ТЕПЛОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к теплотехнике и, в частности, к устройствам для нагрева газа и может быть использовано в системах подогрева газовых смесей, отопления зданий и сооружений, для нагрева газа для производственных нужд.
Известны устройства тепловых насосов, использующих изменения физико-механических параметров воды, в частности давления, объема и скорости для получения тепловой энергии.
Известен тепловой насос (А.с. СССР №458691, МКИ F 25 B 29/00, 1972). Недостатком известного устройства является очень высокое рабочее давление до 1000 атм., развиваемое в корпусе теплового насоса, которое требует повышенной прочности корпусных деталей установки, запорной арматуры и т.п., что приводит к значительным материальным затратам и опасно для отопления жилых помещений.
Существующие источники обогрева используют нагревательные элементы либо с высокой рабочей температурой, что приводит к сжиганию кислорода воздуха и появлению запаха гари в помещении, либо низкотемпературные теплоносители (в масляных обогревателях), не способные быстро вывести устройство на расчетный режим. В предлагаемой системе разогрев достигается путем прямого нагрева воздуха, то есть через передачу энергии непосредственно газу, минуя теплоноситель.
Наиболее близким по технической сущности и достигнутому результату является "Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости" (Патент РФ №2045715, МКИ F 25 B 29/00, опубл. 1995.10.10), состоящий из теплогенератора, включающего ускорители движения жидкости перепускной патрубок и циклон, тормозные устройства, и сетевого насоса с инжекционным патрубком. Недостатками прототипа являются:
использование кавитационного принципа нагрева воды, который неприменим для нагрева газов, уменьшает сроки эксплуатации устройства,
(так как кавитация разрушает элементы конструкции), а также сложность конструкции за счет наличия двух отдельных агрегатов: теплогенератора и насоса. Кроме того, при увеличении мощности устройства снижается КПД.
Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данной полезной модели, является повышение эффективности работы устройства путем обеспечения более эффективного нагрева газа без применения традиционных теплоносителей, упрощения конструкции устройства (за счет отсутствия теплообменников, разгонных и тормозных устройств, т.к. необходимые давление, скорость и температура создаются непосредственно в нагревателе), обеспечения высокого коэффициента полезного действия, снижения затрат электроэнергии, улучшения эксплуатационных качеств, надежности и долговечности путем обеспечения пожаробезопасности, поскольку рабочие температуры нагревателя не превышают 100°С.
На фиг.1 показан общий вид теплогенератора.
Теплогенератор состоит из корпуса 1, выполненного в виде цилиндра, (фиг.1), содержащего поршень 2 с отверстием 3 для перепуска газа, выходных патрубков 4 для подвода холодного и отвода горячего газа, выполненных на торцах корпуса, штока 5 и механизма, преобразующего вращательное движение от двигателя в возвратно-поступательное движение поршня (на фиг.не указан), который приводится в движение двигателем 6. Двигатель 6 опирается на подшипниковый узел (на фиг.не указан). Отверстие 3 может быть выполнено в виде сопла, состоящего из равных между собой спрофилированных сегментов, образующих канал для прохода газа.
Теплогенератор работает следующим образом.
При возвратно-поступательном движении поршня 2, передаваемом от двигателя 6 через шток 5, холодный газ, поступающий из подводящего патрубка 4 из атмосферы в корпус 1, под действием избыточного давления с большой скоростью перетекает через сопло 3. При этом согласно известному
явлению, имеющему место при неизоэнтропических процессах [Шмелев В.М., Марголин А.Д., Василик Н.Я., Крупкин В.Г., Волов В.Т., Волов Д.Б. Неэлектрический метод накачки твердотельных лазеров // Журнал технической физики, т.68, №9, 1998, с. 67-70], газ разогревается. Происходит преобразование механической энергии движения поршня в тепло.
Это приводит к разогреву газа к моменту выхода его из патрубков 4 до 60°С и выше.
Проходя через патрубки 4 (открытую торцевую часть корпуса 1), горячий газ может поступать в помещение, систему теплоснабжения или отопления.
Мощность теплогенератора можно изменять варьированием числа оборотов двигателя, изменением хода поршня, диаметра критического сечения сопла.
Создаваемое в цилиндре избыточное давление позволяет теплогенератору выполнять функции прокачивающего устройства.
Использование предлагаемого теплогенератора позволит обеспечить эффективный нагрев газа без применения традиционных теплоносителей, улучшить эксплуатационные характеристики в быту и промышленных помещениях.