RU2465521C2 - Method to heat liquid coolant and device for its realisation - Google Patents
Method to heat liquid coolant and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2465521C2 RU2465521C2 RU2010135119/06A RU2010135119A RU2465521C2 RU 2465521 C2 RU2465521 C2 RU 2465521C2 RU 2010135119/06 A RU2010135119/06 A RU 2010135119/06A RU 2010135119 A RU2010135119 A RU 2010135119A RU 2465521 C2 RU2465521 C2 RU 2465521C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coolant
- bubbles
- fuel
- combustible mixture
- branch tubes
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к способам нагревания текучей среды (теплоносителя) и устройствам для их осуществления.The invention relates to the field of power engineering, and in particular to methods of heating a fluid (heat carrier) and devices for their implementation.
Известны способы нагрева теплоносителя, см., например, патент Японии №10-89625 (1998 г.) [1], патент РФ №2115065 (1998 г.) [2], патент РФ №2361148 (2004 г.) [3], патент РФ №2092739 (1997 г.) [4] и др. Так способ получения нагретого теплоносителя [2] включает каталитическое беспламенное сжигание топлива в смеси с воздухом и несжигаемым компонентом и последующую подачу образовавшегося теплоносителя на утилизацию. При этом топливовоздушную смесь перед подачей на сжигание нагревают полученным теплоносителем. Причем несжигаемым компонентом является также воздух, общее количество которого в смеси с топливом превышает стехиометрически необходимое для сжигания топлива в 3-10 раз. Данный способ предназначен в основном для процессов нефтепереработки и, в частности, для каталитического риформинга углеводородов.Known methods for heating the coolant, see, for example, Japan patent No. 10-89625 (1998) [1], RF patent No. 211,065 (1998) [2], RF patent No. 2361148 (2004) [3] , RF patent No. 2092739 (1997) [4] and others. Thus, a method for producing a heated coolant [2] involves the catalytic flameless combustion of fuel in a mixture with air and an uncombustible component and subsequent supply of the resulting coolant for disposal. In this case, the air-fuel mixture is heated by the heat-transfer medium before being supplied for combustion. Moreover, the non-combustible component is also air, the total amount of which in the mixture with fuel exceeds the stoichiometrically necessary for fuel combustion by 3-10 times. This method is intended mainly for oil refining processes and, in particular, for catalytic reforming of hydrocarbons.
Известны различные устройства для нагрева теплоносителя, см., например, патент РФ №2372572 (2009 г.) [5], патент Японии №10-89625 (1998 г.) [1] патент РФ №2115065 (1998 г.) [2], патент РФ №2361148 (2004 г.) [3], патент РФ №2092739 (1997 г.) [4] и др. Известно устройство для сжигания газообразного топлива в жидкости [1], содержащее «камеру сгорания», заполненную жидкостью, смеситель для смешения газообразного топлива и кислорода, устройство для подачи горючей газовой смеси из смесителя в жидкость внутрь «камеры сгорания» с образованием «мельчайших» газовых пузырьков с горючей смесью, генератор звуковых колебаний в жидкости для инициирования путем адиабатического обжатия газовых пузырьков. При этом используется вода, прощедшая специальную водоподготовку, но без удаления из нее воздуха, т.е. насыщена воздухом. Генератор акустических волн, создающий волну сжатия в жидкости, сжимает горючую смесь в пузырьках для адиабатического инициирования последней. Ввиду сложности создания монодисперсных пузырьков не все пузырьки инициируются данным способом. При этом затруднительно обеспечить управляемое объемное газосодержание в жидкости более 10%, т.к. с увеличением газосодержания за счет процессов коалесценции образуются большие пузыри, что приводит к несанкционированным взрывам.There are various devices for heating the coolant, see, for example, RF patent No. 2372572 (2009) [5], Japan patent No. 10-89625 (1998) [1] RF patent No. 21101565 (1998) [2 ], RF patent No. 2361148 (2004) [3], RF patent No. 2092739 (1997) [4] and others. A device for burning gaseous fuel in a liquid [1] containing a “combustion chamber” filled with liquid is known , a mixer for mixing gaseous fuel and oxygen, a device for supplying a combustible gas mixture from the mixer into the liquid inside the "combustion chamber" with the formation of "tiny" gas bubbles with a combustible mixture, generator of sound vibrations in a liquid for initiation by adiabatic compression of gas bubbles. In this case, water is used, which has forgiven special water treatment, but without removing air from it, i.e. saturated with air. An acoustic wave generator that creates a compression wave in a liquid compresses the combustible mixture in bubbles to adiabatically initiate the latter. Due to the complexity of creating monodisperse bubbles, not all bubbles are initiated by this method. At the same time, it is difficult to ensure a controlled volumetric gas content in the liquid of more than 10%, because with increasing gas content due to coalescence processes, large bubbles form, which leads to unauthorized explosions.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ нагрева жидкости по патенту Японии №2005-147464 (2005 г.) [6].The closest in technical essence to the claimed method is a method of heating a liquid according to Japanese patent No. 2005-147464 (2005) [6].
