RU2279018C1 - Vortex type heat generator of hydraulic system - Google Patents

Vortex type heat generator of hydraulic system Download PDF

Info

Publication number
RU2279018C1
RU2279018C1 RU2004132354/06A RU2004132354A RU2279018C1 RU 2279018 C1 RU2279018 C1 RU 2279018C1 RU 2004132354/06 A RU2004132354/06 A RU 2004132354/06A RU 2004132354 A RU2004132354 A RU 2004132354A RU 2279018 C1 RU2279018 C1 RU 2279018C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
impeller
nozzle
hydraulic system
heat generator
vortex heat
Prior art date
Application number
RU2004132354/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004132354A (en
Inventor
Лев Николаевич Бритвин (RU)
Лев Николаевич Бритвин
Original Assignee
Лев Николаевич Бритвин
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 Лев Николаевич Бритвин filed Critical Лев Николаевич Бритвин
Priority to RU2004132354/06A priority Critical patent/RU2279018C1/en
Priority to PCT/RU2004/000527 priority patent/WO2006054913A1/en
Publication of RU2004132354A publication Critical patent/RU2004132354A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2279018C1 publication Critical patent/RU2279018C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V40/00—Production 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)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: heat power engineering, namely heating apparatuses operating due to heating liquid in result of cavitation and vortex processes occurred in it, possibly used for heating chemical reactors and intensifying their operation.
SUBSTANCE: vortex heat generator of hydraulic system includes drive pump type source of liquid flow whose outlet is communicated with nozzle arranged in peripheral range of larger diameter of cone like nozzle device. At least one outlet duct of nozzle device is communicated through outer hydraulic system with suction duct of pump type source of liquid flow. The last is in the form of impeller such as impeller of centrifugal pump with covering discs and it is mounted in nozzle device in zone of its maximum diameter. Outlet cross section of said impeller is closed by means of rim for forming peripheral annular high-pressure chamber inside impeller. Nozzle is arranged at least in one end wall of annular chamber of impeller in its circumference and it is in the form of flow-through throttling ducts dispersed along peripheral diameter of annular chamber. In order to enhance suction capability of impeller at operation with double-phase liquid, throttling spraying passages are provided for communicating inner cavity of nozzle device with inlet zone of blade system of impeller. In order to improve power production efficiency, additional protrusions and acoustic resonators are provided on periphery of impeller along its diameter less than diameter of nozzle arrangement.
EFFECT: improved power characteristics, mass and size parameters of heat generator, possibility of wide usage of impellers, members and units of standard centrifugal pumps.
16 cl, 9 dwg

Description

Изобретение относится преимущественно к теплотехнике, в частности к нагревательным устройствам, работающим на принципе нагрева жидкости за счет происходящих в ней вихревых и кавитационных процессов, но также может быть использовано для разогрева химических реакторов или смешения, разогрева и интенсификации химических реакций между жидкими компонентами, проходящими через теплогенератор в технологических процессах и гидросистемах различного назначения.The invention relates mainly to heat engineering, in particular to heating devices operating on the principle of heating a liquid due to vortex and cavitation processes occurring in it, but can also be used to heat chemical reactors or mix, heat and intensify chemical reactions between liquid components passing through heat generator in technological processes and hydraulic systems for various purposes.

Известен генератор тепла, содержащий вихревую камеру, сообщенную с приводным насосом и снабженную дополнительным контуром циркуляции жидкости через вихревую камеру [1].Known heat generator containing a vortex chamber in communication with the drive pump and provided with an additional circuit for circulating fluid through the vortex chamber [1].

Недостатком известного устройства является его громоздкость и необходимость использования внешнего насоса и трубопроводов для его соединения с насосом.A disadvantage of the known device is its bulkiness and the need to use an external pump and pipelines to connect it to the pump.

Известен также теплогенератор с корпусным высокоэффективным коническим струйным аппаратом, обеспечивающим тангенциальный подвод жидкости под некоторым углом ψ через закрепленное в корпусе сопло, сообщенное с выходом насосом приводимым двигателем. Конический сопловой аппарат имеет расположенный в его в минимальном по сечению торце выходной канал, сообщенный через гидросистему со всасывающим патрубком насоса [2].Also known is a heat generator with a highly efficient conical jet apparatus that provides a tangential supply of fluid at a certain angle ψ through a nozzle fixed in the housing and connected to the output by a pump driven by a motor. The conical nozzle apparatus has an outlet channel located in its minimum cross section and communicated through the hydraulic system with the pump suction pipe [2].

Недостатки данного устройства аналогичны недостаткам устройства [1]. Наличие единственного сопла, подающего жидкость в конический сопловой аппарат, ограничивает возможную мощность преобразования энергии жидкости в тепло из-за неэффективности организации вихревого движения жидкости в коническом аппарате при вхождении в него струи большого диаметра, а также потерь энергии в жидкости в рабочем процессе насоса и трубопроводах, связывающих насос с соплом. Наличие единственного сопла ограничивает также возможность варьирования углом ψ и технически затрудняет получение высоких скоростей циркуляции потока жидкости во входном сечении конического аппарата.The disadvantages of this device are similar to the disadvantages of the device [1]. The presence of a single nozzle supplying fluid to the conical nozzle apparatus limits the possible power of converting fluid energy into heat due to the inefficiency of organizing the vortex motion of the fluid in the conical apparatus when a large diameter jet enters it, as well as energy losses in the fluid in the pump and piping workflow connecting the pump with the nozzle. The presence of a single nozzle also limits the possibility of varying the angle ψ and makes it technically difficult to obtain high circulation velocities of the fluid flow in the inlet section of the conical apparatus.

Целью изобретения является улучшение как энергетических характеристик при преобразовании механической энергии приводного двигателя в тепло, так и массогабаритных характеристик теплогенератора при одновременно упрощении конструкции теплогенератора и себестоимости его изготовления в целом.The aim of the invention is to improve both the energy characteristics when converting the mechanical energy of the drive motor into heat, and the weight and size characteristics of the heat generator while simplifying the design of the heat generator and the cost of its manufacture as a whole.

