Гидродинамический теплогенератор: Гидродинамические теплогенераторы. Аспект эффективности — Журнал АКВА-ТЕРМ

Содержание

Гидродинамические теплогенераторы. Аспект эффективности — Журнал АКВА-ТЕРМ

Опубликовано: 27 сентября 2010 г.

67

С. Геллер

Об аппаратах, преобразующих в тепло механическую энергию, переданную жидкости, не раз писалось в специализированных и популярных технических изданиях. Нередко данные об эффективности этих аппаратов, указываемые авторами многих публикаций, вызывают сомнения у вдумчивого читателя. Так, «продвиженцы» вихревых нагревателей жидкости утверждают, что КПД их оборудования превышает 100 %, и объясняют это проявлением еще недостаточно изученных физических процессов. Какова же реальная эффективность термогидравлических устройств? Ответить на этот вопрос поможет новая работа изобретателя С.В. Геллера. Постоянные читатели журнала «Аква-Терм», возможно, помнят его статью «Вихревые теплогенераторы. Гидроимпульсный нагреватель жидкости», опубликованную в 2006 г. (А-Т 34.205).

Подписаться на статьи можно на главной странице сайта.

Механическое воздействие на жидкость приводит к ее нагреву. В середине ХIХ в. известные ученые Д. Джоуль и Р. Майер сформулировали понятие механического эквивалента теплоты. Даже спустя полтора века в этом направлении изобретается что-то новое. Обнаружено, что в тепло может быть превращена не только подводимая извне механическая энергия, но и внутренняя энергия жидкости (в режиме кавитации). Для возбуждения кавитации широко используют метод закрутки жидкости (вихревые эффекты). Первенство в создании вихревого нагревателя жидкости принадлежит профессору Куйбышевского авиационного института А.П. Меркулову (1960-е гг.). В настоящее время вихревые нагреватели жидкости (ВНЖ) производятся рядом фирм в России (Москва, Санкт-Петербург, Ростов-на-Дону) и на Украине (Донецк, Харьков, Киев). Аппараты находят применение на электрифицированных объектах, прокладка газовых коммуникаций и теплоцентралей к которым невозможна или неэкономична. Их преимущество перед ТЭНовыми теплогенераторами состоит в долговечности, пожарной безопасности, отсутствии проблем, связанных с образованием накипи, способности нагревать любые жидкости, в том числе – агрессивные (например, растворы гальванических ванн). На

рис. 1 показана типовая схема мини-котельной на базе ВНЖ.

К сожалению, в настоящее время имеются факторы, дискредитирующие гидродинамические теплогенераторы. В ряде статей (особенно в рекламных материалах продавцов таких аппаратов) заявляется о том, что характеризующий их эффективность «коэффициент преобразования» превышает 100 %. При этом вопрос, каким образом определялись показатели, обходится стороной.

Информация, которой располагает автор данной статьи, позволяет утверждать, что далеко не все производители вихревых теплогенераторов используют корректную методику определения эффективности своего оборудования. Это касается и вполне добросовестных компаний, декларирующих достаточно реальные значения КПД выпускаемых ими аппаратов.

В качестве примера приведем методику Ковровского завода имени Дегтярёва (ОАО «ЗиД»), одного из двух самых известных производителей термогидравлических установок. (Документ называется «Методы контроля теплопроизводительности ВТУ» и есть в распоряжении автора.) В ней оговариваются следующие моменты.

Потребляемая электрическая мощность определяется путем непосредственного замера (п. 1.1) при помощи универсального измерителя MIC-2090W Motech Industried Inc. или путем замера силы тока (п. 1.2). Во втором случае значение потребляемой мощности определяется по формуле:

P = 3 • UФIФ • cosϕ • η,

где UФ – фазное напряжение; IФ – фазный ток; cosϕ – угол сдвига между током и напряжением; η – КПД электродвигателя.

Контроль значений температуры, расхода теплоносителя и теплопроизводительности установки осуществляется (п. 2.1) с помощью теплосчетчика КМ-5-2-25/25-ПП/ПП-0-1*2-0-0-0-1 при достижении теплового баланса. Схема измерительной установки показана на

рис. 2.

Регулировку теплового баланса предписывается (п. 3.2) производить с помощью открытия-закрытия заслонок раструба калорифера и (или) кранов К2, К3. Тепловой баланс считается достигнутым при установлении значения температуры в диапазоне 75 ± 15 °С с колебанием значения t ±2 °С и колебанием разницы температур Δt ±0,3 °С в течение 1 ч.

Показателем эффективности установки предлагается считать соотношение произведенной тепловой и затраченной электрической энергии. Рассчитанное по данной методике КПД вихревых термогидравлических установок ОАО «ЗиД» составляет 80 %.

Такой метод представляется некорректным, так как предполагает оперирование мгновенными значениями измеряемых характеристик. Практически невозможно обеспечить стабильное значение потребляемой электрической мощности. Тем более сомнительно определять это значение путем разовых замеров силы тока. Нельзя говорить и о стабильности параметров, определяющих тепловую производительность, – расхода и температуры теплоносителя. Достоверно оценить эффективность термогидравлической установки можно, только произведя измерение показателей тепловой и электрической энергии за контролируемый отрезок времени.

С учетом этого в 2007 г. автор статьи испытал разработанный им гидроимпульсный нагреватель жидкости БРАВО (об его особенностях будет рассказано ниже). Методика испытаний, позволяющая с минимальной погрешностью измерить количество тепла, выделяемого термогидравлическим нагревателем жидкости, разработана В.С. Коптевым, директором по науке ЗАО «НПО «Тепловизор».

Макетный образец аппарата БРАВО (рис. 3) был интегрирован в схему испытательного стенда – теплового пункта, состоящего из электронасосного агрегата, трубной обвязки и запорной арматуры. Имелись также трубные ответвления на два теплообменника (бойлера), которые при проведении замеров были перекрыты. Для измерения теплопроизводительности использован серийный одноканальный электромагнитный теплосчетчик ВИС.Т НПО «Тепловизор» с первичным преобразователем расхода, который устанавливался на подпиточном трубопроводе. Измерение потребляемой электрической энергии производилось с помощью электросчетчика типа САУ-И678.

С целью минимизации затрат на работы по измерению теплопроизводительности реализована следующая методика проведения экспериментов. В тепловую установку постоянно подавалась холодная вода, которая после гидромеханических воздействий в аппарате БРАВО непрерывно сливалась через накопительный бак в сливной трап бойлерной. Учитывая гидравлическую плотность установки (отсутствие утечек контролировались визуально), можно утверждать, что массовый расход воды на входе в нее равен массовому расходу сливаемой воды. Поэтому для определения количества генерируемой тепловой энергии достаточно измерить массовый расход холодной воды, температуры (энтальпии) воды на входе и выходе установки и осуществить численное интегрирование произведения разности энтальпии на массовый расход в контролируемый отрезок времени. Такой алгоритм реализует одноканальный теплосчетчик ВИС.Т, укомплектованный подобранной парой платиновых термометров сопротивления и позволяющий измерять количество тепловой энергии с погрешностью не более 4 % в диапазоне разностей температур от 2 до 10 °С и при расходах менее 1 % (до 0,1 %) верхнего предела измерения.

Так как в большинстве случаев практическое использование теплогенератора для обогрева рабочих и жилых помещений требует непрерывных или квазинепрерывных режимов подачи тепла, теплопроизводительность установки измеряли в квазинепрерывном (установившемся) режиме: температура сливаемой воды стабилизировалась и не менялась на протяжении часа.

Для минимизации влияния на результаты измерений притока или потерь тепловой энергии с поверхности аппарата БРАВО в окружающий воздух измерения производилось при таких расходах подпиточной воды, когда температура корпуса аппарата и сливаемой воды на 1–3 °С выше или ниже температуры воздуха в помещении теплового пункта. Ниже приведены результаты двух экспериментов.

Первое измерение: температура воздуха в бойлерной – 31,0 °С; температура воды на выходе и корпусе установки – 31,4 °С. Измерения тепловой энергии проводились в течение 3600 с (через каждые 300 с). Потребление электроэнергии по электросчетчику составило за этот период 14,3 кВт•ч (12,303 Мкал), количество сгенерированного тепла – 10,046 Мкал. Таким образом, соотношение полученной и израсходованной энергии составило:

η = 10,0460/12,303 = 0,817 (81,7 %).

Второе измерение: температура окружающей среды – 31,0 °С, воды на выходе – 28,2 °С, корпуса установки – 29,8 °С. Количество затраченной энергии – 15,2 кВт•ч (13,07 Мкал), выработанной – 11,1716 Мкал;

η = 11,1716/13,07 = 0,854 (85,4 %).

С учетом максимально возможной погрешности измерений КПД установки в опробованных режимах работы находится в пределах от 75,6 до 87,2 %. Потери в обмотках электродвигателя (теплота, отдаваемая ими окружающей среде) хорошо коррелируют с разностью между затраченной электроэнергией и верхним значением теплового КПД макетного образца БРАВО.

Таким образом, представляется вполне реальным усовершенствовать конструкцию аппарата таким образом, чтобы его эффективность достигла КПД 100 %. Возможное решение – оснастить аппарат погружным электронасосом и поместить его в термоизолированный бойлер.

Аббревиатура, составившая название аппарата БРАВО, расшифровывается следующим образом: «БиРоторный Аппарат Волновой Отопительный». Он имеет следующую конструкцию: вокруг неподвижной геометрической оси установлены как минимум два ротора – активатор и генератор. На периферии активатора расположены вихревые камеры. Генератор выполнен по принципу сегнерова колеса.

Роторы вращаются встречно. При этом циклически генерируются гидроудары – путем перекрытия генератором выходов вихревых камер активатора. Гидроударные волны из перекрытых камер перепускаются в тыловые зоны открытых камер. Имеются средства саморегулирования энергообмена роторов с рабочим телом.

Всё это обеспечивает большую амплитуду и широкий частотный спектр колебаний, а также высокую эффективность кавитации при малом гидравлическом сопротивлении.

Конструкция аппарата позволяет избежать общего недостатка аппаратов динамического типа – наличия валов с жестко посаженными на них роторами, а также кавитационного износа роторов (зоны кавитации локализованы в осевых зонах рабочих камер, вне контакта с их поверхностями).

Словарь терминов
Сегнерово колесо
– изобретенный Я.А. Сегнером прибор, работа которого основана на реактивном действии вытекающей воды. Расположенное в горизонтальной плоскости колесо без обода, у которого спицы заменены трубками с отогнутыми концами так, что вытекающая из них вода приводит колесо во вращение.

Статья напечатана в журнале «Аква-Терм» #4(44) 2008


вернуться назад

Читайте также:

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ ТЕПЛА | Геллер

1. Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости. Патент RU 2045715.

2. Теплогенератор Горлова. Заявка RU № 200110 5711/06, 2001 г.

3. Теплогенератор кавитационного типа. Заявка RU 99110396/06

4. Гидродинамический кавитационный теплогенератор. Заявка RU 99110779/06, 2001 г.

5. Теплогенератор гидравлический. Заявка RU 2000129736/06.

6. Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости. Патент RU 2132517, 1999г.

7. Термогенерирующая установка. Патент RU 2190162, 2001 г.

8. Гидродинамический нагреватель. Заявка RU 2004 105 629 (24.02.2004г.)

9. Устройство для нагрева жидкости. Патент RU 2171435, 2000 г.

10. Фурмаков Е.Ф. Выделение тепла при изменении фазового равновесия в струе воды. В сб. «Фундаментальные проблемы естествознания», том I, РАН, СПБ, 1999 г.

11. Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости. Заявка RU 96124293106.

12. Термогенератор. Патент RU 2177591, 2000 г.

13. Патент США № 4333796, 1982 г.

14. Вихревая система отопления. Патент RU 2089795, 1997 г.

15. Установка для нагрева жидкости и теплогенератор. Патент RU 2135903.

16. Теплогенератор. Заявка RU 98105105/06, 1999 г.

17. Способ нагрева жидкости. Патент RU 2262046, 2005.10.10.

18. Устройство для нагрева жидкости. Патент RU 2162571, 2000 г.

19. Теплогенератор струйного действия «Тор». Патент RU 2096694, 1997 г.

20. Кавитационно — роторный теплогенератор. Патент RU 2258875, 2005 г.

21. Кавитационный тепловой генератор. Патент RU 2131094, 1999 г.

22. Способ тепловыделения в жидкости и устройство для его осуществления. Патент RU 2177121, 1999 г.

23. Гидродинамический кавитационный аппарат. Заявка RU 98114517/06, 2000 г.

24. Кавитатор гидродинамического типа. Заявка RU 99113709/06, 2003 г.

25. Кавитатор для тепловыделения в жидкости. Заявка RU 97118384/06, 1999г.

26. Способ получения тепла. Патент RU 2165054, 2000 г.

27. Ганиев Р.Ф. и др., Волновая технология в машиностроении. — «Проблемы машиностроения и надёжности машин», 1996, №1, с.80-86.

28. Жебышев Д.А. Возбуждение колебаний в жидких средах гидродинамическими генераторами. «Справочник. Инженерный журнал», 2004г., №12, стр. 19-24.

29. Байков О.В. Вихревые гидравлические машины. М.: Машиностроение, 1981, с.100-111.

30. Кавитационно-вихревой теплогенератор. Патент RU 2 235 950, 2004г. — прототип

31. Автономная система отопления для здания. Патент RU 2162990, 2001г.