Известный способ нагрева жидкости [6] включает подачу и сжигание горючей смеси (топлива в смеси с окислителем) с последующей подачей нагретого теплоносителя на реализацию. В известном способе смесь газообразного топлива и окислителя вдувают из одной трубки в жидкость в виде одного пузырька и поджигают электрическим разрядом. Перемешивание топлива и окислителя производят заранее в отдельном устройстве, и в жидкость вдувается уже готовая смесь. Электрический разряд создают между двумя отдельными электродами, электрически изолированными от трубки и расположенными таким образом, чтобы при вдувании горючей смеси в жидкость газовый пузырек перекрывал пространство (зазор) между двумя разнополярными электродами, а сами электроды оказались внутри газового пузырька.A known method of heating a liquid [6] includes the supply and combustion of a combustible mixture (fuel mixed with an oxidizing agent), followed by the supply of a heated coolant for sale. In the known method, a mixture of gaseous fuel and an oxidizing agent is blown from a single tube into a liquid in the form of a single bubble and ignited by an electric discharge. Mixing of fuel and oxidizing agent is carried out in advance in a separate device, and the ready-made mixture is blown into the liquid. An electric discharge is created between two separate electrodes that are electrically isolated from the tube and positioned so that when the combustible mixture is blown into the liquid, the gas bubble overlaps the space (gap) between the two opposite-polar electrodes, and the electrodes themselves are inside the gas bubble.
Однако у известного способа малая производительность и недостаточный КПД. Данным способом сложно достичь высоких мощностей нагрева теплоносителя. Перемешивание топлива и окислителя производят заранее в отдельном устройстве, и в жидкость вдувается уже готовая горючая смесь, причем сжигают не более одного пузырька за цикл, при этом зажигание смеси возможно не только в пузырьке, но и в трубопроводе на участке от торца трубки до электромагнитного клапана, что может приводить к образованию и всплытию большого пузыря со сгоревшими газами, а следовательно, к низкой эффективности передачи тепла жидкости через стенку горячего пузырька в процессе его всплытия.However, the known method has low productivity and insufficient efficiency. In this way, it is difficult to achieve high heat carrier heating capacities. Mixing of the fuel and the oxidizing agent is carried out in advance in a separate device, and the ready-made combustible mixture is blown into the liquid, and no more than one bubble is burnt per cycle, while the mixture can be ignited not only in the bubble, but also in the pipeline at the section from the tube end to the electromagnetic valve , which can lead to the formation and ascent of a large bubble with burnt gases, and therefore, to the low efficiency of heat transfer of the liquid through the wall of the hot bubble during its ascent.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для нагрева жидкости по патенту Японии №2005-147464 (2005 г.) [6].The closest in technical essence to the claimed device is a device for heating a liquid according to Japanese patent No. 2005-147464 (2005) [6].
Известное устройство для нагрева жидкости [6] содержит бак с теплоносителем, трубопровод для подачи горючей смеси, электромагнитный клапан контроллера подачи газа, электроды, устройство электроискрового воспламенения (инициирования) пузырька. В известном устройстве внутри бака с теплоносителем размещены трубка для подачи горючей смеси в жидкость и два разрядных электрода вблизи нее. Оба электрода электроизолированы относительно трубки для подачи горючей смеси. Снаружи бака установлены регулятор подачи горючей смеси в жидкость, прибор электроискрового воспламенения пузырька с горючей смесью, соединенный с разрядными электродами проводниками, аппарат управления электромагнитным клапаном регулятора подачи горючей смеси и отдельного прибора для управления как электроискровым воспламенением пузырька, так и регулятором подачи горючей смеси.A known device for heating a liquid [6] contains a tank with a coolant, a pipeline for supplying a combustible mixture, a solenoid valve of a gas supply controller, electrodes, an electrospark ignition (initiation) device for a bubble. In the known device inside the tank with a coolant placed a tube for supplying a combustible mixture into a liquid and two discharge electrodes near it. Both electrodes are electrically insulated relative to the tube for supplying a combustible mixture. Outside the tank, a regulator for supplying a combustible mixture to a liquid, an electrospark ignition device for a bubble with a combustible mixture connected to the discharge electrodes by conductors, an apparatus for controlling the electromagnetic valve of the regulator for supplying a combustible mixture and a separate device for controlling both spark spark ignition of a bubble and a regulator for supplying a combustible mixture.
