EP1706679B1 - Method for producing heat for heating building and constructions and a continuous cavitation heat generator - Google Patents

Abstract

The claimed method for heating buildings and constructions and for continuously operating a cavitational heat-generator ( 10 ) in accordance with the invention, differs by the fact that by the changing the tank construction for liquid delivery and by changing the heat-generator construction, and also by adding ethylene-glycol in the amount of 7% of the operating liquid (water) mass to the operating liquid (water) and saturation the operating liquid stream with air equal to 0.002 of volume of the water mass, a vast amount of heat is generated for heating a considerable liquid volume, and simultaneous delivery of the operating liquid to the consumer and its heating is realized.

Description

Die Erfindung betrifft die Wärmewirtschaft, und zwar Wärmegewinnungsverfahren, wobei die Wärme anders als durch Heizstoffverbrennung entsteht, und kann zur unabhängigen Heizung von Gebäuden und Bauten verschiedener Bestimmung sowie zur Wasservorwärmung für industriellen Bedarf und Haushaltsbedarf verwendet werden.The invention relates to heat engineering, namely heat recovery processes, where the heat is different from fuel combustion, and can be used for independent heating of buildings and structures of various uses and for water heating for industrial and household needs.

1. Wärmegewinnungsverfahren zur Heizung von Gebäuden und Bauten 1. Heat recovery process for heating buildings and buildings

Bei bekannten Flüssigkeitserwärmungsverfahren wird die Wärme entweder durch die Einwirkung von gegenlaufenden Strahlströmen zum Hauptstrom der Flüssigkeit oder durch auf dem Laufweg der Flüssigkeit untergebrachten mechanischen Hindernisse oder durch Einsatz von kontinuierlichen Wärmegeneratoren, die auf ein begrenztes Volumen des Heizmediums einwirken, oder durch eine Verminderung des Heizmediumvolumens unter Erhöhung des Energieaufwands wegen der Flüssigkeitserwärmung oder durch Schwerwassergabe zusätzlich zum Hauptstrom gewonnen.In known liquid heating methods, the heat is transferred to the main stream of the liquid either by the action of countercurrent jet streams or by mechanical obstructions placed on the path of the liquid, or by the use of continuous heat generators which act on a limited volume of the heating medium, or by a reduction of the Volume of heating medium while increasing the energy cost due to the liquid heating or by heavy water addition in addition to the main stream won.

Als dem Verfahren gemäß der Erfindung am nächsten liegende Technik gilt das Wärmegewinnungsverfahren mittels Einrichtungen zur Flüssigkeitserwärmung, das sind Wärmegeneratoren, die in den Patenten RU 2045715 C1 , F 25 B29/00, 10.10.1995, BI. Nr. 28, und UA 47535 C2 , F 24J3/00, 15.07.2002, BI. Nr. 7, beschrieben sind.As the method closest to the method according to the invention, the heat recovery method by means of liquid heating means, which are heat generators, which in the patents RU 2045715 C1 , F 25 B29 / 00, 10.10.1995, BI. No. 28, and UA 47535 C2 , F 24J3 / 00, 15.07.2002, BI. No. 7, are described.

Nach diesem Verfahren wird das Wasser mit einem bestimmten Reinheitsgrad (beispielsweise Nutzwasser) mittels einer Pumpe, die einen Förderdruck bis zu 6atm aufbaut, zum Wärmegeneratoreingang gefördert, der im Patent RU 2045715 C1 , F 25 B29/00, beschrieben ist; durch diesen Wärmegenerator wird das Wasser mit einem Gesamtgewicht von 200 kg innerhalb eines geschlossenen Kreislaufs mit einer Anfangstemperatur von 18-20° C bis zu 70° C mittels einer leistungsstarken Pumpe aufgeheizt, die mit einer Leistung von 5,5 kW betrieben wird. Das Patent enthält keine Angaben über die thermische Leistung des Wärmegenerators, und der Nutzeffekt ist ohne jegliche Angaben über die Außenlufttemperatur, Stärke und Material der Wände im Raum, die anhand dieser Einrichtung und dieses Verfahrens beheizt wurden, genannt; darüber hinaus ist die Rate für eine periodische Flüssigkeitserwärmung bei einem geschlossenen Kreislauf angegeben, die eine Abweichung von 1,5° C pro Minute aufweist.According to this method, the water with a certain degree of purity (for example, industrial water) by means of a pump, which builds a delivery pressure up to 6atm, promoted to the heat generator input, the patent RU 2045715 C1 F 25 B29 / 00; This heat generator heats the water with a total weight of 200 kg within a closed circuit with an initial temperature of 18-20 ° C up to 70 ° C by means of a powerful pump operated with a power of 5.5 kW. The patent does not provide information on the thermal performance of the heat generator, and the efficiency is given without any indication of the outside air temperature, thickness and material of the walls in the room which have been heated by this device and this method; moreover, the rate for periodic liquid heating in a closed loop is indicated, which has a deviation of 1.5 ° C per minute.

Bei einem Verfahren zur Wärmegewinnung mittels derselben Einrichtung, die im Patent UA 47535 C2 , F 24J3/00, 15.07.2002, BI. Nr. 7 erwähnt ist, besteht die Aufgabe darin, die Wärme durch den Wechsel und die genauere Bestimmung der Wassertemperaturintervalle zu gewinnen, die bei der Wärmegewinnung im Wärmegenerator eingesetzt wird, und eine Nutzeffektserhöhung bei der Wärmeerzeugung sicherzustellen.In a method for heat recovery by means of the same device described in the patent UA 47535 C2 , F 24J3 / 00, 15.07.2002, BI. No. 7, the object is to recover the heat by changing and more accurately determining the water temperature intervals used in the heat recovery in the heat generator, and to ensure an efficiency increase in heat generation.

Die gestellte Aufgabe wurde anhand der Darstellung angeführter Beispiele gelöst, wobei das Wasser mittels eines Elektroerhitzers bzw. eines Wärmegenerators mit gleichen Kenndaten bis zu einer Temperatur von 63-70° C vorgeheizt wurde. Danach wurde mit diesem vorgeheizten Wasser der Betriebskreislauf des gleichen Wärmegenerators gefüllt, und nach seinem Betrieb im geschlossenen Kreisprozess wurde eine Erwärmungstemperatur von 0,8° C pro Minute bis zum Dampfpunkt erreicht. In einem anderen im Patent angeführten Beispiel wurde die Elektromotorleistung bis zu 11 kW, d. h. um das Zweifache, erhöht, und der Betriebskreislauf des Wärmegenerators wurde mit Wasser des gleichen Gewichts von 100 kg und einer Temperatur von über 63° C gefüllt. Dabei erreichte der Wirkungsgrad des Wärmegeneratorbetriebs laut dem Patent einen Wert von 2.The object was achieved by means of the examples presented, wherein the water was preheated by means of an electric heater or a heat generator with the same characteristics up to a temperature of 63-70 ° C. Thereafter, the operating cycle of the same heat generator was filled with this preheated water, and after its operation in the closed loop process, a heating temperature of 0.8 ° C per minute to the vapor point was reached. In another example cited in the patent, the electric motor power was up to 11 kW, i. H. increased by two times, and the operating cycle of the heat generator was filled with water of the same weight of 100 kg and a temperature of about 63 ° C. The efficiency of the heat generator operation according to the patent reached a value of 2.

Somit wurde im ersten Teil der Aufgabenstellung im besagten Patent zweifellos bewiesen, dass die Wassererwärmungsintensität nach Erreichen der Temperatur von über 63° C steigt, und dass diese Intensitätssteigerung bis zum Erreichen des Kochzustands weitergeht; allerdings erfolgte die gesamte, aktuelle Berechnung der Wärmeerzeugungseffektivität im zweiten Teil der gestellten Aufgabe ohne Rücksicht auf den vorhergehenden Energieaufwand im Zusammenhang mit der Wassererwärmung bis zur Temperatur von über 63° C.Thus, in the first part of the problem in the said patent, it was undoubtedly proved that the water heating intensity rises above the temperature of 63 ° C after reaching the temperature, and that this increase in intensity continues until the boiling state is reached; However, the entire, current calculation of the heat generation efficiency in the second part of the task was carried out without regard to the previous energy consumption in connection with the water heating up to the temperature of about 63 ° C.

