RU2534198C2 - Heat energy generation method and device - Google Patents
Heat energy generation method and device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534198C2 RU2534198C2 RU2012157035/06A RU2012157035A RU2534198C2 RU 2534198 C2 RU2534198 C2 RU 2534198C2 RU 2012157035/06 A RU2012157035/06 A RU 2012157035/06A RU 2012157035 A RU2012157035 A RU 2012157035A RU 2534198 C2 RU2534198 C2 RU 2534198C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vortex tube
- liquid
- vortex
- pump
- slots
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к теплотехнике, в частности к способам и устройствам для получения тепла, образующегося иначе, чем в результате сгорания топлива, и может быть использовано в системах отопления и ГВС жилых и производственных помещений, а также для предварительного подогрева воды на ТЭЦ и АЭС и для улучшения реологических свойств нефти и нефтепродуктов.The present invention relates to heat engineering, in particular to methods and devices for generating heat generated differently from the combustion of fuel, and can be used in heating systems and hot water supply of residential and industrial premises, as well as for pre-heating water at thermal power plants and nuclear power plants and to improve the rheological properties of oil and petroleum products.
Уровень техникиState of the art
Известны фрикционные способы нагрева жидкостей, заключающиеся в том, что тепло получают в результате трения друг от друга и/или о жидкость твердых тел, приводимых в движение в сосуде с жидкостью. Один из таких способов раскрыт в авторском свидетельстве СССР №1627790, F24J 3/00, опубл. в 1991 г. Недостатком этого способа является то, что из-за потерь энергии эффективность нагрева (отношение количества вырабатываемой тепловой энергии, уносимой нагреваемой жидкостью, к электрической или механической энергии, потребляемой устройством), меньше единицы.Known frictional methods for heating liquids, which consists in the fact that heat is obtained as a result of friction from each other and / or on a liquid of solids, which are set in motion in a vessel with a liquid. One of these methods is disclosed in the USSR author's certificate No. 1627790,
Также известны способы нагрева жидкостей, в которых эффективность нагрева превышает единицу. Это кавитационно-вихревые способы. Устройства для их реализации подразделяются на два типа - роторные и вихревые.Methods for heating liquids are also known in which the heating efficiency exceeds one. These are cavitation-vortex methods. Devices for their implementation are divided into two types - rotary and vortex.
Роторные способ нагрева жидкостей, а также устройства для их осуществления раскрыты в патенте RU 2054604, F24J 3/00, Кладов А.Ф., 20.02.1996 г. и в патенте RU 2165054, F24J 3/00, Потапов Ю.С. и др., 10.04.2001 г. Устройство по патенту RU 2054604 состоит из корпуса кавитационного теплогенератора, в котором укреплены на валу рабочие колеса центробежных насосов с перфорированными кольцами. Рабочие колеса приводятся во вращение электродвигателем. Коаксиально им расположены неподвижные перфорированные кольца, несколько большего диаметра, закрепленные в корпусе теплогенератора. Корпус имеет два отверстия для подачи нагреваемой жидкости и отвода ее от него.The rotary method of heating liquids, as well as devices for their implementation, are disclosed in patent RU 2054604, F24J 3/00, Kladov AF, 02.20.1996, and in patent RU 2165054,
Способ по патенту RU 2054604 заключается в том, что жидкость подают на вход теплогенератора и создают в зоне ее обработки кавитационные пузырьки и завихрения, которые возникают из-за периодических изменений давления жидкости при протекании ее через взаимно пересекающие отверстия перфорации вращающихся и неподвижных колец теплогенератора. При этом жидкость нагревается в результате трения о стенки и поверхности перфорированных колес, а также кавитации.The method according to patent RU 2054604 is that the liquid is fed to the inlet of the heat generator and create cavitation bubbles and turbulence in the zone of its processing, which arise due to periodic changes in the pressure of the liquid when it flows through the mutually intersecting perforation holes of the rotating and stationary rings of the heat generator. In this case, the fluid is heated as a result of friction against the walls and surfaces of the perforated wheels, as well as cavitation.
Теплогенератор по патенту RU 2054604, благодаря наличию в нем рабочих колес центробежных насосов, сам создает давление, необходимое для подачи нагретой жидкости потребителю, и нет необходимости в циркуляционном насосе. С помощью устройства по патенту RU 2054604 можно достичь значений эффективности, равных 2-4 и даже выше. Это становится возможным благодаря тому, что появляется избыточная энергия в результате протекания в кавитационных пузырьках ядерных реакций синтеза ядер атомов водорода (протонов), входящих в состав воды. Подтверждением этому является обнаруженное превышение дозы ионизирующего излучения из нагретой в таком устройстве жидкости над дозой фонового ионизирующего излучения.The heat generator according to patent RU 2054604, due to the presence of impellers of centrifugal pumps in it, creates the pressure necessary for supplying heated liquid to the consumer, and there is no need for a circulation pump. Using the device according to patent RU 2054604, it is possible to achieve efficiency values equal to 2-4 and even higher. This becomes possible due to the fact that excess energy appears as a result of the occurrence in the cavitation bubbles of nuclear reactions of the synthesis of nuclei of hydrogen atoms (protons) that make up water. Confirmation of this is the detected excess of the dose of ionizing radiation from a liquid heated in such a device over the dose of background ionizing radiation.
