ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2253047
СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТЕПЛОВУЮ
В ЭЖЕКТОРНО-ВИХРЕВОЙ УСТАНОВКЕ
Имя изобретателя: Мамаев Александр Николаевич (RU)
Имя патентообладателя: Мамаев Александр Николаевич (RU)
Адрес для переписки: 109652, Москва, ул. Люблинская, 171, кв.54, А.Н. Мамаеву
Дата начала действия патента: 2002.12.04
Изобретение относится к
теплотехнике и может быть использовано для
отопления зданий, подогрева воды в жилищно-коммунальном
хозяйстве, сельскохозяйственном секторе и
на транспорте. Из электропарогенератора
пар подают в сопло струйного аппарата, где
производят смешение с холодным жидкостным
потоком и формируют двухфазный поток с
разгоном до сверхзвуковой скорости. На
выходе камеры смешения производят
торможение двухфазного потока с
формированием в нем скачка давления с
переводом потока после скачка в жидкостный
поток. Далее поток разделяют, одну часть
потока направляют в теплообменник вихревой
трубы, нагревают его и далее направляют на
пополнение в электропарогенератор. Другую
часть направляют в сопловой аппарат, где
поток разгоняют до сверхзвуковой скорости
с формированием двухфазного потока, далее
тормозят с переводом потока в жидкостный,
насыщенный микропузырьковой составляющей.
Выход соплового аппарата соединяют с
входом завихрителя, в котором формируют
вихревой поток, из завихрителя поток
направляют в вихревую трубу, в которой
организуют выделение тепла и разделение
потока на более горячую и более холодную
составляющую. Далее из вихревой трубы поток
подают в теплообменник установки для
передачи тепла второму контуру и затем
охлажденный жидкостный поток направляют на
вход эжектора. Технический результат -
повышение КПД установки.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение относится к области
нагревательной техники, в котором
оказалось возможным организовать процесс
нагрева циркулирующей жидкости.
Известен способ преобразования
электрической энергии в тепловую в
вихревом теплогенераторе, включающий
подачу воды из центробежного насоса через
инжекционный патрубок в ускоритель,
который выполнен в виде завихрителя с
цилиндрической вихревой трубой, где
происходит выделение тепла из воды, на
другом конце вихревой трубы смонтировано
тормозное устройство, и последующую подачу
части воды обратно на вход в насос, другой
части воды с систему отопления с дальнейшим
возвращением на вход в насос (патент №2045715,
МПК F 25 В 29/00).
Недостатком этого изобретения является
наличие в качестве источника механической
энергии центробежного насоса, который
обладает низким коэффициентом
преобразования электрической энергии в
механическую - 0.6 - 0.65, что значительно
снижает эффективность данной установки.
Наиболее близким к описываемому является
способ работы эжекторной тепловыделяющей
установки, включающий подачу нагретого
теплоносителя - пара и охлажденного
жидкостного потока на вход струйного
аппарата, где происходит их смешение с
образованием двухфазного потока и разгона
потока до сверхзвуковой скорости с
формированием в потоке скачка уплотнения, с
нагревом в нем жидкости, с последующей
подачей части жидкости в паровой котел,
подачу другой части потока в
теплогенерирующую решетку с разгоном в ней
потока до скорости, при которой давление
падает до давления насыщенных паров, и
формированием двухфазного сверхзвукового
потока, формированием скачка давления, в
котором происходит нагрев жидкости. Затем
поток подают в тепловыделяющее устройство
и далее на вход струйного аппарата (патент
№2127832, МПК F 04 Р 5/54).
Недостатком данного технического решения
является то, что в ней не полностью
используют кинетическую и внутреннюю
энергию потока, подача потока с
тепловыделяющего устройства на
теплопотребляющее устройство не позволяет
полностью снять тепловую энергию
схлопывания микроскопических парогазовых
пузырьков.
Техническим результатом изобретения
является повышение эффективности способа
путем организации более оптимального
процесса тепловыделения и
теплопотребления, что обуславливает
увеличение КПД.
В известном способе преобразования
электрической энергии в тепловую в
эжекторно-вихревой установке, в которой в
эжекторе производят смешение горячего
теплоносителя - пара и охлажденного
жидкостного потока с образованием
двухфазного потока и переводом его на
сверхзвуковой режим, с формированием в
потоке скачка давления и выделением в нем
тепла, преобразованием потока в жидкостный,
далее часть нагретого жидкостного потока
направляют в электропарогенератор, а
другую часть в сопловой аппарат, где поток
преобразуют в двухфазный поток, разгоняют
до сверхзвуковой скорости, организуют
скачок давления и переводят в жидкостный
поток, наполненный микропузырьками пара с
дополнительным нагревом потока, при этом
новым является то, что далее поток
направляют в завихритель, из него
жидкостный поток, насыщенный
микропузырьковой составляющей, направляют
в вихревую трубу, где происходит
схлопывание пузырьков, с выделением
тепловой энергии, затем из вихревой трубы
поток направляют в теплообменник, в котором
обеспечивают снятие тепла и передачу его
потребителю, при этом другую часть потока
из эжектора направляют в теплообменник
вихревой трубы, в котором нагревают поток
от более горячих внешних слоев вихревого
потока в вихревой трубе, далее эту
подогретую часть потока подают на подпитку
в электропарогенератор.
 |
Важное значение имеет то, что применение
эжектора в качестве насоса для организации
вихревого движения потока в вихревой трубе
и нагрева жидкостного потока позволило
отказаться от механического привода -
центробежного насоса, что, во-первых,
повысило эффективность установки, и, во-вторых,
значительно упростило конструкцию.