Указанная цель достигается тем, что:The specified goal is achieved by the fact that:

- вихревой теплогенератор гидросистемы, содержащий приводной насосный источник потока жидкости, выход из которого сообщен с соплом, расположенным в периферийной области большего диаметра конусообразного соплового аппарата, по меньшей мере один выходной канал которого через внешнюю гидросистему сообщен с всасывающим каналом насосного источника потока жидкости, в котором насосный источник потока жидкости выполнен в виде рабочего колеса по типу колеса центробежного насоса с покрывными дисками, установленного в сопловом аппарате в зоне его наибольшего диаметра, выходное сечение рабочего колеса перекрыто ободом с образованием периферийной кольцевой камеры высокого давления внутри колеса, а сопло выполнено в по меньшей мере одной торцевой стенке кольцевой камеры колеса на ее периферии в виде рассредоточенных по периферийному диаметру кольцевой камеры проходных дросселирующих каналов;- a vortex heat generator of a hydraulic system comprising a drive pump source of fluid flow, the output of which is connected to a nozzle located in the peripheral region of a larger diameter cone-shaped nozzle apparatus, at least one output channel of which is connected through an external hydraulic system to the suction channel of the pump source of the fluid flow, in which the pumping source of the fluid flow is made in the form of an impeller in the form of a centrifugal pump wheel with cover disks installed in the nozzle apparatus in the zone of its largest diameter, the output section of the impeller is blocked by a rim to form a peripheral annular high-pressure chamber inside the wheel, and the nozzle is made in at least one end wall of the annular chamber of the wheel at its periphery in the form of throttling ducts dispersed over the peripheral diameter of the annular chamber;

- входное сечение рабочего колеса выполнено со стороны расположения приводного вала этого колеса;- the input section of the impeller is made from the location of the drive shaft of this wheel;

- входное сечение рабочего колеса выполнено со стороны внутренней полости соплового аппарата;- the input section of the impeller is made from the side of the internal cavity of the nozzle apparatus;

- сопловые аппараты расположены с обеих торцевых сторон рабочего колеса;- nozzle devices are located on both end faces of the impeller;

- выходной канал соплового аппарата выполнен в его торце малого диаметра;- the output channel of the nozzle apparatus is made at its end face of small diameter;

- выходной канал соплового аппарата выполнен в зоне между ободом рабочего колеса и торцем соплового аппарата малого диаметра;- the output channel of the nozzle apparatus is made in the area between the rim of the impeller and the end face of the nozzle apparatus of small diameter;

- внутренняя полость соплового конического аппарата, прилегающая к его оси, гидравлически сообщена с входным сечением рабочего колеса через по меньшей мере один дополнительный дросселирующий канал;- the inner cavity of the nozzle conical apparatus adjacent to its axis is hydraulically in communication with the input section of the impeller through at least one additional throttling channel;

- дополнительный по меньшей мере один дросселирующий канал выполнен соосно оси соплового аппарата и совместно с всасывающим каналом образует камеру смешения потоков, поступающего из внешней гидросистемы по всасывающему каналу, и потока внутренней циркуляции соплового аппарата, поступающего через указанный дросселирующий канал;- an additional at least one throttling channel is made coaxial to the axis of the nozzle apparatus and together with the suction channel forms a chamber for mixing the flows coming from the external hydraulic system through the suction channel and the internal circulation flow of the nozzle apparatus coming through the specified throttling channel;

- внутренняя полость соплового аппарата сообщена с рабочим колесом дополнительными выходящими в зону расположения соединяющих покрывные диски лопаток распылительными дросселирующими каналами,- the internal cavity of the nozzle apparatus is in communication with the impeller with additional throttle spraying channels extending into the location zone of the blades connecting the cover disks,

- в зоне малого диаметра соплового аппарата установлен по меньшей мере один аккустический резонатор;- at least one acoustic resonator is installed in the zone of small diameter of the nozzle apparatus;

- в зоне малого диаметра соплового аппарата установлен электрод, сообщенный с электрогенератором электромагнитного воздействия на поток жидкости, например импульсный генератор высокого напряжения;- in the zone of small diameter of the nozzle apparatus there is an electrode connected to an electric generator of electromagnetic influence on the fluid flow, for example, a high-voltage pulse generator;

- рассредоточенное по периферийному диаметру кольцевой камеры рабочего колеса сопло выполнено объединенным в общую кольцевую профилированную щель, например, диффузорного типа;- the nozzle dispersed over the peripheral diameter of the annular chamber of the impeller is made integrated into a common annular shaped slot, for example, of a diffuser type;

- рассредоточенное по периферийному диаметру кольцевой камеры рабочего колеса сопло выполнено в виде профилированных дросселирующих отверстий или пазов, направляющих поток жидкости относительно вектора окружной скорости под углом 90°±Δψ, где Δψ лежит в диапазоне +80°...-30°, исходя из условия обеспечения максимальной энергоэффективности и необходимого напора между выходным каналом соплового аппарата и всасывающим каналом рабочего колеса;- the nozzle dispersed over the peripheral diameter of the annular chamber of the impeller is made in the form of profiled throttling holes or grooves guiding the fluid flow relative to the peripheral velocity vector at an angle of 90 ° ± Δψ, where Δψ lies in the range + 80 ° ...- 30 °, based on conditions for ensuring maximum energy efficiency and the necessary pressure between the output channel of the nozzle apparatus and the suction channel of the impeller;

- на периферии рабочего колеса выполнены отклоняющие поток жидкости выступы и акустические резонаторы;- on the periphery of the impeller, projections and acoustic resonators deflecting the fluid flow are made;

- на по меньшей мере одном покрывном диске рабочего колеса в его зоне, прилегающей к оси соплового аппарата, выполнена дополнительная лопастная система взаимодействия с потоком рециркуляции внутренней полости соплового аппарата;- on at least one cover disk of the impeller in its area adjacent to the axis of the nozzle apparatus, an additional blade system for interaction with the recirculation flow of the internal cavity of the nozzle apparatus is made;

- сопловой аппарат снабжен по меньшей мере двумя всасывающими и двумя и двумя выходными каналами для подключения внешних гидросистем и регулирования потока рециркуляции жидкости через внутреннюю полость соплового аппарата.- the nozzle apparatus is equipped with at least two suction and two and two output channels for connecting external hydraulic systems and regulating the flow of liquid recirculation through the internal cavity of the nozzle apparatus.

