of the housing, working disks fixed thereon with through holes on the periphery and an engine connected to the shaft, according to a utility model on the inner surface of the through holes of at least one working disk and / or on the inner surface of the cylindrical body outside the cylindrical surface of the working disc provided with protrusions alternating with recesses, preferably in the form of thread triangular or rectangular cross-section of hydrodynamic cavitation for additional fluid to be heated in the zone of the projections.

Кроме того, указанные выступы могут быть выполнены регулярно расположенными в результате токарной обработки или нерегулярно расположенными в результате штамповки.In addition, these protrusions can be made regularly located as a result of turning or irregularly located as a result of stamping.

Кроме того, на цилиндрической поверхности рабочих дисков может быть выполнен, по меньшей мере, один кольцевой паз.In addition, at least one annular groove can be made on the cylindrical surface of the working disks.

Кроме того, торцевые части поверхности каждого из рабочих дисков в диаметрально и аксиально противоположных секторах могут быть снабжены плоскими выточками.In addition, the end parts of the surface of each of the working disks in diametrically and axially opposite sectors can be equipped with flat undercut.

Кроме того, на внутренней поверхности цилиндрического корпуса могут быть выполнены пазы, расположенные параллельно его образующей.In addition, on the inner surface of the cylindrical body can be made grooves located parallel to its generatrix.

Описание на 12 л., илл. 1 л. Description for 12 l., Ill. 1 liter

Description

Полезная модель относится к теплоэнергетике, именно к устройствам для получения и использования тепла, образующегося иначе, чем в результате сгорания, более конкретно, к установкам для гидродинамического нагрева технологических жидкостей или теплоносителей. Полезная модель может быть использована в качестве источника тепловой энергии в промышленности, на транспорте, в строительной индустрии и сельском хозяйстве, в том числе, в системах нагрева жидкости для отопления зданий и сооружений, в устройствах обогрева транспортных средств, в жилищно-коммунальной сфере, при сушке сельхозпродуктов и подогреве жидких углеводородов для улучшения их реологических свойств.The utility model relates to a power system, namely, devices for receiving and using heat generated differently than from combustion, and more particularly, to installations for hydrodynamic heating of process liquids or heat carriers. The utility model can be used as a source of thermal energy in industry, transport, in the construction industry and agriculture, including liquid heating systems for heating buildings and structures, in vehicle heating devices, in the housing and communal sector, drying agricultural products and heating liquid hydrocarbons to improve their rheological properties.

Известна установка для гидродинамического нагрева жидкости содержащая корпус, имеющий цилиндрическую часть и оснащенный ускорителем движения жидкости, выполненным в виде циклона, торцевая сторона которого соединена с цилиндрической частью корпуса, причем в основании цилиндрической части, противолежащей циклону, смонтировано тормозное устройство, за которым установлено дно с выходным отверстием, сообщающимся с выходным патрубком (см. патент РФ №2045715; МПК F25B 29/00. опублик. 10.10. 1995).A known installation for hydrodynamic heating of a fluid comprising a housing having a cylindrical part and equipped with a fluid accelerator made in the form of a cyclone, the end side of which is connected to the cylindrical part of the housing, and a brake device is mounted at the base of the cylindrical part opposite to the cyclone, behind which there is a bottom with an outlet that communicates with the outlet (see RF patent No. 2045715; IPC F25B 29/00. published. 10.10. 1995).

Особенностью известной установки является то, что она содержит подающие и обратные трубопроводы и ускоритель движения жидкости, связанный с насосом посредством инжекционного патрубка, причем тормозное устройство выполнено, по меньшей мере, из двух радиально расположенных ребер, закрепленных на центральной втулке, а в перепускном патрубке ниже зоны его соединения с циклоном установлено дополнительное тормозное устройство.A feature of the known installation is that it contains supply and return pipelines and a fluid accelerator connected to the pump by means of an injection pipe, and the brake device is made of at least two radially arranged fins mounted on the central sleeve, and in the bypass pipe below zone of its connection with the cyclone installed an additional braking device.

Недостатками известной установки являются сравнительно малая эффективность преобразования кинетической энергии потока жидкости внутри циклонного ускорителя в тепловую энергию, а также интенсивные шум и вибрация, возникающие в рабочей части циклона и в области тормозного устройства при работе вихревого теплогенератора.The disadvantages of the known installation are the relatively low efficiency of converting the kinetic energy of the fluid flow inside the cyclone accelerator into thermal energy, as well as the intense noise and vibration that occur in the working part of the cyclone and in the area of the braking device during the operation of the vortex heat generator.

Известно также устройство для гидродинамического нагрева жидкости, содержащее корпус с входом и выходом для нагреваемой жидкости, имеющий цилиндрическую полость, в которой размещены два коаксиальных кольца, одно из которых закреплено неподвижно относительно корпуса, а другое приводится во вращение от приводного вала, соосного с кольцами, с радиальными отверстиями в этих кольцах, расположенными в плоскости, перпендикулярной оси вращения, причем внешнее коаксиальное кольцо выполнено вращающимся, а внутреннее кольцо выполнено неподвижным относительно корпуса теплогенератора, при этом зазор между вращающимся внешним коаксиальным кольцом и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса составляет от 0,5 до 3 мм (см. патент РФ №2258875, МПК F25B 29/00, опубл. 20.08.2005).Also known is a device for hydrodynamic heating of a liquid, comprising a housing with an inlet and an outlet for a heated fluid, having a cylindrical cavity in which two coaxial rings are placed, one of which is fixed motionless relative to the housing, and the other is rotated from a drive shaft coaxial with the rings, with radial holes in these rings located in a plane perpendicular to the axis of rotation, the outer coaxial ring being made rotating and the inner ring being stationary m relative to the body of the heat generator, while the gap between the rotating external coaxial ring and the inner cylindrical surface of the housing is from 0.5 to 3 mm (see RF patent No. 2258875, IPC F25B 29/00, publ. 20.08.2005).

Недостатком известного устройства является сравнительно большое гидравлическое сопротивление его проточной части и сложность монтажа подвижного коаксиального кольца с радиальными отверстиями, которое установлено с минимальным зазором между внутренней цилиндрической поверхностью корпуса устройства и наружной поверхностью неподвижного коаксиального кольца.A disadvantage of the known device is the relatively large hydraulic resistance of its flowing part and the complexity of mounting a movable coaxial ring with radial holes, which is installed with a minimum clearance between the inner cylindrical surface of the housing of the device and the outer surface of the fixed coaxial ring.

