WO2008111923A1 - Réchauffeur hydrodynamique pour milieux fluides - Google Patents

Réchauffeur hydrodynamique pour milieux fluides Download PDF

Info

Publication number
WO2008111923A1
WO2008111923A1 PCT/UA2008/000002 UA2008000002W WO2008111923A1 WO 2008111923 A1 WO2008111923 A1 WO 2008111923A1 UA 2008000002 W UA2008000002 W UA 2008000002W WO 2008111923 A1 WO2008111923 A1 WO 2008111923A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chamber
pump
impeller
fluid
hydrodynamic
Prior art date
Application number
PCT/UA2008/000002
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sergey Borisovich Osipenko
Original Assignee
Sergey Borisovich Osipenko
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sergey Borisovich Osipenko filed Critical Sergey Borisovich Osipenko
Publication of WO2008111923A1 publication Critical patent/WO2008111923A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V40/00—Production or use of heat resulting from internal friction of moving fluids or from friction between fluids and moving bodies

Definitions

  • the invention relates to hydrodynamic fluid heaters, which can be used as heat sources, mainly in closed autonomous heat supply systems, hot water supply in circulating systems such as car washes, treatment facilities, as well as for heating food liquids and oil products.
  • fluid means Newtonian and non-Newtonian heat transfer liquids, such as water and aqueous solutions of substances, or other suitable liquids with high specific heat and heat of vaporization; under the term “hydrodynamic heating” - the conversion of the kinetic energy of a turbulent flow of a fluid into heat due to friction of a liquid against a liquid, due to the friction of the liquid on the walls of the channels during its flow within the device and due to the formation and collapse of cavitation bubbles mainly in specially profiled nozzles and nozzles.
  • the traditional building heat supply system includes a heating device and a heated medium supply device, made in the form of a circulation pump.
  • hydrodynamic fluid heaters do not contain traditional convective heating surfaces and have recently become more widespread, in particular, in autonomous heat supply systems.
  • hydrodynamic fluid heaters are used that include an electric motor, a pump, at least one conversion means kinetic energy of the fluid flow into heat and means for connecting the pump to the inlet and outlet of the heat supply system.
  • a heater that has a freestanding pump with a rotation drive and a vertical flow-through heat storage tank, which is connected to the supply and exhaust pipes - respectively, to the source of cold water and to consumers of hot water, the bottom part to the suction pipe of the pump, and the upper part, through the means of exciting hydrodynamic cavitation, to the outlet of the pump.
  • the indicated means is a pressure nozzle of a relatively large diameter with two symmetrical bypass nozzles that are substantially smaller in diameter to select a part of the fluid from the pump discharge nozzle and return it to the main stream of the same medium in the form of disturbing jets.
  • This device quickly enters the operating thermal mode and is very effective in heating and / or hot water supply of apartment buildings or large public buildings. However, it is complex in design, bulky and not suitable for heating cottages. It should also be noted that the heat generated by the running pump motor and the pump itself is irretrievably lost. Therefore, it is desirable that the device is more compact, at least one of these nodes was immersed in the heat transfer fluid inside the heat accumulator.
  • the device closest to the device proposed is, in technical terms, the closest device for heating liquids according to PCT / UA 02/00010 / (WO 03/025474 Al).
  • the device has a flowing heat accumulator case with nozzles for connecting to pressure (hot) and return (cold) branches of the heat supply system, a single-stage centrifugal pump for pumping a heated fluid installed inside the heat accumulator case, and an electric motor rigidly fixed relative to the battery case heat kinematically connected with the impeller shaft of the pump, while the full heat storage casing is divided by a transverse partition into two chambers that communicate between - fight either with a U-shaped bypass pipe or perforations, the pump is located in that chamber of the heat accumulator body that is equipped with a pipe for connecting to the pressure (hot) branch of the heat supply system, the electric motor is located inside the second chamber of the heat accumulator body and its working shaft free skip shchen through the specified transverse partition and is rigidly connected with the shaft
  • the kinetic energy of the fluid is converted into thermal energy due to the disruption of its turbulized flow from the impeller of the pump (including the effect of controlled cavitation), the friction of the liquid on the liquid inside the chamber where the pump is installed, and the friction of the liquid on the walls of the recirculation path between cameras.