На фиг.1 и 2 даны принципиальные схемы предложенного устройства; на фиг.3 и 4 - технические решения вариантов выполнения с примерами подключения внешних гидросистем; на фиг.5 и 6 даны варианты выполнения резонаторов и возбудителей колебания молекул жидкости внутри устройства; на фиг.7...9 - варианты выполнения рабочего насосного органа с различными типами сопел.Figure 1 and 2 are schematic diagrams of the proposed device; figure 3 and 4 - technical solutions of embodiments with examples of connecting external hydraulic systems; Figures 5 and 6 show embodiments of resonators and causative agents of vibrations of liquid molecules inside the device; 7 ... 9 - embodiments of the working pumping body with various types of nozzles.

Вихревой теплогенератор, см. фиг.1, в основном состоит из рабочего колеса 1 по типу закрытого рабочего колеса центробежного насоса с покрывными дисками 2 и 3. Диск 2 выполнен со стороны входного сечения 4 рабочего колеса. Выходное сечение колеса 1 перекрыто ободом 5, что совместно с покрывными дисками 2 и 3 образует внутреннюю периферийную кольцевую камеру 6 высокого давления. На торцевой стенке камеры 6 на ее периферии выполнено сопло в виде рассредоточенных по периферийному диаметру камеры 6 проходных дросселирующих каналов 7. Рабочее колесо 1 как источник энергии потока жидкости установлено в сопловом конусообразном аппарате 8 в зоне его наибольшего диаметра и сообщено валом 9 с приводным двигателем (двигатель на фиг.1 не показан). Выходной канал 10 соплового аппарата 8, расположенный в его торце малого диаметра, сообщен с внешней гидросистемой 11 отбора тепла, выход из которой сообщен с всасывающим каналом 12 соплового аппарата 8, подводящим жидкость к входному сечению 4 рабочего колеса 1.The vortex heat generator, see Fig. 1, mainly consists of an impeller 1 of the type of a closed impeller of a centrifugal pump with cover disks 2 and 3. Disk 2 is made from the input section 4 of the impeller. The output section of the wheel 1 is blocked by a rim 5, which together with the cover discs 2 and 3 forms an inner peripheral annular chamber 6 high pressure. A nozzle is made on the end wall of the chamber 6 at its periphery in the form of throttling channels 7. The impeller 1, as a source of energy of the fluid flow, is installed in the nozzle cone-shaped apparatus 8 in the zone of its largest diameter and communicated by a shaft 9 with a drive motor (distributed across the peripheral diameter of the chamber 6). engine not shown in FIG. 1). The output channel 10 of the nozzle apparatus 8, located at its end face of small diameter, is in communication with an external hydraulic system 11 for heat extraction, the output of which is communicated with the suction channel 12 of the nozzle apparatus 8, supplying fluid to the inlet section 4 of the impeller 1.

В данном варианте выполнения входное сечение 4 рабочего колеса 1 выполнено со стороны расположения приводного вала 9.In this embodiment, the input section 4 of the impeller 1 is made from the location of the drive shaft 9.

На фиг.2, 3 и 4 даны варианты выполнения, когда входное сечение 4 рабочего колеса 1 расположено со стороны внутренней полости 13 соплового аппарата 8.Figure 2, 3 and 4 are given embodiments when the input section 4 of the impeller 1 is located on the side of the inner cavity 13 of the nozzle apparatus 8.

На фиг.2 теплогенератор снабжен дополнительным конусообразным сопловым аппаратом 14, расположенным оппозитно аппарату 8 с другой торцевой стороны рабочего колеса 1. В этом случае сопла 7 могут выполняться с двух торцевых сторон камеры 6 высокого давления рабочего колеса 1.In Fig. 2, the heat generator is equipped with an additional cone-shaped nozzle apparatus 14 located opposite to the apparatus 8 on the other end side of the impeller 1. In this case, the nozzles 7 can be performed on the two end sides of the high-pressure chamber 6 of the impeller 1.

Выходной канал 10 соплового аппарата для повышения напора между ним и всасывающим каналом 12 может также выполняться в зоне соплового аппарата 8 между местом расположения обода 5 рабочего колеса 1 и торцем соплового аппарата малого диаметра, см., например, фиг.2, 3 и 4, где показаны дополнительные выходные каналы 15 для подключения внешней гидросистемы сложной структуры, например, предусматривающей отопление, горячее водоснабжение и наличие источника горячей, например, воды под повышенным давлением из первичного внутреннего контура соплового аппарата - полости 13.The output channel 10 of the nozzle apparatus to increase the pressure between it and the suction channel 12 can also be performed in the area of the nozzle apparatus 8 between the location of the rim 5 of the impeller 1 and the end face of the nozzle apparatus of small diameter, see, for example, FIGS. 2, 3 and 4, where additional output channels 15 are shown for connecting an external hydraulic system of complex structure, for example, providing for heating, hot water supply and the presence of a source of hot, for example, high-pressure water from the primary internal nozzle circuit pparata - 13 cavities.

