Способ нагрева проточной жидкости в трубопроводах систем горячего водоснабжения и отопления зданий

(51) 21 1/20 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ эффективного использования его энергии,внутренние стенки части устройства с проточной жидкостью выполняют из материала, свободно пропускающего сверхвысокочастотные волны,например, из жаропрочного стекла, а корпус камеры выполняют из материала, который не пропускает наружу эти волны, например, из металла, причем в местах подключения к устройству подводящего и отводящего трубопроводов, поперек направления течения жидкости устанавливают металлические сетки, размеры ячеек которых меньше длины используемой сверхвысокочастотной волны. Способ позволяет осуществлять быстрый нагрев жидкости без применения нагревательного элемента,непосредственно контактирующего с жидкостью,обеспечивает возможность оперативного поддержания заданной температуры нагреваемой жидкости при значительных увеличениях ее расхода в системе горячего водоснабжения или при существенных понижениях температуры окружающей среды для систем отопления.(76) Шиликбаева Арна Сериковна Шиликбаев Улан Серикович Шиликбаев Серик Кадырович(54) СПОСОБ НАГРЕВА ПРОТОЧНОЙ ЖИДКОСТИ В ТРУБОПРОВОДАХ СИСТЕМ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ И ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ(57) Способ предназначен для использования в системах горячего водоснабжения и отопления зданий. Для реализации способа применяют источник электромагнитного излучения,размещенный в камере с наружной стороны части устройства с проточной жидкостью, а нагрев проточной жидкости осуществляют с помощью сверхвысокочастотных волн,излучаемых источником электромагнитного излучения и оказывающих тепловое воздействие на молекулы нагреваемой жидкости. При этом в целях защиты людей от электромагнитного излучения, а также для 22818 Способ нагрева проточной жидкости в трубопроводах систем горячего водоснабжения и отопления зданий относится к области теплотехники,реализуется с помощью сверхвысокочастотных волн,оказывающих тепловое воздействие на молекулы нагреваемой жидкости. Способ может быть использован для бесконтактного и эффективного нагрева движущейся жидкости. Известен способ, применяемый для нагрева проточной жидкости в трубопроводах систем горячего водоснабжения и отопления зданий,включающий нагрев жидкости за счет преобразования электрической энергии в тепловую,реализуемый путем непосредственного контактирования жидкости с нагревательным элементом, размещенным внутри корпуса (А.с. СССР 1651049,24 Н 1/20, 1991 г.). При использовании способа нагреваемую жидкость подают в коллектор электронагревателя, формируют радиально направленный поток из коллектора к нагревательному элементу, равномерно омывая его поверхность, и далее нагретую жидкость подают потребителю. Недостатком способа является его низкая эффективность за счет значительного количества накипи, осаждаемой на нагревательном элементе. Наиболее близким по технической сущности заявляемому является способ, применяемый для нагрева проточной жидкости в трубопроводах систем горячего водоснабжения и отопления зданий,включающий нагрев жидкости за счет преобразования электрической энергии в тепловую,реализуемый путем непосредственного контактирования жидкости с нагревательным элементом, размещенным внутри корпуса, при котором нагреваемую жидкость подают в коллектор электрического нагревателя и через его перфорацию поток направляют в корпус радиально нагревательному элементу, омывая его поверхность,и нагретую жидкость выводят из нагревателя(патент Российской Федерации 2152565, 1998 г.). При этом согласно изобретению, скорость направленного на нагревательный элемент потока задают большей среднерасходной скорости в общем объеме устройства, образуя зону повышенной циркуляции в пространстве,ограниченном коллектором и нагревательным элементом,обеспечивающую пузырьковое кипение жидкости в проточках нагревательного элемента и вынос пузырьков за его пределы. Недостатком данного способа также является его низкая эффективность за счет образуемой накипи,хотя процесс накипеобразования осуществляется более замедленно, чем в рассмотренном аналоге. Это обусловлено сокращением массообмена в общем объеме жидкости по сравнению с ранее рассмотренным аналогом,однако накипеобразование все-таки происходит из-за непосредственного контактирования жидкости с нагревательным элементом. Вышеуказанная проблема решена в заявляемом способе нагрева проточной жидкости в 2 трубопроводах систем горячего водоснабжения и отопления зданий, включающем нагрев жидкости за счет преобразования электрической энергии в тепловую, в котором вместо нагревательного элемента применяют источник электромагнитного излучения, размещенный в камере с наружной стороны части устройства с проточной жидкостью, а нагрев жидкости осуществляют с помощью сверхвысокочастотных волн,излучаемых источником электромагнитного излучения и оказывающих тепловое воздействие на молекулы нагреваемой жидкости, при этом внутренние стенки части устройства с проточной жидкостью выполняют из материала, свободно пропускающего сверхвысокочастотные волны,например,из жаропрочного