32. Кавитационный энергопреобразователь. Патент RU 2224957, 2004г.

33. Теплогенератор кавитационно-вихревого типа. Заявка RU 99110397/06, 2001 г.

34. Теплогенератор приводной кавитационный. Заявка RU 99110538/06, 2003

35. Резонансный насос-теплогенератор. Патент RU 2142604, 1999 г.

36. Способ нагревания жидкости и устройство для его осуществления. Заявка RU 96104366/06, 1998 г.

37. Кавитационно-вихревой теплогенератор. Заявка RU 2002119773/06, 2003г.

38. Роторный насос-теплогенератор. Патент RU 2159901, 2000 г.

39. Насос-теплогенератор. Патент RU 2160417, 2000 г.

40. Способ получения энергии. Патент RU 2054604, 1996 г.

41. Способ тепловыделения в жидкости. Патент по заявке RU 95110302/06.

42. Роторный гидроударный насос – теплогенератор. Патент RU 2202743, 2003 г.

43. Физика /Большой энциклопедический словарь/ — М.: Большая Российская энциклопедия 1999, с.236-237.

Перспективы использования аппаратов Браво в теплоснабжении Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА

Перспективы использования аппаратов БРАВО в теплоснабжении

С.В. Геллер,

директор по науке ЗАО «БРАВО Технолоджиз»

Фото Ларисы Ильченко

В статье классифицированы известные источники тепла гидродинамического типа. Описан гидродинамический аппарат для отопления, горячего водоснабжения, а также безопасного нагрева технологических жидкостей. Указаны экономически обоснованные области его промышленного применения. Опытный образец такого аппарата (БРАВО, см. рис.1, фото) в настоящее время проходит испытания на одном из предприятий ВПК города Москвы. Совместно со специалистами Московского института энергобезопасности и энергосбережения ведётся подготовка к приборным замерам эффективности аппарата. Предварительные испытания показали, что один и тот же объём воды (при одинаковом питающем электронасосном агрегате) нагревается до заданной температуры в 1,8 раза быстрее, чем при использовании функционального аналога производства Ковровского завода имени Дегтярёва, (см. рис.2). Соответственно во столько же раз меньше затрачивается электроэнергии.

Механическое воздействие на жидкость приводит к ее нагреву. Д. Джоуль и Р. Майер в середине ХК века сформулировали механический эквивалент теплоты. Даже спустя полтора века на эту тему создавались изобретения [1]. При этом обнаружено, что в тепло может быть превращена не только подводимая извне механическая энергия, но и внутренняя энергия жидкости (в режиме кавитации), (см. http://www.jurle.com/). Для возбуждения кавитации широко используется метод закрутки жидкости (вихревые эффекты). В настоящее время в России ВНЖ производятся рядом фирм (Санкт — Петербург, Ростов — на — Дону, Пенза, Тула), а также на Украине (Донецк, Харьков, Киев). Использование ВНЖ

выгодно на электрифицированных объектах, прокладка газовых коммуникаций и теплоцентралей к которым невозможна или не экономична.

В частности, ВНЖ пригодны в качестве мини-котельных для зданий и сооружений (рис.3). С помощью ВНЖ можно нагревать любые жидкости, в то время как ТЭНы недолговечны, пожароопасны, подвержены воздействию накипи и не могут применяться в агрессивных средах (нагрев растворов гальванических ванн).

Заслуживают особого внимания факторы (не технического свойства!), дискредитирующие ВНЖ. Приобрели скандальную известность аппараты г-на Потапова, которые якобы выдавали «сверхъединич-ную» тепловую энергию на основании холодного ядер-

Рис. 1. Опытный образец аппарата БРАВО

Рис. 2. Фото тепловой установки, содержащей статический ВНЖ (завод имени Дегтярёва)

Рис. 3. Мини-котельная на базе ВНЖ:

1- погружной насос; 2-ВНЖ; 3-манометр; 4-бойлер; 5- воздушный кран;

6 — трубопровод подачи нагретой воды; 7-термодатчик; 8 — блок автоматического управления; 9 — теплообменник; 10 — радиатор отопления;

11-расширительный бачок; 12 — фильтр; 13-дроссель — регулятор

ного синтеза, а затем торсионных полей и энергии «физического вакуума». По мере практической проверки данные спекуляции неоднократно развенчивались (например, в МЭИ в 2002-м году) (см. http://www.energy-saving-technology.com/page-ru/ blask-bill/black-list-ru.html, http://www.ras.ru/digest/ showdnews.aspx?id = 0f97818d-c4b4-41e1-a2a0—d87c084e5099&_Language=ru, а также http:// www.thermonews.ru/news/news.jsp?id=6649). На другом полюсе дискредитации ВНЖ находятся эксперты -теоретики, лишённые своего интереса и оттого огульно критикующие ВНЖ. Если Потапов и «иже с ними» пытаются вывести ВНЖ из-под действия незыблемых законов Природы, то эксперты — перестраховщики те же законы упоминают не к месту (в силу нежелания вникнуть в суть внутренних процессов в рабочем теле). Такие «эксперты» хотели бы лишить ВНЖ права на существование, но им мешает сделать это успешная практика коммерциализации ВНЖ. Самую же малочисленную категорию причастных к ВНЖ лиц составляют собственно их конструкторы и изобретатели (к числу которых относится и автор статьи).

Рабочий процесс ВНЖ в настоящее время не исследован, попытаемся восполнить этот пробел на основе теории структурирования жидкости. Согласно этой теории, значения относительной статической диэлектрической проницаемости є, теплоемкости С, других показателей структурированной воды могут существенно отличаться от справочных значений (принятых для обычной воды). всегда < 1, поскольку Ад < и.

Эффективность ВНЖ определяется с помощью калориметра. По изменению температуры Т образцовой жидкости в резервуаре за время т можно определить количество тепла Дд, отданного теплообменником образцовой жидкости за это время, и достоверно оценить эффективность ВНЖ по формуле (5). Вначале выделяемая, а затем поглощаемая теплота не может изменить производительность генератора таким образом, чтобы его эффективность превысила единицу.

Но совсем иначе обстоят дела при разомкнутой схеме работы ВНЖ (от «донора» — трубопровода проточной воды) (рис.4).

Если, согласно рис.5, возвращать в магистраль-донор релаксирующую воду, а в ВНЖ постоянно подавать «свежую» (с неиспользованной для тепловыделения внутренней энергией), эффективность нагревательной системы заметно превысит единицу! Закон сохранения энергии не нарушается, процесс проходит по обратному термодинамическому циклу [44,45]. Такой режим обеспечивается методом отбора тепла от внешнего низкотемпературного источника — системы водоснабжения, с затратой механической работы.

С учётом изложенных тенденций автором разработана принципиально новая разновидность ВНЖ с роторным активатором — турбиной, приводимой в движение текущим рабочим телом (рис.5).

В аппарате БРАВО (Би- роторный аппарат волновой отопительный, патентная заявка с приоритетом от 25 ноября 2005 г.) на периферии первого ротора, являющегося активной гидротурбиной, расположены вихревые камеры. Второй ротор выполнен в виде

Рис. 4. Импульсно-разомкнутая схема отопления

Рис. 5. БРАВО, принципиальная схема

реактивной гидротурбины. Роторы вращаются встречно. При этом циклически генерируются гидроудары путём перекрытия вторым ротором выходов вихревых камер. Гидроударные волны из перекрытых камер перепускаются в тыловые зоны открытых камер. Имеются средства саморегулирования энергообмена роторов. Всё это обеспечивает большую амплитуду и широкий частотный спектр колебаний, а также высокую эффективность кавитации при малом гидравлическом сопротивлении. Конструкция аппарата позволяет избежать общий недостаток аппара-

тов динамического типа — наличия валов с жёстко посаженными на них роторами (см. ниже).

Чтобы принципиальные отличия БРАВО от известных ВНЖ стали понятны читателю, рассмотрим особенности известных типов ВНЖ и классифицируем их.

В статических ВНЖ отсутствуют подвижные конструктивные элементы [2] — [19], [21] — [26], [28] и имеется тормозное устройство, имеющее большое гидравлическое сопротивление. Самый распространённый аппарат такого рода был упомянут выше и

НЯ5ІІИИИИ0И

приведён на рис.2 (фото автора) (см. также http://www.zid.ru/ru/products/perspective/vtu.htrnl).

Динамические ВНЖ имеют размещённые в полости корпуса активаторы, жёстко скрепленные с приводными валами (роторные [20], [25], [27], [31], [33] -[40]) либо лопаточные [32]). Некоторые из аппаратов снабжены средствами создания автоколебаний в потоке жидкости (сходного с БРАВО назначения). Например, в «Роторном гидроударном насосе -теплогенераторе» [20] совмещена зона кавитации с рабочим колесом насоса, что снижает КПД последнего [29] и эффективность всей нагревательной системы. Это присуще всем подобным ВНЖ (в частности, [32], [35], [38], [39]). Большой момент инерции роторов, кинематически связанных с валом приводного электродвигателя, — общий недостаток всех известных ВНЖ динамического типа.

Этот недостаток присущ, в частности, ВНЖ марки «ТС» (производства ФГУП «СПЛАВ», г. Тула),

приведённому на рис.6 (фото с электронного ресурса http://teplo.esa-energo.ru/irnages/gener/gen-er_04.jpg). Аппаратам «ТС» необходимы энергоёмкий привод вала ротора, дорогостоящая динамическая балансировка массивного ротора, применение выносных подшипниковых опор с радиальными уплотнениями, а также циркуляционного насоса. «ТС» требуют также применения аппаратуры плавного пуска (именно ввиду больших моментов инерции роторов).

Сопоставление с существующими аналогами позволяет сделать вывод, что БРАВО представляет собой новый тип нагревателя (смешанный), сочетающий преимущества статических и динамических ВНЖ и лишённый их недостатков. Оптимальными по соотношению «себестоимость -эффективность» средствами повышена эффективность и расширены функциональные возможности аппарата.

Рис. 6. ВНЖ «ТС» ФГУП «СПЛАВ»

ИЕИМИИИИИи

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. А. с. СССР № 1627790.

2. Обзорная информация «Гидродинамическая кавитация (свойство, расчёты, применение). Раздел «Кавитационные теплогенераторы». — М: Информационно-рекламный центр газовой промышленности (ООО «ИРЦ Газпром»),2003. С.110-117.

3. Вихревой нагреватель. Патент RU 2129686.

4. Вихревой нагреватель. Патент RU2 293 260.

5. Теплогенератор гидравлический. Заявка RU 2001109964.

6. Теплогенератор и устройство для нагрева жидкости. Патент RU 2132517.

7. Термогенерирующая установка. Патент RU 2190162.

8. Гидродинамический нагреватель. Заявка RU 2004 105 629.

9. Устройство для нагрева жидкости. Патент RU 2171435.

10. Хасанов Х. Термоэффект в текучих средах. В сб. «Структурно-динамические процессы в неупорядоченных средах». Самарканд, Изд. СГУ, 1992.

11. Теплогенератор Горлова. Патент RU 2204090.

12. Термогенератор. Патент RU 2177591.

13. Патент США иБ4333796.

14. Вихревая система отопления. Патент RU 2089795.

15. Установка для нагрева жидкости и теплогенератор. Патент RU 2135903.

16. Теплогенератор. Патент RU 2125215.

17. Способ нагрева жидкости. Патент RU 2262046.

18. Устройство для нагрева жидкости. Патент RU 2162571.

19. Теплогенератор электрогидродинамический. Патент RU 2301946.

20. Гидродинамический теплогенератор. Патент RU2247906.

21. Кавитационный тепловой генератор. Патент RU 2131094.

22. Способ тепловыделения в жидкости и устройство для его осуществления. Патент RU 2177121.

23. Теплогенератор. Патент RU 2272226.

24. Кавитатор гидродинамического типа. Патент RU 2207450.

25. Кавитатор для тепловыделения в жидкости. Заявка RU 97118384.

26. Способ получения тепла. Патент RU 2165054.

27. Устройство для нагрева жидкости. Патент RU 2 290 573.

28. Установка для нагрева текучей среды. Патент RU 2 301 947

29. Байков О.В. Вихревые гидравлические машины. М.: Машиностроение, 1981. С. 100-111.

30. Кавитационно-вихревой теплогенератор. Патент RU 2 235 950.

31. Автономная система отопления для здания. Патент RU 2162990.

32. Кавитационный энергопреобразователь. Патент RU 2224957.

33. Kavitationsrzeutung. Патентная заявка Германии DE 10 20006 161.

34. Теплогенератор. Патент RU 2307988.

35. Резонансный насос — теплогенератор. Патент RU 2142604.

36. Способ нагревания жидкости и устройство для его осуществления. Заявка RU 96104366/06.

37. Кавитационно-вихревой теплогенератор. Заявка RU 2002119773/06.

38. Роторный теплогенератор. Патент RU 2298740.

39. Насос — теплогенератор. Патент RU 2160417.

40. Способ получения энергии. Патент RU 2054604.

41. Способ тепловыделения в жидкости. Заявка RU 95110302/06.

42. Роторный гидроударный насос — теплогенератор. Патент RU 2202743.

43. Физика /Большой энциклопедический словарь/ — М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. С. 236-237.

44. Вукалович М. и др. Техническая термодинамика.- М.: Энергия, 1961.

45. Рей Д., Макмайка Д. Тепловые насосы. — М.: Энергоатомиздат, 1982.

