RU75459U1

RU75459U1 - MOBILE HEATING ITEM

Info

Publication number: RU75459U1
Application number: RU2008112276/22U
Authority: RU
Inventors: Константин Валентинович Урпин; Владимир Петрович Никитский
Original assignee: Константин Валентинович Урпин; Владимир Петрович Никитский
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2008-08-10

Abstract

Полезная модель относится к теплотехнике и может быть использована для получения тепловой энергии в промышленности, жилищно-коммунальной отрасли, в сельском хозяйстве, строительстве, транспорте и других областях. Мобильный тепловой пункт содержит размещенный в контейнере теплогенератор, выполненный в виде установленного в полом цилиндрическом корпусе, по крайней мере, одного диска, кинематически связанного с подключенным к блоку управления приводом вращения, и имеющий входную, снабженную гидродинамическим излучателем и фильтром, и выходную магистрали, сообщенные с полостью корпуса с противоположных сторон диска и расположенные с равным диаметрально противоположным эксцентриситетом от его оси на величину 0,30÷0,35 от диаметра диска, при этом геометрические размеры элементов теплогенератора связаны следующими соотношениями:The utility model relates to heat engineering and can be used to produce thermal energy in industry, housing and communal services, agriculture, construction, transport and other fields. The mobile heat station contains a heat generator located in the container, made in the form of at least one disk kinematically connected to a rotation drive connected to the control unit and installed in the hollow cylindrical body, and having an input line equipped with a hydrodynamic emitter and a filter, and an output line communicated with a body cavity on opposite sides of the disk and located with equal diametrically opposite eccentricity from its axis by 0.30 ÷ 0.35 of the diameter of the disk, while The metric dimensions of the elements of the heat generator are related by the following relationships:

D/h1=60÷68, D/h2=650÷700, D/h3=55÷58,D / h1 = 60 ÷ 68, D / h2 = 650 ÷ 700, D / h3 = 55 ÷ 58,

где D и h1 - диаметр и толщина диска соответственно, h2 - величина зазора между торцевой поверхностью диска и внутренней торцевой поверхностью корпуса, h3 - величина зазора между боковой поверхностью диска и внутренней боковой поверхностью корпуса, при этом выходная магистраль сообщена через трехпозиционный переключатель с соединенными параллельно и выполненными с возможностью подключения к потребителю тепловой энергии калориферу и теплообменнику, которые выходом подключены к входу насоса, подключенному выходом к снабженному расширительным баком и предохранительным клапаном и сообщенному с входной магистралью баку-аккумулятору с теплоносителем, величина теплоемкости которого составляет 0,3÷0,003 от величины теплоемкости воды. В результате достигается снижение значений потребляемой электрической мощности и расширение диапазона функциональных возможностей при обеспечении высоких значений теплового эффекта, снижении металлоемкости элементов конструкции и повышении ее технологичности.where D and h1 are the diameter and thickness of the disk, respectively, h2 is the gap between the end surface of the disk and the inner end surface of the housing, h3 is the gap between the side surface of the disk and the inner side surface of the housing, while the output line is communicated through a three-position switch connected in parallel and made with the possibility of connecting to the consumer of thermal energy a heater and a heat exchanger, which are connected by an output to the pump inlet, connected by the output to a supplied expander a tank and a safety valve and a storage tank with a coolant connected to the inlet line, the heat capacity of which is 0.3–0.003 of the heat capacity of water. As a result, a reduction in the values of consumed electric power and an expansion of the range of functional capabilities are achieved while ensuring high values of the thermal effect, reducing the metal consumption of structural elements and increasing its manufacturability.

4 з.п. ф-лы, 8 ил.4 s.p. f-ly, 8 ill.

Description

Полезная модель относится к теплотехнике и может быть использована для получения тепловой энергии в промышленности, жилищно-коммунальной отрасли, в сельском хозяйстве, строительстве, транспорте и других областях.The utility model relates to heat engineering and can be used to produce thermal energy in industry, housing and communal services, agriculture, construction, transport and other fields.

Известен способ получения энергии, включающий подачу вещества в жидкой фазе в зону обработки и создание в веществе кавитационных пузырьков, при этом кавитационные пузырьки в веществе создают путем создания периодически изменяющегося давления, имеющего постоянную и переменную составляющие (патент RU №2054604, кл. F24J 3/00, 02.07.1993).A known method of generating energy, including the supply of a substance in the liquid phase to the treatment zone and the creation of cavitation bubbles in the substance, while cavitation bubbles in the substance are created by creating a periodically changing pressure having constant and variable components (patent RU No. 2054604, class F24J 3 / 00, 07/02/1993).

Также известен способ нагрева жидкости, включающий обработку жидкости акустическим полем, вырабатываемым, например, в роторно-пульсационным аппарате, при этом обработку проводят в диапазоне частоты пульсаций потока жидкости через аппарат 3,8-4,8 кГц (патент RU №2116583, кл. F24J 3/00, 26.01.1998).Also known is a method of heating a fluid, comprising treating the fluid with an acoustic field generated, for example, in a rotary pulsation apparatus, the treatment being carried out in the frequency range of the pulsations of the fluid flow through the apparatus 3.8-4.8 kHz (patent RU No. 2116583, class. F24J 3/00, 01/26/1998).

