RU2269075C1 - Cavitation-turbulent heat generator - Google Patents
Cavitation-turbulent heat generator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2269075C1 RU2269075C1 RU2004120521/06A RU2004120521A RU2269075C1 RU 2269075 C1 RU2269075 C1 RU 2269075C1 RU 2004120521/06 A RU2004120521/06 A RU 2004120521/06A RU 2004120521 A RU2004120521 A RU 2004120521A RU 2269075 C1 RU2269075 C1 RU 2269075C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- disks
- stator
- rotor
- peripheral
- rotors
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F24V40/00—Production or use of heat resulting from internal friction of moving fluids or from friction between fluids and moving bodies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в системах нагрева жидкости, применяемых для отопления жилых зданий и сооружений промышленного назначения.The invention relates to a power system and can be used in fluid heating systems used for heating residential buildings and industrial facilities.
В настоящее время в качестве теплогенераторов все шире применяются тепловые насосы. При работе в этих устройствах осуществляется обратный цикл, т.е. происходит поглощение теплоты из окружающей среды с последующей передачей ее телу с более высокой температурой.Currently, heat pumps are increasingly being used as heat generators. When working in these devices, a reverse cycle is performed, i.e. there is an absorption of heat from the environment with subsequent transfer to its body with a higher temperature.
Известны устройства тепловых насосов, использующих изменения физико-механических параметров среды, в частности давления и объема, для получения тепловой энергии.Known devices of heat pumps using changes in the physico-mechanical parameters of the medium, in particular pressure and volume, to produce thermal energy.
Известны роторный насос-теплогенератор, защищенный патентом РФ №2159901 (опубликован 27.11.2000) и насос-теплогенератор, защищенный патентом РФ №2160417 (опубликован 10.12.2000), имеющие полый корпус с всасывающим патрубком для подвода нагреваемой жидкости и нагнетательным патрубком для отвода нагретой жидкости, расположенные внутри корпуса ротор в виде центробежного колеса с отверстиями по периферии и статор с отверстиями, установленный коаксиально ротору.Known rotary heat pump, protected by RF patent No. 2159901 (published on 11.27.2000) and heat pump, protected by RF patent No. 2160417 (published on 12.12.2000), having a hollow body with a suction pipe for supplying a heated fluid and a discharge pipe for removing the heated liquids located inside the rotor body in the form of a centrifugal wheel with holes along the periphery and a stator with holes installed coaxially with the rotor.
Известен кавитационно-вихревой теплогенератор, защищенный свидетельством РФ на полезную модель №29127 (опубликован 27.04.2003), имеющий корпус с патрубками для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, расположенный внутри корпуса ротор, выполненный в виде двух соосных перфорированных сквозными отверстиями дисков, установленных с зазором относительно друг друга на независимых валах, имеющих самостоятельные приводы и вращающиеся навстречу друг другу. За прототип заявляемого изобретения выбран кавитационно-вихревой теплогенератор (заявка на выдачу патента РФ №2002119773/06, 7 F 24 J 3/00), содержащий корпус, имеющий патрубки для подвода нагреваемой жидкости и отвода нагретой жидкости, расположенный внутри корпуса статор, выполненный в виде одного или нескольких кольцевых дисков, перфорированных сквозными отверстиями, ротор, выполненный в виде двух перфорированных сквозными отверстиями дисков, установленных с зазором относительно друг друга на независимых валах, имеющих самостоятельные приводы и вращающиеся навстречу друг другу.Known cavitation-vortex heat generator, protected by the certificate of the Russian Federation for utility model No. 29127 (published 04/27/2003), having a housing with nozzles for supplying a heated fluid and the removal of heated fluid, located inside the rotor housing, made in the form of two coaxial perforated through holes of disks installed with a gap relative to each other on independent shafts having independent drives and rotating towards each other. For the prototype of the claimed invention, a cavitation-vortex heat generator was selected (application for the grant of a patent of the Russian Federation No. 2002119773/06, 7 F 24 J 3/00), comprising a housing having nozzles for supplying a heated fluid and removing heated fluid, a stator located inside the housing, made in in the form of one or more annular disks perforated through holes, a rotor made in the form of two disks perforated through holes mounted with a gap relative to each other on independent shafts with independent drives s and rotating towards each other.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности нагрева за счет интенсификации процесса нагрева.The technical result, to which the claimed invention is directed, is to increase the heating efficiency due to the intensification of the heating process.
