RU2609553C2 - Device for heating fluid - Google Patents

Device for heating fluid Download PDF

Info

Publication number
RU2609553C2
RU2609553C2 RU2015114602A RU2015114602A RU2609553C2 RU 2609553 C2 RU2609553 C2 RU 2609553C2 RU 2015114602 A RU2015114602 A RU 2015114602A RU 2015114602 A RU2015114602 A RU 2015114602A RU 2609553 C2 RU2609553 C2 RU 2609553C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heating
vibration damping
housing
liquid according
power pump
Prior art date
Application number
RU2015114602A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015114602A (en
Inventor
Евгений Геннадьевич Иванов
Борис Александрович Гордеев
Никита Владимирович Кокорин
Алексей Евгеньевич Иванов
Original Assignee
Евгений Геннадьевич Иванов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Геннадьевич Иванов filed Critical Евгений Геннадьевич Иванов
Priority to RU2015114602A priority Critical patent/RU2609553C2/en
Publication of RU2015114602A publication Critical patent/RU2015114602A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2609553C2 publication Critical patent/RU2609553C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24VCOLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V99/00Subject matter not provided for in other main groups of this subclass

Landscapes

  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to the cavitation type heat generators for heating liquids in hydraulic systems for different purposes, and can also be used as mixers of various liquids, dispersing, breaking molecular bonds in complex fluids, changes in physical and mechanical properties of liquids. A device for heating fluid provided with a heat source, which contains a cyclone 1 as a snail with a tangential inlet socket 2, and the central outlet, that is connected with the housing 4, which has tube made form with a braking device 5, a power pump 7, connected to the inlet 2 of the heat generator snail and returnable conduit 6 with its output housing; in the fields of heat generator connections with the power pump 7 and return pipe 6, antivibration hubs 8 and 9 are installed.
EFFECT: usage of the invention should increase the efficiency of the liquid heating device.
8 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к теплогенераторам кавитационного типа для разогрева жидкостей в гидросистемах различного назначения, а также может быть использовано в качестве смесителей различных жидкостей, диспергирования, разрушения молекулярных связей в сложных жидкостях, изменения физико-механических свойств жидкостей.The invention relates to cavitation-type heat generators for heating liquids in hydraulic systems for various purposes, and can also be used as mixers for various liquids, dispersing, breaking molecular bonds in complex liquids, changing the physicomechanical properties of liquids.

Известно устройство для получения тепла (патент RU №2140042, кл. 6 F24D 3/02), включающее теплогенератор, выполненный в виде вихревой камеры с форсункой для тангенциального подвода теплоносителя и отводного патрубка в центре торцевой части с возможностью изменения диаметра выходного отверстия, насос и теплообменник, объединенные посредством тепловой магистрали в замкнутый контур. За счет возможности изменения диаметра выходного отверстия отводного патрубка повышается эффективность работы устройства для получения тепла. При этом футерование внутренней поверхности вихревой камеры неметаллическим изоляционным материалом снижает тепловые потери в зоне производства энергии, однако в этом случае в качестве теплоносителя используется воздух, а это обуславливает низкие удельные показатели по выработке тепловой энергии.A device for producing heat is known (patent RU No. 2140042, class 6 F24D 3/02), including a heat generator made in the form of a vortex chamber with an nozzle for tangential inlet of a heat carrier and an outlet pipe in the center of the end part with the possibility of changing the diameter of the outlet, the pump and heat exchanger combined through a heat pipe into a closed loop. Due to the possibility of changing the diameter of the outlet of the outlet pipe, the efficiency of the device for generating heat is increased. At the same time, lining the inner surface of the vortex chamber with a non-metallic insulating material reduces heat losses in the energy production zone, however, in this case, air is used as a heat carrier, and this leads to low specific indicators for the generation of thermal energy.

В известном теплогенераторе устройства для отопления помещений (патент RU №2490556, кл. F24D 3/08), содержащем корпус нагревательного элемента с теплообменной камерой, заполненной теплоносителем, нагревательный элемент, имеющий три электрода по числу фаз питающего напряжения, каждый из которых непосредственно соединен с соответствующей фазой переменного тока и закреплен через диэлектрическую вставку изолированно в одной точке к корпусу, устройство закручивания потока и блок управления режимом нагрева, при этом теплоноситель перемещается в магистрали под воздействием давления, создаваемого, например, насосом, устройство закручивания потока выполнено перфорированным, один торец которого закреплен неподвижно на фланце, соединенном через уплотнение с корпусом, а противоположный торец имеет зазор с частью расположенного вертикально корпуса, где закреплен электрод с диэлектрической вставкой.In the known heat generator of a device for heating rooms (patent RU No. 2490556, class F24D 3/08), comprising a housing of a heating element with a heat exchange chamber filled with a heat carrier, a heating element having three electrodes according to the number of phases of the supply voltage, each of which is directly connected to the corresponding phase of the alternating current and is fixed through a dielectric insert in isolation at one point to the housing, a flow swirling device and a heating mode control unit, while the coolant moves in m gistrali under pressure created by, for example, a pump, flow twisting device is perforated, one end of which is fixedly mounted on the flange connected with the housing through the seal, and the opposite end portion has a gap with a vertically disposed housing which is fixed electrode with a dielectric insert.

Рабочий процесс рассматриваемого устройства основан на двух принципах действия:The workflow of the device in question is based on two operating principles:

- производство тепловой энергии гидродинамическим методом;- production of thermal energy by the hydrodynamic method;

- производство тепловой энергии электронагревательными устройствами (ТЭНами), однако использование последних связано с повышенными рисками пробоя этих нагревателей и возникновением опасности от поражения электрическим током биологических объектов при контакте как с арматурой, так и с самим теплоносителем, хотя они изолированы диэлектрическими вставками.- the production of thermal energy by electric heating devices (TENs), however, the use of the latter is associated with increased risks of breakdown of these heaters and the risk of electric shock to biological objects in contact with both the valves and the coolant itself, although they are insulated by dielectric inserts.

Известно нагревательное устройство (патент RU №2096695, кл. 6 F24J 3/00), содержащее напорную и обратную линии, соединенные между собой с одной стороны через насос, а с другой стороны переточным трубопроводом с регулирующей арматурой и подключенные со стороны последнего к прямой и обратной магистралям потребителя тепла с образованием внешнего циркуляционного контура, причем напорная линия снабжена гидродинамическим нагревательным средством, а регулирующая арматура переточного трубопровода выполнена по крайней мере в виде двух последовательно включенных в переточный трубопровод регулирующих вентилей, напорная линия в виде по крайней мере двух параллельных ветвей, а гидродинамическое нагревательное средство в виде по крайней мере двух теплогенераторов кавитационного типа, каждый из которых установлен на одной из упомянутых ветвей, причем одна из последних подключена к переточному трубопроводу между ее вентилями для образования внутреннего циркуляционного контура и для обеспечения возможности совместной или раздельной оптимальной работы с внешним контуром циркуляций, образованным другой ветвью. Кроме того, контуры снабжены дополнительными кавитационными теплогенераторами, включенными последовательно основным.A heating device is known (patent RU No. 2096695, class 6 F24J 3/00) containing pressure and return lines connected to each other on the one hand through a pump, and on the other hand by a transfer pipe with control valves and connected from the latter to the direct and return to the heat consumer lines with the formation of an external circulation circuit, and the pressure line is equipped with a hydrodynamic heating means, and the control valves of the transfer pipe are made in at least two in series control valves included in the transfer piping, a pressure line in the form of at least two parallel branches, and a hydrodynamic heating means in the form of at least two cavitation-type heat generators, each of which is installed on one of the mentioned branches, one of which is connected to the transfer piping between its valves for the formation of an internal circulation circuit and to ensure the possibility of joint or separate optimal operation with an external circuit, azovannym another branch. In addition, the circuits are equipped with additional cavitation heat generators, connected in series with the main one.

