WO2009008768A2 - Method for heating liquid heat carrier and a device for carrying out said method - Google Patents

Method for heating liquid heat carrier and a device for carrying out said method Download PDF

Info

Publication number
WO2009008768A2
WO2009008768A2 PCT/RU2008/000379 RU2008000379W WO2009008768A2 WO 2009008768 A2 WO2009008768 A2 WO 2009008768A2 RU 2008000379 W RU2008000379 W RU 2008000379W WO 2009008768 A2 WO2009008768 A2 WO 2009008768A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coolant
heater
heating
heat
temperature
Prior art date
Application number
PCT/RU2008/000379
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Other versions
WO2009008768A3 (en
Inventor
Leonid Jurievich Vorobiev
Juriy Fedorovich Vorobiev
Original Assignee
Leonid Jurievich Vorobiev
Juriy Fedorovich Vorobiev
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 Leonid Jurievich Vorobiev, Juriy Fedorovich Vorobiev filed Critical Leonid Jurievich Vorobiev
Priority to US12/668,042 priority Critical patent/US20110059411A1/en
Priority to CN200880106223A priority patent/CN101842642A/en
Priority to AU2008273062A priority patent/AU2008273062A1/en
Priority to EP08779204A priority patent/EP2211121A4/en
Priority to EA201000135A priority patent/EA016933B1/en
Publication of WO2009008768A2 publication Critical patent/WO2009008768A2/en
Publication of WO2009008768A3 publication Critical patent/WO2009008768A3/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/225Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating electrical central heating boilers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/28Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically
    • F22B1/282Methods of steam generation characterised by form of heating method in boilers heated electrically with water or steam circulating in tubes or ducts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B27/00Instantaneous or flash steam boilers
    • F22B27/04Instantaneous or flash steam boilers built-up from water tubes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B3/00Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass
    • F22B3/04Other methods of steam generation; Steam boilers not provided for in other groups of this subclass by drop in pressure of high-pressure hot water within pressure- reducing chambers, e.g. in accumulators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/24Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
    • F24H1/26Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers the water mantle forming an integral body
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/06Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • F28F13/12Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media by creating turbulence, e.g. by stirring, by increasing the force of circulation

Abstract

The inventive liquid heat carrier heating method consists in supplying the liquid heat carrier to a heating area by turning it about the cylindrical surface of a heater (4) in such a way as to form an axisymmetric swirl flow, the trajectory of each heat carrier particle being tangent to the surface of the heater (4), the temperature of which is higher than the critical temperature of the heat carrier. The heating device comprises a heat exchanger having a cylindrical body (1), tangentially positioned pipes (2) for supplying the cold heat carrier and pipes (3) for discharging the hot heat carrier. The heater (4) having a cylindrical surface is coaxially arranged in the cylindrical body (1). The heating device comprises an expansion tank (5), binding pipes and heat exchangers (6). The temperature of the heater (4) is controlled by means of thermocouples (8). An electric heat source (a resistance helix 9) is located in the heater (4). The inventive heating device has a high efficiency of heat transfer form the heater to heat carrier owing to the double phase transition: water-vapour-water.

