RU2133157C1

RU2133157C1 - Rotor hydrodynamic apparatus

Info

Publication number: RU2133157C1
Application number: RU95102212A
Authority: RU
Inventors: В.И. Черных; В.Б. Петров
Original assignee: Черных Владимир Ильич
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1999-07-20
Also published as: RU95102212A

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: apparatus has body with inlet and outlet branch pipes, slotted stator and slotted rotor positioned in body. Blades are installed on internal surface of rotor bottom radially. Generation and accumulation of cavitation energy for heating of liquid passing through apparatus are performed due to blades radially secured on internal surface of rotor bottom, slide fit of rotor and stator relative to each other and due to similar number of slots made over all operating cylindrical surfaces of rotor and stator. EFFECT: improved design. 3 dwg

Description

Изобретение относится к гидродинамической технике для генерации и аккумулирования энергии колебаний в жидкой текучей среде, а именно кавитационной энергии, и может быть использовано для интенсификации теплообменных процессов в жидкой среде с целью ее нагрева, в частности для отопительных систем зданий и сооружений. The invention relates to a hydrodynamic technique for generating and accumulating vibrational energy in a liquid fluid, namely cavitation energy, and can be used to intensify heat transfer processes in a liquid medium with the aim of heating it, in particular for heating systems of buildings and structures.

Известен роторный гидродинамический вихревой акустический излучатель для создания акустических колебаний в жидкой проточной среде (а.с. СССР N 1606203, МКИ⁵: B 06 B 1/20, опубл. 15.11.90). Устройство содержит корпус с входным и выходным патрубками, концентрично расположенные в нем ротор и статор с отверстиями в цилиндрических стенках, и привод.Known rotary hydrodynamic vortex acoustic emitter for creating acoustic vibrations in a liquid flowing medium (AS USSR N 1606203, MKI ⁵ : B 06 B 1/20, publ. 15.11.90). The device comprises a housing with inlet and outlet nozzles, a rotor and a stator concentrically located in it with holes in the cylindrical walls, and a drive.

Недостатком указанного устройства является то, что он интенсифицирует физико-химические процессы, происходящие в жидкой проточной среде для создания интенсивного акустического поля, не обеспечивая генерации и аккумулирования кавитационной энергии, выделяемой в процессе образования и захлопывания кавитационных пузырьков. The disadvantage of this device is that it intensifies the physicochemical processes that occur in a liquid flowing medium to create an intense acoustic field, without generating and accumulating cavitation energy released during the formation and collapse of cavitation bubbles.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является роторное гидродинамическое устройство для создания акустических колебаний в жидкой проточной среде (а.с. СССР N 1296234, МКИ⁴: B 06 B 1/20, опубл. 15.03.87). Устройство содержит корпус с входным и выходным патрубками, расположенные в нем ротор и статор, на рабочих цилиндрических поверхностях которых выполнены щели, и привод.The closest in technical essence to the invention is a rotary hydrodynamic device for generating acoustic vibrations in a liquid flowing medium (AS USSR N 1296234, MKI ⁴ : B 06 B 1/20, publ. 15.03.87). The device comprises a housing with inlet and outlet nozzles, a rotor and a stator located in it, on the working cylindrical surfaces of which slots are made, and a drive.

Недостатком указанного устройства является то, что оно, генерируя акустические колебания, не обеспечивает генерацию и аккумулирование кавитационной энергии, ввиду того, что давление, возникающее в щелевом пространстве ротора и статора, недостаточно для возникновения кавитационного процесса - образования кавитационных пузырьков, выделяющих при их схлопывании тепловую энергию. The disadvantage of this device is that it, generating acoustic vibrations, does not provide the generation and accumulation of cavitation energy, due to the fact that the pressure arising in the slit space of the rotor and stator is not enough for the cavitation process to occur - the formation of cavitation bubbles that emit heat energy.

Предлагаемое техническое решение решает задачу генерации и аккуveлирования кавитационной энергии для нагрева протекающей через аппарат жидкости. The proposed technical solution solves the problem of generation and accumulation of cavitation energy for heating the fluid flowing through the apparatus.

Для решения поставленной задачи роторный гидродинамический аппарат, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, расположенные в нем статор и ротор, на рабочих цилиндрических поверхностях которых выполнены щели, снабжен лопастями, радиально закрепленными на внутренней поверхности днища ротора, при этом ротор и статор установлены друг относительно друга по скользящей посадке, а щели выполнены по всем рабочим поверхностям статора и ротора, причем их количество на статоре и роторе одинаково. To solve this problem, a rotary hydrodynamic apparatus containing a housing with inlet and outlet nozzles, a stator and a rotor located on it, on the working cylindrical surfaces of which slots are made, is equipped with blades radially mounted on the inner surface of the rotor bottom, and the rotor and stator are mounted relative to each other each other on a sliding fit, and the slots are made on all working surfaces of the stator and rotor, and their number on the stator and rotor is the same.

