RU2272225C2 - Method of heating liquid - Google Patents

Abstract

FIELD: heat engineering.

SUBSTANCE: method intends for producing heat in alternative manner than during process of burning and can be used for heat supply in different branches of industry. Method of heating liquid is based upon forming steam by mechanical way followed by expansion; subsequent compression of steam till it condenses into liquid. Steam is formed by mechanical way due to creation of pressure gradient from degassed liquid followed by subsequent expansion. Compression and subsequent condensation are carried out by mechanical breaking of steam. Speedy flow of steam is produced and heat is supplied to steam during expansion followed by subsequent mechanical braking.

EFFECT: improved efficiency of liquid heating; widened area of application.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и предназначено для получения тепла иначе, чем в процессе горения, и может быть использовано для теплоснабжения в различных отраслях.The invention relates to heat engineering and is intended to produce heat differently than in the combustion process, and can be used for heat supply in various industries.

Известен способ нагрева жидкости, включающий направленную подачу потока воды под давлением в струйный аппарат, механическое изменение скорости потока в аппарате, реализованный теплогенераторами (RU 2045715, МПК⁶ F 25 B 29/00, опубл.1995 г., RU 2162571, МПК⁷ F 24 D 3/02, опубл.2001 г., RU 2161289, МПК⁷ F 24 H 3/02, опубл. 2001 г.).A known method of heating a fluid, including the directional flow of a stream of water under pressure into a jet apparatus, mechanical change of the flow rate in the apparatus, implemented by heat generators (RU 2045715, IPC ⁶ F 25 B 29/00, publ. 1995, RU 2162571, IPC ⁷ F 24 D 3/02, publ. 2001, RU 2161289, IPC ⁷ F 24 H 3/02, publ. 2001).

Этот способ основан на создании струйного истечения жидкости и ее нагрева при разгоне в струйном аппарате за счет возникающего центробежного эффекта и эффекта возникновения кавитационных пузырьков.This method is based on the creation of a jet fluid outflow and its heating during acceleration in a jet apparatus due to the resulting centrifugal effect and the effect of cavitation bubbles.

Недостатком такого способа является его низкая эффективность, что объясняется недостаточным подводом тепла к теплоносителю из окружающей среды, а также повышенный шум, вызываемый кавитационными процессами при работе устройств, осуществляющих этот способ.The disadvantage of this method is its low efficiency, which is explained by insufficient supply of heat to the coolant from the environment, as well as increased noise caused by cavitation processes during operation of devices that implement this method.

Кроме того, такой способ неосуществим в открытом пространстве, что ограничивает область его использования.In addition, this method is not feasible in open space, which limits the scope of its use.

Известен другой, наиболее близкий по технической сущности к заявляемому и принятый в качестве прототипа, способ нагрева жидкости, включающий образование пара механическим путем с расширением, последующее сжатие пара с его конденсацией в жидкость (RU 2153133, МПК⁷ F 25 B 29/00, опубл.2000 г.).Known for the other, closest in technical essence to the claimed and adopted as a prototype, a method of heating a liquid, including the formation of steam mechanically with expansion, the subsequent compression of the steam with its condensation in the liquid (RU 2153133, IPC ⁷ F 25 B 29/00, publ. .2000 g.).

Такой способ более эффективен, так как благодаря использованию пара обеспечивается возможность большего подвода тепла к теплоносителю из окружающей среды.This method is more efficient, since due to the use of steam, it is possible to supply heat to the coolant from the environment more.

Однако процесс инерционный; при его осуществлении происходит циклическое расширение и сжатие теплоносителя, что в свою очередь практически в два раза уменьшает количество передаваемой тепловой энергии в единицу времени обогреваемой среде и соответственно снижает ее среднюю температуру.However, the process is inertial; during its implementation, a cyclic expansion and contraction of the coolant occurs, which in turn almost halves the amount of transmitted thermal energy per unit time of the heated medium and, accordingly, reduces its average temperature.