  • the disadvantage of this heater is its unstable operation at elevated temperature due to the unstable operation of the pump associated with significant resistance of the U-shaped pipe connecting the first chamber to the second. Especially this effect, up to disruption of the pump, is manifested at temperatures close to the boiling point of the liquid. For water, this temperature is over 88 0 C.
  • a hydrodynamic fluid heater including: a substantially cylindrical hollow body with a baffle having through-through round holes and dividing the body cavity into a first chamber and a second chamber, with a fluid inlet to the second chamber and a fluid outlet from the first chamber, a pump impeller mounted in the first chamber, suction the hole of which is located coaxially with the housing, and the drive associated with the pump impeller shaft, according to the inventive concept, one of the holes is made in the central part of the partition coaxially with the suction hole the impeller of the pump, while the suction hole of the impeller faces the specified Central hole, and at least two holes in the partition have the same diameters that are smaller than the diameter of the Central hole, and are made centrally symmetrical with respect to the center of the partition,
  • the kinetic energy of the fluid is converted into thermal energy due to the disruption of its turbulized flow from the impeller (including the effect of controlled cavitation), the friction of the liquid against the liquid inside the chamber where the pump is installed, and pressure pulsations when the fluid flows between the chambers.
  • the specified form of execution of the housing-heat accumulator, the relative position and the relationship of the impeller and the suction port, the first and second chambers not only reduce the total heat-emitting surface and, accordingly, heat loss to the environment, but also significantly increase the reliability of the heater as a whole.
  • Replacing the external connection between the cameras in the form of a U-shaped pipe with the internal one in the form of holes in the partition reduces the vibration of the system and improves the supply of the heated medium to the impeller of the pump, thereby increasing its reliability and durability.
  • the first additional difference is that the holes of smaller diameter are in the form of nozzles. This significantly reduces the condition of fluid flow between the chambers and, in particular, the noise of the hydrodynamic heater.
  • the second additional difference is that the area of the bore of the Central hole is essentially equal to the area of the bore of the impeller of the pump. This improves the operation of the pump.
  • a third additional difference is that the suction port of the pump impeller lies in the plane of the baffle. This ensures optimal pump operation.
  • a fourth additional difference is that the inlet of the cooled fluid into the second chamber is provided with a nozzle extending in the direction of the central hole and intended to be connected to the pipeline heat consumption systems. This improves the circulation of the coolant in the heat consumption system.
  • the fifth additional difference is that this pipe ends near the suction inlet of the pump impeller. This ensures maximum circulation of the coolant in the heat consumption system and increases the cavitation reserve of the pump impeller.
  • a sixth additional difference is that the impeller is connected to an electric motor installed in the first chamber. This ensures maximum efficiency since heat losses from the electric motor are used to heat the fluid in the heater.
  • the seventh additional difference is that the impeller of the pump is connected to a drive installed outside the heater body. This allows the use of a diesel engine, a wind turbine, etc., as an engine, without excluding the use of an electric motor.
  • Fig. 1 hydrodynamic fluid heater (longitudinal section); Fig. 2 - a partition with holes; Fig. 3 is a nozzle installation diagram; Fig. 4 is a diagram of fluid flows.
  • a hydrodynamic fluid heater can be manufactured in a wide range of particular design variations. Ants, different in output power, dimensions and the number of auxiliary units and parts. However, regardless of the design, all the heaters according to the invention have the following parts (see Fig. L): a full housing 1 with nozzles 2 and 3 for connecting to the pressure (hot) and return (cold) branches of the heat supply system, which is divided by a transverse partition 4 on two cameras 5 and b, the cameras communicate with each other; a central hole 7 in the partition 4 and at least two holes 8 of a smaller diameter; holes 8 are provided with nozzles 9; the impeller of the pump 10 for pumping a heated fluid is installed inside the first chamber 5 of the housing 1, which is equipped with at least one pipe 2 for connecting to the pressure branch of the heat supply system, and a drive (not shown) connected by a shaft 11 to the impeller pump 9.