Известное техническое решение позволяет регулировать количество вырабатываемого тепла в зависимости от его потребности путем включения в работу разного числа нагревателей, а также проводить профилактические работы поочередно на каждом без прерывания процесса нагрева. Однако конструкция рассматриваемого нагревательного устройства предполагает разветвленную трубопроводную систему с несколькими контурами движения рабочей среды, и кроме того, она представляет из себя многорамную динамическую систему, отдельные звенья которой совершают колебания сложных форм.The known technical solution allows you to adjust the amount of heat generated depending on its needs by turning on a different number of heaters, as well as carry out preventive maintenance in turn on each without interrupting the heating process. However, the design of the heating device in question involves a branched pipeline system with several circuits of movement of the working medium, and in addition, it is a multi-frame dynamic system, individual links of which vibrate in complex forms.

Наиболее близким к заявляемому является техническое решение по патенту РФ №2045715, М. кл. 6 F25B 29/00, устройство для нагрева жидкости, принятое за прототип, включающее теплогенератор, содержащий циклон в виде улитки с тангенциальным входным патрубком и центральным выходным отверстием, соединенным с корпусом, выполненным в виде трубы, выход которой содержит тормозное устройство и возвратным трубопроводом соединен с входом в силовой насос.Closest to the claimed is a technical solution according to the patent of the Russian Federation No. 2045715, M. cl. 6 F25B 29/00, a fluid heating device adopted as a prototype, comprising a heat generator comprising a cyclone in the form of a scroll with a tangential inlet and a central outlet connected to a housing made in the form of a pipe, the outlet of which contains a brake device and a return pipe is connected with the entrance to the power pump.

Однако протеканию рабочего процесса этого устройства в том виде, в котором он исполнен, сопутствует ряд недостатков. Сущность рабочего процесса этого устройства заключается прежде всего в том, что теплогенераторы рассматриваемого класса являются жидкостными свистками, которые создают звуковое поле в своем внутреннем объеме, через который проходит жидкость. При этом в фазе разрежения звуковой волны (Фиг. 1) в жидкости на зародышах образуются и растут кавитационные полости, а в фазе избыточного давления они мгновенно схлопываются, осуществляя уплотнение энергии как в пространстве, так и во времени с ростом температуры в точке схлопывания до 6000°К.However, the flow of the working process of this device in the form in which it is executed, is accompanied by a number of disadvantages. The essence of the working process of this device is primarily that the heat generators of this class are liquid whistles that create a sound field in their internal volume through which the liquid passes. Moreover, in the rarefaction phase of the sound wave (Fig. 1), cavitation cavities form and grow in the liquid on the embryos, and in the overpressure phase they instantly collapse, compressing the energy both in space and in time with increasing temperature at the collapse point to 6000 ° K.

Механизм образования звуковых волн в таких устройствах сводится к проявлению действия совокупности нескольких процессов. Во-первых, сам процесс истечения затопленной струи из тангенциального патрубка в циклон является источником звука. Так, выход струи в затопленное пространство является местным сопротивлением, обуславливающим на конечном участке подводящего канала избыточное по отношению к этому пространству давление, пропорциональное скоростному напору. Следовательно, при выходе потока из отверстия с него снимается экранирующее действие стенок подводящей трубы, и он за счет упругих сил расширяется. Далее по мере продвижения потока сначала также за счет действия упругих сил, внешнего давления и позднее инерционных сил, он обжимается, а позже, за счет упругих сил, снова расширяется и т.д. Таким образом, струя представляет собой свободный поток с чередующимися по его длине областями сжатий и разрежений (Иванов Е.Г. О радиальной составляющей струйного течения в затопленном пространстве / Сборник научных трудов 6-й Международной научно-технической конференции «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития» / СПб.: Изд-во Политехн. ун-та. - 2010. - С. 76-83). Поэтому все затопленные струи шумят с основной частотой, определяемой скоростью потока и диаметром сопла.The mechanism of formation of sound waves in such devices is reduced to the manifestation of the action of a combination of several processes. Firstly, the process of the outflow of a flooded jet from a tangential nozzle to a cyclone is a sound source. So, the exit of the jet into the flooded space is a local resistance, which causes an excess pressure relative to this space in the final section of the inlet channel, which is proportional to the pressure head. Therefore, when the stream exits the hole, the screening effect of the walls of the supply pipe is removed from it, and it expands due to elastic forces. Further, as the flow advances, first also due to the action of elastic forces, external pressure and later inertial forces, it is crimped, and later, due to elastic forces, it expands again, etc. Thus, the jet is a free flow with alternating compression and rarefaction regions (Ivanov E.G. On the radial component of the jet flow in flooded space / Collection of scientific papers of the 6th International Scientific and Technical Conference "Hydraulic machines, hydraulic drives and hydropneumatic automation . Current state and development prospects "/ SPb .: Publishing house of the Polytechnic University. - 2010. - S. 76-83). Therefore, all flooded jets make noise with a fundamental frequency determined by the flow rate and nozzle diameter.

Вторым источником звукообразования является взаимодействие в циклоне входной части потока с другой его частью, совершившей полный оборот вдоль цилиндрической обечайки циклона. В этом случае вторая, т.е. совершившая полный оборот, часть потока за счет скоростной составляющей напора обжимает входящую часть, уменьшая проходное сечение и увеличивая тем самым гидравлическое сопротивление на входе в улитку циклона. Увеличенное гидравлическое сопротивление вызывает уменьшение скорости входного потока, что приводит к возрастанию пьезометрической составляющей напора потока перед сопротивлением. Повышенное давление перед сопротивлением обеспечивает отжим второй, то есть окружной части потока, снижение гидравлического сопротивления для входного компонента и далее увеличенный его расход, причем как за счет увеличенного сечения, так и за счет прибавки скорости. Произошедший переход энергии в кинетическую форму уменьшает пьезометрическую часть входного потока, что вновь приводит к его обжиму окружным потоком и т.д.The second source of sound generation is the interaction in the cyclone of the input part of the stream with its other part, which has completed a complete revolution along the cylindrical shell of the cyclone. In this case, the second, i.e. having made a complete revolution, part of the flow, due to the velocity component of the pressure, compresses the inlet part, reducing the flow area and thereby increasing the hydraulic resistance at the inlet to the cyclone cochlea. The increased hydraulic resistance causes a decrease in the input flow rate, which leads to an increase in the piezometric component of the flow head before the resistance. The increased pressure before the resistance ensures the extraction of the second, that is, the circumferential part of the flow, a decrease in the hydraulic resistance for the input component and then its increased flow rate, both due to the increased cross section and due to the increase in speed. The transition of energy into kinetic form reduces the piezometric part of the input stream, which again leads to its compression by a circular stream, etc.

Для второй части потока имеют место аналогичные периодические переходы, но в противофазе переходам на входной части, а в качестве гидравлического сопротивления выступает поворот потока от касательного направления в месте взаимодействия внутрь циклона. Таким образом, периодическое изменение давления в зонах обжатия является источником упругих колебаний, т.е. звуковых волн.For the second part of the flow, similar periodic transitions take place, but in antiphase to transitions at the inlet part, and the flow resistance from the tangential direction at the point of interaction inside the cyclone acts as hydraulic resistance. Thus, a periodic change in pressure in the compression zones is a source of elastic vibrations, i.e. sound waves.

