RU2269075C1 - Cavitation-turbulent heat generator - Google Patents

Cavitation-turbulent heat generator Download PDF

Info

Publication number
RU2269075C1
RU2269075C1 RU2004120521/06A RU2004120521A RU2269075C1 RU 2269075 C1 RU2269075 C1 RU 2269075C1 RU 2004120521/06 A RU2004120521/06 A RU 2004120521/06A RU 2004120521 A RU2004120521 A RU 2004120521A RU 2269075 C1 RU2269075 C1 RU 2269075C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
disks
stator
rotor
peripheral
rotors
Prior art date
Application number
RU2004120521/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Сергеевич Кочкин (RU)
Сергей Сергеевич Кочкин
Валерий Васильевич Атаманов (RU)
Валерий Васильевич Атаманов
Original Assignee
Валерий Васильевич Атаманов
Сергей Сергеевич Кочкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Васильевич Атаманов, Сергей Сергеевич Кочкин filed Critical Валерий Васильевич Атаманов
Priority to RU2004120521/06A priority Critical patent/RU2269075C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2269075C1 publication Critical patent/RU2269075C1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24VCOLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V40/00Production or use of heat resulting from internal friction of moving fluids or from friction between fluids and moving bodies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: heat power engineering, applicable in liquid heating systems used for heating of residential buildings and industrial-purpose structures.
SUBSTANCE: the cavitation-turbulent heat generator has a body with feed and discharge branch-pipes, a stator is installed in the body, it has two annular disks perforated by through holes, and two rotors installed between the disks of the stator with a gap relative to each other and the disks of the stator installed on independent shafts having independent drives and rotating in the opposite directions. Each rotor is made in the form of a step-like disk with a thickened central part and a thinned peripheral part. Radially directed blades are installed on the outer plane of the rotor disk central part, they are closed by an annular plate forming a peripheral pump. The outer diameter of the annular plate equals the diameter of the thickened central part of the rotor, and the inside diameter exceeds the diameter of the drive shaft forming the inlet opening of the peripheral pump. The stator annular disks are installed in the body coaxially relative to the projections of the central parts of the rotor disks. The inlet branch-pipes are positioned on the side surfaces of the body opposite the inlet openings of the peripheral pumps, and the outlet branch-pipes are located on the peripheral surface of the body opposite the thinned peripheral disks of the rotors.
EFFECT: enhanced efficiency, of liquid heating due to the intensified heating process.
1 dwg

Description

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах нагрева жидкости, применяемых для отопления жилых зданий и сооружений промышленного назначения.The invention relates to a power system and can be used in fluid heating systems used for heating residential buildings and industrial facilities.

В настоящее время в качестве теплогенераторов все шире применяются тепловые насосы. При работе в этих устройствах осуществляется обратный цикл, т.е. происходит поглощение теплоты из окружающей среды с последующей передачей ее телу с более высокой температурой.Currently, heat pumps are increasingly being used as heat generators. When working in these devices, a reverse cycle is performed, i.e. there is an absorption of heat from the environment with subsequent transfer to its body with a higher temperature.

Известны устройства тепловых насосов, использующих изменения физико-механических параметров среды, в частности давления и объема, для получения тепловой энергии.Known devices of heat pumps using changes in the physico-mechanical parameters of the medium, in particular pressure and volume, to produce thermal energy.

Известны роторный насос-теплогенератор, защищенный патентом РФ №2159901 (опубликован 27.11.2000) и насос-теплогенератор, защищенный патентом РФ №2160417 (опубликован 10.12.2000), имеющие полый корпус с всасывающим патрубком для подвода нагреваемой жидкости и нагнетательным патрубком для отвода нагретой жидкости, расположенные внутри корпуса ротор в виде центробежного колеса с отверстиями по периферии и статор с отверстиями, установленный коаксиально ротору.Known rotary heat pump, protected by RF patent No. 2159901 (published on 11.27.2000) and heat pump, protected by RF patent No. 2160417 (published on 12.12.2000), having a hollow body with a suction pipe for supplying a heated fluid and a discharge pipe for removing the heated liquids located inside the rotor body in the form of a centrifugal wheel with holes along the periphery and a stator with holes installed coaxially with the rotor.