Известна также установка для гидродинамического нагрева жидкости, содержащая цилиндрический корпус, в полости которого установлен, по крайней мере, один диск, кинематически связанный с подключенным к блоку управления приводом вращения, входную, снабженную гидродинамическим излучателем, и выходную магистрали, сообщенные с полостью корпуса с противоположных сторон диска (см. патент РФ №2375648, МПК F24J 3/00, опубл 10.12.2009).There is also known an apparatus for hydrodynamic heating of a liquid, comprising a cylindrical body, in the cavity of which at least one disk is mounted kinematically connected to a rotation drive connected to the control unit, an input line provided with a hydrodynamic emitter, and an output line connected to the body cavity from opposite sides of the disk (see RF patent No. 2375648, IPC F24J 3/00, publ. 10.12.2009).

Особенностью известной установки для получения тепловой энергии является расположение входной и выходной магистрали с равным диаметрально противоположным эксцентриситетом относительно оси на величину 0,30÷0,35 от диаметра диска, при этом геометрические размеры устройства связаны следующими соотношениями: D/h1=60÷68, D/h2=650÷700, D/h3=55÷58, где D и h1 - диаметр и толщина диска соответственно, h2 - величина зазора между торцевой поверхностью диска и внутренней торцевой поверхностью корпуса, h3 - величина зазора между боковой поверхностью диска и внутренней боковой поверхностью корпуса, и выходная магистраль сообщена с входной магистралью посредством потребителя тепловой энергии и насоса.A feature of the known installation for generating thermal energy is the location of the input and output lines with equal diametrically opposite eccentricity relative to the axis by 0.30 ÷ 0.35 of the disk diameter, while the geometric dimensions of the device are related by the following ratios: D / h1 = 60 ÷ 68, D / h2 = 650 ÷ 700, D / h3 = 55 ÷ 58, where D and h1 are the diameter and thickness of the disk, respectively, h2 is the gap between the end surface of the disk and the inner end surface of the case, h3 is the gap between the side surface of the disk and internally the lateral surface of the housing, and the outlet manifold communicates with the inlet manifold through the heat consumer and the pump.

В соответствии с указанными в формуле данного изобретения соотношениями между D, h1, h2 и h3 (см. фиг.2) следует, что, например, при опытной реализации работающего устройства с технически допустимыми размерами: D=300 мм и h1=20 мм соотношение D/h1=15, что не соответствует указанному выше диапазону D/h1=60÷68. Для последнего значения при указанном D=300 мм значение h1 в соответствии с изобретением должно обязательно лежать в диапазоне 5-4,4 мм, т.е. не превышать его. Это является не оправданным ограничением на толщину диска, поскольку эффективность импульсно-волновых и кавитационных процессов в жидкости в зоне отверстий на периферии диска является слабой функцией толщины диска в упомянутых пределах.In accordance with the ratios between D, h1, h2 and h3 indicated in the formula of the present invention (see FIG. 2), it follows that, for example, during the experimental implementation of a working device with technically acceptable sizes: D = 300 mm and h1 = 20 mm, the ratio D / h1 = 15, which does not correspond to the above range D / h1 = 60 ÷ 68. For the latter value with the indicated D = 300 mm, the value of h1 in accordance with the invention must necessarily lie in the range of 5-4.4 mm, i.e. do not exceed it. This is not an justifiable restriction on the thickness of the disk, since the efficiency of the pulse-wave and cavitation processes in the liquid in the area of the holes on the periphery of the disk is a weak function of the thickness of the disk within the mentioned limits.

Для указанных в известной установке значений соотношения D/h2=650÷700 при D=300 мм величина зазора h2 между торцевой поверхностью диска и внутренней торцевой поверхностью корпуса должна составлять 0,46-0,43 мм, что предопределяет значительное увеличение гидравлического сопротивления потоку жидкости на входе в рабочий объем корпуса. При этом проходное сечение для жидкости от входного патрубка к области торцевой поверхности диска падает примерно до 50 мм², что соответствует уменьшению диаметра входного патрубка с 30-40 мм до 8 мм и. недопустимо ухудшает расходные характеристики известной установки.For the values of the ratio D / h2 = 650 ÷ 700 for D = 300 mm indicated in the known installation, the gap h2 between the end surface of the disk and the inner end surface of the housing should be 0.46-0.43 mm, which determines a significant increase in hydraulic resistance to fluid flow at the entrance to the working volume of the housing. In this case, the flow cross section for liquid from the inlet pipe to the region of the end surface of the disk drops to approximately 50 mm ² , which corresponds to a decrease in the diameter of the inlet pipe from 30-40 mm to 8 mm and. unacceptably degrades the flow characteristics of a known installation.

В части указанных значений соотношения D/h3=55÷58 при D=300 мм величина h3 примерно равна 5,5 мм, тогда как из знакомых источников (см., например, патент РФ №2258875) известно, что значение h3 для величины зазора между боковой поверхностью диска и внутренней боковой поверхностью корпуса реально значительно меньше. Превышение этого значения ухудшает условия кавитации жидкости на отверстиях рабочего диска и снижает эффективность теплогенератора в известной установке из-за холостых протечек рабочей жидкости в указанном кольцевом зазоре.Regarding the indicated values of the ratio D / h3 = 55 ÷ 58 at D = 300 mm, the value of h3 is approximately 5.5 mm, while from familiar sources (see, for example, RF patent No. 2258875) it is known that the value of h3 for the gap value between the side surface of the disk and the inner side surface of the housing is actually much smaller. Exceeding this value worsens the conditions of cavitation of the liquid on the openings of the working disk and reduces the efficiency of the heat generator in the known installation due to idle leakage of the working fluid in the specified annular gap.

Аналогичные недостатки отмечены в установках для получения тепловой энергии по патентам РФ №73457 и №75459.Similar disadvantages are noted in installations for obtaining thermal energy according to RF patents No. 73457 and No. 75459.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является установка для гидродинамического нагрева жидкости, содержащая цилиндрический корпус с входным и выходным патрубками, установленный по оси корпуса приводной вал, жестко закрепленные на нем рабочие диски со сквозными отверстиями на периферии и присоединенный к валу двигатель (см. патент РФ №2269727, МПК F24J 3/00, опубл 10.02.2006 - прототип).The closest technical solution to the proposed one is an installation for hydrodynamic heating of a liquid, comprising a cylindrical housing with inlet and outlet nozzles, a drive shaft mounted along the axis of the housing, working disks rigidly mounted thereon with through holes on the periphery and an engine attached to the shaft (see RF patent No. 2269727, IPC F24J 3/00, publ. 02/10/2006 - prototype).