Целесообразно, чтобы длина цилиндрической части корпуса была кратна целому числу полудлин звуковых волн. В этом случае волны расчетных частот 1-3 кГц, вошедшие в корпус, будут отражаться от жесткого противоположного конца корпуса и поэтому начало и конец цилиндрической части корпуса станут узлами, а середина - пучностью стоячей волны. Стоячая же волна предполагает удвоенную амплитуду колебаний, следовательно, и больший уровень энергии, запасенный кавитационной каверной перед схлопыванием, и большее тепловыделение в акте схлопывания.It is advisable that the length of the cylindrical part of the body be a multiple of an integer number of half-lengths of sound waves. In this case, the waves of the calculated frequencies of 1-3 kHz entering the body will be reflected from the hard opposite end of the body and therefore the beginning and end of the cylindrical part of the body will become nodes, and the middle will be the antinode of the standing wave. The standing wave implies a doubled amplitude of oscillations, therefore, a greater energy level stored by the cavitation cavity before collapse, and greater heat release in the act of collapse.

В итоге можно констатировать, что в улитке создаются акустические сигналы, основной из которых от взаимодействия входного и окружного потоков в районе языка, а в корпусе происходит его усиление за счет образования стоячей волны. Следовательно, в улитке и середине длины корпуса имеют место акустико-кавитационные процессы.As a result, it can be stated that acoustic signals are generated in the cochlea, the main of which is from the interaction of the input and peripheral flows in the region of the tongue, and in the case it is amplified due to the formation of a standing wave. Consequently, acoustic-cavitation processes take place in the cochlea and in the middle of the body length.

Первой отрицательной особенностью рассматриваемого рабочего процесса является то, что в нем участвуют источники дополнительных вибраций: энергетическая установка - двигатель; нагнетательная - насос. Эти объекты излучают упругие колебания различных частот и амплитуд:The first negative feature of the considered workflow is that it involves sources of additional vibrations: power plant - engine; discharge pump. These objects emit elastic vibrations of various frequencies and amplitudes:

- частота питающего электрического тока дает диапазон механических биений в районе 50 Гц;- the frequency of the supplying electric current gives a range of mechanical beats in the region of 50 Hz;

- собственные частоты каждого из элементов технической системы также дают свои диапазоны;- the natural frequencies of each of the elements of the technical system also give their ranges;

- рабочий процесс насоса дает колебания:- the pump process gives fluctuations:

- - во-первых, с частотами, кратными частоте вращения вала насоса;- - firstly, with frequencies that are multiples of the frequency of rotation of the pump shaft;

- - во-вторых, с частотами, кратными произведению частоты вращения вала на число лопастей;- - secondly, with frequencies that are multiples of the product of the shaft rotation frequency by the number of blades;

- - в-третьих, с диапазоном частот, обусловленным кавитационными процессами в самом насосе и т.д.- - thirdly, with a frequency range due to cavitation processes in the pump itself, etc.

В итоге на генерируемые волны накладываются внешние возмущения, снижая эффективность акустической кавитации, в результате, кроме полезного диапазона (1-3 кГц) генерируется широкий спектр частот (Фиг. 2), на что затрачивается дополнительная энергия. В этом случае:As a result, external disturbances are superimposed on the generated waves, reducing the efficiency of acoustic cavitation, as a result, in addition to the useful range (1-3 kHz), a wide spectrum of frequencies is generated (Fig. 2), which requires additional energy. In this case:

- чрезмерно высокая частота колебаний (более 10 кГц) не позволяет кавитационному пузырьку приобрести необходимый запас упругой энергии, и в результате процесс схлопывания недостаточно повышает температуру жидкости;- an excessively high oscillation frequency (more than 10 kHz) does not allow the cavitation bubble to acquire the necessary reserve of elastic energy, and as a result, the collapse process does not sufficiently increase the temperature of the liquid;

- при низкой частоте увеличенная в размерах кавитационная каверна (пузырек) в короткую фазу схлопывания не успевает полностью исчезнуть,- at a low frequency, the increased in size cavitation cavity (bubble) in the short phase of collapse does not have time to completely disappear,

а только пульсирует. Отсутствие же удара при схлопывании также исключает следствия, в результате которых вода должна нагреваться.it just pulsates. The absence of a blow during the collapse also excludes the consequences, as a result of which the water should be heated.

То есть согласно амплитудно-частотной характеристике (Фиг. 2) рассматриваемого устройства слишком малая доля энергии реализуется в полезные частоты и его эффективность очень низка.That is, according to the amplitude-frequency characteristic (Fig. 2) of the device in question, too little of the energy is realized in useful frequencies and its efficiency is very low.

С другой стороны, те упругие волны, которые специально производятся в циклоне и должны усиливаться в корпусе, на его окончаниях отражаются не абсолютно, а с потерями, поскольку при этом часть упругой энергии распространяется в соседствующие металлоконструкции за счет их непосредственного контакта. В результате амплитуда произведенных упругих колебаний становится значительно ниже ожидаемых значений, да и номиналы их частот также находятся в состоянии дрейфа, так как процесс отражения принимает вероятностный характер. В этом случае подводимая энергия, вместо того чтобы преобразовываться в полезную форму, рассеивается через жесткие связи в контактирующие с корпусом и циклоном соседние конструкции.On the other hand, those elastic waves that are specially generated in the cyclone and must be amplified in the body, are not reflected at its ends, but with losses, since part of the elastic energy propagates into adjacent metal structures due to their direct contact. As a result, the amplitude of the produced elastic vibrations becomes much lower than the expected values, and the nominal values of their frequencies are also in a drift state, since the reflection process takes on a probabilistic nature. In this case, the supplied energy, instead of being converted into a useful form, is dissipated through hard bonds into adjacent structures in contact with the body and cyclone.

При этом асимметричность условий соседства непосредственно самого корпуса в местах его соединения с циклоном и возвратным трубопроводом также существенно влияет на характеристики производимой стоячей волны. Причем стоячая волна может и не состояться, поскольку разная степень отражения от соседствующих корпусу элементов конструкции, имеющих разную массу, жесткость, способ закрепления, обуславливает отличия между прямой и отраженной волнами. То есть между способом закрепления корпуса, его длиной, диаметром, толщиной стенки, упругими свойствами его материала и рабочей жидкости должно выполняться условие по образованию и последующему поддержанию стоячей волны.In this case, the asymmetry of the conditions of the neighborhood of the housing itself in the places of its connection with the cyclone and the return pipe also significantly affects the characteristics of the produced standing wave. Moreover, the standing wave may not take place, since a different degree of reflection from structural elements adjacent to the casing, having different masses, stiffnesses, and methods of fastening, causes differences between the direct and reflected waves. That is, between the method of fixing the body, its length, diameter, wall thickness, elastic properties of its material and the working fluid, the condition for the formation and subsequent maintenance of a standing wave must be fulfilled.

Другим важным обстоятельством являются вибрационные качества материала корпуса, то есть его звенящие свойства. Так, при изготовлении корпуса из материала с вязкими свойствами (например, свинец) он будет иметь большую величину декремента затухания, то есть упругие силы при колебаниях будут в значительной степени подавляться силами внутреннего и внешнего трения. Следовательно, в этом случае либо вообще не возникнет стоячая волна, либо на ее поддержание необходимо затрачивать, то есть подводить, значительное количество энергии.Another important circumstance is the vibrational qualities of the body material, that is, its ringing properties. So, in the manufacture of a body made of a material with viscous properties (for example, lead), it will have a large attenuation decrement, i.e., elastic forces during oscillations will be largely suppressed by the forces of internal and external friction. Therefore, in this case either a standing wave will not occur at all, or it is necessary to expend, that is, bring in, a significant amount of energy to maintain it.

