Теплогенератор

(51) 24 9/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ внутренним барабанами, вращает с большой скоростью вокруг центральной вертикальной оси внутренний цилиндрический полый металлический барабан с гладким покрытием наружной поверхности, имеющий нижний и снабженный уплотнением верхний подшипниковые узлы. Внутренний барабан находится внутри герметичного, за исключением патрубка со съемной резьбовой крышкой для залива масла,цилиндрического полого металлического наружного барабана, неподвижно закрепленного внутри корпуса. Нижняя часть наружного барабана заполнена смазочным маслом. Между внутренним барабаном и внутренней поверхностью наружного барабана имеется зазор. Внутренняя полость наружного барабана выполнена в пропорциях обобщенного золотого сечения, что позволяет за счет влияния эффекта формы повысить эффективность нагрева.(57) Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для получения тепла. Технической задачей изобретения является повышение эффективности работы устройства. Для достижения поставленной цели теплогенератор включает полый цилиндрический металлический корпус, имеющий отверстия для впуска и выпуска воздуха, с закрепленным на нем с внешней стороны термостатом для управления основным электродвигателем, вспомогательный электродвигатель, вращающий лопасть вентилятора и предназначенный для осуществления циркуляции воздуха внутри корпуса. Основной электродвигатель, находящийся внутри корпуса и установленный на одной оси с наружным и Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в качестве источника тепла для обогрева помещений, в системах теплопотребления и горячего водоснабжения жилищно-коммунального хозяйства и других отраслях промышленности. Известны многочисленные публикации о влиянии формы геометрических тел на физические,химические и биологические явления. Например,при размещении внутри геометрической фигуры,имеющей форму пирамиды Хеопса, происходят такие явления как, самозатачивание тупых лезвий бритв, снятие окислов с металлических предметов и др. Следует отметить, что пирамида Хеопса построена но закону золотого сечения. Золотое сечение (золотая пропорция) - деление непрерывной величины на две части в таком отношении, при котором меньшая часть так относится к большей, как большая ко всей величине. Отношение частей в этой пропорции выражается квадратичной иррациональностью(51)/21,618033988 Величина обратная значению 1.618 равна числу 0,618. Правило золотого сечения устанавливает следующие количественные пропорции между двумя частями (размерами) 0,6180,382 (или 1,6181,00). Принципы золотого сечения используются в математике, физике, технике, биологии, астрономии и других науках, в архитектуре и других искусствах. На этих пропорциях базируется целый ряд геометрических фигур. Прямоугольник с золотым отношением сторон 11.618 называется золотым прямоугольником. Золотой прямоугольник обладает интересными свойствами. Если от него отрезать квадрат, то останется вновь золотой прямоугольник и этот процесс можно продолжать до бесконечности. Последовательно отсекая от золотых прямоугольников квадраты до бесконечности,каждый раз соединяя противоположные точки четвертью окружности, можно получить кривую,называемую спиралью Архимеда. В настоящее время спираль Архимеда широко используется в технике. В гидротехнике по золотой спирали изгибают трубу, подводящую поток воды к лопастям турбины. За счет этого напор воды используется с наибольшей производительностью. Спираль Архимеда используется также во многих технических устройствах,например,в центробежном вентиляторе(Центробежный вентилятор (Патент 2390656, А 04 В 17/086 2006, устройстве для обработки жидкости(Устройство для обработки жидкости ( 2385761,01 5/08, 2008 и др. Золотой треугольник - это равнобедренный треугольник, у которого отношение длины боковой стороны к длине основания равняется 1.618. Золотой кубоид это прямоугольный параллелепипед с ребрами, имеющими длины 1.618,1 и 0.618. Золотым цилиндром можно считать цилиндр, осевым сечением которого является золотой прямоугольник, сторонами которого являются высота и диаметр цилиндра. 2 Пропорции золотого сечения проникли в большое количество теорий современной науки квазикристаллы Шехтмана(Гратиа Д. Квазикристаллы. Успехи физических наук, 1988,том 156. вып. 2.), основанные на икосаэдре является революционным открытием в области кристаллографии фуллерены (Елецкий А.В.,Смирнов Б.М. Фуллерены. Успехи физических наук,1993. том 163,2) (Нобелевская премия в области химии), основанные на усеченном икосаэдре есть революционное открытие в области химии золотые геноматрицы Сергея Петухова(Петухов С.В. Метафизические аспекты матричного анализа генетического кодирования и золотое сечение. Метафизика. - Москва. Бином, 2006) это революционное открытие в области генетики геометрия Боднара (Боднар О.