ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2096695
НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
Имя изобретателя: Марков Виктор Павлович; Светцов Михаил Федорович; Соловьев Борис Иванович; Шапкин Николай Сергеевич; Воротилин Александр Васильевич; Долгополов Владимир ЯЧ
Имя патентообладателя: Марков Виктор Павлович; Светцов Михаил Федорович; Соловьев Борис Иванович; Шапкин Николай Сергеевич; Воротилин Александр Васильевич; Долгополов Владимир ЯЧ
Адрес для переписки:
Дата начала действия патента: 1997.02.12
Использование: изобретение относится к нагревательным устройствам
гидродинамического кавитационного типа и может быть использовано в автономных
системах отопления и горячего водоснабжения с повышенными требованиями к
экологическим показателям. Сущность изобретения: нагревательное устройство содержит
напорную и обратную линии, первая из которых выполнена в виде по крайней мере двух
параллельных ветвей 2 и 3, снабженных каждая теплогенератором 8 гидродинамическим
кавитационного типа. Напорная ветвь 2 и обратная линия 1 соединены между собой через
насос 4, а также соответственно с прямой и обратной магистралями потребителя тепла с
образованием внешнего циркуляционного контура. Ветвь 2 соединена с обратной линией 1
переточным трубопроводом 5 с регулирующими вентилями 6 и 7, в зоне между которыми к
трубопроводу 5 подключена ветвь 3 для образования внутреннего циркуляционного контура.
Оптимальное распределение расходов нагреваемой среды между контурами обеспечивает
эффективный нагрев теплоносителя до заданных температур.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к нагревательным устройствам гидродинамического
кавитационного типа и может быть использовано в качестве источника тепла для
автономных систем отопления индивидуальных домов, теплиц, а также автономно
расположенных жилых и промышленных зданий, испытывающих трудности в использовании
традиционных источников тепла, в частности из-за повышенных требований к показателям
экологической чистоты.
Известны гидродинамические кавитационные нагревательные устройства,
содержащие кавитационный теплогенератор, включенный в контур циркуляции с сетевыми
насосами, соединенный с подающим и обратным трубопроводом потребителя тепла через
запорные вентили. В качестве теплогенератора использован цикло с инжекционным
патрубком и тормозным устройством (Патент РФ N 2045715).
Недостатком известного устройства является невозможность разделения потоков,
подаваемых на входную линию к сетевому насосу и потребителю тепла соответственно, что
в свою очередь приводит к тому, что невозможно получить требуемые гидродинамические
характеристики линий циркуляции теплоносителя.
Наиболее близким к изобретению является известное нагревательное устройство,
содержащее напорную и обратную линии, соединенные между собой с одной стороны через
насос, а с другой 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 (Авторское свидетельство СССР N 1663345).
Известное устройство не обеспечивает достаточно широкий диапазон регулирования
параметров вырабатываемого теплоносителя как по теплу, так и по давлению, а также не
предусматривает дублирования контура и надежную работу его в заданных режимах.
Для решения указанных технических задач регулирующая арматура выполнена в виде по
крайней мере двух последовательно включенных в переточной трубопровод регулирующих
вентилей, напорная линия в виде по крайней мере двух параллельных ветвей, а
гидродинамическое нагревательное средство выполнено 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 с образованием внутреннего циркуляционного контура.
Теплогенераторы могут быть выполнены с разъемными корпусами, снабженными каждый
сменными кавитационными гильзами с подвижно установленным регулируемым кавитатором.
Контуры могут быть снабжены дополнительными кавитационными теплогенераторами,
включенными последовательно основным, причем теплогенераторы могут быть выполнены в
виде трубы Вентури, и/или вентильного типа, и/или в виде подвижных конических
кавитаторов с прорезными канавками.
Нагревательное устройство содержит обратную линию 1 и напорную линию, образованную
параллельными ветвями 2 и 3, соединенными с обратной линией 1 с одной стороны через насос
4, а с другой с переточным трубопроводом 5, снабженным последовательно включенными
регулирующими вентилями 6 и 7 с образованием внешнего, включающего ветвь 2, и
внутреннего, включающего ветвь 3, циркуляционных контуров. Ветвь 3 подключена к
трубопроводу 5 между вентилями 6 и 7. На ветвях 2 и 3 установлены теплогенераторы 8
гидродинамического кавитационного типа, выполненные в виде трубы Вентури с разъемным
корпусом 9, съемными кавитационными гильзами 10 и подвижно установленным регулируемым
кавитатором 11. Контуры могут быть снабжены дополнительными кавитационными
теплогенераторами, например, вентильными 12 или в виде подвижных конических
кавитаторов с прорезными канавками.
