СФЕРИЧЕСКИЙ КАВИТАЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОГИДРОУДАРНЫЙ ТЕПЛОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к теплоэнергетике, а конкретнее, к кавитационным теплогенераторам и может быть полезно использована для получения тепловой энергии из внутренней химической энергии воды посредством кавитации и электрогидроударного эффекта Юткина.
Наиболее близким устройством (прототипом) по конструкции и того же назначения к заявленной полезной модели по совокупности признаков является кавитационный водяной теплогенератор, содержащий полую камеру с водой, кавитационное устройство, размещенное в воде, и электрический водяной насос, нагнетающий воду в полую камеру (патент РФ №2132517).
Сущность работы прототипа - известного кавитационного водяного теплогенератора состоит в том, что при вихревом вращении воды в ней, благодаря наличию кавитаторов в воде возникают многочисленные кавитационные пузырьки воздуха, по-иному, в более строгой терминологии, возникает кавитация воды, которая и позволяет получать тепловую энергию непосредственно из воды, воздействуя на нее механическим способом. В данном случае механическое воздействие - это кавитация воды и приведение воды в вихревое движение.
При всех достоинствах прототипа, (простота и эффективность работы) сфера его применения достаточно узкая и он предназначен только для получения тепловой энергии при ее активной кавитации при перекачке воды под давлением и ее вихревом вращении, причем для его работы требуется гонный электродвигатель, необходимый для принудительного вращения кавитатора и воды. Поэтому без использования энергозатратного стандартного электронасоса известный кавитационный теплогенератор неработоспособен.
Целью данного изобретения является модернизация и улучшение энергетической эффективности известного кавитационного теплогенератора.
Техническим результатом полезной модели является упрощение конструкции.
Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство кавитационного теплогенератора, содержащее полую камеру с водой, кавитационное устройство, и электрический водяной насос, существенно модернизировано, а именно в нем электрический водяной насос и кавитатор, конструктивно совмещены и выполнены в виде сферической электрогидроударной камеры, причем полая камера выполнена в виде внешней полой прочной металлической сферы, неполностью заполненной водой, с наружными радиаторными ребрами, служащих для передачи тепла в окружающее пространство, внутри которой размещены как минимум два внутренних кавитатора, выполненных в виде концентрических полых сфер с множеством сквозных отверстий в виде двухсторонних усеченных конусов, обращенных узкой частью конусов друг к другу (сопел Лаваля), и размещенных внутри сферы, причем один сферический кавитатор размещен вблизи внутренней поверхности основной внешней сферы, а второй сферический кавитатор размещен вокруг зоны электрического разряда в воде вблизи центра сферы, причем устройство дополнено электрической схемой, содержащей два электрода, конструктивно совмещенные в виде электроискровой свечи, электрический разрядник, электрически присоединенный одной стороной к центральному электроду электроискровой свечи, а второй стороной к одной из пластин электрического накопительного конденсатора, и далее, через повышающий преобразователь напряжения электрически присоединен к первичному источнику электроэнергии, причем преобразователь напряжения дополнен регулятором, а центральный электрод свечи размещенный внутри ее электрического изолятора, и ввертного корпуса, имеет два выступающих конца из электрического изолятора, причем рабочий торец центрального электрода свечи размещен в центре сферы, причем вторым электродом свечи служит сам второй сферический кавитатор, размещенным на расстоянии, достаточным для возникновения электрического пробоя между ними, причем корпуса внешней сферы и второй обкладки электрического конденсатора электрически соединены и заземлены через заземлитель, причем в качестве регулятора тепловой энергии служат регулятор преобразователя напряжения, обеспечивающий заданное изменение параметров электроэнергии, и регулятор величины зазора электрического разрядника.