Известен кавитационно-вихревой теплогенератор, защищенный свидетельством РФ на полезную модель №29127 (опубликован 27.04.2003), имеющий корпус с патрубками для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, расположенный внутри корпуса ротор, выполненный в виде двух соосных перфорированных сквозными отверстиями дисков, установленных с зазором относительно друг друга на независимых валах, имеющих самостоятельные приводы и вращающиеся навстречу друг другу. За прототип заявляемого изобретения выбран кавитационно-вихревой теплогенератор (заявка на выдачу патента РФ №2002119773/06, 7 F 24 J 3/00), содержащий корпус, имеющий патрубки для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, расположенный внутри корпуса статор, выполненный в виде одного или нескольких кольцевых дисков, перфорированных сквозными отверстиями, ротор, выполненный в виде двух перфорированных сквозными отверстиями дисков, установленных с зазором относительно друг друга на независимых валах, имеющих самостоятельные приводы и вращающиеся навстречу друг другу.Known cavitation-vortex heat generator, protected by the certificate of the Russian Federation for utility model No. 29127 (published 04/27/2003), having a housing with nozzles for supplying a heated fluid and the removal of heated fluid, located inside the rotor housing, made in the form of two coaxial perforated through holes of disks installed with a gap relative to each other on independent shafts having independent drives and rotating towards each other. For the prototype of the claimed invention, a cavitation-vortex heat generator was selected (application for the grant of a patent of the Russian Federation No. 2002119773/06, 7 F 24 J 3/00), comprising a housing having nozzles for supplying a heated fluid and removing heated fluid, a stator located inside the housing, made in in the form of one or more annular disks perforated through holes, a rotor made in the form of two disks perforated through holes mounted with a gap relative to each other on independent shafts with independent drives s and rotating towards each other.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности нагрева за счет интенсификации процесса нагрева.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to increase the heating efficiency due to the intensification of the heating process.

Указанный технический результат достигается тем, что нагрев жидкости происходит последовательно в нескольких зонах прохождения жидкости через конструктивные элементы кавитационно-вихревого теплогенератора: в двух насосах-завихрителях, в двух полостях между решетками стартеров и кольцевыми решетками роторов, в полости между решетками роторов.The indicated technical result is achieved in that the fluid is heated sequentially in several zones of fluid passage through the structural elements of the cavitation-vortex heat generator: in two swirl pumps, in two cavities between the starter grids and the rotor ring gratings, in the cavity between the rotor gratings.

На чертеже показана схема кавитационно-вихревого теплогенератора.The drawing shows a diagram of a cavitation-vortex heat generator.

Кавитационно-вихревой теплогенератор состоит из корпуса 1 с подводящими 2 и отводящими 3 патрубками, в котором установлены статор, состоящий из двух кольцевых перфорированных сквозными отверстиями дисков 4 и два соосных ротора 5, установленные между дисками статора с зазором относительно друг друга и дисков статора, смонтированные на независимых валах 6, имеющих самостоятельные независимые приводы и вращающиеся в противоположные стороны. Каждый из роторов 5 выполнен в виде ступенчатого диска с утолщенной центральной частью 7 и утонченной периферийной частью 8. При этом кольцевые диски статора установлены в корпусе коаксиально относительно выступов центральных частей 7 роторов. На внешней плоскости центральной части 7 диска ротора смонтированы радиально направленные лопасти 9, закрытые кольцевой пластиной 10, образуя вихревой насос. При этом наружный диаметр кольцевой пластины 10 равен диаметру утолщенной центральной части ротора, а внутренний диаметр выполнен больше диаметра приводного вала, образуя входной проем 11 насоса-завихрителя. Входные патрубки 2 расположены на боковых поверхностях корпуса 1 напротив входных проемов 11 насосов-завихрителей, а выходные патрубки 3 расположены на периферийной поверхности корпуса 1 напротив утонченных периферийных частей 8 дисков роторов.The cavitation-vortex heat generator consists of a housing 1 with inlet 2 and outlet 3 nozzles, in which a stator is installed, consisting of two annular perforated through holes of the disks 4 and two coaxial rotors 5, mounted between the stator disks with a gap relative to each other and the stator disks, mounted on independent shafts 6 having independent independent drives and rotating in opposite directions. Each of the rotors 5 is made in the form of a stepped disk with a thickened central part 7 and a refined peripheral part 8. In this case, the annular disks of the stator are installed in the housing coaxially relative to the protrusions of the central parts 7 of the rotors. On the outer plane of the Central part 7 of the rotor disk mounted radially directed blades 9, closed by an annular plate 10, forming a vortex pump. The outer diameter of the annular plate 10 is equal to the diameter of the thickened central part of the rotor, and the inner diameter is made larger than the diameter of the drive shaft, forming the inlet opening 11 of the swirl pump. The inlet nozzles 2 are located on the side surfaces of the housing 1 opposite the inlet openings 11 of the swirl pumps, and the outlet nozzles 3 are located on the peripheral surface of the housing 1 opposite the thinned peripheral parts 8 of the rotor disks.

