Нагревательное устройство

(51) 24 3/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к теплообменным аппаратам кавитационного типа. Известно нагревательное устройство (Патент Российской Федерации 2370708 МПК 24 3/00,опубл. 20.10.2009, бюл.29), содержащее генератор тепловой энергии, систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов, расположенный в данном контуре хотя бы один циркуляционный насос, и установленный с прямым и обратным трубопроводами хотя бы один трубопровод рециркуляции, при этом упомянутый хотя бы один трубопровод рециркуляции содержит хотя бы один элемент, содержащий конфузор, диффузор и выполненную между конфузором и диффузором хотя бы одну кольцевую канавку. На подающем трубопроводе перед генератором тепловой энергии участка которой установлены закручивающие лопатки 15 с образованием квадратного проходного сечения с площадью 1 относящейся к площади проходного сечения конфузора 2 в следующем диапазоне 42 / 12 Закручивающие лопатки 15 гидродинамически управляют потоком, причем таким образом, что парогазовая фаза в виде микрокаверн 16 из-за приданного им импульса закрутки формируется в снарядном режиме вблизи оси диффузорного участка, что не позволяет микрокавернам касаться стенок трубы Вентури, исключая тем самым эрозионный износ и способствуя увеличению срока службы устройства. Кавитационный теплогенератор встроен в ресивер, который подключен к прямой магистрали с циркуляционным насосом и регулирующими задвижками. Напорная линия и обратная линия,соединенные между собой с одной стороны через насос, и подключенные со стороны последнего к прямой и обратной магистралям потребителя тепла с образованием внешнего циркуляционного контура. и/или в хотя бы одном трубопроводе рециркуляции после упомянутого элемента,содержащего конфузор, диффузор и хотя бы одну кольцевую канавку, установлен генератор пульсирующего электромагнитного поля и/или акустического полей. Недостатком данного устройства, содержащее трубопровод рециркуляции и выполненную между диффузором и конфузором хотя бы одну кольцевую канавку,с установленным генератором пульсирующего электромагнитного и/или акустического полей,является усложнение конструкции подачи и регулирования температуры и расхода жидкости. Наиболее близким к предлагаемому нагревательному устройству является нагревательное устройство (Патент Российской Федерации 2096695 МПК 24 3/00, опубл. 20.11.1997, бюл.32), содержащее напорную и обратную линии, соединенные между собой с одной стороны через насос, причем напорная линия(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Инновационный Евразийский университет(57) Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к теплообменным аппаратам кавитационного типа. Технический результат изобретения - создание устойчиво и надежно работающего нагревательного устройства с управляемой кавитационной парогазовой фазой в виде микрокаверн и использованием внутренней энергии практически любого жидкого теплоносителя (раствора, расплава) со значительной интенсификацией теплообмена. Это достигается за счет того, что в нагревательном устройстве (фиг. 2), содержащем кавитационный теплогенератор, присоединенный через подводящий патрубок 2 для подвода теплоносителя с камерой, выполненной по типу трубы Вентури 13, на выходе из конфузорного 24011 снабжена гидродинамическим нагревательным теплогенератором в виде трубы Вентури,выполненным с разъемными корпусами,снабженными каждый сменными кавитационными гильзами с подвижно установленным регулирующим кавитатором. Недостатком данного устройства является недолговечность работы вследствие того, что кавитация происходит на внутренних поверхностях трубы Вентури, в результате этого возникает эрозионный износ поверхностей трубы Вентури и снижается эксплуатационная надежность теплообменника. В связи с этим поставлена задача - увеличить срок эксплуатации устройства. Технический результат изобретения - создание устойчиво и надежно работающего нагревательного устройства с управляемой кавитационной парогазовой фазой в виде микрокаверн и использованием внутренней энергии практически любого жидкого теплоносителя (раствора, расплава) со значительной интенсификацией теплообмена. Это достигается за счет того, что в нагревательном устройстве, содержащем напорную линию и обратную линии, соединенные между собой с одной стороны через насос, и подключенные со стороны последнего к прямой и обратной магистралям потребителя тепла с образованием внешнего циркуляционного контура,причем напорная линия снабжена кавитационным теплогенератором, встроенным в ресивер на напорной линии с подведенным к ресиверу прямой магистрали с циркуляционным насосом и регулирующими задвижками. Кавитационный теплогенератор содержит подводящий патрубок для подвода теплоносителя с камерой, выполненной по типу трубы Вентури, на выходе из конфузорного участка которой установлены закручивающие лопатки с образованием квадратного проходного сечения с площадью 1 относящейся к площади проходного сечения кон-фузора 2 в следующем диапазоне 42 / 12 Закручивающие лопатки гидродинамически управляют потоком, причем таким образом, что парогазовая фаза в виде микрокаверн из-за приданного им импульса закрутки формируется в снарядном режиме вблизи оси диффузорного участка, что не позволяет микрокавернам касаться стенок трубы Вентури, исключая тем самым эрозионный износ и способствуя увеличению