Также известен способ получения энергии и резонансный насос - теплогенератор, предназначенные для получения тепловой энергии без сгорания органического топлива (патент RU №2142604, кл. F24J 3/00, 26.01.1998).Also known is a method of generating energy and a resonant pump - a heat generator, designed to produce thermal energy without burning organic fuel (patent RU No. 2142604, class F24J 3/00, 01/26/1998).

Также известен приводной кавитационный теплогенератор, который может быть использован для систем отопления и содержащий корпус, в котором расположены относительно подвижные рабочие органы, вход и выход которых гидравлически сообщены посредством циркуляционного канала с дросселирующим элементом. Рабочие органы выполнены в виде оппозитно расположенных дисков, установленных с гарантированным зазором между их торцами, снабженными прилегающими между собой канавками, расположенными на взаимодействующих рабочих торцах дисков наклонно друг к другу (патент RU №2201562, кл. F24J 3/00, 19.05.1999).Also known is a drive cavitation heat generator, which can be used for heating systems and comprising a housing in which relatively movable working bodies are located, the input and output of which are hydraulically communicated through a circulation channel with a throttling element. The working bodies are made in the form of opposed disks installed with a guaranteed gap between their ends, provided with adjacent grooves located on the interacting working ends of the disks obliquely to each other (patent RU No. 2201562, class F24J 3/00, 05/19/1999) .

Также известно нагревательное устройство, содержащее напорную и обратную линии, первая из которых выполнена в виде, по крайней мере, двух параллельных ветвей, снабженных каждая гидродинамическим теплогенератором кавитационного типа. Напорная ветвь и обратная линия соединены между собой через насос, а также с прямой и обратной магистралями потребителя тепла с образованием внешнего циркуляционного контура. Напорная линия соединена с обратной линией переточным трубопроводом с регулирующими вентилями, в зоне между которыми к трубопроводу подключена одна из двух параллельных ветвей для образования внутреннего циркуляционного контура.It is also known a heating device containing pressure and return lines, the first of which is made in the form of at least two parallel branches, each equipped with a hydrodynamic heat generator of the cavitation type. The pressure branch and the return line are interconnected via a pump, as well as with the direct and return lines of the heat consumer with the formation of an external circulation circuit. The pressure line is connected to the return line by a transfer pipe with control valves, in the area between which one of two parallel branches is connected to the pipe to form an internal circulation circuit.

Оптимальное распределение расходов нагревательной среды между контурами обеспечивает эффективный нагрев теплоносителя до заданных температур (патент RU №2096695, кл. F24J 3/00, 12.02.1997).The optimal distribution of the flow rate of the heating medium between the circuits provides effective heating of the coolant to the specified temperatures (patent RU No. 2096695, class F24J 3/00, 02/12/1997).

Также известно устройство для нагрева жидких и газовых сред, состоящее из источника акустических колебаний, замкнутого контура циркулирующей массы теплоносителя, размещенного на выходе нагнетателя высокочастотного акустического фильтра, представляющего собой акустический волновод в виде напорного трубопровода, узла резонансной настройки в виде волнового отражателя с регулируемой щелью, при этом волновой отражатель выполнен в виде пластины, а регулируемая щель снабжена регулятором (патент RU №2231003, кл. F24J 3/00, 10.09.2002).It is also known a device for heating liquid and gas media, consisting of a source of acoustic vibrations, a closed circuit of the circulating mass of the coolant, located at the output of the supercharger of a high-frequency acoustic filter, which is an acoustic waveguide in the form of a pressure pipe, a resonant tuning unit in the form of a wave reflector with an adjustable slit, wherein the wave reflector is made in the form of a plate, and the adjustable slit is equipped with a regulator (patent RU No. 2231003, class F24J 3/00, 09/10/2002).

Недостатками известных технических решений являются узкий диапазон функциональных возможностей, завышенные габаритно-массовые характеристики и уровень энергопотребления при заданной гидравлической мощности.The disadvantages of the known technical solutions are a narrow range of functionality, overestimated overall mass characteristics and energy consumption at a given hydraulic power.

Также известен способ нагрева жидких и газовых сред, включающий нагрев циркулирующей массы, при этом нагрев осуществляют посредством формирования в циркулирующей массе рабочей стоячей волны высокочастотных акустических колебаний и настройки ее через акустический фильтр на рабочий резонансный обертон fj основной частоты fo характеристических нормальных колебаний молекулы теплоносителя. Способ реализуется техническим решением, в котором на волноводе, выполненном в виде трубы, расположен источник акустических колебаний, контактирующий с водной средой объема. На противоположной стороне волновода находится диск отражатель, которым регулируется кольцевой щелевой зазор Д. Эти элементы образуют высокочастотный акустический фильтр, обеспечивающий формирование стоячей акустической волны, а кольцевой щелевой зазор А выдает расчетные рабочие обертоны для резонансного возбуждения fo через ее обертоны fj. В качестве теплоносителя использована вода, занимающая весь внутренний объем. В качестве источников акустических колебаний, технические параметры которых позволяют обеспечить резонансное возбуждение молекул рабочей среды, могут быть использованы известные устройства гидродинамических и газоструйных ультразвуковых генераторов. В устройстве за счет циркуляции теплоносителя осуществляется его многократный нагрев (патент RU №2231002, кл. F24J 3/00, 10.09.2002).Also known is a method of heating liquid and gaseous media, including heating the circulating mass, the heating is carried out by generating high-frequency acoustic waves in the circulating mass of the working standing wave and tuning them through an acoustic filter to the working resonant overtone fj of the fundamental frequency fo of the characteristic normal vibrations of the coolant molecule. The method is implemented by a technical solution in which a source of acoustic vibrations in contact with an aqueous medium of a volume is located on a waveguide made in the form of a tube. On the opposite side of the waveguide, there is a reflector disk, which regulates the annular slit gap D. These elements form a high-frequency acoustic filter that provides the formation of a standing acoustic wave, and the annular slit gap A provides the calculated working overtones for resonant excitation fo through its overtones fj. As the coolant used water, which occupies the entire internal volume. Well-known devices of hydrodynamic and gas-jet ultrasonic generators can be used as sources of acoustic vibrations, the technical parameters of which provide resonant excitation of the molecules of the working medium. In the device, due to the circulation of the coolant, it is repeatedly heated (patent RU No. 2231002, class F24J 3/00, 09/10/2002).