Недостатком устройства по патенту RU 2054604 является его громоздкость и необходимость защиты от ионизирующего излучения всей системы отопления.The disadvantage of the device according to the patent RU 2054604 is its bulkiness and the need to protect against the ionizing radiation of the entire heating system.
Более простым и безопасным является способ для получения тепла, а также устройство для его осуществления, раскрытые в патенте US 5188090, F24C 9/00, J.L.Griggs, 23.02.1993 г. Согласно данному способу предложено нагревать воду, пропуская ее по зазору между сопрягаемыми поверхностями статора и вращающегося относительно него монолитного цилиндрического ротора. На проходящую воду воздействуют кавитирующие пузырьки, которые возникают в многочисленных углублениях, высверленных на цилиндрической поверхности ротора. Согласно способу по патенту US 5188090 вода нагревается до 80-88°С при начальной температуре 20-60°С.A simpler and safer method is to obtain heat, as well as a device for its implementation, disclosed in patent US 5188090,
Согласно способу по патенту US 5188090 количество тепловой энергии, генерируемой в устройстве для его осуществления и выносимой из него нагретой жидкостью к потребителю, в 1,17 раз больше, чем количество электрической энергии, которое потребляет электродвигатель, приводящий во вращение ротор этого устройства. Естественно, что чем меньше расход воды, тем выше температура воды в трубопроводе, отводящем ее к потребителю.According to the method of US Pat. No. 5,188,090, the amount of thermal energy generated in the device for its implementation and the heated fluid transferred from it to the consumer is 1.17 times greater than the amount of electrical energy that the electric motor that drives the rotor of this device rotates. Naturally, the lower the water consumption, the higher the temperature of the water in the pipeline that takes it to the consumer.
Недостатком способа по патенту US 5188090 является низкая эффективность нагрева жидкости по сравнению с эффективностью ее нагрева по способу, раскрытому в RU 2054604. Это обусловлено, во-первых, тем, что при вращении ротора в устройстве, раскрытом в US 5188090, не происходит пересечения струй воды отверстиями перфорации, как это происходит в устройстве, раскрытом в RU 2054604. Другой причиной снижения эффективности нагрева воды по способу, раскрытому в US 5188090, является то, что насос для прокачивания нагретой воды через теплогенератор и подачи ее далее к потребителю установлен в схеме трубопроводов перед теплогенератором и присоединен к трубопроводу, идущему к входному отверстию теплогенератора. Роторный теплогенератор в устройстве по US 5188090 не может прокачивать нагретую воду без помощи внешнего насоса, поскольку отверстия для входа и выхода нагретой воды в теплогенераторе находятся на одинаковом расстоянии от оси вала, и центробежные силы, действующие на воду при вращении ротора, уравновешиваются. Работу по прокачиванию нагретой воды совершает внешний насос, нагнетающий эту жидкость сначала в теплогенератор, а затем и далее во все трубопроводы и сосуды схемы. При этом давление нагретой воды оказывается наибольшим на входе в теплогенератор. На выходе из теплогенератора давление воды несколько ниже, чем на входе в него, но выше, чем в трубопроводах и сосудах, расположенных далее по схеме по ходу нагретой воды после теплогенератора. То есть много больше атмосферного давления окружающего воздуха. А чем больше давление воды, тем меньше, как известно, интенсивность кавитационных процессов в ней, ибо кавитационные пузырьки "задавливаются" этим давлением и не развиваются далее.The disadvantage of the method according to US patent 5188090 is the low heating efficiency of the liquid compared with the heating efficiency of the method disclosed in RU 2054604. This is due, firstly, to the fact that when the rotor rotates in the device disclosed in US 5188090, there is no intersection of jets water holes perforation, as it happens in the device disclosed in RU 2054604. Another reason for the decrease in the efficiency of heating water according to the method disclosed in US 5188090, is that the pump for pumping heated water through a heat generator and supplying it further to heat Ithel installed in the circuit pipeline in front of the heat generator and is connected to a conduit extending to the inlet of the heat generator. The rotary heat generator in the device according to US 5188090 cannot pump heated water without using an external pump, since the holes for entering and leaving heated water in the heat generator are at the same distance from the shaft axis, and the centrifugal forces acting on the water during rotation of the rotor are balanced. The work on pumping heated water is performed by an external pump, which pumps this liquid first into the heat generator, and then further into all pipelines and vessels of the circuit. In this case, the pressure of the heated water is the highest at the inlet to the heat generator. At the outlet of the heat generator, the water pressure is slightly lower than at the entrance to it, but higher than in pipelines and vessels located further according to the scheme along the heated water after the heat generator. That is much more than atmospheric pressure of ambient air. And the greater the pressure of water, the less, as you know, the intensity of cavitation processes in it, because cavitation bubbles are “crushed” by this pressure and do not develop further.
Еще одним аналогом заявляемым способу и устройству для получения тепловой энергии является способ получения тепла, а также устройство для его осуществления, раскрытые в патенте RU 2045715, F25B 29/00, Потапова Ю.С., 1995 г. Данный способ заключается в том, что воду, подлежащую нагреву, подают в теплогенератор и формируют вихревое движение этой воды в нем при обеспечении кавитационного режима ее течения за счет усиления в ее потоке возникающих звуковых колебаний. При этом подаваемую воду предварительно нагревают до температуры, большей 63°С.Another analogue of the claimed method and device for producing thermal energy is a method for producing heat, as well as a device for its implementation, disclosed in patent RU 2045715, F25B 29/00, Potapova Yu.S., 1995. This method consists in the fact that the water to be heated is fed into the heat generator and the vortex motion of this water is formed in it while ensuring the cavitation mode of its flow due to the amplification of sound vibrations arising in its flow. In this case, the feed water is preheated to a temperature greater than 63 ° C.