НЯ511И1

ЕЖИ

Пути использования эффекта гидродинамической кавитации при обработки жидких пищевых сред Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ПУТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭФФЕКТА ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ КАВИТАЦИИ ПРИ ОБРАБОТКИ ЖИДКИХ ПИЩЕВЫХ СРЕД

Е. А. Денисюк, к. т.н., профессор;

С. П. Шевелев, аспирант ФГОУВПО НГСХА

Аннотация. Рассмотрены и проанализированы гидродинамические и акустические навигации. Определена сфера целесообразности применения различных типов кавитации. Рассмотрены схемы конструкций гидродинамических теплогенераторов и область их применения в мясном, молочном производстве и в технологиях переработки продукции растениеводства.

Ключевые слова: кавитация, акустика, нагрев, гидродинамика, теплогенераторы.

Начиная с середины прошлого столетия, в научных кругах появляются идеи использования энергии кавитации в пищевой промышленности. В связи с недорогими на тот момент энергоресурсами и отработанной традиционной технологией, данный способ обработки пищевого сырья не получил реализации вплоть до конца прошлого столетия. Отсутствие эффективных аппаратов для проведения кавитационного воздействия и разработанной теории процесса приводило к тому, что метод не использовался. Исключение составляет лишь применение гидродинамической кавитации в аппаратах роторно-пульсационного типа для пастеризации и гомогенизации молока.

Данное научное направление вновь обрело актуальность с развитием мирового уровня техники, позволяющей создавать аппараты большой мощности, способные справляться с обработкой больших объемов жидкостей. Разви-

тие новых методик исследований процесса сделали проблему использования энергии кавитации как гидродинамической, так и акустической природы более актуальной и привлекательной [1]. В настоящее время данному явлению во всем мире посвящено множество работ. Не менее важной проблемой является определение соотношения практической возможности применения того или иного типа кавитации.

Наиболее разработанной темой подобных исследований можно считать теорию кавитационной дезинтеграции — процессов, происходящих в кавитационном реакторе [2]. Кавитационный реактор — аппарат, в котором реализуется явление кавитации в жидкостях, сопровождающее трансформацию акустической энергии, так называемого вынуждающего осциллятора низкой плотности в энергию высокой плотности схлопывающихся кавигационных пузырьков. В ряде публикаций [3] отмечено, что акустическая кавитация при правильном подборе параметров обладает значительно большей энергетикой, нежели гидродинамическая. Отмечена независимость акустической кавитации от скорости обрабатываемой среды, что позволяет более точно дозировать энергию, передаваему среде путем установления производительности аппарата, в котором происходит процесс. Причем передача энергии для направленного изменения энергетического состояния обрабатываемой среды происходит без заметного увеличения ее температуры, т.е. «надтепловым» способом. С преимуществом акустической кавитации в виде способности изменять энергетическое состояние воды (активировать) без заметного увеличения ее температуры можно согласиться. Так как при работе любых аппаратов, работа которых основана на явлении гидродинамической кавитации, передача энергии среде происходит не только за счет импульсов давления и температуры, возникающих в парогазовых пу-

зырьках в момент их коллапса, но и за счет прямой трансформации механической энергии в тепловую, при возникающем внутреннем трении в обрабатываемой жидкости и рассеянии энергии акустических колебаний, сопровождающих коллапс парогазового пузырька. Поэтому работа подобных аппаратов сопровождается интенсивным нагревом среды, нежелательной для некоторых технологических процессов. С утверждением о значительно большей эффективности акустической кавитации по сравнению с гидродинамической можно поспорить. Известны следующие наиболее простые способы интенсификации образования и коллапса парогазовых каверн в воде, т. е. процесса кавитации, — это увеличение числа и частоты пульсаций этих каверн. А также увеличения импульса давления, возникающего при коллапсе отдельных пузырьков. В отношении последних двух способов, частоты и величины импульса давления отдельного пузырька акустическая кавитация позволяет изменять в широких пределах амплитуду и частоту вынуждающего осциллятора. Изменением последних можно добиться условия, необходимого для синхронизации коллапса с концом положительного полупериода изменения давления вынуждающего осциллятора. Однако при аналогичных условиях зарождения кавитационных полостей, гидродинамическая кавитация характеризуется особым режимом течения жидкости. Термин «кавитацион-ный режим течения жидкости» наиболее полно характеризует происходящие явления [4]. Сущность его в том, что вся масса жидкости участвует в процессах образования (развития и схлопывания) кавитационных полостей, а именно -создаются условия генерирования кавитационных пузырьков, близких по величине диаметра и не зависящих от положения, относительно природы возникновения. Поэтому количество пульсирующих парогазовых каверн при гидродинамической кавитации во много раз больше, чем это

можно было бы наблюдать при акустической кавитации и по производимому эффекту она не может сильно отличаться от последней.

Акустическая кавитация предпочтительней при обработке сред, которые требуют «надтеплового» способа передачи энергии, т.е. без ощутимого нагрева. Примером здесь может служить кавитационная обработка воды, используемая при холодном способе кондиционирования зерна. При этом показано, что количество белков клейковины, получаемой из муки, возрастает в большей мере, чем при увлажнении зерна обычной водой [5]. Данный способ возможен в приготовлении и стабилизации эмульсий, используемых в хлебопекарной промышленности [6]. В тоже время нельзя не отметить сложность установок, а следовательно, их высокую стоимость, применяемых для такого типа воздействия на жидкие пищевые среды. Попытки изготовления самостоятельно таких аппаратов часто заканчиваются неудачей. Последнее можно объяснить необходимостью тщательного подбора геометрии и акустических свойств сосуда в зависимости от типа ультразвукового излучателя. В противном случае, рассчитывать на эффективность установки не приходится. Поэтому использование таких установок при всех их положительных свойствах оказываемых на обрабатываемую среду, в небольших перерабатывающих предприятиях и фермерских хозяйствах затруднено.

Учитывая, что многие технологические операции, осуществляемые при выработке продукции в подобных хозяйствах, требуют как раз повышения температуры среды. Решением противоречия соотношения производимого эффекта кавитации и стоимости оборудования для ее проведения может стать использование гидродинамической кавитации, осуществляемой при работе гидродинамических теплогенераторов.

Прежде чем систематизировать имеющиеся в научной литературе данные о возможности получаемых эффектов от применения гидродинамической кавитации при обработки жидких пищевых сред следует остановиться на гидродинамических теплогенераторах [7]. Г идродинамиче-ские теплогенераторы — это объединенное название ряда тепловых машин, использующих в качестве рабочего тела жидкость, преимущественно — воду. В результате ряда процессов, происходящих при работе установки, осуществляется нагревание рабочего тела. Гидродинамические теплогенераторы отличаются необычно высокой эффективностью — отношением производимой теплоты к потребляемой энергии. Независимо от конструкции теплогенератора, основным при его работе считают процесс протекания гидродинамической кавитации. Известно большое количество самых разнообразных конструкций подобных машин. Однако при всем разнообразии можно выделить три группы:

1) пассивные тангенциальные;

2) пассивные аксиальные;

3) активные.

Пассивный гидродинамический теплогенератор с тангенциальным вводом потока жидкости, часто называемый вихревым, фактически является модификацией широко известной вихревой трубы, основанной на эффекте Ран-ка-Хильша, и предназначенной для охлаждения газового потока. Основное отличие вихревого теплогенератора от вихревой трубы Ранка состоит в замене газообразного рабочего тела (воздуха) жидким. Существенными элементами этого генератора служат инжекционный патрубок (1), струезакручивающий аппарат (2), рабочая или вихревая камера (3), тормозное устройство (4) и (6), перепускная магистраль (5) (рис.1) [8].

Рис. 2. Пассивный тангенциальный теплогенератор

Пассивный аксиальный теплогенератор представляет еще более простую конструкцию. Схематично конструкция подобных аппаратов, отражающая многообразие технических решений, представлена на рис.2. Основными-элементами такого генератора служат входной патрубок для холодной воды (1), рабочая камера (2) с формирователем потока (3), сужающее устройство (4) с выходным патрубком для горячей воды (5).

Рис. 2. Пассивный аксиальный теплогенератор

В генераторах третьей группы воздействие на рабочее тело производится с помощью размещенных в их рабочих камерах подвижных активирующих элементов, как правило — элементов ротационного типа с принудительным вращением (рис.3). Основными элементами подобных аппаратов служат входной патрубок для холодной воды (1), подвижный активирующий элемент (2) расположенный в рабочей камере (3), тормозное устройство (4) с выходным патрубком для горячей воды (5).

Рис. 3. Активный теплогенератор

Основное отличие приведенных групп машин проявляется в их эффективности по степени воздействия на обрабатываемую среду. Активные теплогенераторы наиболее эффективны в этом плане. Однако они и наиболее сложные, а следовательно, и дорогие в производстве. Первые две группы, в свою очередь благодаря простой конструкции, надежны, так как не имеют изнашиваемых деталей. Учитывая последнее, а также факт возможности самостоятельного изготовления подобных аппаратов, можно предположить, что пассивные теплогенераторы предпочтительней для использования в небольших фермерских и перерабатывающих сельскохозяйственных предприятиях. Необходимо систематизировать как уже известное практическое применение и положительные эффекты гидродинамической кавитации, происходящих в этих аппаратах в случае использования их для обработки жидких пищевых сред, так и теоретически возможное применение их как аналог акустической кавигационной обработки.

Гидродинамическая кавитация в мясном производстве может быть использована в следующих процессах:

• регенерации рассолов с целью их повторного использования;

• подготовка рассолов непосредственно перед их использованием с целью целенаправленного изменения

свойств рассолов, заключающееся в повышение химической активности воды;

• обработка «мясного сока», выделяемого при деф-ростации сырья, с целью дальнейшего использования.

Ожидаемые эффекты:

• организация многократного использования жидких сред;

• сохранение и дальнейшее использование в качестве ценного сырья (а не утилизации) «мясного сока»;

• снижение количества или полный отказ при производстве мясопродуктов от химических влагосвязывающих добавок.

Гидродинамическая кавитация в молочном производстве применяется достаточно давно [9,10,11] и может использоваться для:

• тепловой обработки молока, аналогичной пастеризации или стерилизации в зависимости от технологической необходимости;

• гомогенизации молока;

• подготовки воды, используемой при восстановлении молока из сухого обезжиренного остатка.

Ожидаемые положительные эффекты:

• снижение затрат энергии на проведение энергоемких технологических операций;

• возможность совмещения технологических операций (например, пастеризации и гомогенизации) с целью сокращения продолжительности и снижение затрат на их проведение;

• улучшение технологических характеристик молочных смесей и получаемых из них молочных продуктов за счет изменения свойств компонентов молока (в частности, интенсивной гидратации белков) в результате кавитационного воздействия.

Гидродинамическая кавитация теоретически может находить применение в технологиях переработки продукции растениеводства:

• подготовка воды в технологических схемах, предназначенных для восстановления концентрированных соков, или замена ванн длительной пастеризации гидродинамическим теплогенератором;

• осветление, пастеризация и стерилизация соков, в т.ч. восстановленных;

• подготовка воды, направляемой на обессахари-вание свекловичной стружки методом диффузии;

• подготовка воды (или обработка непосредственно сусла), направляемой для смешивания с крахмалсодер-жашим сырьем перед его развариванием;

• тепловая обработка виноматериалов. Ожидаемые положительные эффекты:

• снижение затрат энергии на энергоемкие технологические операции, интенсификация процесса и улучшение качества готовой продукции;

• увеличение коэффициента диффузии и содержания сахарозы в диффузионном соке, более эффективное подавление микроорганизмов;

• снижение расхода энергии на разваривание, интенсификация процессов брожения при общем увеличении выхода спирта.

Учитывая отсутствие в научных публикациях информации, посвященной возможности использования гидродинамической кавитации, протекающей при работе пассивных теплогенераторов в производстве мясных продуктов, йами предложена попытка теоретического и практического обоснования возможности применения такой обработки с целью регенерации рассолов и их обработки непосредственно перед использованием, а также возможности регенерации рассолов, предназначенных для посола сыров.

В качестве установки для экспериментов был выбран наиболее простой в плане конструкции и производства пассивный теплогенератор изображенный на рис. 1, известный также как «вихревой теплогенератор Потапова». Подобные аппараты на таких энергоемких процессах, как снижение микробиологической обсемененности, требующих по традиционной технологии нагрева до высоких температур, способны значительно снизить затраты на их проведение. Учитывая способность насыщенных рассолов, применяемых при производстве мясопродуктов, сохранять текучесть даже при низких температурах (т.е. не замерзать), нами предлагается использовать это свойство для нагрева посолочного рассола в вихревом теплогенераторе от отрицательной температуры до температуры, установленной технологической инструкцией на данную операцию. При проведении исследовательской работы на первом этапе планируется установить следующие показатели:

• оптимальную температуру обработки среды;

• оптимальные режимы обработки рассолов, направляемых непосредственно на технологическую операцию;

• оптимальные показатели геометрических параметров, и, прежде всего, непосредственно обтекаемых гидродинамическим потоком внутренних элементов конструкции.

Литература

1. Margulis М.А. Sonochemistru and Cavitation. -London: Gordon & Breach, 1995.

2. Шестаков, С. Д. Основы технологии кавитационной дезинтеграции. Теория кавитационного реактора. -М.:ЕВА — пресс, 2001.

3. Рогов, И. А. «Надтепловое» изменение термоди намического равновесия воды и водных растворов: заблу-

ждение и реальность // Хранение и переработка сельхозсы-рья. 2004. № 7, № Ю. С. 24-28, 9-13.