Кроме того, такой способ также неосуществим в открытом пространстве, что ограничивает область его использования.In addition, this method is also not feasible in open space, which limits the scope of its use.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности нагрева жидкости за счет непрерывности осуществления процесса и расширение области его использования.The task of the invention is to increase the efficiency of heating the liquid due to the continuity of the process and the expansion of its scope.

Поставленная задача решается за счет усовершенствования способа нагрева жидкости, включающего образование пара механическим путем с расширением, последующее сжатие пара с его конденсацией в жидкость. Это усовершенствование заключается в том, что образование пара механическим путем осуществляют за счет создания градиента давления с последующим расширением, а сжатие и последующая конденсация осуществляются путем механического торможения пара.The problem is solved by improving the method of heating the liquid, including the formation of steam mechanically with expansion, the subsequent compression of the steam with its condensation in the liquid. This improvement lies in the fact that the formation of steam mechanically is carried out by creating a pressure gradient with subsequent expansion, and compression and subsequent condensation are carried out by mechanical braking of the steam.

Кроме того, последующее расширение пара может осуществляться в вакуум.In addition, subsequent expansion of the steam can be carried out in vacuum.

Кроме того, пар могут образовывать из дегазированной жидкости.In addition, steam may form from a degassed liquid.

Образование пара механическим путем за счет создания градиента давления, обеспечивающего получение пара, позволяет получить скоростной потока пара. Величина градиента давления определяется экспериментальным путем.The formation of steam mechanically by creating a pressure gradient that provides steam, allows you to get high-speed steam flow. The magnitude of the pressure gradient is determined experimentally.

Последующее расширение потока пара позволяет уменьшить его плотность и статическое давление для обеспечения эффективного подвода тепла к пару при последующем механическом его торможении.Subsequent expansion of the steam flow allows to reduce its density and static pressure to ensure effective heat supply to the steam during its subsequent mechanical braking.

Осуществление сжатия путем механического торможения пара обеспечивает нагрев тормозящего узла за счет уменьшения кинетической энергии части пара, что обеспечивает эффективный подвод тепла от тормозящего узла к остальной части пара, не подвергшегося торможению.The implementation of the compression by mechanical braking of the steam provides heating of the braking unit by reducing the kinetic energy of a part of the steam, which provides an efficient supply of heat from the braking unit to the rest of the steam that has not undergone braking.

Осуществление последующей конденсации путем механического торможения пара обеспечивает получение нагретой жидкости.The implementation of the subsequent condensation by mechanical braking of the vapor provides a heated liquid.

Осуществление последующего расширения в вакуум обеспечивает возможность получения пара без капель, что повышает эффективность нагрева. Кроме того, при этом для осуществления способа не требуется достижение больших давлений, что повышает безопасность при осуществлении способа.The subsequent expansion into vacuum provides the possibility of producing steam without drops, which increases the heating efficiency. In addition, while the implementation of the method does not require the achievement of high pressures, which increases safety during the implementation of the method.

Использование дегазированной жидкости для образования пара повышает эффективность нагрева за счет исключения уноса энергии выделяющимся газом из ускоренного потока.The use of a degassed liquid for steam generation increases the heating efficiency by eliminating the entrainment of energy by the gas released from the accelerated stream.

Предлагаемый способ поясняется чертежом, где изображена схема теплогенератора, осуществляющего предлагаемый способ.The proposed method is illustrated in the drawing, which shows a diagram of a heat generator implementing the proposed method.

Теплогенератор содержит насос 1, вход которого соединен с источником жидкости. Выход насоса 1 соединен напорным трубопроводом 2 с узлом создания градиента давления, например соплом 3. Перед соплом 3 установлен тормозящий узел 4, выполненный в виде набора сеток, и сборник горячей воды 5.The heat generator includes a pump 1, the input of which is connected to a source of liquid. The output of the pump 1 is connected by a pressure pipe 2 to the node creating a pressure gradient, for example, a nozzle 3. In front of the nozzle 3, a braking unit 4 is installed, made in the form of a set of grids, and a hot water collector 5.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.The proposed method is as follows.