В качестве теплогенератора по патенту RU 2045715 используют вихревой теплогенератор. Во всех примерах воду, подлежащую нагреву, подают на вход теплогенератора с помощью внешнего насоса, нагнетающего ее в теплогенератор.As a heat generator according to patent RU 2045715 a vortex heat generator is used. In all examples, the water to be heated is fed to the input of the heat generator using an external pump, which pumps it into the heat generator.
Недостатком способа по патенту RU 2045715 является низкая эффективность нагрева жидкости, достигающая значений только 1,2-1,4 при нагреве воды в вихревом теплогенераторе.The disadvantage of the method according to patent RU 2045715 is the low efficiency of heating the liquid, reaching values of only 1.2-1.4 when heating water in a vortex heat generator.
Причиной низкой эффективности нагрева воды является то, что давление воды в вихревом теплогенераторе (до 5 атм) слишком высоко как на входе в теплогенератор, так и на выходе из него. А чем больше давление воды, тем меньше, как известно, интенсивность кавитационных процессов в ней, ибо кавитационные пузырьки “задавливаются” этим давлением и не развиваются далее.The reason for the low efficiency of water heating is that the water pressure in the vortex heat generator (up to 5 atm) is too high both at the inlet to the heat generator and at the outlet from it. And the greater the pressure of water, the less, as you know, the intensity of cavitation processes in it, because cavitation bubbles are “crushed” by this pressure and do not develop further.
Давление воды на входе в устройство по патенту RU 2045715 делают столь высоким для того, чтобы за счет этого давления обеспечить необходимую высокую скорость подачи воды в улитку (завихритель) вихревой трубы. При этом насос для прокачивания нагретой воды, установленный перед теплогенератором и присоединенный к трубопроводу, идущему к входному отверстию теплогенератора, не только должен совершать работу по прокачиванию воды через теплогенератор, но и работу по прокачиванию этой воды далее по трубопроводам, отводящим нагретую воду от теплогенератора к потребителю. Последние тоже оказывают существенное сопротивление потоку воды, поэтому давление воды на выходе из теплогенератора оказывается тоже значительно выше атмосферного.The water pressure at the inlet to the device according to the patent RU 2045715 is made so high in order to ensure the necessary high speed of water supply to the cochlea (swirl) of the vortex tube due to this pressure. At the same time, a pump for pumping heated water, installed in front of the heat generator and connected to the pipeline going to the inlet of the heat generator, must not only perform work on pumping water through the heat generator, but also work on pumping this water further through pipelines that discharge heated water from the heat generator to to the consumer. The latter also provide significant resistance to the flow of water, so the water pressure at the outlet of the heat generator is also significantly higher than atmospheric.
Наиболее близкий аналог настоящего изобретения раскрыт в патенте Российской Федерации №2132517 С1, дата публикации - 27.06.1999. Из указанного патента известен способ получения тепловой энергии, включающий подачу потока жидкости под давлением насосом в вихревую трубу с получением кавитационного вихревого потока и последующее направление кавитационного вихревого потока в емкость с жидкостью.The closest analogue of the present invention is disclosed in the patent of the Russian Federation No. 2132517 C1, publication date - 06/27/1999. From this patent a method for producing thermal energy is known, comprising supplying a fluid stream under pressure with a pump to a vortex tube to obtain a cavitation vortex flow and the subsequent direction of the cavitation vortex flow into a container with liquid.
Также из указанного патента известно устройство для получения тепловой энергии, включающее емкость нагретой жидкости, вихревую трубу и насос подачи жидкости в вихревую трубу.Also, a device for generating thermal energy is known from the said patent, including a heated liquid capacity, a vortex tube, and a pump for supplying liquid to the vortex tube.
Недостатки наиболее близкого аналога заключаются в том, что кавитационный вихревой поток образуется не при максимально возможной интенсивности завихрения, и в том, что отсутствует резонансный кавитационный режим протекания жидкости.The disadvantages of the closest analogue are that the cavitation vortex flow is not formed at the maximum possible intensity of the vortex, and that there is no resonant cavitation regime of fluid flow.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков.The objective of the present invention is to remedy the above disadvantages.
Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение скорости нагрева жидкости и улучшение теплопередачи в кавитационно-вихревом теплогенераторе за счет интенсификации кавитационных процессов в нем и создание резонанса в вихревой трубе. Дополнительным результатом кавитационных процессов в случае использования воды в качестве жидкости является изменение химических свойств воды, что приводит к улучшению очищения воды от загрязнений за счет изменения уровня рН.The technical result of the present invention is to increase the heating rate of the liquid and improve heat transfer in the cavitation-vortex heat generator due to the intensification of cavitation processes in it and the creation of resonance in the vortex tube. An additional result of cavitation processes in the case of using water as a liquid is a change in the chemical properties of water, which leads to an improvement in the purification of water from pollution by changing the pH level.