Для обеспечения потока внутренней циркуляции между рабочим колесом и внутренней полостью 13 соплового аппарата 8 внутренняя полость 13, прилегающая к оси соплового аппарата, сообщена с входным сечением 4 колеса 1 через по меньшей мере один дополнительный дросселирующий канал 16 или/и 17, см. фиг.2, а также 17 и 18, см. фиг.3 и 4.In order to ensure the flow of internal circulation between the impeller and the internal cavity 13 of the nozzle apparatus 8, the inner cavity 13 adjacent to the axis of the nozzle apparatus is in communication with the inlet section 4 of the wheel 1 through at least one additional throttling channel 16 or / and 17, see FIG. 2, as well as 17 and 18, see FIGS. 3 and 4.

Дополнительные каналы 17 и 18, выполненные соосно оси соплового аппарата 8, образуют совместно с всасывающим каналом камеру смешения 19 потока рециркуляции и потока, поступающего к теплогенератору из внешней гидросистемы 11 (на фиг.2 и 4 показаны примеры технических решений гидросистемы из множества возможных вариантов).Additional channels 17 and 18, made coaxially to the axis of the nozzle apparatus 8, form together with the suction channel a mixing chamber 19 of the recirculation stream and the stream supplied to the heat generator from the external hydraulic system 11 (Figures 2 and 4 show examples of technical solutions of the hydraulic system from many possible options) .

Внутренняя полость 13 соплового аппарата 8 в варианте исполнения может быть также сообщена с рабочим колесом 1 дополнительными выходящими в зону лопаток 20, дополнительными распылительными дросселирующими каналами 21, что снижает вероятность срыва рабочего режима колеса 1 в зоне высоких температур, когда рабочая жидкость на входе колеса имеет двухфазную (пар-жидкость) структуру.The internal cavity 13 of the nozzle apparatus 8 in the embodiment may also be in communication with the impeller 1 with additional blades 20 extending into the zone of the blades 20, which reduces the likelihood of failure of the operating mode of the wheel 1 in the high temperature zone when the working fluid at the wheel inlet has two-phase (vapor-liquid) structure.

Для повышения эффективности работы в зоне малого диаметра соплового аппарата 8 может быть установлен по меньшей мере один акустический резонатор, например, выполненный в виде снабженной вихреобразующими канавками и камерами шайбы 22, см. фиг.3, или резонирующей емкости 23 переменного объема или трубчатых отводов 25, сообщенных с выходными каналами 10 аппарата 8, см. фиг.4. На фиг.5 и 6 даны дополнительные варианты резонаторов 26 и 27, установленных (как и резонатор 24 на фиг.4) навстречу натекающему потоку и отражающих этот поток по оси аппарата 8 к рабочему колесу 1, что интенсифицирует процесс волнового динамического воздействия на жидкость.At least one acoustic resonator can be installed in the small diameter zone of the nozzle apparatus 8, for example, made in the form of a washer equipped with vortex-forming grooves and chambers 22, see Fig. 3, or a resonating capacitance 23 of variable volume or tubular outlets 25 communicated with the output channels 10 of the apparatus 8, see figure 4. Figures 5 and 6 show additional variants of the resonators 26 and 27 installed (like the resonator 24 in Fig. 4) towards the incoming stream and reflecting this stream along the axis of the apparatus 8 to the impeller 1, which intensifies the process of wave dynamic action on the liquid.

С целью дополнительного усиления динамического резонансного воздействия на жидкость в зоне малого диаметра соплового аппарата 8 установлен электрод 28, сообщенный с электрогенератором 29 электромагнитного воздействия на поток жидкости, например импульсный генератор высокого напряжения и регулируемой частоты.In order to further enhance the dynamic resonant effect on the liquid in the zone of small diameter of the nozzle apparatus 8, an electrode 28 is installed, which is in communication with the electric generator 29 of electromagnetic influence on the fluid flow, for example, a high voltage pulse generator with an adjustable frequency.

Описываемый вихревой теплогенератор обеспечивает эффективную работу при различных видах конструктивного выполнения рассредоточенного по периферийному диаметру кольцевой камеры 6 колеса 1 сопла 7, выполненного на по меньшей мере одной торцевой стенке камеры 6. В простейшем варианте сопло 7 выполнено объединенным в общую кольцевую профилированную щель 30, например, диффузорного типа, как показано на фиг.7, в виде плоской щели, щели по типу сопла Вентури или в виде конфузора. Такие сопла технологичны и просты в изготовлении, минимизируют внешнюю виброактивность теплоагрегата, но часто оптимальны для реализации ограниченных задач по применению теплогенератора. Оптимальное решение ряда задач, например обеззараживание жидкости, обеспечение интенсивного смешения жидкостей и твердых частиц для интенсификации химических процессов, решение задач очистки внешней гидросистемы или содержащихся в ней деталей, а также и задачи повышения надежности при работе на загрязненных жидкостях предпочтительно решать при выполнении сопла в виде профилированных дросселирующих отверстий 31, каналов 32, или пазов 33, см. фиг.8 и 9, направляющих поток жидкости WΔψ относительно вектора окружной скорости UD под углом 90°+Δψ, где Δψ лежит в диапазоне +80°...-30°, исходя из условия обеспечения максимальной энергоэффективности и необходимого напора между выходным каналом 10 соплового аппарата и всасывающим каналом 12 рабочего колеса 1.The described vortex heat generator provides efficient operation with various types of structural design of the nozzle 7 distributed on the at least one end wall of the chamber 6, distributed over the peripheral diameter of the annular chamber 6 of the wheel 1 of the nozzle 6. In the simplest embodiment, the nozzle 7 is integrated into a common annular shaped slot 30, for example, diffuser type, as shown in Fig. 7, in the form of a flat slit, a slit in the form of a Venturi nozzle, or in the form of a confuser. Such nozzles are technological and easy to manufacture, minimize the external vibration activity of the heat generator, but are often optimal for the implementation of limited tasks for the use of a heat generator. The optimal solution to a number of problems, for example, disinfecting liquids, providing intensive mixing of liquids and solids to intensify chemical processes, solving the problems of cleaning the external hydraulic system or the parts contained in it, as well as the tasks of increasing reliability when working on contaminated liquids, is preferably solved when the nozzle is made in the form profiled throttling holes 31, channels 32, or grooves 33, see Fig. 8 and 9, directing the fluid flow W Δψ relative to the peripheral velocity vector U D at an angle of 90 ° + Δψ , where Δψ lies in the range + 80 ° ...- 30 °, based on the conditions for ensuring maximum energy efficiency and the necessary pressure between the output channel 10 of the nozzle apparatus and the suction channel 12 of the impeller 1.

