RU2309340C2 - Устройство для преобразования кинетической энергии потока жидкости в тепло - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области гидродинамики и может быть использовано в устройствах, предназначенных для получения тепла за счет преобразования энергии турбулентного потока жидкостей в тепловую. Устройство для преобразования кинетической энергии потока жидкости в тепло содержит входную вихревую камеру, соединенную с насосом для подачи жидкости и с первым гидродинамическим кавитатором, выходную вихревую камеру, соединенную через разделитель соответственно с нагрузкой и с каналом обратной связи, соединенным с входной вихревой камерой. За первым гидродинамическим кавитатором установлены последовательно соединенные комбинированный электродинамический кавитатор, включающий обтекатель и обечайку, и второй гидродинамический кавитатор, а канал обратной связи снабжен регулятором гидросопротивления, выполненным в виде обтекателя, положение которого регулируется относительно выходного сечения сопла с помощью магнитной муфты, при этом входная вихревая камера выполнена в виде гидромеханической улитки с каналами, выполняющими функцию трубок Вентури, и с аэродинамическими решетками, а обечайка и обтекатель электрогидродинимического кавитатора являются электродами. Такое выполнение устройства позволяет повысить его надежность за счет обеспечения более оптимального режима преобразования кинетической энергии потока в тепло. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области технической гидродинамики и может быть использовано в устройствах, предназначенных для интенсивной обработки потоков жидкости с целью повышения их энергии, в частности в устройствах для преобразования энергии турбулентного потока жидкостей и водных растворов в тепловую.

Кавитация как физический процесс гидромеханики при обтекании жидкостью в потоке заданной скорости твердого тела определенных размеров, формы и угла атаки, несмотря на широкое промышленное использование, практически не исследована. В зависимости от конструкции кавитационных аппаратов кавитационное воздействие на жидкую среду может быть различным: кумулятивно-ударным, энергетическим, ионизационным и др.

Известен гидродинамический кавитационный аппарат, выполненный в виде трубы, содержащей входные и выходные отверстия, цилиндрическую камеру, кавитационную вставку и конфузорную камеру, дополнительно он снабжен торцевой крышкой, соосной камерой-рубашкой, приемником потока, камерой-глушителем, причем торцевая крышка содержит периферийные тангенциальные каналы для подвода жидкости от насоса в цилиндрическую камеру и каналы для соединения цилиндрической камеры с камерой-рубашкой и расположена во входном отверстии, приемник потока выполнен цилиндроконическим с отверстиями и спиральными каналами, соединяющими цилиндрическую камеру с кавитационной вставкой, и расположен на выходе из цилиндрической камеры, кавитационная вставка выполнена в виде коаксиального сопла и помещена в конфузорную камеру, выполненную в виде кольцевого канала и соединенную каналами с камерой-рубашкой, а камера-глушитель расположена на выходе из аппарата (RU 2144627 C1, F15D 1/02, 20.01.2000).

Недостатком известного гидродинамического кавитационного аппарата является то, что зона схлопывания или активная область кавитации практически не регулируется и определяется (оценивается) только расходом Q транспортируемой жидкости по замкнутому контуру с учетом нагрузки (теплообменника в виде типовых радиаторов) и мощностью движителя потока, т.е. затратами на насос с установленным электроприводом стандартного образца. Кроме того, гидродинамический кавитационный аппарат имеет низкий коэффициент полезного действия.

В качестве прототипа принят тепловой генератор по патенту Австрии (AT 410591, F25B-29/00, 25.06.03). Устройство представляет собой преобразователь кинетической энергии потока жидкости в тепло, выполненное в виде трубы, содержащей входные и выходные отверстия, объединенные обратной связью, цилиндрические камеры смешения, обечайки и обтекатели, образующие по ходу потока последовательный ряд кавитационных зон.