Указанный технический результат достигается за счет способа получения тепловой энергии, включающего подачу потока жидкости под давлением насосом в вихревую трубу с получением кавитационного вихревого потока, в котором происходит концентрация и соединение молекул жидкости в кластеры, и последующее направление вихревого кавитационного потока в емкость с жидкостью. При этом поток жидкости перед входом в вихревую трубу направляют через прорези, которые располагают под углом к центральной оси вихревой трубы по ее периметру, тангенциально закручивают посредством указанных прорезей и подвергают ультразвуковому облучению с последующим разрежением в условиях резонанса.The specified technical result is achieved due to the method of obtaining thermal energy, including the flow of a liquid under pressure by a pump into a vortex tube to obtain a cavitation vortex stream, in which the concentration and connection of the liquid molecules into clusters occurs, and the subsequent direction of the vortex cavitation stream into the container with the liquid. In this case, the fluid flow before entering the vortex tube is guided through the slots, which are positioned at an angle to the central axis of the vortex tube along its perimeter, are tangentially twisted through the indicated slots and subjected to ultrasonic irradiation, followed by rarefaction under resonance conditions.
Дополнительно могут использовать прорези, которые располагают под углом 45° к центральной оси вихревой трубы по ее периметру. Для тангенциального закручивания потока могут быть использованы прорези любой сложной формы, например эллиптической.Additionally, slots can be used that are positioned at an angle of 45 ° to the central axis of the vortex tube around its perimeter. Slots of any complex shape, for example, elliptical, can be used for tangential swirling of the flow.
Способ могут осуществлять с циркуляцией жидкости по замкнутому контуру и отбором тепловой энергии в теплообменник внешней системы теплопередачи.The method can be carried out with the circulation of liquid in a closed loop and the selection of thermal energy in the heat exchanger of the external heat transfer system.
В способе могут создавать дополнительное разрежение посредством выходных отверстий, которые могут выполнять на конце вихревой трубы, и всасывающего патрубка насоса, который могут располагать в емкости нагретой жидкости в зоне конца вихревой трубы.The method can create additional rarefaction by means of outlet openings that can be made at the end of the vortex tube, and a suction pipe of the pump, which can be placed in a container of heated liquid in the region of the end of the vortex tube.
Указанный технический результат достигается также за счет устройства для получения тепловой энергии, включающего емкость нагретой жидкости, вихревую трубу и насос подачи жидкости в вихревую трубу. При этом устройство включает установку ультразвуковых колебаний, вихревая труба помещена в емкость нагретой жидкости, а по периметру на входе в вихревую трубу расположены прорези.The specified technical result is also achieved due to the device for generating thermal energy, including the capacity of the heated liquid, the vortex tube and the pump for supplying liquid to the vortex tube. In this case, the device includes the installation of ultrasonic vibrations, the vortex tube is placed in a container of heated liquid, and slots are located around the perimeter at the entrance to the vortex tube.
Вход в вихревую трубу может быть выполнен в виде конуса, расположенного тангенциально по отношению к внутренним кромкам вихревой трубы.The entrance to the vortex tube can be made in the form of a cone located tangentially with respect to the inner edges of the vortex tube.
На входе в вихревую трубу по ее центру может быть выполнено отверстие рециркуляции жидкости.At the entrance to the vortex tube, a liquid recirculation hole can be made in its center.
Вихревая труба может быть снабжена выходными отверстиями, при этом выходные отверстия могут быть по площади меньше, чем прорези, в 1,5 раза.The vortex tube may be provided with outlet openings, while the outlet openings may be 1.5 times smaller in area than the slots.
Устройство может дополнительно содержать циркуляционный насос, вход которого расположен в горячей зоне нагретой жидкости.The device may further comprise a circulation pump, the inlet of which is located in the hot zone of the heated liquid.
Устройство может дополнительно содержать теплообменник для отбора тепловой энергии во внешнюю систему теплопередачи.The device may further comprise a heat exchanger for collecting heat energy into an external heat transfer system.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.1 приведена схема общего вида установки.Figure 1 shows a diagram of a General view of the installation.
На фиг.2 приведена схема части устройства с соединениями вихревой камеры по предлагаемому способу.Figure 2 shows a diagram of part of the device with the connections of the vortex chamber according to the proposed method.
На фиг.3 приведена схема вихревой камеры для нагрева жидкостей без верхней крышки, вид А.Figure 3 shows a diagram of a vortex chamber for heating liquids without a top cover, type A.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Подачу нагретой жидкости по малому кольцу осуществляют путем отсасывания ее из устройства и обеспечивают благодаря этому снижение давления жидкости в устройстве.The supply of heated liquid in a small ring is carried out by aspirating it from the device and thereby reduce the pressure of the liquid in the device.