Description

Способ нагрева жидкого теплоносителя и устройство для его осуществления A method of heating a liquid coolant and a device for its implementation
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для выработки горячего пара для промышленных и индивидуальных нужд, в том числе для формирования систем отопления.The invention relates to a power system and can be used to generate hot steam for industrial and individual needs, including for the formation of heating systems.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известен способ испарения жидкости в канале путем ее нагрева выше температуры насыщения образующегося пара (Патент США N 3326640 кл. В 01 J 1/00, опубл. 1967).A known method of evaporating a liquid in a channel by heating it above the saturation temperature of the generated steam (US Patent N 3326640 C. B 01 J 1/00, publ. 1967).
Недостатками известного способа являются недостаточная надежность и повышенная материалоемкость, вызванные необходимостью повышать давление жидкости. Способ испарения жидкости путем ее нагрева в канале выше температуры насыщения образующегося пара, уменьшения в ней давления и поддержания температуры стенок канала ниже температуры предельного перегрева испаряемой жидкости, отличающийся тем, что увеличивают теплоотдачу канала за счет наложения на его стенки токоотводящего электрического потенциала (Патент RU 2128804, кл. F 22 В 1/00, опубл. 10.04.1999).The disadvantages of this method are the lack of reliability and increased material consumption, caused by the need to increase the pressure of the liquid. A method of evaporating a liquid by heating it in a channel above the saturation temperature of the generated vapor, decreasing the pressure in it and maintaining the temperature of the channel walls below the temperature of the maximum overheating of the vaporized liquid, characterized in that they increase the heat transfer of the channel by applying a current-collecting electric potential to its walls (Patent RU 2128804 , CL F 22 V 1/00, publ. 04/10/1999).
Недостатком способа является недостаточная эффективность процесса испарения и сложность промышленного применения.The disadvantage of this method is the lack of efficiency of the evaporation process and the complexity of industrial applications.
Известен способ генерирования пара (Патент RU 2293913, кл. F 22 В 1/30, опубл. 20.02.2007), при котором котел заполняют водой до необходимого уровня и производят электрическое воздействие на воду через электроды, помещенные в воде. Электрическое воздействие на воду осуществляют импульсами высокого напряжения, а образующиеся при электрическом воздействии водяные струи преобразуют в дисперсную структуру путем пропускания водяных струй через рассекатель, представляющий собой систему, препятствующую свободному проходу водяных струй.A known method of generating steam (Patent RU 2293913, class F 22 1/30, publ. 02.20.2007), in which the boiler is filled with water to the required level and produce an electrical effect on the water through electrodes placed in water. The electrical effect on water is carried out by high voltage pulses, and the water jets formed during electrical exposure converted into a dispersed structure by passing water jets through a divider, which is a system that prevents the free passage of water jets.
Способ имеет также недостаточно высокую эффективность теплопередачи от нагревателя теплоносителю.The method also has insufficiently high heat transfer efficiency from the heater to the heat transfer medium.
Известен способ генерирования пара, описанный в SU 419687, кл. F 22 В 3/04, опубл. 15.03.1974. Рабочую среду, нагретую до температуры ниже температуры ее насыщения при данном давлении по тангенциальному каналу подают во входную камеру, где среда закручивается. В начальный момент скорость среды увеличивается, а давление снижается. При движении среды к перегородке радиус закрутки уменьшается давление среды становится равным давлению насыщения при данной температуре. Пузырьки пара под действием архимедовых сил собираются в центре и отводятся потребителю.A known method of generating steam, described in SU 419687, CL. F 22 V 3/04, publ. 03/15/1974. A working medium heated to a temperature below its saturation temperature at a given pressure is fed through a tangential channel into the inlet chamber, where the medium is twisted. At the initial moment, the medium velocity increases, and the pressure decreases. When the medium moves to the septum, the swirl radius decreases, the medium pressure becomes equal to the saturation pressure at a given temperature. Steam bubbles, under the action of Archimedean forces, are collected in the center and diverted to the consumer.
Недостатком этого способа является также невысокая эффективность теплопередачи от нагревателя к теплоносителю.The disadvantage of this method is the low efficiency of heat transfer from the heater to the coolant.
Известен контактный водонагреватель SU 663982, кл. F 22 H 1/10, опубл. 25.05.1979), содержащий корпус с центральной топкой, заключенной в водяную рубашку и расположенную по периферии кольцевую контактную камеру.Known contact water heater SU 663982, class. F 22 H 1/10, publ. 05/25/1979), comprising a housing with a central firebox enclosed in a water jacket and an annular contact chamber located at the periphery.
Недостатком водонагревателя является неравномерное распределение выходящих из контактной камеры газов и низкая экономичность установки.The disadvantage of a water heater is the uneven distribution of the gases leaving the contact chamber and the low efficiency of the installation.
Известен контактный поверхностный водонагреватель SU 787812, кл. F 24 H 1/10 опубл. 15.12.1980), который содержит корпус, горелочное устройство, подключенной к топке, окруженный водяной рубашкой, вокруг водяной рубашки расположена кольцевая контактная камера, сообщенная нижней частью с топкой, а верхней с патрубком для отвода отработавших газов через кольцевой каплеуловитель, над которым установлена кольцевая перегородка с заслонками.Known contact surface water heater SU 787812, class. F 24 H 1/10 publ. 12/15/1980), which contains a housing, a burner connected to the furnace, surrounded by a water jacket, around the water jacket there is an annular contact chamber communicated with the lower part of the furnace and the upper one with a pipe for exhaust gases through an annular droplet eliminator, above which an annular partition with dampers.
