Теплогенератор кавитационно-вихревой

(51) 24 3/00 (2006.01) 24 15/00 (2006.01) 24 1/10 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Задачей изобретения является механоактивация потока его вихреобразованием. Теплогенератор кавитационно-вихревой,состоящий из подводящего конфузора, сопла(кавитатора), диффузора и рабочей камеры,расположенной между соплом (кавитатором) и диффузором,характеризующийся тем,что дополнительно установлен вихреобразователь,исполненный в виде замкнутых криволинейных труб, по внутренней поверхности сопла (кавитатора) и криволинейных труб выполнены геликоидальные каналы однонаправленного исполнения. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности нагрева воды и срока службы теплогенератора кавитационно-вихревого.(76) Кучин Валерий Николаевич Брейдо Иосиф Вульфович Исаев Валерий Львович Калинин Алексей Анатольевич Юрченко Василий Викторович(57) Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для теплообеспечения жилых и производственных помещений, в производственных технологиях,в теплопреобразовательных и химических процессах. Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для теплообеспечения жилых и производственных помещений, в производственных технологиях,в теплопреобразовательных и химических процессах. Известен теплогенератор механический содержащий корпус, в корпусе в верхней части для подачи воды выполнены по касательной к радиусу ротора два входных, диаметрально расположенных прямоугольно расположенных отверстия, угол наклона длинной стороны которых совпадает с углом наклона образующей поверхности статора, в нижней части для отвода воды и пара выполнены по касательной к радиусу ротора четыре выходных,равноудаленных друг от друга отверстия, а в центральной части корпуса установлены статор и ротор,образующие поверхности которых определены аналитической зависимостью УК/Х 2,причем ротор, опирающийся на подшипниковые узлы в верхней и нижней части корпуса, выполнены в виде турбины, имеющей четыре лопатки с зеркально отображенными-изогнутыми поверхностями. (Патент 2188365 Российской Федерации, МПК 24 3/00, опубл. 26.05.05). Недостатком теплогенератора механического является то,что механоактивация потока обеспечивается увеличением числа оборотов ротора до 10000 об/мин, что приводит к преждевременному износу опорных подшипниковых узлов и снижению срока службы теплогенератора, кроме того теплогенератор имеет сложную конструкцию, а при снижении числа оборотов ротора до 6800 об/мин механоактивация потока для парообразования недостаточна. Известен кавитационно-вихревой теплогенератор, содержащий вихревую камеру с двумя инжекционными патрубками,расположенными под углом 45-90 относительно друг друга и разнесенными по высоте камеры,имеющей криволинейную форму дна в области нижнего инжекционного патрубка, корпус в форме цилиндрической трубы, байпас, соединяющий вихревую камеру с основанием корпуса. В основании корпуса, противолежащем вихревой камере, установлено тормозное устройство, а также имеется дополнительное тормозное устройство в байпасе. Оба тормозных устройства содержат ребра,в каждом из которых выполнен ряд отверстий,расположенных параллельно оси корпуса и оси байпаса. Кроме того, на входе в инжекционные патрубки вихревой камеры установлены закручивающие поток устройства, представляющие собой цилиндрические втулки с внутренней винтовой поверхностью, а корпус сопряжен с вихревой камерой посредством патрубка, имеющего криволинейный профиль. (Патент 2415350 Российской Федерации, МПК 24 3/00, опубл. 27.03.2011). Недостатком кавитационно-вихревого теплогенератора является недостаточная механоактивация потока из-за использования преимущественно кавитационно-вихревой энергии потока,тепловыделения от трения и 2 дросселирования слоев жидкости, а кавитация разрушает проточные каналы, что снижает срок службы. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является,гидродинамический кавитационный смеситель,состоящий из подводящего конфузора, сопла(кавитатора), диффузора и рабочей камеры,расположенной между подводящим конфузором с соплом(Прохасько Л.С. Математическая модель рабочего процесса гидродинамического кавитационного смесителя /Л.С. Прохасько, Д.А. Ярмаркин // Естественные и математические науки в современном мире 9,10(10), сборник статей по материалам международной научнопрактической конференции. - Новосибирск Изд.