4. Патент ЯИ 2131094,14.04.1997.

5. Шестаков, С. Д. Энергетическое состояние воды и ее связываемость, биополимерами пищевого сырья: новые возможности // Хранение и переработка сельхозсырья. 2003. №4. С. 35-37.

6. Шестаков, С. Д. Кавитационный реактор как средство приготовления и стабилизации эмульсий для хлебопекарной промышленности // Хранение и переработка сельхозсырья. 2003. № 3. С. 27-30.

7. Геллер, С. В. Гидродинамические источники тепла // Нефтегазовое дело. Электронный научный журнал. Выпуск 1/2006,

<http://www.oigbus.ru/authors/Geller/Gellerl.pdf>.

8. Патент ЯИ 2045715, 10.10.1995.

9. Патент ЯИ 2222952,29.07. 2002.

10. Головнев, А. Н. Пастеризация и стерилизация с помощью роторных нагревателей // Переработка молока. 2007. №9. С. 10-11.

11. Михалкина, Г. С. Пастеризация молока и сыворотки в супер-кавитирующем аппарате роторно-

пульсационного типа // Молочная промышленность. 1999. №8. С. 32-33.

WAYS OF USE OF EFFECT HYDRODYNAMICAL CAVITATION AT PROCESSING LIGUID FOOD ENVIRONMENTS

E. A. Denisuk, the post-graduate student, the candidate of technical sciences, the propfessor;

S. P. Shevelev, Nizhniy Novgorod State Agricultural Academy, Nizhniy Novgorod

Annotation. Hydrodynamical and acoustic navigation are considered and analysed. The area of expediency of application of various types cavitation is made. Diagrams of designs hydrodynamical warmgenerators and area of their application in meat, dairy manufacture and in technologies of processing of production plant growing are considered.

The keywords. Cavitation, acoustics, heating, hydrodynamics, warmgenerator.

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУР СЕРОГО ЧУГУНА В ЗОНЕ ЛАЗЕРНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Ю. И. Матвеев, д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Эксплуатации судовых энергетических установок» ГОУ ВПО «Волжская государственная академия водного транспорта»;

С. С. Казаков, ст. преподаватель кафедры «Тракторы и автомобили» ГОУ ВПО «Нижегородский государственный инженерно-экономический институт»

Аннотация. В работе приведены исследования структурных превращений серого чугуна после лазерной

Теплогенератор — как сделать своими руками расскажет эксперт. Жми!

В связи с высокими ценами на промышленное отопительное оборудование многие умельцы собираются делать своими руками экономичный нагреватель вихревой теплогенератор.

Такой теплогенератор представляет собой всего лишь немного видоизмененный центробежный насос. Однако, чтобы собрать самостоятельно подобное устройство, даже имея все схемы и чертежи, нужно иметь хотя бы минимальные знания в данной сфере.

Принцип работы

 

Процесс кавитации. (Для увеличения нажмите)

Теплоноситель (чаще всего используют воду) попадает в кавитатор, где установленный электродвигатель производит его раскручивание и рассечение винтом, в результате образуются пузырьки с парами (это же происходит, когда плывет подводная лодка и корабль, оставляя за собой специфический след).

Двигаясь по теплогенератору, они схлопываются, за счет чего выделяется тепловая энергия. Такой процесс и называется кавитацией.

Исходя из слов Потапова, создателя кавитационного теплогенератора, принцип работы данного типа устройства основан на возобновляемой энергии. За счет отсутствия дополнительного излучения, согласно теории, КПД такого агрегата может составлять около 100%, так как практически вся используемая энергия уходит на нагрев воды (теплоносителя).

Создание каркаса и выбор элементов

Чтобы сделать самодельный вихревой теплогенератор, для подключения его к отопительной системе, потребуется двигатель.

И, чем больше будет его мощность, тем больше он сможет нагреть теплоноситель (то есть быстрее и больше будет производить тепла). Однако здесь необходимо ориентироваться на рабочее и максимальное напряжение в сети, которое к нему будет подаваться после установки.

Производя выбор водяного насоса, необходимо рассматривать только те варианты, которые двигатель сможет раскрутить. При этом, он должен быть центробежного типа, в остальном ограничений по его выбору нет.

Также нужно приготовить под двигатель станину. Чаще всего она представляет собой обычный железный каркас, куда крепятся железные уголки. Размеры такой станины будут зависеть, прежде всего, от габаритов самого двигателя.

После его выбора необходимо нарезать уголки соответствующей длины и осуществить сварку самой конструкции, которая должна позволить разместить все элементы будущего теплогенератора.

Далее нужно для крепления электродвигателя вырезать еще один уголок и приварить к каркасу, но уже поперек. Последний штрих, в подготовке каркаса – это покраска, после которой уже можно крепить силовую установку и насос.

Конструкция корпуса теплогенератора

Такое устройство (рассматривается гидродинамический вариант) имеет корпус в виде цилиндра.

Соединяется с отопительной системой он через сквозные отверстия, которые у него находятся по бокам.

Но основным элементом этого устройства является именно жиклер, находящийся внутри этого цилиндра, непосредственно рядом с входным отверстием.

[warning]Обратите внимание: важно, чтобы размер входного отверстия жиклера имел размеры соответствующие 1/8 от диаметра самого цилиндра. Если его размер будет меньше этого значения, то вода физически не сможет в нужном количестве через него проходить. При этом насос будет сильно нагреваться, из-за повышенного давления, что также будет оказывать негативное влияние и на стенки деталей.[/warning]

Как изготовить

Для создания самодельного генератора тепла понадобится шлифовальная машинка, электродрель, а также сварочный аппарат.

Процесс будет происходить следующим образом:

  1. Сначала нужно отрезать кусок достаточно толстой трубы, общим диаметром 10 см, а длиной не более 65 см. После этого на ней нужно сделать внешнюю проточку в 2 см и нарезать резьбу.
  2. Теперь из точно такой же трубы необходимо сделать несколько колец, длиной по 5 см, после чего нарезается внутренняя резьба, но только с одной её стороны (то есть полукольца) на каждой.
  3. Далее нужно взять лист металла толщиной, аналогичной с толщиной трубы. Сделайте из него крышки. Их нужно приварить к кольцам с той стороны, где у них нет резьбы.
  4. Теперь нужно сделать в них центральные отверстия. В первой оно должно соответствовать диаметру жиклера, а во второй диаметру патрубка. При этом, с внутренней стороны той крышки, которая будет использоваться с жиклером, нужно сделать, используя сверло, фаску. В итоге должна выйти форсунка.
  5. Теперь подключаем ко всей этой системе теплогенератор. Отверстие насоса, откуда вода подается под давлением, нужно присоединить к патрубку, находящемуся возле форсунки. Второй патрубок соедините со входом уже в саму отопительную систему. А вот выход из последней подключите ко входу насоса.

Таким образом, под давлением, создаваемым насосом, теплоноситель в виде воды начнет проходить через форсунку. За счет постоянного движения теплоносителя внутри этой камеры он и будет нагреваться. После этого она попадает уже непосредственно в систему отопления. А чтобы была возможность регулировать получаемую температуру, нужно за патрубком установить шаровой кран.

Изменение температуры будет происходить при изменении его положения, если он будет меньше пропускать воды (будет находиться в полузакрытом положении). Вода будет дольше находиться и двигаться внутри корпуса, за счет чего её температура увеличится. Именно таким образом и работает подобный водонагреватель.

Смотрите видео, в котором даются практические советы по изготовлению вихревого теплогенератора своими руками:

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

ООО НПП » СХIДНАФТАПОСТАЧ»

      ГЛАВНАЯ

ТЕПЛОВЫЕ КАВИТАЦИОННО-ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ

НАСОСЫ СЕРИИ НТ

 Теплогенераторы НТ успешно решают задачу, поставленную в Распоряжении КМ Украины № 502-р от 28 сентября 2006 г. «О переводе населенных пунктов на отопление электроэнергией».

НАЗНАЧЕНИЕ 
  •  Насосы теплогенераторы  НТ предназначены для нагрева воды в жидкой фазе.
  • Насос теплогенератор НТ используется: для автономных систем отопления, для систем горячего водоснабжения , в автономных системах вентиляции и воздушного отопления
  • Область применения: жилые дома, общественные здания, производственные помещения, сельскохозяйственные комплексы и технологические процессы. 

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Насос теплогенератор НТ представляет собой совокупность агрегатов предназначенных для организации встречно-поперечных потоков, обрабатываемого материала в жидкой фазе в замкнутом пространстве. 

Принцип работы НТ заключается в организации гидродинамических колебаний в блоке теплогенератора обеспечивающих условия для разрыва или трансформации межмолекулярных связей в жидкой среде с последующим выделением тепла (нагрева жидкости) за счет всплеска температуры в местах разрыва или трансформации межмолекулярных связей. 

  • Насос теплогенератор типа НТ — дисковые,горизонтальные с непосредственным приводом от электродвигателя через упругую муфту. 
  • Генератор и электродвигатель устанавливаются на общую раму.
  • Тип основных электродвигателей, комплектующие НТ зависят от мощности НТ. Вал вращается опираясь на подшипники. 
  • Установка подшипников фиксированная, смазка консистентная. Насосы НТ унифицированы и отличаются только деталями корпуса.
  • В НТ предусмотрены торцевые уплотнения. 
  • Насосы типа НТ соответствуют ТУ , сертифицированы.
  • Не требуют согласований на установку, т.к. энергия используется для вращения электродвигателя, а не для нагрева теплоносителя. 
  • Эксплуатация НТ с электрической мощностью до 100 кВт осуществляется без лицензии.
  • Они полностью подготовлены для подключения к новой или существующей системе отопления, а конструкция и габариты установки упрощают ее размещение и монтаж.
  • Необходимое напряжение сети – 380 В. 

ПРЕИМУЩЕСТВА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

 

  • Простота конструкции и сборки, малые габариты и масса позволяют быстро устанавливать смонтированный на одной платформе тепловой гидродинамический насос в  любом месте, а также подключать его непосредственно к действующей схеме отопления.
  • Не требуется дополнительная химводоподготовка, используется вода ГОСТ Р 51232-98.
  • Применение системы автоматического управления не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала.
  • Отсутствие тепловых потерь в теплотрассах, при монтаже тепловых гидродинамических насосов непосредственно у потребителя тепла.
  • Работа не сопровождается выбросами в атмосферу продуктов горения, других вредных веществ, что позволяет применять его в зонах с ограниченными нормами ПДВ.
  • Сроки окупаемости затрат по внедрению тепловых гидродинамических насосов составляет от шести до восемнадцати месяцев.
  • При недостатке мощности трансформатора возможна установка электродвигателя с напряжением питания 3 000 вольт — 6 000 вольт (только для 200 и 250 кВт) Срок изготовления не менее ста дней.
  • В системе двойного тарифа при нагреве тепловыми гидродинамическими насосами ночью достаточно небольшого количества воды, аккумуляции ее в баке-накопителе и распределении ее циркуляционным насосом малой мощности в дневное время. Это позволяет сократить затраты на отопление от 40 до 60%.

Прайс-лист серии НТ.pdf

Паспорт и руководство по эксплуатации.pdf

  • Изготовление под заказ. Срок изготовления от 20 до 100 дней. Гарантия составляет 12 месяцев с момента отгрузки.

 

Гидродинамический теплогенератор-деструктор

 

Полезная модель относится к теплотехнике и предназначена для деструкции биомасс с целью получения биогаза в фермерских хозяйствах и крестьянских подворьях.

Теплогенератор-деструктор содержит крышку, улитку, вихревую цилиндрическую камеру, представляющую собой трубу с обеих торцов оснащенную фланцами, резонатор, выходной патрубок с фланцем.

Теплогенератор-деструктор позволяет получать биогаз путем деструкции биомасс и, кроме того, осуществлять исследование удельного энергопотребления для нагрева 1 кг воды на 1°C (Вт·ч/кг·°C).

Работа теплогенератора-деструктора заключается в том, что среда (вода, биомасса) нагнетается насосом в улитку, обеспечивающую тангенциальный ввод потока холодной жидкости в пристеночную область цилиндрической вихревой камеры. В вихревой камере тангенциально введенный поток закручивается, ускоряется и, вращаясь, движется вдоль камеры по направлению к выходному патрубку, перед которым затормаживается специальным устройством и поступает наружу потребителю через выходной патрубок.

Для оптимизации геометрических параметров основных узлов, разработана имитационная модель, с помощью которой подтверждена адекватность расчетных данных модели, в том числе, зависимости нагрева жидкости от давления на входе в теплогенератор-деструктор.

Теплогенератор деструктора позволяет определять удельный расход электроэнергии (Wуд ) для нагрева 1 кг воды на 1°С (Вт·ч/кг·°С).

Полезная модель относится к теплотехнике и предназначена для деструкции биомасс с целью получения биогаза в фермерских хозяйствах и крестьянских подворьях.

Известен гидравлический теплогенератор для нагрева жидкостей, который может быть использован в системах отопления зданий и сооружений, транспортных средств, подогрева воды для производственных и бытовых нужд, сушки сельхозпродуктов, для подогрева непосредственно в трубопроводе вязких жидкостей типа нефти с целью снижения их вязкости и улучшения ее реологических свойств.

Этот теплогенератор содержит струе закручивающий узел, вихревую цилиндрическую камеру с выходным патрубком, тормозное устройство и перепускную магистраль.

