КАВИТАЦИОННО-ВИХРЕВОЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована в устройствах нагрева жидкости для отопления домов, зданий, сооружений, для различных технологических и бытовых нужд.
Известны устройства для получения тепловой энергии, использующие изменения физико-механических параметров жидкостей в части объема и давления.
Известно устройство для нагрева жидкости, которое содержит циклон в качестве ускорителя жидкости, насос, соединенные с теплогенератором посредством инжекционного патрубка, систему теплообмена, перфорированную вставку в виде перегородки, выполненную из изоляционного материала [1].
Устройство направлено на повышение эффективности нагрева.
Недостатком устройства является сложность конструкции, использование электроизоляционных
материалов, подача жидкости в генератор с избыточным давлением, недостаточная эффективность нагрева.
Известен насос-теплогенератор, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, внутри которого установлено роторное колесо, выполненное в виде диска, вращающегося от привода, имеющего внутреннюю полость с лопатками и периферийную часть с каналами, в которой выполнены аксиальные цилиндрические резонаторы [2].
Недостатком этого устройства, как и устройства по [1], является сложность конструкции и, как следствие, высокая трудоемкость изготовления.
Известен кавитационно-вихревой теплогенератор, содержащий корпус, имеющий патрубки подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, расположенные внутри корпуса перфорированные статор и ротор, нагнетательный насос, привод ротора, при этом статор и ротор выполнены в виде дисков, перфорированных сквозными отверстиями, которые служат в качестве средства образования вихревых потоков жидкости. Статор может иметь один или несколько кольцевых дисков, а ротор выполнен в виде двух дисков, установленных с зазором друг относительно друга, смонтированных на независимых валах, имеющих независимые приводы, которые вращаются навстречу друг другу [3]. Теплогенератор по
совокупности существенных признаков наиболее близок к заявляемой полезной модели и принят в качестве прототипа.
Устройство решает задачу эффективного нагрева, используя переход кинетической энергии в тепловую, а также энергию сопутствующего фактора - кавитации. Однако применение вращающихся валов с независимыми приводами влечет за собой высокую энергоемкость процесса и конструктивно усложняет устройство.
При этом с увеличением числа роторных дисков значительно усложняются и условия балансировки последних.
Полезная модель направлена на решение задачи получения тепловой энергии из жидкости в теплогенераторе с дисковым ротором со значительной экономией электроэнергии путем создания зон разрежения и зон высокого давления на статических и вращающихся конусных поверхностях теплогенератора.
Задача решается тем, что в кавитационно-вихревом теплогенераторе, содержащем корпус, имеющий патрубки для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, статор и состоящий из двух дисков ротор, установленные с зазором друг относительно друга, средства образования вихревых потоков жидкости, выполненные на статоре и роторе, привод
ротора, согласно полезной модели диски ротора выполнены в виде жестко связанных по одному из общих оснований двух усеченных конусов, установленных в ответных конических полостях статора, а средства образования вихревых потоков жидкости размещены на обращенных друг к другу образующих статора и ротора.
Целесообразно средства образования вихревых потоков жидкости выполнить в виде углублений, равномерно расположенных друг над другом на конических поверхностях статора и ротора, при этом объем углубления на роторе выполнить равным или превышающим объем углубления на статоре.
Целесообразно углубления выполнить круглой формы диаметром 9-20 мм, глубиной 2-6 мм и расстоянием между соседними углублениями, составляющим 1,6-1,7d, где d - диаметр углублений.
Целесообразно углубления выполнить с переменной глубиной, под углом наклона их донных поверхностей к образующим статора и ротора, составляющим 25-40°.
Целесообразно корпус выполнить в виде двух полу корпусов.
Целесообразно средства образования вихревых потоков жидкости выполнить на ступенчатых поверхностях статора и ротора.
При использовании полезной модели может быть получен технический результат, выражающийся в возможности значительного сокращения энергозатрат при эксплуатации теплогенератора, что обусловлено созданием зон высокого и низкого давления в вихревых потоках нагреваемой жидкости, ускоряющих процесс нагрева, а также установкой обоих дисков ротора на едином валу привода последнего.
Другие преимущества заявляемой полезной модели будут видны из описания и чертежей, где на фиг.1 показан продольный разрез теплогенератора с соединением дисков ротора по общему меньшему основанию, на фиг.2, 3 - варианты выполнения углублений на роторе и статоре, на фиг.4 - вариант выполнения углублений на ступенчатой образующей статора и ротора, на фиг.5 - вид фиг.1 с соединением дисков ротора по общему большему основанию.
Теплогенератор содержит корпус, состоящий из двух полукорпусов 1,2, в которых выполнены патрубок 3 подвода нагреваемой жидкости и патрубок 4 отвода нагретой жидкости соответственно, статор 5 и ротор, два диска 6 которого выполнены в виде жестко связанных по общему меньшему или большему основаниям двух усеченных конусов, установленных в ответных конических полостях статора с зазором величиной 0,4-1,5 мм, средства образования вихревых потоков
жидкости, выполненные в виде углублений 7, равномерно расположенных друг над другом на конических поверхностях статора и ротора, привод 8, на валу 9 которого жестко закреплены оба диска 6 ротора. Статор 5 снабжен краном 10 для выпуска воздуха (краном Маевского) и канавкой 11, выполненной между углублениями 7 и совмещенной с краном 10. С патрубком 3 подвода нагреваемой жидкости связана полость 12, а с патрубком 4 отвода нагретой жидкости связана полость 13 теплогенератора. Углубления 7 могут иметь круглую форму диаметром 9-20 мм, глубиной 6-8 мм, при этом расстояние между соседними углублениями на образующих статора и ротора составляет 1,6-1,7d, где d - диаметр углублений. Донные поверхности 14 углублений 7 могут быть наклонены к образующим статора и ротора, под углом а, величиной 25-40° (фиг.2, 3) для создания переменной глубины в средствах образования вихревых потоков нагреваемой жидкости, которые могут быть размещены на ступенчатых поверхностях статора и ротора (фиг.4), при этом во всех вариантах выполнения и размещения углублений, объем последних, выполненных на роторе, может превышать или быть равным объему углублений статора, α угол наклона конусных поверхностей статора и ротора выполнен превышающим угол трения.
Теплогенератор работает следующим образом. Нагреваемая жидкость подается в полость 12 по расположенному на корпусе патрубку 3 и по кольцевому зазору 15 между статором 5 и ротором 6 попадает в углубления 7 статора. В процессе вращения ротора 6 образуются вихревые потоки жидкости, перемещающиеся к полости 13 и патрубку 4, одновременно в моменты совмещений заполненных жидкостью углублений 7 статора с порожними углублениями ротора происходит резкое снижение давления в жидкости с образованием зоны разрежения, а при последующем смещении углублений ротора относительно таковых на статоре происходит резкое увеличение давления, и такие циклы смены зон давлений повторяются многократно, что приводит к мгновенному повышению температуры жидкости в процессе ее поступления к патрубку 4 и далее в систему горячего водоснабжения и отопления.
Опытный образец теплогенератора прошел испытания, которые подтвердили его высокую надежность, простоту изготовления и обслуживания при значительно сниженном энергопотреблении.