Данное устройство также имеет неэффективную передачу от нагревателя к теплоносителю.This device also has an inefficient transfer from the heater to the coolant.
Известен способ нагрева жидкого теплоносителя и устройство для его осуществления (Патент RU 2178125, кл. F 24 H 1/10, опубл. 10.01.2002).A known method of heating a liquid coolant and a device for its implementation (Patent RU 2178125, CL F 24 H 1/10, publ. 10.01.2002).
Способ нагрева жидкого теплоносителя заключается в подаче жидкого теплоносителя в зону нагрева в корпусе нагревательной установки от источника тепла, нагреве теплоносителя и отводе нагретого теплоносителя из зоны нагрева, при этом жидкий теплоноситель подают сверху в зону нагрева на вращающуюся обечайку с формированием тонкопленочного жидкостного слоя теплоносителя, нагретый теплоноситель отводят снизу вращающейся обечайки, а в корпусе нагревательной установки организуют принудительное обтекание обечайки горячими продуктами сгорания от источника тепла со стороны внутренней и наружной поверхности обечайки с отсосом продуктов сгорания из корпуса нагревательной установки.A method of heating a liquid coolant is to supply a liquid coolant to a heating zone in a housing of a heating installation from a source heat, heating the coolant and removing the heated coolant from the heating zone, while the liquid coolant is fed from above into the heating zone to the rotating shell to form a thin-film fluid layer of the coolant, the heated coolant is removed from the bottom of the rotating shell, and forced flow around the shell of the heating plant with hot products from a heat source from the side of the inner and outer surfaces of the shell with the suction of combustion products from the housing of the heating installation.
В описываемом способе и устройстве для его реализации при вращении обечайки на стенках последней создается уплотненный поток жидкого теплоносителя и осуществляется прямой нагрев тепловым излучением и горячими продуктами сгорания топлива от источника тепла, причем величину внутреннего давления в теплоносителе под действием центробежной силы в зависимости от скорости вращения обечайки выбирают таким образом, чтобы обеспечить нагрев и отвод теплоносителя с температурой, превышающей температуру его кипения при атмосферном давлении.In the described method and device for its implementation during rotation of the shell on the walls of the latter, a compacted flow of liquid coolant is created and direct heating by thermal radiation and hot products of fuel combustion from the heat source is carried out, and the value of the internal pressure in the coolant under the action of centrifugal force depending on the speed of rotation of the shell chosen in such a way as to ensure heating and removal of the coolant with a temperature exceeding its boiling point at atmospheric pressure.
Недостатком данного способа и устройства является недостаточно высокая эффективность теплопередачи от нагревателя к теплоносителю.The disadvantage of this method and device is the insufficiently high efficiency of heat transfer from the heater to the coolant.
Таким образом, существует потребность в разработке новых способов нагрева жидких теплоносителей и устройств для их реализации с высокой эффективностью теплопередачи от нагревателя к теплоносителю.Thus, there is a need to develop new methods for heating liquid heat carriers and devices for their implementation with high efficiency of heat transfer from the heater to the heat carrier.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей настоящего изобретения является разработка способа повышения эффективности теплопередачи от нагревателя к теплоносителю, увеличение надежности устройства для реализации предложенного способа, упрощение его конструкции с одновременным повышением производительности. Другие решенные задачи и достоинства настоящего изобретения будут выявлены ниже при кратком описании фигур чертежей, в лучших вариантах осуществления изобретения. Способ нагрева жидкого теплоносителя включает подвод жидкого теплоносителя в зону нагрева в корпусе нагревательной установки от источника тепла, нагрев теплоносителя и отвод нагретого теплоносителя из зоны нагрева. С целью повышения эффективности теплопередачи нагревателя теплоносителю, подвод жидкого теплоносителя в зону нагрева осуществляют путем закручивания его вокруг цилиндрической поверхности нагревателя с образованием осесимметричного закрученного потока, причем траектория каждой частицы теплоносителя является касательной к поверхности нагревателя, нагреватель имеет температуру, превосходящую критическую температуру теплоносителя. Нагрев теплоносителя в соответствии с заявляемым изобретением происходит за счет двойного фазового перехода: двойной фазовый переход есть первый переход из жидкости в пар и второй переход из пара обратно в жидкость, то есть испарение и конденсация за один свободный пробег нагреваемой молекулы (частицы) жидкости. Предпочтительно для закручивания теплоносителя его подводят снизу нагревательной установки по крайней мере по двум патрубкам, тангенциально расположенным и образующим «пapy cил».The objective of the present invention is to develop a method of increasing the efficiency of heat transfer from the heater to the coolant, increasing the reliability of the device for implementing the proposed method, simplifying its design while increasing productivity. Other solved problems and advantages of the present invention will be revealed below with a brief description of the figures of the drawings, in the best embodiments of the invention. A method for heating a liquid coolant includes supplying a liquid coolant to a heating zone in a housing of a heating installation from a heat source, heating a coolant and removing a heated coolant from a heating zone. In order to increase the heat transfer efficiency of the heater to the coolant, the liquid coolant is supplied to the heating zone by twisting it around the cylindrical surface of the heater with the formation of an axisymmetric swirling flow, the path of each coolant particle being tangent to the surface of the heater, the heater has a temperature exceeding the critical temperature of the coolant. The heating medium in accordance with the claimed invention occurs due to a double phase transition: a double phase transition is the first transition from liquid to steam and the second transition from steam back to liquid, that is, evaporation and condensation in one free run of a heated liquid molecule (particle). Preferably, for twisting the coolant, it is supplied from the bottom of the heating unit by at least two nozzles tangentially located and forming a “pair of forces."
