ТЕПЛОГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к энергетике, в частности получение тепловой энергии с помощью теплогенераторов, в которых использованы процессы кавитаций в жидкости, позволяющие электроэнергию, которая подводится превращать в тепловую энергию при минимальных затратах.
Ближайшим аналогом выбран теплогенератор, который описан в патенте РФ № 2045715, 1995 г. "Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости". Теплогенератор содержит корпус, имеющий цилиндрическую часть, он оснащен ускорителем движения жидкости, выполненным в виде циклона (завиток), торцевая сторона которого соединена с цилиндрической частью корпуса. В основе цилиндрической его части, противоположной завитку, вмонтировано тормозное устройство. За тормозным устройством в цилиндрической части корпуса установлено дно с выходным отверстием, соединенным с выходным патрубком. Выходной патрубок соединен с завитком с помощью пропускного патрубка, причем соединение выполнено на торце завитка, противоположного цилиндрической части корпуса, и соосно с последним. Тормозное устройство выполнено по меньшей мере из двух радиально расположенных ребер, закрепленных на центральной втулке. В пропускном патрубке после зоны его соединения с завитком установлено дополнительное тормозное устройство. Отношение диаметра цилиндрической части корпуса и выходного отверстия инжекционного патрубка равно или больше 2.
Признаками ближайшего аналога, совпадающие с существенными признаками полезной модели является наличие в теплогенераторе корпуса, завитка, торцевая сторона которого соединена с корпусом, тормозного устройства, за которым в цилиндрической части корпуса установлено дно с выходным, отверстием, соединенным с выходным патрубком, выходной патрубок соединен с завитком с помощью пропускного патрубка, причем соединение выполнено на торце завитка, противоположного цилиндрической части корпуса, и соосно с последним.
Недостатками ближайшего аналога, который не позволяет получить указанный технический результат, является медленное образование кавитации.
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования конструкции теплогенератора. Поставленная техническая задача решается тем, что в теплогенераторе, который содержит корпус, завиток, торцевая сторона которого соединена с корпусом, тормозное устройство, по которому в цилиндрической части корпуса установлено дно с выходным отверстием, соединенным с выходным патрубком, выходной патрубок, объединенный с завитком с помощью пропускного патрубка, причем соединение выполнено на торце завитка, противоположного цилиндрической части корпуса, и соосно с последним, согласно полезной модели дополнительно оснащена магнитной камерой, установленной перед завитком, выполненной в виде полого цилиндра с установленными на нем защищенными от окисления и прямого контакта с жидкостью магнитными элементами из редкоземельных металлов, с возможностью образования зон магнитного поля напряженностью 800-4000 эрстед и обеспечения скорости жидкости поля - 0,45-0,55 м/с при числе Рейнольдса не менее 2450.
Между совокупностью существенных признаков полезной модели и техническим результатом, который достигается, существует следующая причинно-следственная связь. Использование всех существенных признаков позволит получить ожидаемый технических результат.
Принцип действия кавитации вихревого теплогенератора по последнему аналогу основан на разгоне жидкости, подаваемой под давлением насосом из бака на вход вихревой
трубы. Поток, закрученный в завитке, движется по спирали вдоль стенок цилиндра с последующим его торможением. Таким образом, вода нагревается как от тепла, выделяемого в насосе, так и в цилиндре в результате процессов кавитации жидкости. Основная энергия выделяется в процессе "закрывания" кавитационных пузырьков. Согласно закону Бернулли, в жидкости энергия постоянная вдоль линии тока. Это можно выразить равенством:
2
С=r(V/2)+Р,
где: р - давление,
r - плотность,
v - скорость.
Из указанного равенства следует, что при увеличении скорости снижается местное давление (пропорционально квадрату скорости). Часть жидкости, движущейся по искривленной линии, например, спирали, ускоряется и испытывает понижение местного давления. Если давление снижается до давления насыщенного пара, то возникает кавитация. Такой механизм явления кавитации в вихревой трубе. Однако для появления гидродинамической кавитации требуется наличие "зон роста кавитации". В жидкости всегда присутствуют мельчайшие пузырьки газа или пара, именно они становятся, "зонами роста кавитации", двигаясь с потоком и попадая в область давления Р<Ркр, они теряют устойчивость и приобретают способность к неограниченному росту. После перехода в зону повышенного давления и исчерпания кинетической энергии жидкости, расширяющейся рост пузырька прекращается, и она может "закрываться" с выделением большого количества энергии. В этом принцип работы всех вихревых кавитационных теплогенераторов.
В полезной модели перед завитком вихревого генератора установлена магнитная камера. В магнитной камере, за счет намагничивания жидкости, при заданных параметрах происходит активация процесса кавитации в вихревой трубе. Время нагрева постоянно циркулирующего объема воды от 20 до 70 градусов сокращается на 15% - 20%. Теплоотдача увеличивается более чем на 20%. Намагничивание воды влияет на увеличение "зон роста кавитации". В инструкции к устройству магнитной обработки воды "Роса", выпускаемого ОАО "Харьковский завод агрегатных станков" изложены данные влияния намагничивания воды на коэффициент поверхностного натяжения.
Намагниченная вода имеет пониженный коэффициент поверхностного натяжения, в ней легче происходит уменьшение объемной прочности, что увеличивает количество слоев жидкости с различными скоростями и давлением в одном потоке и его неоднородность. А это в свою очередь увеличивает число "зон роста кавитации".
Вода имеет диамагнитные свойства (коэффициент ее магнитной проницаемости µ=0,999991), и при взаимодействии с магнитным полем из него выталкивается. В результате должна возникнуть сила, которая тормозит поток. Непосредственно в потоке в магнитной камере возникает участок сжатия, где давление жидкости выше, а скорость движения меньше, чем в потоке за пределами магнитной камеры. Благодаря объемной прочности жидкости, ее поток неразрывный, и непосредственно за участком сжатия должен образоваться участок растяжения, где давление меньше, а скорость выше, чем в основном потоке. Возникновение под действием поля градиента давления вызывает в воде эффект появления "зон роста кавитации".
Экспериментально были получены параметры магнитной камеры кавитации теплогенератора. Скорость воды в поле - 0,45 м/с - 0,55 м/с (при этом число Рейнольдса Re=2450) и два значения напряженности магнитного поля (800-1000 и 3800-4000 эрстед), при которых эффект воздействия на воду максимальный. Напряженность магнитного поля рассчитывается от состояния жесткости воды и имеет прямо пропорциональную зависимость.
Полезная модель проиллюстрирована чертежом, где схематично показан теплогенератор. Теплогенератор содержит тормозящий устройство 1, корпус 2, завиток 3, магнитную камеру 4.
Магнитная камера 4 выполнена в виде цилиндра. Магнитные элементы (на фигуре не обозначены) установлены на корпусе цилиндра, состоят из редкоземельных металлов, образуют несколько зон магнитного поля большой напряженности. Магнитные элементы не имеют прямого контакта с водой, защищены от окисления, не меняют химический состав воды.
Теплогенератор работает следующим образом. Жидкость, проходя через магнитную камеру 4, намагничивается, и поступает через завиток 3 в корпус теплогенератора, где происходит нагрев жидкости.