Однако вышеописанное устройство недостаточно эффективно. Оно малопроизводительно и имеет недостаточный КПД. Инициирование пузырька с горючей смесью осуществляется посредством близкорасположенных электродов. Износ электродов в процессе эксплуатации требует корректировки и регулировки зазоров между этими элементами. Для этого потребуются ремонтно-наладочные технологические перерывы в эксплуатации, а также дополнительное оборудование.However, the above device is not effective enough. It is inefficient and has insufficient efficiency. The initiation of a bubble with a combustible mixture is carried out by means of nearby electrodes. The wear of the electrodes during operation requires adjustment and adjustment of the gaps between these elements. This will require repair and commissioning technological breaks in operation, as well as additional equipment.
Таким образом, для известных способа и устройства характерны недостаточный КПД и малая производительность.Thus, the known method and device is characterized by insufficient efficiency and low productivity.
Задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является повышение КПД и производительности.The task to which the claimed invention is directed is to increase efficiency and productivity.
Для решения поставленной задачи согласно изобретению предложен способ нагрева жидкого теплоносителя, включающий сжигание горючей смеси из топлива и окислителя в пузырьке и последующую подачу нагретого теплоносителя на реализацию, при этом топливо и окислитель подают в теплоноситель по трубкам раздельно, затем смешивают их непосредственно в теплоносителе с образованием пузырька с горючей смесью. Причем создают множество таких пар потоков "топливо-окислитель". Образующиеся пузырьки с горючей смесью сжигают, для чего инициируют внутри пузырьков электрические пробои с последующей генерацией вихревых потоков жидкости с горячими пузырьками, обеспечивающих их дробление и ускоренный теплообмен. При этом инициируют электрический разряд, подавая напряжение на торцы подающих топливо и окислитель трубок, используя их в качестве одного электрода, и на теплоноситель, используя его в качестве другого (противоположного) электрода. При этом упомянутые пузырьки сжигают в пульсирующем (циклическом) режиме самосинхронизации зажигания выдуваемых пузырьков в моменты достижения ими критических (проектно заданных) размеров.To solve the problem according to the invention, a method for heating a liquid coolant is proposed, comprising burning a combustible mixture of fuel and an oxidizing agent in a bubble and then supplying the heated coolant for sale, while the fuel and the oxidizing agent are fed to the coolant separately, then they are mixed directly in the coolant to form bubble with a combustible mixture. Moreover, many such pairs of fuel-oxidizer streams are created. The resulting bubbles with a combustible mixture are burned, for which cause electrical breakdowns inside the bubbles, followed by the generation of vortex fluid flows with hot bubbles, which ensure their crushing and accelerated heat transfer. In this case, an electric discharge is initiated by supplying voltage to the ends of the tubes supplying fuel and oxidizer, using them as one electrode, and to the coolant, using it as another (opposite) electrode. Moreover, these bubbles are burned in a pulsating (cyclic) mode of self-synchronization of ignition of the blown bubbles at the moment they reach critical (design-defined) sizes.
Кроме того, осуществляют синхронное встречное (оппозитное) движение горячих пузырьков с целью их дополнительного дробления.In addition, carry out synchronous oncoming (opposite) movement of hot bubbles with the aim of their additional crushing.
Пузырьки зажигают синхронно многоочаговыми электрическими разрядами, для чего генерируют последние на множественных концентраторах тока. Таковыми могут являться, например, электропроводящие торцы подводящих трубок-ответвлений.Bubbles are lit simultaneously with multi-focal electric discharges, for which they are generated at multiple current concentrators. These may be, for example, the electrically conductive ends of the supply branch tubes.
При этом создают условия инициирования пробоев пузырьков электрическим током в режиме самосинхронизации электрогидродинамических процессов при многоочаговых разрядах.In this case, conditions are created for initiating bubble breakdowns by electric current in the self-synchronization mode of electrohydrodynamic processes in multi-focal discharges.
Кроме того, создают условия циклического зарождения множества пузырьков с горючей смесью внутри жидкого теплоносителя.In addition, create conditions for the cyclic nucleation of many bubbles with a combustible mixture inside the liquid coolant.
Таким образом, пузырьки зажигают электрическими разрядами в режиме электродинамической самосинхронизации, для чего генерируют последние на множественных концентраторах тока, например, на электропроводящих торцах подводящих трубок-ответвлений.Thus, the bubbles are ignited by electric discharges in the electrodynamic self-synchronization mode, for which they are generated at multiple current concentrators, for example, at the electrically conductive ends of the supply branch tubes.