СибАК, 2013. - с.117-122). Недостатком данного гидродинамического кавитационного смесителя является отсутствие вихреобразователя для механоактивации потока, а кавитация разрушает внутреннюю поверхность рабочей камеры, что снижает срок службы устройства. Задачей изобретения является повышение механоактивации потока. Технический результат изобретения - повышение эффективности нагрева воды и срока службы устройства. Поставленная задача решается тем, что согласно предполагаемого изобретения,теплогенератор кавитационно-вихревой, состоящий из подводящего конфузора, сопла (кавитатора), диффузора и рабочей камеры, расположенной между соплом(кавитатором) и диффузором, характеризующийся тем,что дополнительно установлен вихреобразователь, исполненный в виде замкнутых криволинейных труб, по внутренней поверхности сопла (кавитатора) и криволинейных труб выполнены геликоидальные каналы однонаправленного исполнения. Установка на входе в конфузор вихревых труб, в которых установлены закручивающие поток каналы,образованные внутренней винтовой поверхностью с сонаправленным вращением обеспечивает механоативацию потока его вихреобразованием,что обеспечивает увеличение приращения скорости и эффективность нагрева воды. Установка на выходе подводящего конфузора, а именно, в сопле с закручивающими поток каналами, образованными внутренней винтовой поверхностью с сонаправленным вращением обеспечивает формирование вихревого потока (докрутку) перед рабочей камерой, что увеличивает величину абсолютной скорости вихря и кавитационную активность вихревого потока в рабочей камере. Кавитация при вихревом потоке изнашивает внутреннюю поверхность рабочей камеры равномерно, что позволяет увеличить срок службы устройства. Сущность изобретения поясняется чертежом. На фигуре показан общий вид теплогенератора кавитационно-вихревого. Теплогенератор кавитационно-вихревой состоит из подводящего конфузора 1, сопла (кавитатора) 2,рабочей камеры 3 и диффузора 4, в рабочей камере выполнены канавки 5, на входе конфузора установлены вихревые трубы 6, в сопле и вихревых трубах установлены геликоидальные каналы 7, 8, с сонаправленным вращением, закручивающих поток. Теплогенератор кавитационно-вихревой работает следующим образом. Жидкость, при подачи к вихревым трубам 6,заполняет геликоидальные каналы 8, при движении по ним увеличивает окружную скорость, которая,благодаря движению по винтовой поверхности геликоидальных каналов, получает дополнительно поступательную составляющую скорости вдоль оси. Эти составляющие скорости при сложении увеличивают приращение абсолютной скорости потока. Вихревые потоки при движении по геликоидальным каналам 8 с сонаправленным вращением в каждой вихревой трубе 6 приобретают абсолютные скорости, которые после входа в подводящий конфузор 1 из каждой вихревой трубы,дополнительно складываются,увеличивая результирующую величину абсолютной скорости и механоактивацию. При взаимодействии потоков в подводящем конфузоре 1 возникают неизбежные потери скорости, поэтому при дальнейшем движении в сопле по геликоидальным каналам 7 с сонаправленным вращением достигается докрутка потока и компенсация накануне потерянной скорости. На выходе сопла 2 возникает интенсивное падение давления до давления насыщенного пара,что обеспечивает перевод жидкой фазы в парообразную и образованию двухфазного высокоскоростного вихревого потока. Благодаря движению потока по каналам 5 скорость движения снижается и поток в рабочей камере 3 сжимается. Торможение высокоскоростного потока приводит к скачку давления, что формирует ударную волну. Это вызывает рост плотности двухфазного вихревого потока жидкости. Поток переходит в однофазное жидкое состояние. Благодаря совмещению в рабочей камере сонаправленных вихревых потоков происходит обмен импульсами между его фазами, глубокое перемешивание фаз,интенсификация механоактивации и кавитационных процессов в совмещенных и смешанных вихрях. Это обеспечивает повышение температуры жидкости. Кавитация в прямоточном потоке вызывает местное,концентрированное разрушение внутренних поверхностей рабочей камеры, но вихревой кавитационный поток формирует равномерный износ поверхности, что повышает срок службы устройства. В результате, сформированные в геликоидальных каналах вихревой трубы закручивающие с сонаправленным вращением (в одном направлении) потоки, подкрученные геликоидальных каналах сопла(кавитатора),увеличивают величину приращения абсолютной скорости, интенсификацию механоактивации и кавитационных процессов в совмещенных вихрях, повышение температуры жидкости, эффективность нагрева воды и повышение срока службы устройства. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Теплогенератор кавитационно-вихревой,состоящий из подводящего конфузора, сопла(кавитатора), диффузора и рабочей камеры,расположенной между соплом и диффузором,отличающийся тем, что дополнительно установлен вихреобразователь, исполненный в виде замкнутых криволинейных труб, по внутренней поверхности сопла и криволинейных труб выполнены геликоидальные каналы однонаправленного исполнения.