RU2129689C1 - Swirl type heater - Google Patents
Swirl type heater Download PDFInfo
- Publication number
- RU2129689C1 RU2129689C1 RU98105584A RU98105584A RU2129689C1 RU 2129689 C1 RU2129689 C1 RU 2129689C1 RU 98105584 A RU98105584 A RU 98105584A RU 98105584 A RU98105584 A RU 98105584A RU 2129689 C1 RU2129689 C1 RU 2129689C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- shell
- envelope
- fluid
- heating
- Prior art date
Links
Landscapes
- Cyclones (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для нагрева жидкости, и может быть использовано в системах отопления зданий и сооружений, транспортных средств, подогрева воды для производственных и бытовых нужд, сушки сельхозпродуктов. Кроме того, устройство может быть использовано для подогрева непосредственно в трубопроводе вязких жидкостей типа нефти с целью снижения вязкости жидкости и улучшения ее реологических свойств. The invention relates to heat engineering, in particular to devices for heating liquids, and can be used in heating systems of buildings and structures, vehicles, heating water for industrial and domestic needs, drying agricultural products. In addition, the device can be used to heat directly in the pipeline viscous liquids such as oil in order to reduce the viscosity of the liquid and improve its rheological properties.
Вихревой нагреватель является источником тепловой энергии, получаемой за счет происходящих в системе жидкость - установка физических процессов, возникающих при вращательном и поступательном движении теплоносителя в системе под воздействием внешних сил. Электронасосным агрегатом обеспечиваются давление и расход теплоносителя, который при движении внутри предлагаемой конструкции вихревой установки разогревается до заданной температуры. A vortex heater is a source of thermal energy obtained due to the fluid occurring in the system - the installation of physical processes that occur during rotational and translational motion of the coolant in the system under the influence of external forces. The electric pump unit provides pressure and flow rate of the coolant, which, when moving inside the proposed design of the vortex unit, heats up to a predetermined temperature.
Уровень техники
Известны устройства тепловых насосов, использующих изменение физико-механических параметров среды, в частности давления и объема, для получения тепла.State of the art
Known devices of heat pumps using a change in the physico-mechanical parameters of the medium, in particular pressure and volume, to produce heat.
В известных устройствах в качестве среды может быть использована, например, паровоздушная смесь или жидкость. В этих устройствах путем изменения давления и скорости среды генерируется тепловая энергия, позволяющая снизить затраты электроэнергии для получения тепла. In known devices, for example, a vapor-air mixture or liquid can be used as a medium. In these devices, by changing the pressure and velocity of the medium, thermal energy is generated, which allows to reduce the cost of electricity to generate heat.
Так, известен тепловой насос, выполняющий функцию теплогенератора, рабочей средой которого является жидкость - вода, содержащий корпус в виде герметичного сферического сосуда, наполненного рабочей средой с расположенным в нем теплообменником, сетевой насос, обеспечивающий сжатие среды внутри корпуса, подающие и обратные тепломагистрали, оснащенные запорными вентилями, и потребитель тепла (а.с. СССР N 458591, F 25 B 29/00, 1972). So, it is known a heat pump that performs the function of a heat generator, the working medium of which is liquid - water, containing a casing in the form of a sealed spherical vessel filled with a working medium with a heat exchanger located in it, a network pump that provides compression of the medium inside the casing, supply and return heating lines, equipped shut-off valves, and heat consumer (AS USSR N 458591, F 25 B 29/00, 1972).
Основной недостаток описанного теплового насоса - очень высокое рабочее давление, развиваемое в корпусе, которое достигает 1000 атм. Такие рабочие параметры установки предъявляют повышенные требования к прочности корпусных деталей, запорных вентилей и трубопроводов, что приводит к увеличению себестоимости установки. The main disadvantage of the described heat pump is the very high working pressure developed in the housing, which reaches 1000 atm. Such operating parameters of the installation impose increased requirements on the strength of body parts, shut-off valves and pipelines, which leads to an increase in the cost of installation.
Кроме того, использование установки для отопления жилых помещений опасно ввиду высокого рабочего давления. In addition, the use of the installation for heating residential premises is dangerous due to the high working pressure.