Особенностью известной установки является то, что каждый из размещенных на валу рабочих дисков установлен под одинаковым по величине и противоположным по знаку острым углом по отношению к валу, а сквозные отверстия на периферии каждого из рабочих дисков выполнены в форме «сопел Лаваля» для обеспечения возможности работы теплового генератора в режиме пульсации потока рабочей жидкости. Кроме того, данный тепловой генератор дополнительно содержит дисковый узел разгрузки в виде жестко установленного на валу дополнительного диска, с» в качестве подшипника, установленного со стороны входного патрубка, использован углепластиковый подшипник.A feature of the known installation is that each of the working disks placed on the shaft is installed at the same acute angle and opposite in sign with respect to the shaft, and the through holes on the periphery of each of the working disks are made in the form of “Laval nozzles” to enable operation a heat generator in a pulsating mode of a fluid flow. In addition, this heat generator further comprises an unloading disk unit in the form of an additional disk rigidly mounted on the shaft, with a carbon-plastic bearing used as a bearing mounted on the inlet side.

К недостаткам известной установки следует отнести сравнительно малую эффективность нагрева воды в режиме работы на потребителя и сложную конструкцию наклоненных к оси вала рабочих дисков, имеющих на периферии отверстия криволинейного профиля в виде «сопел Лаваля». При характерной скорости вращения приводного вала 3000 об/мин наклон рабочих дисков к оси вращения вызывает появление на валу знакопеременных изгибающих моментов и значительных сил реакции в подшипниковых узлах, снижающих ресурс теплогенератора. Кроме того, изготовление на периферии дисков большого количества отверстий криволинейного профиля в виде «сопел Лаваля» требует использования достаточно сложных методов обработки металлических дисков, специальной оснастки и инструментов.The disadvantages of the known installation include the relatively low efficiency of heating water in the consumer mode and the complex design of the working disks inclined to the shaft axis, having curvilinear holes in the form of “Laval nozzles” at the periphery. At a characteristic speed of rotation of the drive shaft of 3000 rpm, the inclination of the working disks to the axis of rotation causes the appearance of alternating bending moments and significant reaction forces on the shaft in the bearing units, which reduce the life of the heat generator. In addition, the manufacture on the periphery of the disks of a large number of holes of a curved profile in the form of "Laval nozzles" requires the use of fairly complex methods of processing metal disks, special equipment and tools.

Такое выполнение полезной модели позволяет решить поставленную задачу создания сравнительно простой, технологичной и эффективной установки для гидродинамического нагрева жидкости, изготовление основных узлов которой доступно для малых предприятий и ремонтных мастерских. Указанная задача наиболее просто решается при нарезании резьбы в сквозных отверстиях на периферии рабочих дисков и на внутренней поверхности рабочей части корпуса теплогенератора, а также при накатке, штамповке или дробеструйной обработке указанных поверхностей для создания на них углублений и выступов необходимых размеров.This embodiment of the utility model allows us to solve the problem of creating a relatively simple, technologically advanced and efficient installation for hydrodynamic heating of liquids, the manufacture of the main components of which is available for small enterprises and repair shops. This problem is most easily solved by threading through holes on the periphery of the working disks and on the inner surface of the working part of the heat generator housing, as well as by rolling, stamping or shot peening of these surfaces to create recesses and protrusions of the required size on them.

Выполнение на внутренней поверхности корпуса и в отверстиях на периферии рабочих дисков регулярно или нерегулярно расположенных выступов, чередующихся с углублениями или пазами, например, в виде резьбы треугольного или прямоугольного сечения обеспечивает при работе устройства дополнительную гидродинамическую кавитацию нагреваемой жидкости в зоне выступов и повышение эффективности ее нагрева. При этом кавитационные явления возникают прежде всего за пределами острых кромок выступов в области расположенных ниже по потоку движения жидкости углублениях в виде пазов, канавок и впадин.The execution on the inner surface of the housing and in the holes on the periphery of the working disks of regularly or irregularly located protrusions, alternating with recesses or grooves, for example, in the form of a thread of triangular or rectangular cross-section, provides when the device is operating, additional hydrodynamic cavitation of the heated fluid in the zone of the protrusions and increase its heating efficiency . In this case, cavitation phenomena occur primarily outside the sharp edges of the protrusions in the recesses located in the form of grooves, grooves and depressions located downstream of the fluid flow.

На фиг.1 представлена принципиальная блок-схема установки для гидродинамического нагрева теплоносителя в системе обогрева жилых помещений, на фиг.2 показаны части корпуса и рабочего колеса теплогенератора, оснащенного упомянутыми кавитирующими элементами.Figure 1 presents a schematic block diagram of an installation for hydrodynamic heating of a heat carrier in a heating system of residential premises; figure 2 shows parts of the housing and the impeller of a heat generator equipped with the above cavitating elements.

Установка для гидродинамического нагрева теплоносителя (воды) в системе обогрева жилых помещений (фиг.1) содержит гидродинамический теплогенератор 1, включающий цилиндрический корпус 2 с входным 3 и выходным 4 патрубками, а также установленный по оси корпуса 2 приводной вал 5 и присоединенный к валу 5 с помощью муфты 6 электродвигатель 7. Основной гидравлический контур 8 установки содержит циркуляционный насос 9, параллельно включенные батареи 10 водяного отопления и тепловой аккумулятор 11, уравнительную емкость 12, воздушный клапан 13, линию байпаса 14 и линию 15 с вспомогательным патрубком для подачи теплоносителя в цилиндрическую часть теплогенератора 1.Installation for hydrodynamic heating of the coolant (water) in the heating system of residential premises (figure 1) contains a hydrodynamic heat generator 1, including a cylindrical housing 2 with input 3 and output 4 nozzles, as well as a drive shaft 5 mounted along the axis of the housing 2 and attached to the shaft 5 using the coupling 6, the electric motor 7. The main hydraulic circuit 8 of the installation contains a circulation pump 9, parallel connected water heating batteries 10 and a heat accumulator 11, equalization tank 12, air valve 13, line by pass 14 and line 15 with an auxiliary pipe for supplying the coolant to the cylindrical part of the heat generator 1.

Для заданного функционирования гидравлической системы установки в гидравлический контур 8 включены шесть дистанционно управляемых запорных вентилей 16 и соответствующее число вентилей 17 на входе батарей 10, а в контрольных точках контура 8 установлены манометрические 18 и температурные 19 датчики, дистанционный тахометр 20 и дистанционный датчик уровня 21. Цепи питания электродвигателя 7 и электродвигателя циркуляционного насоса 9, а также управляющие входы дистанционно управляемых запорных вентилей 16 и выходы датчиков 18, 19, 20, 21 соединены линиями 22, 23, 24 с соответствующими выходами и входами блока управления 25, входящего в состав пульта 26 для автоматического управления работой установки на каждом из предусмотренных режимов эксплуатации.For a given functioning of the hydraulic system of the installation, six remotely controlled shut-off valves 16 and a corresponding number of valves 17 at the input of the batteries 10 are included in the hydraulic circuit 8, and gauge 18 and temperature 19 sensors, a remote tachometer 20 and a remote level sensor 21 are installed at the control points of the circuit 8. Are the power circuits of the electric motor 7 and the motor of the circulation pump 9, as well as the control inputs of the remotely controlled shut-off valves 16 and the outputs of the sensors 18, 19, 20, 21 22, 23, 24 with the corresponding outputs and inputs of the control unit 25, which is part of the remote control 26 for automatic control of the installation at each of the specified operating modes.