Beim Einsatz einer leistungsstärkeren Pumpe und bei zweifacher Wassergewichtsverringerung im Vergleich zum vorherigen Patent wurde der Nutzeffekt der Einrichtung doppelt so groß. Somit wird bestätigt, dass die Erwärmungsintensität einer Betriebsflüssigkeit im geschlossenen Kreislauf vor allem von der Steigerung der Stromumlaufgeschwindigkeit in der Einrichtung innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit, d.h. von der Intensivierung der Kavitations- und Schlagwellenprozesse, abhängt.The use of a more powerful pump and twice the water weight reduction compared to the previous patent made the device twice as effective. Thus, it is confirmed that the heating intensity of a closed-cycle working fluid is mainly due to the increase in the rotational speed of the power in the device within a certain time unit, i. depends on the intensification of the cavitation and impact wave processes.

Als Nachteile dieses bekannten Verfahrens gelten eine geringe, exothermische Effektivität unter der Voraussetzung der Zunahme des Betriebsflüssigkeitsvolumens, ohne dass die Pumpenleistung erhöht wird, sowie eine beschleunigte Periodizität bei der Förderung des Heizmediums (Wasser) in das Wasserheizungssystem mit einer Betriebstemperatur von 70° C, wobei das Wasser einen Teil seiner Wärme abgibt und zum Wärmegeneratoreinlauf mit einer Temperatur von 65-67° C zurückkehrt. Somit sind häufige Pumpeneinschaltungen nötig, d. h. dass ein überflüssiger Energieaufwand betrieben wird und ein hoher Förderpumpenverschleiß auftritt. Ferner ist es unmöglich, im Laufe einer ziemlich langen Zeitspanne die Heizmediumtemperatur im Heizungssystem aufrechtzuerhalten. Schließlich ist das Verfahren und die gesamte Einrichtung bei Arbeitsvorgängen untauglich, bei denen Heißwassertemperaturen erforderlich sind.Disadvantages of this known method are low, exothermic effectiveness on the assumption of increasing the operating fluid volume, without the pump power is increased, and accelerated periodicity in the promotion of the heating medium (water) in the water heating system with a Operating temperature of 70 ° C, the water gives off some of its heat and the heat generator inlet returns to a temperature of 65-67 ° C. Thus, frequent pump starts are necessary, ie that an unnecessary expenditure of energy is operated and a high delivery pump wear occurs. Furthermore, it is impossible to maintain the heating medium temperature in the heating system over a fairly long period of time. Finally, the process and the entire apparatus is inoperative in operations where hot water temperatures are required.

2. Andere bekannte Einrichtungen zur Flüssigkeitserwärmung 2. Other known devices for liquid heating

Andere bekannte Einrichtungen enthalten einen Wärmegenerator mit Ein- und Auslauf für die Betriebsflüssigkeit, eine Pumpe, die mit dem Wärmegeneratoreinlauf gekoppelt ist, einen Flüssigkeitsumlaufverstärker, ein rohrförmiges Bauteil mit einem Bremswerk am Wärmegeneratorauslauf, wobei dieses rohrförmige Bauteil mit einer Rücklaufleitung verbunden ist ( UA 7205 A , F 25 B29/00, 30.06.1995, BI. Nr. 2; RU 2045715 C1, F 25 B29/00, 10.10.1995, BI. Nr. 28).Other known devices include a heat generator with inlet and outlet for the operating fluid, a pump which is coupled to the heat generator inlet, a fluid circulation amplifier, a tubular member with a brake mechanism on the heat generator outlet, said tubular member is connected to a return line ( UA 7205 A , F 25 B29 / 00, 30.06.1995, BI. No. 2; RU 2045715 C1, F25 B29 / 00, 10.10.1995, BI. No. 28).

Die Wirkungsweise dieser bekannten Einrichtungen beruht auf der Verwendung von Betriebsflüssigkeitsdruckabfällen sowie von Kavitationsvorgängen, die im Flüssigkeitsstrom entstehen und die Temperaturerhöhung bedingen.The operation of these known devices is based on the use of operating fluid pressure drops and cavitation processes that arise in the liquid flow and cause the increase in temperature.

Eine in ihrem technischen Wesen nächstliegende Lösung ist eine Einrichtung zur Flüssigkeitserwärmung, die aus einem Wärmegenerator mit einem Einlauf und einem Auslauf für die Betriebsflüssigkeit, einer mit dem Wärmegeneratoreinlauf verbundenen Pumpe, einem Flüssigkeitsbeschleuniger, einer Förderleitung und einer Rücklaufleitung, einem rohrförmigen Bauteil einschließlich eines Bremswerks am Wärmegeneratorauslauf, mit dem die Rücklaufleitung gekoppelt ist, Injektionsrohrstutzen, einseitigen, kegelförmigen Serienrohrstutzen, Buchsen mit zylindrischen Kanälen und einem kegelförmigen Flüssigkeitszerteiler besteht. ( UA 22003 A , F 25 B29/00, 30.04.1998, BI. Nr. 2)A closest solution in its technical nature is a liquid heating device consisting of a heat generator with an inlet and outlet for the working fluid, a pump connected to the heat generator inlet, a liquid accelerator, a delivery line and a return line, a tubular component including a brake mechanism on the Heat generator outlet to which the return line is coupled, injection pipe socket, one-sided, conical series pipe socket, bushings with cylindrical channels and a conical liquid distributor consists. ( UA 22003 A , F 25 B29 / 00, 30.04.1998, BI. No. 2)

Die Nachteile dieser bekannten Einrichtung sind eine geringe, exothermische Effektivität unter Voraussetzung der Zunahme des Betriebsflüssigkeitsvolumens und eine niedrige Geschwindigkeit des Thermodiffusionsverfahrens, das in der Betriebsflüssigkeit abläuft; somit sind die technischen Möglichkeiten der Einrichtung begrenzt.The disadvantages of this known device are a low, exothermic efficiency, assuming the increase in the operating fluid volume and a low speed of the thermal diffusion process, which takes place in the operating fluid; Thus, the technical possibilities of the device are limited.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wärmegenerator bereitzustellen, der in einem Wärmegewinnungsverfahren zum Einsatz kommt, das eine Nutzeffekterhöhung bei der Wärmegewinnung unter der Voraussetzung der Heizmittelmengenzunahme vorsieht, ohne dass der Energieaufwand erhöht wird, und ein Verfahren zu schaffen, das gleichzeitig die Heizmittelzufuhr an die Verbraucher und die Erhitzung dieses Heizmittels durch einen Wärmegenerator ermöglicht.The invention has for its object to provide a heat generator which is used in a heat recovery process, which provides an increase in efficiency in the heat recovery on the assumption of Heizmittelmengenzunahme without the energy consumption is increased, and to provide a method that simultaneously the Heizmittelzufuhr the consumers and the heating of this heating means by a heat generator allows.

Die gestellte Aufgabe wird folgenderweise gelöst: eine 7%-ige Lösung von Ethylenglykol (Ethandiol) HOCH₂-CH₂OH, deren Siedetemperatur unter Normalbedingungen 114° C beträgt, wird in das sich im geschlossenen Kreislauf (Behälter für Heizmittel) befindliche Wasser gefördert. Das Gesamtvolumen des Heizmittels im Behälter (36) setzt sich aus einem für die Auffüllung des gesamten Heizungssystems und der Wärmeübertrager (44) erforderlichen Volumen und einem zusätzlichen Wasservolumen zusammen, welches 0,7 Mal Heizungssystemvolumen beträgt und auf Abb. 9 punktiert ist: 1. Wasserspiegel.The stated object is achieved in the following way: A 7% solution of ethylene glycol (ethanediol) HOCH ₂ -CH ₂ OH, whose boiling point under normal conditions is 114 ° C., is conveyed to the water in the closed circuit (container for heating medium). The total volume of the heating medium in the container (36) is composed of a volume required for the filling of the entire heating system and the heat exchanger (44) and an additional volume of water, which is 0.7 times heating system volume and on Fig. 9 Dotted is: 1. Water level.