  • the full housing 1 has a circular cross section and "so that its geometric axis coincides with the geometric axes of the impeller of the pump 10 and the partition 4 and the fluid inlet environment 3.
  • Figure 2 shows a partition 4, dividing the housing into the first and second chamber with a Central hole 7 and holes 8 of the same diameter. The holes 8 are located centrally symmetrical about the axis of the heater.
  • Fig. 3 shows a cross section of a partition 4 in the region of small diameter holes 8 with installed hydrodynamic nozzles 9 coaxially with the hole.
  • Fig. 4 shows the flow 12 formed by the jets in the second chamber b.
  • the flow lines of the characteristic flow 13 are shown.
  • Some of the fluid flow lines of this flow, shown by arrows in Fig. 4, are formed by the continuation of the “reverse” flow lines 14.
  • the described hydrodynamic fluid heater works in this way.
  • turbulized (and, in particular, cavitating) fluid circulates “in a small circuit”, passing from the “fresh” chamber 1 through the openings 8 and entering it through the central opening 7 in the baffle 4 into the impeller suction zone pump 10.
  • the heated medium After reaching the specified initial temperature, the heated medium through the nozzles 2 and 3, equipped with shut-off and control valves (not shown), enters the heating system.
  • shut-off and control valves not shown
  • the heating system In this main operating mode, most of the fluid circulates in the described small circuit, and a smaller part is displaced by the impeller 10 through the discharge pipe 2 into the heating system and, having cooled, returns through the pipe 3 to the second chamber 6 in the area of the suction hole of the wheel 10.
  • For turning off the heater is enough to turn off the engine (drive).
  • the fluid flow from the second chamber b enters through the suction hole of the impeller of the pump 10 and is accelerated by it. Pressure arises at the periphery of the impeller, under which a large part of the flow is directed into the holes of a smaller diameter 8, forming jet flows 12. A part of the flow enters the discharge pipe 2 for supply to the heat supply system. A relatively small amount of liquid enters the region 13 of the suction wheel of the pump and is captured by it. The jets 12, having reached the end surface of the body, are inhibited by it and form a reverse flow 14, which is ejected pumps liquid from the suction pipe 3 and directs it to the area of the suction hole of the pump impeller.
  • the location of the suction inlet of the impeller in the cavity of the baffle reduces the hydraulic resistance during liquid suction.
  • the embodiment of the heater is optimal, in which the diameters of the suction inlet of the impeller of the pump and the central opening coincide, as shown in Fig. 4.
  • Hydraulic nozzles 9 installed in the holes 8 may have a different geometric shape. It is important that during their work a cavitation-free form of fluid flow is realized. The presence of cavitation, especially at temperatures close to the boiling point of the liquid, can lead to vibration of the heater and an undesirable noise effect.
  • the supply of an additional amount of liquid to the suction port of the pump impeller through a pipe (not shown in FIG. 1) continues in the direction of the central hole and, in the best case, ending near it, ensures its stable operation, especially at high temperatures close to the boiling point of the liquid, increasing cavitation stock of the pump. Accordingly, the efficiency of heating liquids increases is. In this case, the circulation of the liquid in the external heat supply system improves due to the effect of additional vacuum at the inlet to the heater.
  • the kinetic energy of the moving fluid is heated intensively due to turbulization on the impeller of the pump, against the walls of the first and second chambers, due to pressure pulsations during the transition from the first chamber to the second.
  • Active mixing of other liquid medium contributes to the intensification of fluid heating in the cavity of a hydrodynamic heater.
  • the transverse dimensions of the "first and second" chambers may be uneven in cross sections and depend on the specific transverse dimensions of the impeller of the pump 9 and on the desired total heat capacity of the heater;
  • - own nozzles and / or valves can be installed on nozzles 2 and 3, which, for the sake of simplification, are not shown and are not indicated in the figures;
  • - pipes 2 and 3 may have arbitrary suitable means for connection with the corresponding branches of the heating system;
  • an additional tank-accumulator of a heated coolant can be supplied (with the corresponding piping), which is used at night to accumulate heat, and in the daytime to recover heat.