Жидкость насосом 1 под давлением по напорному трубопроводу 2 подается в сопло 3, на котором за счет создания градиента давления происходит образование пара. Пар при выходе из сопла 3 расширяется в пространстве между соплом 3 и тормозящим узлом 4. При взаимодействии сетками тормозящего узла 4 происходит нагрев сеток тормозящего узла 4 за счет уменьшения кинетической энергии части пара, что обеспечивает эффективный подвод тепла от сеток тормозящего узла 4 к остальной части пара, еще не подвергшегося торможению (сжатию). На сетках узла 4 также осуществляется последующая конденсация воды, которая собирается в сборнике 5 и отправляется потребителю или на вход насоса 1 для усиления эффекта нагрева.The liquid pump 1 under pressure through the pressure pipe 2 is fed into the nozzle 3, on which, due to the creation of a pressure gradient, the formation of steam. The steam at the exit from the nozzle 3 expands in the space between the nozzle 3 and the braking unit 4. When interacting with the grids of the braking unit 4, the grids of the braking unit 4 are heated by reducing the kinetic energy of the steam part, which provides an efficient heat supply from the grids of the braking unit 4 to the rest steam not yet subjected to braking (compression). Subsequent condensation of water is also carried out on the grids of unit 4, which is collected in a collector 5 and sent to the consumer or to the inlet of pump 1 to enhance the heating effect.

Предлагаемым способом производили нагрев дегазированной воды с исходной температурой в зоне А ~10°С. Насосом осуществляли подачу воды под давлением более 20 МПа через сопло с отверстием диаметром 0,2 мм. При этом получили холодный пар, который был направлен в тормозной узел, расположенный на расстоянии 5-50 мм от торца сопла. В результате получили воду, температура которой в зоне С отличалась от температуры в зоне В от десятых долей до десятков градусов в зависимости от качества дегазации воды.The proposed method produced heating of degassed water with an initial temperature in zone A ~ 10 ° C. The pump supplied water under a pressure of more than 20 MPa through a nozzle with an opening with a diameter of 0.2 mm. In this case, cold steam was obtained, which was sent to the brake assembly located at a distance of 5-50 mm from the end of the nozzle. As a result, water was obtained whose temperature in zone C differed from the temperature in zone B from tenths to tens of degrees, depending on the quality of water degassing.

Предлагаемым способом также осуществляли образование пара в замкнутой вакуумной системе с глубиной вакуума ~20 кПа с торможением полученного пара на выходе из вакуумной системы.The proposed method also carried out the formation of steam in a closed vacuum system with a vacuum depth of ~ 20 kPa with braking the resulting steam at the outlet of the vacuum system.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет повысить эффективность нагрева жидкости за счет получения непрерывного скоростного потока пара, эффективного подвода тепла к пару при расширении и последующем механическом его торможении. При этом повышается количество передаваемой тепловой энергии в единицу времени обогреваемой среде.Thus, the application of the proposed method allows to increase the efficiency of heating the liquid by obtaining a continuous high-speed steam flow, efficient supply of heat to the steam during expansion and its subsequent mechanical braking. At the same time, the amount of transferred thermal energy per unit time of the heated medium increases.

Кроме того, предлагаемый способ может быть осуществлен не только в замкнутой системе, но и в открытой, что расширяет область его использования.In addition, the proposed method can be implemented not only in a closed system, but also in an open system, which expands the scope of its use.

Claims (2)

1. Способ нагрева жидкости, включающий получение скоростного потока механическим путем за счет создания градиента давления, его расширение и последующее сжатие путем механического торможения, отличающийся тем, что за счет создания градиента давления получают скоростной поток пара из дегазированной жидкости.1. A method of heating a fluid, including obtaining a high-speed flow mechanically by creating a pressure gradient, expanding it and then compressing it by mechanical braking, characterized in that due to the creation of a pressure gradient, a high-speed steam flow is obtained from a degassed liquid. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расширение осуществляют в вакуум.2. The method according to claim 1, characterized in that the expansion is carried out in vacuum.