В процессе вихревого движения и торможения жидкость в рабочей камере активируется, нагревается, и из выходного патрубка истекает горячая вода. Часть горячей воды для повышения эффективности работы теплогенератора может отводиться от его выхода на вход через перепускную магистраль (трубу).

Вихревые теплогенераторы статичны и достаточно просты, они не содержат подвижных элементов, за исключением, рабочего тела.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой полезной модели является теплогенератор для нагрева жидкостей, патент России 2045715. Опубликован 10.10.1995.

Однако известный теплогенератор имеет существенные недостатки: не оптимизированные геометрические параметры конструкционных узлов и, применительно к использованию заявляемой модели, сложен, громоздок и дорог. Целью предложения является устранение названных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что: а) теплогенератор оснастили ускорителем движения жидкости диаметром 170 мм и шириной 40 мм, выполненным в виде циклона, в котором наклонной поверхностью является только одна сторона, торцевая часть соединена с цилиндрической частью корпуса и закрывается боковой крышкой; б) в основании цилиндрической части теплогенератора, противолежащей циклону, смонтирован резонатор в виде шести камертонных пластин с размерами 100×34×8, закрепленных на крышке реактора с выходным отверстием диаметром 40 мм; в) для усиления резонансного эффекта теплогенератор выполнен с соотношением диаметра цилиндрической части корпуса к ее длине 1 к 8, то есть при диаметре 100 мм корпус имеет длину 800 мм.

На фиг.1 показан чертеж модернизированного теплогенератора-деструктора и его составные части.

Теплогенератор-деструктор содержит крышку (1), улитку (2) (показан набор сменных улиток), вихревую цилиндрическую камеру (3), представляющую собой трубу с обеих торцов оснащенную фланцами (4), резонатор (5), выходной патрубок с фланцем (6).

Теплогенератор-деструктор позволяет получать биогаз путем деструкции биомасс и, кроме того, осуществлять исследование удельного энергопотребления для нагрева 1 кг воды на 1°C (Вт·ч/кг·°C).

Работа теплогенератора-деструктора заключается в том, что среда (вода, биомасса) нагнетается насосом в улитку, обеспечивающую тангенциальный ввод потока холодной жидкости в пристеночную область цилиндрической вихревой камеры. В вихревой камере тангенциально введенный поток закручивается, ускоряется и, вращаясь, движется вдоль камеры по направлению к выходному патрубку, перед которым затормаживается специальным устройством и поступает наружу потребителю через выходной патрубок.

Для оптимизации геометрических параметров основных узлов разработана имитационная модель теплогенератора-деструктора и, сначала, выполнена конструкционная часть имитационной модели с использованием пакета Solid Works 2010 for Windows для ПЭВМ на основании оптимальных геометрических параметров, определенных при спланированных многофакторных экспериментах. Затем выполнено решение полученной математической модели методом граничных условий и ее визуализация в прикладном пакете Cosmos Flo Works. Имитационная модель подтвердила адекватность расчетных данных модели, в том числе, зависимость нагрева жидкости от давления на входе в теплогенератор-деструктор.

Определение удельного расхода электроэнергии (W уд) для нагрева 1 кг воды на 1°C (Вт·ч/кг·°C) осуществлялось на основании экспериментальных данных по уравнению:

Wуд=W/(Gф·t1),

где W — количество электроэнергии, потребленной электродвигателями насосов в течение часа, Вт·ч;

Gф — количество воды, нагретой в течение часа, кг;

t1 — разница, между температурой воды на выходе из теплогенератора-деструктора и на входе в него в начале испытаний, °C.

Теплогенератор-деструктор, содержащий вихревую цилиндрическую камеру, представляющую собой трубу, с обоих торцов оснащенную фланцами, струезакручивающий узел с циклоном, тормозное устройство и выходной патрубок, отличающийся тем, что оснащен ускорителем движения жидкости диаметром 170 мм и шириной 40 мм, выполненным в виде циклона, в котором наклонной поверхностью является только одна сторона, торцевая часть соединена с цилиндрической частью корпуса и закрывается боковой крышкой; в основании его цилиндрической части, противолежащей циклону, смонтирован резонатор в виде шести камертонных пластин с размерами 100×34×8 мм, закрепленных на крышке реактора с выходным отверстием диаметром 40 мм; отношение диаметра цилиндрической части корпуса к ее длине принято 1 к 8, то есть при диаметре 100 мм корпус имеет длину 800 мм.

Гидродинамический теплогенератор

Изобретение относится к гидродинамическим теплогенераторам, используемым для подогрева жидкости и отопления помещений.

Сущность: теплогенератор содержит рабочее колесо насоса, имеющее периферийное средство формирования закрученного потока жидкости, которое создает высокоскоростной поток жидкости, вращающийся вокруг оси и корпуса рабочего колеса. Закрученный поток жидкости поступает в торцевую формовочную камеру корпуса, имеющую осевой канал подачи жидкости для подачи жидкости из внешнего теплообменного контура. Между осевым каналом подачи жидкости и корпусной камерой образован кольцевой выпускной канал.Кольцевой выходной канал имеет сопловой блок, соединенный с входом кольцевого выходного канала. Выход из кольцевого выходного канала плавно переходит в трубчатый разгрузочный канал через питающий канал. Канал подачи электрически изолирован от корпуса и канала отвода. Канал подачи соединен с источником питания и с источником высоковольтных электрических импульсов, который прикладывает электрические импульсы к жидкости, протекающей через сопло, для увеличения интенсивности тепловыделения и управления мощностью теплового теплогенератора.

Технический результат: возможность создания лопаточного насоса с увеличением использования приводного двигателя и повышением эффективности действующих процессов тепловыделения.

ф-лы, 3 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к кавитационным вихревым теплогенераторам для нагрева различных участков за счет нагрева жидкости в контуре, но также может быть использовано в различных процессах, например, для смешивания и гомогенизации жидких сред.

Известны генераторы роторного типа со специальными рабочими органами, в которых используются роторы с ячейками Grexa или многороторные, требующие для циркуляции жидкости дополнительный циркуляционный насос с относительно высоким давлением, см. Патент Украины № 54703 А.Эти генераторы достаточно сложные, имеют большой момент инерции, требующие применения систем плавного пуска двигателя и значительного осевого усилия на ротор (из-за большого падения давления от действия циркуляционного насоса, что может снизить срок службы Теплогенератор, трудный в ремонте.

Наиболее близким по технической сущности является вихревой теплоноситель по патенту РФ 2224957, в котором использовано штатное рабочее колесо центробежного насоса с формовочным устройством на его выходе, быстро вращающиеся потоки потоков, поступающие на входной конец Шкаф тароперерабатывающей камеры с осевым каналом для подачи жидкости от внешнего контура к главному входу к крыльчатке насоса, является то, что например, позволяет производить тепло, например, на базе серийно выпускаемых насосных консольных насосных агрегатов, обеспечивая значительную интенсификацию вращательного вихревого движения жидкости.Однако такое решение ограничивает увеличение мощности стола агрегатного двигателя и генерирования тепла и теплопередачи в контуре из-за недостаточной интенсивности кавитационных вихревых процессов в торцевой камере корпуса торцевой втулки. С другой стороны, это техническое решение в определенной степени ограничивает и процесс тепловыделения из-за ограничений объединения и оптимизации рабочего процесса электролизной жидкости в котле, обычно имеющего место в его работе с электропроводящими жидкостями и жидкостями. позволяя, при определенных условиях, привести к дополнительному рассеянию.

В связи с этим целью данного предложения является создание возможности создания генераторов на базе насосов, например консольного типа, с рабочими лопастными колесами, в том числе стандартной конфигурации, с повышенной мощностью привода. двигатель и более высокий КПД тепловыделяющих процессов.

Данная задача решается тем, что в тепловом насосе гидродинамического типа, состоящем из опасного насосного колеса с периферийным устройством для образования высокоскоростного вращающегося вокруг оси колеса и корпуса потока жидкости, Обращенный к торцу шкаф тераформирующей камеры с осевым каналом для подачи жидкости из внешнего теплообменного контура между осевым каналом подачи жидкости и камерой камеры имеет кольцевое выделение выходного канала, предусмотренное на его входе в сопловое устройство, а вывод осуществляется с плавным плавным переходом. переход через входной канал и проход в выходной канал трубчатой ​​формы.

Подводящий канал выполнен электрически изолированным от водостока здания и подключен к электрической сети, преимущественно регулируемой по рабочим параметрам источника тепла, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА создают разность электрических потенциалов между входным каналом и кольцевым выходным каналом;

— разрешить устройство, выполненное электрически изолированным и подключенным к высоковольтному источнику электрических импульсных разрядов при протекании через жидкостное сопло;

— устройство выполнено с внутренней кольцевой полостью, внутренняя поверхность которой подключена к источнику электрического напряжения с отрицательным потенциалом относительно корпуса элементов теплогенератора, причем кольцевая полость в основном предусмотрена по меньшей мере, с входными и выходными каналами для ввода дополнительной текучей среды или газа источника тепла;

— выпускной канал трубчатой ​​формы, соединенный преимуществом состояния с центром дна цилиндрической емкости, с расположенным в нем по оси и электрически изолированным от корпуса резервуара и равноудаленным от его внутренних стенок цилиндрическим электродом, соединенным с источником отрицательного потенциала, создающим разность электрических потенциалов и предпочтительно выполненным в виде проточной перфорированной жидкости или ситовый барабан, вход в который расположен перед выходом выходного канала;

— в подводном канале выполнены дросселирующие каналы для его частичного гидравлического сообщения с полостью корпуса тороидообразующей камеры и кольцевой выходной камерой на ее участке, прилегающем к холостому каналу трубчатой ​​формы;

Вход канала

гидравлически связан с внешней гидросистемой через регулируемый дроссельный элемент, выполненный в основном с возможностью регулирования давления и температуры рабочей жидкости;

— проходное сечение соплового устройства выполнено регулируемым на своей оси и предусмотрено на выходе секции электрораспределения, подключенного к генератору высоковольтных импульсов формирования ударных волн в кольцевом канале;

— на входе кольцевого выходного канала с гарантированным зазором от стенки шкафа камеры, преимущественно в канале подачи жидкости, установлен осесимметричный отражатель, улучшающий качество на входе в кольцевой канал, какая сторона крыльчатки выполнена с поверхностью, образующей зону торможения, обратного потока жидкости в направлении крыльчатки и активации тора потока текучей среды в рабочую полость шкафа тарапорезной камеры;

осевой канал для подачи жидкости из внешнего контура теплообмена во входной зоне рабочего колеса, установленного на радиальных спицах, выполненный с возможностью радиального перемещения и фиксации и в основном в виде полых трубок с радиальными отверстиями в зоне оси вихревого parovozoremontnom тора, образованный в камере Тарапоревал кабинет, и проходящий от торцевой поверхности корпуса, по меньшей мере, один радиальных спиц, сделанных с осевым каналом и радиальными отверстиями, соединенных, по меньшей мере, выходной / входной газ / жидкостью shut- запорный клапан, например регулируемый клапан;

— в корпусе тороидообразующей камеры в зоне периферийной поверхности колеса выполнен не менее одного дополнительного выходного канала;

В подающем канале

установлен направляющий аппарат прядильного потока.

На фиг.1 показан вариант предлагаемого устройства, так как на фиг.2 и 3 варианты его сопла установлены на входе кольцевого выходного канала, выходящего из тарапельного шкафа каскада.

Тепло-гидродинамический тип состоит из центробежного насоса-колеса 1, см. Фиг.1, с периферийным устройством 2 или 3, образованного высокоскоростным вращением вокруг оси колеса, и корпуса с отверстием для потока жидкости в торцевом корпусе, образующим камера 4 с осевым каналом 5 для подачи жидкости от внешнего теплообменного контура 6.Между осевым каналом 5 для подачи жидкости и шкафом камеры 4 расположены кольцевой выходной канал 7, снабженный на его входе сопловым устройством 8. Канал 7 выполнен с плавным переходом 8 через входной канал и проход в выходном канале трубчатого форма 9.

Питающий канал 5 выполнен из гальванически изолированного от кожуха кольца 10 вывода 7 и стока 9 и подключен к электрическому, преимущественно регулируемому, по рабочим параметрам теплового источника ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 11, создающего разность электрических потенциалов между элементы корпуса подающего канала 5 и кольцевого отводного канала 7.

Для обеспечения возможности устройства 8 электрически изолированы и подключены к источнику высокого напряжения 12 электрические импульсные разряды при протекании через сопло 8 жидкости.

Чтобы устройство 8 могло быть выполнено с внутренней кольцевой полостью 13, см. Фиг.1-3, внутренняя поверхность которой подключена к источнику электрического напряжения 11 отрицательного потенциала относительно корпуса из элементов теплогенератор, более того, кольцевая полость 13 в основном оборудована, по крайней мере, входным 14 и выходным каналами 15 для ввода тепла дополнительной жидкости или газа, который изменяет химический состав и физико-химические свойства рабочего тела, что может Пример можно использовать для изменения (регулирования) выходной тепловой мощности теплового источника.

Выпускной канал 9 трубчатой ​​формы в основном соединен с центром дна цилиндрического резервуара 16, расположенного в нем по оси и электрически изолированного от корпуса резервуара и равноудаленного от его внутренних стенок цилиндрического электрода 17. Подключенный к отрицательному потенциалу ЭЛЕКТРОТЕХНИКА источник 11 создает разность электрических потенциалов и предпочтительно выполнен в виде протекающей жидкости перфорированного или ситового барабана, вход 18 которого находится напротив выхода из выходного канала 9.

