RU2415350C1 - Cavitation-vortex heat generator - Google Patents
Cavitation-vortex heat generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2415350C1 RU2415350C1 RU2010100079/06A RU2010100079A RU2415350C1 RU 2415350 C1 RU2415350 C1 RU 2415350C1 RU 2010100079/06 A RU2010100079/06 A RU 2010100079/06A RU 2010100079 A RU2010100079 A RU 2010100079A RU 2415350 C1 RU2415350 C1 RU 2415350C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bypass
- vortex
- vortex chamber
- housing
- cavitation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Pressure-Spray And Ultrasonic-Wave- Spray Burners (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для нагрева жидкости, и может быть использовано в системах отопления зданий, транспортных средств, подогрева воды для производственных и бытовых нужд, подогрева нефти и газа при транспортировании по трубопроводам и др.The invention relates to heat engineering, in particular to devices for heating liquids, and can be used in heating systems of buildings, vehicles, heating water for industrial and domestic needs, heating oil and gas during transportation through pipelines, etc.
Известно устройство для нагрева жидкости (патент РФ 2162571, МПК F24D 3/02, 09.06.2000), рабочей средой которого является жидкость, содержащее корпус, имеющий цилиндрическую часть, ускоритель движения жидкости в виде циклона, насос, соединенный с теплогенератором посредством инжекционного патрубка с установленной в последнем перфорированной перегородкой, интенсифицирующей кавитационный процесс.A device for heating a liquid is known (RF patent 2162571, IPC F24D 3/02, 09.06.2000), the working medium of which is a liquid containing a housing having a cylindrical part, a fluid accelerator in the form of a cyclone, a pump connected to a heat generator by means of an injection pipe with installed in the last perforated septum, intensifying the cavitation process.
Основными недостатками описанного устройства является то, что пропускная способность ограничивается при заданном напоре на входе сечением соплового ввода и может быть увеличена только увеличением давления на входе, а также низкой долговечностью перфорированной перегодки как следствие уноса массы при интенсификации кавитационного процесса при высоких скоростях течения жидкости.The main disadvantages of the described device is that the throughput is limited at a given pressure at the inlet by the nozzle inlet section and can be increased only by increasing the inlet pressure, as well as the low durability of the perforated rebate as a result of the mass ablation during the intensification of the cavitation process at high flow rates.
Близким по технической сущности к заявленному является устройство кавитацинно-вихревого энергопреобразователя (патент РФ № 2357162, МПК F24J 3/00, 12.12.2007 г.), выполняющее функцию теплогенератора, рабочей средой которого является жидкость - вода, содержащее вихревую камеру с двумя инжекционными патрубками, корпус с тормозным устройством, байпас с дополнительным тормозным устройством, подающие и обратные тепломагистрали, центробежный насос с электроприводом, теплообменник. Течение воды по тракту кавитационо-вихревого энергопреобразователя инициирует развитие кавитационного процесса и, как следствие, выделение энергии, которое происходит также и при схлопывании кавитационных каверн, что способствует нагреву воды.Close in technical essence to the claimed one is a device of a cavitacin-vortex energy converter (RF patent No. 2357162, IPC F24J 3/00, 12.12.2007), which acts as a heat generator, the working medium of which is liquid - water, containing a vortex chamber with two injection nozzles , housing with brake device, bypass with additional brake device, supply and return heating lines, electric centrifugal pump, heat exchanger. The flow of water along the path of the cavitation-vortex energy converter initiates the development of the cavitation process and, as a result, the release of energy, which also occurs when the cavitation cavities collapse, which contributes to the heating of water.
Однако это устройство обладает недостаточно высокими динамическими характеристиками, то есть достаточно длительным временем нагрева.However, this device does not have sufficiently high dynamic characteristics, that is, a sufficiently long heating time.
Задача изобретения - повышение эффективности нагрева жидкости за счет увеличения скорости дополнительно закрученного потока, снижения сопротивления на входе в корпус, интенсификации кавитационного процесса в зоне средних скоростей без заметного снижения ресурсных показателей устройства.The objective of the invention is to increase the efficiency of heating the liquid by increasing the speed of the additionally swirling flow, reducing the resistance at the entrance to the housing, intensifying the cavitation process in the medium-speed zone without significantly reducing the resource parameters of the device.
