RU2338131C1

RU2338131C1 - Heat-generator for heating of liquids

Info

Publication number: RU2338131C1
Application number: RU2007111401/06A
Authority: RU
Inventors: Алексей Михайлович Левшаков (RU); Алексей Михайлович Левшаков; Анатолий Петрович Решетников (RU); Анатолий Петрович Решетников
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2008-11-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: heat-generator for liquid heating contains cylindrical casing, which has liquid flow accelerators in top and bottom parts with inlet nozzles, and outlet nozzle is provided in the middle of casing perpendicular to vertical axis. In top and bottom parts of casing horizontal separating washers are installed, to which accordingly from top and bottom liquid flow accelerators are fixed, which are arranged in the form of hollow cylinders with bending radiuses that are equal to half of internal diameter of casing, with inlet in the center of separating washer, and with outlet along tangent to internal wall of cylindrical casing. Besides, outlets from accelerators are arranged at sharp angles to internal normal of casing wall and are pointed towards each other.

EFFECT: better thermal performance of heat generator with simplification of its design.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для отопления зданий и сооружений.The invention relates to devices for heating buildings and structures.

Известен теплогенератор для нагрева жидкости (Патент RU №2045715, МКИ F25В 29/00, 1995), имеющий цилиндрический корпус с циклоном, ускоритель потока жидкости в его нижней части, выпускной патрубок, соединенный с циклоном с помощью перепускного патрубка, причем соединение выполнено на торце циклона соосно ему.A known heat generator for heating a liquid (Patent RU No. 2045715, MKI F25B 29/00, 1995), having a cylindrical body with a cyclone, an accelerator of fluid flow in its lower part, an outlet pipe connected to the cyclone using a bypass pipe, and the connection is made at the end cyclone coaxial to it.

Недостаток этого теплогенератора - невысокая термодинамическая эффективность преобразования энергии.The disadvantage of this heat generator is the low thermodynamic efficiency of energy conversion.

Наиболее близким по технической сущности является теплогенератор для нагрева жидкости (Патент RU №2179284, МКИ 7 F24D 3/02, F24H 4/02), содержащий цилиндрический корпус, имеющий в основаниях нижней и верхних частях корпуса циклоны - ускорители движения потока жидкости, а в середине корпуса перпендикулярно вертикальной оси установлен выходной патрубок.The closest in technical essence is a heat generator for heating liquids (Patent RU No. 2179284, MKI 7 F24D 3/02, F24H 4/02), containing a cylindrical body having at the base of the lower and upper parts of the body cyclones - accelerators of fluid flow, and in an outlet pipe is installed in the middle of the housing perpendicular to the vertical axis.

Недостатком этого теплогенератора также является невысокая термодинамическая эффективность преобразования энергии потока жидкости в ее тепловую энергию за счет кавитационных процессов, возникающих в цилиндрическом корпусе, т.к. имеют место большие гидравлические потери в циклонах-ускорителях.The disadvantage of this heat generator is also the low thermodynamic efficiency of converting the energy of the fluid flow into its thermal energy due to cavitation processes that occur in a cylindrical body, because Large hydraulic losses occur in accelerator cyclones.

Задача изобретения - повышение термодинамической эффективности преобразования механической энергии пьезометрического и динамического напоров потока жидкости в тепловую энергию за счет кавитации, возникающей в цилиндрическом корпусе в центре вихря при тангенциальном подводе потоков жидкости.The objective of the invention is to increase the thermodynamic efficiency of converting the mechanical energy of the piezometric and dynamic heads of the fluid flow into thermal energy due to cavitation that occurs in a cylindrical body in the center of the vortex during the tangential supply of fluid flows.

Технический результат - повышение теплопроизводительности теплогенератора, упрощение его конструкции и надежности работы.The technical result is an increase in the heat output of the heat generator, simplification of its design and reliability.

Это достигается тем, что теплогенератор для нагрева жидкости, содержащий цилиндрический корпус, имеющий в основаниях в верхней и нижних частях ускорители потока жидкости с входными патрубками, направленные, а в середине корпуса перпендикулярно вертикальной оси, установлен выходной патрубок, в верхней и нижней частях корпуса установлены горизонтальные разделительные шайбы, к которым соответственно снизу и сверху прикреплены ускорители потока жидкости, выполненные в виде полых цилиндров с радиусом гибов, равным половине внутреннего диаметра корпуса, с входом в центре разделительной шайбы, а с выходом по касательной к внутренней стенке цилиндрического корпуса. При этом выходы из ускорителей выполнены под острыми углами к внешней нормали стенки корпуса и направлены навстречу друг к другу.This is achieved by the fact that a heat generator for heating a liquid, comprising a cylindrical body having, at the bases in the upper and lower parts, liquid flow accelerators with inlet pipes, directed, and in the middle of the body perpendicular to the vertical axis, an output pipe is installed, in the upper and lower parts of the body horizontal dividing washers, to which respectively accelerators of a fluid flow are attached, made in the form of hollow cylinders with a bend radius equal to half the internal diameter meter housing, the entrance to the center of the separating washer and a yield at a tangent to the inner wall of the cylindrical housing. In this case, the exits from the accelerators are made at sharp angles to the external normal of the body wall and are directed towards each other.

