КАВИТАТОР ДЛЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в аппаратах нагрева жидкостей различного назначения, в том числе и как источник теплоты в системе теплоснабжения.
Известен кавитатор для тепловыделения в жидкости, содержащий цилиндрический корпус, с соосно расположенной с ним трубку Вентури с установленной на ней вставкой, перед которой со стороны набегающего потока на трубке Вентури установлен с возможностью вращения шнек. Вставка со стороны выхода потока выполнена выступающей за пределы трубки Вентури и на ее наружной поверхности выполнены продольные пазы, открытые со стороны шнека, а с противоположной стороны сообщающиеся посредством отверстий с выходной поверхностью вставки. (RU №2126117, F24J 3/00, опубл. 10.02.1999 г.).
Недостатком известного устройства является то, что циклический срыв кавитирующей жидкости из трубки Вентури в зону пониженного давления, обусловленный вращением крыльчатки кавитатора, происходит при относительно малом перепаде давления, поскольку значительная его часть используется на привод крыльчатки, что и определяет малую интенсивность тепловыделения кавитирующей жидкости относительно энергии, затраченной на ее получение.
Технический результат заключается в увеличении эффективности тепловыделения гидродинамически кавитирующей жидкости, за счет реализации в кавитаторе циклического срыва кавитирующей жидкости при многократном увеличении перепада давления в пределах прочности материала кавитатора и в зависимости от скорости движения жидкости.
Технический результат достигается тем, что кавитатор содержит корпус и установленную в нем осевую трубку Вентури, перед которой по ходу движения жидкости установлен ударный клапан, жестко соединенный со штоком регулируемой длины за счет установленных на нем гаек, вставленным во втулку, запрессованную в перегородку со сквозными профилированными отверстиями, расположенную перед входом жидкости. Вокруг осевой трубки Вентури диаметрально расположены дополнительно введенные трубки Вентури. 1 илл.
Кавитатор содержит (фиг.1) корпус 1 и установленную в нем осевую трубку Вентури 2, перед которой по ходу движения жидкости установлен ударный клапан 3, жестко соединенный со штоком 4 регулируемой длины за счет установленных на нем гаек 5, вставленным во втулку 6, запрессованную в перегородку 7 со сквозными профилированными отверстиями, расположенную радиально по торцу корпуса 1 перед входом жидкости. Вокруг осевой трубки Вентури 2 диаметрально расположены дополнительно введенные трубки Вентури 8, суммарное проходное сечение которых определяется заданной тепло-производительностью.
Кавитатор работает следующим образом. Корпус 1 устанавливается в трубопровод. Движущийся поток жидкости поступает через осевую 2 и дополнительно введенные трубки Вентури 8, за выходным сечением которых, вследствие перепада давлений, образуется зона неразвитой гидродинамической кавитации. Ударный клапан 3 находится в открытом положении до тех пор, пока скорость движения жидкости через осевую трубку Вентури 2 и, соответственно, через ударный клапан 3 не возрастет до величины динамического напора, достаточного для его закрытия, после чего перед дополнительно введенным трубками Вентури 8 возникает гидравлический удар, сопровождающийся значительным повышением давления на входе кавитатора, а на выходе осевой трубки Вентури 2 в тот же момент образуется разряжение с последующим срывом в эту зону кавитирующей по дополнительно введенным трубкам Вентури 8 жидкости. При этом в момент гидравлического удара достигается многократное увеличение перепада давления в пределах прочности материала кавитатора и в зависимости от скорости движения жидкости. После того, как волна гидравлического удара исчерпает свою энергию, ударный клапан 3 автоматически под действием силы тяжести (или возвратной пружины, на схеме не указана) переместится по втулке 6 и откроется, после чего процесс вновь повторится в описанной выше последовательности. Амплитуда циклических срывов, а равно и сила генерируемых гидравлических ударов, регулируется длиной хода штока 4 ударного клапана 3 при помощи установленных на нем гаек 5.
Работа кавитатора для тепловыделения в жидкости возможна в абсолютно любом положении, отличающегося от вертикального, указанного на Фиг.1, если конструкцию снабдить пружиной, возвращающей ударный клапан 3 в исходное открытое положение (на рисунке не указана).
В результате использования предлагаемого технического решения эффективность тепловыделения гидродинамически кавитирующей в трубке Вентури жидкости возрастает не менее чем в 1,5 раза за счет ее циклического срыва в зону пониженного давления при многократном увеличении (допустимом) перепада давления в пределах прочности материала кавитатора и в зависимости от скорости движения жидкости, а также за счет естественного (прямого) перехода кинетической энергии движущейся жидкости в тепловую в момент периодических гидравлических ударов жидкости.