Der Äthylenglykol-Gehalt im Wasser ermöglicht nicht nur die Siedegraderhöhung der Betriebsflüssigkeit, sondern auch die Kontinuität der Luft-Wasser-Phase unter Bedingung, dass die Stromgeschwindigkeit für dieses Medium im Spaltbereich des Beschteunigungsaktivators und des Wärmegenerators bis zur Überschallgeschwindigkeit erhöht wird, und sichert das Nicht-Erfrieren des Heizungssystems in Notfällen sowie die Abschaltung des Wärmegenerators sicher.The ethylene glycol content in the water not only allows the boiling water increase of the working liquid, but also the continuity of the air-water phase under the condition that the flow velocity for this medium in the gap region of the Beschizunigungsaktivators and the heat generator is increased to supersonic speed, and secures the Nicht -Freezing the heating system in emergencies and switching off the heat generator safely.

Bei dem vorliegenden Verfahren, dessen Aufgabe es ist, die Wärmegewinnungseffizienz zu steigern, wird das Ziel durch Einsatz einer zusätzlichen Vorrichtung erreicht, die aus einem Nirosta-Rohr besteht, dessen oberes Ende im Windhaubenbereich des Heizmittelbehälters liegt und dessen unteres Ende in den Abführrohrstutzen der Pumpe eingetaucht ist. Im unteren Teil davon befinden sich die den Kreisumfangslänge entlang untergebrachten Vertikalöffnungen, die jedoch ihrer Höhe nach nicht über die Grenzen des Abführrohrstutzens der Pumpe hinausgehen. Das Vorhandensein dieser Vorrichtung ermöglicht es, den Wärmeaustauschvorgang mittels Einpumpen einer jeweiligen Luftmenge zusammen mit dem Betriebsflüssigkeitsstrom in das Wärmegeneratorsystem zu intensivieren, und zwar durch Sättigung des Flüssigkeitsstroms mit der Luft des Kavitationsblasenflusses und durch eine Wasserpartialdruckabnahme, wodurch wiederum die Wärmeübergangsintensität beeinflusst wird, die unter diesen Bedingungen im Wärmegenerator um 20 % erhöht wird. Somit wird es möglich, den Betriebsflüssigkeitssiedepunkt um 5 % bis auf eine Temperatur von 120° C zu erhöhen.In the present method, whose object is to increase the heat recovery efficiency, the goal is achieved by using an additional device consisting of a stainless steel tube whose upper end is in the cowl region of the heating medium container and the lower end in the discharge tube of the pump is immersed. In the lower part of which are located along the circumference along length vertical openings, but their height does not exceed the limits of the Abführrohrstutzens the pump. The presence of this device makes it possible to intensify the heat exchange process by pumping in a respective amount of air together with the operating liquid flow into the heat generator system by saturating the liquid flow with the air of the cavitation bubble flow and by decreasing the water partial pressure, which in turn affects the heat transfer intensity among them Conditions in the heat generator is increased by 20%. Thus, it becomes possible to increase the working fluid boiling point by 5% to a temperature of 120 ° C.

Auf diese Weise wird die gestellte Aufgabe des Verfahrens zur Wärmegewinnung gelöst; dadurch werden eine Effizienzverbesserung der Wärmegewinnung und eine Erhöhung des Betriebsflüssigkeitssiedepunkts ohne eine Luftdruckänderung erreicht.In this way, the stated object of the method for heat recovery is achieved; This achieves an efficiency improvement in heat recovery and an increase in the operating fluid boiling point without an air pressure change.

Ferner ist der Betriebsflüssigkeitsbehälter mit einem Material mit niedrigem, spezifischen Wärmeleitvermögen in Übereinstimmung mit jeweiligen Berechnungen beschichtet dadurch ist es möglich, über eine lange Zeit die Temperatur des erwärmten Heizmittels aufrecht zu erhalten, ohne dass die Temperatur des Heizmittels bedeutend abfällt. Der Betriebsflüssigkeitsbehälter hat folgende Ausführung: zwei Kammern des Behälters werden durch eine Trennwand 37 aus einem Material mit niedrigem, spezifischen Wärmeleitvermögen geteilt und im unteren Teil mittels eines Durchlaufkanals 38 für die Betriebsflüssigkeit verbunden; diese Kammern sind auch im Bereich einer Lufthaube des Behälters 36 mittels eines Stahlrohrs durch eine Trennwand 37 verbunden. Dadurch ist es möglich, ein Druckgleichgewicht in den Behälterkammern herzustellen und den gleichen Betriebsflüssigkeitsstand im Behälter aufrecht zu erhalten. Aufgrund der Ausführung mit zwei Kammern kann die Betriebsflüssigkeit mit dem sich darin befindlichen Wärmegenerator viel aktiver erhitzt werden. Dadurch wird ein dauerndes Thermodiffusionsverfahren mit großem Heizmittelumfang vermieden. Im anderen Teil des Behälters befindet sich eine kältere Betriebsflüssigkeit, die von einem Ableitungsrohrstutzen 34 der Pumpe 35 zusammen mit der Luft abgeführt wird, und zwar im Verhältnis von 0,002 des Gewichts der abgeleiteten Betriebsflüssigkeit, die innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit über den Ableitungsrohrstutzen der zum Wärmegenerator aus dem Durchlaufkanal 38 Wasser fördernden Pumpe fließt. Der Wärmegenerator und der Behälter 36 sind mit dem Heizungssystem (bzw. Warmwasserversorgungssystem) mittels eines Druckstutzens 21 und einer Rücklaufleitung 45 verbunden, die über einen Flansch in den Lufthaubenbereich des mit Betriebsflüssigkeit gefüllten Behälter führt, jedoch die Oberfläche der Betriebsflüssigkeit nicht berührt. Der Behälter ist auch mit einem Thermoelement 40 ausgestattet, um die Betriebsflüssigkeitstemperatur abzulesen und das Öffnungs-Elektrohydroventil 41 mittels einer Baugruppe mit Überwachungs- und Regelgeräten 49 zu überwachen und zu steuern. Der Behälter 36 ist zusätzlich mit einem Ventil 51 ausgestattet, um das System im Notfall mit Betriebsflüssigkeit zu speisen; er kann auch zum Anschluss an das Wasserversorgungssystem benutzt werden, um eine kontinuierliche Wasserzufuhr zum Behälter sicherzustellen. Der Ablass der Betriebsflüssigkeit aus dem Behälter erfolgt über einen Hahn 52, der im unteren Teil des Behälters untergebracht ist. Um die Systemunabhängigkeit von Zentralstromversorgungsnetzen und eine Sicherheitsabschaltung sicherzustellen, ist ein Diesel-Stromerzeuger 54 mit der erforderlichen Leistung vorgesehen, der mit der Pumpe und der Baugruppe mit Überwachungs- und Regelgeräten 49 verbunden ist. Außerdem ist das System mit handgesteuerten Ventilen ausgestattet, um das System in den Betriebszustand mit dem Handsteuerventil 42 zu bringen und den manuellen Betriebsflüssigkeitablass aus dem Heizungssystem sowie aus dem Wärmeübertrager 44 sicherzustellen. Um einem Wasserschlag im Rohrleitungssystem vorzubeugen, ist die Anlage mit einem Behälter 43 für Wasserschlagdämpfung versehen, der den Ventilen 41, 42 nachgeschaltet ist. Die Rückleitung ist mit einem Thermoelement 46 versehen, das an die Überwachungs- und Regeleinrichtung 49 angeschlossen ist und es ermöglicht, die Temperatur in der Rückleitung abzulesen und die Funktion des Ventils 47 (Öffnungs-Elektrohydroventils) über die Überwachungs- und Regeleinrichtung zu steuern. Die Überwachungs- und Regeleinrichtung 49 steuert die Funktion aller Systemeinheiten im Automatikbetrieb.Further, the working liquid container is coated with a material having a low specific heat conductivity in accordance with respective calculations, thereby it is possible to maintain the temperature of the heated heating means for a long time without significantly lowering the temperature of the heating means. The operating fluid container has the following construction: two chambers of the container are divided by a partition wall 37 made of a material having a low specific thermal conductivity and connected in the lower part by means of a flow channel 38 for the operating fluid; These chambers are also connected in the region of an air cap of the container 36 by means of a steel pipe by a partition wall 37. This makes it possible to establish a pressure equilibrium in the container chambers and to maintain the same operating fluid level in the container. Due to the two-chamber design, the working fluid can be heated much more actively with the heat generator located therein. As a result, a continuous thermal diffusion process with a large heating medium circumference is avoided. In the other part of the container is a colder operating fluid, which is discharged from a discharge pipe socket 34 of the pump 35 together with the air, in the ratio of 0.002 of the weight of the derived operating fluid, within a certain time unit on the discharge pipe to the heat generator from the flow channel 38 water pump pumping flows. The heat generator and the container 36 are connected to the heating system (or hot water supply system) by means of a pressure port 21 and a return line 45, which leads via a flange in the air duct area of the container filled with operating fluid, but does not touch the surface of the operating fluid. The container is also equipped with a thermocouple 40 to read the operating fluid temperature and to monitor and control the opening electrohydraulic valve 41 by means of an assembly of monitoring and control units 49. The container 36 is additionally equipped with a valve 51 to feed the system in an emergency with operating fluid; it can also be used to connect to the water supply system to ensure a continuous supply of water to the tank. The discharge of the working fluid from the container via a valve 52 which is housed in the lower part of the container. To ensure system independence of central power supply networks and a safety shutdown, a diesel generator 54 is provided with the required power, which is connected to the pump and the assembly with monitoring and control units 49. In addition, the system is equipped with hand-controlled valves to bring the system into the operating state with the manual control valve 42 and to ensure the manual operating fluid discharge from the heating system and from the heat exchanger 44. To prevent a water hammer in the piping system, the system is equipped with a container 43 for water hammer provided, which is connected downstream of the valves 41, 42. The return line is provided with a thermocouple 46 which is connected to the monitoring and control device 49 and makes it possible to read the temperature in the return line and to control the function of the valve 47 (opening Elektrohydroventils) via the monitoring and control device. The monitoring and control device 49 controls the function of all system units in automatic mode.