Прототипом может служить устройство, описанное в патенте РФ (RU) 2045715, кл. F 25 B 29/00, 10.10.95. Согласно этому патенту в теплогенераторе, имеющем корпус с цилиндрической частью, установлен ускоритель движения жидкости, выполненный в виде циклона, торцевая сторона которого соединена с цилиндрической частью корпуса. В основании цилиндрической части, противолежащей циклону, смонтировано тормозное устройство. За тормозным устройством в цилиндрической части корпуса установлено дно с выходным отверстием, сообщающимся с выходным патрубком, соединенным с циклоном с помощью перепускного патрубка, причем соединение выполнено на торце циклона, противолежащем цилиндрической части корпуса соосно последнему. Тормозное устройство выполнено по меньшей мере из двух радиально расположенных ребер, закрепленных на центральной втулке. The prototype may be the device described in the patent of the Russian Federation (RU) 2045715, class. F 25 B 29/00, 10/10/95. According to this patent, in a heat generator having a body with a cylindrical part, an accelerator of fluid movement is made in the form of a cyclone, the end side of which is connected to the cylindrical part of the body. At the base of the cylindrical part opposite the cyclone, a brake device is mounted. Behind the brake device, a bottom is installed in the cylindrical part of the housing, with an outlet opening in communication with the outlet pipe connected to the cyclone by the bypass pipe, the connection being made at the end of the cyclone opposite the cylindrical part of the housing coaxially with the latter. The brake device is made of at least two radially spaced ribs mounted on a central hub.
Благодаря тому, что корпус теплогенератора в нижней части оснащен циклоном, рабочая жидкость под давлением, тангенциально поступая в него, проходит по спирали. Движение жидкости приобретает характер вихревого, скорость ее возрастает, и она попадает в цилиндрическую часть корпуса, диаметр которой в несколько раз превышает диаметр инжекционного отверстия, а затем в тормозное устройство. Такое конструктивное выполнение корпуса позволяет снизить скорость и давление среды, при этом в соответствии с законами термодинамики изменяется механическая энергия жидкости, направленная на возрастание ее температуры. Due to the fact that the body of the heat generator in the lower part is equipped with a cyclone, the working fluid under pressure, tangentially entering it, passes in a spiral. The movement of the liquid acquires the character of a vortex, its speed increases, and it enters the cylindrical part of the body, the diameter of which is several times the diameter of the injection hole, and then into the braking device. Such a structural embodiment of the housing allows to reduce the speed and pressure of the medium, while in accordance with the laws of thermodynamics, the mechanical energy of the fluid changes, aimed at increasing its temperature.
Дополнительное тормозное устройство, установленное в перепускном патрубке, повышает эффективность нагрева жидкости. Перепад давления на выходе из тормозного устройства в верхней части корпуса за счет соотношения выпускного отверстия корпуса и перепускного патрубка обеспечивает превалирование горячего потока жидкости над холодным. Перепускной патрубок обеспечивает перепускание жидкости из корпуса теплогенератора в выходной патрубок в случае закупорки выпускного отверстия, а также скачков давления жидкости в системе. An additional brake device installed in the bypass pipe increases the efficiency of heating the fluid. The differential pressure at the outlet of the brake device in the upper part of the housing due to the ratio of the outlet of the housing and the bypass pipe ensures the prevalence of the hot fluid flow over the cold. The bypass pipe provides fluid bypass from the heat generator body to the outlet pipe in case of blockage of the outlet, as well as pressure surges of the liquid in the system.
Недостатком известного устройства является снижение интенсивности нагрева теплоносителя из-за уменьшения скорости вращения по мере его удаления от циклона. Кроме того, имеются дополнительные потери тепла в перепускном патрубке, а также гидродинамические потери из-за малого диаметра и большой длины перепускного патрубка. Все это снижает эффективность теплогенератора в целом. A disadvantage of the known device is the decrease in the intensity of heating of the coolant due to a decrease in the rotation speed as it moves away from the cyclone. In addition, there are additional heat losses in the bypass pipe, as well as hydrodynamic losses due to the small diameter and large length of the bypass pipe. All this reduces the efficiency of the heat generator as a whole.
Технический результат от использования изобретения заключается в улучшении нагрева жидкости за счет создания положительной обратной связи по теплу путем обогрева всей поверхности внутренней цилиндрической оболочки потоком нагретой жидкости, движущейся между наружной и внутренней оболочками в направлении циклона, более полного использования тепла при обратной связи за счет циркуляции потока нагретого теплоносителя, возвращающего часть тепла на вход нагревателя, внутри системы (без наружного перепускного патрубка). Кроме того, обеспечивается поддержание постоянной скорости вращения жидкости на длине, по крайней мере двое большей, чем у прототипа, за счет шнеков во внутренней оболочке, щелевых завихрителей в конце внутренней оболочки и спиральных каналов между внутренней и наружной оболочками. The technical result from the use of the invention is to improve the heating of the liquid by creating a positive feedback on heat by heating the entire surface of the inner cylindrical shell with a stream of heated liquid moving between the outer and inner shells in the direction of the cyclone, more fully using heat in feedback due to the circulation of the stream heated coolant, which returns part of the heat to the heater inlet, inside the system (without an external bypass pipe). In addition, it is ensured that a constant rotation speed of the liquid is maintained over a length of at least two greater than that of the prototype due to the screws in the inner shell, slotted swirlers at the end of the inner shell and spiral channels between the inner and outer shells.