  • the shape of the holes of smaller diameter 8 may be close in shape to a circle, for example elliptical. It is important that their location remains centrally symmetrical about the axis of the heater.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ТЕКУЧИХ СРЕД
Изобретение относиться к гидродинамическим нагревателям текучих сред, которые могут быть использованы как источники тепла, преимущественно в замкнутых автономных системах теплоснабжения, горячего водоснабжения в оборотных системах типа автомоек, очистных сооружений, а также для нагрева пищевых жидкостей и нефтепродуктов.
Здесь и далее применительно к изобретению под термином «тeкyчaя cpeдa» - следует понимать такие ньютоновские и неньютоновские жидкие теплоносители, как вода и водные растворы веществ, или иные подходящие жидкости с высокими удельными теплоемкостью и теплотой парообразования; под термином «гидpoдинaмичecкий нaгpeв» - преобразо- вание кинетической энергии турбулентного потока текучей среды в теплоту вследствие трения жидкости о жидкость, вследствие трения жидкости о стенки каналов при ее протекании в пределах устройства и вследствие образования и схлопывания кавитационных пузырьков преимущественно в специально спрофилированных соплах и насадках. Известно, что традиционная система теплоснабжения здания включает устройство нагрева и устройство подачи нагретой среды, выполненное в виде циркуляционного насоса. При этом его мощность составляет 3-7% от мощности устройства нагрева. Учитывая, что циркуляционный насос работает практически непрерывно, а устройство нагрева в среднем в течение отопительного сезона используется на 50-60% от своей номинальной мощности, можно считать, что около 10% всей затрачиваемой энергии расходуется на работу насоса для циркуляции жидкости по тепловой системе. Естественное желание использовать энергию самого насоса для получения дополнительного тепла, а также непритязательность к качеству нагреваемой жидкости привели к созданию класса нагревателей, в основе которых лежит идея преобразования кинетической энергии жидкости, производи- мой насосом, в тепловую. Подобные нагреватели, названные гидродинамическими, не содержат традиционных конвективных поверхностей нагрева и в последнее время получают всё большее распространение, в частности, в автономных системах теплоснабжения. В составе таких систем используют гидродинамические нагреватели текучих сред, которые содержат электродвигатель, насос, по меньшей мере одно средство преобразования кинетической энергии потока текучей среды в теплоту и средства для подключения насоса к входу в систему теплоснабжения и выходу из нее .
Например, из публикации WO 98/42987 Международной за- явки РСТ/UА 97/00003 (в частности фигур 8 и 9) известен нагреватель, имеющий отдельно стоящие насос с приводом вращения и вертикальный проточный резервуар-аккумулятор тепла, который подключен питающим и отводящим патрубками - соответственно к источнику холодной и к потребителям горячей воды, придонной частью - к всасывающему патрубку насоса, а верхней частью, через средство возбуждения гидродинамической кавитации - к выходу из насоса. Указанным средством служит напорный патрубок сравнительно большого диаметра с двумя существенно меньшими по диаметру симмет- ричными байпасными патрубками для отбора части текучей среды из нагнетательного патрубка насоса и ее возврата в основной поток этой же среды в виде возмущающих струй.
Это устройство достаточно быстро выходит на рабочий тепловой режим и весьма эффективно при отоплении и/или горячем водоснабжении многоквартирных жилых домов или крупных общественных зданий. Однако оно сложно по конструкции, громоздко и не приспособлено для систем отопления коттеджей. Следует также отметить, что тепло, генерируе- мое работающим электродвигателем насоса и самим насосом, безвозвратно теряется. Поэтому желательно, чтобы устройство было более компактным, по меньшей мере, один из этих узлов был погружен в жидкий теплоноситель внутри аккумулятора тепла.
Из числа гидродинамических нагревателей такого типа к предлагаемому далее устройству по технической сути наиболее близко устройство для нагрева жидкостей согласно РСТ/UА 02/00010/ (WO 03/025474 Al) . Устройство имеет проточный корпус-аккумулятор тепла с патрубками для подключения к напорной (горячей) и возвратной (холодной) ветвям системы теплоснабжения, одноступенчатый центробежный насос для нагнетания нагреваемой текучей среды, установленный внутри корпуса- аккумулятора тепла, и электродвигатель, жестко закрепленный относительно корпуса-аккумулятора тепла, кинематически связанный с валом рабочего колеса насоса, при этом полный корпус-аккумулятор тепла разделен поперечной перегородкой на две камеры, которые сообщаются между со- бой либо П-образным байпасным трубопроводом, либо перфорационными отверстиями, насос расположен в той камере корпуса-аккумулятора тепла, которая оснащена патрубком для подключения к напорной (горячей) ветви системы теплоснабжения, электродвигатель расположен внутри второй камеры корпуса-аккумулятора тепла и его рабочий вал свободно пропу- щен через указанную поперечную перегородку и жестко связан с валом рабочего колеса насоса.