Недостатками данного технического решения являются завышенные габаритно-массовые характеристики и уровень энергопотребления при заданной гидравлической мощности, а также узкий диапазон функциональных возможностей при решении задачи получения тепловой энергии.The disadvantages of this technical solution are overestimated overall mass characteristics and the level of energy consumption for a given hydraulic power, as well as a narrow range of functionality when solving the problem of obtaining thermal energy.

Также известен способ получения тепла, включающий подачу воды в вихревой теплогенератор, формирование вихревого потока воды в нем и обеспечение кавитационного режима прохождения вихревого потока при резонансном усилении возникающих в этом потоке звуковых колебаний с дальнейшим отводом получаемого в вихревом теплогенераторе тепла к потребителю, при этом предварительный нагрев воды осуществляется путем ее циркуляции в замкнутом контуре, который проходит через тепловой генератор, без отвода тепла к потребителю. После предварительного нагрева воды ее напор уменьшают путем уменьшения частоты вращения вала электродвигателя насоса. При этом одновременно изменяют частоту собственных колебаний резонирующих элементов тормозного устройства путем изменения их активных длин (патент UA №17299, кл. F24J 3/00, 15.09.2006).Also known is a method of generating heat, including the supply of water to a vortex heat generator, the formation of a vortex water flow in it and providing a cavitation mode of passage of the vortex stream with resonant amplification of sound vibrations arising in this stream with further removal of heat received in the vortex heat generator to the consumer, while preheating water is carried out by circulating it in a closed loop, which passes through a heat generator, without removing heat to the consumer. After pre-heating the water, its pressure is reduced by reducing the speed of the pump motor shaft. At the same time, the frequency of the natural oscillations of the resonating elements of the braking device is changed by changing their active lengths (patent UA No. 17299, class F24J 3/00, September 15, 2006).

Недостатком известного способа являются сложность оптимизации как процесса получения тепловой энергии, так и конструктивного решения устройства, реализующего способ, а также узкий диапазон функциональных возможностей и сложность обеспечения при уменьшении потребляемой электрической мощности высоких значений теплового эффекта, снижения металлоемкости и повышения технологичности конструкции.The disadvantage of this method is the difficulty of optimizing both the process of obtaining thermal energy, and the design of the device that implements the method, as well as a narrow range of functionality and the difficulty of providing, while reducing the consumed electric power, high values of the thermal effect, reducing the metal consumption and increasing the manufacturability of the structure.

Известно устройство для получения тепловой энергии, выполненное в виде кавитационного теплового генератора, содержащего полый корпус с патрубком подвода, оснащенный ускорителем движения жидкости и тормозным устройством, при этом ускоритель движения жидкости выполнен в виде проточной камеры с конфузором и патрубком отвода обработанной жидкости, внутри проточной камеры установлен рабочий элемент в виде суперкавитационных лопаток, которые по наружной поверхности охвачены коаксиальным цилиндром, на наружной поверхности которого расположены суперкавитационные лопатки, направление закручивания потока которых противоположно направлению закручивания потока внутренними суперкавитационными лопатками, а тормозное устройство выполнено в виде дискового прерывателя потока с приводом, расположенным за рабочим элементом по ходу потока, патрубок отвода соединен с аккумулятором тепла, выход которого соединен с потребителем тепловой энергии и насосом, выход которого соединен через корпус с патрубком подвода (патент RU №2131094, кл. F25B 29/00, 27.05.1999).A device for producing thermal energy is known, which is made in the form of a cavitation heat generator containing a hollow body with a supply pipe, equipped with an accelerator of fluid movement and a brake device, while the liquid accelerator is made in the form of a flow chamber with a confuser and a pipe for removing treated liquid inside the flow chamber a working element is installed in the form of supercavitation blades, which are surrounded on the outer surface by a coaxial cylinder, on the outer surface of which supercavitation blades are laid, the flow swirling direction of which is opposite to the flow swirling direction by internal supercavitation blades, and the braking device is made in the form of a disk flow chopper with a drive located behind the working element along the flow, the outlet pipe is connected to the heat accumulator, the output of which is connected to the heat energy consumer and a pump, the output of which is connected through the housing to the supply pipe (patent RU No. 2131094, class. F25B 29/00, 05.27.1999).