Außerdem liegt der Erfindung auch die Aufgabe zugrunde, die Warmwasseranlage zu verbessern. Dabei werden durch die Änderung der Bauausführung und Ergänzung der Anlage mit neuen Vorrichtungen die Erzeugung einer großen Energiemenge, eine Intensivierung des Thermodiffusionsverfahrens und eine Betriebskontinuität des Kavitationswärmegenerators zur Erwärmung von großen Volumen der Betriebsflüssigkeit und deren gleichzeitiger Förderung in die Zuführungsleitung sichergestellt.In addition, the invention is also based on the object to improve the hot water system. By changing the construction and supplementing the system with new devices, the generation of a large amount of energy, an intensification of the thermal diffusion process and an operational continuity of the Kavitationswärmegenerators to heat large volumes of the operating fluid and their simultaneous promotion ensured in the supply line.

Die Lösung für die gestellte Aufgabe besteht darin, dass der kontinuierliche Kavitationswärmegenerator mit einem Einlauf und einem Auslauf für die Betriebsflüssigkeit, einer Pumpe, einer Zuführungsleitung und einer Rücklaufleitung, in Übereinstimmung mit der Erfindung zusätzlich noch mit einem Beschleunigungsaktivator der Betriebsflüssigkeit (Fig. 2) versehen ist, der mit einer Pumpe 35 und Zwischenrohrstutzen 33 zur Flüssigkeitsförderung verbunden ist. Der Beschleunigungsaktivator besteht aus mindestens drei in Reihe liegenden Rohrstutzen mit unterschiedlichen Durchlaufkanal-Durchmessern, die miteinander mittels kegelstumpfförmiger Flansche verbunden sind, die in der Hauptstromrichtung der Betriebsflüssigkeit liegen, und aus einem Strahlbeschleunigungskanal 29, der tangential zum Durchlaufkanal des Rohrstutzens 26 verläuft.The solution to the stated problem is that the continuous Kavitationswärmegenerator with an inlet and an outlet for the operating fluid, a pump, a supply line and a return line, in accordance with the invention additionally with an acceleration activator of the operating fluid ( Fig. 2 ) is provided, which is connected to a pump 35 and intermediate pipe socket 33 for conveying fluid. The acceleration activator consists of at least three series pipe sockets with different flow channel diameters which are connected to each other by means of frusto-conical flanges lying in the main flow direction of the working fluid, and from a jet acceleration channel 29 which is tangential to the flow channel of the pipe socket 26.

Der Beschleunigungsaktivator der Betriebsflüssigkeit ist zusätzlich mit statischen Kavitatoren 24, 31 mit radial angeordneten Öffnungen ausgerüstet, die einen Strom von kalibrierten Kavitationsblasen erzeugen, die in den Spaltbereich des Stroms gelangen, um die Kavitationsblasen zu zerkleinern und einen sekundären Strom zu erzeugen. Der Beschleunigungsaktivator der Betriebsflüssigkeit ist zusätzlich mit einem Spalte aufweisenden Spaltkanal 23 (Betriebsflüssigkeitausstoßer) und einer Hochdruckkammer 1 für den Betriebsstrom versehen, die einen Strahlbeschleunigungs-Spaltkanal besitzt, der tangential zum Durchlaufkanal des Zentralrohrstutzens 2 des Wärmegenerators (Fig. 1) verläuft. Der Zentralrohrstutzen 2 des Wärmegenerators ist mit einem Mittelteil 7 verbunden, der einen statischen Kavitator 3 mit Radialöffnungen 4 enthält, die einen Strom von kalibrierten Kavitationsblasen erzeugen, und Radialkanäle 5 im Spaltbereich des Stroms aufweist. Der statische Kavitator 3 weist auch eine kavitierende Laval-Düse 6 auf, die die sofortige Hauptstromverengung und -erweiterung der Flüssigkeit sicherstellt und die Sekundärstrombildung von zerkleinerten Kavitationsblasen ermöglicht.The operating fluid accelerator activator is additionally equipped with static cavities 24, 31 with radially arranged openings which produce a stream of calibrated cavitation bubbles which enter the gap region of the stream to crush the cavitation bubbles and generate a secondary stream. The acceleration activator of the operating fluid is additionally provided with a gap splitting channel 23 (Betriebsflüssigkeitausstoßer) and a high-pressure chamber 1 for the operating current, which has a jet acceleration gap channel which is tangential to the passage channel of the central pipe socket 2 of the heat generator ( Fig. 1 ) runs. The central pipe stub 2 of the heat generator is connected to a central part 7, which contains a static cavitator 3 with radial openings 4, which generate a stream of calibrated cavitation bubbles, and has radial channels 5 in the gap region of the stream. The static cavitator 3 also has a cavitating Laval nozzle 6, which ensures the immediate main flow constriction and expansion of the liquid and allows the secondary flow of crushed cavitation bubbles.