Предпочтительно в качестве источника тепла используют электрический нагрев, сжигание природного газа. Предпочтительно для организации восходящей траектории потока соблюдают выражение: (mт Tт )/ceк < (mn Tn)/ceк, где mт - масса теплоносителя;Preferably, electric heat and natural gas combustion are used as a heat source. Preferably, for organizing an upward flow path, the expression is observed: (m t T t ) / sec <(m n T n ) / sec, where m t is the mass of the coolant;
Tт- температура теплоносителя; mn - масса нагревателя;T t - heat carrier temperature; m n is the mass of the heater;
Tn - температура нагревателя.T n is the temperature of the heater.
В части устройства, как объекта изобретения поставленная задача решается за счет того, что нагревательная установка включает нагреватель с источником тепла, теплообменное устройство с патрубками подачи холодного теплоносителя и выхода горячего теплоносителя. Нагреватель с цилиндрической поверхностью установлен коаксиально в теплообменном устройстве, имеющем цилиндрический корпус, для подвода теплоносителя снизу корпуса установлены по крайней мере два патрубка, тангенциально расположенных для образования осесимметричного закрученного потока, а вверху цилиндрического корпуса организован выход горячего теплоносителя.In the part of the device, as an object of the invention, the problem is solved due to the fact that the heating installation includes a heater with a heat source, a heat exchanger with pipes for supplying cold coolant and the outlet of hot coolant. A heater with a cylindrical surface is installed coaxially in a heat exchanger having a cylindrical body; at least two nozzles tangentially located to form an axisymmetric swirling flow, and at the top of the cylindrical casing a hot coolant outlet is arranged.
Нагревательная установка предпочтительно содержит расширительный бак, трубопроводы обвязки и теплоприемник.The heating installation preferably comprises an expansion tank, piping piping and a heat sink.
Предпочтительно для выхода горячего теплоносителя вверху цилиндрического корпуса установлены по крайней мере два патрубка.Preferably, at least two nozzles are installed at the top of the cylindrical body for the exit of the hot fluid.
В предлагаемом способе поверхность нагревателя имеет температуру выше критической температуры теплоносителя. Поверхность нагревателя, имеющего температуру превосходящую критическую температуру теплоносителя (воды), мгновенно окружается слоем пара (паровой рубашкой) и теплопередача существенно замедляется. В случае использования в качестве теплоносителя воды, критическая температура воды T = 374,15 С. Имея ввиду высокую скорость свободного пробега молекул пара до 500 м/с и чрезвычайно малую длину свободного пробега, в данном решении, предлагается организовать поток теплоносителя так, чтобы молекулы жидкой воды, касаясь цилиндрической поверхности нагревателя, превращались в пар, и мгновенно изменив траекторию движения внедрялись в организованный поток жидкого теплоносителя (воды), отдав при конденсации энергию парообразования теплоносителю (двойной фазовый переход), а последующие молекулы жидкого теплоносителя (воды) и образующегося (водяного) пара имеют возможность следовать по организованной траектории потока.In the proposed method, the surface of the heater has a temperature above the critical temperature of the coolant. The surface of a heater having a temperature exceeding the critical temperature of the coolant (water) is instantly surrounded by a layer of steam (steam jacket) and heat transfer is significantly slowed down. In the case of using water as a heat carrier, the critical water temperature is T = 374.15 ° C. Bearing in mind the high mean free path of steam molecules up to 500 m / s and the extremely short mean free path, in this solution, it is proposed to organize the coolant flow so that the molecules of liquid water, touching the cylindrical surface of the heater, turned into steam, and instantly changing the trajectory of movement, they were introduced into the organized flow of a liquid coolant (water), giving off condensation energy to the coolant (dv normal phase transition), and subsequent molecules of the liquid coolant (water) and the resulting (water) vapor have the ability to follow an organized flow path.
Нагревательная установка имеет повышенную эффективность теплопередачи от нагревателя к теплоносителю за счет двойного фазового перехода: вода-пар-вода (удельная теплоемкость воды: 4,19 Дж/г*K при 200C, удельная теплота парообразования 2255 Дж/г.).The heating installation has an increased efficiency of heat transfer from the heater to the coolant due to the double phase transition: water-steam-water (specific heat of water: 4.19 J / g * K at 20 0 C, specific heat of vaporization of 2255 J / g).
Краткое описание фигур чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг. 1 показан общий вид нагревательной установки, на Фиг. 2 - разрез по A-A. Нагревательная установка состоит из теплообменного устройства с цилиндрическим корпусом 1, тангенциально расположенных патрубков подвода холодного теплоносителя 2, и патрубков выхода горячего теплоносителя 3. В цилиндрическом корпусе 1 коаксиально установлен нагреватель 4 с цилиндрической поверхностью. Нагревательная установка содержит расширительный бак 5, трубы обвязки и теплоприемники 6. Устройство может быть снабжено электрическим щитом питания и автоматической системой управления 7. Температуру нагревателя 4 регулируют с помощью термопар 8, установленных в нагревателе 4. Внутри нагревателя 4 расположен источник тепла от электрического нагрева (спираль сопротивления 9).In FIG. 1 shows a general view of a heating installation; FIG. 2 - section along AA. The heating installation consists of a heat exchanger with a cylindrical body 1, tangentially located nozzles for supplying a coolant 2, and nozzles for leaving a coolant 3. In a cylindrical body 1, a heater 4 with a cylindrical surface is coaxially mounted. The heating installation contains an expansion tank 5, piping pipes and heat receivers 6. The device can be equipped with an electric power panel and an automatic control system 7. The temperature of the heater 4 is controlled by thermocouples 8 installed in the heater 4. Inside the heater 4 there is a heat source from electric heating ( resistance spiral 9).