срока службы устройства. Изобретение поясняется чертежами на фиг. 1 представлена схема нагревательного устройства на фиг. 2 - кавитационный теплогенератор в разрезе на фиг. 3 - закручивающие лопатки в сборе на фиг. 4 - лопатка. Нагревательное устройство содержит основной насос 1 и напорную линию для циркуляции теплоносителя 2 с кавитационным теплогенератором 3, встроенным в ресивер 4,установленный на напорной линии с подведенным к ресиверу 4 прямой магистрали 5 с циркуляционным насосом 6 и регулирующими задвижками 7. Теплоноситель после радиаторов отопления 8 проходит через обратную магистраль 9 и регулирующую задвижку 7 в ресивер 4 снабженный системой автоматики 10, включающей или отключающей основной насос 1 в зависимости от температуры теплоносителя в обратной магистрали 9. Кавитационный теплогенератор (фиг. 2) содержит подводящий патрубок 11 с подводом из напорной линии 2 и конфузор 12 с проходным сечением 2 изготовленный по типу трубы Вентури 13,генерирующий микрокаверны 14, в конце которого выполнен участок с четырьмя направляющими лопатками 15, имеющими в сечении квадрат с проходным сечением 1, которые управляют коллапсирующими парогазовыми микрокавернами 16 и формируют их в диффузорном участке 17 в виде снаряда, а нагретая жидкость выходит через выводящий патрубок 18 в ресивер 4. Причем отношение проходных сечений подводящего патрубка конфузора с проходным сечением 2 и закручивающих лопаток с образованием квадратного проходного сечения 1 должно находиться в пределах 42 / 12 При других значениях отношений проходных сечений явление образования кавитационных каверн не наблюдается. Нагревательное устройство работает следующим образом. Теплоноситель проходит через основной насос 1 и напорную линию 2 для его циркуляции с кавитационным теплогенератором 3, встроенным в ресивер 4, установленный на напорной линии с подведенным к ресиверу 4 прямой магистрали 5 для подачи теплоносителя во внешний контур с циркуляционным насосом 6, обеспечивающим циркуляцию теплоносителя и регулирующими задвижками 7. Теплоноситель после радиаторов отопления 8 проходит через обратную магистраль 9 и регулирующую задвижку 7 в ресивер 4 снабженный системой автоматики 10, включающей или отключающей основной насос 1 в зависимости от температуры теплоносителя в обратной магистрали 9. Теплоноситель через подводящий патрубок 11 (фиг. 2) подается в конфузор 12 с проходным сечением 2, изготовленный по типу трубы Вентури 13, в котором создается давление ниже давления насыщенных паров теплоносителя,т.е. фактически начинает образовываться парогазовая фаза (кавитационные микрокаверны 14). Далее подготовленный вышеназванным образом теплоноситель проходит через четыре направляющие лопатки 15 (фиг. 3, разрез А-А),образующие квадратное сечение с площадью 1,пройдя через которые теплоноситель получает импульс закрутки потока, причем под действием центростремительных сил парогазовая смесь принимает форму вытянутого снаряда 16. При 24011 таком режиме работы микрокаверны не касаются стенок трубы Вентури 13, а находятся близко к осевой линии диффузора. Из-за увеличения давления в диффузорном участке 17,превышающего давление насыщенных паров,созданного в конфузоре 12, парогазовая фаза(кавитационные микрокаверны) начинают схлопываться (коллапсировать), вьделяя при этом количество теплоты, адекватное внутренней теплоте парообразования теплоносителя и энергии разрыва межатомных связей. Кроме того,эффект схлопывания(коллапсирования) помимо выделения теплоты, адекватной внутренней теплоте парообразования, способствующей значительному росту внутренней генерации теплоты, вызывает активную турбулизацию потока теплоносителя в диффузоре 17. В результате происходит увеличение теплоотдачи от теплоносителя к стенкам кавитационного теплообменника. Теплоноситель посредством кавитационного теплогенератора 3 подогревается в ресивере 4 и подается при помощи циркуляционного насоса 6 во внешний циркуляционный контур, поддерживая тем самым необходимую температуру в помещении. Предлагаемое изобретение значительно снижает энергетические затраты на повышение эффективности теплообменников кавитационного типа путем инициирования и управления процессом выделения внутренней теплоты парообразования и энергии разрыва межатомных связей практически любого жидкого теплоносителя. Технико экономическая эффективность заключается в экономии материальных ресурсов, а именно проката труб цветных и легированных марок стали за счет уменьшения габаритных характеристик теплообменников, а также затрат электроэнергии на организацию процессов теплообмена за счет его интенсификации. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Нагревательное устройство, содержащее напорную и обратную линии, соединенные между собой с одной стороны через насос, и подключенные со стороны последнего к прямой и обратной магистралям потребителя тепла с образованием внешнего циркуляционного контура,причем напорная линия снабжена кавитационным теплогенератором, выполненной в виде трубы Вентури, отличающееся тем, на выходе из конфузорного участка трубы Вентури установлены закручивающие лопатки с образованием квадратного проходного сечения с площадью 1 относящейся к площаде проходного сечения конфузора 2 в следующем диапазоне 42 / 12 2. Нагревательное устройство,по п.1,отличающееся тем,кавитационный теплогенератор, встроен в рессивер, установленный на напорной линии.