Отсасывание нагреваемой жидкости из устройства насосом, подающим далее к устройству, ведет к снижению давления этой жидкости на выходе из устройства и частично в внутри него. А это ведет к интенсификации кавитационных процессов в нем, так как последние идут тем интенсивнее, чем меньше статическое давление жидкости и чем больше перепад давлений между входом и выходом устройства. При неизменном давлении нагреваемой жидкости на входе в устройство, обеспечиваемом либо насосом, подающим эту жидкость в него, либо атмосферным давлением воздуха в сосуде для исходной жидкости (при отсутствии нагнетающего насоса), отсасывание нагретой жидкости из устройства ведет к повышению перепада давления между входом и выходом устройства. Под воздействием высокочастотного излучения происходит выход на резонансный режим.The suction of the heated fluid from the device by the pump, which feeds further to the device, leads to a decrease in the pressure of this fluid at the outlet of the device and partially inside it. And this leads to the intensification of cavitation processes in it, since the latter go on more intensively, the lower the static pressure of the liquid and the greater the pressure difference between the input and output of the device. At a constant pressure of the heated fluid at the inlet to the device, provided either by a pump supplying this fluid to it, or by atmospheric air pressure in the vessel for the initial fluid (in the absence of a charge pump), the suction of the heated fluid from the device leads to an increase in the pressure difference between the inlet and outlet devices. Under the influence of high-frequency radiation, a resonance mode is reached.
В режиме резонанса нагрев воды происходит интенсивно. Все это ведет к интенсификации кавитационных процессов в устройстве, а следовательно, к повышению эффективности нагрева жидкости в нем. Кроме того, снижение давления нагреваемой жидкости в устройстве и создание в нем разрежения ведет к уменьшению напора этой жидкости на сальники или торцевые уплотнения насоса, что повышает ресурс их службы.In resonance mode, water is heated intensively. All this leads to the intensification of cavitation processes in the device, and therefore to an increase in the efficiency of heating the liquid in it. In addition, reducing the pressure of the heated fluid in the device and creating a vacuum in it leads to a decrease in the pressure of this fluid on the seals or mechanical seals of the pump, which increases their service life.
На фиг.1 в качестве примера приведен предпочтительный вариант осуществления способа и устройства для получения тепловой энергии посредством прокачивания жидкости насосом через трубу, подключенную к высокочастотному излучателю.Figure 1 shows, by way of example, a preferred embodiment of a method and apparatus for generating thermal energy by pumping liquid by a pump through a pipe connected to a high-frequency emitter.
В этом варианте устройство включает камеру 1, трубопровод 2, корпус с жидкостью (емкость) 3, обратный трубопровод 4, электронасос 5, подающий трубопровод 6, циркуляционный насос 7, краны 8, дозатор 9, трубу вихревую 10, крепление 11 камеры к корпусу, установку ультразвуковых колебаний 12, теплообменник 21.In this embodiment, the device includes a
На фиг.2 показан пример осуществления части устройства резонансного типа с камерой 1, в которой смонтирован ультразвуковой излучатель 13 с конусом 14, фланцем 15, наклонным отверстием 16, отверстием 17, вихревой трубой 10, дозатором 9, отверстием 18.Figure 2 shows an example of the implementation of a part of the resonant type device with a
На фиг.3 показана вихревая камера 1 со снятой крышкой, вид А, прорезями 16 под углом, отверстием 17, конусом 14, фланцем 15, корпусом 20.Figure 3 shows the
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.The proposed method is as follows.
1. Жидкость, подлежащую нагреву (воду, трансформаторное масло, нефть, тосол или др.), наливают в сосуд для исходной жидкости, имеющий объем, больший, чем суммарный объем всех полостей устройства для нагрева жидкости и присоединенных к нему трубопроводов.1. The liquid to be heated (water, transformer oil, oil, antifreeze, etc.) is poured into a vessel for the initial liquid having a volume greater than the total volume of all cavities of the device for heating the liquid and the pipelines attached to it.
2. Заполняют жидкостью, подлежащей нагреву, все полости и трубопроводы устройства для нагрева жидкости, в состав которого входит вихревая труба.2. Fill with the liquid to be heated, all the cavities and pipelines of the device for heating the liquid, which includes a vortex tube.
3. Включают двигатель, который приводит в движение насос, нагнетающий нагреваемую жидкость в вихревую трубу, и обеспечивают за счет особенностей конструкции трубы вихревое движение этой жидкости в ней при максимально возможной в данной схеме интенсивности завихрения.3. Turn on the engine, which drives the pump, which pumps the heated fluid into the vortex tube, and, due to the peculiarities of the design of the pipe, provide the vortex motion of this fluid in it at the maximum possible intensity of turbulence in this circuit.
4. Одновременно насос осуществляет отсасывание нагретой жидкости из трубы и подачу ее в сосуд-накопитель нагретой жидкости. При этом необходимо использовать такой насос (например, центробежный или шестеренчатый), который может создавать разрежение в своем входном патрубке и понижать давление жидкости в отверстии выхода нагретой жидкости из трубы.4. At the same time, the pump aspirates the heated fluid from the pipe and delivers it to the storage vessel of the heated fluid. In this case, it is necessary to use such a pump (for example, centrifugal or gear), which can create a vacuum in its inlet pipe and lower the fluid pressure in the outlet of the heated fluid from the pipe.
5. Включают установку ультразвуковых колебаний. Путем регулировки частоты колебаний в вихревой трубе получают резонансый кавитационный режим протекания жидкости через устройство.5. Turn on the installation of ultrasonic vibrations. By adjusting the oscillation frequency in the vortex tube, a resonant cavitation mode of fluid flow through the device is obtained.