Устройство, принятое в качестве прототипа, имеет те же недостатки, что и вышеописанный аналог, а именно: обладает низким коэффициентом полезного действия, зона схлопывания или активная область кавитации практически не регулируется и определяется (оценивается) только расходом Q транспортируемой жидкости по замкнутому контуру с учетом нагрузки (теплообменника в виде типовых радиаторов) и мощностью движителя потока, т.е. затратами на насос с установленным электроприводом стандартного образца.

Технический результат заключается в создании надежного устройства, обеспечивающего оптимальный режим преобразования кинетической энергии потока жидкости в тепло при высоком коэффициенте полезного действия.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для преобразования кинетической энергии потока жидкости в тепло, содержащем входную вихревую камеру, соединенную с насосом для подачи жидкости и с первым гидродинамическим кавитатором, выходную вихревую камеру, соединенную через разделитель соответственно с нагрузкой и с каналом обратной связи, соединенным с входной вихревой камерой, за первым гидродинамическим кавитатором установлены последовательно соединенные комбинированный электродинамический кавитатор, включающий обтекатель и обечайку, и второй гидродинамический кавитатор, а канал обратной связи снабжен регулятором гидросопротивления, выполненным в виде обтекателя, положение которого регулируется относительно выходного сечения сопла с помощью магнитной муфты, при этом входная вихревая камера выполнена в виде гидромеханической улитки с каналами, выполняющими функцию трубок Вентури, и с аэродинамическими решетками, а обечайка и обтекатель электрогидродинимического кавитатора являются электродами

На чертеже представлена схема устройства для преобразования кинетической энергии потока жидкости в тепло.

Устройство для преобразования кинетической энергии потока жидкости в тепло содержит соединенные последовательно насос 1 для подачи жидкости, входную вихревую камеру 2, первый гидродинамический кавитатор 3, электрогидродинамический кавитатор 4, второй гидродинамический кавитатор 5 и выходную вихревую камеру 6, соединенную через разделитель соответственно с нагрузкой 7 и каналом 8 обратной связи, соединенным с входной вихревой камерой 2, канал 8 обратной связи снабжен регулятором 9 гидросопротивления, крышка входной вихревой камеры 2 выполнена в виде гидромеханической улитки с каналами, выполняющими функцию трубок Винтури, и с аэродинамическими решетками, в электрогидродинамическом кавитаторе 4 обечайка и обтекатель снабжены электродами, которые при работе устройства подключаются к источнику 10 высоковольтных импульсов.

Устройство для преобразования кинетической энергии потока жидкости в тепло работает следующим образом.

Для каждого конкретного теплового генератора с заданной суммарной производительностью нагрева нагрузки или объема помещений как и количества потребляемой горячей воды при 45°С≤Т≤60°С существуют характерные параметры поддержания оптимального режима в соответствии с максимальным диспергированием и выделением тепла за счет схлопывания, т.е. обратного перехода двухфазного состояния в жидкость с заданными значениями по плотности ρ, кинетической вязкости μ, динамической проницаемости ε_i и электропроводности γ_i. К этим оптимальным параметрам, в первую очередь, относятся:

- первичная скорость подачи воды во входную вихревую камеру υ₁;

- степень диспергирования потока (на выходе из аэродинамической решетки);

- зона разряжения (подсоса).

При этом параметр υ₁ для заданного размера корпуса теплогенератора и выбранного (используемого) типа водяного потока (чистая вода или электролит) однозначно определяется только конструкцией ввода потока в конфузор, осуществляющего связь выхода насоса 1 (как правило, с диаметром выходного отверстия в 60÷70 мм) с входом в корпус входной вихревой камеры 2. Так как размещение этой камеры желательно выполнить вблизи или непосредственно на насосе 1, то весьма важным или ответственным элементом этого узла, определяющим числовое значение скорости потока исходной жидкости υ₁, служит переход от насоса 1 для подачи жидкости к вышеупомянутой входной вихревой камере 2. При этом существуют два требования:

- расстояние или продольный размер этого элемента должно быть минимальным для достижения наименьшего гидросопротивления;

- изменение скорости потока должно быть плавным (без скачков и зон "затопления").

