ДВУХФАЗНЫЙ ВИХРЕВОЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
TWO-PHASE VORTEX HEAT GENERATOR

Изобретение относится к области теплотехники, к конструкциям агрегатов, преобразующих кинетическую энергию потока в тепловую, и может быть использовано в системах отопления зданий, транспортных средств, подогрева жидкости для производственных и бытовых нужд, стерилизации жидкостей.
Известна конструкция теплогенератора для отопления зданий и сооружений (RU 2329438 C1, МПК F24J 3/00 (2006.01), опубл. 20.07.2008), который содержит циклон, выполненный в виде батареи из сообщающихся секций, снабженных средствами подачи рабочей жидкости, обеспечивающими противоположно направленное вращение потока жидкости в смежных секциях. В циклоне имеется торцевой вход, сообщающийся с входным патрубком. В торцевом входе циклона может быть установлен кавитатор. Тормозное устройство может быть выполнено в виде кавитатора. В корпусе выполнены инжекционные каналы, соединяющие входной патрубок с полостями секций циклона со стороны цилиндрических стенок секций.
Недостатками данного устройства-аналога являются сложность конструкции и большие габариты.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению выбран «Теплогенератор и устройство для нагрева жидкостей» (RU 2045715 C1, 6 F25B 29/00), имеющий корпус с цилиндрической частью, оснащенный циклоном, торцевая сторона которого соединена с цилиндрической частью корпуса, в основании которой, противолежащей циклону, смонтировано тормозное устройство. За тормозным устройством в цилиндрической части корпуса установлено дно с выходным отверстием, сообщающимся с выходным патрубком, соединенным с циклоном с помощью перепускного патрубка, причем соединение выполнено на торце циклона, противолежащем цилиндрической части корпуса и соосно последнему. Тормозное устройство выполнено по меньшей мере из двух радиально расположенных ребер, закрепленных на центральной втулке. В перепускном патрубке ниже зоны его соединения с циклоном установлено дополнительное тормозное устройство. Отношение диаметра цилиндрической части корпуса и выходного отверстия инжекционного патрубка равно или больше 2.
Недостатками устройства-прототипа являются низкая теплопроизводительность при наличии протяженных участков, где жидкость перемещается со снижением кинетической энергии без выделения теплоты, сложность конструкции из-за наличия нескольких функциональных элементов, конструктивно выполненных последовательно, большие габариты.
Техническим результатом изобретения является преобразование кинетической энергии потока жидкости в двухфазном вихревом теплогенераторе в тепловую.
Задачей изобретения является: разработка двухфазного вихревого теплогенератора с уменьшением протяженных участков, для повышения теплопроизводительности и преобразования кинетической энергии в тепловую.
Технический результат достигается тем, что в двухфазный вихревой теплогенератор включается корпус с цилиндрической частью, оснащенный циклоном, тормозным устройством, центральной втулкой, выходным патрубком, на торце циклона в центре смонтирован конус, оснащенный входным патрубком, который имеет возможность свободно перемещаться вдоль оси циклона, центральная втулка тормозного устройства имеет отверстия для перетока жидкости из выходного патрубка в корпус с цилиндрической частью, выходной патрубок через входной патрубок энергоразделителя соединен с циклоном энергоразделителя, на торце циклона энергоразделителя смонтирован конфузор, на торце конфузора установлена накопительная емкость, в центре циклона энергоразделителя установлена втулка энергоразделителя, закрепленная на торце циклона энергоразделителя, с возможностью свободного перемещения вдоль оси циклона энергоразделителя, на свободном конце втулки энергоразделителя закреплен регулирующий конус. Площадь сечения конуса в его основании равна или больше площади сечения корпуса с цилиндрической частью, причем в центре конуса выполнено эжекционное отверстие для ввода газа или жидкости. Циклон оснащен входным патрубком, причем входной патрубок имеет коническую форму.