В вариантах исполнения на периферии рабочего колеса выполнены отклоняющие поток жидкости выступы 34 и дополнительные акустические резонаторы в виде камер 35 или вихреобразующих пазов 36, см. фиг.7 и 8, непосредственно воздействующие на поток жидкости WΔψ, выходящий из сопла в форме щели 30, отверстий 31, каналов 32 или пазов 33. В простейшем случае Δψ=0. При Δψ>0 увеличивается тангенциальная составляющая скорости потока, поступающего в сопловой аппарат 8, и тем самым увеличивается частота вращения жидкости во внутренней полости 13 соплового аппарата, см. диаграмму скоростей на фиг.9. При Δψ<0 увеличивается напор между каналами 10 и 12. В целом, изменение величины Δψ позволяет корректировать тепловые и гидравлические рабочие параметры теплогенератора и гидросистемы.In the embodiments on the periphery of the impeller there are made protrusions 34 deflecting the fluid flow and additional acoustic resonators in the form of chambers 35 or vortex-forming grooves 36, see Figs. 7 and 8, directly affecting the fluid flow W Δψ emerging from the nozzle in the form of a slit 30, holes 31, channels 32 or grooves 33. In the simplest case, Δψ = 0. When Δψ> 0, the tangential component of the velocity of the flow entering the nozzle apparatus 8 increases, and thereby the frequency of rotation of the fluid in the inner cavity 13 of the nozzle apparatus increases, see the velocity diagram in Fig. 9. At Δψ <0, the pressure between channels 10 and 12 increases. In general, a change in Δψ allows you to adjust the thermal and hydraulic operating parameters of the heat generator and hydraulic system.

Для получения дополнительного силового воздействия между рабочим колесом 1 и потоком циркуляции в полости 13 соплового аппарата 8 по меньшей мере на одном покрывном диске рабочего колеса выполнены дополнительные лопатки 37 для передачи на колесо крутящего момента за счет торможения вращающегося в полости 13 рециркулирующего потока жидкости и улучшения тем самым энергетических характеристик вихревого теплогенератора в целом, см. фиг.1, 4.In order to obtain additional force between the impeller 1 and the circulation flow in the cavity 13 of the nozzle apparatus 8, at least one impeller cover blade 37 has additional blades 37 for transmitting torque to the wheel by braking the recirculating fluid flow rotating in the cavity 13 and improving the energy characteristics of the vortex heat generator as a whole, see figures 1, 4.

Для удобства подключения теплогенератора к различным подсистемам внешней гидросистемы сопловой аппарат может быть снабжен двумя или более всасывающими 12 и выходными 10, 15 каналами.For convenience, connecting the heat generator to various subsystems of the external hydraulic system, the nozzle apparatus can be equipped with two or more suction 12 and output 10, 15 channels.

Теплогенератор работает следующим образом.The heat generator operates as follows.

После подключения каналов 10 и 12 теплогенератора к внешней гидросистеме 11, см. фиг.1, заполнения ее теплоносителем, например водой, и удаления воздуха из полости 13 и гидросистемы приводным двигателем вращают вал 9 рабочего колеса 1. При этом в камере 6 возникает давление и через сопло 7 в сопловой аппарат 8 с высокой окружной скоростью поступает жидкость, движущаяся в направлении минимального диаметра соплового аппарата. Одна часть расхода жидкости поступает через канал 10 в гидросистему 11 и затем возвращается во всасывающий канал 12 и далее в рабочее колесо 1, а другая часть расхода, имеющая повышенную угловую скорость вращения, движется по оси соплового аппарата к колесу 1 навстречу периферийному потоку в камере 13 и через дросселирующие каналы 16 (21) поступает во входной участок этого колеса 1, создавая внутренний поток рециркуляции жидкости в камере 13. Такой характер движения вызывает непрерывное тепловыделение в жидкости за счет вихревых и кавитационных процессов в ней, которое интенсифицируется за счет действия резонаторов 24, 26, 27, 35, вызывающих волновое колебательное возбуждение молекул жидкости, а также вихреобразующих выступов 34 на рабочем колесе 1, снижающих давление на выходе из сопла 7, выполняемого в вариантах исполнения, показанных на фиг.1, 2, 4, 7...9. Интенсивность тепловыделения задается также заданием отношений между величинами расхода внутренней циркуляции в теплогенераторе и расхода циркуляции через внешнюю гидросистему, что обеспечивается заданием гидравлических сопротивлений этих контуров известными в гидравлике средствами. Интенсивность тепловыделения. К теплогенератору возможно подключение гидросистем различного применения и структуры. Камера смешения 19 и каналы 16 и 21 повышают всасывающую способность колеса при работе на двухфазной жидкости.After connecting the channels 10 and 12 of the heat generator to an external hydraulic system 11, see Fig. 1, filling it with a heat carrier, for example water, and removing air from the cavity 13 and the hydraulic system with a drive motor, rotate the shaft 9 of the impeller 1. In this case, pressure arises in the chamber 6 and through the nozzle 7 into the nozzle apparatus 8 with a high peripheral speed flows a fluid moving in the direction of the minimum diameter of the nozzle apparatus. One part of the liquid flow enters through the channel 10 into the hydraulic system 11 and then returns to the suction channel 12 and then to the impeller 1, and the other part of the flow having an increased angular velocity of rotation moves along the axis of the nozzle apparatus to the wheel 1 towards the peripheral flow in the chamber 13 and through the throttling channels 16 (21) it enters the inlet section of this wheel 1, creating an internal liquid recirculation flow in the chamber 13. This type of movement causes continuous heat generation in the liquid due to vortex and cavitation processes in it, which is intensified due to the action of resonators 24, 26, 27, 35, causing wave vibrational excitation of liquid molecules, as well as vortex-forming protrusions 34 on the impeller 1, which reduce the pressure at the outlet of the nozzle 7, performed in the versions shown on figure 1, 2, 4, 7 ... 9. The heat release rate is also set by setting the relations between the values of the internal circulation flow rate in the heat generator and the circulation flow rate through the external hydraulic system, which is ensured by setting the hydraulic resistances of these circuits by means known in hydraulics. Heat dissipation rate. It is possible to connect hydraulic systems of various applications and structures to the heat generator. The mixing chamber 19 and the channels 16 and 21 increase the suction capacity of the wheel when working on two-phase fluid.