Недостатками данного устройства для получения тепловой энергии являются повышенная металлоемкость конструкции, низкие показатели технологичности и высокие значения потребляемой электрической мощности, а также узкий диапазон функциональных возможностей и сложность оптимизации процесса получения тепловой энергии.The disadvantages of this device for generating thermal energy are the increased metal consumption of the structure, low processability and high values of consumed electric power, as well as a narrow range of functionality and the difficulty of optimizing the process of obtaining thermal energy.

Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является мобильная автономная система теплоснабжения, содержащая привод, выполненный в виде дизельного двигателя, к входу которого подсоединен теплообменник-утилизатор отходящих газов, подключенный выходом через насос к вихревому теплогенератору, а последний выходом подключен к расширительному баку и через потребителей тепловой энергии, например отопительные радиаторы, подключен к входу в теплообменник утилизатор (см. патент на полезную модель RU №30179, кл. F24D 15/00, 20.06.2003).The closest to the utility model in terms of technical nature and the achieved result is a mobile autonomous heat supply system containing a drive made in the form of a diesel engine, to the input of which a heat exchanger-exhaust gas utilizer is connected, connected via an output through a pump to a vortex heat generator, and the latter connected to an expansion to the tank and through heat energy consumers, for example heating radiators, is connected to the heat exchanger inlet to the heat exchanger (see patent for utility model RU No. 3 0179, CL F24D 15/00, 06/20/2003).

Данная система может перемещаться и работать автономно, однако данная система имеет относительно высокие значения потребляемой мощности и, соответственно, относительно низкий КПД, а также узкий диапазон функциональных возможностей получения тепловой энергии.This system can move and work autonomously, however, this system has relatively high values of power consumption and, accordingly, a relatively low efficiency, as well as a narrow range of functionality for generating thermal energy.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является расширение функциональных возможностей технического решения, оптимизация процесса получения тепловой энергии и конструктивного выполнения мобильного теплового пункта.The task the real utility model is aimed at is expanding the functionality of a technical solution, optimizing the process of generating thermal energy and constructive implementation of a mobile heating unit.

Техническим результатом от использования настоящей полезной модели являются расширение диапазона функциональных возможностей, снижение габаритно-массовых характеристик и уровней энергопотребления при заданной гидравлической мощности.The technical result from the use of this utility model is to expand the range of functionality, reducing the overall mass characteristics and energy consumption levels for a given hydraulic power.

Задача решается, а технический результат достигается за счет того, что мобильный тепловой пункт содержит размещенный в контейнере теплогенератор, выполненный в виде установленного в полом цилиндрическом корпусе, по крайней мере, одного диска, кинематически связанного с подключенным к блоку управления приводом вращения, и имеющий входную, снабженную гидродинамическим излучателем и фильтром, и выходную магистрали, сообщенные с полостью корпуса с противоположных сторон диска и расположенные с равным диаметрально противоположным эксцентриситетом от его оси на величину 0,30÷0,35 от диаметра диска, при этом геометрические размеры элементов теплогенератора связаны следующими соотношениями:The problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the mobile heat station contains a heat generator located in the container, made in the form of at least one disk kinematically connected to the rotation drive connected to the control unit and installed in the hollow cylindrical body, and having an input equipped with a hydrodynamic emitter and filter, and the output line, connected with the body cavity on opposite sides of the disk and located with equal diametrically opposite eccentric risitetom from its axis by an amount 0.30 ÷ 0.35 of the disc diameter, and the geometric dimensions of the elements of the heat generator are connected by the following relations:

где D и h1 - диаметр и толщина диска соответственно,where D and h1 are the diameter and thickness of the disk, respectively,

h2 - величина зазора между торцевой поверхностью диска и внутренней торцевой поверхностью корпуса,h2 is the gap between the end surface of the disk and the inner end surface of the housing,

h3 - величина зазора между боковой поверхностью диска и внутренней боковой поверхностью корпуса, h3 is the gap between the side surface of the disk and the inner side surface of the housing,

при этом выходная магистраль сообщена через трехпозиционный переключатель с соединенными параллельно и выполненными с возможностью подключения к потребителю тепловой энергии калориферу и теплообменнику, которые выходом подключены к входу насоса, подключенному выходом к снабженному расширительным баком и предохранительным клапаном и сообщенному с входной магистралью баку -аккумулятору с теплоносителем, величина теплоемкости которого составляет 0,3÷0,003 от величины теплоемкости воды.in this case, the output line is communicated through a three-position switch connected in parallel and configured to connect a heat source and heat exchanger to the consumer of heat energy, which are connected by an output to the pump inlet, connected to the expansion tank and a safety valve, and connected to the input line to the storage tank with a coolant , the heat capacity of which is 0.3 ÷ 0.003 of the heat capacity of water.

Предпочтительно, чтобыPreferably

D/L=l,6÷1, 65, D/Dвx=D/Dвых=13,2÷13,6,D / L = l, 6 ÷ 1, 65, D / Dвx = D / Dout = 13.2 ÷ 13.6,

где L - расстояние между дисками в том случае, если их количество больше единицы, Dвx и Dвых - внутренние диаметры входной магистрали и выходной магистрали соответственно.where L is the distance between the disks in the event that their number is more than one, Dinx and Dout are the internal diameters of the input line and the output line, respectively.