Также для решения поставленной задачи для реализации заявляемого способа нагрева жидкого теплоносителя согласно изобретению предложено устройство, включающее емкость с теплоносителем и устройство инициирования, которое имеет не менее двух подводящих трубопроводов для обеспечения возможности раздельной подачи топлива и окислителя в теплоноситель. Каждый трубопровод имеет множественные трубки-ответвления для подачи топлива и окислителя в теплоноситель. Трубки-ответвления обоих подводящих трубопроводов, для топлива и окислителя соответственно, объединены попарно таким образом, что образуют каналы для раздельной подачи топлива и окислителя в теплоноситель с возможностью образования пузырька горючей смеси через отверстия и/или щели, образованные каждой парой трубок, расположенных, например, коаксиально. Трубки-ответвления объединены в отдельные блоки, заключенные в диэлектрические корпуса, и подсоединены к соответствующим трубопроводам. При этом трубки-ответвления имеют выход на активную поверхность упомянутого диэлектрического корпуса. Активная поверхность блока трубок-ответвлений представляет собой торцы трубок-ответвлений с примыкающей к ним поверхностью диэлектрического корпуса. Для электроискрового воспламенения (инициирования) пузырьков торцы топливных и окислительных трубок-ответвлений подсоединены к источнику напряжения и являются электродами. При этом теплоноситель в емкости заземлен и является другим электродом.Also, to solve the problem for the implementation of the proposed method for heating a liquid coolant according to the invention, there is provided a device comprising a tank with a coolant and an initiating device that has at least two supply pipelines to enable separate supply of fuel and an oxidizing agent to the coolant. Each pipeline has multiple branch pipes for supplying fuel and oxidizer to the coolant. The branch pipes of both supply pipelines, for fuel and oxidizer, respectively, are paired in such a way that they form channels for separate supply of fuel and oxidizer to the coolant with the possibility of the formation of a bubble of the combustible mixture through openings and / or slots formed by each pair of tubes located, for example coaxially. Tubing branches are combined into separate blocks enclosed in dielectric housings and connected to respective pipelines. In this case, the branch tubes have access to the active surface of the said dielectric casing. The active surface of the block of branch tubes is the ends of the branch tubes with the adjacent surface of the dielectric casing. For spark spark ignition (initiation) of bubbles, the ends of the fuel and oxidation branch tubes are connected to a voltage source and are electrodes. In this case, the coolant in the tank is grounded and is another electrode.
Кроме того, блоки трубок-ответвлений расположены таким образом, что их активные поверхности обращены друг к другу, т.е. активные поверхности блоков оппозитны. Кроме того, соответствующие пары трубок-ответвлений для подачи топлива и окислителя расположены коаксиально.In addition, the branches of the branch tubes are arranged so that their active surfaces face each other, i.e. active surfaces of blocks are opposite. In addition, the respective pairs of branch tubes for supplying fuel and an oxidizing agent are arranged coaxially.
Поверхность диэлектрика и торцевые поверхности трубок-ответвлений являются активной поверхностью блока трубок-ответвлений, на которой происходят смешение топлива и окислителя, образование пузырьков, электрический пробой и сгорание горючей смеси в пузырьках с последующим расширением и отрывом от упомянутой поверхности и образованием вихревых потоков жидкости.The surface of the dielectric and the end surfaces of the branch pipes are the active surface of the branch pipe block, on which the fuel and oxidizer mix, bubble formation, electrical breakdown and combustion of the combustible mixture in the bubbles, followed by expansion and separation from the surface and the formation of vortex fluid flows.
Таким образом, топливо (например, горючий газ) и окислитель вдувают в жидкость через множество трубок-ответвлений, одновременно выполняющих функции электродов (трубки-электроды), а инициирование горения пузырька с горючей смесью осуществляется на торце трубки-ответвления (электрода) электрическим разрядом. Синхронное инициирование горения в пузырьках достигается при помощи включения в электрическую цепь индуктивного контура и применения специальных электрических и геометрических параметров устройства в зависимости от каждой конкретной ситуации.Thus, fuel (for example, combustible gas) and an oxidizing agent are blown into the liquid through a plurality of branch tubes that simultaneously act as electrodes (tube-electrodes), and the combustion of a bubble with a combustible mixture is initiated at the end of the branch pipe (electrode) by an electric discharge. Synchronous initiation of combustion in bubbles is achieved by incorporating an inductive circuit into the electrical circuit and using special electrical and geometric parameters of the device, depending on each specific situation.
Инициирование горения горючей смеси осуществляется на торцах необходимого количества пар трубок-ответвлений электрическим разрядом.The combustion of the combustible mixture is initiated at the ends of the required number of pairs of branch tubes by electrical discharge.
Количество трубок-ответвлений определяется требуемой проектной мощностью теплогенератора.The number of branch tubes is determined by the required design capacity of the heat generator.
Именно заявляемые конструктивные отличия, признаки устройства для нагревания жидкого теплоносителя позволяют реализовать заявляемый способ, тем самым обеспечивая достижение поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.It is the claimed design differences, the features of the device for heating the liquid coolant that allow us to implement the inventive method, thereby ensuring the achievement of the task, which allows us to conclude that the claimed invention are connected by a single inventive concept.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в повышении КПД и производительности.The technical result that can be obtained by using the invention is to increase efficiency and productivity.
