УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАГРЕВА ЖИДКОСТЕЙ
DEVICE FOR HEATING LIQUIDS

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для нагрева жидкости, и может быть использована в системе отопления зданий и сооружений, для производственных и бытовых нужд, сушка сельхозпродуктов. Кроме того, устройство можно использовать для подогрева непосредственно в трубопроводе вязких жидкостей с целью снижения вязкости жидкости и улучшения ее реологических свойств.
Известен теплогенератор и устройство для нагрева жидкостей (см. патент РФ №2045715, МПК F25B 29/00, 1995, бюл. №28), содержащее теплогенератор с выходным патрубком, рабочий сетевой насос с электроприводом, соединенный с корпусом теплогенератора, подающий и обратный трубопроводы с запорными вентилями, обеспечивающие взаимосвязь теплогенератора с теплообменниками.
Недостатком является невысокая энергоотдача при движении теплоносителя после теплогенератора по взаимосвязанным подающему и обратному трубопроводам с теплообменниками.
Известно устройство для нагрева жидкостей (см. патент РФ на изобретение №2313736, МПК F24J 3/00, 12.12.2007, бюл. №36),содержащее теплогенератор с выходным патрубком, рабочий сетевой насос с электроприводом, соединенный с теплогенератором, подающий и обратный трубопроводы с запорными вентилями, обеспечивающие взаимосвязь теплогенератора с теплообменниками, теплоизолированный и герметично закрытый теплообменник, снабженный турбиной, механически связанный с электродвигателем и расположенный между выходным патрубком и подающим трубопроводом, при этом выходной патрубок теплогенератора выполнен в виде суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию.
Недостатком является невысокая эксплуатационная надежность, обусловленная наличием твердых загрязнений в виде ржавчины и окалины в жидкости при движении по циркуляционному контору устройства, и, как следствие, интенсивное разрешение лопаток турбинки под механическим воздействием ударной энергии твердых частиц движущегося потока.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности длительной эксплуатации устройства за счет устранения интенсивного разрушения лопаток турбинки при механическом воздействии твердых частиц путем отделения их от потока жидкости в суживающемся сопле и последующем удалении вручную или автоматически из накопителя загрязнений.
Технический результат по повышению эксплуатационной надежности достигается тем, что устройство для нагрева жидкостей содержит теплогенератор с выходным патрубком, рабочий сетевой насос с электроприводом, соединенный с теплогенератором, подающий и обратный трубопроводы с запорными вентилями, обеспечивающие взаимосвязь теплогенератора с теплообменниками, теплоизолированный и герметично закрытый теплообменник, снабженный турбиной, механически связанный с электродвигателем и расположенный между выходным патрубком и подающим трубопроводом, при этом выходной патрубок теплогенератора выполнен в виде суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию, причем у входного отверстия суживающегося сопла выполнена круговая канавка, которая связана с криволинейными канавками и соединена с устройством удаления загрязнений, при этом криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию суживающегося сопла, выполнены с профилем в виде "ласточкина хвоста".
На фиг.1 показана принципиальная схема устройства для нагрева жидкостей, на фиг.2 - внутренняя поверхность выходного патрубка в виде суживающегося сопла с криволинейными канавками, круговой канавкой и устройство удаления загрязнений.
Устройство для нагрева жидкостей содержит рабочий сетевой насос 1 с электроприводом, соединенный с корпусом теплогенератора 2 посредством инжекционного патрубка 3. Выходной патрубок 4, выполненный в виде суживающегося сопла, соединен с теплоизолированным герметично закрытым теплообменником 5, снабженным турбинкой 6, механически связанной с электродвигателем. Подающий трубопровод 7 связывает между собой теплоизолированный герметично закрытый теплообменник 5 и теплообменники 8, которые посредством обратного трубопровода 9 и запорных вентилей 10 и 11 соединены с рабочим сетевым насосом с электроприводом 1, на внутренней поверхности выходного патрубка 4 в виде суживающегося сопла выполнены криволинейные канавки 12 от входного 13 к выходному 14 отверстиям. У входного 13 отверстия суживающегося сопла 4 выполнена круговая канавка 15, которая связана с криволинейными канавками 12 и соединена с устройством удаления загрязнений 16, при этом криволинейные канавки 12, продольно расположенные от входного 13 к выходному 14 отверстию суживающегося сопла 4, выполнены с профилем в виде "ласточкина хвоста".
Устройство для нагрева жидкости работает следующим образом.
При включении в работу рабочего сетевого насоса с электроприводом 1 жидкость через инжекционный патрубок 3 под давлением 0,4-0,6 МПа поступает в корпус теплогенератора 2, где происходит преобразование кинетической энергии жидкости в тепловую и возрастание ее температуры. На выходе из корпуса теплогенератора 2 жидкость с высокой температурой, заданной по условиям эксплуатации, например, систем отопления или для подогрева производственных и бытовых нужд, поступает в выходной патрубок 4, выполненный в виде суживающегося сопла, где перемещается по криволинейным канавкам 12, что приводит к увеличению ее скорости.
Преимущественное выполнение элементов устройства для нагрева жидкости из металлических конструкций приводит к образованию ржавчины и окалины, которые перемещаются с потоком жидкости и, обладая значительной кинетической энергией, ударно воздействуют на лопатки турбинки, разрушая их поверхность, тем самым значительно сокращая эксплуатационную надежность всего устройства для нагрева жидкости. Выполнение криволинейных канавок 12 с профилем в виде "ласточкина хвоста" приводит к тому, что при закрутке по криволинейным канавкам 12 потока жидкости с твердыми частицами они центробежной силой отбрасываются в полости профиля в виде "ласточкина хвоста" криволинейных канавок 12 и, накапливаясь и слипаясь, перемещаются к круговой канавке 15 и далее в устройство удаления загрязнений 16, откуда и удаляются вручную или автоматически. В результате очищенный от твердых частиц загрязнений поток жидкости с температурой, полученной на выходе из суживающегося сопла, поступает в теплоизолированный герметично закрытый теплообменник 5, где воздействует на турбинку 6, которая механически соединена с электродвигателем, и в результате осуществляется выработка электроэнергии. Соприкосновение потока жидкости с температурой, полученной в теплогенераторе с лопатками турбинки, происходит с передачей части тепла материалу конструкции лопаток, т.е. данный процесс невозможен без теплообмена. В связи с тем что емкостный теплообменник 5 выполнен герметичным и теплоизолированным, т.е. система близка к адиабатной (вращение турбинки осуществляется только за счет кинетической энергии жидкости без затрат тепла), тепловая энергия жидкости, выходящей из него, практически соответствует тепловым параметрам (по значению температуры жидкости) на выходе из теплогенератора. Нагретая жидкость через запорный вентиль 10 по подающему трубопроводу 7 поступает в теплообменник 8, где отдает тепло, например, отапливаемому помещению, и через запорный вентиль 11 по обратному трубопроводу 9 направляется в рабочий сетевой насос с электроприводом 1. После чего цикл работы устройства для нагрева жидкости повторяется.
Оригинальность предлагаемого технического решения по повышению эксплуатационной надежности устройства для нагрева жидкости заключается в том, что по мере движения жидкости и ее насыщения твердыми частицами ржавчин и окалины осуществляется отделение загрязнений от движущегося потока путем накопления твердых частиц в полостях криволинейных канавок, выполненных с профилем в виде "ласточкина хвоста", и последующего перемещения за счет центробежных сил закрученного потока в суживающемся сопле и дальнейшего вывода из циркуляционного контура вручную или автоматически посредством устройства удаления загрязнений.