В таком гидродинамическом нагревателе кинетическая энергия текучей среды преобразуется в тепловую энергию вследствие срыва ее турбулизированного потока с рабочего колеса насоса (в том числе с эффектом регулируемой кавитации) , трения жидкости о жидкость внутри камеры, где установлен насос, и трения жидкости о стенки тракта рециркуляции между камерами . Недостатком указанного нагревателя является его неустойчивая работа при повышенной температуре из-за неустойчивой работы насоса, связанной со значительным сопротивлением П-образного трубопровода, соединяющего первую камеру со второй. Особенно этот эффект, вплоть до срыва ра- боты насоса, проявляется при температурах близких к температуре кипения жидкости. Для воды эта температуры более 880C.
К тому же наличие внешней трубопроводной обвязки увеличивает внешние габариты нагревателя. В основу изобретения положена задача усовершенствованием конструкции теплогенератора создать такой гидродинамический нагреватель текучих сред, который обладал бы как можно меньшей теплоизлучающей поверхностью и как можно более высокой надежностью. Поставленная задача решена тем, что в гидродинамическом нагревателе текучих сред, включающем: по существу цилиндрический полый корпус с перегородкой, имеющей сквозные круглые отверстия и разделяющей полость корпуса на первую камеру и вторую камеру, со входом для текучей среды во вторую камеру и выходом для текучей среды из первой камеры, рабочее колесо насоса, установленное в первой камере, всасывающее отверстие которого расположено соосно с корпусом, и привод, связанный с валом рабочего колеса насоса, согласно изобретательскому замыслу одно из отверстий выполнено в центральной части перегородки соосно со всасывающим отверстием рабочего колеса насоса, при этом всасывающее отверстие рабочего колеса обращено к указанному центральному отверстию, и по меньшей мере два отверстия в перегородке имеют одинаковые диаметры, которые меньше диаметра центрального отверстия, и выполнены центрально симметрично по отношению центру перегородки, и вход для текучей среды во вторую камеру выполнен в торцевой стенке корпуса соосно с центральным отверстием. В таком гидродинамическом нагревателе кинетическая энергия текучей среды преобразуется в тепловую энергию вследствие срыва ее турбулизованного потока с рабочего колеса (в том числе с эффектом регулируемой кавитации) , трения жидкости о жидкость внутри камеры, где установлен насос, пульсаций давления при перетекании жидкости между камерами. Указанные форма выполнения корпуса-аккумулятора тепла, взаиморасположение и взаимосвязь рабочего колеса и всасывающего отверстия, первой и второй камер не только сокращают общую теплоизлучающую поверхность и, соответственно, потери тепла в окружающую среду, но и существенно повышают надежность нагревателя в целом. Замена внешней связи между камерами в виде П-образного трубопровода на внутреннюю в виде отверстий в перегородке снижает вибрацию системы и улучшает подвод нагреваемой среды к рабочему колесу насоса, увеличивая тем самым ее надежность и долговечность в работе. Первое дополнительное отличие состоит в том, что отверстия меньшего диаметра имеют форму сопел. Это существенно уменьшает условие перетекания жидкости между камерами и, в частности, шумность гидродинамического нагревателя. Второе дополнительное отличие состоит в том, что площадь проходного сечения центрального отверстия по существу равна площади проходного сечения рабочего колеса насоса. Это улучшает режим работы насоса.
Третье дополнительное отличие состоит в том, что вса- сывающее отверстие рабочего колеса насоса лежит в плоскости перегородки. Это обеспечивает оптимальный режим работы насоса.
Четвертое дополнительное отличие состоит в том, что вход текучей охлажденной среды во вторую камеру снабжен патрубком, продолжающимся в направлении центрального отверстия и предназначенным для соединения с трубопроводом системы потребления тепла. Это улучшает циркуляцию теплоносителя в системе потребления тепла.
Пятое дополнительное отличие состоит в том, что этот патрубок заканчивается вблизи всасывающего отверстия ра- бочего колеса насоса. Это обеспечивает максимальную циркуляцию теплоносителя в системе потребления тепла и увеличивает кавитационный запас рабочего колеса насоса.
Шестое дополнительное отличие состоит в том, что рабочее колесо связано с электродвигателем, установленным в первой камере. Это обеспечивает максимальную эффективность т.к. потери тепла от электродвигателя идут на нагрев текучей среды в нагревателе .
Седьмое дополнительное отличие состоит в том, что рабочее колесо насоса связано с приводом, установленным за пределами корпуса нагревателя. Это позволяет использовать в качестве двигателя дизельный агрегат, ветродвигатель и т.д., не исключая и использование электродвигателя.
Далее сущность изобретения поясняется описанием конструкции и работы предлагаемого нагревателя со ссылками на приложенные чертежи, где изображены на: фиг .1 - гидродинамический нагреватель текучих сред (продольный разрез) ; фиг .2 - перегородка с отверстиями; фиг .3 - схема установки сопел; фиг .4 - схема потоков жидкости.