Изобретение поясняется чертежом.The invention is illustrated in the drawing.
На фиг.1 представлена схема примера конкретного выполнения устройства.Figure 1 presents a diagram of an example of a specific implementation of the device.
Устройство содержит емкость 1 с теплоносителем 2, внутри которого размещены трубки-ответвления для топлива 3 и для окислителя - 4, объединенные по N пар в блоке 5, заключенные в диэлектрические корпуса 6, при этом данные трубки-ответвления имеют выход на активную поверхность 7 диэлектрического корпуса 6. Блоки трубок-ответвлений 3 и 4, для подачи топлива и окислителя соответственно, подсоединены к трубопроводу подачи топлива 8 и окислителя 9. Трубки-ответвления 3 и 4 (их торцы) являются однополярными электродами и подсоединены к источнику питания через индуктивность (L) 10 посредством проводника 11; 12 - заземление емкости 1 с теплоносителем 2. Затрубное пространство 13 (кольцевая щель) между трубками 3 и 4 служит для подачи топлива, а полость (отверстие) 14 трубки 4 - для подачи окислителя. Торец 15 трубки 3 и торец 16 трубки 4 являются составляющими активной поверхности 7 для инициирования пузырьков с горючей смесью 17.The device contains a
В данном случае использовано коаксиальное расположение трубок-ответвлений. Т. е. устройство содержит каналы раздельной подачи топлива и окислителя, переходящие в трубки-ответвления с выходом в теплоноситель, выполненные таким образом, что обеспечивают возможность смешения вышеупомянутых компонентов на торцах пары трубок-ответвлений с образованием пузырьков с горючей смесью, удерживающихся на вышеупомянутых торцевых поверхностях в период выдувания пузырька с горючей смесью в жидкий теплоноситель до достижения последними проектно-заданных (критических) размеров. Каналы подачи топлива и окислителя вместе с трубками-ответвлениями подключены к источнику тока и являются однополярным электродом. Второй электрод подключен к емкости с теплоносителем. Трубки-ответвления объединены в блоки пар трубок-ответвлений и расположены в диэлектрических корпусах. Все пары трубок-ответвлений электроизолированы друг от друга на выходе из корпуса диэлектрика. Средство для смешения компонентов горючей смеси (топливо и окислитель) выполнено, например, в виде двух коаксиально расположенных на активной поверхности блока трубок-ответвлений, причем каждая пара трубок, посредством которых подают топливо и окислитель, отделена изолятором. Устройство работает следующим образом:In this case, the coaxial arrangement of the branch tubes is used. That is, the device contains channels for separate supply of fuel and oxidizer, passing into the branch pipes with access to the coolant, made in such a way that they allow mixing of the aforementioned components at the ends of the pair of branch pipes with the formation of bubbles with a combustible mixture held at the aforementioned end surfaces during the period of blowing a bubble with a combustible mixture into a liquid coolant until the latter reach the design-specified (critical) sizes. The fuel and oxidizer supply channels, together with branch tubes, are connected to a current source and are a unipolar electrode. The second electrode is connected to a tank with a coolant. Tube branches are combined into blocks of pairs of tube branches and are located in dielectric housings. All pairs of branch tubes are electrically insulated from each other at the outlet of the dielectric housing. The means for mixing the components of the combustible mixture (fuel and oxidizing agent) is, for example, made in the form of two branch pipes, coaxially located on the active surface of the block, each pair of pipes used to supply fuel and oxidizing agent is separated by an insulator. The device operates as follows:
Топливо и окислитель по трубопроводам 8 и 9 в заданном соотношении парциальных давлений подают через отверстия 13 и 14 трубок-ответвлений 3 и 4 на активную поверхность 7 в теплоноситель 2. На торцах 15 и 16 трубок-ответвлений 3 и 4 получают пузырек 17 с горючей смесью. По достижении критических (заданных) размеров пузырьков 17 на трубки-ответвления 3 и 4 подают автоимпульсное напряжение в режиме электродинамической самосинхронизации при наличии индуктивного контура (L) 10. При этом каждый пузырек 17 находится под потенциалом U между блоком трубок-ответвлений 5 (торцевых поверхностей 15, 16 трубок-ответвлений 3, 4) и заземленным теплоносителем 2, например, через заземленную емкость 1.Fuel and oxidizing agent through pipelines 8 and 9 in a given ratio of partial pressures are fed through openings 13 and 14 of
В результате синхронного электроискрового пробоя внутри пузырьков 17 загорается горючая смесь. Каждый пузырек 17 в результате сгорания горючей смеси расширяется и отрывается от торцевых поверхностей 15, 16 трубок-ответвлений 3, 4 с некоторой скоростью, приобретая поступательное и вихревое движения внутри теплоносителя 2. В процессе движения пузырьков 17 происходит их дробление внутри теплоносителя 2, что существенно ускоряет передачу тепла от пузырьков теплоносителю.As a result of synchronous electric spark breakdown inside the
