ТЕПЛОГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области теплотехники и может быть использована в системах автономного отопления зданий, жилых помещений, транспортных средств, подогрева воды для производственных и бытовых нужд, выпечки хлеба, сушки сельхозпродуктов и пр.
Известны устройства, в которых тепловая энергия вырабатывается за счет изменения давления, скорости и объема рабочей среды, в качестве которой используется жидкостно-газовая смесь.
Известно устройство для нагрева жидкости, содержащее вихревой теплогенератор, подающие и обратные трубопроводы с запорными вентилями, рабочий сетевой насос с электроприводом, соединенный с корпусом теплогенератора посредством инжекционного патрубка, соединенного с ускорителем движения жидкости (патент РФ №2045715, МПК F 25 В 29/00, 1993 г.).
В таком устройстве тепловой энергии вырабатывается на 30-50% больше, чем энергии, потребляемой от электросети двигателем насоса, нагнетающего воду в вихревую трубу. И тем не менее в известном вихревом теплогенераторе тепловой энергии вырабатывается меньше, чем может быть получено при тех же затратах другими способами.
Обеспечение нагрева жидкости со значительной экономией электроэнергии осуществляется в устройстве, содержащем замкнутый контур циркуляции теплоносителя, насос, жидкостно-газовый теплогенератор, соединенные с теплообменными устройствами. Теплогенератор выполнен в виде последовательно установленных в замкнутом контуре жидкостно-газового смесителя, теплогенерирующей трубы в виде прямоточного одноканального эжектора с удлиненной камерой смешения и сепаратора, жидкостная часть сепаратора соединена с теплообменными устройствами, а газовая часть сепаратора соединена с входом газа в жидкостно-газовый смеситель и с аккумулятором высокого давления (патент №2232356, МПК F 25 В 29/00, 2002 г. - прототип).
Недостатком известного устройства являются сложность конструкции сепаратора, большие габариты и металлоемкость всей установки.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание компактной конструкции установки и уменьшение ее габаритов за счет изменения схемы циркуляции теплоносителя и отбора тепла к внешним отопительным элементам.
Поставленная задача достигается за счет использования вместо внешнего регенеративного теплообменника смесительный теплообменник (жидкостный тракт сепаратора), введением жидкостно-газового многоканального теплогенератора вместо теплогенерирующей трубы в виде прямоточного одноканального эжектора с удлиненной камерой смешения и исключением аккумулятора воздуха высокого давления.
Это достигается тем, что в теплогенераторной установке, содержащей замкнутый жидкостный контур циркуляции теплоносителя с подающим и обратными трубопроводами, насос с электроприводом, сепаратор, жидкостно-газовый теплогенератор, арматура управления, регулирования и заправки, согласно полезной модели, жидкостно-газовый теплогенератор выполнен в виде блока теплогенераторных элементов, состоящих из отдельных удлиненных камер смешения теплогенератора и
жидкостно-газового смесителя, причем удлиненные камеры смешения соединены одной стороной с жидкостной и газовой частями смесителя, а другой помещены в газовую полость сепаратора с перфорированным цилиндрическим стаканом, при этом вход жидкостной части смесителя соединен подающим трубопроводом с выходной полостью насоса и внешними отопительными элементами, обратный трубопровод которых соединен с газовой полостью сепаратора, выход жидкостной полости сепаратора соединен с заправочной и сливной емкостями и входом насоса, а вход газовой части смесителя соединен с внешней заправочной воздушной емкостью и выходной газовой полостью сепаратора, образуя замкнутый воздушный контур, совмещенный по трактам удлиненных камер смешения теплогенератора с жидкостным контуром насоса.
Удлиненные камеры смешения могут быть выполнены в виде отдельных труб, расположенных по концентрическим окружностям.
Для более полного восстановления давления, то есть для увеличения степени сжатия газа, на выходе удлиненных камер смешения могут быть установлены диффузоры.
Для подпитки водяного тракта на магистрали подпитки установлен нормально закрытый электромагнитный клапан, соединенный трубопроводом с линией подачи воды и электрической связью с датчиком уровня.