6. Осуществляют нагрев жидкости до требуемой потребителю температуры за счет возвращения ее циркуляционным насосом по обратному трубопроводу из сосуда с нагретой жидкостью в сосуд для исходной жидкости и подачи ее по замкнутому контуру снова на вход устройства (трубы). У потребителя жидкость отдает часть своего тепла через теплообменник. Теплообменник может быть выполнен, например, в виде батареи, радиатора, пластичного теплообменника либо в любом другом виде.6. Carry out the heating of the liquid to the temperature required by the consumer by returning it by the circulation pump through the return pipe from the vessel with the heated liquid to the vessel for the initial liquid and feeding it in a closed circuit again to the input of the device (pipe). At the consumer, the liquid gives up part of its heat through a heat exchanger. The heat exchanger can be made, for example, in the form of a battery, radiator, plastic heat exchanger, or in any other form.
Пример 1Example 1
Нагрев жидкости, указанной в таблице 1, осуществляют с помощью центробежного насоса с электродвигателем мощностью 5 кВт, напором 40 м и расходом 25 куб. м в час, производства КНР. Из залитой жидкостью емкости 2 через кран 8 (задвижку) она поступает на входной патрубок насоса 5, жидкость под давлением по трубопроводу 2 через кран (задвижку) 8 тангенциально подается в вихревую камеру 1 устройства через конус 14.The heating of the liquid specified in table 1 is carried out using a centrifugal pump with an electric motor with a power of 5 kW, a pressure of 40 m and a flow rate of 25 cubic meters. m per hour, the production of China. From the
В вихревой камере 1 жидкость начинает вращаться, а попадая в прорези 16, получает ускорение. С большой скоростью четыре (и более) потока жидкости создают вихревой кавитационный эффекта вихревой трубе 10. По большому радиусу вихревой трубы 10 формируется горячий поток, который через отверстия 18 выходит в (емкость) 3 и одновременно попадает на входное отверстие электронасоса 5, который создает разрежение в вихревой трубе, способствуя образованию кавитации.In the
При работе электронасоса ваттметром определяем затраченную электрическую мощность W2, указанную в таблице 1, а также путем измерения трехфазным электросчетчиком количества электроэнергии, потребленной электродвигателем за время нагрева жидкости.When the electric pump is working with a wattmeter, we determine the spent electric power W2, shown in table 1, and also by measuring the amount of electricity consumed by the electric motor during heating the liquid with a three-phase electric meter.
В результате периодических быстрых сжатий и расширений кавитационных парогазовых пузырьков происходит, в соответствии с законами термодинамики, трансформация энергии в тепловую, что и приводит к быстрому нагреву жидкости.As a result of periodic rapid contractions and expansions of cavitation vapor-gas bubbles, in accordance with the laws of thermodynamics, energy is transformed into heat, which leads to rapid heating of the liquid.
Как показали измерения многих ученых и исследователей (см. Семенов А., Стоянов П. Звукосвечение или свет, вырванный из вакуума. - Техника-молодежи, 1997, №3, с.4-5.; и Маргулис М.А. Звукохимические реакции и сонолюминесценция. - М.: Химия, 1986, - 288 с., температура в центре охлопывающихся пузырьков может достигать многих тысяч градусов по Цельсию. Это приводит, как известно, к сонолюминесцентному свечению жидкостей. В кавитационных пузырьках нагреваемой жидкости идут термохимические реакции. Термохимические реакции сопровождаются выделением тепла, которое также идет на нагрев жидкости в предлагаемом устройстве. Энергия этих реакций является дополнительной к той энергии, которая выделяется при работе устройства.As the measurements of many scientists and researchers have shown (see Semenov A., Stoyanov P. Sound emission or light torn from a vacuum. - Youth Technology, 1997, No. 3, p. 4-5 .; and Margulis MA Sound-chemical reactions and sonoluminescence. - M .: Chemistry, 1986, - 288 p., the temperature in the center of the cooling bubbles can reach many thousands of degrees Celsius. This leads, as is known, to sonoluminescent fluorescence of liquids. Thermochemical reactions occur in cavitation bubbles of a heated fluid. reactions are accompanied by heat The latter also goes to heat the liquid in the proposed device.The energy of these reactions is additional to the energy that is released during the operation of the device.
Поэтому эффективность нагрева жидкости в заявляемом способе и устройстве (отношение получаемой тепловой энергии к затраченной электрической) превышает единицу. Известно, что при вращении жидкости, кроме кавитации, идут процессы синтеза молекул воды в кластеры, а при вращении они ускоряются в несколько раз с выделением тепловой энергии (см. Потапов Ю.С., Потапов С.Ю. Энергия вращения. К., 2002, 353 с.).Therefore, the heating efficiency of the liquid in the claimed method and device (the ratio of the received thermal energy to the consumed electric energy) exceeds unity. It is known that during rotation of a liquid, in addition to cavitation, there are processes of synthesis of water molecules into clusters, and during rotation they are accelerated several times with the release of thermal energy (see Potapov Yu.S., Potapov S.Yu. Rotational energy. K., 2002, 353 p.).
