ТЕПЛОГЕНЕРАТОР
HEAT-GENERATOR

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для отопления помещений различного назначения, в том числе в составе тепловых пушек для создания тепловых завес, а также для подогрева технологических жидкостей.
Известен теплогенератор (патент № 2204770, МПК F25В 9/02, 29/00, опубл. 20.05.03 г.), содержащий корпус в виде усеченного конуса, ускоритель движения жидкости, выполненный в виде циклона, соединенного торцевой поверхностью с основанием корпуса, инжекционный патрубок с круглым входным отверстием и выходным отверстием прямоугольного сечения, соединенный своим выходным отверстием с входным отверстием прямоугольного сечения ускорителя движения жидкости, водяной центробежный насос, своим выходным отверстием патрубка соединенный с входным отверстием инжекционного патрубка, байпасный трубопровод, входной конец которого соединен с перепускным патрубком ускорителя движения жидкости, а выходной - с входным патрубком насоса, тормозные устройства, патрубок возврата.
Недостатками прототипа являются низкая теплопроизводительность, большие тепловые потери, недостаточное использование функциональных возможностей устройств.
Предлагаемым изобретением решается задача - сокращение энергозатрат.
Технический результат, получаемый при осуществлении предложенного технического решения, заключается в повышении эффективности, сокращении тепловых потерь, расширении функциональных возможностей.
Указанный технический результат достигается тем, что в теплогенераторе, содержащем корпус с выходным патрубком, ускоритель движения жидкости с перепускным патрубком, соединенный торцевой поверхностью с основанием корпуса, инжекционный патрубок, соединенный своим выходным отверстием с входным отверстием ускорителя движения жидкости, насос, своим выходным отверстием патрубка соединенный с входным отверстием инжекционного патрубка, байпасный трубопровод, тормозное устройство, патрубок возврата, новым является то, что корпус выполнен в виде цилиндрической трубы с дном, ближе к дну внутри корпуса размещен сходящийся конус (угол конусности 12-15°), выходной и перепускной патрубки расположены друг напротив друга перед дном на цилиндрической поверхности корпуса, ускоритель движения жидкости выполнен с внутренней поверхностью в форме эллиптического цилиндра, инжекционный патрубок выполнен в форме коноидального насадка, тангенциально установленного на цилиндрической поверхности ускорителя движения жидкости, в качестве насоса используется погружной насос, тормозное устройство Т-образной формы установлено после выхода из сходящегося конуса.
Выполнение корпуса в виде цилиндрической трубы с дном и размещение ближе к дну внутри него сходящегося конуса (угол конусности 12-15°) позволяют, во-первых, сохранить устойчивое вращательно-поступательное движение потока жидкости, сопровождающееся ее нагревом, во-вторых, затормозить поток жидкости в сходящемся конусе и получить дополнительную тепловую энергию, в-третьих, увеличить его скорость при истечении из конуса без потери вращательной составляющей.
Расположение выходного и перепускного патрубков друг напротив друга перед дном на цилиндрической поверхности корпуса обусловлено тем, что отвод нагретой жидкости через выходной патрубок и отвод части жидкости для повторного цикла нагрева через перепускной патрубок осуществляются после прохождения потоком жидкости полного пути, сопровождающегося выделением тепловой энергии. Таким образом, обратная связь, осуществляемая при помощи байпасного трубопровода, способствует более эффективному прогреву жидкости.
Выполнение ускорителя движения жидкости с внутренней поверхностью в форме эллиптического цилиндра позволяет получить при вращательном движении жидкости дополнительную радиальную колебательную составляющую потока, что приводит к дополнительному выделению тепловой энергии. Локальное изменение направления потока жидкости в условиях повышенного давления всегда сопровождается активизацией нагрева жидкости, в данном случае возникает ударно-вихревая форма потока жидкости.
Коноидальная форма инжекционного патрубка, имеющего высокие значения коэффициентов расхода и скорости µ=φ=0,96-0,99 и очень малые потери при коэффициенте сжатия ε=1, позволяет обеспечить эффективное безотрывное течение внутри насадка и параллельноструйное течение в выходном сечении. Таким образом, поток жидкости из инжекционного патрубка в ускоритель движения жидкости поступает с высокой кинетической энергией, которая в дальнейшем преобразуется в тепловую.