Кроме того, в контейнере установлен блок вентиляции.In addition, a ventilation unit is installed in the container.

Кроме того, в контейнере установлен автономный источник питания.In addition, an autonomous power supply is installed in the container.

Кроме того, контейнер выполнен утепленным и может быть установлен на шасси автомобиля.In addition, the container is made insulated and can be installed on the chassis of the car.

На фиг.1 схематично изображен мобильный тепловой пункт.Figure 1 schematically shows a mobile heat point.

На фиг.2 - представлен продольный разрез корпуса с установленным в нем диском.Figure 2 - shows a longitudinal section of the housing with a disk installed in it.

На фиг.3 - вид А на фиг.2.Figure 3 is a view A in figure 2.

На фиг.4 - графическая зависимость теплового эффекта, как функция отношения D/h2.Figure 4 - graphical dependence of the thermal effect, as a function of the ratio D / h2.

На фиг.5 - графическая зависимость теплового эффекта, как функция отношения D/h3Figure 5 - graphical dependence of the thermal effect as a function of the ratio D / h3

На фиг.6 - графическая зависимость теплового эффекта, как функция отношения D/h1.Figure 6 - graphical dependence of the thermal effect as a function of the ratio D / h1.

На фиг.7 - графическая зависимость теплового эффекта, как функция отношения D/m. (m - расстояние между осью диска и осью входной (выходной) магистрали).In Fig.7 is a graphical dependence of the thermal effect as a function of the ratio D / m. (m is the distance between the axis of the disk and the axis of the input (output) line).

На фиг.8 - значения теплового эффекта, полученные в мобильном тепловом пункте без предварительной обработки жидкости на входе и при неоптимальных параметрах элементов пункта, и в мобильном тепловом пункте с предварительной обработкой жидкости на входе и при оптимальных параметрах элементов пункта.On Fig - values of the thermal effect obtained in a mobile heat point without preliminary processing of the liquid at the inlet and with non-optimal parameters of the elements of the point, and in the mobile thermal point with preliminary processing of the liquid at the entrance and with the optimal parameters of the elements of the point.

Мобильный тепловой пункт, содержит контейнер 1, установленный в нем теплогенератор, содержащий полый цилиндрический корпус 5, образованный цилиндрической обечайкой и фланцами 6, образующими торцевые стенки корпуса 5. Фланцы 6 прижаты к обечайке с помощью стяжек 7. В полости 8 корпуса 5 установлен диск 9, кинематически связанный с подключенным к блоку управления 11 приводом вращения 10. Теплогенератор имеет входную магистраль 2, снабженную гидродинамическим излучателем 3 и фильтром 19, и выходную магистраль 4. Входная 2 и The mobile heat station contains a container 1, a heat generator installed in it, comprising a hollow cylindrical body 5 formed by a cylindrical shell and flanges 6 forming the end walls of the housing 5. Flanges 6 are pressed against the shell using ties 7. A disk 9 is installed in the cavity 8 of the housing 5 kinematically connected with a rotation drive 10 connected to the control unit 11. The heat generator has an input line 2, equipped with a hydrodynamic emitter 3 and a filter 19, and an output line 4. Input 2 and

выходная 4 магистрали сообщены с полостью 8 корпуса 5 с противоположных сторон диска 9 и расположены с равным диаметрально противоположным эксцентриситетом m от его оси на величину 0,30÷0,35 от диаметра D диска. Геометрические размеры элементов теплогенератора связаны следующими соотношениямиthe output 4 lines are connected with the cavity 8 of the housing 5 from opposite sides of the disk 9 and are located with equal diametrically opposite eccentricity m from its axis by a value of 0.30 ÷ 0.35 of the diameter D of the disk. The geometric dimensions of the elements of the heat generator are connected by the following relations

h3 - величина зазора между боковой поверхностью диска и внутренней боковой поверхностью корпуса.h3 - the gap between the side surface of the disk and the inner side surface of the housing.

Выходная магистраль 4 сообщена через трехпозиционный переключатель 15 с соединенными параллельно и выполненными с возможностью подключения к потребителю 30 тепловой энергии, калорифером 13 и теплообменником 14, которые выходом посредством магистрали 12 подключены к входу насоса 16, подключенного выходом к снабженному расширительным баком 18 и предохранительным клапаном 20 баку-аккумулятору 17, заполненному теплоносителем, величина теплоемкости которого составляет 0,3÷0,003 от величины теплоемкости воды. Бак-аккумулятор 17, в свою очередь, сообщен с входной магистралью 2. Конструкция теплового пункта позволяет выполнить ее в модульном исполнении, когда отдельные конструктивные элементы теплового пункта выполнены в виде взаимозаменяемых блоков.The output line 4 is communicated through a three-position switch 15 connected in parallel and configured to connect thermal energy to the consumer 30, a heat exchanger 13 and a heat exchanger 14, which are connected via an output 12 to the input of the pump 16, which is connected to the outlet with an expansion tank 18 and a safety valve 20 a storage tank 17 filled with a heat carrier, the heat capacity of which is 0.3 ÷ 0.003 of the heat capacity of water. The storage tank 17, in turn, is in communication with the input line 2. The design of the heating unit allows it to be implemented in a modular design when the individual structural elements of the heating unit are made in the form of interchangeable blocks.