Der kontinuierliche Kavitationswärmegenerator enthält zusätzlich Hauptstrom-Trennflansche 10, 11 mit einem kegelförmigen Stromzerteiler, der die Betriebsflüssigkeit unter Druck durch die tangential gerichteten Spaltkanäle 12, 23 in die Kanäle der Auslassstutzen 14 des Wärmegenerators gleichmäßig verteilt; die mindestens fünf Auslassstutzen gehen konzentrisch vom Zentralstutzen 2 des Wärmegenerators und von einem Druckstutzen 21 des Heizungssystems bzw. des Warmwassersystems aus, das die Verbraucher mit Warmwasser versorgt. Die Auslassstutzen 14 sind mit statischen Kavitatoren 15 mit radial angeordneten Öffnungen 16 ausgerüstet, die einen Strom von kalibrierten Kavitationsblasen erzeugen. Kreisrinnen 17 in den Auslassstutzen 19 und kavitierende Laval-Düsen 18 zerkleinern die Kavitationsblasen. Die Auslassstutzen 19 sind zusätzlich mit Düsenausgängen 20 des Wärmegenerators ausgerüstet, die unter einem Winkel von 45° zur Stutzenmittellinie geneigt und seitlich vom Zentralstutzen 2 des Wärmegenerators weg ausgerichtet sind.The continuous Kavitationswärmegenerator additionally contains Hauptstrom-separating flanges 10, 11 with a conical Stromzerteiler that distributes the operating fluid under pressure through the tangentially directed gap channels 12, 23 in the channels of the outlet nozzle 14 of the heat generator evenly; the at least five outlet ports are concentric with the central port 2 of the heat generator and from a discharge port 21 of the heating system or the hot water system, which supplies the consumers with hot water. The outlet ports 14 are equipped with static cavities 15 with radially disposed openings 16 which produce a stream of calibrated cavitation bubbles. Circular grooves 17 in the outlet port 19 and cavitating Laval nozzles 18 crush the Kavitationsblasen. The outlet ports 19 are additionally equipped with nozzle outputs 20 of the heat generator, which are inclined at an angle of 45 ° to the nozzle centerline and laterally aligned away from the central port 2 of the heat generator.

Die Zeichnungen stellen in den Figuren 1-8 ein Aufbauschema eines kontinuierlichen Kavitationswärmegenerators und seiner Teile sowie in den Figuren 9-12 ein Schema dar, das die Ausführung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.The drawings put in the Figures 1-8 a construction scheme of a continuous Kavitationswärmegenerators and its parts and in the Figures 9-12 a diagram illustrating the execution of the method according to the present invention.

1.) Ein System, welches das Verfahren gleichzeitiger Heizmittelzufuhr an die Verbraucher und der Erhitzung dieses Heizmittels durch einen Wärmegenerator ermöglicht, arbeitet folgendermaßen.1.) A system which enables the simultaneous heating of the heating medium to the consumers and the heating of this heating means by a heat generator operates as follows.

Nach der Auffüllung des Behälters 36 mit der erforderlichen Flüssigkeitsmenge, wie es oben erwähnt wurde, bei einer Anfangstemperatur von über 5° C schaltet die Pumpe 35 ohne Beteiligung der Überwachungs- und Regelgeräte-Einrichtung 49 ein. Danach erfolgt die Aufwärmung der Betriebsflüssigkeit mittels des Wärmegenerators bis auf eine Temperatur von 90° C. Der Heizvorgang wird von einem Thermoelement 40 überwacht. Nachdem eine Temperatur von 90° C erreicht worden ist, öffnet die Betriebsflüssigkeit das Handsteuerventil 42 und tritt in den Heizungskreislauf mit Wärmeübertragern 44 bei eingeschaltetem Wärmegenerator ein. Dabei müssen die Ventile 48, 51 geöffnet sein. Das Thermoelement 46 liest die Heizmitteldaten in der Rücklaufleitung 45 ab. Nach der Auffüllung des Heizungssystems mit Betriebsflüssigkeit werden die Ventile 42, 48 und 51 geschlossen. Die Pumpe fährt an, und die Heizmittelbetriebstemperatur wird an der Überwachungs- und Regelgeräte-Einrichtung sowohl in der Zuführungsleitung als auch in der Rücklaufleitung des Heizungssystems eingestellt. Die obere Temperaturgrenze zum Schließen des Öffnungs-Elektrohydroventils 41 wird niedriger als die Betriebsflüssigkeitstemperatur von 90° C im Behälter 36, beispielsweise auf 80° C, eingestellt. Die Pumpe 35 wird simultan eingeschaltet. Es wird auch die Temperatur zum Öffnen des Ventils 47 (Elektro-Hydroventils), beispielsweise auf 60° C, und zur automatischen Einschaltung der Pumpe 35 eingestellt, um den Wärmegeneratorbetrieb zu starten. Es wird auch eine Temperatur von 90° C zum Öffnen des Öffnungs-Elektrohydroventils 41 eingestellt. Danach springen die Pumpe und der Wärmegenerator automatisch ein. Wenn die Betriebsflüssigkeitstemperatur im Behälter 90° C erreicht, öffnen die Ventile 41 und 47. Der Wärmegenerator fördert das Wasser in das System und fährt dabei gleichzeitig fort, die Betriebsflüssigkeit im Behälter zu erhitzen. Wenn die Rückleitungstemperatur 80° C erreicht, werden die Ventile 41, 47 automatisch geschlossen, und die Pumpe schaltet ab, bis das System auf eine Temperatur von 60° C abgekühlt ist. Danach wird das Ventil 47 geöffnet, und die Pumpe und der Wärmegenerator schalten sich automatisch ein, der das vorschriftsmäßig aufgewärmte Wasser über das geöffnete Ventil 41 ins System fördert. Die zur Wasseraufwärmung erforderliche Zeit ist gering. Das hängt damit zusammen, dass die gesamte Wassermasse, die aus der Rückleitung 45 mit einer Temperatur von 60° eintritt, im Vergleich mit derjenigen Wassermasse unbedeutend ist, die sich im Behälter befindet und mindestens 80°C warm ist. Hierdurch erreicht das Wasser schnell die Temperatur von über 63° C. Bei dieser Temperatur, wie es im Patent UA 47535 C2 , F24J3/00 bewiesen ist, kommt eine große Erhöhung der Aufheizgeschwindigkeit der Betriebsflüssigkeit zustande. Sobald die Betriebsflüssigkeit im Behälter eine Temperatur von 90° C erreicht, geht das System in den automatischen Betrieb über, und der gesamte Zyklus wird in der gleichen Reihenfolge wiederholt. Dabei wird die Betriebszeit des Wärmegenerators von den eingestellten Temperaturparametern des Heizungssystems abhängen, während die Schalthäufigkeit des Wärmegenerators automatisch von der Umgebungstemperatur abhängt, die das Temperaturverhalten des beheizbaren Raums beeinflusst.After filling the container 36 with the required amount of liquid, as mentioned above, at an initial temperature of about 5 ° C, the pump 35 turns on without the participation of the monitoring and control device 49 a. Thereafter, the heating of the operating fluid by means of the heat generator up to a temperature of 90 ° C. The heating process is monitored by a thermocouple 40. After a temperature of 90 ° C has been reached, the operating fluid opens the manual control valve 42 and enters the heating circuit with heat exchangers 44 with the heat generator on. The valves 48, 51 must be open. The thermocouple 46 reads the heating medium data in the return line 45. After filling the heating system with operating fluid, the valves 42, 48 and 51 are closed. The pump will start, and the heater operating temperature will be set on the monitoring and control device both in the supply line and in the return line of the heating system. The upper temperature limit for closing the opening Elektrohydroventils 41 is set lower than the operating fluid temperature of 90 ° C in the container 36, for example, at 80 ° C. The pump 35 is turned on simultaneously. Also, the temperature for opening the valve 47 (electrohydraulic valve), for example, at 60 ° C, and for automatically turning on the pump 35 is set to start the heat generator operation. A temperature of 90 ° C for opening the opening solenoid valve 41 is also set. After that, the pump and the heat generator automatically start. When the operating fluid temperature in the container reaches 90 ° C, valves 41 and 47 open. The heat generator delivers the water into the system while continuing to heat the working fluid in the container. When the return temperature reaches 80 ° C, the valves 41, 47 are automatically closed and the pump shuts off until the system has cooled to a temperature of 60 ° C. Thereafter, the valve 47 is opened, and the pump and the heat generator automatically turn on, which promotes the properly warmed water through the open valve 41 into the system. The time required for water heating is low. This is related to the fact that the total mass of water entering from the return line 45 at a temperature of 60 °, in comparison with that Water mass is insignificant, which is in the container and at least 80 ° C is warm. As a result, the water quickly reaches the temperature of over 63 ° C. At this temperature, as in the patent UA 47535 C2 , F24J3 / 00 proved, there is a large increase in the heating rate of the operating fluid. As soon as the operating fluid in the tank reaches a temperature of 90 ° C, the system goes into automatic operation, and the entire cycle is repeated in the same order. The operating time of the heat generator will depend on the set temperature parameters of the heating system, while the switching frequency of the heat generator automatically depends on the ambient temperature, which affects the temperature behavior of the heated space.