Теоретически для каждого задаваемого значения υ₁ должен быть отдельный узел либо вихревая камера со своими каналами, что для практики просто не выполнимо, либо специальный завихритель потока после выхода из насоса.

Поэтому переход от типового водяного насоса типа RT или R предложено выполнить в специфическом виде: переход от диаметра в 60 мм к диаметру ~10 мм при наличии весьма короткого конфузора, а патрубок - с диаметром I10-12 мм, который в свою очередь выполняет роль критического сечения сопла Лаваля с диффузором с тангенциальной подачей потока в цилиндр, что обеспечивает дополнительную зону кавитации уже для поступающего потока.

Накопительный бак 11 заполняют жидкостью (водой) с помощью насоса, подключенного к источнику исходной воды (ИВ). В накопительном баке 11, выполняющем роль бойлера, устанавливается максимально допустимый уровень исходной воды (не более 4/5 рабочего объема бака). С помощью насоса 1 эта вода или водный раствор, антифриз, или другая жидкость при заданном расходе Q_B и напоре p_B так, чтобы скорость поступающего потока на входе вихревой камеры 2 была бы не меньше 10 м/с (10≤υ₁≤20 м/с), поступает либо по тангенциальной составляющей либо через сопло Лаваля с зоной эжекции и разделяется на несколько потоков по каналам.

Каналы вихревой камеры 2, имея прямоугольное сечение, построены строго в соответствии с трубкой Винтури, выход которой заканчивается либо аэродинамической решеткой с несколькими рядами сопел Лаваля с диаметром критического сечения не более 1,2 мм (но не менее 0,4 мм), либо системой сопла Лаваля с встроенными каналами, выполняющими роль эжекторов, обеспечивающих подсос потока из канала 8 обратной связи, что обеспечивает образование двухфазного состояния потока за счет:

- разбиения потока каждого N канала на отдельные струйки или капли;

- создания распыла на уровне нескольких мкм;

- поддержания зоны пониженного давления для благоприятного действия обратной связи.

В результате на выходе из входной вихревой камеры 2 появляется турбулентно закрученный двухфазный поток со строго заданной скоростью υ₁, достаточной для требуемого режима нагрева основного потока за счет его активации уже подогретой водой.

Этот поток, который при необходимости может быть насыщен воздухом и/или кислородом определенной концентрации, устремляется далее и через определенное время (не менее 2 калибров) встречает на своем пути первый гидромеханический кавитатор 3 с цилиндрической узкой камерой, обеспечивающей повторный двойной скачок давления.

Поток со скоростью υ₁ поступает в конфузор с заданным на выходе критическим сечением отверстия, диаметр которого d_кр2=0,15·d₀, где d₀ - внутренний диаметр корпуса кавитатора. Сразу же за выходом из конфузора имеется шайбообразная камера, диаметр которой составляет d_кр3=0,38·d₀. При этом высота данной камеры Δ=0.5·d_кр1, где d_кр1 - диаметр входного отверстия диффузора. Для оптимального режима кавитации диффузор имеет диаметр входного отверстия d_кр1=0,1·d₀ с углом раструба не более 28°, но не менее 20°.

Наличие дискообразной камеры строго определенного отмеченного размера при движении потока обеспечивает:

- двойной скачок давления;

- l_a - зону схлопывания, которая перекрывает размер (продольный) диффузора;

- недопущение появления возвратной волны;

- наличие строго определенного противодавления за счет наличия входного отверстия в диффузор d_кр1<d_кр2, которое по отношению к d_кр2 (выходной диаметр конфузора) составляет не менее 0,625, но не более 0,72.

При соблюдении приведенных соотношений скорость потока υ₂ на выходе из конфузора достигает 44 м/с при υ₁=1 м/с.