При изготовлении корпуса из материала со звенящими свойствами (например, бронза) он будет иметь меньшую величину декремента затухания (большую добротность), следовательно, для поддержания стоячей волны потребуется либо меньшее количество подводимой энергии, либо при том же ее уровне амплитуда будет иметь большую величину. Однако изготовление всех элементов устройства из таких материалов, во-первых, неоправданно дорого, во-вторых, в этом случае значительно усилится взаимное влияние колебательных процессов от составляющих конструкцию устройства звеньев.When a body is made of a material with ringing properties (for example, bronze) it will have a lower attenuation decrement (higher quality factor), therefore, to maintain a standing wave, either a smaller amount of supplied energy will be required, or at the same level its amplitude will have a large value. However, the manufacture of all elements of the device from such materials, firstly, is unreasonably expensive, and secondly, in this case, the mutual influence of oscillatory processes on the components that make up the structure of the device will increase significantly.

Очередным недостатком прототипа является то, что возвратный трубопровод в исходной конструкции выполняет лишь одну функцию - возвращает рабочую жидкость после ее участия в рабочем процессе в силовой насос для работы в следующем цикле. Его наличие так же обуславливает гидравлические сопротивления от течения по нему рабочей жидкости и влияние его вибрационных качеств на динамический процесс в корпусе.Another disadvantage of the prototype is that the return pipe in the original design performs only one function - returns the working fluid after it participates in the work process to the power pump to work in the next cycle. Its presence also determines the hydraulic resistance from the flow of working fluid through it and the influence of its vibrational qualities on the dynamic process in the housing.

Целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности рабочего процесса устройства для нагрева жидкости.The aim of the proposed technical solution is to increase the efficiency of the working process of the device for heating the liquid.

Для достижения поставленной цели в устройстве для нагрева жидкости, включающем теплогенератор, содержащий циклон в виде улитки с тангенциальным входным патрубком и центральным выходным отверстием, соединенным с корпусом, выполненным в виде трубы с тормозным устройством, силовой насос, соединенный с входным патрубком теплогенератора и возвратным трубопроводом с выходом его корпуса, в местах соединения теплогенератора с силовым насосом и возвратным трубопроводом устанавливаются виброгасящие втулки;To achieve the goal in a device for heating a fluid, comprising a heat generator containing a cyclone in the form of a snail with a tangential inlet pipe and a central outlet connected to a housing made in the form of a pipe with a brake device, a power pump connected to the inlet pipe of the heat generator and a return pipe with the exit of its body, vibration damping bushings are installed at the junction of the heat generator with the power pump and the return pipe;

при этом:wherein:

- корпус и циклон также могут быть разделены виброгасящей втулкой;- the housing and the cyclone can also be separated by a vibration damper sleeve;

- длина корпуса кратна целому числу полудлин акустических волн диапазона рабочих частот 1-3 кГц;- the body length is a multiple of an integer half-lengths of acoustic waves in the operating frequency range of 1-3 kHz;

- корпус может быть выполнен из материалов, обеспечивающих его высокую добротность: бронза, медь, латунь, чугун и т.д.;- the housing can be made of materials ensuring its high quality factor: bronze, copper, brass, cast iron, etc .;

- возвратный трубопровод может быть выполнен в виде нескольких корпусов, соединенных виброгасящими втулками, а между ними может быть установлен второй теплогенератор с силовым насосом последовательно первому и снабжен байпасной линией с запорной арматурой;- the return pipe can be made in the form of several buildings connected by vibration damping bushings, and between them a second heat generator with a power pump can be installed in series with the first one and equipped with a bypass line with shutoff valves;

- корпуса и виброгасящие втулки могут иметь постоянный диаметр проходных сечений.- housings and vibration damping sleeves may have a constant diameter of the passage sections.

- виброгасящие втулки могут быть выполнены из монолитной резины, иметь полиструктуру из аналогичных виброгасящих материалов, а также в виде адаптивной виброгасящей опоры с магнитореалогической жидкостью.- vibration damping sleeves can be made of monolithic rubber, have a polystructure of similar vibration damping materials, as well as in the form of an adaptive vibration damping support with magnetorheological liquid.

Установка виброгасящих втулок в местах соединения теплогенератора с силовым насосом и возвратным трубопроводом дает возможность изолировать теплогенератор от возвратного трубопровода и силового насоса, что исключает, во-первых, передачу воздействия вибраций со стороны силового насоса и энергетической установки (двигателя). Во-вторых, передачу вибраций со стороны возвратного трубопровода, образующего совместно с теплогенератором и силовым насосом рамную колебательную систему. В этом случае на колебания в теплогенераторе не будут накладываться внешние воздействия и, что особенно важно, видоизменять их, и что приведет к сужению диапазона воспроизводимых частот, то есть только полезных значений.The installation of vibration damping bushings at the junction of the heat generator with the power pump and return pipe makes it possible to isolate the heat generator from the return pipe and power pump, which eliminates, firstly, the transmission of vibration from the power pump and the power plant (engine). Secondly, the transmission of vibrations from the return pipe, which forms, together with the heat generator and the power pump, a frame oscillating system. In this case, external influences will not be superimposed on the oscillations in the heat generator and, what is especially important, modify them, and that will lead to a narrowing of the range of reproduced frequencies, that is, only useful values.

Разделение виброгасящей втулкой корпуса от циклона в еще большей степени делает самостоятельным корпус, в котором теперь создаются стоячие волны требуемых частот при условии, что длина корпуса будет кратна целому числу полудлин этих волн.The separation of the casing by the vibration-damping sleeve from the cyclone makes the casing even more independent, in which standing waves of the required frequencies are now created, provided that the casing length is a multiple of an integer number of half-lengths of these waves.

Требуемые частоты соответствуют интервалу f=1÷3 кГц, поскольку при частотах больших верхнего предела этого интервала кавитационная каверна не успевает вырасти до требуемых размеров и не аккумулирует достаточного уровня упругой энергии, поэтому при схлопывании такой каверны не достигается необходимая плотность энергии и выделяемое тепло незначительно. При частотах, меньших нижнего предела интервала, кавитационная каверна вырастает до таких больших размеров, что не успевает схлопнуться, следовательно, также не происходит полноценного производства тепла. То есть при частотах вне рассматриваемого интервала теплогенератор работает неэффективно.The required frequencies correspond to the interval f = 1 ÷ 3 kHz, since at frequencies greater than the upper limit of this interval, the cavitation cavity does not have time to grow to the required dimensions and does not accumulate a sufficient level of elastic energy, therefore, when the cavity collapses, the required energy density and the generated heat are not significant. At frequencies lower than the lower limit of the interval, the cavitation cavity grows to such a large size that it does not have time to collapse, therefore, also there is no full-fledged heat production. That is, at frequencies outside the considered interval, the heat generator operates inefficiently.

Скорость распространения звука вдоль корпуса может быть определена как скорость звука в трубе, заполненной водой, то есть по формуле Н.Е. ЖуковскогоThe speed of sound propagation along the body can be defined as the speed of sound in a pipe filled with water, that is, according to the formula N.E. Zhukovsky

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где

Figure 00000002
- скорость распространения звука в безграничном объеме данной жидкости;Where
Figure 00000002
- the speed of sound propagation in an unlimited volume of a given liquid;

Еж - модуль упругости жидкости;E w - liquid modulus;

Е - модуль упругости материала трубопровода;E is the elastic modulus of the pipeline material;

d - диаметр трубопровода;d is the diameter of the pipeline;

δ - толщина стенок трубопровода.δ is the wall thickness of the pipeline.

Известные скорость и частота звуковой (акустической) волны определяют ее длинуThe known speed and frequency of a sound (acoustic) wave determines its length

λ=c/ƒ.λ = c / ƒ.