Пример 2Example 2
Нагрев жидкости, указанной в таблице 2, осуществляют с помощью такого же устройства, как и в примере 1, с тем отличием, что корпус устройства выполнен из Ст 20, а вместо центробежного насоса 5 установлен шестеренчатый насос, приводимый во вращение электродвигателем мощностью 2,2 кВт. Все технологические операции нагрева рабочей жидкости и измерения осуществляют так же, как в примере 1. Сравнение с нагревом по известному способу осуществлялось так же, как в примере 1. Полученные данные и результаты измерений сведены в таблицу 2. После достижения в емкости 3 температуры жидкости, требуемой потребителю, включают циркуляционный насос 7, открывают кран 8 и подают жидкость к потребителю по трубопроводам 6 и 4. Жидкость отдает часть своего тепла потребителю, откуда возвращается по замкнутому контуру, частично охлажденной снова в емкость 3.The heating of the liquid specified in table 2 is carried out using the same device as in example 1, with the difference that the casing of the device is made of
Тепловую мощность W3, генерируемую устройством, вычисляют по результатам измерений расхода нагреваемой жидкости, проходящей через устройство, измеряемого теплосчетчиком, установленным на трубопроводе 2, и результатами измерений термопарами, установленными на входе и выходе из устройства. Эффективность нагрева жидкости определяют как отношение W3/W2. Полученные данные вычислений и результаты вычислений занесены в таблицы 1-3.The thermal power W3 generated by the device is calculated from the measurement results of the flow rate of the heated fluid passing through the device, measured by a heat meter installed on the
Пример 3Example 3
Нагрев жидкости, указанной в таблице 3, осуществляют с помощью части устройства, схема которой приведена на фиг.2. Это устройство выполнено из цельнотянутой трубы 10, приваренной к вихревой камере 1, изготовленной из Ст 45. К вихревой камере приварен конус 14 с фланцем 15, тангенциально конус 14 входит в вихревую камеру 1. Входное отверстие в конусе по площади сечения в восемь раз меньше, чем площадь сечения выходного патрубка насоса 5. В нижней части вихревой камеры 1 изготовлены четыре отверстия 16 под углом 45 градусов с наклоном по ходу вращения жидкости в вихревой камере 1. Площадь четырех отверстий 16 в тридцать раз меньше, чем площадь отверстия на выходе из насоса 5 (диаметр 37 мм). Четыре отверстия, выполненные в дозаторе 9, по площади меньше, чем отверстия 16, но больше, чем площадь отверстия 17, через которое проходит обратный поток жидкости. Внутренний диаметр вихревой трубы 10 равен 50 мм. Длина вихревой трубы 10 в десять раз больше диаметра (500 мм). К противоположному концу трубы 10 приварен дозатор 9 с четырьмя отверстиями 18, которые выполняют и роль гидравлического тормоза, спрямляя вращающийся поток жидкости.The heating of the liquid indicated in table 3, is carried out using part of the device, a diagram of which is shown in figure 2. This device is made of a
Устройство по настоящему изобретению работает следующим образом. Жидкость из насоса 5 под давлением с определенной скоростью поступает через кран (задвижку) 8 в конус 14, где ускоряется. Затем она попадает в вихревую камеру 1, где начинается процесс ее закручивания с ускорением. Вращающаяся жидкость захватывается прорезями 16, сжимается, ускоряется и выбрасывается в вихревую трубу 10 с разрежением и образованием кавитации. Кроме двойного завихрения на жидкость воздействуют ультразвуком, что приводит к инициированию кавитации. При вращении жидкости в вихревой трубе 10 и вихревой камере 1 происходит соединение молекул в кластеры, вызывая повышение ее температуры. Синергетический эффект нагрева жидкости приводит к повышению эффективности способа и устройства более 1 (отношение получаемой тепловой энергии к вкладываемой электронасосом).The device of the present invention operates as follows. The liquid from the
Полученные сравнительные данные, приведенные в таблице 3, показывают, что эффективность нагрева жидкости по заявляемому способу во всех случаях выше, чем по известному способу, несмотря на то, что для реализации заявляемых способа и устройства требуется два насоса, а не поток жидкости. Внутренний диаметр вихревой трубы 10 равен 50 мм. Длина вихревой трубы 10 в десять раз больше диаметра (500 мм). К противоположному концу трубы 10 приварен дозатор 9 с четырьмя отверстиями 18, которые выполняют и роль гидравлического тормоза, спрямляя вращающийся поток жидкости.The obtained comparative data, shown in table 3, show that the heating efficiency of the liquid according to the claimed method is in all cases higher than by the known method, despite the fact that two pumps are required for the implementation of the inventive method and device, rather than a liquid flow. The inner diameter of the
Вихревой генератор 1 по настоящему изобретению работает следующим образом. Жидкость из насоса 5 под давлением с определенной скоростью поступает через кран (задвижку) 8 в конус 14, где ускоряется. Затем она попадает в вихревую камеру 19, где начинается процесс ее закручивания с ускорением. Вращающаяся жидкость захватывается прорезями 16, сжимается, ускоряется и выбрасывается в вихревую трубу 10 с разрежением и образованием кавитации. Кроме двойного завихрения на жидкость воздействуют ультразвуком, что приводит к инициированию кавитации. При вращении жидкости в вихревой трубе 10 и вихревой камере 19 происходит соединение молекул в кластеры, вызывая повышение ее температуры. Синергетический эффект нагрева жидкости приводит к повышению эффективности способа и устройства более 1 (отношение получаемой тепловой энергии к вкладываемой электронасосом).The
Полученные сравнительные данные, приведенные в таблице 3, показывают, что эффективность нагрева жидкости по заявляемому способу во всех случаях выше, чем по известному способу, несмотря на то, что для реализации заявляемых способа и устройства требуется два насоса, а не один.The obtained comparative data, shown in table 3, show that the heating efficiency of the liquid according to the claimed method is in all cases higher than by the known method, despite the fact that two pumps are required for the implementation of the claimed method and device, and not one.