Auf diese Weise wird das Verfahren für gleichzeitige Heizmittelzufuhr an die Verbraucher und die Aufheizung des Heizmittels mit nur einem Wärmegenerator realisiert.In this way, the method for simultaneous heating medium supply to the consumer and the heating of the heating means is realized with only one heat generator.

Die Änderung der Pumpenleistungsdaten, die Vergrößerung bzw. Verringerung des gesamten Behälterumfangs für die Betriebsflüssigkeit sowie das Anteilverhältniss der Betriebsflüssigkeit sind variable Größen. Außerdem ist der aufeinander folgende Anschluss der Wärmegeneratorsysteme nach dem beschriebenen Verfahren für die Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich und kann deswegen nicht als Grundlage für die Verbesserung des Verfahrens in Bezug auf diese Erfindung angesehen werden.The change in pump performance data, the increase or decrease in the total reservoir volume for the working fluid, and the ratio of the working fluid are variable quantities. Moreover, the sequential connection of the heat generator systems according to the described method is obvious to those skilled in the art and therefore can not be considered as a basis for improving the method in relation to this invention.

2.) Die Arbeitsweise des kontinuierlichen Kavitationswärmegenerators in Kombination mit den beschriebenen Vorrichtungen ist folgende.2.) The operation of the continuous Kavitationswärmegenerators in combination with the devices described is the following.

Mittels der Pumpe 35 wird der Flüssigkeitsstrom (Wasser) in den Durchlaufkanal des Rohrstutzens 32 des Beschleunigungsaktivators (Fig. 2) mit einer Geschwindigkeit von 7 m/s gefördert. Danach gerät dieser Strom in den kegelförmigen Teil des statischen Kavitators 31, in dem er sich verdreht und die Geschwindigkeit von 9 m/s erreicht. Mit dieser Geschwindigkeit gelangt der Flüssigkeitsstrom in den Innen kanal des statischen Kavitators 31. Dabei ist der Durchmesser des Durchflusskanals des Rohrstutzens 32 2,4 Mal so groß wie der Durchmesser des Innenkanals, und die Flüssigkeitsstromgeschwindigkeit erhöht sich bis zu 14 m/s. Der Innenkanal des statischen Kavitators ist kein Durchflusskanal. Deswegen wird der Hauptstrom, wenn er an sein kegelförmiges Ende gelangt, zusätzlich verdreht; er erhält eine rückläufige Bewegung. Dabei entsteht durch Verwirbelung und durch Wärmeentwicklung infolge der Umsetzung kinetischer Energie in Thermoenergie ein primärer Kavitationsblasenbildungsprozess. Ferner wechselt der Hauptstrom seine Bewegungsrichtung über die zwei Reihen von Radialöffnungen, die als Generatoren für eine gleichmäßige Strömung von kalibrierten Kavitationsblasen gleichen Durchmessers dienen. Die zusätzlich entwickelte Thermoenergie kommt dabei in den Schlitzbereich mit einer Geschwindigkeit von 24 m/s hinein und gelangt in die Radialkanäle des Rohrstutzens 30, in denen der aktive Vorgang des Kavitationsblasen-Kollapses mit Energieentwicklung und lokaler Kumulationsstrahlen-Geschwindigkeitserhöhung bis zu 700 m/s zustande kommt und in denen die Zerkleinerung von Primärblasen in ihrer gesättigten Strömung mit kleinerem Durchmesser bis zu 20-25 µm stattfindet. Dabei wird im Spaltabstand, der durch den Außendurchmesser d_k des statischen Kavitators 31 und den Innendurchmesser D des Rohrstutzens 30 gebildet wird, das Stromkompressionsverhältnis nach der unten angegebenen Formel ermittelt: $${\mathrm{V}}_{\mathrm{BX}}\mathrm{•}{\mathrm{D}}^{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{V}\mathrm{•}\left({\mathrm{D}}^{\mathrm{2}}\mathrm{-}{{\mathrm{d}}^{\mathrm{2}}}_{\mathrm{K}}\right)\mathrm{,}$$

By means of the pump 35, the liquid flow (water) in the flow channel of the pipe socket 32 of the acceleration activator ( Fig. 2 ) at a speed of 7 m / s. Thereafter, this current gets into the conical part of the static cavitator 31, in which it twists and reaches the speed of 9 m / s. With this speed, the liquid flow enters the inner channel of the static cavitator 31. Here, the diameter of the flow passage of the pipe socket 32 is 2.4 times as large as the diameter of the inner channel, and the liquid flow rate increases up to 14 m / s. The internal channel of the static cavitator is not a flow channel. Therefore, the main stream, when it comes to its conical end, additionally twisted; he receives a retrograde movement. Through turbulence and heat development as a result of the conversion of kinetic energy into thermal energy, a primary cavitation bubble formation process is created. Furthermore, the main flow changes its direction of movement over the two rows of radial openings which serve as generators for a uniform flow of calibrated cavitation bubbles of the same diameter. The additionally developed thermal energy comes into the slot area at a speed of 24 m / s and enters the radial channels of the pipe socket 30, in which the active process of cavitation bubble collapse with energy development and local cumulative jet speed increase up to 700 m / s comes and in which the comminution of primary bubbles in their saturated flow with a smaller diameter up to 20-25 microns takes place. In this case, in the gap distance, which is formed by the outer diameter d _{k of} the static cavitator 31 and the inner diameter D of the pipe socket 30, the current compression ratio is determined according to the formula given below: $${\mathrm{V}}_{\mathrm{BX}}\mathrm{•}{\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="D"\; filenames="imgf0003.png,imgf0004.png"\; state="\{\{state\}\}">D</figure-callout>}}^{\mathrm{2}}\mathrm{=}\mathrm{V}\mathrm{•}\left({\mathrm{D}}^{\mathrm{2}}\mathrm{-}{{\mathrm{d}}^{\mathrm{2}}}_{\mathrm{K}}\right)\mathrm{.}$$

Hieraus folgt: $$\frac{{\mathrm{d}}_{\mathrm{K}}}{\mathrm{D}}\mathrm{=}\sqrt{\mathrm{1}\mathrm{-}\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{BX}}}{\mathrm{V}}}\mathrm{=}\sqrt{\mathrm{1}\mathrm{-}\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{24}}}\mathrm{=}\mathrm{0}\mathrm{,}\mathrm{84}\mathrm{,}$$

wobei

V_BX

die Anfangsgeschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms ist, die ihm durch die Pumpe erteilt wird,

V

die Flüssigkeitsstromgeschwindigkeit ist, die der Flüssigkeitsstrom am Eintritt in den Spaltabstand erhält,

d_k

der Kontinuitätskoeffizient (Kompressionsverhältnis) des Wasser-Luft-Gemischstroms ist und

D

der Innendurchmesser des Rohrstutzens 30 ist.

Es entsteht ein Wasser-Luft-Gemisch aus Blasen, das (im Unterschied zu Flüssigkeit) kompressibel ist und einen Luftvolumenanteil von 0,8 aufweist, wodurch die Entstehung von zusätzlichen Stoßwellen und einer Überschallströmung herbeigeführt wird. Die Schallgeschwindigkeit der Wasser-Luft-Gemisches wird nach der folgenden Wood's-Formel berechnet: $$\mathrm{a}\mathrm{\simeq }\sqrt{\frac{\mathrm{P}}{\mathrm{\alpha }\mathrm{•}\left(\mathrm{1}\mathrm{-}\mathrm{\alpha }\right){\mathrm{\rho }}_{\mathrm{x}}}}\mathrm{,}$$

wobei
P  der Druck im Wasser-Luft-Gemisch,
α  der Luftvolumenanteil und

  die Flüssigkeitsvolumendichte ist.It follows: $$\frac{{\mathrm{d}}_{\mathrm{K}}}{\mathrm{D}}\mathrm{=}\sqrt{\mathrm{1}\mathrm{-}\frac{{\mathrm{V}}_{\mathrm{BX}}}{\mathrm{V}}}\mathrm{=}\sqrt{\mathrm{1}\mathrm{-}\frac{\mathrm{7}}{\mathrm{24}}}\mathrm{=}\mathrm{0}\mathrm{.}\mathrm{84}\mathrm{.}$$

in which

V _BX

the initial velocity of the liquid stream given to it by the pump is

V

is the liquid flow rate that the liquid stream receives at entering the gap distance,

d _k

is the coefficient of continuity (compression ratio) of the water-air mixture stream and

D

the inner diameter of the pipe socket 30 is.