Наиболее вероятными значениями длины волны для стандартных труб, из которых можно изготовить корпус, и при частоте ƒ=1 кГц являются λ=1,3÷1,5 м,The most probable wavelength values for standard pipes from which the body can be made, and at a frequency of ƒ = 1 kHz are λ = 1.3 ÷ 1.5 m,

следовательно, минимальная длина корпуса при мощности насоса теплогенератора N≈8 кВт составит

Figure 00000003
therefore, the minimum casing length at a heat generator pump power of N≈8 kW will be
Figure 00000003

С другой стороны демпфирующая виброгасящая вставка препятствует прохождению колебаний, значит энергии, из корпуса на соседние элементы - циклон, возвратный трубопровод, что в еще большей степени сохраняет амплитуду стоячей волны. При выполнении корпуса теплогенератора из материалов, обладающих большей добротностью (звенящими свойствами): бронза, медь, латунь, чугун и т.д., он будет иметь меньшую величину декремента затухания, следовательно, для поддержания стоячей волны потребуется либо меньшее количество подводимой энергии, либо, при том же ее уровне, амплитуда будет иметь большую величину. Аналогичные процессы имеют место в рындах на флоте, в церковных колоколах и т.д. Добротность определяется количеством циклов колебаний, при которых амплитуда колебаний уменьшится в е раз (https://ido.tsu.ru/schools/physmat/data/res/mehanika/uchpos/text/7_5.html).On the other hand, the damping vibration-damping insert prevents the passage of vibrations, which means energy from the body to neighboring elements - a cyclone, return pipe, which preserves the amplitude of the standing wave to an even greater extent. When the heat generator body is made of materials with a higher quality factor (ringing properties): bronze, copper, brass, cast iron, etc., it will have a lower attenuation decrement, therefore, to maintain a standing wave, either a smaller amount of supplied energy or , at the same level, the amplitude will have a large value. Similar processes take place in markets in the navy, in church bells, etc. The quality factor is determined by the number of oscillation cycles at which the oscillation amplitude decreases by a factor of e (https://ido.tsu.ru/schools/physmat/data/res/mehanika/uchpos/text/7_5.html).

Поскольку часть звуковой мощности распространяется в возвратный трубопровод, то она там может совершать дополнительную полезную функцию, для этого участки возвратного трубопровода следует выполнить в виде нескольких корпусов, имеющих длину, кратную целому числу полудлин волн рабочей частоты и соединенных виброгасящими втулками. Следовательно, возвратный трубопровод, используемый ранее только по одному прямому назначению, применяется в качестве резонирующих корпусов для получения дополнительных стоячих волн по ходу движения потока. В этом случае прошедшая часть сигнала из первого корпуса в последующий создает в нем вновь стоячую волну, в пучности которой также образуется активная зона, обрабатывающая проходящую среду. То есть за один цикл рабочая среда проходит обработку последовательно несколько раз без дополнительного привлечения ресурсов.Since part of the sound power is distributed into the return pipe, it can perform an additional useful function there; for this, sections of the return pipe should be made in the form of several cases having a length that is a multiple of an integer half-length of the operating frequency waves and connected by vibration-damping bushings. Consequently, the return pipe, previously used for only one intended purpose, is used as resonating bodies for receiving additional standing waves along the flow direction. In this case, the transmitted part of the signal from the first case to the next creates a again standing wave in it, at the antinode of which an active zone is also formed that processes the passing medium. That is, in one cycle, the working environment is processed several times sequentially without additional resources.

Однако уровень проходящего акустического сигнала при входе в каждый последующий корпус (после второго) существенно снижается и наличие третьего корпуса может стать неоправданным, хотя для него имеется место в структуре устройства для нагрева жидкости. Поэтому является целесообразным между вторым и третьим корпусом в контуре устройства для нагрева жидкости установить еще один теплогенератор с силовым насосом в качестве генератора акустических сигналов, что обеспечит заполнение компоновки устройства для нагрева жидкости функциональными элементами, работающими на максимальном уровне эффективности, а также снизить до минимума удельные гидравлические потери при возросшем в два раза выходе тепла.However, the level of the passing acoustic signal at the entrance to each subsequent building (after the second) is significantly reduced and the presence of the third building may become unjustified, although there is a place for it in the structure of the device for heating the liquid. Therefore, it is advisable to install another heat generator with a power pump as an acoustic signal generator between the second and third buildings in the circuit of the device for heating liquid, which will ensure that the layout of the device for heating liquid is filled with functional elements operating at the maximum level of efficiency, as well as minimizing specific hydraulic losses with twice the heat output.

Для обеспечения возможности альтернативного отключения одного из теплогенераторов из процесса обогрева каждый из них снабжен байпасной линией с запорной арматурой.To enable alternative shutdown of one of the heat generators from the heating process, each of them is equipped with a bypass line with shutoff valves.

Виброгасящие втулки могут быть выполнены из монолитной резины или в виде полиструктурного устройства из аналогичных виброгасящих материалов, что предполагает наличие специальных пустот у втулки, заполненных воздухом, или вкраплений из других виброгасящих материалов с иными физико-механическими свойствами (силикон, поролон, гуттаперч и т.д.) и образующими заданную структуру по расположению и размерам. Одним из вариантов развития полиструктуры является исполнение втулки в виде адаптивной газожидкостной опоры (Гордеев Б.А., Иванов Е.Г., Охулков С.Н., Корендясев Г.К. Испытания магнитореалогических жидкостей на ударные нагрузки//Проблемы машиностроения и надежности машин. 2016. №3. С 92-97), содержащей две (в данном случае кольцевые) полости с упругими стенками, заполненные жидкостью с ферромагнитным нанопорошком. Полости разделены перегородкой с дроссельными отверстиями, вокруг которых создано магнитное поле, и его напряженность меняет вязкостные свойства перетекающей от вибраций жидкости путем воздействия на ферромагнитный нанопорошок. Величина напряженности магнитного поля задается степенью деформации приходящими вибрациями путем выработки сигнала от специального датчика. Исполнения устройства для каждого вида технологического использования определяется приемлемым соотношением между ценой и качеством в конкретных ситуациях.Vibration damping sleeves can be made of monolithic rubber or in the form of a polystructure device of similar vibration damping materials, which implies the presence of special voids in the sleeve filled with air, or interspersed with other vibration damping materials with other physicomechanical properties (silicone, foam rubber, gutta-percha, etc. e.) and forming a given structure by location and size. One of the options for the development of the polystructure is the design of the sleeve in the form of an adaptive gas-liquid support (Gordeev B.A., Ivanov E.G., Okhulkov S.N., Korendyasev G.K. Impact load tests of magnetoregulating fluids // Problems of Mechanical Engineering and Machine Reliability . 2016. No. 3. With 92-97), containing two (in this case, annular) cavity with elastic walls, filled with a liquid with a ferromagnetic nanopowder. The cavities are separated by a partition with throttle holes around which a magnetic field is created, and its intensity changes the viscosity properties of the fluid flowing from the vibrations by acting on a ferromagnetic nanopowder. The magnitude of the magnetic field is set by the degree of deformation by the incoming vibrations by generating a signal from a special sensor. The performance of the device for each type of technological use is determined by an acceptable ratio between price and quality in specific situations.

Для снижения местных гидравлических потерь в устройстве для нагрева жидкости корпуса и соединительные втулки (в том числе и виброгасящие) могут иметь постоянный диаметр проходных сечений.To reduce local hydraulic losses in the device for heating the fluid, the housings and connecting sleeves (including vibration dampers) can have a constant diameter of the passage sections.

Предлагаемое техническое решение пояснено следующими графическими материалами:The proposed technical solution is illustrated by the following graphic materials:

Фиг. 1. Механизм протекания акустической кавитации.FIG. 1. The mechanism of flow of acoustic cavitation.

Фиг. 2. Амплитудно-частотная характеристика существующих устройств для нагрева жидкости.FIG. 2. The frequency response of existing devices for heating the liquid.

Фиг. 3. Компоновочный вариант устройства для нагрева жидкости, содержащий теплогенератор, отделенный виброгасящими втулками.FIG. 3. An arrangement of a device for heating a liquid, comprising a heat generator separated by vibration damping bushings.