стекла, а корпус камеры выполняют из материала, который не пропускает наружу эти волны, например, из металла, причем в местах подключения к устройству подводящего и отводящего трубопроводов, поперек направления движения жидкости устанавливают металлические сетки, размеры ячеек которых меньше длины используемой сверхвысокочастотной волны. Устройство, реализующее заявляемый способ,изображено на фиг. 1. При реализации данного способа не требуется использование нагревательного элемента,помещаемого в нагреваемую жидкость,а применяемый вместо него источник электромагнитного излучения размещают с наружной стороны части устройства с проточной жидкостью, что предотвращает непосредственный его контакт с жидкостью и образование накипи на его поверхности. В данном случае внутренние стенки части устройства с проточной жидкостью изготавливают из материала,свободно пропускающего сверхвысокочастотные волны,например, из жаропрочного стекла, фарфора и др. Благодаря этому, сверхвысокочастотные волны,испускаемые излучателем источника электромагнитного излучения - магнетрона, покинув волновод, в камере проходят через внутренние стенки части устройства с проточной жидкостью и оказывают тепловое воздействие на молекулы жидкости. В дальнейшем,под действием электромагнитного излучения происходит интенсивное взаимодействие между собой дипольных молекул жидкости. Поскольку молекулы всех жидкостей являются дипольными, то в результате влияния сверхвысокочастотных волн, за счет усиления трения молекул повышается температура проточной жидкости. С учетом того,что сверхвысокочастотные волны воздействуют только на поверхностные слои жидкости, часть устройства с проточной жидкостью изготавливают с увеличенной площадью поверхности внутренних стенок для обеспечения лучшего поглощения жидкостью энергии электромагнитного излучения. Температура проточной жидкости регулируется с помощью блока управления путем изменения энергии излучения сверхвысокочастотных волн с учетом рабочей мощности источника электромагнитного излучения, а также объема, 22818 скорости течения и исходной температуры поступающей в устройство жидкости. Свойство сверхвысокочастотных волн быстро обогревать продукты питания широко применяется в микроволновых печах для приготовления и размораживания пищи. Однако, использование этих волн в других целях, существенно отличающихся от их назначения в микроволновых печах, в частности,для осуществления нагрева проточной жидкости в трубопроводах систем горячего водоснабжения и отопления зданий, позволит решить проблему,которая имеет место при реализации известных способов нагрева проточной жидкости из-за недостаточной эффективности работы в них нагревательных элементов,непосредственно контактирующих с движущейся жидкостью. Для защиты людей от электромагнитного излучения, а также с целью эффективного использования его энергии, корпус камеры, в которой происходит нагрев жидкости,изготавливают из материала, не пропускающего наружу сверхвысокочастотные волны, например, из нержавеющей стали, алюминия и др. Поскольку устройство, реализующее заявляемый способ, является открытым для движущейся жидкости, то в местах подключения к устройству подводящего и отводящего трубопроводов в целях безопасности людей устанавливают металлические сетки, которые пропускают нагреваемую жидкость,но отражают электромагнитное излучение. При этом размеры ячеек сеток должны быть меньше длины используемой волны сверхвысокочастотного диапазона, что предотвратит выход наружу сверхвысокочастотных волн через места подключения трубопроводов к устройству,например, в случае применения неметаллических трубопроводов и значительного снижения уровня жидкости в них. Если к камере устройства с корпусом из материала, не пропускающего сверхвысокочастотные волны, например из металла, подключить трубопроводы через отверстия в корпусе с диаметром менее длины волны, то через такие отверстия волны не проходят и установка сеток не требуется. В устройстве для реализации заявляемого способа наиболее эффективно могут использоваться сверхвысокочастотные волны миллиметрового,сантиметрового или дециметрового диапазона. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ нагрева проточной жидкости в трубопроводах систем горячего водоснабжения и отоплений зданий, включающий нагрев жидкости за счет преобразования электрической энергии в тепловую, отличающийся тем, что вместо нагревательного элемента применяют источник электромагнитного излучения, размещенный в камере с наружной стороны части устройства с проточной жидкостью, а нагрев осуществляют с помощью сверхвысокочастотных волн, излучаемых источником электромагнитного излучения и оказывающих тепловое воздействие на молекулы нагреваемой жидкости, при этом внутренние стенки части устройства с проточной жидкостью выполняют из материала, свободно пропускающего сверхвысокочастотные волны, а корпус камеры выполняют из материала, который не пропускает наружу эти волны, причем в местах подключения к устройству подводящего и отводящего трубопроводов, поперек направления движения жидкости устанавливают металлические сетки,размеры ячеек которых меньше длины используемой сверхвысокочастотной волны.