Указанный технический результат достигается тем, что нагрев жидкости происходит последовательно в нескольких зонах прохождения жидкости через конструктивные элементы кавитационно-вихревого теплогенератора: в двух насосах-завихрителях, в двух полостях между решетками стартеров и кольцевыми решетками роторов, в полости между решетками роторов.The indicated technical result is achieved in that the fluid is heated sequentially in several zones of fluid passage through the structural elements of the cavitation-vortex heat generator: in two swirl pumps, in two cavities between the starter grids and the rotor ring gratings, in the cavity between the rotor gratings.
На чертеже показана схема кавитационно-вихревого теплогенератора.The drawing shows a diagram of a cavitation-vortex heat generator.
Кавитационно-вихревой теплогенератор состоит из корпуса 1 с подводящими 2 и отводящими 3 патрубками, в котором установлены статор, состоящий из двух кольцевых перфорированных сквозными отверстиями дисков 4 и два соосных ротора 5, установленные между дисками статора с зазором относительно друг друга и дисков статора, смонтированные на независимых валах 6, имеющих самостоятельные независимые приводы и вращающиеся в противоположные стороны. Каждый из роторов 5 выполнен в виде ступенчатого диска с утолщенной центральной частью 7 и утонченной периферийной частью 8. При этом кольцевые диски статора установлены в корпусе коаксиально относительно выступов центральных частей 7 роторов. На внешней плоскости центральной части 7 диска ротора смонтированы радиально направленные лопасти 9, закрытые кольцевой пластиной 10, образуя вихревой насос. При этом наружный диаметр кольцевой пластины 10 равен диаметру утолщенной центральной части ротора, а внутренний диаметр выполнен больше диаметра приводного вала, образуя входной проем 11 насоса-завихрителя. Входные патрубки 2 расположены на боковых поверхностях корпуса 1 напротив входных проемов 11 насосов-завихрителей, а выходные патрубки 3 расположены на периферийной поверхности корпуса 1 напротив утонченных периферийных частей 8 дисков роторов.The cavitation-vortex heat generator consists of a housing 1 with inlet 2 and outlet 3 nozzles, in which a stator is installed, consisting of two annular perforated through holes of the disks 4 and two coaxial rotors 5, mounted between the stator disks with a gap relative to each other and the stator disks, mounted on independent shafts 6 having independent independent drives and rotating in opposite directions. Each of the rotors 5 is made in the form of a stepped disk with a thickened central part 7 and a refined peripheral part 8. In this case, the annular disks of the stator are installed in the housing coaxially relative to the protrusions of the central parts 7 of the rotors. On the outer plane of the Central part 7 of the rotor disk mounted radially directed blades 9, closed by an annular plate 10, forming a vortex pump. The outer diameter of the annular plate 10 is equal to the diameter of the thickened central part of the rotor, and the inner diameter is made larger than the diameter of the drive shaft, forming the inlet opening 11 of the swirl pump. The inlet nozzles 2 are located on the side surfaces of the housing 1 opposite the inlet openings 11 of the swirl pumps, and the outlet nozzles 3 are located on the peripheral surface of the housing 1 opposite the thinned peripheral parts 8 of the rotor disks.
Кавитационно-вихревой теплогенератор работает следующим образом.Cavitation-vortex heat generator works as follows.
Жидкость за счет разрежения, создаваемого в насосах-завихрителях из подающих патрубков 2 через входные проемы 11, попадает в межлопастное пространство (зона А), где происходит первичное энергетическое возбуждение молекулярных структур жидкости за счет возникновения локальных областей завихрения, зон кавитации и высокоскоростной переориентации молекулярных структур и как следствие первый этап нагрева.The liquid due to the rarefaction created in the swirl pumps from the supply nozzles 2 through the inlet openings 11, enters the inter-blade space (zone A), where the primary energy excitation of the molecular structures of the liquid occurs due to the occurrence of local swirl regions, cavitation zones, and high-speed reorientation of molecular structures and as a result, the first stage of heating.
Затем жидкость попадает в полость перед решетками (перфорацией) кольцевых дисков 4 статора (зона Б), где возникает торможение жидкости и избыточное давление. Здесь молекулярные структуры жидкости стремятся вернуться в исходное состояние, что также приводит к выделению энергии.Then, the fluid enters the cavity in front of the gratings (perforation) of the annular disks 4 of the stator (zone B), where there is fluid inhibition and excess pressure. Here, the molecular structures of the liquid tend to return to their original state, which also leads to the release of energy.