Поставленная задача реализуется благодаря тому, что в кавитационно-вихревом теплогенераторе, содержащем вихревую камеру с двумя инжекционными патрубками, расположенными под углом относительно друг друга с разнесением по высоте камеры, имеющей в области нижнего инжекционного патрубка криволинейную форму дна, корпус в форме цилиндрической трубы, сопрягаемой с вихревой камерой, байпас с вводом, соединяющий вихревую камеру с основанием корпуса, причем соединение выполнено на дне вихревой камеры соосно корпусу, тормозное устройство, установленное в основании корпуса, противолежащего вихревой камере, и второе тормозное устройство, установленное в байпасе, содержащее ребра, в отличие от прототипа в тормозных устройствах, установленных в корпусе и байпасе, выполнен ряд отверстий в каждом из ребер, расположенных параллельно оси корпуса и оси байпаса, а инжекционные патрубки расположены по углом от 45 до 90° относительно друг друга.The task is achieved due to the fact that in the cavitation-vortex heat generator containing a vortex chamber with two injection nozzles located at an angle relative to each other with a spacing along the height of the chamber, having a curved bottom shape in the region of the lower injection nozzle, a housing in the form of a cylindrical pipe, mating with a vortex chamber, a bypass with an input connecting the vortex chamber to the base of the casing, and the connection is made at the bottom of the vortex chamber coaxially with the casing, brake device Oval in the base of the housing, opposite the vortex chamber, and the second brake device installed in the bypass, containing ribs, in contrast to the prototype in the brake devices installed in the housing and bypass, a number of holes are made in each of the ribs parallel to the axis of the housing and the bypass axis and the injection nozzles are located at an angle of 45 to 90 ° relative to each other.
Кроме того, на входе в инжекционные патрубки вихревой камеры установлены закручивающие поток устройства, представляющие собой цилиндрические втулки с внутренней винтовой поверхностью.In addition, at the entrance to the injection nozzles of the vortex chamber, flow swirling devices are installed, which are cylindrical bushings with an internal screw surface.
Кроме того, корпус сопряжен с вихревой камерой посредством патрубка, имеющего криволинейный профиль.In addition, the housing is interfaced with the vortex chamber by means of a pipe having a curved profile.
Тормозное устройство, установленное в корпусе, представляет собой 6-8 ребер плоской формы на центральном теле цилиндрической формы с заострением на угол 90° торцов ребер, направленных в сторону вихревой камеры.The brake device installed in the housing consists of 6-8 ribs of a flat shape on the central body of a cylindrical shape with a sharp edge at an angle of 90 ° of the ends of the ribs directed towards the swirl chamber.
Тормозное устройство, установленное в байпасе, представляет собой 4 ребра плоской формы на центральном теле цилиндрической формы с заострением на угол 90° торцов ребер, направленных в сторону выхода байпаса из вихревой камеры.The brake device installed in the bypass consists of 4 ribs of a flat shape on the central body of a cylindrical shape with a sharp edge at an angle of 90 ° of the ends of the ribs directed towards the outlet of the bypass from the vortex chamber.
Расположение инжекционных патрубков под углом 45-90° относительно друг друга значительно снижает гидравлические потери, а значит и скорость входа потока воды из камеры в корпус.The location of the injection nozzles at an angle of 45-90 ° relative to each other significantly reduces hydraulic losses, and hence the rate of entry of water flow from the chamber into the housing.
Наличие устройства по предварительной подкрутке потока жидкости повышает градиент изменения скорости и, как следствие, кавитационную активность системы.The presence of a device for preliminary twisting of the fluid flow increases the gradient of the velocity change and, as a result, the cavitation activity of the system.
Наличие переходного патрубка криволинейного профиля, соединяющего вихревую камеру с корпусом, снижает сопротивление потока воды с повышением градиента изменения скорости.The presence of a transition pipe of a curved profile connecting the vortex chamber to the housing reduces the resistance of the water flow with an increase in the gradient of the change in speed.
Наличие ряда отверстий в ребрах тормозного устройства, установленного в корпусе, и тормозного устройства, установленного в байпасе, способствует возникновению большего числа кавитационных каверн, что значительно повышает тепловую производительность кавитационно-вихревого теплогенератора и улучшает его динамические характеристики.The presence of a number of holes in the ribs of the brake device installed in the housing and the brake device installed in the bypass contributes to the emergence of a larger number of cavitation cavities, which significantly increases the thermal performance of the cavitation-vortex heat generator and improves its dynamic characteristics.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 показана схема установки системы отопления с применением кавитационно-вихревого теплогенератора, на фиг.2 - общий вид кавитационно-вихревого теплогенератора, на фиг.3 - вид теплогенератора сверху.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a diagram of the installation of a heating system using a cavitation-vortex heat generator, figure 2 is a General view of a cavitation-vortex heat generator, figure 3 is a top view of the heat generator.