В подводном канале 5 выполнены дросселирующие каналы 19 для частичного гидравлического сообщения с полостью 4 корпуса тороидообразующей камеры и кольцевой выходной камерой 7 на ее участке, примыкающем к холостому каналу трубчатой ​​формы 9.

Питающий канал 5 является гидравлически сообщенные с внешней гидравлической системой 6 через регулируемый дроссельный элемент 20, выполнены в основном с регулируемыми давлением и температурой рабочего тела.

Проточная часть соплового аппарата 8 выполнена регулируемой на своей оси и предусмотрена на выходе секции электрораспределения, подключенной к генератору высоковольтных импульсов, например, к источнику 12 для генерации ударных волн в кольцевом канале 7 при взаимодействии ударных волн. волны в зоне электроразрядного 21 с выходным участком соплового аппарата 8.

На входе кольцевого выходного канала 7 с гарантированным зазором от стенки камеры 4, в основном, на входе в канал жидкости жестко с ним связан осесимметричный отражатель 22, повышающий давление в жидкости, протекающей в кольцевом канале. 7 через, например, чтобы позволить устройству 8. Во входной зоне, чтобы позволить устройству, отражатель может иметь другую конфигурацию, включая акустический резонатор 23. Отражатель 22 со стороны рабочего колеса 1 выполнен с поверхностью , образуя зону торможения 24, возврат жидкости в направлении рабочего колеса 1 и активацию тора и одновременно спиралевидное движение жидкости в рабочей полости шкафа тарапорчатой ​​камеры 4, а ось торонтозной зоны 25 является расположен в плоскости, перпендикулярной оси колеса 1.

Осевой канал 5 для подачи жидкости от внешнего теплообменного контура 6 в зоне входа в рабочее колесо 1 закреплен на радиальных спицах 26, выполненных с возможностью их радиального смещения и фиксации и преимущественно в форма полых трубок с радиальными отверстиями 27 в районе вихревой паровозоремонтной оси, В корпусе камеры образована камера 4 тарапорации. За счет выхода из корпуса 4 камеры на конце, по меньшей мере, один радиальный штифт 26, выполнен осевой канал и радиальное отверстие 27, которое соединено, по меньшей мере, с выходом / входом газа / жидкости. запорный и регулирующий клапаны, например регулируемый клапан 28.

В корпусе тороидообразующей камеры 4 в зоне периферийной поверхности колеса 1 выполнен как минимум один дополнительный выходной канал 29, например, подключенный к дополнительному потребителю тепловой энергии 30, например система горячего водоснабжения.

Для воздействия на величину циркуляции потока жидкости на входе в рабочее колесо 1 в подающем канале 5 может быть установлен направляющий узел 31 закрутки потока для задания режима потока жидкости на лопатках рабочего колеса 1.

Работы предлагаемое тепло. При вращении крыльчатки 1 от двигателя (не показано) периферийное устройство 2 или 3 подразумевает высокоскоростной вращающийся поток жидкости, например, в виде множества отдельных струй, поступающих в торцевую камеру, тераформирующую камеру 4, которая в область его узкого входа в кольцевой канал 7 набирает большую скорость. Этот эффект усиливается при установке насадок первого аппарата 8, зажимание потока жидкости к осевому каналу подачи 5, а также при наличии отражателя 22, который увеличивает давление на входе в кольцевой канал 7 за счет ограничения оттока жидкости к рабочему колесу 1 и преобразования кинетической энергии, не вызывающей высокоскоростной поток потенциальной энергии.Совместное действие устройства, формирующего высокоскоростной поток 2 или 3, отражателя 22 и соплового аппарата 8, приводит к резкому усилению винта, чтобы обеспечить движение через устройство с одновременным возбуждением молекул воды за счет вихревого движения, происходящего в зазор 36 между отражателем и стенкой шкафа камеры 3 барабанов и волн акустического давления. В канале 7 и далее в резервуар 16 нагревается рабочая жидкость, которая течет в теплообменном контуре 6, 30. Часть потока жидкости, протекающей через дросселирующие каналы 19, в зоне пониженного давления в подающем канале 5. , обеспечивает стабилизацию рабочего процесса в каналах межконтурного колеса 1 и быстрый нагрев внутреннего контура рециркуляционного котла — каналы 2, 7, 19, 5, 1, управляемый, например, датчиком 32.Температура жидкости, протекающей в подающем канале 5 контура теплообменника 6, контролируется датчиком 33, по сигналам которого T 32 T 33 и датчику давления 34, сигнал R 34 задается регулятором 5 давление в канале 5 на входе в рабочее колесо 1, обеспечение устойчивого режима его работы при протекании через нее мелкодисперсной парапатрической среды, образованной кавитационным вихрем и ударными взаимодействиями в рабочих элементах теплогенератора 2, 4, 36, 23, 8, 7, 19, 5, 1.

Для повышения КПД теплогенератора направление вращения колес 1 устанавливают с учетом обеспечения в кольцевом канале 7 и резервуара 16 протравливания (по правилу большого пальца правой руки) жидкости. Аналогичное движение может быть установлено и направляющими лопатками 31 в подводном канале 5.

При электротехнических 11 и 12 в рабочих каналах, в том числе в резервуаре 16, интенсифицируются процессы электролиза воды (или другой жидкости на ее основе). При этом выделившийся водород и кислород вымываются со стенок (выступающих в роли катодов и анодов) за счет интенсивных вихревых и акустических эффектов мелкодисперсной смеси, в том числе торонтообразной зоны 25, тороидообразующей камеры 4, с образованием полостей (пузырьков), заполненных паром. , водород и кислород, которые при попадании в зону повышенного воздействия, в том числе за счет воздействия импульса ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 12 и электроразрядного 21, приводят к дополнительным процессам разложения водяного пара и окисления водорода кислородом.Это приводит к дополнительному выделению тепла непосредственно в путях циркуляции потока жидкости теплогенератора. Это выделение тепловой энергии, распределенной по объему жидкости, безопасного для работы агрегата даже при относительно высоком рассеянии мощности, и рассеиваемой мощности можно легко регулировать, изменяя режим работы теплогенератора и электротехники 11 и 12. , а также влияние на химический состав рабочего тела путем подачи в контур жидкости или газа, стимулирование электрохимических процессов в рабочем теле, например, по каналам 14 в сопловом аппарате 8 через клапан 28 или другие известные средства.Отвод избыточного газа выделяется через клапан 28 или сепарационное устройство 37, установленное в верхней части емкости 16 на ее оси.

Предлагаемое устройство имеет достаточно простую конструкцию, что позволяет продавать его при относительно большой мощности приводного двигателя, может производиться заводами, имеющими опыт изготовления насосного оборудования, проста в эксплуатации и ремонте, имеет широкий спектр При регулировании нагрева приводной двигатель может работать без устройств плавного пуска из-за небольшого момента инерции рабочего колеса и его периферийного нагружающего устройства 2 или 3, ограничивающего поток жидкости через рабочее колесо.

1. Телоген комбинированного гидродинамического типа, состоящий из центробежного насоса-колеса с периферийным устройством для формирования высокоскоростного вращающегося вокруг оси колеса и корпуса отверстия для потока жидкости в торцевом корпусе камеры тераформинга с осевым каналом для подачи жидкости от внешнего теплообмена. Схема, отличающаяся тем, что между осевым каналом подачи жидкости и шкафной камерой имеется кольцевой отвод выходного канала, предусмотренный на его входном сопловом устройстве, а выходной выполнен с плавным переходом через входной канал и проход в выходной канал устройства. трубчатая форма.

2. Теплогидродинамический тип по п.1, отличающийся тем, что подводящий канал выполнен электрически изолированным от водостока здания и подключен к электрическому, преимущественно регулируемому по рабочим параметрам тепловому источнику ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, создающему разность электрических потенциалов между ними. канал входной и кольцевой выходной канал

3. Тепловой гидродинамический тип по п.1, отличающийся тем, что для обеспечения возможности устройство выполнено электрически изолированным и подключено к высоковольтному источнику электрических импульсных разрядов в протекающей через сопло жидкости. .

4. Тепло гидродинамического типа по п.1, отличающееся тем, что для обеспечения устройства выполнено внутреннее кольцевое уплотнение, внутренняя поверхность которого подключена к источнику электрического напряжения с отрицательным потенциалом относительно корпуса элементов теплогенератора, а кольцевая полость в основном снабжена по крайней мере как входными, так и выходными каналами для ввода дополнительного тепла исходная жидкость или газ.

5. Теплогидродинамический тип по п.1, отличающийся тем, что выпускной канал трубчатой ​​формы в основном соединен с центром дна цилиндрического резервуара, расположенного в нем вдоль оси и электрически изолированного от корпуса резервуара, и На равноудаленном от его внутренних стенках цилиндрическом электроде, соединенном с источником отрицательного потенциала, создают разность электрических потенциалов и предпочтительно выполнены в виде перфорированного протекающего жидкости или ситового барабана, вход в который расположен перед выходом из выходного отверстия. канал.

6. Тепло-гидродинамический тип по п.1, отличающийся тем, что в подводном канале выполнены дросселирующие каналы для его частичного гидравлического сообщения с полостью корпуса тороидообразующей камеры и кольцевой выходной камерой на ее участке, прилегающем к холостому каналу. трубчатой ​​формы.

7. Тепло гидродинамического типа по п.1, отличающееся тем, что канал подачи гидравлики сообщен с внешней гидравлической системой через регулируемый дроссельный элемент, выполнен в основном с возможностью регулирования давления и температуры рабочей жидкости.

8. Тепловой гидродинамический тип по п.1, отличающийся тем, что проточная часть соплового устройства выполнена изменяемой на своей оси и предусмотрена на выходе секции электрораспределения, подключенной к генератору высоковольтных импульсов формирования ударных волн в кольцевой выходной канал.

9. Тепло гидродинамического типа по п.1, отличающееся тем, что на входном кольце выходного канала с гарантированным зазором от стенки шкафа камеры, преимущественно в канале для подачи жидкости, установлен осесимметричный отражатель, увеличивающий входное давление в кольцевой канал, на котором сторона рабочего колеса выполнен с поверхностью, образующей зону торможения, обратного потока жидкости в направлении рабочего колеса и активации тора потока жидкости в рабочую полость шкафа тарапающей камеры.

10. Теплогидродинамический тип по п.1, отличающийся тем, что осевой канал подачи жидкости в зоне входа рабочего колеса закреплен на радиальных спицах, выполненных с возможностью радиального перемещения и фиксации и преимущественно в зоне входа рабочего колеса. форма полых трубок с радиальными отверстиями в зоне вихревой паровозоремонтной оси, которая находится имаго в кабинете тарапоревальной камеры и продолжается от торца корпуса по меньшей мере с одной радиальной спицей, выполненной с осевым каналом, и радиальные отверстия, соединенные по меньшей мере с запорным клапаном для газа / жидкости на выходе / входе, таким как регулируемый клапан.

11. Тепло гидродинамического типа по п.1, отличающееся тем, что корпус тороидообразующей камеры в зоне периферийной поверхности колеса выполнен по меньшей мере с одним дополнительным выходным каналом.

12. Тепло гидродинамического типа по п.1, отличающееся тем, что в подающем канале установлен направляющий аппарат закручиваемого потока.

Моделирование гидродинамических процессов в вихревом генераторе

Доклад конференции

Первый онлайн:

Часть Конспект лекций по машиностроению Книжная серия (LNME)

Abstract

Вихревые теплогенераторы известны как установки, позволяющие преобразовывать энергию потока жидкости в тепло. В настоящее время существует множество производителей теплогенераторов с различными заявленными параметрами и характеристиками. Авторы интерпретируют различные научные гипотезы, объясняющие гидродинамические процессы, происходящие в теплогенераторе, однако лишь небольшое количество реальных экспериментальных исследований по этому предмету, представляющему большой интерес, находится в свободном публичном доступе.Статья посвящена актуальному вопросу моделирования процессов вихревого течения жидкости высокого давления в контуре постоянного объема. Авторы рассматривают физическое и численное моделирование этих процессов, протекающих при течении жидкости в закрытых каналах с дросселированием проточного сечения и высокоскоростном течении через тангенциально направленные сопла в специальных камерах. При этом, благодаря организации закрученного потока в специальных камерах замкнутого контура, наблюдается интенсивный рост температуры рабочей жидкости; это позволяет вихревым устройствам этого типа выполнять функции теплогенераторов.В статье представлены уравнения, описывающие кавитационное течение двухфазной жидкости, и результаты численного моделирования течения в теплогенераторе с помощью программного комплекса ANSYS.

Ключевые слова

Генератор вихрей Двухфазный поток Гидродинамические процессы Кавитация Численное моделирование

Это предварительный просмотр содержания подписки,

войдите в

, чтобы проверить доступ.

Литература

  1. 1.

    Абрамович Г.Н., Степанов Г.Ю. (1994) Гидродинамика закрученного потока в круглой трубе с внезапным увеличением поперечного сечения в гидродинамике с резким увеличением поперечного сечения трубы. и протекает через форсунки Борда).Mech Liq Gas 3: 51–66

    Google Scholar
  2. 2.

    Борисов А.В., Мамаева И.С. (2003) Фундаментальные и прикладные проблемы теории вихрей. Институт компьютерных исследований, Москва-Ижевск

    Google Scholar
  3. 3.

    Винников В.А. (2003) Гидромеханика. Издательство Московского государственного горного университета, Москва

    Google Scholar
  4. 4.