The result is a water-air mixture of bubbles, which (in contrast to liquid) is compressible and has an air volume fraction of 0.8, whereby the formation of additional shock waves and a supersonic flow is brought about. The sound velocity of the water-air mixture is calculated using the following Wood's formula: $$\mathrm{a}\mathrm{\simeq }\sqrt{\frac{\mathrm{P}}{\mathrm{\alpha }\mathrm{•}\left(\mathrm{1}\mathrm{-}\mathrm{\alpha }\right){\mathrm{\rho }}_{\mathrm{x}}}}\mathrm{.}$$

in which
P is the pressure in the water-air mixture,
α the air volume fraction and

the liquid volume density is.

Somit ist: α = 0,8, α(1 - α) = 0,16 und die Luftgeschwindigkeit für dieses Medium beträgt 25 m/s.Thus: α = 0.8, α (1-α) = 0.16 and the air velocity for this medium is 25 m / s.

Zur weiteren Aktivierung des Wärmebildungsprozesses mittels der Entstehung von Stoßwellen der Überschall- und Schlagkavitation beim Zusammenschluss von Blasen mit einem Durchmesser von bis zu 20-25 µm während ihrer Beklappung ist eine Überschallgeschwindigkeit des Wasser-Luft-Gemischstroms erforderlich, die im Spaltabstand und in der am Ende des statischen Kavitators 31 angeordneten Laval-Kavitationsdüse erreicht wird. Damit wird die augenblickliche Verengung und Erweiterung des Hauptflüssigkeitsstroms sichergestellt. Danach kommt der Hauptflüssigkeitsstrom in den Strömungsteil des Hochdruckkanals des Rohrstutzens 30, in dem ein vollständiges Punktzuklappen von Mikroblasen ohne Bildung von Kumulationsstrahlen vor sich geht, und somit erfolgt eine intensive Flüssigkeitserhitzung.For further activation of the heat generation process by means of the formation of shock waves of supersonic and Schlagkavitation the merger of bubbles with a diameter of up to 20-25 microns during its folding a supersonic velocity of the water-air mixture stream is required, the gap distance and in the am End of the static cavitator 31 arranged Laval cavitation nozzle is achieved. This ensures the instantaneous constriction and expansion of the main liquid flow. Thereafter, the main liquid flow comes into the flow part of the high-pressure passage of the pipe socket 30, in which a complete Punktzuklappen of micro bubbles without formation of cumulative jets is going on, and thus takes place an intensive liquid heating.

Anschließend gelangt der Flüssigkeitsstrom in den kegelförmigen Rohrstutzenkanal 28, in dem seine Geschwindigkeit wieder bis zu 5m/s ansteigt, und in den zylindrischen Rohrstutzenkanal 28 mit einem Durchmesser, der halb so groß wie der Durchmesser des Rohrstutzens 32 ist, in dem seine Geschwindigkeit bis zu 9m/s ansteigt und die Strombewegungsrichtung durch die Abschrägung des kegelförmigen Führungsflansches 27 im Strahlbeschleunigungskanal 29 abrupt gewechselt wird, der tangential zu Rohrstutzen-Durchflusskanal 26 verläuft. Dabei wird die Flüssigkeitsstromgeschwindigkeit bis auf 14 m/s erhöht. Wenn der Strom den Rohrstutzen 26 durchläuft, wird er verdreht, und als Folge kommt die Thermoenergieentwicklung zustande. Der Hauptflüssigkeitsstrom gelangt späterhin in den kegelförmigen Kanal 25, in dem er wieder eine Geschwindigkeit von 9m/s erhält, und in den Innenkanal des statischen Kavitators 24 gerät, in dem die gleichen physikalischen Erscheinungen wie bei Durchströmung des statischen Kavitators 31 mit der Thermoenergieentwicklung vorgehen. Wenn der Strom den Rohrstutzenkanal 28, den Flansch zum Wechseln der Strombewegungsrichtung und den Kanal 25, den Rohrstutzen 26 und den statischen Kavitator 24 des Rohrstutzens 22 durchläuft, wird anschließend die Temperatur des Hauptflüssigkeitsstroms stufenweise erhöht.Subsequently, the liquid flow passes into the conical pipe socket channel 28, in which its speed again increases up to 5m / s, and into the cylindrical pipe socket channel 28 with a diameter which is half the diameter of the pipe socket 32, in which its speed up to 9m / s increases and the direction of current flow is abruptly changed by the taper of the conical guide flange 27 in the jet acceleration channel 29, which runs tangentially to the pipe socket flow passage 26. The liquid flow rate is increased up to 14 m / s. When the current passes through the pipe socket 26, it is twisted, and as a result, the thermal energy development takes place. The main liquid flow later enters the conical channel 25, in which he again receives a speed of 9m / s, and device in the inner channel of the static Kavitators 24, in which proceed the same physical phenomena as when flowing through the static Kavitators 31 with the thermal energy development. When the flow passes through the pipe stub channel 28, the flow direction changing flange and the channel 25, the pipe stub 26 and the static cavitator 24 of the pipe stub 22, the temperature of the main liquid stream is then gradually increased.

Am Ausgang des Beschleunigungsaktivators (Fig. 2) wurde eine Spaltkanal 23 mit Öffnungen eingebaut. Beim Durchlaufen dieser Öffnungen wird der Hauptflüssigkeitsstrom beschleunigt, und es werden Kavitationsblasen gebildet, die in der Hochdruckkammer 1 platziert werden, und somit wird eine Thermoenergie entwickelt. Über den tangential zum Durchflusskanal des Rohrstutzens 2 angeordneten Spaltstrahl-Beschleunigungskanal kommt der Hauptflüssigkeitsstrom mit einer Geschwindigkeit von 9m/s in den Durchflusskanal des Zentralrohrstutzens des Wärmegenerators hinein; er wird verdreht, und dadurch wird die Thermoenergie entwickelt. Wenn der Hauptstrom den statischen Kavitator 3 und die die Blasen erzeugenden Öffnungen, die Radialkanäle 5 und die Laval-Düsen 6 durchläuft, wird ebenfalls Thermoenergie entwickelt. Dabei kommt der Strom in den kegelförmigen Rohrstutzenkanal 8 hinein, in dem er verdreht wird, und es wird wiederum Wärmeenergie entwickelt. Wenn der Hauptflüssigkeitsstrom in den Hauptstrom-Trennflansch 10 mit einem kegelförmigen Stromzerteiler gelangt, wird der Hauptstrom in einzelne Strömungen zerteilt, die in die tangential gerichteten Spaltkanäle 12, 13 und in die mindestens fünf Durchflusskanäle der Auslassstutzen 14 sowie in den Durchflusskanal des Druckstutzens 21 des Heizsystems bzw. des Warmwasserversorgungssystems gelangen. Somit erreicht der Strom eine Geschwindigkeit von 8m/s.At the output of the accelerator activator ( Fig. 2 ), a gap channel 23 was installed with openings. When passing through these openings, the main liquid flow is accelerated, and cavitation bubbles are formed in the high-pressure chamber 1, and thus a thermal energy is developed. About the tangential to the flow channel of the pipe socket 2 arranged gap jet acceleration channel of the main liquid flow comes at a speed of 9m / s into the flow channel of the central pipe socket of the heat generator; it is twisted, and thereby the thermal energy is developed. When the main flow passes through the static cavitator 3 and the bubble generating openings, the radial passages 5 and the Laval nozzles 6, thermal energy is also developed. In this case, the current comes into the conical pipe socket channel 8 in which it is twisted, and it is again developed heat energy. When the main liquid stream enters the main flow separation flange 10 with a conical flow divider, the main flow is divided into individual flows into the tangentially directed gap channels 12, 13 and into the at least five flow channels of the outlet ports 14 and into the flow channel of the pressure port 21 of the heating system or the hot water supply system. Thus the current reaches a speed of 8m / s.