Гидродинамический нагреватель текучих сред может быть изготовлен в широком наборе частных конструктивных вари- антов, различных по выходной мощностью, габаритам и количеству вспомогательных узлов и деталей. Однако независимо от конструктивного выполнения все нагреватели согласно изобретению имеют следующие части (см. фиг.l): полный корпус 1 с патрубками 2 и 3 для подключения соответственно к напорной (горячей) и возвратной (холодной) ветвям системы теплоснабжения, который разделен поперечной перегородкой 4 на две камеры 5 и б, камеры сообщаются между собой; центральное отверстие 7 в перегородке 4 и, по меньшей мере, два отверстия 8 меньшего диаметра; отверстия 8 снабжены соплами 9; рабочее колесо насоса 10 для нагнетания нагреваемой текучей среды, установлено внутри первой камеры 5 корпуса 1, которая оснащена, по меньшей мере, одним патрубком 2 для подключения к напорной ветви системы теплоснабжения, и привод (на чертеже не показан) связанный валом 11 с рабочим колесом насоса 9. Для удобства изготовления, монтажа и эксплуатации целесообразно, чтобы полный корпус 1 имел круглое поперечное сечение и " чтобы его геометрическая ось совпадала с геометрическими осями рабочего колеса насоса 10 и перегородки 4 и входом для текучей среды 3. На фиг.2 изображена перегородка 4, разделяющая корпус на первую и вторую камеру с центральным отверстием 7 и отверстиями 8 одинакового диаметра. Отверстия 8 располагаются центрально симметрично относительно оси нагревателя.
На фиг .3 изображено сечение перегородки 4 в районе отверстий малого диаметра 8 с установленными гидродинами- 5 ческими соплами 9 соосно с отверстием.
На фиг .4 показано течение 12, формируемое струями во второй камере б. В районе всасывающего отверстия рабочего колеса насоса 9 показаны линии тока характерного течения 13. Часть линий тока жидкости этого течения, изображенных ю на фиг.4 стрелками, образовано продолжением линий тока «oбpaтнoгo» течения 14.
Описанный гидродинамический нагреватель текучих сред работает таким образом.
После монтажа, подключения к системе отопления и/или 15 горячего водоснабжения и заполнения всех полостей гидравлической системы выбранной текучей средой, включают привод (обычно приводом является электромотор) . Рабочее колесо насоса 9 при вращении создает повышенное давление на периферии и пониженное давление в центральной части в 20 районе всасывающего отверстия 7 (см. соответствующие стрелки на фиг.4) . Соответственно, текучая среда с относительно низким напором входит через центральное отверстие 7 в полость рабочего колеса насоса 10 ускоряется им и покидает эту полость через сопла 9 установленные в от- 25 верстиях 8.
В режиме запуска, когда весь заполненный текучей средой объем гидродинамического нагревателя обычно отключен от системы отопления, турбулизованная (и, в частности, кавитирующая) текучая среда циркулирует «в малом конту- pe», переходя из «нacocнoй» камеры 1 сквозь отверстия 8 и входя в нее через центральное отверстие 7 в перегородке 4 в зону всасывания рабочего колеса насоса 10.
После достижения заданной исходной температуры, нагреваемая среда через патрубки 2 и 3, снабженные запорно- регулирующей арматурой (на чертеже не показана) , поступает в систему отопления. В этом основном рабочем режиме большая часть текучей среды циркулирует в описанном малом контуре, а меньшая ее часть вытесняется рабочим колесом 10 через напорный патрубок 2 в систему отопления и, охладившись, возвращается через патрубок 3 во вторую камеру 6 в зону всасывающего отверстия колеса 10. Для выключения нагревателя достаточно отключить двигатель (привод) .
Согласно фигуре 4, поток жидкости из второй камеры б попадает через всасывающее отверстие рабочего колеса насоса 10 и ускоряется им. На периферии рабочего колеса возникает давление, под действием которого большая часть потока направляется в отверстия меньшего диаметра 8, формируя струйные течения 12. Часть потока попадает в напорный патрубок 2 для подачи в систему теплоснабжения. Относительно небольшое количество жидкости попадает вновь в область 13 всасывающего колеса насоса и захватывается им. Струи 12, достигнув торцевой поверхности корпуса, тормозятся ею и формируют обратное течение 14, которое эжекти- рует жидкость из всасывающего патрубка 3 и направляет ее в область всасывающего отверстия рабочего колеса насоса.
Расположение всасывающего отверстия рабочего колеса в полости перегородки уменьшает гидравлическое сопротивле- ние при всасывании жидкости. При этом с целью уменьшения перетекания жидкости между первой и второй камерой через кольцеобразную щель между входом в рабочее колесо и центральным отверстием, целесообразно минимизировать площадь этой щели. По этой причине оптимальным является вариант выполнения нагревателя, у которого диаметры всасывающего отверстия рабочего колеса насоса и центрального отверстия совпадают, как это изображено на фиг .4.