При залитой теплоносителем системе разогревают выше критической температуры нагреватель 4. Нагретая жидкость в силу своих физических свойств поднимается в расширительный бак 5, а подвод холодного теплоносителя в зону нагрева осуществляется в силу неразрывности потока образованием осесимметричного закрученного потока, причем траектория каждой частицы (молекулы) теплоносителя является касательной к поверхности нагревателя 4, нагреватель 4 имеет температуру, превосходящую критическую температуру теплоносителя. Осесимметричный закрученный поток возникает благодаря тому, что подвод холодного теплоносителя происходит по крайней мере через два тангенциальных патрубка, благодаря которым и происходит закручивание теплоносителя в корпусе устройства. В зависимости от мощности установки тангенциальных патрубков подачи холодного теплоносителя может быть больше или выполнен направляющий аппарат. В качестве направляющего аппарата может быть использован любой известный аппарат для закручивания теплоносителя. Теплоноситель резко нагревается, коснувшись поверхности нагревателя, испаряется и, попав в закрученный поток теплоносителя, конденсируется в нем, отдавая ему энергию пароконденсации. При этом теплоноситель нагревается, поднимается вверх. Выход горячего теплоносителя происходит через патрубки выхода 3, для того, чтобы не нарушать соосно организованный, закрученный поток теплоносителя относительно нагревателя 4. Источник тепла для нагревателя 4 может быть использован любой из известных и применяемых для этих целей. Нагревательная установка работает следующим образом:When the system is filled with coolant, heater 4 is heated above the critical temperature. The heated fluid, due to its physical properties, rises into the expansion tank 5, and the cold coolant is supplied to the heating zone due to the continuity of the flow by the formation of an axisymmetric swirling flow, and the path of each particle (molecule) of the coolant is tangent to the surface of the heater 4, the heater 4 has a temperature exceeding the critical temperature of the coolant. The axisymmetric swirl flow occurs due to the fact that the cold coolant is supplied through at least two tangential nozzles, due to which the coolant swirls in the device body. Depending on the power of the installation of the tangential cold water supply pipes, a larger one or a guide vane can be made. As a guiding apparatus, any known apparatus for swirling a heat carrier can be used. The coolant heats up sharply, touching the surface of the heater, evaporates and, having entered the swirling flow of coolant, condenses in it, giving it the energy of vapor condensation. In this case, the coolant heats up, rises up. The exit of the hot fluid occurs through the outlet pipes 3, so as not to disturb the coaxially organized, swirling flow of the coolant relative to the heater 4. The heat source for the heater 4 can be used any of the known and used for these purposes. The heating installation works as follows:
Теплоноситель (воду) заливают в теплообменное устройство 1 через расширительный бак 5 или специальную линию подачи (на Фиг. 1 - не показана).The coolant (water) is poured into the heat exchanger 1 through an expansion tank 5 or a special supply line (not shown in Fig. 1).
Поднимают температуру нагревателя 4 любым известным способом (с использованием электрообогрева или использованием тепла от сгорания топлива).Raise the temperature of the heater 4 by any known method (using electric heating or using heat from fuel combustion).
Плотность подогреваемого теплоносителя понижается. Теплоноситель в виде цилиндра H вокруг нагревателя 4 приходит во вращательное движение на условии неразрывности потока, освобождающего место для поступления холодной воды по тангенциальным патрубкам подвода 2. Подогретый теплоноситель уходит по патрубкам выхода 3 к приемнику 6. В приемниках 6 поток теплоносителя охлаждается и возвращается на входные патрубки подвода теплоносителя 2 устройства.The density of the heated coolant decreases. The coolant in the form of a cylinder H around the heater 4 comes into rotational motion on the condition of continuity of the flow, freeing up space for cold water to flow through the tangential nozzles of the supply 2. The heated coolant flows through the nozzles of the outlet 3 to the receiver 6. In the receivers 6, the coolant flow is cooled and returns to the input coolant supply pipes 2 of the device.
Лучший вариант осуществления изобретенияThe best embodiment of the invention
Лучший вариант осуществления изобретения показан на Фиг. 1 и Фиг. 2. Для закручивания теплоносителя его подводят снизу нагревательной установки по двум патрубкам 2, тангенциально расположенным и образующим «пapy cил». В качестве источника тепла используют электрический нагрев. Устройство содержит автоматическую систему управления 7.A better embodiment of the invention is shown in FIG. 1 and FIG. 2. To tighten the coolant, it is brought down from the bottom of the heating unit through two pipes 2, which are tangentially located and form a “pair of forces." As a source of heat, electric heating is used. The device contains an automatic control system 7.
Для выхода горячего теплоносителя вверху цилиндрического корпуса установлены два патрубка 3.To exit the hot coolant at the top of the cylindrical body, two pipes 3 are installed.
Для организации восходящей траектории потока соблюдают выражение: (mт Tт )/ceк < (mn Tn)/ceк, где mт - масса теплоносителя;To organize an upward flow path, the expression is observed: (m t T t ) / sec <(m n T n ) / sec, where m t is the mass of the coolant;
Tт- температура теплоносителя; mn - масса нагревателя; Tn - температура нагревателя.T t - heat carrier temperature; m n is the mass of the heater; T n is the temperature of the heater.