Гидродинамический теплогенератор 1 (фиг.2) предложенного устройства для нагрева жидкости включает цилиндрический корпус 2, первый торцевой фланец 27 и первый рабочий диск 28, снабженный на периферии сквозными отверстиями 29, оси которых выполнены параллельными оси корпуса 2 (входной 3 и выходной 4 патрубки и приводной вал 5, на котором жестко закреплены рабочие диски 28 теплогенератора 1 на фиг.2 не показаны).The hydrodynamic heat generator 1 (figure 2) of the proposed device for heating the liquid includes a cylindrical body 2, a first end flange 27 and a first working disk 28, provided at the periphery with through holes 29, the axes of which are parallel to the axis of the housing 2 (input 3 and output 4 nozzles and the drive shaft 5, on which the working disks 28 of the heat generator 1 are not fixed, are not shown in FIG. 2).

Согласно полезной модели часть или вся внутренняя поверхность корпуса 2 за пределами цилиндрической поверхности рабочего диска 28 или между смежными рабочими дисками может быть снабжена регулярными спиральными канавками 30 с выступами 31 прямоугольного или иного сечения, выполнеными, например, с помощью накатки в токарном станке. Указанные выступы и углубления на части внутренней поверхности корпуса 2 между смежными рабочими дисками 28 могут иметь также вид прямых пазов, параллельных образующей корпуса 2 (не показаны). Глубина канавок или пазов между выступами на внутренней поверхности корпуса 2 и в сквозных отверстиях 29 условно показана на фиг.2 пунктирными линиями.According to a utility model, part or all of the inner surface of the housing 2 outside the cylindrical surface of the working disk 28 or between adjacent working disks can be provided with regular spiral grooves 30 with projections 31 of a rectangular or other section, made, for example, by knurling in a lathe. These protrusions and recesses on the part of the inner surface of the housing 2 between adjacent working disks 28 may also have the form of straight grooves parallel to the generatrix of the housing 2 (not shown). The depth of the grooves or grooves between the protrusions on the inner surface of the housing 2 and in the through holes 29 are conventionally shown in figure 2 by dashed lines.

Для решения поставленной задачи путем создания зон дополнительной гидродинамической кавитации в нагреваемой жидкости регулярно расположенные выступы внутри сквозных отверстий 29 могут располагаться как на всех отверстиях, так и на некоторой их части. В данном конкретном случае внутренняя цилиндрическая поверхность отверстий 29 на периферии одного или нескольких рабочих дисков 28 снабжена спиральными выступами с канавками между ними, образующими стандартную, специальную, мелкую или глубокую резьбу треугольного, прямоуголиного или иного сечения (витки резьбы на фиг.2 обозначены поз.32). В соответствии с предложенной полезной моделью такая резьба может быть нарезана также лишь на выходной части отверстий 29 на периферии рабочих дисков 28, поскольку именно на выходе отверстий 29 формируются наиболее благоприятные условия для образования кавитационных пузырьков.To solve this problem by creating zones of additional hydrodynamic cavitation in the heated fluid, regularly located protrusions inside the through holes 29 can be located both on all holes and on some part of them. In this particular case, the inner cylindrical surface of the holes 29 on the periphery of one or more working disks 28 is provided with spiral protrusions with grooves between them, forming a standard, special, shallow or deep thread of a triangular, rectangular or other cross-section (thread turns in Fig. 2 are indicated by pos. 32). In accordance with the proposed utility model, such a thread can also be cut only at the outlet of the holes 29 on the periphery of the working disks 28, since it is at the outlet of the holes 29 that the most favorable conditions for the formation of cavitation bubbles are formed.

При этом на цилиндрической поверхности 33, по крайней мере, одного рабочего диска 28 может быть выполнено несколько кольцевых пазов 34, которые могут иметь небольшие глубину и ширину в пределах 0,5-2 мм для выполнения ими, в том числе, функции лабиринтного уплотнения, применяемого на вращающихся валах высокооборотных машин. В случае использования одного более глубокого кольцевого паза 34, изображенного ни фиг.2, его функции заключаются, преимущественно, в развитии на кромках паза кавитационных зон, как и в случае глухих радиальных отверстии, обычно располагаемых на цилиндрической поверхности диска 28 (на фиг 2 последние не показаны).Moreover, on the cylindrical surface 33 of at least one working disk 28, several annular grooves 34 can be made, which can have small depth and width within 0.5-2 mm for them to perform, including the labyrinth seal function, used on rotating shafts of high-speed machines. In the case of using one deeper annular groove 34 shown in FIG. 2, its functions consist mainly in developing cavitation zones on the edges of the groove, as in the case of blind radial holes, usually located on the cylindrical surface of the disk 28 (in FIG. 2, the last not shown).

Одновременно торцевые части поверхности рабочего диска 28 в диаметрально и аксиально противоположных секторах могут быть снабжены плоскими выточками 35 с прямым или дугообразным краем вдоль радиуса или хорды окружности диска 28. На фиг.2 одна плоская выточка 35 размещена со стороны первого торцевого фланца 27, а вторая плоская выточка (не показана) размещена в противоположном относительно оси и плоскости диска 28 секторе, то есть в нижней части этого диска на его противоположной стороне. Поз. 36 на фиг.2 обозначен зазор между первым рабочим диском 28 и фланцем 27, по которому жидкость поступает от патрубка 3 к сквозным отверстиям 29.At the same time, the end parts of the surface of the working disk 28 in diametrically and axially opposite sectors can be equipped with flat recesses 35 with a straight or curved edge along the radius or chord of the circumference of the disk 28. In Fig. 2, one flat recess 35 is placed on the side of the first end flange 27, and the second a flat undercut (not shown) is placed in the sector opposite to the axis and plane of the disk 28, that is, in the lower part of the disk on its opposite side. Pos. 36, figure 2 shows the gap between the first working disk 28 and the flange 27, through which the fluid flows from the pipe 3 to the through holes 29.