Гидравлические сопла 9, установленные в отверстиях 8 могут иметь различную геометрическую форму. Важно чтобы при их работе реализовывалась безкавитационная форма истечения жидкости. Наличие кавитации, особенно при температурах близких к температуре кипения жидкости, может повлечь к вибрации нагревателя и нежелательному шумовому эффекту. Подача дополнительного количества жидкости к всасывающему отверстию рабочего колеса насоса через патрубок (на фиг .1 не обозначен) продолжающийся в направлении центрального отверстия и в оптимальном случае, заканчивающийся вблизи него, обеспечивает его устойчивую работу, особенно при высоких температурах, близких к температуре кипения жидкости, увеличивая кавитационный запас насоса. Соответственно эффективность нагрева жидкостей увеличива- ется. При этом циркуляция жидкости во внешней системе теплоснабжения улучшается за счет эффекта дополнительного разряжения на входе в нагреватель .
В описанном гидродинамическом нагревателе кинетиче- екая энергия движущейся жидкости интенсивно нагревается за счет турбулизации на рабочем колесе насоса, о стенки первой и второй камер, за счет пульсаций давления при переходе из первой камеры во вторую. Активное перемешивание прочей жидкой среды способствует интенсификации нагрева жидкости в полости гидродинамического нагревателя.
Приведенные примеры осуществления изобретения и типовое описание работы не исчерпывают все конкретные конструкции и все возможные аспекты применения гидродинамического нагревателя и не ограничивают объем прав заявителя. Действительно:
- все контактирующие с окружающей средой части нагревателя должны иметь подходящую теплоизоляцию, которая не показана и не обозначена на фиг.l;
- поперечные размеры «пepвoй и втopoй» камер могут быть неодинаковыми по сечениям и зависеть от конкретных поперечных размеров рабочего колеса насоса 9 и от желаемой суммарной теплоемкости нагревателя;
- на патрубках 2 и 3 могут быть установлены собственные краны и/или вентили, которые, ради упрощения, не показа- ны и не обозначены на фигурах; - патрубки 2 и 3 могут иметь произвольные подходящие средства для соединения с соответствующими ветвями системы отопления;
- в блоке с нагревателем может быть поставлен (с соот- ветствующей трубопроводной обвязкой) дополнительный бак- аккумулятор нагретого теплоносителя, который используют в ночное время для накопления тепла, а в дневное - для его отдачи.
- форма отверстий меньшего диаметра 8 может быть близка по форме к окружности, например эллиптической. При этом важно, чтобы их расположение оставалось центрально симметричным относительно оси нагревателя.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Гидродинамический нагреватель текучих сред, содержащий по существу цилиндрический полый корпус с
5 перегородкой, имеющей сквозные круглые отверстия и разделяющей полость корпуса на первую камеру и вторую камеру, со входом для текучей среды во вторую камеру и выходом для текучей среды из первой камеры, рабочее колесо насоса, установленное в первой камере, всасывающее ю отверстие которого расположено соосно с корпусом, и привод, связанный с валом рабочего колеса насоса, отличающийся тем, что одно из отверстий выполнено в центральной части перегородки соосно со всасывающим отверстием рабочего
15 колеса насоса, при этом всасывающее отверстие рабочего колеса обращено к указанному центральному отверстию, и по меньшей мере два отверстия в перегородке имеют одинаковые диаметры, которые меньше диаметра центрального отверстия, и выполнены центрально симметрично по отношению к центру
20 перегородки и вход для текучей среды во вторую камеру выполнен в торцевой стенке корпуса соосно с центральным отверстием.
2. Гидродинамический нагреватель по п. 1, отличающийся 25 тем, что отверстия меньшего диаметра имеют форму сопел.
3. Гидродинамический нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что проходное сечение центрального отверстия по существу равно проходному сечению всасывающего отверстия рабочего колеса насоса.
5
4. Гидродинамический нагреватель по п . 1, отличающийся тем, что всасывающее отверстие рабочего колеса насоса расположено в плоскости перегородки.
ю 5. Гидродинамический нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что вход для текучей среды во вторую камеру снабжен патрубком, продолжающимся в направлении центрального отверстия, и предназначенным для соединения с трубопроводом системы потребителя тепла.
15 б. Гидродинамический нагреватель по п. 5, отличающийся тем, что указанный патрубок заканчивается вблизи всасывающего отверстия рабочего колеса насоса.
20 7. Гидродинамический нагреватель по п. 1, отличающийся тем, что привод выполнен в виде электродвигателя и установлен в первой камере .
8. Гидродинамический нагреватель по п. 1, отличающийся 25 тем, что привод установлен за пределами цилиндрического полого корпуса .
PCT/UA2008/000002 2007-03-14 2008-01-28 Réchauffeur hydrodynamique pour milieux fluides WO2008111923A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA200701002 2007-03-14
UA200701002 2007-03-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008111923A1 true WO2008111923A1 (fr) 2008-09-18