Кавитационно-вихревой теплогенератор работает следующим образом.Cavitation-vortex heat generator works as follows.

Жидкость за счет разрежения, создаваемого в насосах-завихрителях из подающих патрубков 2 через входные проемы 11, попадает в межлопастное пространство (зона А), где происходит первичное энергетическое возбуждение молекулярных структур жидкости за счет возникновения локальных областей завихрения, зон кавитации и высокоскоростной переориентации молекулярных структур и как следствие первый этап нагрева.The liquid due to the rarefaction created in the swirl pumps from the supply nozzles 2 through the inlet openings 11, enters the inter-blade space (zone A), where the primary energy excitation of the molecular structures of the liquid occurs due to the occurrence of local swirl regions, cavitation zones, and high-speed reorientation of molecular structures and as a result, the first stage of heating.

Затем жидкость попадает в полость перед решетками (перфорацией) кольцевых дисков 4 статора (зона Б), где возникает торможение жидкости и избыточное давление. Здесь молекулярные структуры жидкости стремятся вернуться в исходное состояние, что также приводит к выделению энергии.Then, the fluid enters the cavity in front of the gratings (perforation) of the annular disks 4 of the stator (zone B), where there is fluid inhibition and excess pressure. Here, the molecular structures of the liquid tend to return to their original state, which also leads to the release of energy.

Далее жидкость устремляется в каналы 12 решеток кольцевых дисков статора, через которые проходит в пульсирующем режиме с частотой открытия каналов, происходящего при совпадении отверстий перфорации кольцевых дисков статора с отверстиями перфорации диска ротора, и попадает в полости между подвижными дисками роторов и неподвижными кольцевыми дисками статора (зона В), где возникает первичное вихревое поле.Further, the liquid rushes into the channels 12 of the gratings of the stator ring disks, through which it passes in a pulsed mode with the frequency of opening of the channels, which occurs when the perforation holes of the stator ring disks coincide with the holes of the rotor disk perforation, and enters the cavities between the movable rotor disks and the stationary ring stator disks zone B), where the primary vortex field arises.

В этих полостях происходит следующий этап перестроения молекулярных структур жидкости. Образующиеся в этих полостях вихри жидкости имеют скорость вращения вокруг своей оси около 35000 оборотов в секунду. Возникающая здесь кавитация также способствует выделению энергии, которая расходуется на нагрев жидкости.In these cavities, the next stage in the reconstruction of the molecular structures of the liquid occurs. The fluid vortices formed in these cavities have a rotation speed around their axis of about 35,000 revolutions per second. Cavitation arising here also contributes to the release of energy, which is spent on heating the liquid.

Пройдя через открытые каналы неподвижных решеток кольцевых дисков статора и подвижных решеток роторов в полость между вращающимися в противоположных направлениях в параллельных плоскостях решетками роторов (зона Г), жидкость приобретает строго ориентированное вращательное движение. Здесь образуется множество "вихревых шнуров-торнадо", в которых молекулярные структуры жидкости кроме строгой ориентации подвержены воздействию "возмущающих" факторов. Это пульсирующее изменение давления, соответствующее частоте открытия каналов решеток кольцевых дисков статора, а также взаимодействие граничных слоев "торнадо", где происходит столкновение ориентированных молекулярных структур. Все это приводит к выделению большого количества энергии, направленной в генераторе на нагрев жидкости.Having passed through the open channels of the fixed gratings of the annular disks of the stator and the moving gratings of the rotors into the cavity between the rotor gratings rotating in opposite directions in parallel planes (zone D), the fluid acquires a strictly oriented rotational motion. Here, many “vortex cords-tornadoes” are formed, in which the molecular structures of the liquid, in addition to strict orientation, are affected by “disturbing” factors. This is a pulsating pressure change corresponding to the frequency of the opening of the channels of the gratings of the ring disks of the stator, as well as the interaction of the boundary layers of the tornado, where oriented molecular structures collide. All this leads to the release of a large amount of energy directed in the generator to heat the liquid.