Фиг. 4. Компоновочный вариант устройства для нагрева жидкости, содержащий несколько корпусов, отделенных виброгасящими втулками.FIG. 4. The layout of the device for heating the fluid, containing several buildings separated by vibration damping bushings.

Фиг. 5. Компоновочный вариант устройства для нагрева жидкости, содержащий несколько корпусов и дополнительный циклон с силовым насосом, отделенных виброгасящими втулками.FIG. 5. The layout of the device for heating the liquid, containing several bodies and an additional cyclone with a power pump, separated by vibration damping bushings.

Фиг. 6. То же, что на фиг. 5, но с байпасными линиями относительно циклонов с силовыми насосами.FIG. 6. Same as in FIG. 5, but with bypass lines relative to cyclones with power pumps.

Фиг. 7. Устройство и схема установки виброгасящей втулки.FIG. 7. The device and installation diagram of the vibration damper sleeve.

Устройство для нагрева жидкости (Фиг. 3) включает теплогенератор, содержащий циклон 1 в виде улитки с тангенциальным входным патрубком 2 и центральным выходным отверстием 3, соединенным с корпусом 4. Корпус 4 выполнен в виде трубы, выход которой содержит тормозное устройство 5 и возвратным трубопроводом 6 соединен с входом в силовой насос 7. В местах соединения теплогенератора с силовым насосом 7 и возвратным трубопроводом 6 установлены виброгасящие втулки 8, 9.A device for heating a liquid (Fig. 3) includes a heat generator containing a cyclone 1 in the form of a snail with a tangential inlet pipe 2 and a central outlet 3 connected to the housing 4. The housing 4 is made in the form of a pipe, the outlet of which contains a brake device 5 and a return pipe 6 is connected to the inlet to the power pump 7. At the junction of the heat generator with the power pump 7 and the return pipe 6, vibration damping bushings 8, 9 are installed.

Причем корпус 4 и циклон 1 так же могут быть разделены виброгасящей втулкой 10, а возвратный трубопровод 6 может быть выполнен в виде нескольких корпусов 4, 11, 12 (Фиг. 4), соединенных виброгасящими отводами 13, 14, 15.Moreover, the housing 4 and the cyclone 1 can also be separated by a vibration damping sleeve 10, and the return pipe 6 can be made in the form of several buildings 4, 11, 12 (Fig. 4) connected by vibration damping bends 13, 14, 15.

Кроме того, устройство для нагрева жидкости может быть снабжено вторым теплогенератором, циклон которого 16 (Фиг. 5) с силовым насосом 17 последовательно установлен относительно первого циклона 1 между вторым 11 и третьим 12 корпусами. При этом циклоны 2 и 16 с силовыми насосами 7 и 17 (Фиг. 6) соответственно могут быть снабжены байпасной линией 18 с запорной арматурой 19.In addition, the device for heating the liquid can be equipped with a second heat generator, the cyclone of which 16 (Fig. 5) with the power pump 17 is sequentially mounted relative to the first cyclone 1 between the second 11 and third 12 cases. In this case, cyclones 2 and 16 with power pumps 7 and 17 (Fig. 6), respectively, can be equipped with a bypass line 18 with shutoff valves 19.

Каждый узел соединения корпусов 4, 11, 12 и циклонов 2 и 16 (Фиг. 7) включает собственно виброгасящую втулку 8, или 9, или 10, фланцы 20 соединяемых элементов, кольца с отверстиями 21 и крепежные болты 22 с шайбами 23 и гайками 24, устанавливаемыми со смещением осей вдоль окружности расположения центров на фланцах 20 (кольцах 21).Each connection node of the housings 4, 11, 12 and cyclones 2 and 16 (Fig. 7) includes a vibration damper sleeve 8, or 9, or 10, flanges 20 of the connected elements, rings with holes 21 and mounting bolts 22 with washers 23 and nuts 24 installed with the displacement of the axes along the circumference of the centers on the flanges 20 (rings 21).

Виброгасящие втулки 8, 9, 10 и отводы 13, 14, 15 могут быть выполнены из монолитной резины или другого виброизоляционного материала (Фиг. 7), а также иметь полиструктуру из аналогичных виброгасящих материалов, в том числе в виде адаптивной виброгасящей опоры с магнитореалогической жидкостью.Vibration damping sleeves 8, 9, 10 and bends 13, 14, 15 can be made of monolithic rubber or other vibration-insulating material (Fig. 7), and also have a polystructure made of similar vibration-damping materials, including in the form of an adaptive vibration-suppressing support with magnetorheological liquid .

Корпуса 4 и виброгасящие втулки 9 и 10 могут иметь постоянный диаметр проходных сечений, а сами корпуса 4 могут быть выполнены из материалов, обладающих большей добротностью (звенящими свойствами): бронза, медь, латунь, чугун и т.д.The housings 4 and the vibration damping bushings 9 and 10 can have a constant diameter of the passage sections, and the housings 4 themselves can be made of materials with a higher quality factor (ringing properties): bronze, copper, brass, cast iron, etc.

Вход и выход рабочей среды (теплоносителя) в циркуляционный контур осуществляется соответственно через патрубки 25 и 26 с задвижками 27.The input and output of the working medium (coolant) in the circulation circuit is carried out respectively through pipes 25 and 26 with valves 27.

Устройство для нагрева жидкости работает следующим образом:A device for heating a liquid works as follows:

- первый предлагаемый вариант устройства для нагрева жидкости - содержащий один корпус (Фиг. 3).- the first proposed embodiment of a device for heating a liquid - containing one housing (Fig. 3).

Рабочая среда либо через патрубок 25, либо через 26 предварительно заливается в устройство для нагрева жидкости и при включении насоса 7 начинает циркулировать по малому контуру: силовой насос 7 - тангенциальный патрубок 2 - циклон 1 - корпус 4 - возвратный трубопровод 6 - и вновь силовой насос 7. Нагретая рабочая среда через патрубок 26 покидает устройство для нагрева жидкости и уходит в большой контур, в котором установлены радиаторы отопления (на фиг. не показаны), либо на другое технологическое оборудование.The working medium, either through pipe 25 or through 26, is pre-poured into the device for heating the liquid and when the pump 7 is turned on, it starts circulating along the small circuit: power pump 7 - tangential pipe 2 - cyclone 1 - casing 4 - return pipe 6 - and again the power pump 7. The heated working medium through the pipe 26 leaves the device for heating the liquid and goes into a large circuit in which heating radiators are installed (not shown in Fig.), Or to other technological equipment.

Нагрев происходит следующим образом. При входе рабочей жидкости из насоса 7 через тангенциальный патрубок 2 в циклон 1, выполненный в виде улитки, поток совершает почти полный оборот вдоль обечайки и взаимодействует со входной его частью. В области взаимодействия имеет место их конкуренция, выражающаяся во взаимном периодическом пережатии каждого из них, в результате чего образуется упругая волна (акустический сигнал). Эта волна распространяется по всем направлениям от источника образования, в том числе и в цилиндрический корпус 4 и движется со скоростью звука вдоль него.Heating occurs as follows. When the working fluid enters from the pump 7 through the tangential nozzle 2 into the cyclone 1, made in the form of a snail, the flow makes an almost complete revolution along the shell and interacts with its inlet part. In the field of interaction, there is their competition, expressed in the mutual periodic clamping of each of them, as a result of which an elastic wave (acoustic signal) is formed. This wave propagates in all directions from the source of formation, including into the cylindrical body 4 and moves with the speed of sound along it.