Согласно предложенной полезной модели указанные кавитирующие элементы на внутренней поверхности корпуса 2 теплогенератора 1, в отверстиях 29 на периферии рабочих дисков 28, а также на их торцевых и цилиндрических поверхностях могут быть выполнены как по отдельности, так и все вместе. При этом обязательным для решения поставленной задачи является наличие кавитирующих элементов, прежде всего, на внутренней поверхности сквозных отверстий 29, а затем на внутренней поверхности корпуса 2 или одновременно в указанных местах теплогенератора 1. Как было указано, в отдельных случаях кавитирующие элементы могут располагаться не на всех отверстиях 29 или только на части их длины, что влияет на общий уровень кавитации в жидкости, но оказывается достаточным для решения поставленной задачи. Количество и объем кавитационных зон в нагреваемой жидкости напрямую связаны с числом и размерами используемых кавитирующих элементов предложенного вида.According to the proposed utility model, these cavitating elements on the inner surface of the housing 2 of the heat generator 1, in the holes 29 on the periphery of the working disks 28, as well as on their end and cylindrical surfaces, can be performed either individually or all together. At the same time, it is mandatory to solve the problem posed by the presence of cavitating elements, first of all, on the inner surface of the through holes 29, and then on the inner surface of the housing 2 or simultaneously at the indicated locations of the heat generator 1. As was indicated, in some cases, cavitating elements may not be located on all openings 29 or only part of their length, which affects the overall level of cavitation in the liquid, but is sufficient to solve the problem. The number and volume of cavitation zones in the heated fluid are directly related to the number and size of the cavitation elements used of the proposed type.

Характерные размеры выступов и углублений на указанных элементах рабочих дисков 28 и корпуса 2, например, в виде треугольной резьбы, могут находиться (для шага и глубины) в пределах от 0,3 до 1,5 мм для отверстий 29 и от 1 до 4 мм для внутренней поверхности корпуса 2. Для выступов, образованных прямоугольной резьбой, указанные размеры могут иметь большие значения. Глубина плоских выточек 35 на торцевой части поверхности рабочего диска 28 может составлять 2-8 мм при толщине диска 28 от 10 до 20 мм, площадь выточек 35 может достигать 20-40% от площади торцевой поверхности диска 28. Использование линии байпаса 14 позволяет улучшить условия рабочего запуска теплогенератора 1, а применение дополнительной линии 15 для подачи теплоносителя в цилиндрическую часть корпуса 2 позволяет регулировать гидравлическое сопротивление теплогенератора 1 на отдельных режимах его работы.The characteristic dimensions of the protrusions and recesses on the indicated elements of the working disks 28 and the housing 2, for example, in the form of a triangular thread, can be (for pitch and depth) in the range from 0.3 to 1.5 mm for holes 29 and from 1 to 4 mm for the inner surface of the housing 2. For the protrusions formed by a rectangular thread, the indicated dimensions can have large values. The depth of the flat grooves 35 on the end part of the surface of the working disk 28 can be 2-8 mm with a thickness of the disk 28 from 10 to 20 mm, the area of the grooves 35 can reach 20-40% of the area of the end surface of the disk 28. Using the bypass line 14 can improve conditions working start of the heat generator 1, and the use of an additional line 15 for supplying the coolant to the cylindrical part of the housing 2 allows you to adjust the hydraulic resistance of the heat generator 1 in separate modes of its operation.

Указанные выше наиболее оптимальные соотношения размеров кавитирующих элементов на внутренней поверхности корпуса 2 и на рабочих дисках 28 были получены в результате проведенных авторами и разработчиками теоретических и натурных исследований отдельных систем предложенной установки. Полученные результаты использованы при проведении проектно-конструкторских работ в ходе создания промышленной установки для гидродинамического нагрева жидкости.The aforementioned most optimal ratios of the sizes of cavitating elements on the inner surface of the housing 2 and on the working disks 28 were obtained as a result of theoretical and full-scale studies of individual systems of the proposed installation by the authors and developers. The results obtained were used during design and development work during the creation of an industrial installation for hydrodynamic heating of a liquid.

Установка для гидродинамического нагрева жидкости в системе обогрева жилых помещений функционирует следующим образом.Installation for hydrodynamic heating of a liquid in a heating system of residential premises operates as follows.

Основным механизмом генерирования тепла в теплогенераторе данного типа является нагрев жидкости за счет вязкостного трения слоев жидкости, в том числе, в слоях, пограничных с твердыми стенками корпуса 2 и рабочих дисков 28 теплогенератора 1. Другим механизмом генерирования тепла в данной установке является получение тепловой энергии за счет кавитации в рабочей жидкости. Гидродинамическая кавитация представляет собой эффективное средство концентрации энергии звуковых волн низкой плотности в высокую плотность энергии, связанную с пульсациями и захлопыванием кавитационных пузырьков. В момент схлопывания кавитационного пузырька, давление и температура газа внутри них достигают значительных величин. Энергия, сообщаемая жидкости за счет схлопывания кавитационных пузырьков, прямо пропорциональна их количеству. Степень развитости кавитации определяет индекс кавитации, показывающий отношение объема кавитационного облака к общему объему жидкости в активной рабочей зоне.The main mechanism of heat generation in this type of heat generator is the heating of the fluid due to the viscous friction of the fluid layers, including in the layers adjacent to the solid walls of the housing 2 and the working disks 28 of the heat generator 1. Another heat generation mechanism in this installation is to obtain heat energy for due to cavitation in the working fluid. Hydrodynamic cavitation is an effective means of concentrating the energy of low-density sound waves into a high energy density associated with pulsations and collapse of cavitation bubbles. At the moment of the collapse of the cavitation bubble, the pressure and temperature of the gas inside them reach significant values. The energy supplied by the fluid due to the collapse of cavitation bubbles is directly proportional to their quantity. The degree of development of cavitation is determined by the cavitation index, which shows the ratio of the volume of the cavitation cloud to the total volume of liquid in the active working zone.