При этом в мобильном тепловом пунктеAt the same time, in a mobile heating station

D/L=l,6÷1,65, D/Dвx=D/Dвых=13,2÷13,6,D / L = l, 6 ÷ 1.65, D / Dвx = D / Dout = 13.2 ÷ 13.6,

где L - расстояние между дисками в том случае, если их количество больше единицы,where L is the distance between the disks in the event that their number is more than one,

Dвx и Dвых - внутренние диаметры входной магистрали и выходной магистрали соответственно.Dvx and Dvy - internal diameters of the input line and output line, respectively.

Мобильный тепловой пункт содержит измерительную систему, включающую в себя датчики давления 25 и температуры 26, установленные на баке-аккумуляторе 17, входной магистрали 2 и на калорифере 13. Диск или диски 9 могут быть выполнены металлическими или неметаллическими, сплошными или несплошными, гладкими или с переменной шероховатостью по своей поверхности. Площадь внутреннего сечения выходной магистрали 4 выполняется равной площади внутреннего сечения входной магистрали 2. В устройстве для получения тепловой энергии установлены задвижки (вентили) 21 и 22, а также заливочные 23, 31 и сливная воронки 24. В качестве стяжек 7 использованы шпильки с гайками 32, взаимодействующими с резьбовыми участками, выполненными на концах шпилек. Мобильность теплового пункта обеспечивается The mobile heat station contains a measuring system, including pressure sensors 25 and temperature 26, mounted on the storage tank 17, the inlet pipe 2 and the air heater 13. The disk or disks 9 can be made of metal or non-metal, solid or non-continuous, smooth or variable roughness on its surface. The internal cross-sectional area of the output line 4 is equal to the internal cross-sectional area of the input line 2. In the device for receiving thermal energy, valves (gates) 21 and 22 are installed, as well as filling 23, 31 and a drain funnel 24. Studs with nuts 32 are used as couplers 7 interacting with threaded sections made at the ends of the studs. Mobility of the heat station is provided

снабжением контейнера 1 колесами 27 или установкой контейнера 1 на шасси автомобиля. Мобильный тепловой пункт может быть выполнен с установленными в контейнере блоком вентиляции 33, автономным источником 34 питания, электрически связанным с соответствующими элементами пункта, и утепленным, что обеспечивается утеплителем 35.supplying the container 1 with wheels 27 or installing the container 1 on the vehicle chassis. The mobile heat station can be made with a ventilation unit 33 installed in the container, an autonomous power source 34, electrically connected to the corresponding elements of the site, and insulated, which is provided by a heater 35.

Указанные выше наиболее оптимальные соотношения размеров элементов конструкции были получены в результате проведенного исследования и использованы при проектно-конструкторских работах в процессе создания мобильного теплового пункта. При сравнении полученных результатов использованы зависимости теплового эффекта Q, т.е. условной величины, характеризующей количество получаемого тепла в зависимости от диаметра D и толщины h1 диска 9, величины зазора h2 между торцевой поверхностью диска 9 и внутренней торцевой поверхностью корпуса 5, величины зазора h3 между боковой поверхностью диска 9 и внутренней боковой поверхностью корпуса 5, расстояния L между дисками 9 в том случае, если их количество больше единицы, величин Dвx и Dвых внутренних диаметров входной 2 и выходной 4 магистралей, числа оборотов диска 9, материала корпуса 5 и диска 9. Данные зависимости получены экспериментально при использовании методов физического и натурного моделирования, а также методов оптимального планирования эксперимента. Полученные в результате обработки данные позволили провести анализ целевой функции, в качестве которой выбран тепловой эффект устройства, и выбрать оптимальные параметры его элементов (фиг.4-7). На фиг.8 представлены значения теплового эффекта, полученные без предварительной обработки жидкости на входе с помощью гидродинамического излучателя и при неоптимальных геометрических размерах, и с предварительной обработкой жидкости с помощью гидродинамического излучателя на входе и при оптимальных геометрических размерах элементов конструкции мобильного теплового пункта.The aforementioned most optimal ratios of the sizes of structural elements were obtained as a result of the study and used in the design work in the process of creating a mobile heat point. When comparing the obtained results, we used the dependences of the thermal effect Q, i.e. a conditional quantity characterizing the amount of heat received, depending on the diameter D and thickness h1 of the disk 9, the size of the gap h2 between the end surface of the disk 9 and the inner end surface of the casing 5, the size of the gap h3 between the side surface of the disk 9 and the inner side surface of the casing 5, distance L between disks 9 in the event that their number is more than one, the values of Dвx and D of the inner diameters of the input 2 and output 4 lines, the number of revolutions of the disk 9, the material of the case 5 and the disk 9. These dependences imentalno using the methods of physical and natural modeling, as well as methods of optimal experimental design. The data obtained as a result of processing made it possible to analyze the objective function, for which the thermal effect of the device was selected, and to select the optimal parameters of its elements (Figs. 4-7). On Fig presents the values of the thermal effect obtained without preliminary processing of the liquid at the inlet using a hydrodynamic emitter and at non-optimal geometric dimensions, and with preliminary processing of the liquid with a hydrodynamic radiator at the inlet and at the optimal geometric dimensions of the structural elements of the mobile heating unit.