Благодаря наличию лопастей, радиально закрепленных на внутренней поверхности днища ротора давление жидкости в полости ротора увеличивается, что способствует возникновению кавитационного процесса при протекании жидкости через щели ротора и статора при их совмещении. Установка статора и ротора по скользящей посадке предотвращает потери давления в щелях, что приводит к стабилизации процесса кавитации. Выполнение одинакового количества щелей по всем рабочим поверхностям статора и ротора увеличивает количество образующихся при вращении ротора щелей, так называемых кавитационных щелей, что приводит к интенсификации кавитационного процесса, образованию и схлопыванию кавитационных пузырьков, образующихся в процессе кавитации. При этом образовавшаяся тепловая энергия подогревает жидкость, проходящую через аппарат. Due to the presence of blades radially mounted on the inner surface of the rotor bottom, the fluid pressure in the rotor cavity increases, which contributes to the emergence of a cavitation process when the fluid flows through the slots of the rotor and stator when they are combined. Installing the stator and rotor in a sliding fit prevents pressure loss in the slots, which leads to stabilization of the cavitation process. Performing the same number of slots on all working surfaces of the stator and rotor increases the number of so-called cavitation slots formed during rotation of the rotor, which leads to intensification of the cavitation process, the formation and collapse of cavitation bubbles formed during cavitation. In this case, the generated thermal energy heats the fluid passing through the apparatus.

На фиг. 1 изображен осевой разрез аппарата, на фиг. 2 - сечение А-А, на фиг. 3 - схема кавитационного процесса. In FIG. 1 shows an axial section of the apparatus, FIG. 2 is a section AA, in FIG. 3 is a diagram of a cavitation process.

Роторный гидродинамический аппарат содержит корпус 1, расположенный в нем статор 2 с щелями 3 и ротор 4 с щелями 5. Ротор и статор установлены друг относительно друга по скользящей посадке. Щели выполнены по всем рабочим цилиндрическим поверхностям статора и ротора, причем их количество на статоре и роторе одинаково. На внутренней поверхности днища ротора 4 радиально установлена лопасть 6. Устройство содержит входной патрубок 7, выходной патрубок 8 и привод (на чертеже не показан). The rotary hydrodynamic apparatus comprises a housing 1, a stator 2 with slots 3 located therein, and a rotor 4 with slots 5. The rotor and stator are mounted relative to each other in a sliding fit. Slots are made on all working cylindrical surfaces of the stator and rotor, and their number on the stator and rotor is the same. A blade 6 is radially mounted on the inner surface of the bottom of the rotor 4. The device includes an inlet pipe 7, an output pipe 8 and a drive (not shown in the drawing).

Роторный гидродинамический аппарат работает следующим образом. Рабочая жидкость по входному патрубку 7 поступает в полость постоянно вращающегося ротора 4, лопасти 6 которого создают давление P₁, необходимое для возникновения кавитационного процесса, и движется к щелям 5. При совмещении щелей 5 и 3 ротора и статора, давление жидкости в них увеличивается до P₂, что приводит к образованию кавитационных пузырьков, рост которых увеличивается по мере увеличения давления до P₂. При выходе из щелей в полость статора, где давление жидкости P₃ ниже P_кр - давление паров насыщения для данной жидкости P₃ < P_кр (см. рис. 3), возникает кавитационный эффект, уменьшение и захлопывание кавитационных пузырьков, сопровождаемый выделением тепловой энергии. Температура при захлопывании пузырька достигает ~ 10^oC. Таким образом аккумулируя энергию пузырьков, нагревают жидкость, проходящую через аппарат. Из полости статора жидкость выводится по патрубку 8.Rotary hydrodynamic apparatus operates as follows. The working fluid through the inlet pipe 7 enters the cavity of the constantly rotating rotor 4, the blades 6 of which create the pressure P ₁ necessary for the cavitation process to occur, and moves to the slots 5. When the slots 5 and 3 of the rotor and the stator are combined, the liquid pressure in them increases to P ₂ , which leads to the formation of cavitation bubbles, the growth of which increases with increasing pressure to P ₂ . When leaving the slots in the stator cavity, where the liquid pressure P _{3 is} lower than P _cr - saturation vapor pressure for a given liquid P ₃ <P _cr (see Fig. 3), a cavitation effect arises, a decrease and collapse of cavitation bubbles, accompanied by the release of thermal energy . The temperature during the collapse of the bubble reaches ~ 10 ^o C. Thus, accumulating the energy of the bubbles, heat the fluid passing through the apparatus. From the stator cavity, the fluid is discharged through the pipe 8.

Например объем воды V = 3 м³, с начальной t₁ = 22^oC, при мощности двигателя N₁ = 5,5 кВт в течение 60 минут нагревается до t₂ = 31^oC, что соответствует расходу тепловой энергии N₂ = 31,3 кВт. Таким образом за счет энергии кавитации тепловая энергия увеличивается в 5,69 раза.For example, the volume of water V = 3 m ³ , with an initial t ₁ = 22 ^o C, with an engine power of N ₁ = 5.5 kW, heats up to t ₂ = 31 ^o C for 60 minutes, which corresponds to the consumption of thermal energy N ₂ = 31 , 3 kW. Thus, due to the energy of cavitation, the thermal energy increases by 5.69 times.

Claims

A rotary hydrodynamic apparatus comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a rotor and a stator located therein, slits are made on the cylindrical working surfaces, characterized in that it is equipped with blades radially mounted on the inside of the rotor bottom, while the rotor and stator are mounted relatively each other in a sliding fit, and the slots are made on all working surfaces of the stator and rotor, and their number on the stator and rotor is the same.