КАВИТАЦИОННЫЙ ТЕПЛОНАГРЕВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к теплотехнике, в частности к нагревательным устройствам, работающим на принципе нагрева жидкости за счет происходящих в ней вихревых и, большей частью, кавитационных процессов. Может быть использована в сельском хозяйстве, строительстве, энергетическом и химическом производствах.
Известен гидродинамический источник тепла на базе насосного агрегата, содержащий насос, выпускные сопла, резервуар, запорную и контрольно-измерительную аппаратуру (Рудаков А.И. и др. Статья в сб. «Перспективные технологии и технические средства в АПК». Издательство Казанского ГАУ, 2013. - с. 129-132.).
К недостаткам данного гидродинамического источника тепла на базе насосного агрегата можно отнести низкую эффективность агрегата, ввиду недостаточного развития кавитационного процесса в соплах и его конструктивную сложность.
Известен теплогенератор Горлова, содержащий корпус в виде трубы, ускоритель движения, выполненный в виде циклона, торцевая сторона которого соединена с корпусом, а боковая посредством инжекционного патрубка - с электроприводным насосом, тормозные устройства, смонтированные: одно - в основании корпуса, противолежащем циклону, то есть перед шайбой, другое, в перепуском патрубке, после зоны его соединения с циклоном, сообщающимся с входным концом байпасного трубопровода, причем внутренняя поверхность шайбы выполнена в виде сферической формы, выходной конец байпасного трубопровода соединен с входным патрубком насоса, а внутренняя поверхность корпуса выполнена с изменяющейся кривизной, а именно в виде усеченного конуса (Патент РФ №2204090, МПК7: F25B/02; F25B29).
Недостатками данного изобретения является то, что поступающая под действием насоса вода сначала разделяется на потоки горячей, теплой и холодной воды. Затем холодный поток смешивается с теплым и вновь поступает в насос. В конечном счете это приводит к повышенным затратам тепла на получение горячей воды. А также сложность и повышенная энергоемкость конструкции.
Прототипом является теплогенератор (Патент РФ №2059945, МПК6: F24H 3/02, F26B 23/02), содержащий нагнетатель с напорным и всасывающим патрубками, трубопровод циркуляции теплоносителя струйный аппарат с патрубком подвода газа патрубок подвода и отвода теплоносителя, разделитель смеси с газовым патрубком, вихревую трубу с соплом и патрубками отвода холодного горячего газа и патрубок для приточного газа. Сущность известного изобретения состоит в том, что теплоноситель из нагнетателя через напорный патрубок поступает в струйный аппарат. Газ подсасывается через специальные патрубки. Смешанный поток направляется в разделитель смеси. Теплоноситель через патрубок возвращается в нагнетатель. Газ через газовый патрубок и сопло поступает в вихревую трубу, где происходит температурное разделение на холодный газ, удаляемый через патрубок к потребителю, и на горячий газ, направляемый через патрубки в струйный аппарат Недостаток известного теплогенератора состоит в том, что в нем использованы для осуществления процессов смешивания и кавитации, сужающиеся конические сопла, диффузор струйного аппарата лишь повышает давление в системе. Кроме этого необходимо отметить, что высокоскоростные потоки газа и дисперсной среды с трудом изменяют свое направление, поэтому эффективнее в этом случае использование спутных потоков.
Целью предлагаемой полезной модели является повышение эффективности кавитационного теплонагревателя и надежности его работы. Это достигается тем, что кавитационный теплонагреватель, содержащий нагнетатель и сужающееся коническое сопло, струйный аппарат с патрубком подвода газа, например воздуха, трубопровод с соплом Лаваля, помещенным в расширительную емкости, патрубок, с запорным устройством, сливной трубопровод и бак, содержит сопло Лаваля, расположенного соосно расширительной емкости, а патрубок подвода газа расположен в узкой части струйного аппарата.
На фигуре 1 представлен кавитационный теплонагреватель.
Кавитационный теплонагреватель содержит нагнетатель 1 с манометром 2 и сужающимся коническим соплом 3, струйный аппарат 4 с патрубком подвода газа 5, трубопровод 6 с соплом Лаваля 7, помещенным в емкости 8, патрубок 9, с запорным устройством 10, сливной трубопровод 11, бак 12 и термометр 13. Движение потоков показано стрелками.
Кавитационный теплонагреватель работает следующим образом. Из нагнетателя 1 жидкость, например вода, под напором, определяемым манометром 2, подается в сужающееся коническое сопло 3, и струйный аппарат 4, где создается разрежение. Газ (воздух) подсасывается через патрубок 5, расположенный в узкой части струйного аппарата. Именно в узкой части струйного аппарата, так называемой камере смешения, создается давление ниже атмосферного. В струйном аппарате происходят смешение жидкого и газового потоков, повышение давления и температуры полученного газовоздушного потока, диспергация его, с выделением тепла. Дополнительное тепло создается также за счет сжатия среды под давлением. После этого дисперсный поток поступает в сопло Лаваля (кавитатор) 7, в котором происходят интенсивные кавитационные процессы выделения тепла, и емкость 8. Отбор горячей воды осуществляется из патрубка 9 и запорное устройство 10, открытое положение которого обеспечивает поступление горячей воды и закрытое положение обеспечивает необходимое время циркуляции до получения необходимой температуры. Неконденсирующаяся жидкость по трубопроводу 11 возвращается в бак 12. Замер температуры и ее контроль осуществляется термометром 13.
Применение кавитационного теплонагревателя возможно в сельском хозяйстве (отопление, горячее водоснабжение, холодоснабжение), в строительстве (испытание теплосистем, просушка помещений).