Предварительный подбор характеристик гидродинамического излучателя 3 и его отработка проводились на испытательном стенде, позволяющем контролировать состояние теплоносителя на входе и выходе гидродинамического излучателя 3 перед поступлением в полость 8. Для заданного значения гидравлической мощности, определяемого величинами давления и расхода жидкости, изменялись конструктивные параметры гидродинамического излучателя 3, доводя состояние теплоносителя на его выходе до псевдокипения. В случае недостижения этого состояния изменялись параметры гидродинамического излучателя 3 и повторяли процесс снова. В конечном итоге, в конструкцию мобильного теплового пункта устанавливается гидродинамический Preliminary selection of the characteristics of the hydrodynamic emitter 3 and its testing were carried out on a test bench, which allows you to control the state of the coolant at the inlet and outlet of the hydrodynamic emitter 3 before entering the cavity 8. For a given value of hydraulic power, determined by the pressure and flow rate of the fluid, the design parameters of the hydrodynamic emitter 3 were changed , bringing the state of the coolant at its exit to pseudo-boiling. If this state is not achieved, the parameters of the hydrodynamic emitter 3 are changed and the process is repeated again. Ultimately, a hydrodynamic system is installed in the design of the mobile heat point

излучатель 3, конструктивные параметры которого обеспечивают состояние псевдокипения теплоносителя на его выходе, а следовательно, и на входе в полость 8 корпуса 5.emitter 3, the design parameters of which provide a pseudo-boiling state of the coolant at its output, and therefore at the entrance to the cavity 8 of the housing 5.

Мобильный тепловой пункт функционирует следующим образом.Mobile heat point operates as follows.

Теплоноситель через заливочную воронку 31 заливается в калорифер 13, после чего через заливочную воронку 23 заливается в емкость бака-аккумулятора 17. Перед включением рабочего режима теплового пункта после включения питания включается насос 16 и после работы в течение 30 минут в бак-аккумулятор 17 доливается теплоноситель. При функционировании системы в рабочем режиме после включения питания по командам с блока управления 11 включаются подключаемый к системе насос 16 и привод 10 вращения диска 9. Номинальное значение количества оборотов привода 10 составляет 3000 об/мин. Насос 16 обеспечивает на входе входной магистрали 2 давление 4-7 атм. С выхода входной магистрали 2 теплоноситель поступает в гидродинамический излучатель 3, приводящий теплоноситель в состояние псевдокипения, при котором в теплоносителе происходит интенсивное появление пузырьков. В этом состоянии теплоноситель поступает в полость 8 корпуса 5 и после взаимодействия с диском 9 или системой дисков 9 нагретый теплоноситель через выходную магистраль 4 поступает через трехпозиционный переключатель 15 на калорифер 13 и/или теплообменник 14. Калорифер 13 подключен к потребителю 30 тепловой энергии посредством магистрали 29, выполненной, например, в виде гибкого трубопровода, а теплообменник 14 сообщается с потребителем 30 посредством магистрали 28. Передача потребителю 30 тепловой энергии регулируется трехпозиционным переключателем 15, который может включать во внешний (связанный с потребителем тепловой энергии) контур циркуляции теплоносителя калорифер 13 и теплообменник 14 как вместе, так и по отдельности. Производительность калорифера 13 по воздуху составляет 20000 м3/час, производительность по теплу - 220,4 кВт/час. Потребляемая мощность электродвигателя вентилятора 2,2 кВт. Вентилятор калорифера включается при нагреве теплоносителя до температуры +50°С. Температура воздуха при выходе из калорифера 13 находится в диапазоне +(49÷95)°С. Прохождение циркулирующего в мобильном тепловом пункте теплоносителя регулируется задвижкой (вентилем) 21, а заполнение бака-аккумулятора 17 теплоносителем и слив теплоносителя обеспечиваются заливочной и сливной воронками 23 и 24. С баком-аккумулятором 17 сообщается расширительный бак 18, прохождение теплоносителя в который обеспечивается задвижкой (вентилем) 22. В баке-аккумуляторе 17 предусмотрен предохранительный клапан 20. Датчиками давления 25 и температуры 26, установленными на баке-аккумуляторе 17, входной магистрали 2 и на The coolant through the filling funnel 31 is poured into the air heater 13, after which through the filling funnel 23 it is poured into the capacity of the storage tank 17. Before switching on the operating mode of the heating station, after switching on the power, the pump 16 is turned on and after working for 30 minutes the coolant is added . When the system is functioning in the operating mode after turning on the power according to commands from the control unit 11, the pump 16 connected to the system and the drive 10 rotate the disk 9. The nominal value of the number of revolutions of the drive 10 is 3000 rpm. The pump 16 provides at the entrance of the input line 2 a pressure of 4-7 atm. From the output of the input line 2, the coolant enters the hydrodynamic emitter 3, which brings the coolant into a pseudo-boiling state, in which intense bubbles appear in the coolant. In this state, the coolant enters the cavity 8 of the housing 5 and after interacting with the disk 9 or the system of disks 9, the heated coolant through the outlet line 4 enters through the three-position switch 15 to the air heater 13 and / or heat exchanger 14. The air heater 13 is connected to the consumer 30 of thermal energy through the line 29, made, for example, in the form of a flexible pipeline, and the heat exchanger 14 communicates with the consumer 30 via the line 28. The transmission of thermal energy to the consumer 30 is regulated by a three-position switch 15 cm, which may include in the outer (connected to heat sink) heat medium circulation circuit heat exchanger coil 13 and 14 either together or separately. The air heat output of air heater 13 is 20,000 m3 / h, the heat output is 220.4 kW / h. Power consumption of the fan motor 2.2 kW. The heater fan turns on when the coolant is heated to a temperature of + 50 ° C. The air temperature when leaving the heater 13 is in the range + (49 ÷ 95) ° C. The passage of the coolant circulating in the mobile heat point is controlled by a valve (valve) 21, and the filling of the storage tank 17 with the coolant and the drain of the coolant are provided by the filling and drain funnels 23 and 24. An expansion tank 18 is connected to the storage tank 17, the passage of the coolant to which is provided by the valve ( valve) 22. The accumulator tank 17 has a safety valve 20. Pressure sensors 25 and temperature 26 installed on the tank accumulator 17, the inlet pipe 2 and