Я. Золотое сечение и неевклидова геометрия в природе и искусстве. Львов Свит, 1994), основанная на золотых гиперболических функциях,признано революционным открытием в области теоретической ботаники Компьютеры Фибоначчи(Помехоустойчивые коды Компьютер Фибоначчи. Москва Знание, серия Радиоэлектроника и связь,вып.6, 1989 г) - революционная идея в компьютерной науке и т.д. Золотое сечение используется также и в технических устройствах. Например,для повышения эффективности шумопоглощения в двигателях внутреннего сгорания (Глушитель шума двигателя внутреннего сгорания ( 2056509, 01 5/02, 1992,для повышения степени активации жидкости Многофункциональный каскадный активатор жидкости (2243169, 02 1/48, 02 10302,2003) и др. Таким образом, форма изделия, в основе построения которой лежат пропорции золотого сечения, способствует появлению самых различных положительных эффектов в науке, технике и технологиях. При этом в общем случае, любая форма материального тела оказывает влияние на окружающее пространство и приводит к изменению физических(в частности,энергетических) характеристик материальной среды вблизи этого материального тела(Шипов Г.И. Теория физического вакуума. - М. Изд-во Наука, 1966). Но если форма материального тела симметрична и выполнена в пропорциях золотого сечения,наблюдается положительное влияние эффекта формы в части изменения физических характеристик пространства и материальных тел. Кроме этого обеспечивается также более устойчивое функционирование технических систем. В (Сороко Э.М. Структурная гармония систем. Минск Наука и техника. 1984) показана возможность получения обобщенного закона золотого сечения (золотой пропорции, золотых сечений) который утверждает, что гармоничное состояние системы, соответствующее классической золотой пропорции, не является единственным и что для одной и той же системы может существовать бесконечное количество гармоничных состояний,соответствующих числамили обратным к ним числам 1/, гдеможет принимать значения из множества натуральных чисел. В таблице для примера приведены значенияидля значенийот 1 до 7 и для . Факты,подтверждающие существование золотых-сечений в природе приводятся в(Сороко Э.М. Структурная гармония систем. Минск Наука и техника. 1984). Например, хорошо изученные двойные сплавы обладают особыми, ярко выраженными функциональными свойствами(устойчивы в термическом отношении, тверды,износостойки, устойчивы к окислению и т. п.) только в том случае, если удельные веса исходных компонентов связаны друг с другом одной из золотых-пропорций. Известно, что все реальные жидкости обладают вязкостью и между ее частицами или слоями,движущимися с различными скоростями, всегда возникает сила внутреннего трения,противодействующая движению. При течении жидкости,обладающей вязкостью,наличие внутреннего трения приводит к процессу диссипации (рассеяния) энергии, то есть часть кинетической энергии движущейся жидкости необратимо переходит в теплоту и вызывает нагревание жидкости. Если вязкость жидкости и/или ее скорость достаточно велики, то нагревание будет значительным. А при определенных конструкциях устройств в них возникают также процессы кавитации, что может значительно увеличить температуру нагрева. Известна отопительная система (Отопительная система, использующая жидкостный нагреватель, в качестве источника тепла (Патент 4,651,681,22 В 3/06, 1983, использующая жидкостный нагреватель, в качестве источника тепла (Патент 4,651,681, 22 В 3/06, 1983), в котором нагрев жидкости осуществляется в цилиндрическом корпусе, разделенном на две соединяющихся между собой камеры. Внутри первой камеры на горизонтальном вращающемся валу установлен первый барабан. Внутри второй камеры на этом же валу установлено рабочее колесо насоса для перекачивания жидкости из первой камеры в теплообменник и далее опять в первую камеру. Шкив вала через ременную передачу подключен к основному электродвигателю,установленному горизонтально. При вращении первого барабана,полностью погруженного в жидкость, последняя нагревается и посредством насоса направляется в водяной или воздушный теплообменник. Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность. Известен фрикционный жидкостный отопительный прибор (Фрикционный жидкостный обогревательный прибор (Патент 4,779.575,22 В 3/06, 1987 (Патент 4,779,575, 22 В 3/06,1987), в котором нагрев за счет трения осуществляется путем вращения рабочего барабана,установленного на валу, на котором также установлено колесо насоса для перекачивания жидкости. Рабочий барабан и колесо установлены в одной камере внутри наружного барабана. Нагретая жидкость через входной и выходной патрубки наружного барабана используется в системе отопления. Вал вращается через ременную передачу от отдельно установленного горизонтально электродвигателя. Недостатком известного устройства является недостаточная эффективность. Наиболее близким по физико-технической сущности и достигаемому результату является,выбранный в качестве прототипа, фрикционный нагреватель помещений (Фрикционный нагреватель помещений (Патент 4,143,639, 24 С 9/00,1979)(Патент 4,143,639, 24 С 9/00, 1979), в котором жидкость (легкое жидкое смазочное масло) нагревается внутри вертикально расположенного полого цилиндрического металлического наружного барабана с гладкой внутренней поверхностью при вращении внутри него цилиндрического полого металлического внутреннего барабана с гладким покрытием наружной поверхности. Наружный барабан жестко закреплен в металлическом цилиндрическом корпусе нагревателя, имеющего впускные и выпускные отверстия. Внутренний барабан соединен через подшипниковый узел с одним концом вала электродвигателя,установленного вертикально, на другом конце вала которого закреплена лопасть вентилятора. Нижняя часть внутреннего барабана установлена в подпятник (второй подшипниковый узел). Между барабанами имеется определенный зазор. При вращении вокруг своей оси внутреннего барабана,масло между двумя барабанами нагревается и поднимается вверх, нагревая наружный барабан. Воздух всасывается вентилятором через отверстия в корпусе снизу, обдувает горячий наружный барабан,нагревается и выходит наружу через отверстия в верхней части корпуса нагревателя. Через некоторое время воздух в помещении нагревается до заданной температуры и термостат, прикрепленный к корпусу, отключает электропитание. Воздух в помещении продолжает нагреваться обычной конвекцией. При снижении температуры воздуха в помещении ниже нормируемой термостат включает электродвигатель и процесс нагрева повторяется. Вторая конструкция известного устройства исключила повышенный нагрев электродвигателя за счет введения отдельного вспомогательного электродвигателя для компрессора или вентилятора. Недостатком известных устройств является недостаточная эффективность. Целью изобретения является повышение эффективности нагрева за счет влияния эффекта формы в пропорциях обобщенного золотого сечения внутренней рабочей полости теплогенератора. Задачей изобретения является усиление кавитационно-вихревых процессов в рабочей жидкости теплогенератора. Технический результат изобретения это высокоэффективный теплогенератор для получения тепла. Это достигается тем, что в теплогенераторе,включающем полый цилиндрический металлический корпус, имеющий отверстия для впуска и выпуска воздуха, с закрепленным на нем с 3 внешней стороны термостатом для управления основным электродвигателем, вспомогательный электродвигатель, вращающий лопасть вентилятора для циркуляции воздуха внутри корпуса, основной электродвигатель,вращающий с большой скоростью вокруг центральной вертикальной оси внутренний цилиндрический полый металлический барабан с гладким покрытием наружной поверхности, имеющий нижний и снабженный уплотнением верхний подшипниковые узлы,находящийся внутри герметичного, за исключением патрубка со съемной резьбовой крышкой для залива масла, цилиндрического полого металлического наружного барабана, неподвижно закрепленного внутри корпуса, имеющего зазор между своей внутренней гладкой поверхностью и внутренним барабаном, и заполненного в нижней части смазочным маслом, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности нагрева за счет влияния эффекта формы, внутренняя полость наружного барабана выполнена в пропорциях обобщенного золотого сечения. Использование размеров внутренней полости наружного барабана в пропорциях обобщенного золотого сечения позволяет повысить эффективность нагрева за счет влияния эффекта формы на кавитационно-вихревые процессы,происходящие внутри наружного барабана. Далее сущность изобретения поясняется подробным описанием конструкции со ссылками на прилагаемые чертежи, где изображены на фиг. 1 поперечный разрез предлагаемого теплогенератора на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.1. Теплогенератор включает в себя полый цилиндрический металлический корпус 1, имеющий отверстия для впуска и выпуска воздуха, с закрепленным на нем с внешней стороны термостатом 2 для управления основным электродвигателем 3. Вспомогательный электродвигатель 4, вращающий лопасть 5 вентилятора предназначен для осуществления циркуляции воздуха внутри корпуса 1. Основной электродвигатель 3, находящийся внутри корпуса 1 и установленный на одной оси с наружным 1 1 и внутренним 6 барабанами, вращает с большой скоростью вокруг центральной вертикальной оси внутренний цилиндрический полый металлический барабан 6 с гладким покрытием наружной поверхности, имеющий нижний 7 и снабженный уплотнением верхний 8 подшипниковые узлы. Внутренний барабан 6 находится внутри герметичного, за исключением патрубка 9 со съемной резьбовой крышкой 1 0 для залива масла,цилиндрического полого металлического наружного барабана 11, неподвижно закрепленного внутри корпуса 1. Нижняя часть наружного барабана 11 заполнена смазочным маслом 12. Между внутренним барабаном 6 и внутренней гладкой поверхностью барабана 11 имеется зазор. Внутренняя полость наружного барабана 11 выполнена в пропорциях обобщенного золотого сечения. Теплогенератор работает следующим образом. 