Образовавшиеся здесь "вихри-торнадо" согласно проведенные расчетом имеют высокую скорость вращения - более 70000 оборотов в секунду. В результате действующих здесь центробежных сил, по оси таких "шнуров-торнадо" возникает разрежение, приводящее к образованию кавитационных каверн-пузырьков, т.е. кавитации, которые возникают с частотой, соответствующей частоте закрытия каналов решеток кольцевых дисков статора, т.е. понижению давления. Схлопывание кавитационных пузырьков по данным исследований Релея сопровождается скачками давления в граничных слоях до 10000 атм и температуры до 5000°С. Происходящие при этом физико-химические изменения как молекулярных структур, так и энергетических параметров молекулярных взаимодействий в жидкости приводят к выделению большого количества энергии.According to the calculations, the “tornado vortices” formed here have a high rotation speed of more than 70,000 rpm. As a result of the centrifugal forces acting here, a rarefaction occurs along the axis of such “tornado cords”, leading to the formation of cavitation cavernous bubbles, i.e. cavitation that occurs with a frequency corresponding to the closure frequency of the channels of the gratings of the annular stator disks, i.e. lowering the pressure. The collapse of cavitation bubbles according to Rayleigh studies is accompanied by pressure surges in the boundary layers up to 10,000 atm and temperatures up to 5,000 ° C. The physicochemical changes taking place in this case, both of molecular structures and of the energy parameters of molecular interactions in a liquid, lead to the release of a large amount of energy.

"Шнуры-торнадо" занимают весь объем между решетками роторов. В результате образуется "кавитационное вихревое поле", которое под воздействием центробежных сил устремляется к внешней границе решеток роторов и далее в выходной патрубок генератора. За счет высокой скорости проходящих в генераторе процессов и высокой скорости движения жидкости "кавитационное вихревое поле" не оказывает воздействия на элементы конструкции генератора.Tornado Cords occupy the entire volume between the rotor grilles. As a result, a “cavitation vortex field” is formed, which, under the influence of centrifugal forces, rushes to the outer boundary of the rotor gratings and then to the generator outlet pipe. Due to the high speed of the processes taking place in the generator and the high velocity of the fluid, the "cavitation vortex field" does not affect the structural elements of the generator.

В результате воздействия на жидкость кавитации высокоскоростных вихревых потоков высокочастотной пульсации давления происходит нарушение равновесного (латентного) состояния энергетического взаимодействия молекул жидкости, что приводит к выделению большого количества энергии.As a result of exposure to cavitation fluid of high-speed vortex flows of high-frequency pressure pulsation, the equilibrium (latent) state of the energy interaction of the liquid molecules is violated, which leads to the release of a large amount of energy.

Claims (1)