При резком увеличении размера канала за критическим сечением (более чем в 2,5 раза) происходит скачок давления с:

- образованием ударных волн со скоростью υ₂ за время прохождения пути в 10 калибров;

- появлением звуковой (акустической) волны с частотой около 38-42 кГц;

- "вскипанием" водяного потока (части жидкости в транспортируемом двухфазном потоке);

- выделением тепла за счет процессов схлопывания.

Так как дискообразная камера имеет ограниченную поперечную длину, то процесс схлопывания передается в зону диффузора при одновременном скачке давления на его входе. Это не только обеспечивает повышенную скорость струй потока на выходе из диффузора за счет зоны схлопывания, но, что наиболее важно, повышает КПД перехода кинетической энергии в тепло за счет взрыва газовых пузырьков на расширенной зоне схлопывания. Для подобного типа кавитаторов возможно достижение роста температуры потока более чем на 3 град/с.

Тепло, выделяемое при схлопывании газовых пузырьков по всей зоне кавитации, передается телу кавитатора, выполняющего роль местного нагревателя. Это тепло снимает транспортируемый поток.

Одновременно с нагревом указанная конструкция диффузора поддерживает двухфазное состояние потока (наличие газовых пузырьков), который через определенное время, определяемое не менее одним калибром корпуса устройства, попадает в поле воздействия электрогидродинамического кавитатора 4.

Если на расстоянии одного калибра от кавитатора 3 установить электрогидродинамический кавитатор 4, то на его входе начальная скорость υ₁′ будет существенно (почти в два раза) превышать начальную скорость υ₁ на выходе из входной вихревой камеры 2 (это превышение объясняется "выходом" зоны схлопывания за сечение самого кавитатора 3).

Теоретически, регулируя угол раструба диффузора, можно изменять активную (продольную - вдоль потока) длину зоны схлопывания l₄. На расстоянии l₂ от среза диффузора до входа в электрогидродинамический кавитатор 6 в один калибр внутреннего диаметра корпуса теплогенератора зона схлопывания обеспечивает:

- отсутствие водяной пленки на внутренней поверхности корпуса диаметром d₀;

- концентрацию транспортируемого потока по оси аппарата;

- интенсивное перемешивание двухфазной среды за счет характера

схлопывания.

Здесь процесс повторяется с более интенсивным выделением тепла как за счет схлопывания по аналогии с гидромеханическим кавитатором 3, так и за счет возникновения при каждом пробое в критическом сечении электрогидродинамического кавитатора 4 и появления разрядного канала с парогазовой рубашкой, появляющейся в критическом сечении с регулируемой частотой следования f₀. Вокруг канала из-за прохождения тока разряда I_p возникает парогазовая рубашка с выделением дополнительного тепла за счет внедрения электрической энергии в разрядный канал от емкостного накопителя источника 10 высоковольтных импульсов. Поскольку в данном типе кавитатора происходит выделение тепла с заданной частотой f₀, то полное перемешивание потока возможно только на длине не менее 3-4 калибров. Тогда на выходе кавитатора 4 прирост температуры по всему объему за критическим сечением уже может достигать 5 градусов в секунду.

Электрогидродинамический кавитатор 4 отличается от типового гидромеханического кавитатора с обтекателем заданного угла "атаки" при критическом сечении, площадь которого составляет от входного не более 0,01, тем, что обечайка и сам обтекатель одновременно выполняют роль электродов, образующих резко неоднородное цилиндрическое электрическое поле за счет подключения к внешнему источнику 10 высоковольтных импульсов, например к емкостному накопителю с независимым регулированием как уровня выходного напряжения, так и разрядного тока (амплитуды, формы импульса и скважности между подаваемыми импульсами). Конструкция кавитатора 4 характеризуется при заданном калибре - полной активной длине (обечайке) l_ка≥3d₀ тремя углами:

α - угол "атаки" обтекания потоком твердого тела;

β - угол сужения обечайки - коэффициент роста линейной скорости потока υ₁ при заданном его расходе Q_B и напоре р_B;

φ - угол диффузора, определяющий скорость "падения" скорости потока за критическим сечением.