Далее жидкость устремляется в каналы 12 решеток кольцевых дисков статора, через которые проходит в пульсирующем режиме с частотой открытия каналов, происходящего при совпадении отверстий перфорации кольцевых дисков статора с отверстиями перфорации диска ротора, и попадает в полости между подвижными дисками роторов и неподвижными кольцевыми дисками статора (зона В), где возникает первичное вихревое поле.Further, the liquid rushes into the channels 12 of the gratings of the stator ring disks, through which it passes in a pulsed mode with the frequency of opening of the channels, which occurs when the perforation holes of the stator ring disks coincide with the holes of the rotor disk perforation, and enters the cavities between the movable rotor disks and the stationary ring stator disks zone B), where the primary vortex field arises.
В этих полостях происходит следующий этап перестроения молекулярных структур жидкости. Образующиеся в этих полостях вихри жидкости имеют скорость вращения вокруг своей оси около 35000 оборотов в секунду. Возникающая здесь кавитация также способствует выделению энергии, которая расходуется на нагрев жидкости.In these cavities, the next stage in the reconstruction of the molecular structures of the liquid occurs. The fluid vortices formed in these cavities have a rotation speed around their axis of about 35,000 revolutions per second. Cavitation arising here also contributes to the release of energy, which is spent on heating the liquid.
Пройдя через открытые каналы неподвижных решеток кольцевых дисков статора и подвижных решеток роторов в полость между вращающимися в противоположных направлениях в параллельных плоскостях решетками роторов (зона Г), жидкость приобретает строго ориентированное вращательное движение. Здесь образуется множество "вихревых шнуров-торнадо", в которых молекулярные структуры жидкости кроме строгой ориентации подвержены воздействию "возмущающих" факторов. Это пульсирующее изменение давления, соответствующее частоте открытия каналов решеток кольцевых дисков статора, а также взаимодействие граничных слоев "торнадо", где происходит столкновение ориентированных молекулярных структур. Все это приводит к выделению большого количества энергии, направленной в генераторе на нагрев жидкости.Having passed through the open channels of the fixed gratings of the annular disks of the stator and the moving gratings of the rotors into the cavity between the rotor gratings rotating in opposite directions in parallel planes (zone D), the fluid acquires a strictly oriented rotational motion. Here, many “vortex cords-tornadoes” are formed, in which the molecular structures of the liquid, in addition to strict orientation, are affected by “disturbing” factors. This is a pulsating pressure change corresponding to the frequency of the opening of the channels of the gratings of the ring disks of the stator, as well as the interaction of the boundary layers of the tornado, where oriented molecular structures collide. All this leads to the release of a large amount of energy directed in the generator to heat the liquid.
Образовавшиеся здесь "вихри-торнадо" согласно проведенные расчетом имеют высокую скорость вращения - более 70000 оборотов в секунду. В результате действующих здесь центробежных сил, по оси таких "шнуров-торнадо" возникает разрежение, приводящее к образованию кавитационных каверн-пузырьков, т.е. кавитации, которые возникают с частотой, соответствующей частоте закрытия каналов решеток кольцевых дисков статора, т.е. понижению давления. Схлопывание кавитационных пузырьков по данным исследований Релея сопровождается скачками давления в граничных слоях до 10000 атм и температуры до 5000°С. Происходящие при этом физико-химические изменения как молекулярных структур, так и энергетических параметров молекулярных взаимодействий в жидкости приводят к выделению большого количества энергии.According to the calculations, the “tornado vortices” formed here have a high rotation speed of more than 70,000 rpm. As a result of the centrifugal forces acting here, a rarefaction occurs along the axis of such “tornado cords”, leading to the formation of cavitation cavernous bubbles, i.e. cavitation that occurs with a frequency corresponding to the closure frequency of the channels of the gratings of the annular stator disks, i.e. lowering the pressure. The collapse of cavitation bubbles according to Rayleigh studies is accompanied by pressure surges in the boundary layers up to 10,000 atm and temperatures up to 5,000 ° C. The physicochemical changes taking place in this case, both of molecular structures and of the energy parameters of molecular interactions in a liquid, lead to the release of a large amount of energy.