Благодаря тому что двухфазный вихревой теплогенератор снабжен конусом, существует возможность регулирования процесса нагрева жидкости. Отверстия в центральной втулке тормозного устройства обеспечивают равномерное распределение давления в корпусе. Циклон энергоразделителя ускоряет и закручивает двухфазный поток, тем самым обеспечивая эффективное разделение двухфазного потока. Конфузор способствует плавному стеканию жидкости в накопительную емкость. Через втулку энергоразделителя газовая фаза покидает энергоразделитель. Регулирующий конус обеспечивает возможность регулирования процесса разделения двухфазного потока. В связи с предложенной конструкцией двухфазного вихревого теплогенератора и совокупностью всех существующих признаков, изложенных в формуле изобретения, позволяют достичь желаемый технический результат.
Двухфазный вихревой теплогенератор представлен на чертеже, где на фиг.1 показан общий вид устройства, на фиг.2 показан вид сверху, на фиг.3 изображен разрез по A-A. Заявляемое устройство включает корпус 1 с цилиндрической частью, оснащенный циклоном 2, торцевая сторона которого соединена с цилиндрической частью корпуса 1, на противолежащем цилиндрической части корпуса 1 торце циклона 2 в центре смонтирован конус 3, причем площадь сечения конуса 3 в его основании равна или больше площади сечения корпуса 1 с цилиндрической частью, конус 3 имеет возможность свободно перемещаться вдоль оси циклона 2, в центре конуса 3 имеется эжекционное отверстие 4 для ввода газа или жидкости, циклон 2 оснащен входным патрубком 5, причем входной патрубок 5 имеет коническую форму, в основании цилиндрической части корпуса 1, противолежащей циклону 2, установлено тормозное устройство 6, тормозное устройство 6 выполнено по меньшей мере из двух радиально расположенных ребер, закрепленных на центральной втулке 7, центральная втулка 7 смонтирована на глухом торце выходного патрубка 8, который, в свою очередь, смонтирован на цилиндрической части корпуса 1, противолежащей циклону 2, центральная втулка 7 имеет отверстия 9 для перетока жидкости из выходного патрубка 8 в корпус 1; выходной патрубок 8 через входной патрубок энергоразделителя 10 соединен с циклоном энергоразделителя 11, на торце циклона энергоразделителя 11 смонтирован конфузор 12, на торце конфузора 12 установлена накопительная емкость 13, в центре циклона энергоразделителя 11 имеется втулка энергоразделителя 14, закрепленная на торце циклона энергоразделителя 11, причем втулка энергоразделителя 14 имеет возможность свободно перемещаться вдоль оси циклона энергоразделителя 11, на свободном конце втулке энергоразделителя 14 закреплен регулирующий конус 15.
Двухфазный вихревой теплогенератор работает следующим образом: поток жидкости через входной патрубок 5 подается в циклон 2, где он ускоряется и закручивается, при этом происходит приращение кинетической энергии жидкости, и жидкость попадает в цилиндрическую часть корпуса 1; уже частично нагретая жидкость еще с запасом кинетической энергии попадает в тормозное устройство 6, где падает ее скорость и изменяется давление, что соответственно приводит к дальнейшему повышению температуры жидкости, скорость жидкости в цилиндрической части корпуса 1 регулируется в результате перемещения конуса 3 вдоль оси циклона 2, для повышения эффективности нагрева жидкости в конусе 3 имеется эжекционное отверстие 4 для ввода в поток газообразной или жидкой фазы, после тормозного устройства 6 жидкость попадает в выходной патрубок 8, откуда, через входной патрубок энергоразделителя 10, подается в циклон энергоразделителя 11, в котором происходит повторное ускорение и закрутка потока жидкости, проходя через щель между конфузором 12 и регулирующим конусом 15, поток жидкости стекает по стенки конфузора 12 в накопительную емкость 13, на стенках конфузора 12 происходит десорбция потока жидкости, при десорбции закрученного потока жидкости на ее поверхностной пленке происходит массовый взрыв пузырьков газа, газ покидает устройство через втулку энергоразделителя 14.