При использовании предлагаемой нагревательной установки для обогрева помещений подкачивающих средств (насоса) не требуется, так как нагреватель 4 может поднять температуру воды до критической (T = 374,15 0C) и далее до температуры самого нагревателя. Техническим результатом заявляемого решения является повышение эффективности теплопередачи от нагревателя к теплоносителю, повышение надежности устройства, упрощение его конструкции.When using the proposed heating installation for heating rooms, pumping means (pump) are not required, since the heater 4 can raise the water temperature to a critical temperature (T = 374.15 ° C) and further to the temperature of the heater itself. The technical result of the proposed solution is to increase the efficiency of heat transfer from the heater to the coolant, increasing the reliability of the device, simplifying its design.
Промышленная применимостьIndustrial applicability
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано преимущественно в системах нагрева различных жидкостей, в частности, в системе нагрева воды. The invention relates to the field of power engineering and can be used mainly in heating systems for various liquids, in particular, in a water heating system.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Способ нагрева жидкого теплоносителя, включающий подвод жидкого теплоносителя в зону нагрева в корпусе нагревательной установки от источника тепла, нагрев теплоносителя и отвод нагретого теплоносителя из зоны нагрева, характеризующийся тем, что с целью повышения эффективности теплопередачи нагревателя теплоносителю, подвод жидкого теплоносителя в зону нагрева осуществляют путем закручивания его вокруг цилиндрической поверхности нагревателя с образованием осесимметричного закрученного потока, причем траектория каждой частицы теплоносителя является касательной к поверхности нагревателя, нагреватель имеет температуру, превосходящую критическую температуру теплоносителя.1. A method of heating a liquid coolant, comprising supplying a liquid coolant to a heating zone in a housing of a heating installation from a heat source, heating a coolant and removing a heated coolant from a heating zone, characterized in that in order to increase the heat transfer efficiency of the heater to a coolant, supplying a coolant to a heating zone carried out by twisting it around the cylindrical surface of the heater with the formation of an axisymmetric swirling flow, and the trajectory of each particle t plonositelya is tangent to the surface of the heater, the heater has a temperature that exceeds the critical temperature of the coolant.
2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что для закручивания теплоносителя его подводят снизу нагревательной установки по крайней мере по двум патрубкам, тангенциально расположенным и образующим «пapy cил».2. The method according to p. 1, characterized in that for swirling the coolant it is brought down from the bottom of the heating system by at least two nozzles tangentially located and forming a "pair of forces".
3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве источника тепла используют электрический нагрев, сжигание природного газа. 3. The method according to p. 1, characterized in that as the source of heat using electric heating, the combustion of natural gas.
4. Способ по любому из п. п. 1, 2, 3, характеризующийся тем, что для организации восходящей траектории потока соблюдают выражение: (mт T1- )/ceк < (mn Tn)/ceк, где mт - масса теплоносителя;4. The method according to any one of p. 1, 2, 3, characterized in that for the organization of the ascending flow path observe the expression: (m t T 1 -) / sec <(m n T n ) / sec, where m t - mass of the heat carrier;
T1-- температура теплоносителя; mп - масса нагревателя;T 1 - coolant temperature; m p is the mass of the heater;
Tn - температура нагревателя.T n is the temperature of the heater.
5. Нагревательная установка, включающая нагреватель с источником тепла, теплообменное устройство с патрубками подвода холодного теплоносителя и выхода горячего теплоносителя, характеризующаяся тем, что нагреватель с цилиндрической поверхностью установлен коаксиально в теплообменном устройстве, имеющем цилиндрический корпус, для подвода холодного теплоносителя снизу цилиндрического корпуса установлены по крайней мере два патрубка, тангенциально расположенных для образования осесиммеτричного закрученного потока или направляющий аппарат с элементами для закручивания потока воды, а вверху цилиндрического корпуса организован выход горячего теплоносителя. 5. A heating installation, including a heater with a heat source, a heat exchanger with nozzles for supplying a cold coolant and an outlet for a hot coolant, characterized in that the heater with a cylindrical surface is installed coaxially in a heat exchanger having a cylindrical body, for supplying a coolant from below the cylindrical body at least two nozzles tangentially spaced for the formation of an axisymmetric swirling flow or a guiding apparatus with elements for swirling the flow of water, and at the top of the cylindrical body, the outlet of the hot coolant is organized.
6. Нагревательная установка по п. 5 характеризующаяся тем, что дополнительно содержит расширительный бак, трубопроводы обвязки и теплоприемник.6. The heating installation according to claim 5, characterized in that it further comprises an expansion tank, piping piping and a heat receiver.
7. Нагревательная установка по п. 5 или п.6 характеризующаяся тем, что для выхода горячего теплоносителя вверху цилиндрического корпуса установлены по крайней мере два патрубка. 7. The heating installation according to claim 5 or claim 6, characterized in that at least two nozzles are installed at the top of the cylindrical body for the exit of the hot heat carrier.
PCT/RU2008/000379 2007-07-09 2008-06-18 Method for heating liquid heat carrier and a device for carrying out said method WO2009008768A2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/668,042 US20110059411A1 (en) 2007-07-09 2008-06-18 Method for heating liquid heat carrier and a device for carrying out said method
CN200880106223A CN101842642A (en) 2007-07-09 2008-06-18 Method for heating liquid heat carrier and a device for carrying out said method
AU2008273062A AU2008273062A1 (en) 2007-07-09 2008-06-18 Method for heating liquid heat carrier and a device for carrying out said method
EP08779204A EP2211121A4 (en) 2007-07-09 2008-06-18 Method for heating liquid heat carrier and a device for carrying out said method
EA201000135A EA016933B1 (en) 2007-07-09 2008-06-18 Method for heating liquid heat carrier and a device for carrying out said method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007125918 2007-07-09
RU2007125918/06A RU2353861C1 (en) 2007-07-09 2007-07-09 Method of heating liquid heat carrier and device to this end