Устройство для нагрева жидкости содержит кавитационно-вихревой теплогенератор 1, рабочий сетевой насос 2 с элекроприводом 3, соединенный с корпусом теплогенератора, подающий и обратный трубопроводы 4 с запорными вентелями 5, обеспечивающими взаимосвязь кавитационно-вихревого теплогенератора с теплообменником 6. Кавитационно-вихревой теплогенератор имеет вихревую камеру 7, связанную с насосом посредством инжекционных патрубков 8, 9, разнесенных по длине вихревой камеры. Инжекционные патрубки расположены на торцевой стороне вихревой камеры под углом 45-90° "относительно друг друга (фиг.3), оборудованы устройствами подкрутки потока 10, 11, представляющими собой цилиндрические втулки с внутренней винтовой поверхностью, и соединены в одну общую подающую магистраль.A device for heating a liquid contains a cavitation-vortex heat generator 1, a
Корпус теплогенератора 12 (Фиг.2) выполнен в форме цилиндрической трубы и сопряжен с вихревой камерой 7. В зоне первого инжекционного патрубка 8 дно 13 вихревой камеры 7 выполнено по криволинейному профилю для снижения гидравлических потерь. На дне вихревой камеры 7 выполнен ввод 14 байпаса 15, соединяющего вихревую камеру с основанием корпуса и соосно ему, обеспечивающий переток излишка жидкости из центра второго вихря. Ввод байпаса 14 выполнен по криволинейному профилю. В основании корпуса 12, противолежащем вихревой камере 7, установлено тормозное устройство 16, предусматривающее 6-8 ребер 17 с рядом отверстий 18, расположенных параллельно оси корпуса. Ребра закреплены на центральном теле 19, имеют заострения на угол 90° торцов ребер, направленных в сторону вихревой камеры.The housing of the heat generator 12 (Figure 2) is made in the form of a cylindrical pipe and is coupled to the
В байпасе 15 установлено дополнительное тормозное устройство 20 с 4 ребрами 21, расположенными параллельно оси байпаса, каждое из которых имеет ряд отверстий 22. Ребра плоской формы расположены на центральном теле цилиндрической формы с заострением на угол 90° торцов ребер, направленных в сторону выхода байпаса из вихревой камеры. Корпус теплогенератора имеет выходное отверстие 23, диаметр которого меньше, чем у корпуса.In
Кроме того, для снижения сопротивления потока воды с повышением градиента скорости корпус 12 сопряжен с вихревой камерой 7 с помощью переходного патрубка - 24, имеющего криволинейный профиль.In addition, to reduce the resistance of water flow with an increase in the velocity gradient, the
При включении в работу насоса 3 жидкость через устройство подкрутки 10, 11 и инжекционные парубки 8, 9 под давлением попадает в вихревую камеру 7, имеющую по контуру вид спирали. Здесь происходит приращение механической энергии с образованием кавитационных каверн, и вода попадает в цилиндрическую часть корпуса 12. Диаметр цилиндрической части корпуса 12 значительно больше диаметра инжекционных патрубков 8, 9. Проходя по корпусу 12 теплогенератора, жидкость попадает на тормозное устройство 16, где интенсифицируется кавитационный процесс, чему способствует наличие в ребрах 17 отверстий 18. Таким образом происходит повышение температуры жидкости.When you turn on the
На выходе из тормозного устройства 16 корпуса теплогенератора жидкость проходит через выходное устройство 23, меньшего по диаметру, чем корпус 12, что в свою очередь, вновь изменяет кинетическую энергию потока и способствует повышение интенсивности нагрева. Дополнительное тормозное устройство 20, установленное в байпасе 15, также способствует повышению температуры жидкости вследствие возникновения интенсивной кавитации на ребрах 21, снабженных отверстиями 22.At the outlet of the
В соответствии с сущностью изобретения был изготовлен опытный образец устройства с использованием многоступенчатого центробежного насоса. Диаметр корпуса теплогенератора - 100 мм. Объем первого контура составил 155 литров. Объем системы отопления из 6 регистров составил 800 литров. Давление, развиваемое насосом - 7 атм с расходом 96 м3/час. Температура воды в первом контуре достигала 105-110°C. Установка использовалась для обогрева производственного корпуса площадью 600 м2, высотой 11 м. Температура в помещении поддерживалась на уровне 18°C. Темп нагрева жидкости составил 5-7°C в 1 мин.In accordance with the essence of the invention, a prototype device was manufactured using a multistage centrifugal pump. The diameter of the heat generator body is 100 mm. The volume of the primary circuit was 155 liters. The volume of the heating system from 6 registers amounted to 800 liters. The pressure developed by the pump is 7 atm with a flow rate of 96 m 3 / h. The water temperature in the primary circuit reached 105-110 ° C. The unit was used to heat a production building with an area of 600 m 2 and a height of 11 m. The room temperature was maintained at 18 ° C. The heating rate of the liquid was 5-7 ° C in 1 min.