калорифере 13 контролируются давление и температура в процессе работы элементов теплового пункта. Аварийное отключение системы происходит при снижении давления теплоносителя в контуре ниже 1,8 кгс/см2 и при превышении установленного значения температуры воздуха на выходе калорифера 13 или теплообменника 14.the heater 13 controls the pressure and temperature during operation of the elements of the heat point. An emergency shutdown of the system occurs when the coolant pressure in the circuit decreases below 1.8 kgf / cm2 and when the set value of the air temperature at the outlet of the air heater 13 or heat exchanger 14 is exceeded.

Результаты проведенных экспериментальных исследований показали, что вязкость теплоносителя в результате обработки его в гидродинамическом излучателе 3 снижается на 15%. При этом обеспечивается снижение энергопотребления и металлоемкости элементов конструкции мобильного теплового пункта. Для выбранной мощности привода 10, например, 55 кВт при оптимальной прокачке, например, 3 м3/час температура теплоносителя поднимается на 14-20°С за один цикл. Максимальная температура жидкого теплоносителя составляет 95°С. Давление на выходе из корпуса 5 составляет 2-7 атм. Устройство функционирует при температуре окружающей среды не более 40°С. Блок вентиляции 33, автономный источник питания 34 и утеплитель 35 (его фрагмент показан на фиг.1) позволяют в автономном режиме вести необходимые регламентные и подготовительные работы в контейнере 1 при использовании мобильного теплового пункта в различных климатических условиях.The results of experimental studies showed that the viscosity of the coolant as a result of processing it in the hydrodynamic emitter 3 is reduced by 15%. This ensures a reduction in energy consumption and metal consumption of structural elements of a mobile heat point. For the selected drive power of 10, for example, 55 kW with optimal pumping, for example, 3 m3 / h, the temperature of the coolant rises by 14-20 ° C in one cycle. The maximum temperature of the liquid coolant is 95 ° C. The pressure at the outlet of the housing 5 is 2-7 atm. The device operates at an ambient temperature of not more than 40 ° C. The ventilation unit 33, an autonomous power supply 34 and a heater 35 (a fragment of which is shown in FIG. 1) allow to carry out the necessary scheduled and preparatory work in the container 1 when using a mobile heating unit in various climatic conditions.

Мобильный тепловой пункт функционирует при сниженных значениях потребляемой электрической мощности и имеет широкий диапазон функциональных возможностей, обеспечивая при этом высокие значения теплового эффекта при снижении металлоемкости элементов конструкции и повышении ее технологичности.A mobile heat station operates at reduced values of consumed electric power and has a wide range of functional capabilities, while ensuring high values of the thermal effect while reducing the metal consumption of structural elements and increasing its manufacturability.

Claims

1. A mobile heat station containing a heat generator located in the container, made in the form of at least one disk kinematically connected to a rotation drive connected to the control unit and installed in a hollow cylindrical body, and having an input equipped with a hydrodynamic emitter and filter, and an output highways connected to the body cavity on opposite sides of the disk and located with equal diametrically opposite eccentricity from its axis by 0.30-0.35 of the disk diameter, while The metric dimensions of the elements of the heat generator are related by the following relationships:

D / h1 = 60 ÷ 68, D / h2 = 650 ÷ 700, D / h3-55 ÷ 58,

where D and h1 are the diameter and thickness of the disk, respectively;

h2 is the gap between the end surface of the disk and the inner end surface of the housing;

h3 is the gap between the side surface of the disk and the inner side surface of the housing,

in this case, the output line is communicated through a three-position switch connected in parallel and configured to connect a heat source to the consumer with a heat exchanger and heat exchanger, which are connected by an output to the pump inlet, connected to an expansion tank and a safety valve connected to the outlet, and a storage tank with coolant connected to the input line , the heat capacity of which is 0.3 ÷ 0.003 the heat capacity of water.

2. Mobile thermal point according to claim 1, characterized in that

D / L = 1.6 ÷ 1.65, D / Din = D / Dout = 13.2 ÷ 13.6,

where L is the distance between the disks in the event that their number is more than one;

Din and Dout - inner diameters of the input line and output line, respectively.

3. The mobile heat point according to claim 1, characterized in that a ventilation unit is installed in the container.

4. The mobile heat point according to claim 1, characterized in that the container has an autonomous power source.

5. Mobile heat point according to claim 1, characterized in that the container is insulated and mounted on the chassis of the car.