Например, на фиг.3 сопловой аппарат 8 через резонатор 22 и осевой трубопровод 10 сообщен с бойлером 38 по его оси, что в целом сохраняет вихревое движение жидкости на большом участке внешней гидросистемы; к высоконапорному выходному каналу 15 подключен теплообменник 39 воздушного обогрева. К бойлеру 38 подключены система отопления 40 и через дополнительный теплообменник 41 подключен аппарат горячего водоснабжения 42. Одновременно к бойлеру 38 могут быть подключены несколько теплогенераторов с целью резервирования и регулирования потока тепла, подаваемого в гидросистему.For example, in FIG. 3, the nozzle apparatus 8 is connected through the resonator 22 and the axial pipe 10 to the boiler 38 along its axis, which generally maintains the vortex motion of the fluid over a large area of the external hydraulic system; to the high-pressure output channel 15 is connected an air heat exchanger 39. The heating system 40 is connected to the boiler 38 and a hot water supply apparatus 42 is connected through an additional heat exchanger 41. At the same time, several heat generators can be connected to the boiler 38 in order to reserve and control the flow of heat supplied to the hydraulic system.

При наличии источника электрической энергии 29 постоянного или переменного тока 29 дополнительный регулируемый разогрев жидкости осуществляется за счет прохождения электрического тока через центральное ионизированное ядро потока циркуляции жидкости в полости 13 соплового аппарата 8. При выполнении источника 29 в виде генератора высокой частоты обеспечивается высокочастотное воздействие на поток жидкости в полости 13, что способствует повышению энергоэффективности. В гидросистеме следует иметь постоянно действующий газовый сепаратор для вывода газа (воздуха) из гидросистемы, а также устройства для стабилизации давления, см., например, блок 43 с редуктором и предохранительным клапанами на фиг.3.In the presence of an electric power source 29 of direct or alternating current 29, an additional controlled heating of the liquid is carried out by passing an electric current through the central ionized core of the liquid circulation stream in the cavity 13 of the nozzle apparatus 8. When the source 29 is designed as a high-frequency generator, a high-frequency effect on the liquid flow in the cavity 13, which helps to increase energy efficiency. The hydraulic system should have a permanent gas separator for removing gas (air) from the hydraulic system, as well as a device for stabilizing the pressure, see, for example, block 43 with a gearbox and safety valves in figure 3.

При наличии дополнительной лопаточной системы 37 и/или выполнении канала 16, непосредственно подводящего жидкость (без потери ее циркуляции) на вход основной лопастной системы рабочего колеса, см. фиг.4, осуществляется частичная разгрузка по моменту приводного вала 9, что способствует повышению энергоэффективности и надежности теплогенератора.If there is an additional blade system 37 and / or the channel 16, directly supplying liquid (without loss of its circulation) to the input of the main blade system of the impeller, see Fig. 4, partial unloading at the moment of the drive shaft 9 is carried out, which improves energy efficiency and reliability of the heat generator.

Описанный вихревой теплогенератор имеет простую конструкцию и может выполняться на базе серийно выпускаемых рабочих органов, корпусных элементов и опорных узлов центробежных насосов, что снижает производственные затраты и позволяет выполнять теплогенераторы на различные мощности как в моноблочном высококомпактном исполнении, так и вариантах исполнения на раме с соединением валов приводного двигателя и вала рабочего колеса посредством известных в гидромашиностроительной технике типов муфт.The described vortex heat generator has a simple design and can be performed on the basis of commercially available working bodies, housing elements and support assemblies of centrifugal pumps, which reduces production costs and allows heat generators to be run at various capacities both in a single-block highly compact design and versions on a frame with a shaft connection drive motor and impeller shaft by means of types of couplings known in hydraulic engineering technology.

Источники информацииInformation sources

1. Потапов Ю.С. Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости. Патент РФ 2045715, 1995 г., Бюл. №28.1. Potapov Yu.S. Heat generator and device for heating the liquid. RF patent 2045715, 1995, bull. No. 28.

2. Котельников В.П. Теплогенератор. Патент РФ 2161289, 2000 г.2. Kotelnikov V.P. Heat generator. RF patent 2161289, 2000

Claims (16)