При достижении волной окончания корпуса она отражается от его окончания и движется навстречу первоначальному направлению. При условии равенства длины корпуса 4 целому числу полудлин волн образуется стоячая волна с узлами по концам корпуса 4 и пучностью по его середине. В середине такой волны, то есть в пучности, амплитуда колебаний давления удваивается по сравнению с амплитудой обычной (проходящей) волны.When the wave reaches the end of the body, it is reflected from its end and moves towards the original direction. Provided that the length of the body 4 is equal to an integer number of half-wavelengths, a standing wave is formed with nodes at the ends of the body 4 and antinode in its middle. In the middle of such a wave, that is, in the antinode, the amplitude of the pressure oscillations doubles in comparison with the amplitude of an ordinary (passing) wave.

Однако это возможно только тогда, когда, во-первых, теплогенератор, включающий циклон 1 и корпус 4, изолирован от упругих вибрационных воздействий со стороны насоса 7 и возвратного трубопровода 6. Эту функцию выполняют виброгасящие втулки 8 и 9 - они исключают жесткий контакт и гасят воздействия от внешних объектов, силового насоса 7 и возвратного трубопровода 6. Вторым фактором существования стоячей волны с удвоенной амплитудой является наличие благоприятных условий для отражения упругой волны от концов корпуса 4, причем одинаковых с обеих его сторон, что обеспечивает равенство параметров встречных волн. Для выполнения этого условия между циклоном 1 и корпусом 4 устанавливается аналогичная 9-й виброгасящая втулка 10. Их аналогичность исключает различие встречных волн и обеспечивает максимально возможное значение амплитуды.However, this is possible only when, firstly, the heat generator, including the cyclone 1 and the housing 4, is isolated from elastic vibration from the side of the pump 7 and the return pipe 6. This function is performed by vibration damping sleeves 8 and 9 - they eliminate hard contact and extinguish the impact from external objects, the power pump 7 and the return pipe 6. The second factor in the existence of a standing wave with doubled amplitude is the presence of favorable conditions for the reflection of the elastic wave from the ends of the housing 4, the same with both e on the sides, which ensures the equality of the parameters of the opposing waves. To fulfill this condition, a similar 9th vibration damper sleeve 10 is installed between the cyclone 1 and the housing 4. Their similarity eliminates the difference in counterpropagating waves and ensures the maximum possible amplitude value.

При этом вакуумметрическая фаза (Фиг. 1) вызывает разрыв сплошности жидкости в виде сферических каверн диаметром около 1 мм, а манометрическая фаза эти каверны схлопывает со встречным движением стенок со скоростью звука, 1,5 км/с. То есть во время вакуумметрической фазы запасается упругая энергия с объема каверны, а во время манометрической происходит ее концентрация в нанообъеме, в результате чего повышается плотность энергии и температура в точке схлопывания достигает 6000 градусов.In this case, the vacuum gauge phase (Fig. 1) causes a discontinuity in the liquid in the form of spherical caverns with a diameter of about 1 mm, and the gauge phase collapses these caverns with the oncoming movement of the walls at the speed of sound, 1.5 km / s. That is, during the vacuum phase, elastic energy is stored from the cavity volume, and during the gauge phase, its concentration in the nano-volume occurs, as a result of which the energy density increases and the temperature at the collapse point reaches 6000 degrees.

- второй предлагаемый вариант устройства для нагрева жидкости - содержащий несколько корпусов (Фиг. 4).- the second proposed embodiment of a device for heating a liquid - containing several buildings (Fig. 4).

До первого корпуса 4 рабочий процесс рассматриваемой, то есть второй, версии полностью аналогичен первоначальному варианту. Однако при отражении продольной волны от выходного окончания корпуса 4 имеет место все же частичное ее прохождение в возвратный трубопровод 6, в котором она безвозвратно дисипирует.Prior to the first building 4, the workflow of the considered, that is, the second, version is completely similar to the original version. However, when a longitudinal wave is reflected from the output end of the housing 4, its partial passage nevertheless takes place into the return pipe 6, in which it irreversibly disypses.

При выполнении возвратного трубопровода 6 в виде нескольких корпусов 11, 12 прошедшая из первого корпуса 4 часть волны также (в какой-то мере) создает стоячую волну, отражаясь от выходного окончания второго корпуса 11. Эта вторая стоячая волна создает также свою пучность (хотя и с меньшей амплитудой), которая подвергает дополнительной обработке поток рабочей жидкости, циркулирующей по контуру: силовой насос 7 - тангенциальный патрубок 2 - циклон 1 - корпус 4 - патрубок 13 - корпус 11 - патрубок 14 - корпус 12 - патрубок 15 - и вновь силовой насос 7.When the return pipe 6 is made in the form of several cases 11, 12, the wave part transmitted from the first case 4 also (to some extent) creates a standing wave, reflected from the output end of the second case 11. This second standing wave also creates its antinode (although with a smaller amplitude), which additionally processes the flow of the working fluid circulating along the circuit: power pump 7 - tangential pipe 2 - cyclone 1 - body 4 - pipe 13 - body 11 - pipe 14 - body 12 - pipe 15 - and again the power pump 7.

Аналогичный эпизод имеет место и на втором по ходу потока корпусе 11, за которым целесообразно установить еще один, третий, корпус 12. Тогда по сравнению с исходным, то есть первым, вариантом поток за один цикл будет подвергаться кавитационной обработке в каждой пучности у трех корпусов 4, 11, 12 при минимальных дополнительных затратах.A similar episode takes place on the second body 11 along the flow, behind which it is advisable to install another, third, housing 12. Then, compared with the original, that is, the first, variant, the flow will undergo cavitation processing in each antinode for three buildings 4, 11, 12 at minimal additional cost.

Следует также отметить, что в третьем по ходу течения корпусе 4 уровень акустического сигнала уже очень низкий, хотя компоновка устройства для нагрева жидкости позволяет разместить этот третий корпус. Для усиления роли третьего по ходу течения корпуса 4 целесообразно установитьIt should also be noted that in the third body 4 along the course of the flow, the level of the acoustic signal is already very low, although the layout of the device for heating the liquid allows this third body to be placed. To enhance the role of the third along the course of the body 4, it is advisable to establish

- дополнительный циклон с силовым насосом между вторым и третьим корпусами 4 (Фиг. 5).- an additional cyclone with a power pump between the second and third bodies 4 (Fig. 5).

В этом случае за один оборот прохождения рабочей жидкостью замкнутого контура устройства она подвергнется двойному воздействию кавитационной обработки, как в каждом циклоне, так и в каждой группе корпусов при полном исключении «свободных» участков обычного возвратного трубопровода 6.In this case, for one revolution of the fluid passing through the closed circuit of the device, it will be subjected to double exposure to cavitation treatment, both in each cyclone and in each group of cases, with the complete exclusion of "free" sections of the usual return pipe 6.

Снабжение каждого из циклонов байпасной линией 18 с запорной арматурой 19 (Фиг. 6) позволит исключать любой из циклонов 2 и 16 из рабочего процесса, например на техническое обслуживание.The supply of each of the cyclones with a bypass line 18 with shutoff valves 19 (Fig. 6) will allow to exclude any of the cyclones 2 and 16 from the workflow, for example for maintenance.

Использование предлагаемого технического решения выгодно отличает его от аналогов поскольку, во-первых, за счет повышения эффективности преобразования гидравлической мощности рабочего процесса в звуковую, во-вторых, без существенных дополнительных затрат на десятки процентов может быть повышена эффективность функционирования его каркасных узлов - корпуса, возвратного трубопровода, увеличивается плотность размещения его функциональных элементов.The use of the proposed technical solution compares favorably with its analogues because, firstly, by increasing the efficiency of converting the hydraulic power of the working process into sound, secondly, without significant additional costs of tens of percent, the efficiency of the functioning of its frame units - the case, return pipeline, increases the density of its functional elements.