    Гуляев А.И. (1965) Исследование вихревого эффекта.J Tech Phys 35 (10): 1869–1881

    Google Scholar
  5. 5.

    Geller S (2006) Вихревые нагреватели жидкости. Инженер 5: 20–23

    Google Scholar
  6. 6.

    Калимуллин Р.Р., Ахметов Ю.М. и др. (2011) Экспериментальные исследования вихревого течения жидкости в теплогенераторе. Вестн УГАТУ Sci J USATU 15/4 (44): 169–174

    Google Scholar
  7. 7.

    Зангиров Е.И., Калимуллин Р.Р., Свистунов А.В., Хакимов Р.Ф. (2013) Идентификация процесса нагрева рабочей жидкости в вихревой теплогенератор.Вестн УГАТУ Sci J USATU 17 (3): 95–102

    Google Scholar
  8. 8.

    Арзуманов З.С. (1978) Кавитация в местных гидравлических сопротивлениях. Energy, Москва

    Google Scholar
  9. 9.

    Сингхал А.К., Ли Х.Й., Атавале М.М., Цзян Ю. (2001) Математическая основа и проверка модели полной кавитации. ASME FEDSM’01, Новый Орлеан, Луизиана

    Google Scholar
  10. 10.

    Plesset MS (1965) Динамика пузырей.Кавитация в реальных жидкостях. NY

    Google Scholar
  11. 11.

    ANSYS CFX – Solver Theory Guide (1996–2006) Версия Ansys CFX 11.0. Ansys Europe Ltd

    Google Scholar
  12. 12.

    Калимуллин Р.Р., Яминова Е.М., Шестерякова Н.В. (2016) Выбор модели турбулентности при моделировании вихревого течения жидкости в теплогенераторе. Гидравлика 1 (1): 60–66

    Google Scholar
  13. 13.

    Ахметов Ю.М., Калимуллин Р.Р., Хакимов Р.Ф. (2016) Особенности моделирования закрученного течения жидкости в замкнутом контуре вихревых устройств.Aerosp Eng 5: 177–197 Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета

    Google Scholar
  14. 14.

    Калимуллин Р.Р., Ахметов Ю.М., Целищев В.А. (2010) Численное и физическое моделирование течения жидкости в вихревом теплогенераторе. Вестн УГАТУ Sci J USATU 4 (39)

    Google Scholar
  15. 15.

    Волкова Т.А., Алетдинов Р.Ф. (2012) Определение функциональных соотношений в дуально-обратной электродинамике путем сравнения размеров. Научные заметки КнАСТУ 4-1 (12): 23–27

    Google Scholar
  16. 16.

    Волкова Т.А., Алетдинов Р.Ф., Папернюк В.А. (2016) Исследование смешения диэлектрических жидкостей под действием электрического поля. В: ICIEAM, публикации конференции IEEE, стр. 1–4.

    https://doi.org/10.1109/icieam.2016.7911438

Информация об авторских правах

© Springer Nature Switzerland AG 2019

Авторы и аффилированные лица

  1. 1.Уфимский государственный авиационный технический университет УфаРоссия

IRJET-The page you запрошенный не найден на нашем сайте

IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических дисциплин для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается …

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 3 (март-2021 г.)

Отправить сейчас


IRJET Vol-8, выпуск 3, март 2021 г. Публикация продолжается…

Обзор статей


IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь


IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы управления качеством.


Кавитационный реактор и технология интенсификации процессов

Есть ли у вас устройства для аренды?

Да, делаем.

Устройства SPR какого размера вы предлагаете?

Мы производим стандартные устройства от 1 л / мин до 2000 галлонов в минуту.

Может ли SPR работать с твердыми частицами?

Да, при условии, что был выбран соответствующий SPR с соответствующими зазорами, чтобы позволить твердым частицам проходить. Для образования кавитации сыпучий продукт должен вести себя как жидкость.

С какой максимальной вязкостью может выдерживать SPR?

Если вы можете прокачать его через SPR, мы сможем его обработать. Размер двигателя и другие параметры, возможно, придется отрегулировать, но мы обрабатывали такие вязкие вещи, как зубная паста, жидкая ртуть и т. Д. растворы с 90% твердых веществ.

Могу ли я использовать вашу технику для обогрева дома, нагрева воды, производства пара и т. Д.?

Технически да, но это экономично только при наличии смягчающих обстоятельств. Технология SPR может нагревать воду очень эффективно (90% +), но редко. финансово выгодный. Для нагрева текучей среды в текучую среду должна подаваться энергия, и это количество энергии является постоянным независимо от используемой технологии. SPR чаще всего использует электродвигатель для подачи необходимой энергии в отличие от горения.В настоящее время природный газ (обычное топливо для стандартных котлов) стоит по исторически низким ценам, которые прогнозируется сохраняться в течение многих лет. Сегодня, когда цены на природный газ и электричество равны, стоимость природного газа обычно составляет лишь небольшую часть цены. SPR — это Кроме того, это высокоточная технология с высокой скоростью вращения, которая почти всегда дороже по сравнению с простыми котлами аналогичного размера.

Текущие цены в нашем родном штате Джорджия на 1 миллион британских тепловых единиц энергии (эквивалент 293 кВт) составляют 1 доллар.64 доллара за природный газ и 29 долларов за электричество (при условии, что 0,10 долл. США / кВт · ч) с сопоставимой эффективностью.

Поэтому мы обычно считаем, что SPR не самый экономичный способ нагрева относительно чистой и чистой воды как с точки зрения капитальных затрат, так и с точки зрения эксплуатационных затрат. Как правило, водяное отопление будет дешевле обычного бойлера, однако существуют смягчающие обстоятельства, при которых эта надбавка может иметь смысл, например:

  1. Продукты, в которых образование накипи и обрастание требует частого отключения
  2. Нагревание нечистых жидкостей и жидкостей твердыми телами
  3. Нагрев вязких жидкостей
  4. Обогрев, при котором требуется одновременное перемешивание
  5. Требуется обогрев без пламени или автономный

Какой размер SPR мне нужен для нагрева жидкости?

Используя стандартную термодинамику, вы можете разделить свою потребность в БТЕ на 2545, и это преобразует ее в механическое значение в HP.Например, типичный домашний водонагреватель составляет 40 000 БТЕ. Если вы разделите это на 2545, чтобы преобразовать в л.с., для обеспечения такой же энергии требуется электродвигатель мощностью 15 л.с. Пожалуйста, воспользуйтесь калькулятором ниже, чтобы помочь вам.

Магнитогидродинамический генератор энергии | физика

Магнитогидродинамический генератор энергии , любой из класса устройств, вырабатывающих электроэнергию посредством взаимодействия движущейся жидкости (обычно ионизированного газа или плазмы) и магнитного поля.Магнитогидродинамические (МГД) электростанции обладают потенциалом для крупномасштабного производства электроэнергии с меньшим воздействием на окружающую среду. С 1970 года несколько стран приступили к исследовательским программам МГД с особым упором на использование угля в качестве топлива. МГД-генераторы также привлекательны для получения больших импульсов электроэнергии.

Основополагающий принцип МГД-генерации элегантно прост. Обычно электропроводящий газ получают под высоким давлением путем сжигания ископаемого топлива.Затем газ направляется через магнитное поле, в результате чего внутри него возникает электродвижущая сила в соответствии с законом индукции Фарадея (названным в честь английского физика и химика 19 века Майкла Фарадея). Система MHD представляет собой тепловой двигатель, в котором происходит расширение газа от высокого до низкого давления аналогично тому, как это используется в обычном газовом турбогенераторе ( см. Рисунок ). В турбогенераторе газ взаимодействует с поверхностями лопаток, приводя в движение турбину и присоединенный к ней электрический генератор.В МГД-системе кинетическая энергия газа преобразуется непосредственно в электрическую энергию, поскольку ему позволяют расширяться.

Сравнение принципов работы (А) турбогенератора и (Б) МГД-генератора.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Интерес к МГД-генерации энергии первоначально был стимулирован наблюдением, что взаимодействие плазмы с магнитным полем может происходить при гораздо более высоких температурах, чем это возможно во вращающейся механической турбине.Предельные характеристики с точки зрения эффективности тепловых двигателей были установлены в начале 19 века французским инженером Сади Карно. Цикл Карно, который устанавливает максимальную теоретическую эффективность теплового двигателя, получается из разницы между температурой горячего источника и температурой холодного стока, деленной на температуру источника. Например, если температура источника составляет 3000 K (около 2700 ° C или 4900 ° F), а температура стока 300 K (около 30 ° C или 85 ° F), максимальная теоретическая эффективность составит 90 процентов.Принимая во внимание неэффективность, вызванную конечной скоростью теплопередачи и неэффективностью компонентов в реальных тепловых двигателях, система, в которой используется МГД-генератор, предлагает потенциал максимальной эффективности в диапазоне от 60 до 65 процентов. Это намного лучше, чем КПД от 35 до 40 процентов, который может быть достигнут на современной традиционной установке. Кроме того, МГД-генераторы производят меньше загрязняющих веществ, чем обычные установки. Однако более высокая стоимость строительства МГД-систем ограничила их применение.

Принципы работы

Базовая конструкция МГД-генератора показана на рисунке. В МГД-генераторе горячий газ ускоряется соплом и впрыскивается в канал. Поперек канала создается мощное магнитное поле. В соответствии с законом индукции Фарадея устанавливается электрическое поле, действующее в направлении, перпендикулярном как потоку газа, так и магнитному полю. Стенки канала, параллельные магнитному полю, служат электродами и позволяют генератору подавать электрический ток во внешнюю цепь.

Простой МГД-генератор Ток нагрузки представлен как I , а напряжение — как В .

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

Выходная мощность МГД-генератора на каждый кубический метр объема его канала пропорциональна произведению проводимости газа, квадрату скорости газа и квадрату напряженности магнитного поля, через которое проходит газ.Чтобы МГД-генераторы работали конкурентоспособно с хорошими характеристиками и разумными физическими размерами, электрическая проводимость плазмы должна находиться в диапазоне температур выше примерно 1800 К (примерно 1500 ° C или 2800 ° F). Лопатки турбины газотурбинной энергосистемы не могут работать при таких температурах. Адекватное значение электропроводности — от 10 до 50 сименс на метр — может быть достигнуто, если в горячий газ вводится добавка, обычно около 1 процента по массе. Эта добавка представляет собой легко ионизируемый щелочной материал, такой как цезий, карбонат калия или натрия, и называется «затравкой».«В то время как цезий имеет самый низкий ионизирующий потенциал (3,894 электрон-вольт), калий (4,341 электрон-вольт) дешевле. Даже несмотря на то, что количество посевного материала невелико, экономичная эксплуатация требует наличия системы для его извлечения как можно большего количества.

Горячий газ с его затравкой находится под давлением в несколько миллионов паскалей. Он разгоняется соплом до скорости, которая может находиться в диапазоне от 1000 до 2000 метров (примерно от 3300 до 6600 футов) в секунду. Затем газ попадает в канал или канал, к которому прикладывается магнитное поле.Чтобы создать конкурентоспособную МГД-систему, это магнитное поле должно иметь высокую напряженность. Обычно сверхпроводящий магнит используется для создания магнитного поля в диапазоне от трех до пяти тесла через канал. Возникает электродвижущая сила, действующая в направлении, перпендикулярном как потоку, так и полю, а стенки, параллельные магнитному полю, служат в качестве электродов для подачи тока во внешнюю электрическую цепь. Остальные две стенки канала — электроизоляторы. Теоретически МГД-система с проводимостью газа 25 сименс на метр, средним магнитным полем 3 тесла и средней скоростью газа 1000 метров в секунду способна вырабатывать электроэнергию с плотностью около 250 миллионов ватт на кубический метр. громкости канала.

Осложняющей особенностью плазменного МГД-генератора является наличие ярко выраженного эффекта Холла. Это происходит из-за поведения электронов в присутствии как магнитного, так и электрического полей. Электроны в плазме обладают гораздо большей подвижностью, чем ионы. Когда ток электрической нагрузки течет по каналу, электроны в этом токе испытывают силу, направленную вдоль канала. Это эффект Холла, названный в честь его первооткрывателя, американского физика Эдвина Х. Холла. В результате этого эффекта электрический ток течет под углом через канал.Вдоль оси канала создается дополнительное электрическое поле, называемое полем Холла. Это, в свою очередь, требует, чтобы либо стенки электродов в типичной конфигурации генератора ( см. Рисунок ) были сконструированы так, чтобы поддерживать это поле Холла, либо чтобы само поле Холла использовалось в качестве выхода для управления током через электрическую цепь, внешнюю по отношению к МГД-системе. .

Для учета эффекта Холла был разработан ряд конфигураций генератора. В генераторе Фарадея, как показано в части А рисунка, стенки электродов сегментированы и изолированы друг от друга, чтобы поддерживать осевое электрическое поле, а электрическая энергия снимается с серией нагрузок.В альтернативной конфигурации, известной как генератор Холла, как показано в части B рисунка, поле Фарадея в каждом секторе канала закорочено, и сектора соединены последовательно. Это позволяет подключать одну электрическую нагрузку между концами канала. Другая конфигурация генератора показана в части C рисунка. Учет электрических потенциалов в разных точках канала приводит к наблюдению, что эквипотенциальный провод проходит по диагонали через стенки изолятора и что электроды могут быть соответствующим образом смещены, чтобы соответствовать эквипотенциалам.Последовательное соединение этих электродов в этом диагональном генераторе позволяет использовать одну электрическую нагрузку.