1. Вихревой теплогенератор гидросистемы, содержащий приводной насосный источник потока жидкости, выход из которого сообщен с соплом, расположенным в периферийной области большего диаметра конусообразного соплового аппарата, по меньшей мере, один выходной канал которого через внешнюю гидросистему сообщен с всасывающим каналом насосного источника потока жидкости, отличающийся тем, что насосный источник потока жидкости выполнен в виде рабочего колеса по типу колеса центробежного насоса с покрывными дисками, установленного в сопловом аппарате в зоне его наибольшего диаметра, выходное сечение рабочего колеса перекрыто ободом с образованием периферийной кольцевой камеры высокого давления внутри колеса, а сопло выполнено в по меньшей мере одной торцевой стенке кольцевой камеры колеса на ее периферии в виде рассредоточенных по периферийному диаметру кольцевой камеры проходных дросселирующих каналов.1. A vortex heat generator of a hydraulic system containing a drive pump source of fluid flow, the output of which is communicated with a nozzle located in the peripheral region of a larger diameter cone-shaped nozzle apparatus, at least one output channel of which through an external hydraulic system communicates with the suction channel of the pump source of fluid flow, characterized in that the pumping source of the fluid flow is made in the form of an impeller in the form of a centrifugal pump wheel with cover disks installed in the nozzle unit in the zone of its largest diameter, the output section of the impeller is blocked by a rim with the formation of a peripheral annular high-pressure chamber inside the wheel, and the nozzle is made in at least one end wall of the annular chamber of the wheel at its periphery in the form of throttling channels distributed across the peripheral diameter of the annular chamber . 2. Вихревой теплогенератор гидросистемы по п.1, отличающийся тем, что входное сечение рабочего колеса выполнено со стороны расположения приводного вала этого колеса.2. The vortex heat generator of the hydraulic system according to claim 1, characterized in that the input section of the impeller is made from the location of the drive shaft of this wheel. 3. Вихревой теплогенератор гидросистемы по п.1, отличающийся тем, что входное сечение рабочего колеса выполнено со стороны внутренней полости соплового аппарата.3. The vortex heat generator of the hydraulic system according to claim 1, characterized in that the input section of the impeller is made from the side of the internal cavity of the nozzle apparatus. 4. Вихревой теплогенератор гидросистемы по п.1, отличающийся тем, что сопловые аппараты расположены с обеих торцевых сторон рабочего колеса.4. The vortex heat generator of the hydraulic system according to claim 1, characterized in that the nozzle devices are located on both end faces of the impeller. 5. Вихревой теплогенератор гидросистемы по п.1, отличающийся тем, что выходной канал соплового аппарата выполнен в его торце малого диаметра.5. The vortex heat generator of the hydraulic system according to claim 1, characterized in that the output channel of the nozzle apparatus is made at its end face of small diameter. 6. Вихревой теплогенератор гидросистемы по п.1, отличающийся тем, что выходной канал соплового аппарата выполнен в зоне между ободом рабочего колеса и торцом соплового аппарата малого диаметра.6. The vortex heat generator of the hydraulic system according to claim 1, characterized in that the output channel of the nozzle apparatus is made in the area between the rim of the impeller and the end face of the nozzle apparatus of small diameter. 7. Вихревой теплогенератор гидросистемы по п.1, отличающийся тем, что внутренняя полость соплового конического аппарата, прилегающая к его оси, гидравлически сообщена с входным сечением рабочего колеса через, по меньшей мере, один дополнительный дросселирующий канал.7. The vortex heat generator of the hydraulic system according to claim 1, characterized in that the internal cavity of the nozzle conical apparatus adjacent to its axis is hydraulically connected to the inlet cross section of the impeller through at least one additional throttling channel. 8. Вихревой теплогенератор гидросистемы по любому из п.3 или 7, отличающийся тем, что дополнительный, по меньшей мере, один дросселирующий канал выполнен соосно оси соплового аппарата и совместно с всасывающим каналом образует камеру смешения потоков, поступающего из внешней гидросистемы по всасывающему каналу, и потока внутренней циркуляции соплового аппарата, поступающего через указанный дросселирующий канал.8. The vortex heat generator of the hydraulic system according to any one of claim 3 or 7, characterized in that the additional at least one throttling channel is made coaxial to the axis of the nozzle apparatus and together with the suction channel forms a chamber for mixing flows from the external hydraulic system through the suction channel, and a stream of internal circulation of the nozzle apparatus entering through said throttling channel. 9. Вихревой теплогенератор гидросистемы по п.1, отличающийся тем, что внутренняя полость соплового аппарата сообщена с рабочим колесом дополнительными выходящими в зону расположения соединяющих покрывные диски лопаток распылительными дросселирующими каналами.9. The vortex heat generator of the hydraulic system according to claim 1, characterized in that the internal cavity of the nozzle apparatus is in communication with the impeller with additional throttling channels extending into the location zone of the blades connecting the cover discs. 10. Вихревой теплогенератор гидросистемы по п.1, отличающийся тем, что в зоне малого диаметра соплового аппарата установлен, по меньшей мере, один аккустический резонатор.10. The vortex heat generator of the hydraulic system according to claim 1, characterized in that at least one acoustic resonator is installed in the zone of small diameter of the nozzle apparatus. 11. Вихревой теплогенератор гидросистемы по п.1, отличающийся тем, что в зоне малого диаметра соплового аппарата установлен электрод, сообщенный с электрогенератором электромагнитного воздействия на поток жидкости, например импульсный генератор высокого напряжения.11. The vortex heat generator of the hydraulic system according to claim 1, characterized in that in the zone of small diameter of the nozzle apparatus there is an electrode connected to an electric generator of electromagnetic influence on the fluid flow, for example, a high voltage pulse generator. 12. Вихревой теплогенератор гидросистемы по п.1, отличающийся тем, что рассредоточенное по периферийному диаметру кольцевой камеры рабочего колеса сопло выполнено объединенным в общую кольцевую профилированную щель, например, диффузорного типа.12. The vortex heat generator of the hydraulic system according to claim 1, characterized in that the nozzle dispersed over the peripheral diameter of the annular chamber of the impeller is made into a common annular shaped slot, for example, of a diffuser type. 13. Вихревой теплогенератор гидросистемы по п.1, отличающийся тем, что рассредоточенное по периферийному диаметру кольцевой камеры рабочего колеса сопло выполнено в виде профилированных дросселирующих отверстий или пазов, направляющих поток жидкости относительно вектора окружной скорости под углом 90°±Δψ, где Δψ лежит в диапазоне +80...-30°, исходя из условия обеспечения максимальной энергоэффективности и необходимого напора между выходным каналом соплового аппарата и всасывающим каналом рабочего колеса.13. The vortex heat generator of the hydraulic system according to claim 1, characterized in that the nozzle dispersed over the peripheral diameter of the annular chamber of the impeller is made in the form of profiled throttling holes or grooves directing the fluid flow relative to the peripheral velocity vector at an angle of 90 ° ± Δψ, where Δψ lies in in the range of +80 ...- 30 °, based on the conditions for ensuring maximum energy efficiency and the necessary pressure between the output channel of the nozzle apparatus and the suction channel of the impeller. 14. Вихревой теплогенератор гидросистемы по п.1, отличающийся тем, что на периферии рабочего колеса выполнены отклоняющие поток жидкости выступы и аккустические разонаторы.14. The vortex heat generator of the hydraulic system according to claim 1, characterized in that on the periphery of the impeller there are protrusions deflecting the flow of liquid and acoustic dezonators. 15. Вихревой теплогенератор гидросистемы по п.1, отличающийся тем, что на, по меньшей мере, одном покрывном диске рабочего колеса в его зоне, прилегающей к оси соплового аппарата, выполнена дополнительная лопастная система взаимодействия с потоком рециркуляции внутренней полости соплового аппарата.15. The vortex heat generator of the hydraulic system according to claim 1, characterized in that on at least one cover disk of the impeller in its area adjacent to the axis of the nozzle apparatus, an additional blade system for interacting with the recirculation flow of the internal cavity of the nozzle apparatus is made. 16. Вихревой теплогенератор гидросистемы по п.1, отличающийся тем, что сопловой аппарат снабжен, по меньшей мере, двумя всасывающими и двумя выходными каналами для подключения внешних гидросистем и регулирования потока рециркуляции жидкости через внутреннюю полость соплового аппарата.16. The vortex heat generator of the hydraulic system according to claim 1, characterized in that the nozzle device is equipped with at least two suction and two output channels for connecting external hydraulic systems and regulating the flow of liquid recirculation through the internal cavity of the nozzle device.
RU2004132354/06A 2004-11-09 2004-11-09 Vortex type heat generator of hydraulic system RU2279018C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004132354/06A RU2279018C1 (en) 2004-11-09 2004-11-09 Vortex type heat generator of hydraulic system
PCT/RU2004/000527 WO2006054913A1 (en) 2004-11-09 2004-12-28 The vortex heat-generator of a hydrosystem