"Шнуры-торнадо" занимают весь объем между решетками роторов. В результате образуется "кавитационное вихревое поле", которое под воздействием центробежных сил устремляется к внешней границе решеток роторов и далее в выходной патрубок генератора. За счет высокой скорости проходящих в генераторе процессов и высокой скорости движения жидкости "кавитационное вихревое поле" не оказывает воздействия на элементы конструкции генератора.Tornado Cords occupy the entire volume between the rotor grilles. As a result, a “cavitation vortex field” is formed, which, under the influence of centrifugal forces, rushes to the outer boundary of the rotor gratings and then to the generator outlet pipe. Due to the high speed of the processes taking place in the generator and the high velocity of the fluid, the "cavitation vortex field" does not affect the structural elements of the generator.
В результате воздействия на жидкость кавитации высокоскоростных вихревых потоков высокочастотной пульсации давления происходит нарушение равновесного (латентного) состояния энергетического взаимодействия молекул жидкости, что приводит к выделению большого количества энергии.As a result of exposure to cavitation fluid of high-speed vortex flows of high-frequency pressure pulsation, the equilibrium (latent) state of the energy interaction of the liquid molecules is violated, which leads to the release of a large amount of energy.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004120521/06A RU2269075C1 (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | Cavitation-turbulent heat generator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004120521/06A RU2269075C1 (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | Cavitation-turbulent heat generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2269075C1 true RU2269075C1 (en) | 2006-01-27 |
Family
ID=36047937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004120521/06A RU2269075C1 (en) | 2004-07-05 | 2004-07-05 | Cavitation-turbulent heat generator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2269075C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007129876A1 (en) * | 2006-05-06 | 2007-11-15 | Kakimzhan Utkilbayev | Vortex heat-generator |
RU2527545C1 (en) * | 2012-11-26 | 2014-09-10 | Александр Ефимович Андронов | Multi-functional vortex heat generator (versions) |
RU2600656C2 (en) * | 2011-01-25 | 2016-10-27 | Максим Евгеньевич Никитин | Liquid agent heating and turbo-rotory generator to this end |
RU195477U1 (en) * | 2019-11-13 | 2020-01-29 | Евгений Александрович Кучер | Cavitation-vortex heat generator |
-
2004
- 2004-07-05 RU RU2004120521/06A patent/RU2269075C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007129876A1 (en) * | 2006-05-06 | 2007-11-15 | Kakimzhan Utkilbayev | Vortex heat-generator |
RU2600656C2 (en) * | 2011-01-25 | 2016-10-27 | Максим Евгеньевич Никитин | Liquid agent heating and turbo-rotory generator to this end |
RU2527545C1 (en) * | 2012-11-26 | 2014-09-10 | Александр Ефимович Андронов | Multi-functional vortex heat generator (versions) |
RU195477U1 (en) * | 2019-11-13 | 2020-01-29 | Евгений Александрович Кучер | Cavitation-vortex heat generator |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2015138381A1 (en) | Method and apparatus for heating liquids | |
RU2269075C1 (en) | Cavitation-turbulent heat generator | |
KR100990927B1 (en) | Disc type fluid heating device | |
CN103306736B (en) | A kind of power turbine and power engine thereof | |
RU2422733C1 (en) | Heat cavitation generator | |
RU2142604C1 (en) | Heat energy production process and resonant heat pump/generator unit | |
RU2633725C1 (en) | Method and device for producing steam | |
RU2201562C2 (en) | Cavitation-type driving heat generator | |
KR100723654B1 (en) | Apparatus for heat-generation | |
RU2235950C2 (en) | Cavitation-vortex heat generator | |
RU2658448C1 (en) | Multistage cavitation heat generator (embodiments) | |
WO2017200414A1 (en) | Method and device for producing steam | |
RU2527545C1 (en) | Multi-functional vortex heat generator (versions) | |
RU2719612C1 (en) | Heat generator | |
RU29127U1 (en) | Cavitation-vortex heat generator | |
RU61852U1 (en) | DRIVING CAVITATION HEAT AND STEAM GENERATOR | |
RU2346213C2 (en) | Power-generating plant centrifugal wheel | |
RU2823077C1 (en) | Cavitation heat generator | |
RU2334177C2 (en) | Cavitational heat generator | |
RU2282114C2 (en) | Vortex heat-generator | |
RU2411423C2 (en) | Method for obtaining steam-gas mixture and hot heat carrier from liquid and turbo-rotary steam-gas generator for its implementation | |
RU2632021C2 (en) | In-line heater of rotary type | |
RU2279018C1 (en) | Vortex type heat generator of hydraulic system | |
KR101020600B1 (en) | Disc type fluid heating device | |
RU2307988C1 (en) | Heat generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060706 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20081120 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090706 |