При создании полезной модели учитывались следующие факторы, связанные с гидродинамикой обтекания жидкостью рабочих частей теплогенератора 1. Максимальное растяжение тщательно очищенной воды, достигнутое при растяжении воды при 10°С, составляет около 280 кг/см², обычно же ее разрыв возникает при давлениях, лишь немного меньших давления насыщенного пара жидкости (см., например. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. Ред. И.П. Голямина - М.: «Советская энциклопедия», 1979, с. 156). Для развития кавитационных процессов в жидкости можно увеличить гидростатическое давление или изменить соответствующие формы элементов конструкции, влияющих на понижение давления вследствие больших местных скоростей в потоке движущейся капельной жидкости. Увеличение скорости потока после начала кавитации вызывает быстрое возрастание числа кавитационных пузырьков, вслед за этим происходит их объединение в общую кавитационную каверну, зачем течение переходит в струйное. Сокращение кавитационного пузырька происходит с большой скоростью и сопровождается, своего рода гидравлическим ударом, тем более сильным, чем меньше газа содержит пузырек. Особенно быстро струйное течение организуется в случае плохо обтекаемых тел.When creating a utility model, the following factors were taken into account related to the hydrodynamics of the fluid flowing around the working parts of the heat generator 1. The maximum stretching of thoroughly purified water, achieved by stretching the water at 10 ° C, is about 280 kg / cm ² , usually its rupture occurs at pressures, only slightly lower pressures of saturated liquid vapor (see, for example. Ultrasound. Small Encyclopedia. Head. Ed. IP Golyamina - M .: “Soviet Encyclopedia”, 1979, p. 156). For the development of cavitation processes in a fluid, it is possible to increase the hydrostatic pressure or change the corresponding forms of structural elements that affect the decrease in pressure due to high local speeds in the flow of a dropping liquid. An increase in the flow velocity after the beginning of cavitation causes a rapid increase in the number of cavitation bubbles, after which they are combined into a common cavitation cavity, why the flow passes into the jet. The contraction of the cavitation bubble occurs with great speed and is accompanied by a kind of hydraulic shock, the stronger, the less gas the bubble contains. Especially quickly, the jet stream is organized in the case of poorly streamlined bodies.

Для функционирования системы обогрева жилых помещений в основном гидравлический контур 8 подключают гидродинамический теплогенератор 1 с приводным валом 5, муфтой 6 и электродвигателем 7. При этом контур 8 системы обогрева должен содержать циркуляционный насос 9, параллельно включенные батареи 10 водяного отопления и тепловой аккумулятор 11, уравнительную емкость 12, воздушный клапан 13 и линию байпаса 14. Тепловой аккумулятор 11 предназначен, в том числе, для обеспечения работоспособности установки в период отключения электроэнергии.For the functioning of the heating system of residential premises, basically a hydraulic circuit 8 is connected to a hydrodynamic heat generator 1 with a drive shaft 5, a coupling 6 and an electric motor 7. Moreover, the circuit 8 of the heating system must contain a circulation pump 9, parallel connected water heating batteries 10 and a heat accumulator 11, equalizing capacity 12, air valve 13 and bypass line 14. The heat accumulator 11 is intended, inter alia, to ensure the operability of the installation during a power outage.

До включения установки теплоноситель, например, вода должна заполнить гидравлический контур 8 из емкости 12. После включения питания по командам с блока 25 пульта управления 26 включаются насос 9 и привод 7 для вращения рабочих дисков 28 теплогенератора 1. Насос 9 обеспечивает на входе теплогенератора 1 давление воды 4-7 атм. Вода из насоса 9 через входной патрубок 3 поступает в полость корпуса 2 теплогенератора 1, рабочие диски 28 которого приводят жидкость в состояние вихревого течения, в том числе, внутри сквозных отверстий 29. При этом в теплоносителе осуществляется интенсивное гидромеханическое вязкостное трение слоев жидкости, сопровождаемое ее нагревом. При взаимодействии жидкости с рабочим диском 28 или системой дисков, преимущественно в зоне сквозных отверстий 29, теплоноситель испытывает, наряду с гидромеханическим, также гидродинамический нагрев, связанный с кавитационными процессами в жидкости.Before starting the installation, the heat carrier, for example, water should fill the hydraulic circuit 8 from the tank 12. After turning on the power, the pump 9 and the drive 7 are turned on for commands from the control unit 25 of the control panel 26 to rotate the working disks 28 of the heat generator 1. The pump 9 provides pressure at the input of the heat generator 1 water 4-7 atm. Water from the pump 9 through the inlet pipe 3 enters the cavity of the housing 2 of the heat generator 1, the working disks 28 of which bring the liquid into a state of vortex flow, including inside the through holes 29. In this case, intensive hydromechanical viscous friction of the fluid layers is carried out in the coolant, accompanied by it by heating. When the liquid interacts with the working disk 28 or the disk system, mainly in the area of the through holes 29, the coolant experiences, along with hydromechanical, also hydrodynamic heating associated with cavitation processes in the liquid.

Дистанционно управляемые запорные вентили 16 в контуре 8 и 17 на входе батарей 10 должны обеспечивать автоматическое управление и работу гидравлической системы установки в режимах запуска и штатного функционирования теплогенератора 1. Своевременное открытие и закрытие дистанционно управляемых вентилей 16, 17 обеспечивается посредством передачи к ним управляющих сигналов от блока 25 пульта управления 26 с учетом данных о состоянии теплоносителя в контрольных точках контура 8 от манометрических 18 и температурных 19 датчиков, а также сигналов от дистанционного тахометра 20 и дистанционного датчика уровня 21. Одновременно по линиям 22, 23 от блока 25 осуществляется подача питания на электродвигатель 7 теплогенератора 1 и электродвигатель циркуляционного насоса 9 для функционирования установки на каждом из предусмотренных режимов эксплуатации. Количество оборотов привода вала 5 теплогенератора 1 регистрируется тахометром 20, при этом номинальное значение скорости вращения рабочих дисков 28 обычно составляет 3000 об/мин.Remote-controlled shut-off valves 16 in the circuit 8 and 17 at the input of the batteries 10 should provide automatic control and operation of the hydraulic system of the installation in the start-up and normal operation of the heat generator 1. Timely opening and closing of the remote-controlled valves 16, 17 is provided by transmitting control signals from them block 25 of the control panel 26, taking into account data on the state of the coolant at the control points of circuit 8 from gauge 18 and temperature sensors 19, as well as signals from a remote tachometer 20 and a remote level sensor 21. At the same time, lines 22, 23 from block 25 supply power to the electric motor 7 of the heat generator 1 and the electric motor of the circulation pump 9 to operate the unit in each of the specified operating modes. The number of revolutions of the drive shaft 5 of the heat generator 1 is recorded by the tachometer 20, while the nominal value of the speed of rotation of the working disks 28 is usually 3000 rpm

При работе теплогенератора 1 жидкость поступает под давлением от насоса 9 через входной патрубок 3 и зазор 36 к сквозным отверстиям 29 на периферии рабочих дисков 28. Практически весь поток жидкости через теплогенератор 1 вынужден проходить через отверстия 29, тогда как ее расход через зазор между цилиндрическими поверхностями диска 28 и корпуса 2 может составлять сравнительно малую величину. Благодаря наличию на внутренней поверхности отверстий 29 регулярно расположенных выступов и углублений создаются упомянутые зоны дополнительной гидродинамической кавитации в нагреваемой жидкости. Именно спиральные выступы 32 в отверстиях 29, образующие резьбу, например, треугольного сечения формируют условия для интенсивного образования кавитационных пузырьков при высоких скоростях течения жидкости.During operation of the heat generator 1, the liquid flows under pressure from the pump 9 through the inlet 3 and the gap 36 to the through holes 29 on the periphery of the working disks 28. Almost the entire liquid flow through the heat generator 1 is forced to pass through the holes 29, while its flow rate through the gap between the cylindrical surfaces the disk 28 and the housing 2 can be a relatively small amount. Due to the presence on the inner surface of the openings 29 of regularly located protrusions and recesses, said zones of additional hydrodynamic cavitation in the heated fluid are created. It is the spiral protrusions 32 in the holes 29 that form the thread, for example, of a triangular section, which form the conditions for the intensive formation of cavitation bubbles at high flow rates.