Сущность изобретения
Вихревой нагреватель - пассивный элемент нагревательной системы, обеспечивающей при достаточном давлении и количестве поступающей жидкости ее вихревое (вращательно-поступательное турбулентное) движение, при котором происходит интенсивный нагрев жидкости. Его функция - направление и обеспечение параметров потока, которые в сочетании с применяемым насосом наиболее эффективно преобразуют затрачиваемую на работу энергию в тепловую энергию, воспринимаемую теплоносителем.SUMMARY OF THE INVENTION
A vortex heater is a passive element of a heating system that provides, with sufficient pressure and the amount of incoming fluid, its vortex (rotational-translational turbulent) motion, during which intense heating of the fluid occurs. Its function is to direct and ensure flow parameters, which, in combination with the pump used, most efficiently convert the energy spent on work into the thermal energy perceived by the coolant.
Вихревой нагреватель не имеет движущихся и трущихся частей и представляет из себя систему каналов, в которых проходящая под давлением жидкость завихряется, изменяет свое направление и переносит тепло от одного участка завихрителя к другому, обеспечивая возрастающую интенсивность выделения тепла. The vortex heater does not have moving or rubbing parts and is a system of channels in which the fluid under pressure swirls, changes its direction and transfers heat from one section of the swirl to another, providing an increasing intensity of heat generation.
Поскольку при движении вдоль трубы шаг вращения изменяется по мере удаления от завихрителя и начинает преобладать поступательное движение, интенсивность нагрева по мере удаления от завихрителя уменьшается. Since when moving along the pipe, the rotation step changes with distance from the swirl and translational motion begins to dominate, the heating intensity decreases with distance from the swirl.
Предлагаемое изобретение позволяет:
- стабилизировать вращение перемещающейся жидкости вдоль всего нагревателя, обеспечивающего равномерное выделение тепла;
- создать два потока жидкости, движущихся по внутренней и внешней полости нагревателя и обеспечивающих положительную обратную связь по теплу, что повышает скорость нагрева.The present invention allows:
- stabilize the rotation of the moving fluid along the entire heater, providing uniform heat;
- create two fluid flows moving along the internal and external cavities of the heater and providing positive feedback on heat, which increases the heating rate.
Это достигается за счет того, что вихревой нагреватель, содержащий первую (внутреннюю) оболочку, с одной стороны (торца) которой установлен ускоритель движения жидкости, выполненный в виде циклона, входной патрубок которого предназначен для подключения к насосу, и выходной патрубок, согласно изобретению снабжен дополнительной (наружной) оболочкой, расположенной вокруг первой, по крайней мере одним спиральным каналом, расположенным между оболочками, и средством, обеспечивающим подачу жидкости из первой оболочки в спиральный канал, а выходной патрубок расположен на дополнительной оболочке со стороны ускорителя движения жидкости. This is achieved due to the fact that the vortex heater containing the first (inner) shell, on one side (end) of which is installed a fluid accelerator, made in the form of a cyclone, the inlet of which is designed to be connected to the pump, and the outlet, according to the invention, is equipped additional (outer) shell located around the first, at least one spiral channel located between the shells, and means for supplying fluid from the first shell to the spiral channel, and exit hydrochloric nozzle arranged in an extra casing from the accelerator liquid movement.
Средство, обеспечивающее подачу жидкости из первой оболочки в спиральный канал, может быть выполнено в виде щелей в первой оболочке, расположенных в ее конце, противоположном ускорителю движения жидкости. The means for supplying fluid from the first shell to the spiral channel can be made in the form of slots in the first shell located at its end, opposite the fluid accelerator.
Спиральные каналы могут быть образованы стальной лентой, навитой на первую (внутренннюю) оболочку с заданным шагом. Spiral channels can be formed by a steel tape wound on the first (inner) shell with a given step.