В рассматриваемом электрогидродинамическом кавитаторе:

- обечайка представляет многослойную цилиндрическую конструкцию, состоящую из диэлектрической внешней трубы с заданными углами наклона боковой (внутренней) поверхности β и α;

- цилиндрический электрод-обечайка имеет явно выраженное критическое сечение. Этот электрод с помощью типового высоковольтного ввода присоединен к высоковольтному источнику отрицательной полярности и выполняет роль катода;

- дисковый электрод-обтекатель служит заземленным анодом, являясь частью его тела.

Эти электроды образуют два поля:

- гравитационно-гидравлическое с явно выраженным скачком скорости υ₂, а значит, и давления p₂;

- резко неоднородное электрическое поле, определяемое углами α и β.

Следует отметить, что в электрогидродинамический кавитатор с нелинейно возрастающей скоростью υ₂ поступает поток, находящийся уже в двухфазном состоянии, т.е. при наличии в нем выделяемых газов, образующих пузырьки, под действием электрического поля возникают Н+, Н2+и ОН- (по аналогии с электролизом).

При приложении к электродам импульса тока при потенциале U_N (относительно заземленных корпуса - внешней трубы и обтекателя) имеющиеся в потоке ионы получат дополнительные силы, которые "заставят" положительные ионы водорода и солей, двигаясь к катоду, отдать на его поверхности свой избыточный заряд. Тогда как электроотрицательные ионы, включая и электроны (полученные при ионизации воды), стремясь к аноду и "расталкивая" друг друга, не смогут оседать на аноде, т.к. он экранирован диэлектриком, а выступающая его металлическая зона имеет вид утончающегося диска, размещенного в критической зоне, где уже действует скачок скорости. Иными словами, в такой конструкции анода конверсия отрицательных ионов весьма затруднена. Все это приводит к тому, что в потоке через критическое сечение будет преобладать объемный заряд отрицательного знака.

Если уровень U_N таков, что при приложении импульса произойдет электрический пробой, то строго по критическому сечению возникнет разрядный канал, в который будет внедряться вся электрическая энергия W_Э, запасенная в используемом высоковольтном импульсном источнике электропитания. Под действием электрического тока I_р произойдет:

- практически мгновенный нагрев разрядного канала с возникновением вокруг его боковой поверхности парогазовой рубашки с резким скачком давления (W_H=I² _p·R_K·t_И, где R_К - сопротивление разрядного канала, a t_И - длительность импульса тока);

- образование ударной волны со скачком давления на ее фронте ΔР, пропорциональном квадрату амплитуды импульса тока;

- расширение парогазовой рубашки во времени при этом будет протекать несколько дольше, чем длина фронта импульса тока, т.е. этот процесс зарождения ударных волн со скачком ΔР будет зависить от крутизны фронта τ_фр;

- вокруг разрядного канала как вокруг проводника с током возникнет собственное магнитное поле, направление которого на отрезке времени t=τ_фр эквивалентно расширению разрядного канала и парогазовой рубашки, а при τ_фр≤t≤t_И, где t_И - длительность импульса тока, собственное магнитное поле будет направлено в сторону сжатия канала и сокращения поперечного сечения парогазовой рубашки;

- возникновение ударных и отраженных волн будет строго синхронно с собственным магнитным полем (пинч-эффект) разрядного канала.

В результате чего масса возникающих и движущихся с потоком электроотрицательных ионов сразу же за критическим сечением, где резко падают υ₂ и p₂, будет образовывать обширную зону схлопывания, размеры и форма которой зависят от:

- гидромеханических условий кавитации;

- условий электростатического расталкивания электроотрицательных ОН^- - групп ионов;

- абсолютного значения ΔР - скачка давления на фронте ударной волны.