Благодаря тому что в верхней и нижней частях корпуса установлены горизонтальные разделительные шайбы, к которым соответственно снизу и сверху прикреплены ускорители потока жидкости, выполненные в виде полых цилиндров с радиусом гибов, равным половине внутреннего диаметра корпуса, с входом в центре разделительной шайбы, а с выходом по касательной к внутренней стенке цилиндрического корпуса, около внутренней стенки цилиндра формируются верхний нисходящий вращающийся вихрь и нижний восходящий вращающийся поток жидкости. Поэтому внутри вихрей возникает мощная кавитация, обуславливающая повышение термодинамической эффективности преобразования пьезометрического и скоростного напоров потока жидкости в ее тепловую энергию. Благодаря тому что выходы из ускорителей выполнены под острыми углами к внешней нормали стенки корпуса, вращающиеся вихри формируются на внутренней стенке корпуса теплогенератора, что интенсифицирует крутку вращающихся потоков жидкости, а следовательно, и термодинамическую эффективность нагрева жидкости. Вследствие того, что выходы из ускорителей направлены навстречу друг к другу, в области выходного патрубка происходит их торможение из-за удара встречных потоков жидкости, что приводит к увеличению давления, которое повышает интенсивность схлопывания кавитационных пузырьков, что, в свою очередь, и обуславливает дополнительное выделение тепловой энергии и исключает необходимость использования механического тормозного устройства, т.е. конструкция теплогенератора упрощается при одновременном повышении его теплопроизводительности и надежности.Due to the fact that horizontal dividing washers are installed in the upper and lower parts of the casing, to which, respectively, liquid flow accelerators are attached, which are made in the form of hollow cylinders with a bend radius equal to half the inner diameter of the casing, with an entrance in the center of the separation washer, and with an exit along the tangent to the inner wall of the cylindrical body, near the inner wall of the cylinder, an upper descending rotating vortex and a lower ascending rotating fluid flow are formed. Therefore, powerful cavitation arises inside the vortices, which leads to an increase in the thermodynamic efficiency of converting the piezometric and velocity heads of the fluid flow into its thermal energy. Due to the fact that the exits from the accelerators are made at sharp angles to the external normal of the casing wall, rotating vortices are formed on the inner wall of the heat generator casing, which intensifies the twist of the rotating fluid flows, and hence the thermodynamic efficiency of heating the liquid. Due to the fact that the exits from the accelerators are directed towards each other, in the area of the outlet pipe they decelerate due to impact of oncoming fluid flows, which leads to an increase in pressure, which increases the intensity of collapse of cavitation bubbles, which, in turn, causes additional the release of thermal energy and eliminates the need for a mechanical braking device, i.e. the design of the heat generator is simplified while increasing its heat output and reliability.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан продольный разрез теплогенератора, на фиг.2 - вид А, на фиг.3 - вид В.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a longitudinal section of a heat generator, Fig.2 is a view A, Fig.3 is a view B.

Теплогенератор для нагрева жидкости содержит цилиндрический корпус 1, имеющий в верхней части корпуса ускоритель потока жидкости 2 с входным патрубком 3, а в нижней части корпуса - ускоритель потока жидкости 4 с входным патрубком 5, а в середине корпуса 1 перпендикулярно вертикальной оси корпуса 1 выходной патрубок 6. В верхней и нижней частях корпуса 1 установлены шайбы 7 и 8, к которым соответственно снизу и сверху прикреплены ускорители потока жидкости 2 и 4, выполненные в виде полых цилиндров с радиусом гибов, равным половине внутреннего диаметра корпуса, с входами соответственно в центрах разделительных шайб 7 и 8, а с выходами по касательной к внутренней стенке цилиндрического корпуса 1. При этом выходы из ускорителей потока жидкостей 2 и 4 выполнены под острыми углами к внутренней нормали стенки корпуса 1 и направлены навстречу друг к другу.The heat generator for heating the liquid contains a cylindrical body 1, having in the upper part of the body an accelerator of fluid flow 2 with an inlet pipe 3, and in the lower part of the body is an accelerator of fluid flow 4 with an inlet pipe 5, and in the middle of the housing 1 is perpendicular to the vertical axis of the housing 1 of the outlet pipe 6. In the upper and lower parts of the housing 1, washers 7 and 8 are installed, to which, respectively, bottom and top are mounted fluid flow accelerators 2 and 4, made in the form of hollow cylinders with a bend radius equal to half the inner diameter housing, with inputs respectively in the centers of the separating washers 7 and 8, and with outputs tangential to the inner wall of the cylindrical housing 1. Moreover, the exits from the accelerators of the fluid flow 2 and 4 are made at acute angles to the inner normal of the wall of the housing 1 and are directed towards each other to friend.