В первой оболочке на заданном расстоянии от ускорителя движения жидкости могут быть установлены шнековые завихрители. In the first shell at a predetermined distance from the fluid accelerator, screw swirls can be installed.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображен общий вид вихревого нагревателя. The invention is illustrated in the drawing, which shows a General view of the vortex heater.
Вихревой нагреватель содержит цилиндрический корпус 1, состоящий из внутренней оболочки 2, наружной оболочки 3 и дна 4, расположенного с одного торца (одной стороны) корпуса 1. С другой стороны (торца) корпуса установлен ускоритель 5 движения жидкости, выполненный в виде циклона, предназначенный для завихрения (закручивания) жидкости во внутренней оболочке 2. Входной патрубок 6 циклона предназначен для подключения нагревателя к напорному выходу насоса (на чертеже не показан). The vortex heater contains a cylindrical housing 1, consisting of an inner shell 2, an outer shell 3 and a bottom 4 located on one end (one side) of the housing 1. On the other side (end) of the housing, an accelerator 5 of fluid movement, made in the form of a cyclone, is designed to swirl (twist) the liquid in the inner shell 2. The inlet 6 of the cyclone is designed to connect the heater to the pressure outlet of the pump (not shown).
В конце внутренней оболочки 2 рядом с дном 4 (со стороны дна 4) расположено средство для подачи и завихрения потока жидкости из внутренней оболочки 2 в наружную оболочку 3. Это средство может быть выполнено, например, в виде двух щелей 7 во внутренней оболочке 2, примыкающих к дну 4 и расположенных диаметрально противоположно. At the end of the inner shell 2, near the bottom 4 (from the bottom 4), there is a means for supplying and swirling the fluid flow from the inner shell 2 into the outer shell 3. This tool can be made, for example, in the form of two slots 7 in the inner shell 2, adjacent to the bottom 4 and located diametrically opposite.
Между внутренней 2 и наружной 3 оболочками расположены каналы, образованные навивкой на внутреннюю трубу по спирали с заданным шагом ленты 8 из стали. Наружный размер навитой ленты соответствует внутреннему диаметру наружной оболочки. Between the inner 2 and outer 3 shells are channels formed by winding onto the inner pipe in a spiral with a given pitch of steel tape 8. The outer size of the wound tape corresponds to the inner diameter of the outer shell.
В нижней (по чертежу) части наружной оболочки со стороны циклона по касательной по ходу вращения жидкости приварен выходной патрубок 9, предназначенный для подключения к насосу или нагревательной (гидравлической) системе. In the lower (according to the drawing) part of the outer shell from the side of the cyclone tangentially in the direction of rotation of the fluid, an outlet pipe 9 is welded, which is designed to be connected to a pump or heating (hydraulic) system.
Для обеспечения постоянного вращения вдоль всей внутренней оболочки 2 на некотором удалении от циклона ставятся шнековые завихрители 10, предназначенные для обеспечения вращения потока с угловой скоростью, близкой к скорости на выходе из циклона. To ensure constant rotation along the entire inner shell 2 at some distance from the cyclone are placed screw swirls 10, designed to ensure rotation of the flow with an angular velocity close to the speed at the exit of the cyclone.
Вихревой нагреватель работает следующим образом. Vortex heater operates as follows.
Давление, создаваемое насосом (не показан) на входе циклона 5 завихряет поток жидкости, поступающей во внутреннюю оболочку 2. Генерирующий тепло вихревой поток жидкости через шнековые завихрители 10 подается в конец внутренней оболочки 2 и через диаметрально противоположно расположенные две щели 7 - в наружную оболочку 3. The pressure created by the pump (not shown) at the inlet of the cyclone 5 swirls the fluid flow entering the inner shell 2. The heat-generating swirl fluid flow through the screw swirls 10 is supplied to the end of the inner shell 2 and through the diametrically opposite two slots 7 to the outer shell 3 .
Поскольку влияние циклона 5 и щелей завихрителя 7 на вращение потока уже ослаблено из-за гидравлических потерь во внутренней оболочке 2, для его вращения с постоянным шагом используются специальные винтовые каналы, расположенные между внутренней и наружной оболочками, где жидкость вынуждена двигаться с постоянной скоростью и постоянным шагом. Since the influence of the cyclone 5 and slots of the swirl 7 on the flow rotation is already weakened due to hydraulic losses in the inner shell 2, special screw channels are used to rotate it with a constant pitch, located between the inner and outer shells, where the fluid is forced to move at a constant speed and constant step.