Кавитационно-вихревой теплогенератор, содержащий корпус с подводящими и отводящими патрубками, расположенные внутри корпуса статор, выполненный в виде двух перфорированных сквозными отверстиями кольцевых дисков, роторы, выполненные в виде двух соосных дисков, установленных с зазором относительно друг друга между дисками статора, смонтированные на независимых валах, имеющих самостоятельные независимые приводы, и вращающиеся навстречу друг другу, отличающийся тем, что каждый из роторов выполнен в виде ступенчатого диска с утолщенной центральной частью и утонченной периферийной частью, на внешней плоскости центральной части диска ротора смонтированы радиально направленные лопасти, закрытые кольцевой пластиной, образуя вихревой насос, кольцевые диски статора установлены в корпусе коаксиально относительно выступов центральных частей дисков роторов, входные патрубки расположены на боковых поверхностях корпуса в районе входных проемов насосов-завихрителей, а выходные патрубки расположены на периферийной поверхности корпуса напротив утонченных периферийных частей роторов.Cavitation-vortex heat generator, comprising a housing with inlet and outlet pipes, a stator located inside the housing, made in the form of two annular disks perforated through holes, rotors made in the form of two coaxial disks mounted with a gap relative to each other between the stator disks mounted on independent shafts having independent independent drives, and rotating towards each other, characterized in that each of the rotors is made in the form of a stepped disk with a thickened center The central part and the refined peripheral part, on the outer plane of the central part of the rotor disk, are mounted radially directed vanes, closed by an annular plate, forming a vortex pump, the annular stator disks are installed coaxially relative to the protrusions of the central parts of the rotor disks, inlet pipes are located on the side surfaces of the case in the region the inlet openings of the swirl pumps, and the outlet nozzles are located on the peripheral surface of the housing opposite the refined peripheral parts rotors.
RU2004120521/06A 2004-07-05 2004-07-05 Cavitation-turbulent heat generator RU2269075C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120521/06A RU2269075C1 (en) 2004-07-05 2004-07-05 Cavitation-turbulent heat generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120521/06A RU2269075C1 (en) 2004-07-05 2004-07-05 Cavitation-turbulent heat generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2269075C1 true RU2269075C1 (en) 2006-01-27

Family

ID=36047937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004120521/06A RU2269075C1 (en) 2004-07-05 2004-07-05 Cavitation-turbulent heat generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2269075C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007129876A1 (en) * 2006-05-06 2007-11-15 Kakimzhan Utkilbayev Vortex heat-generator
RU2527545C1 (en) * 2012-11-26 2014-09-10 Александр Ефимович Андронов Multi-functional vortex heat generator (versions)
RU2600656C2 (en) * 2011-01-25 2016-10-27 Максим Евгеньевич Никитин Liquid agent heating and turbo-rotory generator to this end
RU195477U1 (en) * 2019-11-13 2020-01-29 Евгений Александрович Кучер Cavitation-vortex heat generator

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007129876A1 (en) * 2006-05-06 2007-11-15 Kakimzhan Utkilbayev Vortex heat-generator
RU2600656C2 (en) * 2011-01-25 2016-10-27 Максим Евгеньевич Никитин Liquid agent heating and turbo-rotory generator to this end
RU2527545C1 (en) * 2012-11-26 2014-09-10 Александр Ефимович Андронов Multi-functional vortex heat generator (versions)
RU195477U1 (en) * 2019-11-13 2020-01-29 Евгений Александрович Кучер Cavitation-vortex heat generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015138381A1 (en) Method and apparatus for heating liquids
WO2008108596A1 (en) Method for generating high temperature using cavitation and apparatus thereof
RU2269075C1 (en) Cavitation-turbulent heat generator
KR100990927B1 (en) Disc type fluid heating device
CN103306736B (en) A kind of power turbine and power engine thereof
RU2422733C1 (en) Heat cavitation generator
RU2142604C1 (en) Heat energy production process and resonant heat pump/generator unit
RU2633725C1 (en) Method and device for producing steam
RU2201562C2 (en) Cavitation-type driving heat generator
KR100723654B1 (en) Apparatus for heat-generation
RU2235950C2 (en) Cavitation-vortex heat generator
RU2658448C1 (en) Multistage cavitation heat generator (embodiments)
RU2527545C1 (en) Multi-functional vortex heat generator (versions)
RU2719612C1 (en) Heat generator
RU29127U1 (en) Cavitation-vortex heat generator
RU2346213C2 (en) Power-generating plant centrifugal wheel
RU2334177C2 (en) Cavitational heat generator
RU2282114C2 (en) Vortex heat-generator
RU2411423C2 (en) Method for obtaining steam-gas mixture and hot heat carrier from liquid and turbo-rotary steam-gas generator for its implementation
RU2632021C2 (en) In-line heater of rotary type
RU2279018C1 (en) Vortex type heat generator of hydraulic system
KR101020600B1 (en) Disc type fluid heating device
RU2307988C1 (en) Heat generator
RU2362947C2 (en) Driven cavitational heat-steam generator
RU2347154C1 (en) Small-sized rotor-type heat generator

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060706

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20081120

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090706