Торец 15 трубки 3 и торец 16 трубки 4 являются составляющими активной поверхности 7 для инициирования пузырьков 17 с горючей смесью, образующихся путем смешения топлива и окислителя в момент выдувания последних одновременно через щелевое (кольцевое) отверстие 13 и полость (отверстие) 14 в теплоноситель 2. Каждая пара трубок-ответвлений 3 и 4 на активной поверхности 7 электроизолированы друг от друга. Активная поверхность каждого блока трубок-ответвлений одновременно является и коллектором, подающим одновременно и топливо и окислитель, и местом смешения последних с образованием пузырьков с горючей смесью, и синхронного поджигания пузырьков, и стартовой площадкой для горячих пузырьков в теплоносителе.The end face 15 of the
Для усиления эффекта отдачи тепла от горячих пузырьков теплоносителю активные поверхности 7 блоков 5 трубок-ответвлений 3, 4 располагают друг против друга так, чтобы при одновременном зажигании горючей смеси в пузырьках 17 каждая пара оппозитно расположенных активных поверхностей 7 блоков 5 трубок-ответвлений 3, 4 "выстреливает" горячие пузырьки друг в друга. В результате множества встречных столкновений горячих пузырьков в теплоносителе осуществляется дополнительное дробление последних и улучшается отдача тепла теплоносителю.To enhance the effect of heat transfer from hot bubbles to the coolant, the active surfaces of 7
Количество трубок-ответвлений определяется требуемой проектной мощностью теплогенератора.The number of branch tubes is determined by the required design capacity of the heat generator.
В процессе работы топливо и окислитель подают в теплоноситель раздельно через множество граничных отверстий, причем создают множество потоков через щелевые или другие отверстия в виде трубок-ответвлений различных конфигураций, размеров и взаимных расположений.In the process, the fuel and the oxidizing agent are supplied to the coolant separately through a plurality of boundary openings, and a plurality of flows are created through slit or other openings in the form of branch tubes of various configurations, sizes and relative positions.
При этом смешение горючего и окислителя осуществляют в теплоносителе на торцах трубок-ответвлений, расположенных в диэлектрических корпусах различной конфигурации; причем поверхности диэлектрических корпусов с торцами трубок-ответвлений расположены таким образом, чтобы обеспечивать возможность интенсивного дробления горячих пузырьков.In this case, the mixture of fuel and oxidizer is carried out in the coolant at the ends of the branch pipes located in dielectric housings of various configurations; moreover, the surface of the dielectric casing with the ends of the tube branches are located in such a way as to allow intensive crushing of hot bubbles.
Инициирование горючей смеси в пузырьке осуществляют электрическим разрядом между трубками-ответвлениями и заземленным теплоносителем, при этом создают условия генерирования напряжения самоиндукции в цепи трубки-ответвления и теплоноситель в результате электрогидродинамических процессов при расширении пузырьков при подаче на электроды постоянного или переменного напряжения.The initiation of the combustible mixture in the bubble is carried out by an electric discharge between the branch tubes and the grounded coolant, while creating the conditions for generating self-induction voltage in the branch pipe circuit and the coolant as a result of electrohydrodynamic processes when the bubbles expand when a constant or alternating voltage is applied to the electrodes.
Пузырьки зажигают многоочаговыми электрическими разрядами, генерируемыми на множественных концентраторах тока, для чего организуют (осуществляют) пробой электрическим током пузырьков с горючей смесью между электродом и жидким теплоносителем.Bubbles are ignited by multi-focal electric discharges generated at multiple current concentrators, for which they organize (carry out) an electric breakdown of bubbles with a combustible mixture between the electrode and the liquid coolant.
При этом создают условия циклического зарождения множества пузырьков с горючей смесью внутри жидкого теплоносителя, а также создают условия инициирования пробоев электрическим током пузырьков в режиме самосинхронизации электрогидравлических процессов при многоочаговых разрядах.In this case, the conditions for the cyclic nucleation of many bubbles with a combustible mixture inside the liquid coolant are created, and the conditions for initiating breakdowns of electric bubbles by bubbles in the self-synchronization mode of electro-hydraulic processes during multi-firing discharges are created.
Пузырьки с горючей смесью зажигают в жидком теплоносителе на концентраторах электрического тока на границе энергетических порогов инициирования зажигания пузырьков в зависимости от состава газовых смесей, размеров пузырьков и электрической проводимости теплоносителя.Bubbles with a combustible mixture are ignited in a liquid coolant at electric current concentrators at the boundary of the energy thresholds for initiating the ignition of bubbles, depending on the composition of gas mixtures, the size of the bubbles, and the electrical conductivity of the coolant.