Основным преимуществом заявляемого кавитационно-вихревого теплогенератора является значительное, на 20-25%, улучшение динамических характеристик отопительной системы с сохранением хороших ресурсных характеристик. При этом давление на входе остается постоянным. Также повышена до 105-110°C температура воды на выходе из теплогенератора.The main advantage of the inventive cavitation-vortex heat generator is a significant, 20-25%, improvement in the dynamic characteristics of the heating system while maintaining good resource characteristics. In this case, the inlet pressure remains constant. The water temperature at the outlet of the heat generator is also increased to 105-110 ° C.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010100079/06A RU2415350C1 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Cavitation-vortex heat generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010100079/06A RU2415350C1 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Cavitation-vortex heat generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2415350C1 true RU2415350C1 (en) | 2011-03-27 |
Family
ID=44052923
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010100079/06A RU2415350C1 (en) | 2010-01-11 | 2010-01-11 | Cavitation-vortex heat generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2415350C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176732U1 (en) * | 2017-04-21 | 2018-01-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Предприятие группы "Городской центр экспертиз" - "Городской центр экспертиз - энергетика" (ООО "ГЦЭ - энерго") | CAVITATION-VORTEX HEAT EXCHANGER |
-
2010
- 2010-01-11 RU RU2010100079/06A patent/RU2415350C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176732U1 (en) * | 2017-04-21 | 2018-01-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Предприятие группы "Городской центр экспертиз" - "Городской центр экспертиз - энергетика" (ООО "ГЦЭ - энерго") | CAVITATION-VORTEX HEAT EXCHANGER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8387956B2 (en) | Heat-generating jet injection | |
WO2007040423A1 (en) | Method for realising energy by means o a reciprocating motion and a device for converting and releasing energy in liquid media | |
RU2132517C1 (en) | Heat generator and device for heating liquid | |
US6471489B2 (en) | Supersonic 4-way self-compensating fluid entrainment device | |
RU2415350C1 (en) | Cavitation-vortex heat generator | |
RU2435120C2 (en) | Centrifugal-vortex heat-mass-exchanger (cvh) | |
RU2357162C1 (en) | Cavitation-vortex energy converter | |
RU2432197C1 (en) | Device for cleaning and recovery of off-gases | |
RU2282115C1 (en) | Hydraulic heat-generator | |
RU2366869C1 (en) | High-speed vortex heater | |
US6637380B2 (en) | Direct heating device | |
CN112066606A (en) | Divide liquid structure and air conditioner that liquid efficiency is high | |
RU2135903C1 (en) | Plant for heating liquids and heat generator | |
RU40099U1 (en) | HEAT GENERATOR | |
RU28759U1 (en) | Heat generator and module for heating fluid | |
RU57435U1 (en) | HEAT GENERATOR | |
CN100434853C (en) | Two-stage water-intaking supersonic speed gas-liquid two-phase fluid step-up heater | |
CN1193174C (en) | Cyclone type super sonic speed gas liquid two-phase flow booster | |
RU2129689C1 (en) | Swirl type heater | |
RU2755857C1 (en) | Heat exchanger | |
RU2223452C1 (en) | Heat generator for heating liquid medium | |
RU2338131C1 (en) | Heat-generator for heating of liquids | |
RU46341U1 (en) | HEAT GENERATOR | |
CN212692180U (en) | Divide liquid structure and air conditioner that liquid efficiency is high | |
CN2529183Y (en) | Supersonic directly-heated heater |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120112 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130720 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150112 |