Кавитационно-вихревой теплогенератор

Полезная модель относится к теплотехнике, в частности к устройствам для нагрева жидкости, и может быть использована в системах отопления зданий, а также подогрева воды для производственных и бытовых нужд.
Известно устройство для нагрева жидкости [RU 2162571, C1, F24D 3/02, 27.01.2001], содержащее теплогенератор, состоящий из корпуса, имеющего цилиндрическую часть, и ускорителя движения жидкости, выполненного в виде циклона, насос, соединенный с теплогенератором посредством инжекционного патрубка, и систему теплообмена, подключенную к выходному патрубку теплогенератора и к насосу, а также, по крайней мере, одну вставку, выполненную в виде перфорированной перегородки, установленной в инжекционном патрубке.
Основными недостатками описанного устройства является то, что пропускная способность ограничивается при заданном напоре на входе сечением соплового ввода и может быть увеличена только увеличением давления на входе, а также низкой долговечностью перфорированной перегодки как следствие уноса массы при интенсификации кавитационного процесса при высоких скоростях течения жидкости.
Известен также кавитационно-вихревой энергопреобразователь, [RU 2357162, C1, F24J 3/00, 27.05.2009], содержащий вихревую камеру с первым инжекционным патрубком, корпус в форме цилиндрической трубы, байпас, соединяющий вихревую камеру с основанием корпуса, причем, соединение выполнено на торце вихревой камеры, противолежащем корпусу и соосно последнему, тормозное устройство, установленное в основании корпуса, противолежащем вихревой камере, и дополнительное тормозное устройство, установленное в байпасе, при этом, вихревая камера имеет второй инжекционный патрубок, расположенный под углом 180° относительно первого.
Однако это устройство обладает недостаточно высокими динамическими характеристиками, то есть достаточно длительным временем нагрева.
Наиболее близким к предложенному является кавитационно-вихревой теплогенератор [RU 2269075, C1, F24J 3/00, 27.01.2006], содержащий вихревую камеру с двумя инжекционными патрубками, расположенными под углом относительно друг друга с разнесением по высоте камеры, имеющей в области нижнего инжекционного патрубка криволинейную форму дна, корпус в форме цилиндрической трубы, сопрягаемой с вихревой камерой, байпас с вводом, соединяющий вихревую камеру с основанием корпуса, причем, соединение выполнено на дне вихревой камеры соосно корпусу, тормозное устройство, установленное в основании корпуса, противолежащем вихревой камере, и дополнительное тормозное устройство, установленное в байпасе, содержащие ребра, при этом, тормозные устройства, установленные в корпусе и байпасе, имеют ряд отверстий в каждом из ребер, расположенных параллельно оси корпуса и оси байпаса, а инжекционные патрубки расположены под углом от 45 до 90° относительно друг друга.
Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкая эффективность нагрева жидкости за счет относительно низкой интенсивности кавитационного процесса.
Требуемый технический результат заключается в повышении эффективность нагрева жидкости за счет повышения интенсивности кавитационного процесса.
Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, кавитационно-вихревом теплогенераторе, содержащем вихревую камеру с двумя входными и одним выходным патрубками, согласно полезной модели, на входах в вихревую камеру каждого из входных патрубков, выполненных напротив друг друга, установлены электродвигатели с вращающимися встречно крыльчатками с отверстиями для создания разряжения в центральной области вихревой камеры, где напротив выходного патрубка, ориентированного перпендикулярно оси между входными патрубками, установлен пьезокерамический излучатель для обеспечения лавинообразного образования зародышей кавитации.
На чертеже представлены:
на фиг. 1 - кавитационно-вихревой теплогенератор с выходным трубопроводом и приборами контроля;
на фиг. 2 - схема работы вихревой камеры кавитационно-вихревого теплогенератора.
Кавитационно-вихревой теплогенератор содержит вихревую камеру 1 с двумя входными 2-1, 2-2 и одним выходным 3 патрубками.
В кавитационно-вихревом теплогенераторе входы воды расположены за центробежными крыльчатками 5-1 и 5-2, приводимыми во вращение электродвигателями 4-1 и 4-2. В вихревую камеру вода попадает через отверстия во вращающихся крыльчатках. Это создает интенсивные потоки между лопастями крыльчаток от центра к периферии, что позволяет резко понизить давление в центре вихревой камеры. Для предотвращения вскипания воды вследствие разряжения, в системе поддерживается избыточное давление.
Для повышения эффективности кавитационного процесса путем снижения порога возникновения кавитации, в центре вихревой камеры установлен пьезокерамический ультразвуковой кавитационный излучатель 6, обеспечивающий лавинообразное возникновение зародышей кавитации.
Работает кавитационно-вихревой теплогенератор следующим образом.
Предлагаемый кавитационно-вихревой теплогенератор построен в виде двух центробежных насосов, установленных в один корпус.
Для снижения динамического сопротивления вращающихся сред, а следовательно, и нагрузки на приводные электродвигатели, в конструкцию устройства введены отсекающие шторки, закрывающие нижнюю часть на 2/3 каждой крыльчатки, образуя две обособленные насосные камеры. Вращение крыльчаток навстречу друг другу обеспечивает продольный вихрь в направлении выходного патрубка, что позволяет оттеснить агрессивное кавитационное облако от рабочих поверхностей крыльчаток и корпуса, свести к нулю разрушающее ударное действие аннигиляционых процессов.
В нижней части корпуса вварен стакан для установки кавитационного пьезокерамического излучателя. Для возможности его установки оси крыльчаток наклонены относительно друг друга на 30°.
Как результат - практически бесшумный прибор с высокой теплоотдачей и низким электропотреблением.
В схему электропитания кавитационно-вихревого теплогенератора может быть включен рекуператор реактивной мощности, снижающий потребление электроэнергии из сети.
Этим самым достигается требуемый технический результат.