Описание устройства полезной модели в статике. Устройство полезной модели кавитационного электрогидроударного теплогенератора состоит из внешней полой прочной металлической сферы 1, неполностью заполненной (например на 4/5) водой, с наружными радиаторными ребрами, служащих для передачи тепла в окружающее пространство из двух внутренних кавитаторов 3, 4, выполненных в виде концентрических полых сфер с множеством сквозных отверстий в виде двухсторонних усеченных конусов,
обращенных узкой частью конусов друг к другу (сопел Лаваля), и размещенных внутри сферы 1, причем один сферический кавитатор 3 размещен вблизи внутренней поверхности основной внешней сферы 1, а второй сферический кавитатор 4 размещен вокруг зоны электрического разряда в воде вблизи центра сферы 1, причем устройство дополнено электрической схемой 5, содержащей два электрода, выполненные в виде электроискровой свечи 6, электрический разрядник 7, электрически присоединенный одной стороной к центральному электроду 12 свечи 6, а второй стороной к одной из пластин электрического накопительного конденсатора 8 и через повышающий преобразователь напряжения 9 к первичному источнику электроэнергии 10, причем преобразователь 9 дополнен регулятором 11, а центральный электрод 12 размещенный внутри электрического изолятора 14, и ввертного корпуса 15. имеет два выступающих конца из электрического изолятора 13, а рабочий конец центрального электрода дополнен зубчатым сферическим венцом 13, который размещен в центре шара 1, причем вторым электродом свечи 6 служит сам второй сферический кавитатор 4, размещенным на расстоянии от зубчатого венца 13, достаточным для возникновения электрического пробоя между ними, в зоне 17, электрических разрядов в воде между электродами 4 и 13, причем корпуса внешней сферы 1 и второй обкладки электрического конденсатора 8 электрически соединены и заземлены через заземлитель 16.
Описание работы устройства. Устройство работает следующим образом. Вначале в эту полую сферу 1, образующую замкнутую кавитационную гидросистему, заливают воду, причем неполностью а примерно на 4/5 ее объема. Затем подключают источник электроэнергии 10 от высоковольтного преобразователя напряжения 9 электрически заряжают высоковольтный накопительный конденсатор 8. При достижении определенной величины порогового напряжения электрического пробоя, обусловленного зазором электрического разрядника 7, он пробивается и далее электрический конденсатор 8 разряжается через электроды зубчатый венец 13 и 4, образуя электрическую дугу в воде в зоне пространства 17, между ними. В результате возникновения этого электрического разряда в воде, причем определенных параметров, в месте этого разряда, возникает мощный электрогидравлический удар (эффект Юткина), и образуется парогазовая полость от импульсного локального перегрева воды и, как следствие, развивается прямая волна давления в многие сотни атмосфер, которая практически мгновенно передается всему объему воды в сферической камере 1. В результате возникновения этого мощного электрогидроудара в воде в таком достаточно простом теплогенераторе с замкнутым объемом, в момент возникновения электрогидравлического удара в воде в камере 1, возникает мощная ударная волна давления в воде и интенсивная кавитация воды при ее
скоростном выталкивании из камеры 2 благодаря сферическим кавитационным решеткам 3.4. Причем, интенсивная кавитация в воде образуется и от прямой волны давления в воде и от обратной волны при схлопывании парогазовой полости в зоне электрического разряда.
После чего процесс циклически повторяется Частота электрических разрядов и электрогидроударов регулируеся частотой работы преобразователя 8 регулятором 11. Важное условие надежности устройства ЭГД камеры 1, состоит в наличии в нем хотя бы одного упругого элемента ее конструкции. К примеру, для осуществления этого условия кавитатор 3, 4 и сама поверхность сферы 1 должна быть упругой, для амортизации мощных цикличных гидроударов в воде. Отметим, что поскольку вода заливается в эту простую замкнутую гидравлическую систему не полностью, то и воздух, содержащийся внутри этой замкнутой гидросистемы при электроударах в ЭГД камере 1 тоже служит отличным демпфером при ударных нагрузках в ней. Причем, благодаря наличию прямой и обратной волн давления при одном электрогидроударе в камере 1, в такой простейшей конструкции кавитационного теплогенератора, ни дополнительного водяного насоса, ни обратных гидроклапаиов и ни системы долива воды не требуется, поскольку данная гидросистема герметизирована, а возвратно-поступательное движение кавитирующей воды кавитаторами 3,4 в камере 1 обеспечивают прямая и обратная волны давления в ней от эффекта Юткина. Сферическая форма рабочей полости сферы 1 и кавитаторов 3,4 с соплами Лаваля обеспечивает максимум выработки тепловой энергии при минимуме габаритов устройства такого теплогенератора., причем в качестве регулятора тепловой энергии этого устройства служат регулятор 11 преобразователя напряжения, обеспечивающий заданное изменение параметров электроэнергии, и регулятор величины зазора электрического разрядника 7.
Основная сфера применения такого кавитационного теплогенератора - это автономное теплоснабжение объектов при минимуме потребления электроэнергии. Таким образом, предложен простой кавитационный жидкостный теплогенератор на основе эффекта Юткина, который обладает существенными отличиями от прототипа и полезным эффектом - устранения затратного водяного насоса и тем самым, упрощения устройства и повышения эффективности выработки тепловой энергии при минимуме потребления электроэнергии.