На выступах 32 жидкость испытывает особенно значительные локальные знакопеременные пульсации расхода и давления, обусловленные вихревыми, стуйными и импульсно-волновыми процессами. Так, при средней скорости движения воды в корпусе 2 теплогенератора 1 в пределах 6-10 м/с на острых кромках выступов 32 можно достичь высокой скорости вихревого течениия жидкости более 20-50 м/с, достаточной для возникновения кавитации. При локальных значениях скорости жидкости кавитационные разрывы в потоке жидкости проявляются также на внутренней цилиндрической поверхности корпуса 2 между рабочими дисками 28, где выполнены регулярные спиральные или прямые выступы 31, чередующиеся с канавками или пазами 30. Аналогичные явления, но в меньшей степени, возникают также в области глухих отверстий (не показаны) и кольцевых пазов 34 на цилиндрической поверхности дисков или в упомянутых плоских выточках 35 на торцевых частях поверхности рабочих дисков 28.On protrusions 32, the liquid experiences especially significant local alternating pulsations of flow and pressure due to vortex, flock and pulse-wave processes. So, with an average speed of water in the housing 2 of the heat generator 1 within 6-10 m / s on the sharp edges of the protrusions 32, it is possible to achieve a high velocity of the vortex fluid flow of more than 20-50 m / s, sufficient for cavitation to occur. At local values of the fluid velocity, cavitation discontinuities in the fluid flow also appear on the inner cylindrical surface of the housing 2 between the working disks 28, where regular spiral or straight protrusions 31 are made, alternating with grooves or grooves 30. Similar phenomena, but to a lesser extent, also occur in areas of blind holes (not shown) and annular grooves 34 on the cylindrical surface of the disks or in the aforementioned flat recesses 35 on the end parts of the surface of the working disks 28.

Как указывалось, обязательным для создания зон интенсивной кавитации является наличие кавитирующих элементов, прежде всего, на внутренней поверхности отверстий 29, а также на внутренней поверхности корпуса 2 или одновременно на тех и других. Дополнительные кавитирующие элементы на цилиндрической поверхности 33 рабочего диска 28 в виде глухих радиальных отверстий или кольцевых пазов 34, а также в виде плоских выточек 35 на торцевых частях поверхности рабочего диска 28 обеспечивают свой дополнительный вклад в развитие кавитационных процессов в жидкости.As indicated, the presence of cavitating elements, primarily on the inner surface of the holes 29, as well as on the inner surface of the housing 2, or both at the same time, is mandatory for creating zones of intense cavitation. Additional cavitating elements on the cylindrical surface 33 of the working disk 28 in the form of blind radial holes or annular grooves 34, as well as flat grooves 35 on the end parts of the surface of the working disk 28 provide their additional contribution to the development of cavitation processes in the liquid.

Вращаясь с частотой около 3000 об/мин, рабочие диски 28 формируют процессы вязкого трения в слоях жидкости, протекающей в рабочем объеме теплогенератора 1, и соответственно ее гидромеханический нагрев. При интенсивном завихрении потока воды вблизи входных и выходных кромок сквозных отверстий 29 образуется множество кавитационных пузырьков, которые группируются, образуя кавитационную область (пульсирующую каверну) сложной и изменчивой формы. На выходе из сквозных отверстий 29, благодаря наличию острых кромок на выступах 31 и пазах 30 па внутренней поверхности цилиндрического корпуса 2, возникают высокоскоростные завихрения и пульсации потока воды, обеспечивающие появление новых кавитационных зон и дополнительный гидродинамический нагрев жидкости.Rotating with a frequency of about 3000 rpm, the working disks 28 form the processes of viscous friction in the layers of fluid flowing in the working volume of the heat generator 1, and accordingly its hydromechanical heating. With an intense swirl of the water flow near the inlet and outlet edges of the through holes 29, a lot of cavitation bubbles form, which are grouped together to form a cavitation region (pulsating cavity) of complex and variable shape. At the exit from the through holes 29, due to the presence of sharp edges on the protrusions 31 and grooves 30 pas on the inner surface of the cylindrical body 2, high-speed turbulences and pulsations of the water flow occur, providing the appearance of new cavitation zones and additional hydrodynamic heating of the liquid.

При быстром вращении рабочего диска 28 центробежные силы и давление на входе в теплогенератор 1 стремятся протолкнуть воду через сквозные отверстия 29, а также выбросить ее из имеющихся глухих отверстий и из кольцевого паза 34 на цилиндрической поверхности 33 диска 28. При выходе за пределы диска вихревые струи воды направляются с высокой скоростью на чередующиеся выступы 31 внутренней поверхности корпуса 2. Скорость отдельных участков потока в области среза диска 28 на выходе из сквозных отверстий 29 резко и с высокой частотой изменяется, возникают сильные пульсации жидкости, также сопровождающиеся кавитацией.With the rapid rotation of the working disk 28, centrifugal forces and pressure at the inlet to the heat generator 1 tend to push water through the through holes 29, and also to throw it out of the existing blind holes and from the annular groove 34 on the cylindrical surface 33 of the disk 28. When the vortex jets leave the disk water is directed at high speed to alternating protrusions 31 of the inner surface of the housing 2. The speed of individual sections of the stream in the region of the cut of the disk 28 at the exit from the through holes 29 changes sharply and with high frequency There are strong pulsations of the fluid, also accompanied by cavitation.