4 Нижняя часть наружного барабана 11 через патрубок 9, который после заполнения плотно закрывается съемной резьбовой крышкой 10,заполняется жидкостью (смазочным маслом) 12. После этого производится подключение к питающей электрической сети, в результате чего включаются основной 3 и вспомогательный 4 электродвигатели. Быстрое вращение внутреннего барабана 6,установленного в подшипниковых узлах 7,8,заставляет жидкость 12 за счет центробежной силы перемещаться к периферии корпуса барабана 11, а частицы жидкости, которые достигли внутренней поверхности барабана 11, двигаться в обратном направлении к центру, сталкиваться с наружной поверхностью внутреннего барабана 6 и устремляться обратно. В своем движении жидкость испытывает сопротивление из-за трения как о вращающуюся поверхность внутреннего барабана 6,так и о внутреннюю поверхность наружного барабана 11. При этом в жидкости возникают завихрения в продольной и поперечной плоскостях относительно оси вращения и, как следствие,дополнительное турбулентное трение между слоями жидкости. При достижении определенных скоростей завихрения начинает выделяться тепло поверхностного трения. За счет центробежных сил и температурного расширения жидкость поднимается,вверх осуществляя нагрев наружного барабана 11. Кроме этого при определенной скорости движения потока жидкости понижается давление потока до давления насыщенных паров (вакуума). При этом в жидкости 12 образуются кавитационные парогазовые пузырьки микроскопических размеров. Кавитационные пузырьки, попадая в область повышенного давления,схлопываются с образованием значительного количества тепловой энергии. По мере нагрева жидкости 12 наблюдается все более интенсивный рост размеров и количества пузырьков. Так как на усиление вихревых и кавитационных процессов оказывают влияние геометрические размеры и форма активной рабочей зоны, внутренняя полость наружного барабана 11 выполняется в пропорциях обобщенного золотого сечения, а величина зазора между барабанами 6 и 11 определяется скоростью вращения внутреннего барабана 6 и физико-химическими свойствами жидкости 12. В результате интенсивного выделения тепла внутри барабана 11 его стенки нагреваются. Потоки воздуха, поступающие через впускные отверстия в нижней части корпуса 1, движущиеся снизу вверх за счет вращения лопасти 5 вентилятора, нагреваются и через выпускные отверстия в верхней части корпуса 1 поступают в помещение. При достижении в помещении определенной температуры воздуха срабатывает термостат 2 и выключает основной электродвигатель 3. При снижении в помещении температуры ниже заданной термостат 2 срабатывает и включает основной электродвигатель 3, который начинает вращать внутренний барабан 6. Наружный барабан 11 нагревается и потоки горячего воздуха поступают в помещение. Путем периодического включения основного электродвигателя 3 при постоянном включении дополнительного электродвигателя 4, вращающего лопасть 5 вентилятора осуществляется нагрев воздуха в обогреваемом помещении. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Теплогенератор,содержащий полый цилиндрический металлический корпус, имеющий отверстия для впуска и выпуска воздуха, с закрепленным на нем с внешней стороны термостатом для управления основным электродвигателем,вспомогательный электродвигатель, вращающий лопасть вентилятора для циркуляции воздуха внутри корпуса, основной электродвигатель,вращающий с большой скоростью вокруг центральной вертикальной оси внутренний цилиндрический полый металлический барабан с гладким покрытием наружной поверхности, имеющий нижний и снабженный уплотнением верхний подшипниковые узлы,находящийся внутри герметичного, за исключением патрубка со съемной резьбовой крышкой для залива масла, цилиндрического полого металлического наружного барабана, неподвижно закрепленного внутри корпуса, имеющего зазор между своей внутренней гладкой поверхностью и внутренним барабаном, и заполненного в нижней части смазочным маслом, отличающийся тем, что с целью повышения эффективности нагрева за счет влияния эффекта формы, внутренняя полость наружного барабана выполнена в пропорциях обобщенного золотого сечения.