На обратной линии 1 установлен фильтр. Система также предусматривает установку
датчиков 16 температуры, например, термометров сопротивлений или термопар, датчиков
давления 17, например, манометров, а также гидроаккумулятора 18. Прямым и обратным
патрубками 13 и 14 устройство подключено через соответствующую арматуру 15 к потребителю
тепла.
Теплогенераторы на основе трубы Вентури 8 могут быть выполнены из взаимозаменяемых
модулей, что позволит изменять параметры движущейся через них нагреваемой среды (скорость,
давление) и характер ее движения за счет изменения диаметров и длины элементов
теплогенератора, а также увеличить срок службы последних.
После монтажа и проведения регламентных работ проводится запуск при частично открытой
арматуре 15 на прямом и обратном патрубках 13, 14. При этом насос 4, создающий давление
порядка 5-10 атм, обеспечивает циркуляцию из теплогенераторов 8 обратно в насос 4, то есть
по внешнему и внутренним контурам, и обратную линию 1 с фильтром 19. Далее проводятся
тестовые проверки с предварительной настройкой контуров по требуемым номинальным
расходам с определением градиента роста температуры.
Далее постепенно открывается арматура 15 на патрубках 13 и 14 для увеличения подачи
теплоносителя во внешний контур потребителю тепла (система отопления и т. п.) и
проводится настройка регулирующих вентилей 6 для создания раздельных
гидродинамических потоков во внешний контур с требуемым расходом и давлением,
измеряемым по манометру 17, которое должно быть достаточным для преодоления
гидравлического сопротивления всего контура потребителя тепла. В качестве
теплоносителя может быть использована жидкость (солевые растворы, вода и др.). По
внутреннему контуру (ветвь 3) жидкость под давлением, создаваемым насосом 4, циркулирует
с большей скоростью и включает значительную часть всего расхода теплоносителя, а по
внешнему контуру (ветвь 2), связанному с потребителем тепла жидкость циркулирует под
остаточным давлением, которое тем не менее должно быть достаточным для нормальной
работы системы потребителя тепла. Жидкость здесь циркулирует соответственно с меньшей
скоростью при заданной или заранее расчитанной по тепловым потерям требуемой тепловой
мощности и заданных температурах горячей воды, подаваемой через патрубок 13 в прямую
магистраль потребителю тепла и возвращаемой охлажденной воды в обратную линию через
патрубок 14. Необходимый расход определяется по известной формуле. Сменные гильзы
кавитатора, используемого в теплогенераторах 8 по типу трубы Вентури, позволяют по
измеряемому перепаду давлений в широких и узких местах с помощью теплогенераторов 12
вентильного типа и вентилей 6 и 7 настроить систему на требуемый расход и вычислить его
по известным гидродинамическим формулам.
Настройка внутреннего контура (ветвь 3) производится аналогично с учетом поддержания
его в оптимальном режиме работы всей системы в зоне максимального КПД и допустимых
давлений, расхода и мощности насоса 4.
Изобретение позволяет исключить применение во многих случаях дополнительного
подкачивающего насоса, что обеспечивает соответствующую экономию энергозатрат и
повышение надежности всего устройства в целом.
Возможно также при необходимости дублирование контуров, работа их в оптимальных
режимах совместно или раздельно, что расширяет диапазон выходных характеристик
устройства. Модульное исполнение элементов устройства предусматривает использование
в основном стандартных насосов, а также прочей арматуры трубопроводов и регулирующих
устройств.
Большим преимуществом устройства является его экологическая чистота.
Проведенные в течение 1995-1997 гг. экспериментальные исследования подтвердили высокую
надежность и эффективность данного изобретения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Нагревательное устройство, 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,
отличающееся тем, что регулирующая арматура переточного трубопровода выполнена по
крайней мере в виде двух последовательно включенных в переточной 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.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что теплогенераторы выполнены с разъемными
корпусами, снабженными каждый сменным кавитационными гильзами с подвижно
установленным регулирующим кавитатором.
3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что контуры снабжены дополнительными
кавитационными теплогенераторами, включенными последовательно основным, причем
теплогенераторы выполнены в виде трубы Вентури, и/или вентильного типа, и/или в виде
подвижных конических кавитаторов с прорезными канавками.
Версия для печати
Дата публикации 29.01.2007гг
вверх
|