Family

ID=39759772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2008/000002 WO2008111923A1 (fr) 2007-03-14 2008-01-28 Réchauffeur hydrodynamique pour milieux fluides

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2008111923A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019060904A2 (en) 2017-09-25 2019-03-28 Donaldson Company, Inc. FILTER SET
WO2020198702A1 (en) 2019-03-27 2020-10-01 Donaldson Company, Inc. Particle separator filter with an axially extending flow face

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3198191A (en) * 1962-04-02 1965-08-03 Kinetic Heating Corp Heat generator
RU2054604C1 (ru) * 1993-07-02 1996-02-20 Анатолий Федорович Кладов Способ получения энергии
RU2197688C1 (ru) * 2001-06-09 2003-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Энергосистемы" Теплогенератор для нагрева жидкостей
RU2201560C2 (ru) * 2001-04-10 2003-03-27 Бритвин Лев Николаевич Теплогенерирующая установка
WO2003025474A1 (fr) * 2001-09-19 2003-03-27 Sergey Borisovich Osipenko Rechauffeur hydrodynamique de milieux liquides
RU2279018C1 (ru) * 2004-11-09 2006-06-27 Лев Николаевич Бритвин Вихревой теплогенератор гидросистемы

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3198191A (en) * 1962-04-02 1965-08-03 Kinetic Heating Corp Heat generator
RU2054604C1 (ru) * 1993-07-02 1996-02-20 Анатолий Федорович Кладов Способ получения энергии
RU2201560C2 (ru) * 2001-04-10 2003-03-27 Бритвин Лев Николаевич Теплогенерирующая установка
RU2197688C1 (ru) * 2001-06-09 2003-01-27 Общество с ограниченной ответственностью "Энергосистемы" Теплогенератор для нагрева жидкостей
WO2003025474A1 (fr) * 2001-09-19 2003-03-27 Sergey Borisovich Osipenko Rechauffeur hydrodynamique de milieux liquides
RU2279018C1 (ru) * 2004-11-09 2006-06-27 Лев Николаевич Бритвин Вихревой теплогенератор гидросистемы

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019060904A2 (en) 2017-09-25 2019-03-28 Donaldson Company, Inc. FILTER SET
US11364462B2 (en) 2017-09-25 2022-06-21 Donaldson Company, Inc. Filter assembly
WO2020198702A1 (en) 2019-03-27 2020-10-01 Donaldson Company, Inc. Particle separator filter with an axially extending flow face
US11224833B2 (en) 2019-03-27 2022-01-18 Donaldson Company, Inc. Particle separator filter with an axially extending flow face
US11801468B2 (en) 2019-03-27 2023-10-31 Donaldson Company, Inc. Particle separator filter with an axially extending flow face

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6457460B1 (en) Fuel delivery system with recirculation cooler
US20040144093A1 (en) Lubrication management of a pump for a micro combined heat and power system
KR20090002461A (ko) 열매체유 순환 난방장치
WO2008111923A1 (fr) Réchauffeur hydrodynamique pour milieux fluides
KR101954928B1 (ko) 원심력과 추진력을 이용한 마찰열 보일러장치
KR20100006610A (ko) 와류되는 유체를 이용한 온수 가열장치
RU2201562C2 (ru) Теплогенератор приводной кавитационный
RU22228U1 (ru) Гидродинамический нагреватель текучих сред
CN111156171B (zh) 一种利用温差制冷自降温水环真空泵
US6058928A (en) Liquid heating device
KR100562833B1 (ko) 양방향 순환펌프
KR970070823A (ko) 가스보일러의 배관구조
RU2357162C1 (ru) Кавитационно-вихревой энергопреобразователь
KR100578820B1 (ko) 임펠러 이동식 펌프가 구비된 보일러
CN215892788U (zh) 燃气热水器
CN221442804U (zh) 一种泵组集成系统
CN111503054B (zh) 一种泵
JP2018009458A (ja) バイナリー発電システムおよび作動媒体ポンプ
CN210101259U (zh) 燃油热水暖风一体化房车供热系统及房车
CN219549214U (zh) 一种可降低水泵最低液位高度的液体循环装置
US3934574A (en) Heat exchanger
JP3661648B2 (ja) 貯湯式燃焼装置
RU2156291C2 (ru) Дезинтегратор-теплогенератор
RU2332619C1 (ru) Теплопарогенератор
RU2624687C1 (ru) Устройство для получения тепловой энергии

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 08705442

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC - EPO FORM 1205A DATED 16.12.09

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 08705442

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1