Важное значение имеет и то, что данная
конструкция позволяет не просто
организовать циркуляцию потока, но и
придать потоку, возвращаемому в
электропарогенератор, дополнительную
тепловую энергию, выделяемую в вихревой
трубе, а следовательно, повысить КПД всей
установки.
Сущность изобретения поясняется
прилагаемым чертежом. Эжекторно-вихревая
установка для реализации способа содержит
электропарогенератор 1, эжектор 2, сопловой
аппарат 3, завихритель 4, вихревую трубу 5,
теплообменную трубу 6, теплообменник
потребителя 7.
|
Электропарогенератор 1 своим выходом
подключен к входу в эжектор 2, эжектор 2
одним выходом соединен с входом в сопловой
аппарат 3, выход соплового аппарата
подключен к входу завихрителя 4, который
соединен с вихревой трубой 5. Вихревая труба
своим выходом соединена с входом в
теплообменник потребителя 7, выход
теплообменника подключен к входу в эжектор
2. Другим выходом эжектор 2 подключен к входу
в теплообменную трубу 6, выход которой
соединен с парогенератором 1. Установка
работает следующим образом. Пар из
электропарогенератора 1 поступает в сопло
эжектора 2, где смешивается с охлажденным
жидкостным потоком, разгоняется с
образованием двухфазной смеси. Двухфазный
поток преобразуется в сверхзвуковой поток,
в котором организуют скачок давления с
преобразованием двухфазного потока в
однофазный жидкостный. С ростом давления
происходит реструктуризация жидкости, что
приводит к выделению тепла. Из эжектора 2
часть потока направляется в сопловой
аппарат 3, в котором жидкостный поток
разгоняется до скорости, при которой
давление падает до давления насыщения, при
этом поток вскипает, превращается в
двухфазный с переходом на сверхзвуковой
режим. В сверхзвуковом потоке формируется
скачок давления с переходом двухфазного
потока в жидкостный поток, заполненный
микропузырьковой составляющей. Форма и
размеры сопла выбраны таким образом, что
позволяют увеличить парогазосодержание
потока. В скачке поток дополнительно
нагревается. Далее поток направляется в
завихритель 4. В поле закрученного потока
характер распределения скорости, давления
и энтальпии определяет перенос энергии
между слоями закрученного потока с
вихревым температурным разделением.
Процесс перестройки поля скоростей с
уменьшением окружной скорости внутреннего
потока способствует отводу кинетической
энергии от него к внешним слоям с большими
значениями окружной скорости. В результате
такого эффекта внешние слои нагреваются, а
внутренние охлаждаются. Дополнительно в
соответствии с характером распределения
давления в вихревом потоке интенсивность
схлопывания микропузырьковой составляющей
выше в месте большего давления, т.е. у
внешних слоев. Таким образом в вихревой
трубе создается поле температур. Далее из
вихревой трубы поток попадает в
теплообменник 7, который обеспечивает
снятие тепла и передачу его потребителю
через вторичный контур. Теплоносителем во
вторичном контуре может быть газ или
жидкость.
Другую часть потока из струйного аппарата
2 подают в теплообменную трубу 6, нагревают
от горячих стенок вихревой трубы и с более
высокими значениями давления и температуры
направляют в электропарогенератор 1 для
подпитки.
Предлагаемый способ работы установки
может быть использован для автономного
отопления различных помещений, зданий, там,
где нет централизованного отопления, или
взамен централизованного, а также для
горячего бытового и технического
водоснабжения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ преобразования
электрической энергии в тепловую в
эжекторно-вихревой установке, в которой в
эжекторе производят смешение горячего
теплоносителя - пара и охлажденного
жидкостного потока с образованием
двухфазного потока и переводом его на
сверхзвуковой режим, с формированием в
потоке скачка давления и выделением в нем
тепла, преобразованием потока в жидкостный,
далее часть нагретого жидкостного потока
направляют в электропарогенератор, а
другую часть - в сопловой аппарат, где поток
преобразуют в двухфазный поток, разгоняют
до сверхзвуковой скорости, организуют
скачок давления и переводят в жидкостный
поток, наполненный микропузырьками пара с
дополнительным нагревом потока,
отличающийся тем, что далее поток
направляют в завихритель, из него
жидкостный поток, насыщенный
микропузырьковой составляющей, направляют
в вихревую трубу, где происходит
схлопывание пузырьков с выделением
тепловой энергии, далее из вихревой трубы
поток направляют в теплообменник, в котором
обеспечивают снятие тепла и передачу его
потребителю, при этом другую часть потока
из эжектора направляют в теплообменник
вихревой трубы, в котором нагревают поток
от более горячих слоев вихревого потока в
вихревой трубе, далее эту подогретую часть
потока подают на подпитку в
электропарогенератор.
Версия для печати
Дата публикации 07.12.2006гг
вверх
|