Поскольку для неизменной геометрии устройства регулируемыми параметрами могут быть только:

- форма импульса тока: амплитуда I_р, длина фронта τ_фр, длительность импульса t_И и частота скважности подаваемых импульсов f₀;

- уровень напряжения U_N, прикладываемого от источника относительно пробивного для данного разрядного промежутка, т.е. от зазора в критическом сечении, то появляется множество характерных параметров регулирования как зоны схлопывания, так и интенсивности всех процессов в ней.

Теоретически для наносекундных импульсов тока с I_р≥10 кА при 10≤τ_фр≤50 нс и 100≤t_И≤300 нс с частотой f₀≥25 кГц уже при электрической энергии W_Э≤10 Дж можно получить рост температуры в таком кавитаторе в несколько градусов в секунду. Этот рост температуры потока можно существенно повысить, поместив разрядный промежуток такого электрогидродинамического кавитатора 4 во вращающееся магнитное поле, образованного статорной трехфазной обмоткой типового асинхронного двигателя. В этом случае разрядный проводящий канал будет выполнять роль короткозамкнутого ротора. Под действием вращающегося магнитного поля статора разрядный канал начнет вращаться с частотой изменения линейного напряжения статора и для промышленной сети составит 3000 об/мин. Поскольку в электрогидродинамическом кавитаторе 4 частота следования прикладываемых импульсов достигает 30 кГц, т.е. до 30·10³ об/с, то вращение разрядного канала при 50 об/с, а значит, и парогазовой рубашки как источника ударных волн позволит развить зону схлопывания в электрогидродинамическом кавитаторе 4 практически на весь объем критического сечения. За критическим сечением на определенном расстоянии l₄ устанавливается дисковая диафрагма определенной формы обтекания, одновременно исполняющая роль опорно-проходного элемента крепления обтекателя-анода, что создает условия для поддержания требуемой турбулентности и закрутки потока, необходимые как для выравнивания температуры транспортируемой жидкости по сечению, так и для поддержания роста температуры потока. Активная длина этого участка от концевого среза обтекателя до опорно-проходной диафрагмы не может быть менее ¹/₂ калибра.

Для создания диафрагмой определенного противодавления на некотором расстоянии от среза обтекателя-анода в корпусе устройства закрепляется второй гидромеханический кавитатор 5, конструктивные особенности которого повторяют кавитатор 3. По своему принципу действия, т.е. по созданию чередующегося давления и зон схлопывания с выделением растворенных в исходной воде газов этот кавитатор практически повторяет кавитатор 3 с принципиально отличным лишь диффузором для размещения в зоне его схлопывания и объема нагрева потока определенного противодавления за счет изменения гидросопротивления путем закрепления обтекателя строго определенной формы и размера.

Для повышения эффективности действия противодавления помимо повышенного угла раструба диффузора (не более 60°, но не менее 45°) на некотором расстоянии от его среза устанавливается проходно-опорная шайба для закрепления и центровки конусообразного обтекателя с углом атаки до 90°, размещаемого непосредственно в раструбе диффузора с возможностью его перемещения по оси с помощью магнитной муфты. Такая конструкция позволяет резко сократить активную длину корпуса устройства, сохраняя возможность регулирования зоны схлопывания путем замены конфигурации и размеров конусообразного тела обтекателя.

Нагретый поток, прошедший через гидромеханический кавитатор 5, поступает в выходную вихревую камеру 6 с функцией разделителя основного потока на:

- поток, направляемый в нагрузку 7 в виде теплообменников и далее в бойлер;

- поток обратной связи, который возвращается назад во входную вихревую камеру 2 с улитками и/или центральным эжектором;

- поток, направляемый в накопительный бак 12 - емкость для последующего использования горячей воды с температурой 60-45°С для индивидуального использования.

В качестве выходной вихревой камеры 6 может использоваться стандартный управляемый клапан типа Magnum Су 952 HWB фирмы GE Osmonics или аналогичные устройства, так как подобные устройства позволяют автоматически поддерживать задаваемый расход по отмеченным направлениям при определенной скорости истечения и задаваемой температуре.