Теплогенератор для нагрева жидкости работает следующим образом.A heat generator for heating a liquid operates as follows.

Жидкость поступает в теплогенератор с противоположных сторон через патрубки 3 и 5 под давлением 0,4-0,6 МПа, затем - соответственно через шайбы 7 и 8 в ускорители потока жидкости 2 и 4. В ускорителях 2 и 4 скорость жидкости увеличивается, достигая критической на выходе из них. При этом давление падает до давления, равного сумме парциальных давлений насыщенных паров жидкости и выделившегося из жидкости газа. При выходе кавитирующих потоков по касательным к внутренней стенке цилиндрического корпуса 1 на ней формируются верхний нисходящий вращающийся вихрь и нижний восходящий вращающийся поток жидкости. Поэтому внутри этих вихрей дополнительно возникает мощная кавитация, обуславливающая повышение термодинамической эффективности преобразования пьезометрического и скоростного напоров потока жидкости в ее тепловую энергию. Благодаря тому что выходы из ускорителей 2 и 4 выполнены под острыми углами к внешней нормали стенки корпуса 1, интенсифицируется крутка вращающихся потоков жидкости, а следовательно, и термодинамическая эффективность нагрева жидкости. Вследствие того, что выходы из ускорителей 2 и 4 направлены навстречу друг к другу, в области выходного патрубка 6 происходит их торможение из-за удара встречных потоков жидкости, что приводит к увеличению давления, которое повышает интенсивность схлопывания кавитационных пузырьков, что, в свою очередь, и обуславливает дополнительное выделение тепловой энергии и исключает необходимость использования механического тормозного устройства, т.е. конструкция теплогенератора упрощается при одновременном повышении его теплопроизводительности и надежности. Нагретая жидкость через выходной патрубок 6 направляется к потребителю.The fluid enters the heat generator from opposite sides through nozzles 3 and 5 at a pressure of 0.4-0.6 MPa, then through washers 7 and 8, respectively, to the accelerators of fluid flow 2 and 4. In accelerators 2 and 4, the fluid velocity increases, reaching a critical at the exit of them. In this case, the pressure drops to a pressure equal to the sum of the partial pressures of the saturated vapor of the liquid and the gas released from the liquid. When cavitating flows exit tangentially to the inner wall of the cylindrical body 1, an upper descending rotating vortex and a lower ascending rotating liquid flow are formed on it. Therefore, powerful cavitation additionally arises inside these vortices, which leads to an increase in the thermodynamic efficiency of converting the piezometric and velocity heads of the fluid flow to its thermal energy. Due to the fact that the exits from the accelerators 2 and 4 are made at sharp angles to the external normal of the wall of the housing 1, the twist of the rotating fluid flows is intensified, and therefore the thermodynamic efficiency of heating the fluid. Due to the fact that the exits from the accelerators 2 and 4 are directed towards each other, in the area of the outlet pipe 6 they decelerate due to impact of oncoming fluid flows, which leads to an increase in pressure, which increases the intensity of collapse of cavitation bubbles, which, in turn, , and causes an additional release of thermal energy and eliminates the need to use a mechanical braking device, i.e. the design of the heat generator is simplified while increasing its heat output and reliability. Heated liquid through the outlet pipe 6 is directed to the consumer.

Теплогенератор легко изготовить в небольших механических мастерских и внедрить в системах теплоснабжения коммунальных служб, индивидуальных домов и т.д.The heat generator can be easily manufactured in small mechanical workshops and implemented in heating systems of public utilities, individual houses, etc.

Claims

1. A heat generator for heating a liquid, comprising a cylindrical body having liquid accelerators in the upper and lower parts with inlet nozzles, and an outlet nozzle in the middle of the housing perpendicular to the vertical axis, characterized in that horizontal separation washers are installed in the upper and lower parts of the housing, to which, respectively, bottom and top are attached accelerators of fluid flow, made in the form of hollow cylinders with bending radii equal to half the inner diameter of the body, with an entrance in the center of the section a washer, and with a tangential exit to the inner wall of the cylindrical body.

2. The heat generator according to claim 1, characterized in that the exits from the accelerators are made at sharp angles to the inner normal of the housing wall and are directed towards each other.