Для создания положительной обратной связи по теплу накопленное жидкостью тепло переносится теплоносителем ко входу внутренней трубы и частично через стенки внутренней трубы передается поступающему от насоса охлажденному потоку, повышая интенсивность его нагрева. Через выходной патрубок 9 жидкость отсасывается к насосу. Далее циркуляция повторяется. To create a positive feedback on heat, the heat accumulated by the liquid is transferred by the heat carrier to the inlet of the inner pipe and partially transmitted through the walls of the inner pipe to the cooled stream coming from the pump, increasing the intensity of its heating. Through the outlet pipe 9, the liquid is aspirated to the pump. Further, the circulation is repeated.
Таким образом, обеспечивается вращение потока жидкости на длине вдвое большей, с постоянным шагом и положительной обратной связью системы по теплу. Thus, the rotation of the fluid flow over a length twice as long, with a constant step and positive feedback of the system on heat, is ensured.
Отбор тепла может осуществляться забором части жидкости в нагревательную систему непосредственно из выходного патрубка 9 и входного патрубка 6 циклона ответвлением через тройники, или созданием теплообменника, отбирающего тепло от наружной оболочки 3. Heat can be taken by taking part of the liquid into the heating system directly from the outlet pipe 9 and the inlet pipe 6 of the cyclone by branching through tees, or by creating a heat exchanger that takes heat from the outer shell 3.
Возможны другие варианты, но это не влияет на конструкцию описанного вихревого нагревателя. Other options are possible, but this does not affect the design of the described vortex heater.
Один вихревой нагреватель является модулем. Для получения большей мощности модули объединяются в сборки с подбором и установкой насосов соответствующей производительности. One swirl heater is a module. To get more power, the modules are combined into assemblies with the selection and installation of pumps of appropriate performance.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98105584A RU2129689C1 (en) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | Swirl type heater |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98105584A RU2129689C1 (en) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | Swirl type heater |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2129689C1 true RU2129689C1 (en) | 1999-04-27 |
Family
ID=20203921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98105584A RU2129689C1 (en) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | Swirl type heater |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2129689C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002066909A1 (en) * | 2001-02-21 | 2002-08-29 | Sintos Systems Ou | Method for transforming energy and vortex tube for carrying out said method |
RU170959U1 (en) * | 2016-07-05 | 2017-05-16 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" | Heater |
RU188382U1 (en) * | 2018-06-04 | 2019-04-09 | Владимир Григорьевич Гальцев | Vortex Fluid Accelerator |
-
1998
- 1998-04-06 RU RU98105584A patent/RU2129689C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002066909A1 (en) * | 2001-02-21 | 2002-08-29 | Sintos Systems Ou | Method for transforming energy and vortex tube for carrying out said method |
RU170959U1 (en) * | 2016-07-05 | 2017-05-16 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт полимерных материалов" | Heater |
RU188382U1 (en) * | 2018-06-04 | 2019-04-09 | Владимир Григорьевич Гальцев | Vortex Fluid Accelerator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2045715C1 (en) | Heat generator and device for heating liquids | |
RU2129689C1 (en) | Swirl type heater | |
KR102238465B1 (en) | Heat exchanger, heating device, heating system and method for heating water | |
RU2242683C2 (en) | Hydraulic heater | |
KR200447253Y1 (en) | Apparatus for Heat Generating Using Fluid | |
EP1808651A2 (en) | Cavitation thermogenerator and method for heat generation by the caviation thermogenerator | |
US6058928A (en) | Liquid heating device | |
RU2177591C1 (en) | Thermogenerator | |
RU2135903C1 (en) | Plant for heating liquids and heat generator | |
RU2357162C1 (en) | Cavitation-vortex energy converter | |
US3895607A (en) | Fire tube furnace | |
RU2224957C2 (en) | Cavitation energy converter | |
RU2190162C1 (en) | Heat-generating plant | |
RU2415350C1 (en) | Cavitation-vortex heat generator | |
RU57435U1 (en) | HEAT GENERATOR | |
RU2349854C2 (en) | Method of low-temperature heat utilisation and device for its implementation | |
RU2173432C1 (en) | Heat-generating unit for heating liquids | |
RU28759U1 (en) | Heat generator and module for heating fluid | |
RU2173431C1 (en) | Heat-generating unit for liquid heating | |
EP1340946A2 (en) | Ultrasonic direct heater | |
US4228959A (en) | Rotating nozzle expander | |
RU2235950C2 (en) | Cavitation-vortex heat generator | |
RU2140042C1 (en) | Heat generating unit | |
RU40099U1 (en) | HEAT GENERATOR | |
RU46341U1 (en) | HEAT GENERATOR |