В заявляемых способе и устройстве нагрева жидкого теплоносителя реакция горения топлива локализована непосредственно в объеме жидкого теплоносителя, в газовых пузырьках, которые формируются на торцевых поверхностях, например, металлических трубок-ответвлений, имеющих определенную систему каналов и одновременно служащих в качестве трубопроводов для подачи перемешивания топлива и окислителя непосредственно в формирующихся пузырьках.In the inventive method and device for heating a liquid coolant, the fuel combustion reaction is localized directly in the volume of the liquid coolant, in gas bubbles that are formed on the end surfaces, for example, metal branch tubes having a certain channel system and simultaneously serving as pipelines for supplying fuel mixing and oxidizing agent directly in the forming bubbles.
Инициирование горючей смеси в пузырьке осуществляют электрическим разрядом между трубками-ответвлениями и заземленным теплоносителем, при этом создают условия для генерирования напряжения самоиндукции в цепи трубки-ответвления и теплоноситель в результате электрогидродинамических процессов при расширении пузырьков.The initiation of the combustible mixture in the bubble is carried out by an electric discharge between the branch tubes and the grounded coolant, while creating the conditions for generating self-induction voltage in the branch pipe circuit and the coolant as a result of electrohydrodynamic processes during the expansion of the bubbles.
Трубки-ответвления, жидкость, источник напряжения и индуктивность являются компонентами электрической цепи, в которой при перекрывании электродов (трубок-ответвлений) пузырьком с горючей смесью происходит формирование электрического разряда внутри пузырька между электродом и жидкостью, достаточного для инициирования горения горючей смеси. После сгорания смеси горячий пузырек в процессе коллапса приобретает поступательную скорость в направлении от трубки-ответвления вглубь теплоносителя, дробится на более мелкие пузырьки, которые движутся в теплоносителе в вихревых потоках жидкости, что обеспечивает ускоренное увеличение теплоотдачи от горячих пузырьков в жидкость. Оппозитное расположение электродов обеспечивает формирование встречных вихревых потоков с пузырьками, что ведет к более интенсивному перемешиванию жидкости и дополнительному отводу тепла от горячих пузырьков теплоносителю.Branch tubes, a liquid, a voltage source, and inductance are components of an electric circuit in which, when the electrodes (branch tubes) are blocked by a bubble with a combustible mixture, an electric discharge is formed inside the bubble between the electrode and the liquid that is sufficient to initiate combustion of the combustible mixture. After the mixture is burned, the hot bubble during the collapse acquires translational speed in the direction from the branch pipe deep into the coolant, breaks up into smaller bubbles, which move in the coolant in the vortex fluid flows, which provides an accelerated increase in heat transfer from hot bubbles to the liquid. The opposite arrangement of the electrodes ensures the formation of counter vortex flows with bubbles, which leads to more intensive mixing of the liquid and additional heat removal from the hot bubbles to the coolant.
Таким образом, использование изобретений позволит существенно повысить производительность и КПД способа и устройства.Thus, the use of inventions will significantly increase the productivity and efficiency of the method and device.
Применение изобретения позволит повысить эффективность теплопередачи за счет исключения промежуточных теплопередающих элементов путем непосредственного сжигания горючей смеси в пузырьках и достижения высокой мощности нагрева путем выдувания большого количества пузырьков за счет сжигания требуемого количества пузырьков, создания условий для их разрушения на более мелкие фрагменты при коллапсе, формирования разнонаправленных вихревых потоков жидкости-теплоносителя, взаимодействующих между собой и уносящих эти фрагменты в объем жидкости.The application of the invention will improve the heat transfer efficiency by eliminating intermediate heat transfer elements by directly burning the combustible mixture in the bubbles and achieving a high heating power by blowing a large number of bubbles by burning the required number of bubbles, creating conditions for their destruction into smaller fragments during collapse, the formation of multidirectional vortex flows of a heat-transfer fluid interacting with each other and carrying these fragments into the volume fluids.
Заявляемое техническое решение не ограничено для проектных мощностей как снизу, так и сверху и позволяет создавать высокоэффективные тепловые генераторы разнообразного назначения.The claimed technical solution is not limited to design capacities both from below and from above, and allows the creation of highly efficient heat generators for various purposes.