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004132354/06A RU2279018C1 (en) 2004-11-09 2004-11-09 Vortex type heat generator of hydraulic system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004132354A RU2004132354A (en) 2006-04-27
RU2279018C1 true RU2279018C1 (en) 2006-06-27

Family

ID=36407401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004132354/06A RU2279018C1 (en) 2004-11-09 2004-11-09 Vortex type heat generator of hydraulic system

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2279018C1 (en)
WO (1) WO2006054913A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008111923A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Sergey Borisovich Osipenko Hydrodynamic heater for heating fluid media
RU2495337C2 (en) * 2011-12-16 2013-10-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Свет.Вода.Тепло-М" Electrically driven pump-sealed rotary heat generator

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102989408B (en) * 2012-11-12 2015-04-01 阳光金波纳米材料技术股份有限公司 Volution reaction kettle synthesizer

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2239704A (en) * 1990-01-05 1991-07-10 Ford Motor Co Power absorption device
RU2054604C1 (en) * 1993-07-02 1996-02-20 Анатолий Федорович Кладов Energy generation method
RU2084773C1 (en) * 1994-08-09 1997-07-20 Сергей Анатольевич Лесничий Pump-heat generator
RU2161289C1 (en) * 2000-06-15 2000-12-27 Котельников Валерий Петрович Heat generator
RU2192587C2 (en) * 2001-01-31 2002-11-10 Тимошенко Алексей Георгиевич Heat generator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008111923A1 (en) * 2007-03-14 2008-09-18 Sergey Borisovich Osipenko Hydrodynamic heater for heating fluid media
RU2495337C2 (en) * 2011-12-16 2013-10-10 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Свет.Вода.Тепло-М" Electrically driven pump-sealed rotary heat generator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004132354A (en) 2006-04-27
WO2006054913A1 (en) 2006-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3072579B1 (en) Cavitation device
CN114029015B (en) Rotor-radial gap type hydrodynamic cavitation reactor
RU2279018C1 (en) Vortex type heat generator of hydraulic system
WO2020075039A1 (en) Cavitation reactor
RU2422733C1 (en) Heat cavitation generator
RU2658448C1 (en) Multistage cavitation heat generator (embodiments)
RU2269075C1 (en) Cavitation-turbulent heat generator
RU2235950C2 (en) Cavitation-vortex heat generator
RU2527545C1 (en) Multi-functional vortex heat generator (versions)
RU2393391C1 (en) Rotor cavitation vortex pump-heat generator
RU2224957C2 (en) Cavitation energy converter
RU2823077C1 (en) Cavitation heat generator
RU2282114C2 (en) Vortex heat-generator
RU2334177C2 (en) Cavitational heat generator
RU2669442C2 (en) Vortex cavitator
RU61852U1 (en) DRIVING CAVITATION HEAT AND STEAM GENERATOR
RU29127U1 (en) Cavitation-vortex heat generator
KR20160115519A (en) Turbo Blower Apparatus having Water Cooling Type of Drive Part
RU2247906C2 (en) Hydrodynamic heat generator
RU23098U1 (en) PUMP HEAT GENERATOR
RU195477U1 (en) Cavitation-vortex heat generator
RU2386471C1 (en) Reciprocation pump impeller
RU2231004C1 (en) Rotary cavitation pump-heat generator
RU2166155C2 (en) Hydrodynamic heat generator
RU2163984C1 (en) Pump-compressor jet plant

Legal Events

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

Effective date: 20151110