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009008768A2 true WO2009008768A2 (en) 2009-01-15
WO2009008768A3 WO2009008768A3 (en) 2009-02-19

Family

ID=40229299

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2008/000379 WO2009008768A2 (en) 2007-07-09 2008-06-18 Method for heating liquid heat carrier and a device for carrying out said method

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20110059411A1 (en)
EP (1) EP2211121A4 (en)
CN (1) CN101842642A (en)
AU (1) AU2008273062A1 (en)
EA (1) EA016933B1 (en)
RU (1) RU2353861C1 (en)
WO (1) WO2009008768A2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201800006794A1 (en) * 2018-06-29 2019-12-29 Matteo Lentini Heater \ Radiant steam generator

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3326640A (en) 1964-03-02 1967-06-20 Commercial Solvents Corp Flash vaporization of nitric acid
SU419687A1 (en) 1972-05-29 1974-03-15 Ю. М. Красильников STEAM GENERATION METHOD
SU663982A1 (en) 1977-06-06 1979-05-25 Центральное Специальное Проектно-Конструкторское Бюро Министерства Легкой Промышленности Украинской Сср Contact water heater
SU787812A1 (en) 1977-10-03 1980-12-15 Научно-Исследовательский Институт Санитарной Техники И Оборудования Зданий И Сооружений Contact-type surface water preheater
RU2128804C1 (en) 1997-12-24 1999-04-10 Глухарев Николай Федорович Process of evaporation of liquid
RU2178125C1 (en) 2001-03-01 2002-01-10 Лихачев Владимир Кузьмич Method and apparatus for heating liquid heat-transfer agent
RU2293913C1 (en) 2005-07-06 2007-02-20 Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Method of generating steam and pulse steam generator