Принципиальная схема теплогенераторной установки изображена на чертеже, где
1. Подающий трубопровод;
2. Обратный трубопровод;
3. Насос;
4. Электропривод;
5. Жидкостно-газовый теплогенератор;
6. Удлиненные камеры смешения теплогенератора;
7. Жидкостно-газовый смеситель;
8. Сепаратор;
9. Жидкостная часть смесителя;
10. Газовая часть смесителя;
11. Внешние отопительные элементы;
12. Кран подающего трубопровода;
13. Кран-дроссель;
14. Датчик температуры;
15. Дроссель расхода воздуха;
16. Кран заправки и подпитки воздухом;
17. Кран подпитки водой;
18. Электромагнитный клапан;
19. Кран слива воды;
20. Датчик уровня жидкости;
21. Кран заправки водой;
22. Клапан обратный;
23. Магистраль подпитки сепаратора водой.
Теплогенераторная установка (ТГУ) содержит жидкостный контур насоса, который представляет собой замкнутый тракт с подающим и обратным трубопроводами 1 и 2 соответственно, насос 3 с электроприводом 4, сепаратор 8, жидкостно-газовый теплогенератор 5, представляющий собой блок отдельных удлиненных камер смешения 6 в виде труб, объединенных с жидкостно-газовым смесителем 7, сепаратор 8. Удлиненные камеры смешения 6 соединены одной стороной с жидкостной и газовой частями 9, 10 соответственно смесителя 7, а другой помещены в газовую полость сепаратора 8 с перфорированным цилиндрическим стаканом.
Жидкостная часть 9 смесителя своим входом соединена с внешними отопительными элементами 11 через кран 12 и кран-дроссель 13 и с выходом жидкостной полости сепаратора 8. Кран-дроссель 13 установлен на магистрали теплоснабжения (внешние отопительные элементы 11) для регулирования расхода теплоносителя.
Для контроля температуры теплоносителя в подающем трубопроводе установлен датчик температуры 14.
Замкнутый газовый контур теплогенератора с краном 16 заправки и подпитки воздухом и дросселем расхода воздуха 15 предназначен для заправки и дозированной подачи газа (воздуха) из полости сепаратора 8 в водо-воздушный теплогенерирующий тракт удлиненных камер смешения 6 и далее в сепаратор 8.
Для подпитки водяного тракта теплогенераторной установки на магистрали 23 подпитки сепаратора водой установлен кран 17 подпитки водой и электромагнитный клапан 18, срабатывающий по сигналу от датчика 20 уровня жидкости, а для слива воды из жидкостной полости сепаратора используется кран 19.
Контроль уровня жидкости в сепараторе осуществляется датчиком 20 уровня жидкости, электрически связанного с нормально закрытым электромагнитным клапаном 18.
На магистрали подачи воды установлен кран 21 заправки водой и обратный клапан 22, предотвращающий несанкционированный переток жидкости в заправляемую емкость.
Работа теплогенераторной установки с предварительно заполненным водяным и воздушным трактами начинается с запуска электропривода 4 насоса 3. В результате циркуляции воды по замкнутому контуру последняя смешивается в жидкостно-газовом смесителе 7 теплогенератора 5 с воздухом, поступающим из газовой полости сепаратора 8.
Образованная водо-воздушная смесь поступает в удлиненные камеры смешения 6 и далее в газовую полость сепаратора 8, где разделяется на жидкую и газообразную фазы. Вода через подающий трубопровод 2 поступает на вход в насос, а воздух по трубопроводу с дросселем 15 расхода воздуха - на вход газовой части смесителя 10 теплогенератора 5.
В процессе неравновесного изотермического сжатия воздуха в удлиненных камерах смешения 6 за насосом, а также в результате трения при циркуляции воды по замкнутому контуру происходит разогрев теплоносителя до требуемой температуры и подача его к внешним отопительным элементам 11 (потребителю).
Выход на оптимальный режим работы теплогенераторной установки по производительности осуществляется дросселем расхода воздуха 15 по воздушному тракту и краном подающего трубопровода 12 по водяному тракту.
Использование предлагаемой полезной модели позволит сократить габариты и вес теплогенераторной установки, делает ее компактной, что позволит применять ее для отопления жилых помещений, транспортных средств, нагрева воды для производственных и бытовых нужд.