До установления требуемой для нагрузки температуры в момент запуска устройства и до достижения ¹/₂ T° (T° - рабочая температура воды в нагрузке) весь поток направляется управляемым клапаном выходной вихревой камеры 6 в канал 8 обратной связи для возвращения с эффектом эжекции назад во входную вихревую камеру 2. Такой режим длится не более 20-25 калибров, после чего приоткрывается клапан канала нагрузки. Особенностью канала 8 обратной связи в отличие от прототипа является регулятор 9 гидросопротивления, представляющий собой обтекатель, положение которого относительно выходного сечения сопла регулируется с помощью магнитной муфты.

Поскольку в первые 20-30 с выбега в рабочий режим устройства обеспечивается рост температуры транспортировкой по кругу подаваемого насосом 1 во входную вихревую камеру 2 потока жидкости, то оптимальный режим смешивания этих двух потоков (более холодного основного потока с теплым из канала 8 обратной связи) за счет выбранной конструкции описанных элементов кавитаторов, сопел Лаваля и трубок Винтури должен обладать не только наличием разности давлений на входе и выходе обратного канала, но и быть достаточно закрученным для интенсивного перемешивания смешиваемых потоков. Для выполнения этого требования в представленной конструкции предложено использовать два процесса с единым воздействием на транспортируемые потоки:

- винтовую закрутку потока на всем протяжении его транспортировки;

- эффект кавитации с наложением подсоса за счет эжекторного эффекта в местах перепадов давления.

В результате этих воздействий в потоке зарождаются акустические волны, способствующие:

- концентрации газовых пузырей по всему объему;

- появлению подсоса на входе в сопла Лаваля вихревых камер и трубок Винтури;

- поддержанию требуемой турбулентности всего потока и, главное, поддержанию двухфазного состояния.

Во время "выбега" работы предложенного устройства (время достижения рабочей средой заданной температуры в конкретной нагрузке) канал отбора горячей воды с общего контура перекрыт полностью, а соотношение расходов между основным контуром и обратной связью подбирается так, чтобы достигался требуемый рост температуры в главном контуре, т.е. в нагрузке он был бы не менее 1.5÷3 градусов в секунду. Вообще эта величина в предложенной схеме регулируется двумя элементами:

- управляемым клапаном вихревой камеры путем вариации расходов Q_B (расход главного контура) и Q_об (обратной связи);

- гидравлическим сопротивлением: при запуске устройства гидросопротивление канала обратной связи максимальное, и затем с помощью магнитной муфты обтекатель со скоростью 1 мм/мин смещается в сторону снижения гидросопротивления на уровень задаваемой в нагрузку температуры.

Регулировка положения обтекателя относительно среза сопла осуществляется вариацией тока в катушке магнитной муфты. Лимб температуры, задаваемой в цепи нагрузки, градуируется по величине тока в магнитной муфте.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить оптимальный режим преобразования кинетической энергии потока жидкости в тепло при высоком коэффициенте полезного действия устройства и высокой его надежности.

Claims (1)

1. Устройство для преобразования кинетической энергии потока жидкости в тепло, содержащее входную вихревую камеру, соединенную с насосом для подачи жидкости и с первым гидродинамическим кавитатором, выходную вихревую камеру, соединенную через разделитель соответственно с нагрузкой и с каналом обратной связи, соединенным с входной вихревой камерой, отличающееся тем, что за первым гидродинамическим кавитатором установлены последовательно соединенные комбинированный электродинамический кавитатор, включающий обтекатель и обечайку, и второй гидродинамический кавитатор, а канал обратной связи снабжен регулятором гидросопротивления, выполненным в виде обтекателя, положение которого регулируется относительно выходного сечения сопла с помощью магнитной муфты, при этом входная вихревая камера выполнена в виде гидромеханической улитки с каналами, выполняющими функцию трубок Вентури, и с аэродинамическими решетками, а обечайка и обтекатель электрогидродинимического кавитатора являются электродами.