Тангенциальное размещение установленного на ускорителе движения жидкости инжекционного патрубка служит для придания ускоренному потоку жидкости вращательного характера движения, сопровождающегося выделением тепловой энергии.
Использование погружного насоса позволяет превращать тепловую энергию, выделяющуюся с поверхности электронасоса, в полезную работу. Непроизводительные потери тепловой энергии в данном случае минимизируются.
После того как жидкость, вращаясь, миновала конус, размещенный внутри цилиндрического корпуса, происходит ее столкновение с Т-образным тормозным устройством, после чего происходит прямое торможение потока жидкости и нивелирование его вращательной составляющей, что позволяет осуществлять дальнейшее продвижение жидкости в поступательном режиме до столкновения с дном корпуса и осуществлять раздачу ее через выходной и перепускной патрубки в спокойном режиме течения. При взаимодействии с Т-образным тормозным устройством происходит значительное выделение тепловой энергии за счет того, что поток жидкости имеет высокую скорость. Следовательно, размещение тормозного устройства после выходного отверстия конуса полностью оправдывает себя.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана схема теплогенератора.
Теплогенератор содержит корпус 1 с выходным 2, перепускным 3 патрубками на цилиндрической поверхности, дном 4, ближе к дну 4 размещен сходящийся конус 5 (угол конусности 12-15°), на выходе которого размещено тормозное Т-образное устройство 6, ускоритель движения жидкости 7, внутренняя поверхность которого выполнена в форме эллиптического цилиндра, торцевой стороной с выходным отверстием 8 прилегающего к основанию корпуса 1, инжекционный патрубок 9 в форме коноидального насадка, тангенциально установленного на ускорителе движения жидкости 7, погружной насос 10, соединенный своим выходным отверстием патрубка с входом инжекционного патрубка 9, байпасный трубопровод 11, входной конец которого соединен с перепускным патрубком 3, а выходной - с резервуаром 12. Резервуар 12, в котором размещен погружной насос 10, герметично примыкает и охватывает цилиндрический корпус 1. С торцевой стороны резервуара 12 размещен патрубок возврата 13. На дне корпуса 1 размещен автоматический воздухоотводчик 14.
Теплогенератор работает следующим образом. После подключения выходного патрубка 2 к прямому трубопроводу системы теплопотребления (не показаны), а патрубка возврата 13 к ее обратному трубопроводу и заполнения системы теплоносителем включается погружной насос 10. Причем возможно подключение теплогенератора к калориферу тепловой пушки с возможностью обдува нагретых наружных поверхностей теплогенератора, что способствует его эффективности по нагреву теплоносителя. Процесс вытеснения воздуха из устройства осуществляется через автоматический воздухоотводчик 14. Теплоноситель под давлением от погружного насоса 10 поступает в инжекционный патрубок 9 и далее через его выход тангенциально поступает в ускоритель 7 движения жидкости, где происходит ускорение и закручивание потока. Причем эти процессы сопровождаются нагревом жидкости, в том числе за счет создания ударно-вихревой формы закрученного потока жидкости, образующейся вследствие выполнения внутренней поверхности ускорителя 7 движения жидкости в форме эллиптического цилиндра. Закрученный поток через отверстие 8 поступает внутрь цилиндрического корпуса 1 и спиралеобразно с выделением тепловой энергии движется к сходящемуся конусу 5, где происходит резкое изменение скорости потока. При истечении потока жидкости с повышенной скоростью из выходного отверстия конуса 5 происходит его столкновение с Т-образным тормозным устройством 6, которое нарушает поступательное и спиралеобразное движение потока. После прохождения тормозного устройства 6 часть жидкости через перепускной патрубок 3 поступает в байпасный трубопровод 11 для осуществления вторичного прокачивания через теплогенератор, а часть через выходной патрубок 2 - в систему потребления и далее через патрубок возврата 13 в резервуар 12.