Элементарный столб воды в сечении кольцевого паза 34 на цилиндрической поверхности диска 28 при его интенсивном вращении испытывает значительные растягивающие усилия вплоть до разрыва сплошности воды, порождая кавитационные явления. Под действием центробежных сил оторвавшийся от дна кольцевого паза 34 участок воды, выбрасывается в радиальном направлении из углубления и с большой скоростью ударяется в сопряженную внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса 2. В результате вдоль окружности диска 28 возникают серии ударных волн, которые способствуют схлопыванию кавитационных пузырьков в жидкости как в зазоре, так и на выходе из зазора между рабочим диском 28 и корпусом 2 теплогенератора 1. При схлопывании температура внутри кавитационных пузырьков повышается до нескольких тысяч градусов по Цельсию и в процессе ряда быстрых периодических сжатиий и расширениий кавитационных пузырьков происходит достаточно сильный нагрев парогазовой смеси в них, а затем и всей воды в области рабочего диска.An elementary column of water in the cross section of the annular groove 34 on the cylindrical surface of the disk 28 undergoes intense tensile forces during its intensive rotation up to breaking the continuity of water, causing cavitation phenomena. Under the action of centrifugal forces, a portion of water that has torn off from the bottom of the annular groove 34 is ejected radially from the recess and at high speed strikes the mating inner cylindrical surface of the housing 2. As a result, a series of shock waves arise along the circumference of the disk 28, which contribute to the collapse of cavitation bubbles in the liquid both in the gap and at the exit from the gap between the working disk 28 and the housing 2 of the heat generator 1. When collapsing, the temperature inside the cavitation bubbles rises to several kih thousand degrees Celsius and in the process a number of fast periodic compression and expansion of the cavitation bubbles occurs sufficiently strong heating of the steam-gas mixture therein, and then the entire working area of the disc in water.

Для дополнительного вихреобразования и предотвращения забивания узких рабочих каналов теплогенератора 1 в кольцевых зазорах между периферией рабочих дисков 28 и внутренней стенкой цилиндрического корпуса 2 частицами различных механических примесей желательно обеспечить дополнительный пульсирующий режим работы устройства. Для этого в упомянутом патенте РФ №2269727 каждый из рабочих дисков теплогенератора установливался под одинаковым по величине острым углом по отношению к валу. В предложенной установке торцевые части поверхности каждого из рабочих дисков 28 теплогенератора 1 в диаметрально и аксиально противоположных секторах снабжены плоскими выточками 35, что обеспечивает эффект, аналогичный наклону дисков, но при их перпендикулярном креплении на валу 5. В результате такого конструктивного исполнения рабочих дисков 28 обеспечиваются условия для дополнительной пульсации кавитирующего потока рабочей жидкости в теплогенераторе 1 при одновременном упрощении их конструкции и сохранении технологичности установки.For additional vortex formation and prevention of clogging of the narrow working channels of the heat generator 1 in the annular gaps between the periphery of the working disks 28 and the inner wall of the cylindrical body 2 by particles of various mechanical impurities, it is desirable to provide an additional pulsating mode of operation of the device. For this, in the aforementioned RF patent No. 2269727 each of the working disks of the heat generator was installed at the same acute angle with respect to the shaft. In the proposed installation, the end parts of the surface of each of the working disks 28 of the heat generator 1 in diametrically and axially opposite sectors are provided with flat recesses 35, which provides an effect similar to the inclination of the disks, but when they are mounted perpendicularly to the shaft 5. As a result of such a design, the working disks 28 are provided conditions for additional pulsation of the cavitating flow of the working fluid in the heat generator 1 while simplifying their design and maintaining the manufacturability of the installations and.

Наличие блока управления 25 пульта 26 и указанных связей между составными частями установки для гидродинамического нагрева жидкости она может функционировать в полностью автоматическом или полуавтоматическом режимах при различных уровнях потребления вырабатываемой тепловой энергии. Для выбранной мощности экспериментального образца теплогенератора 55 кВт при оптимальных условиях прокачки теплоносителя около 2-4 м³/час его температура поднимается до 10°С и более за один цикл прокачки заданного объема жидкости. Опыты, проведенные на действующем теплогенераторе, показали, что наличие инициирующих кавитацию элементов в виде выступов, чередующихся с углублениями, на сквозных отверстиях рабочего диска и/или на внутренней рабочей поверхности цилиндрического корпуса позволяет повысить эффективность нагрева на несколько градусов Цельсия на каждом рабочем диске по сравнению с известными устройствами того же назначения.The presence of the control unit 25 of the console 26 and the indicated connections between the components of the installation for hydrodynamic heating of the liquid, it can operate in fully automatic or semi-automatic modes at various levels of consumption of the generated heat energy. For the selected power of the experimental sample of the heat generator 55 kW under optimal conditions for pumping the coolant about 2-4 m ³ / h, its temperature rises to 10 ° C or more in one cycle of pumping a given volume of liquid. Experiments carried out on an existing heat generator showed that the presence of cavitation-initiating elements in the form of protrusions alternating with recesses on the through holes of the working disk and / or on the inner working surface of the cylindrical body allows to increase the heating efficiency by several degrees Celsius on each working disk compared with known devices of the same purpose.

Предложенная установка для получения тепловой энергии обеспечивает сравнительно более высокие значения теплового эффекта при одновременном упрощении и повышении технологичности конструкции. Повышение эффективности гидродинамического нагрева жидкости в предложенной полезной модели в сравнении с известными установками того же назначения достигается за счет создания оптимальных условий для образования наибольшего количества кавитационных зон в рабочем объеме теплогенератора. Полезная модель может быть использована для подогрева технологических жидкостей, отопления и горячего водоснабжения, а также в различных отраслях промышленности для проведения и интенсификации различных физико-химических процессов.The proposed installation for generating thermal energy provides a relatively higher value of the thermal effect while simplifying and increasing the manufacturability of the design. The increase in the efficiency of hydrodynamic heating of the liquid in the proposed utility model in comparison with known installations of the same purpose is achieved by creating optimal conditions for the formation of the greatest number of cavitation zones in the working volume of the heat generator. The utility model can be used for heating process liquids, heating and hot water supply, as well as in various industries for carrying out and intensification of various physicochemical processes.

Claims

1. Installation for hydrodynamic heating of a liquid, comprising a cylindrical housing with inlet and outlet nozzles, a drive shaft mounted along the axis of the housing, working disks with through holes on the periphery and an engine connected to the shaft, characterized in that on the inner surface of the through holes at least one working disk and / or on the inner surface of the cylindrical body outside the cylindrical surface of the working disk protrusions are made alternating with a recessed s, preferably in the form of thread triangular or rectangular cross-section of hydrodynamic cavitation for additional fluid to be heated in the zone of the projections.

2. Installation according to claim 1, characterized in that said projections are made regularly located as a result of turning or irregularly located as a result of stamping.

3. Installation according to claim 1, characterized in that at least one annular groove is made on the cylindrical surface of the working disks.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the end parts of the surface of each of the working disks in diametrically and axially opposite sectors are provided with flat recesses.

5. Installation according to claim 1, characterized in that on the inner surface of the cylindrical body grooves are made parallel to its generatrix.