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1139001A (en) * 1914-11-18 1915-05-11 Sidney Le Fevre Varvel Electrical water-heater.
US3747670A (en) * 1970-10-05 1973-07-24 Fulton Boiler Works Thermal fluid heater
US3885125A (en) * 1970-10-05 1975-05-20 Fulton Boiler Works Method for electrically heating a heat transfer fluid
US4261299A (en) * 1979-07-18 1981-04-14 Marran John D Wound boiler
SE426341C (en) * 1980-02-14 1985-02-06 Fagersta Ab KEEP TO PREVENT CORROSION IN A COMBUSTOR COOLER AND CHEMICALS IN COOKING GAS COOLING
DE3323058A1 (en) * 1982-09-25 1984-03-29 Stiebel Eltron Gmbh & Co Kg, 3450 Holzminden ELECTRIC WATER HEATER
SU1216614A1 (en) * 1984-03-22 1986-03-07 Goldman Aleksandr M Heat exchanger
FR2651869A1 (en) * 1989-09-14 1991-03-15 Comparon Jean Daniel ELECTRIC BOILER WITH CYCLONIC TURBULENCE.
CN2355294Y (en) * 1999-02-10 1999-12-22 李龙伟 Pile-up disc style heat exchanger
RU2200913C2 (en) * 2001-05-18 2003-03-20 Акционерное общество открытого типа "Бумагоделательного машиностроения" Water hating boiler
UA51321A (en) * 2002-02-21 2002-11-15 Сергій Олександрович Мартинов Method for steam generation and stem-generating appliance (versions)
RU34001U1 (en) * 2003-07-17 2003-11-20 Иванов Игорь Алексеевич HEATING INSTALLATION
CN2769752Y (en) * 2005-01-21 2006-04-05 清华大学 Heat conducting oil heating device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3326640A (en) 1964-03-02 1967-06-20 Commercial Solvents Corp Flash vaporization of nitric acid
SU419687A1 (en) 1972-05-29 1974-03-15 Ю. М. Красильников STEAM GENERATION METHOD
SU663982A1 (en) 1977-06-06 1979-05-25 Центральное Специальное Проектно-Конструкторское Бюро Министерства Легкой Промышленности Украинской Сср Contact water heater
SU787812A1 (en) 1977-10-03 1980-12-15 Научно-Исследовательский Институт Санитарной Техники И Оборудования Зданий И Сооружений Contact-type surface water preheater
RU2128804C1 (en) 1997-12-24 1999-04-10 Глухарев Николай Федорович Process of evaporation of liquid
RU2178125C1 (en) 2001-03-01 2002-01-10 Лихачев Владимир Кузьмич Method and apparatus for heating liquid heat-transfer agent
RU2293913C1 (en) 2005-07-06 2007-02-20 Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН Method of generating steam and pulse steam generator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2211121A4

Also Published As

Publication number Publication date
AU2008273062A1 (en) 2009-01-15
US20110059411A1 (en) 2011-03-10
EA016933B1 (en) 2012-08-30
RU2007125918A (en) 2009-01-20
EA201000135A1 (en) 2010-06-30
WO2009008768A3 (en) 2009-02-19
RU2353861C1 (en) 2009-04-27
EP2211121A4 (en) 2011-08-10
EP2211121A2 (en) 2010-07-28
CN101842642A (en) 2010-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. Experimental and mathematical study of the spray flash evaporation phenomena
US20050103323A1 (en) Submerged combustion water heater
CN1184147C (en) Water distillation system
EP3273174B1 (en) Liquid heating device
RU2373461C1 (en) Heat supply system
RU2187768C2 (en) Method for intensification of heat exchange at combustion of solid, liquid or gaseous fuel and heating device for its realization (modifications)
WO2009008768A2 (en) Method for heating liquid heat carrier and a device for carrying out said method
CN103486724A (en) Hot water or steam generation system and method
RU2305820C1 (en) Heat exchange plant
US4474142A (en) Method and apparatus for flash evaporation of liquids
CN207527540U (en) A kind of Steam Recovery boiler plant and energy saver containing frequency conversion fan
BR112013013082B1 (en) gaseous particle processor and method for processing gaseous particle
RU2461772C1 (en) Method of producing pure steam with subsequent condensation thereof to obtain desalinated water
US2992977A (en) Salt water conversion
RU2221935C2 (en) Method of operation of jet heat-liberating plant and jet heat-liberating plant for implementing proposed method
CN207892674U (en) A kind of vapor recycling system and energy saver of Steam Turbine
WO2014004718A2 (en) Compact desalination or distillation system with integral spiral heat exchanger
RU2177591C1 (en) Thermogenerator
CN207892668U (en) A kind of steam recycling device and energy saver of boiler turbine group
RU2384800C1 (en) Contact heat exchanger
RU2662260C1 (en) Method of contact liquid heating
RU2533591C1 (en) Liquid heating method and liquid heater on its basis
CA2520466C (en) Submerged water heater with water stream flowing over truncated perforated plate and combustion gases flowing therethrough
RU2032128C1 (en) Hot-water boiler
RU38216U1 (en) STEAM GENERATOR

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200880106223.9

Country of ref document: CN

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

Ref document number: 08779204

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 624/CHENP/2010

Country of ref document: IN

Ref document number: 2008779204

Country of ref document: EP

Ref document number: 201000135

Country of ref document: EA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2008273062

Country of ref document: AU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: A201001363

Country of ref document: UA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2008273062

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20080618

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12668042

Country of ref document: US