Применение изобретения будет способствовать более рациональному использованю природных энергетических ресурсов для снижения тепловых потерь при передаче тепла жидкому теплоносителю в процессе сжигания горючих смесей.The application of the invention will contribute to a more rational use of natural energy resources to reduce heat loss during heat transfer to a liquid coolant during the combustion of combustible mixtures.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010135119/06A RU2465521C2 (en) | 2010-08-20 | 2010-08-20 | Method to heat liquid coolant and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010135119/06A RU2465521C2 (en) | 2010-08-20 | 2010-08-20 | Method to heat liquid coolant and device for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010135119A RU2010135119A (en) | 2012-02-27 |
| RU2465521C2 true RU2465521C2 (en) | 2012-10-27 |
Family
ID=45851780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010135119/06A RU2465521C2 (en) | 2010-08-20 | 2010-08-20 | Method to heat liquid coolant and device for its realisation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2465521C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2115065C1 (en) * | 1996-12-17 | 1998-07-10 | Закрытое акционерное общество "Отделение морских систем ОКБ им.П.О.Сухого" | Method and device for obtaining heated heat carrier |
| RU2120089C1 (en) * | 1993-03-17 | 1998-10-10 | Егор Ильич Милов | Method of generation of heat, direct current and thermoelectric combined device for realization of this method |
| RU2200903C2 (en) * | 2001-03-21 | 2003-03-20 | Открытое акционерное общество Алтайский научно-исследовательский институт технологии машиностроения | Burner for liquid fuel |
| JP2005147464A (en) * | 2003-11-13 | 2005-06-09 | Taro Hirasawa | Method for heating liquid, method for creating reaction base, device for heating liquid, device for creating reaction base, and fuel reforming device |
| RU70965U1 (en) * | 2007-11-22 | 2008-02-20 | Степан Иванович ВАСИЛЕВСКИЙ | KNOCK POWER INSTALLATION |
-
2010
- 2010-08-20 RU RU2010135119/06A patent/RU2465521C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2120089C1 (en) * | 1993-03-17 | 1998-10-10 | Егор Ильич Милов | Method of generation of heat, direct current and thermoelectric combined device for realization of this method |
| RU2115065C1 (en) * | 1996-12-17 | 1998-07-10 | Закрытое акционерное общество "Отделение морских систем ОКБ им.П.О.Сухого" | Method and device for obtaining heated heat carrier |
| RU2200903C2 (en) * | 2001-03-21 | 2003-03-20 | Открытое акционерное общество Алтайский научно-исследовательский институт технологии машиностроения | Burner for liquid fuel |
| JP2005147464A (en) * | 2003-11-13 | 2005-06-09 | Taro Hirasawa | Method for heating liquid, method for creating reaction base, device for heating liquid, device for creating reaction base, and fuel reforming device |
| RU70965U1 (en) * | 2007-11-22 | 2008-02-20 | Степан Иванович ВАСИЛЕВСКИЙ | KNOCK POWER INSTALLATION |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010135119A (en) | 2012-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9732299B2 (en) | Method and device for treating two-phase fragmented or pulverized material by non-isothermal reactive plasma flux | |
| CN103534480B (en) | Control system, circuit and the method for burning | |
| US3854032A (en) | Superheated electric arc steam generator | |
| CN103925116B (en) | Sliding arc ignition mechanism | |
| US1443091A (en) | Christian petersen | |
| US8783196B2 (en) | AC plasma ejection gun, the method for supplying power to it and pulverized coal burner | |
| RU2410603C1 (en) | Device of plasma ignition of dust-coal fuel | |
| JP2003514166A (en) | Low power small plasma fuel converter | |
| PT1283974E (en) | APPARATUS AND METHOD FOR COMBINED HEAT AND ELECTRICITY GENERATION | |
| CN109310003B (en) | Large-scale efficient combustion-supporting device for coaxial resonance microwave discharge plasma | |
| CN101158321A (en) | Low-temperature plasma non-hot point fire steadying flame device | |
| CN105221319A (en) | A kind of for lighting a fire and the sliding discharge reactor of auxiliary combustion | |
| JP2003507321A (en) | Low power small plasma fuel converter | |
| New et al. | Experimental investigations on DDT enhancements by Schelkin spirals in a PDE | |
| CN103953474A (en) | Directional spinning plasma combustion-supporting system | |
| JP2022508750A (en) | Methods and equipment for plasma chemical gas / gas mixture conversion | |
| RU2465521C2 (en) | Method to heat liquid coolant and device for its realisation | |
| CN103441641A (en) | Detonation wave ejection loop type magnetic fluid power generation system | |
| CN203879652U (en) | Directional spinning plasma combustion supporting system | |
| CN102705108A (en) | Periodic alternating current drive low-temperature plasma ignition method and system | |
| JP2017516438A (en) | Method for generating heat and electrical energy and apparatus for carrying out the method | |
| RU2397015C1 (en) | Device for cavitation grinding, activation, disinfection of substance | |
| CN104696137B (en) | A kind of vehicle-carried microwave reformer plasma ignition device | |
| RU2615856C1 (en) | Method of contact liquids heating and device for its implementation | |
| Kalra et al. | Transient gliding arc for fuel ignition and combustion control |