Из таблицы 3 также видно, что особенно высока эффективность нагрева воды при резонансной кавитации и температуре, превышающей +63°С. Это полностью соответствует выводам о существовании пороговой температуры, описанной в способе-прототипе, защищенном патентом (4).From table 3 it is also seen that the efficiency of heating water is especially high at resonant cavitation and a temperature exceeding + 63 ° C. This is fully consistent with the conclusions about the existence of a threshold temperature described in the prototype method protected by a patent (4).
ЭффективностьWater, ° С
Efficiency
ЭффективностьTosol ∗, ° С
Efficiency
ЭффективностьTransform oil, ° С
Efficiency
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012157035/06A RU2534198C9 (en) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | Heat energy generation method and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012157035/06A RU2534198C9 (en) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | Heat energy generation method and device |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012157035A RU2012157035A (en) | 2014-07-10 |
| RU2534198C2 true RU2534198C2 (en) | 2014-11-27 |
| RU2534198C9 RU2534198C9 (en) | 2015-01-20 |
Family
ID=51215479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012157035/06A RU2534198C9 (en) | 2012-12-26 | 2012-12-26 | Heat energy generation method and device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2534198C9 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2694267C1 (en) * | 2018-03-12 | 2019-07-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный аграрный университет" | Wind-driven plant for heat supply of industrial and household facilities |
Families Citing this family (2)
| 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 |
| RU2759460C1 (en) * | 2021-02-19 | 2021-11-15 | Общество с ограниченной ответственностью «ТяжПромИнжиниринг» | Method for producing steam and device for its implementation |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5341768A (en) * | 1993-09-21 | 1994-08-30 | Kinetic Systems, Inc. | Apparatus for frictionally heating liquid |
| RU2089795C1 (en) * | 1993-12-29 | 1997-09-10 | Чуркин Рудольф Кузьмич | Vortex heating system |
| RU2132517C1 (en) * | 1997-08-20 | 1999-06-27 | Мустафаев Рафаэль Измайлович | Heat generator and device for heating liquid |
| AT410591B (en) * | 2001-10-04 | 2003-06-25 | Newtech Innovations & Technolo | Heat generator |
-
2012
- 2012-12-26 RU RU2012157035/06A patent/RU2534198C9/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5341768A (en) * | 1993-09-21 | 1994-08-30 | Kinetic Systems, Inc. | Apparatus for frictionally heating liquid |
| RU2089795C1 (en) * | 1993-12-29 | 1997-09-10 | Чуркин Рудольф Кузьмич | Vortex heating system |
| RU2132517C1 (en) * | 1997-08-20 | 1999-06-27 | Мустафаев Рафаэль Измайлович | Heat generator and device for heating liquid |
| AT410591B (en) * | 2001-10-04 | 2003-06-25 | Newtech Innovations & Technolo | Heat generator |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2694267C1 (en) * | 2018-03-12 | 2019-07-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный аграрный университет" | Wind-driven plant for heat supply of industrial and household facilities |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012157035A (en) | 2014-07-10 |
| RU2534198C9 (en) | 2015-01-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7767159B2 (en) | Continuous flow sonic reactor and method | |
| TWI604168B (en) | Apparatus and method for utilizing thermal energy | |
| CN106661875A (en) | An apparatus, system and method for utilizing thermal energy | |
| RU2534198C2 (en) | Heat energy generation method and device | |
| CN104043382A (en) | Hydrodynamic cavitation generating device | |
| CN109028549B (en) | heat energy pump | |
| CN112717789A (en) | Nanometer lubricant dispersing device coupling hydrodynamic cavitation and ultrasonic cavitation | |
| CN107507652A (en) | The core structure and nuclear reactor of a kind of integral reactor | |
| WO2013006080A1 (en) | A method and vortex heat generator for producing steam and thermal energy | |
| RU2495337C2 (en) | Electrically driven pump-sealed rotary heat generator | |
| US20200124019A1 (en) | Vortex generator | |
| RU2633725C1 (en) | Method and device for producing steam | |
| RU138045U1 (en) | CAVITATION HYDRAULIC DISPERSANT | |
| WO2017200414A1 (en) | Method and device for producing steam | |
| RU2338970C1 (en) | Method of liquid heating and device for its implementation | |
| RU123119U1 (en) | DEVICE FOR THE PRODUCTION OF HEAT ENERGY | |
| KR20130022704A (en) | Hot water generating apparatus for electric powered boiler using hydrodynamics | |
| CN112717860A (en) | Cavitation and photocatalysis integrated biodiesel synthesis strengthening device | |
| RU2235950C2 (en) | Cavitation-vortex heat generator | |
| RU111270U1 (en) | CONTACT HEAT EXCHANGE INJECT UNIT | |
| RU54662U1 (en) | HYDRODYNAMIC REACTOR | |
| RU167568U1 (en) | AUTOCLAVE | |
| RU2269075C1 (en) | Cavitation-turbulent heat generator | |
| RU2766375C1 (en) | Hydrodynamic reactor for steam generator | |
| RU2313738C1 (en) | Hydrodynamic heat-generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TH4A | Reissue of patent specification | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171227 |