Die Anordnung der Eingänge der Spaltkanäle 12, 13 zu den Stutzen 14, 21 ist in den Figuren 4 und 5 für die Nord- und Südhalbkugel gezeigt. Das hängt mit der Einwirkung des magnetischen Felds der Erde auf Wasser zusammen, das als Diamagnetikum fungiert und eine magnetische Empfindlichkeit von χ = - 13,0 · 10⁶ bei der Spiralbewegung des Hauptflüssigkeitsstroms aufweist; dabei hat dieser Strom die gleiche Richtung wie die Kraftvektorwirkung des magnetischen Felds der Erde in verschiedenen Halbkugeln, um die Hauptstromgeschwindigkeit zu erhöhen. Außerdem wird der Strom der in den Auslassstutzen 14 rotierenden Flüssigkeit von der Corioliskraft beeinflusst, die die Außenschichten der Flüssigkeit in einer Richtung rechtwinklig zu ihrer relativen Geschwindigkeitsrichtung ablenkt und auf die Wände des Durchflusskanals der Auslassstutzen 14 einen Druck ausüben wird, der die Thermoenergieentwicklung hervorruft.The arrangement of the inputs of the gap channels 12, 13 to the nozzle 14, 21 is in the FIGS. 4 and 5 shown for the northern and southern hemisphere. This is due to the action of the magnetic field of the earth on water, which acts as diamagnetic and has a magnetic sensitivity of χ = - 13.0 · 10 ⁶ in the spiral motion of the main liquid stream; while this current has the same direction as the force vector effect of the magnetic field of the earth in different hemispheres to increase the main flow rate. In addition, the flow of fluid rotating into the outlet port 14 is affected by the Coriolis force, which deflects the outer layers of the fluid in a direction perpendicular to their relative velocity direction and will exert a pressure on the walls of the flow passage of the outlet ports 14 causing the thermal energy development.

Die Querschnittsfläche des Spaltkanals 13 hängt vom Umfang des Heizmittels ab, das in den Druckstutzen 21 gefördert sein muss, und stellt eine variable Größe dar, die dadurch auch die Heizmittel-Fördergeschwindigkeit regelt.The cross-sectional area of the gap channel 13 depends on the circumference of the heating means, which must be conveyed into the discharge nozzle 21, and represents a variable size, which thereby also regulates the Heizmittel-conveying speed.

Danach gelangt der Flüssigkeitsstrom in die Innen-Durchflusskanäle von statischen Kavitatoren 15; er läuft über die Öffnungen 16, den Spaltstrombereich mit Kreisrinnen 17 im Auslassstutzen 19 und die Laval-Düsen 18. Dabei kommen die gleichen physikalischen Prozesse und die gleiche Thermoenergieentwicklung zustande, wie es beim Durchlauf des Flüssigkeitsstroms durch die statischen Kavitatoren des Beschleunigungsaktivators (Fig. 2) und des Zentralrohrstutzens 2 des Wärmegenerators der Fall ist. Wenn der Flüssigkeitsstrom die Düsenausgänge 20 der Auslassstutzen 19 passiert, die einen Kantenneigungswinkel von 45 Grad zur Auslassstutzenachse aufweist, wird zusätzlich Thermoenergie entwickelt. Dabei wird die Gesamtfläche des Thermodiffusionsprozesses mindestens fünfmal so groß im Vergleich mit der Konstruktion der Wärmegeneratoren mit einem Düsenausgang für die Betriebsflüssigkeit.Thereafter, the liquid flow enters the internal flow channels of static cavitators 15; it passes over the openings 16, the Spaltstrombereich with circular grooves 17 in the outlet port 19 and the Laval nozzles 18. The same physical processes and the same thermal energy development come about, as it flows through the liquid flow through the static cavitators of the acceleration activator ( Fig. 2 ) and the central pipe socket 2 of the heat generator is the case. When the liquid flow passes through the nozzle ports 20 of the outlet ports 19, which has an edge inclination angle of 45 degrees to the exhaust port axis, additional thermal energy is developed. At this time, the total area of the thermal diffusion process becomes at least five times larger compared with the construction of the heat generators having a nozzle outlet for the working liquid.

Auf diese Weise stellt die oben formulierte Aufgabe über die Verbesserung der Einrichtung mittels der Konstruktionsänderung und die Ergänzung durch neue Einrichtungen die Erzeugung einer großen Wärmeenergiemenge durch den Kavitationswärmegenerator sicher, um bedeutende Flüssigkeitsvolumen zu heizen und die Kontinuität der Wirkung der Wärmeenergie unter gleichzeitiger Flüssigkeitsförderung in die Zuführungsleitung zu bewerkstelligen.In this way, the above-stated objective of improving the apparatus by means of the design change and the addition of new equipment ensures the generation of a large amount of heat energy by the cavitation heat generator to heat significant volumes of liquid and the continuity of the thermal energy effect while conveying liquid into the feed line to accomplish.

Die Änderung der Anzahl von Beschleunigungsaktivator-Elementen und der Anzahl der konzentrisch um den Zentralrohrstutzen des Wärmegenerators angeordneten Rohrstutzen für den Betriebsflüssigkeitsaustritt bzw. die Änderung der Kanal-Querschnittsfläche der Zuführungsleitung ist für die Fachleute auf diesem Gebiet offensichtlich und kann deswegen nicht als Grundlage für die Verbesserung der Einrichtung in Bezug auf diese Erfindung benutzt werden.The change in the number of accelerator activator elements and the number of pipe stubs concentrically disposed around the central pipe stub of the heat generator and the changing of the duct cross-sectional area of the supply pipe will be apparent to those skilled in the art and therefore can not be considered a basis for improvement the device can be used in relation to this invention.

Der kontinuierliche Kavitationswärmegenerator und das hier angemeldete Wärmegewinnungsverfahren kann gemäß dieser Erfindung zur unabhängigen Heizung von Gebäuden und Bauten verschiedener Bestimmung sowie in der Landwirtschaft in den technischen Arbeitsabläufen bzw. zur Energieerzeugung verwendet werden.The continuous cavitation heat generator and the heat recovery process applied here can be used in accordance with this invention for the independent heating of buildings and buildings of various purposes as well as in agriculture in the technical work processes or for energy production.

Claims (2)

1. Continuous cavitation heat generator including an outlet and an inlet for the operating fluid, a pump (35) that is connected to the heat generator inlet, a stream accelerating channel (29), a feed pipeline, a return line (45), a unidirectional, conical connecting channel (8) and a conical main flow separating flange (10), characterised in that the cavitation heat generator additionally includes an accelerating activator for the operating fluid, the said accelerating activator comprising at least three connectors that are situated in a row and have diameters with different volume flow rates, in that the said connectors are connected with one another by means of flanges for changing the direction of flow and to a conical inclination and a stream accelerating channel (29) and in that the cavitation heat generator includes static cavitators (24, 31) with radially disposed openings (4, 16) for generating a flow from calibrated cavitation bubbles as well as Laval cavitation nozzles (6, 18), a high pressure chamber (1), at least five static cavitators (24, 41) that are situated in a central connector (2) and in outlet connectors (19) of the heat generator, and main flow separating flanges (10) for the main fluid flow, which at the same time passes into the outlet connectors (19) of the heat generator and into a pressure connector (21) of the supply line.
2. Method for recovering heat for heating buildings and structures by means of water flow turbulence and for ensuring the cavitation method of the said water flow by enhancing the resonance of the acoustic oscillations and percussion oscillations contained and created in the said flow and by using the continuous cavitation heat generator according to claim 1, characterised in that a 7% solution of ethylene glycol in water is provided and the operating fluid flow is then saturated with air, wherein the extent of the said saturation is 0.002 relative to the weight of the water.

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