В-третьих, выполнение корпусов из материалов, обладающих высокой добротностью, открывает целое направление совершенствования устройства для нагрева жидкости - поиск и создание новых звенящих в воде материалов для изготовления корпусов, что позволяет прогнозировать дальнейшее повышение эффективности устройства для нагрева жидкости.Thirdly, the implementation of cases made of materials with high quality factor opens up a whole line of improvement of the device for heating liquids - the search and creation of new materials ringing in the water for the manufacture of cases, which allows us to predict a further increase in the efficiency of the device for heating the liquid.

Claims (9)

1. Устройство для нагрева жидкости, включающее теплогенератор, содержащий циклон в виде улитки с тангенциальным входным патрубком и центральным выходным отверстием, соединенным с корпусом, выполненным в виде трубы с тормозным устройством, силовой насос, соединенный с входным патрубком теплогенератора и возвратным трубопроводом с выходом его корпуса, отличающееся тем, что в местах соединения теплогенератора с силовым насосом и возвратным трубопроводом установлены виброгасящие втулки.1. A device for heating a fluid, comprising a heat generator containing a cyclone in the form of a snail with a tangential inlet pipe and a central outlet connected to a housing made in the form of a pipe with a brake device, a power pump connected to the inlet pipe of the heat generator and a return pipe with its output housing, characterized in that at the junction of the heat generator with the power pump and the return pipe installed vibration damping bushings. 2. Устройство для нагрева жидкости по п. 1, отличающееся тем, что корпус и циклон так же разделены виброгасящей втулкой.2. A device for heating a liquid according to claim 1, characterized in that the housing and the cyclone are also separated by a vibration damping sleeve. 3. Устройство для нагрева жидкости по п. 1, отличающееся тем, что длина корпуса кратна целому числу полудлин акустических волн диапазона рабочих частот 1-3 кГц.3. A device for heating a liquid according to claim 1, characterized in that the housing length is a multiple of an integer number of half-lengths of acoustic waves in the operating frequency range of 1-3 kHz. 4. Устройство для нагрева жидкости по п. 1, отличающееся тем, что корпус выполнен из материалов, обеспечивающих его высокую добротность: бронза, медь, латунь, чугун и т.д.4. A device for heating a liquid according to claim 1, characterized in that the housing is made of materials providing its high quality factor: bronze, copper, brass, cast iron, etc. 5. Устройство для нагрева жидкости по п. 1, отличающееся тем, что возвратный трубопровод выполнен в виде нескольких корпусов, соединенных виброгасящими втулками.5. A device for heating a liquid according to claim 1, characterized in that the return pipe is made in the form of several bodies connected by vibration damping bushings. 6. Устройство для нагрева жидкости по п. 5, отличающееся тем, что оно снабжено вторым теплогенератором с силовым насосом, последовательно установленным относительно первого между корпусами.6. A device for heating a liquid according to claim 5, characterized in that it is equipped with a second heat generator with a power pump, sequentially installed relative to the first between the buildings. 7. Устройство для нагрева жидкости по п. 6, отличающееся тем, что каждый из теплогенераторов с силовым насосом снабжен байпасной линией с запорной арматурой.7. A device for heating a liquid according to claim 6, characterized in that each of the heat generators with a power pump is equipped with a bypass line with shutoff valves. 8. Устройство для нагрева жидкости по п. 1, или 2, или 5, отличающееся тем, что виброгасящие втулки могут быть выполнены из монолитной резины, иметь полиструктуру аналогичных виброгасящих материалов, а также в виде адаптивной виброгасящей опоры с магнитореалогической жидкостью.8. A device for heating a liquid according to claim 1, or 2, or 5, characterized in that the vibration damping bushings can be made of monolithic rubber, have a polystructure of similar vibration damping materials, and also in the form of an adaptive vibration damping support with magnetorheological liquid. 9. Устройство для нагрева жидкости по п. 1, или 2, или 5, отличающееся тем, что корпуса и виброгасящие втулки имеют постоянный диаметр проходных сечений.9. A device for heating a liquid according to claim 1, or 2, or 5, characterized in that the bodies and vibration damping sleeves have a constant diameter of the passage sections.
RU2015114602A 2015-04-20 2015-04-20 Device for heating fluid RU2609553C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015114602A RU2609553C2 (en) 2015-04-20 2015-04-20 Device for heating fluid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015114602A RU2609553C2 (en) 2015-04-20 2015-04-20 Device for heating fluid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015114602A RU2015114602A (en) 2016-11-10
RU2609553C2 true RU2609553C2 (en) 2017-02-02

Family

ID=57267676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015114602A RU2609553C2 (en) 2015-04-20 2015-04-20 Device for heating fluid

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2609553C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU184044U1 (en) * 2017-12-27 2018-10-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Mobile installation for disinfection and water purification

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2045715C1 (en) * 1993-04-26 1995-10-10 Юрий Семенович Потапов Heat generator and device for heating liquids
RU2096695C1 (en) * 1997-02-12 1997-11-20 Виктор Павлович Марков Heating device
RU2132517C1 (en) * 1997-08-20 1999-06-27 Мустафаев Рафаэль Измайлович Heat generator and device for heating liquid
RU2204090C2 (en) * 2001-02-28 2003-05-10 Горлов Василий Алексеевич Heat generator
AT410591B (en) * 2001-10-04 2003-06-25 Newtech Innovations & Technolo Heat generator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2045715C1 (en) * 1993-04-26 1995-10-10 Юрий Семенович Потапов Heat generator and device for heating liquids
RU2096695C1 (en) * 1997-02-12 1997-11-20 Виктор Павлович Марков Heating device
RU2132517C1 (en) * 1997-08-20 1999-06-27 Мустафаев Рафаэль Измайлович Heat generator and device for heating liquid
RU2204090C2 (en) * 2001-02-28 2003-05-10 Горлов Василий Алексеевич Heat generator
AT410591B (en) * 2001-10-04 2003-06-25 Newtech Innovations & Technolo Heat generator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU184044U1 (en) * 2017-12-27 2018-10-12 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Mobile installation for disinfection and water purification

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015114602A (en) 2016-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2287118C1 (en) Method for liberation of energy by means of rotary-translational motion of liquid and device for conversion and liberation of energy in liquid media
US2401570A (en) Hydraulic surge damper
KR102140002B1 (en) Fluid silencer
RU2609553C2 (en) Device for heating fluid
EP2676276A1 (en) Noise and vibration mitigation system for nuclear reactors employing an acoustic side branch resonator
RU2422733C1 (en) Heat cavitation generator
RU2495337C2 (en) Electrically driven pump-sealed rotary heat generator
RU2478438C2 (en) Method of combined device to generate pressure oscillation in fluid flow
RU2505734C2 (en) Gas pipeline pressure pulsation damper
RU2459998C1 (en) Pressure fluctuation killer
Sentyabov et al. Numerical investigation of the influence of special structures on suppression of pressure pulsations in the draft tube of a high-head hydraulic turbine
CN109798686B (en) Stirling refrigerator driven by pneumatic sound source
RU2603306C1 (en) Hydrodynamic cavitator
RU2781900C1 (en) Combined device for damping pressure fluctuations in pipelines of power plants and noise reduction of power plants
WO2015050514A1 (en) A cooling device comprising a flow regulator
EA008132B1 (en) Method for producing heat for heating buildings and constructions and a continuous cavitation heat generator
RU2588298C1 (en) Hydrodynamic cavitator
RU2805343C1 (en) Hydrodynamic cavitator
RU188382U1 (en) Vortex Fluid Accelerator
RU2328650C1 (en) Silencer
RU2517986C2 (en) Fluid heating device
RU2245744C1 (en) Pulsator
RU2393391C1 (en) Rotor cavitation vortex pump-heat generator
RU2594394C2 (en) Heat generator
Hubballi et al. Noise Control in Oil Hydraulic System

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180421