Конфигурации МГД-генератора (A) Сегментированный генератор Фарадея. (B) Генератор Холла. (C) Диагональный генератор. (D) Дисковый генератор.

Британская энциклопедия, Inc.

Привлекательной альтернативой линейному генератору Холла в части B рисунка является дисковый генератор, показанный в части D рисунка. В этой конфигурации ток нагрузки течет радиально, а короткозамкнутые токи Фарадея текут по замкнутым круговым путям.Выход Холла появляется между центром и периферией диска. Этот дисковый генератор привлекателен при использовании неравновесной ионизации.

Гидродинамические характеристики и характеристики теплопередачи жидких бассейнов с пузырьковым перемешиванием (Технический отчет)

Блоттнер, Ф. Г. Гидродинамика и характеристики теплопередачи жидких бассейнов с пузырьковым перемешиванием . США: Н. П., 1979. Интернет. DOI: 10.2172/5621981.

Блоттнер, Ф. Г. Гидродинамика и характеристики теплопередачи жидких бассейнов с пузырьковым перемешиванием . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/5621981

Блоттнер, Ф. Г. Чт. «Гидродинамика и теплообменные характеристики бассейнов с жидкостью при пузырьковом перемешивании».Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/5621981. https://www.osti.gov/servlets/purl/5621981.

@article {osti_5621981,
title = {Гидродинамические характеристики и характеристики теплопередачи бассейнов с жидкостью при пузырьковом перемешивании},
author = {Blottner, F G},
abstractNote = {Даны оценки коэффициентов теплопередачи на различных поверхностях раздела, которые возникают в расплавленных ваннах на бетоне.Предыдущие эксперименты по моделированию и корреляции используются для определения гидродинамического поведения бассейна и коэффициентов теплопередачи для интересующих жидкостей. Другие исследования предполагают наличие газовой пленки между бетоном и расплавленной ванной, но результаты этого исследования не подтверждают это предположение. Результаты также указывают на значительное влияние очень вязкого бетонного шлака на свойства ванны расплава. Дополнительные эксперименты и анализ необходимы для повышения точности оценок коэффициентов теплопередачи и понимания поведения бетонного шлака на границе между бассейном и разлагающимся бетоном.},
doi = {10.2172 / 5621981},
url = {https://www.osti.gov/biblio/5621981}, journal = {},
number =,
объем =,
place = {United States},
год = {1979},
месяц = ​​{11}
}

процессов | Бесплатный полнотекстовый | Теплогидравлические характеристики микроканального радиатора, оборудованного генераторами продольных вихрей (LVG) и наножидкости

1.Введение

В последние несколько лет из-за быстрого развития микро / наносистем в различных инженерных приложениях, таких как системы охлаждения микроэлектроники, медицинские инструменты и т. Д., Возникла необходимость в разработке компактных высокопроизводительных тепловых устройств с высокой эффективностью и минимальными затратами. , легкий и минимально возможный размер. Впервые была предложена Такерманом и Пизом [1] концепция прямоугольного микроканального радиатора из кремния. С тех пор активные исследования его теплогидравлических характеристик были сосредоточены рядом исследователей в обзоре Adham et al.[2], Агостани и др. [3] и Морини. [4]. Как правило, жидкие хладагенты имеют более высокие коэффициенты теплопередачи по сравнению с газообразными хладагентами; именно поэтому жидкие хладагенты чаще всего используются в микроканальных радиаторах [5]. Xu et al. [6] обнаружили, что экспериментальные результаты в микроканале совместимы с численными результатами, предсказанными обычным уравнением Навье – Стокса. Кванд и Мудавар [7] обнаружили, что свойства теплопередачи микроканальных радиаторов можно предсказать с помощью обычных уравнений Навье – Стокса и энергии.Harms et al. [8] обнаружили, что с уменьшением ширины канала и увеличением глубины канала теплопередача увеличивается для диапазона чисел Рейнольдса от 173 до 12 900. Их исследование также показало, что критическое число Рейнольдса составляет 1500. Такерман [9] сообщил, что ламинарный поток является лучшим для отвода тепла через микроканалы из-за развития тонкого теплового пограничного слоя. Но для того, чтобы получить более высокую производительность, этот барьер необходимо преодолеть с помощью некоторой модификации геометрии поверхности.Ранее тепловые и гидравлические воздействия на каналы тригонометрической и реконструированной геометрической формы изучались с круглыми полостями с прямоугольными ребрами, треугольными и трапециевидными окружностями [10,11]. Значительное улучшение теплопередачи происходит за счет разрушения пограничного слоя ребрами, что улучшает перемешивание слоя, что приводит к уменьшению сопротивления теплопередаче [12,13]. В 1969 году впервые Джонсон и Жубер [14 ] исследовали влияние вихревых генераторов (ВГ) на характеристики теплопередачи.Создаваемый перепад давления вдоль двух сторон вихревого генератора создает разделение потока на боковых кромках и индуцирует поперечные, продольные и подковообразные вихри [14,15], которые увеличивают скорость теплопередачи. Когда угол атаки ВГ мал, образующиеся вихри в основном продольные. Когда VG перпендикулярно направлению основного потока, генерируемые вихри будут поперечными [16,17]. Ядав и др. [18] изучали микростоки с генератором продольных цилиндрических вихрей (LVG) и сообщили о значительном влиянии на процесс теплопередачи.Было замечено, что по сравнению с поперечными вихрями продольные вихри более эффективны в увеличении теплоотдачи [12]. Fiebig et al. [19] в своем экспериментальном исследовании обнаружил, что каналы, оборудованные ВГ в ламинарном режиме, показали заметное улучшение локальной теплопередачи в три раза по сравнению с каналом без ВГ. Они обнаружили, что критическое число Рейнольдса можно уменьшить в 10 и более раз. Соханкар и Дэвидсон [20] изучали влияние размера, наклона и положения VG, используя пару наклонных блоков в канале, для числа Re от 400 до 1500.Для наклона 30 ° поток был нестабильным между числом Re от 1000 до 1500. Они сообщили, что с увеличением наклона от 10 ° до 30 ° число Нуссельта резко возрастало. Мохаммед и др. В [21] численно исследованы тепловые и гидравлические свойства турбулентных наножидкостей в оребренных каналах. Они изучили девять различных форм ребер, четыре из которых наночастицы Al 2 O 3 , CuO, SiO 2 и ZnO были распределены в другом наборе базовых жидкостей (вода, глицерин и моторное масло).Числа Рейнольдса от 5000 до 20 000 увеличили теплопередачу. Результаты показывают, что многоугольная прямоугольная канавка имеет лучшие общие характеристики для всех форм многоугольных сторон, а наножидкость SiO 2 имеет лучшие общие характеристики во всех типах наножидкостей. Ислам и др. [22] экспериментально изучали характеристики теплопередачи в узких милликаналах с ребристыми шероховатостями для удаления системы с высоким тепловым потоком с использованием воды. Результаты показали, что в диапазоне чисел Рейнольдса от 8000 до 30 000 скорость теплопередачи увеличивается на 2–2.В 5 раз по сравнению с гладким каналом, при этом падение давления на трение увеличилось примерно в 2,5 раза. Leu et al. [23], а также Ву и Тао [24] провели экспериментальные и численные исследования LVG с использованием воды и воздуха в качестве рабочих жидкостей соответственно. Они обнаружили, что с различными углами атаки крылышек угол атаки 45 ° обеспечивает наилучшие характеристики теплопередачи, в то время как среднее число Нуссельта значительно улучшается с увеличением угла атаки. Лю и др. [25] экспериментально использовали генератор прямоугольных вихрей с изменением количества пар VG и углов атаки в прямоугольных микроканалах для улучшения теплопередачи для чисел Re в диапазоне от 170 до 1200.Они сообщили, что переходная зона наблюдалась для чисел Re в диапазоне от 600 до 720, в то время как лучшая производительность была с тремя парами комбинации LVG с углами 150 °, 30 ° и 150 °. Они также обнаружили, что по сравнению с каналами без LVG диапазон критического числа Рейнольдса уменьшается за счет добавления LVG. [25], Chen et al. [26] использовали LVG диапазон значений Re от 350 до 1500. Они обнаружили, что максимальная теплопередача происходит при 45 °. LVG высотой в одну четверть длины.Недавно Salleh et al. [27] экспериментально исследовали увеличение теплоотдачи в плоском ребристо-трубчатом теплообменнике (FTHE) с трапециевидным вихревым генератором крылышек в диапазоне чисел Рейнольдса от 500 до 2500, а также при различных углах атаки. Они сообщили, что FTW (плоское трапециевидное крылышко) в конфигурации CFU (общий поток вверх) имеет лучшие общие характеристики по каналу FTHE, но со штрафом за счет увеличения падения давления. Zli et al. [28] численно исследовали в двух измерениях генератор хлопающих вихрей, используемый в качестве радиаторов для улучшения теплопередачи.Использовался вихревой генератор из тонкой гибкой пластины, которая крепилась к внутренней стенке радиаторного канала под косым углом. Они обнаружили, что вихревой генератор Юнга с модулем упругости 1 МПа имел лучшую производительность среди всех трех других вариантов в исследовании и что он мог улучшить эффективность отвода тепла на 140% при той же скорости и той же общей мощности насоса. Когда общая мощность отбора одинакова, скорость рассеивания тепла может быть увеличена на 87%, а среднее значение Нуссельта увеличивается на 200% по сравнению с обычным каналом при том же числе Рейнольдса.Ebrahimi et al. [29] численно исследовали тепловые и гидравлические свойства прямоугольного микроканала с LVG. Он сообщил, что с использованием LVG улучшение теплопередачи становится выше, но с большим перепадом давления. Xie et al. [30] использовали наночастицы Al 2 O 3 в воде для численного исследования генерации энтропии и теплопередачи в традиционных прямоугольных каналах с впадинами и выступами. Четыре фракции с разным объемом и числа Рейнольдса использовались для покрытия ламинарных, переходных и турбулентных потоков соответственно.Они обнаружили, что скорость генерации средней тепловой энтропии уменьшается, в то время как скорость генерации средней энтропии при трении увеличивается за счет увеличения объемной доли наножидкости. Ebrahimi et al. [31] провели исследование и численно изучили тепловые и гидравлические свойства прямоугольных микроканальных радиаторов с LVG с использованием Al 2 O 3 или наночастиц CuO, диспергированных в воде. Они сообщили, что с увеличением концентрации наночастиц в наножидкостях усиление теплопередачи становится выше, но с более высоким перепадом давления.На протяжении многих лет различные рабочие жидкости использовались в микроканалах, таких как вода и масло, а также в органических химических веществах, таких как этиленгликоль. Тем не менее, из-за ограниченной теплопроводности обычного охлаждающего вещества он не может соответствовать требованиям быстрого развития в различных областях применения. Технология охлаждения наножидкостей может предложить решение, поскольку они обладают более высокой теплопроводностью по сравнению с обычными жидкостями. В 1995 году Чой [32] предложил теоретическую модель для улучшения тепловых свойств традиционных жидкостей с использованием модели двухкомпонентной смеси, разработанной Гамильтоном и Кроссером [33] для эффективной теплопроводности, в которой разбавленная суспензия, наноразмерные частицы диспергированы в базовой жидкости и поэтому называются наножидкостями.Наночастицы обычно включают металлы, оксиды металлов, полимеры, диоксид кремния или даже углеродные нанотрубки, в то время как базовые жидкости включают воду, масло или этиленгликоль. Бринкман [34] представил наиболее распространенное выражение, используемое для предсказания вязкости растворов и суспензий в пределах определенных концентраций, и рассмотрел влияние дополнительной молекулы растворенного вещества. Корчоне [35] предоставил эмпирическую корреляцию путем теоретического изучения характеристик теплопередачи наножидкостей с плавучестью в прямоугольном канале с нагретыми вертикальными стенками.Максвелл [36] предложил первую модель для расчета теплопроводности смесей твердое тело – жидкость. Брюггеман [37] расширил работу Максвелла, предоставив модель теплопроводности для рассмотрения взаимодействий между сферическими частицами. Yu и Choi [38] предложили улучшенную модель Гамильтона – Кроссера, которая может правильно предсказать величину теплопроводности наножидкостей «нанотрубки в масле» для несферических частиц. Махрафи и Лебон [39] представили модель для предсказания теплопроводности наножидкостей с учетом промежуточного слоя между базовыми жидкостями, наночастицами, броуновским движением и комплексами частиц.Были также предоставлены оценки для изучения влияния каждого механизма на теплопроводность. Наночастицы на масляной основе ПАО (полиальфаолефин), по-видимому, обладают большим потенциалом в повышении теплопроводности. Shaikh et al. [40] обнаружили, что при использовании наножидкостей с наноуглеродными волокнами и расслоенного графита, диспергированного в масле PAO, теплопроводность улучшается более чем на 100%. Ли и др. [41] экспериментально исследовали суспензию частиц CuO размером 4,0% объемом 35 нм в этиленгликоле и сообщили, что теплопроводность увеличилась на 20%.Суреш и др. [42] экспериментально исследовали тепловые и гидравлические свойства углеродных наножидкостей в дистиллированной воде с ламинарной плоской и лунчатой ​​трубкой. Результаты показывают, что использование наножидкости в качестве рабочего тела в трубке со спиральными углублениями может улучшить характеристики теплопередачи, но коэффициент трения немного увеличится. Kalteh et al. [43] провели численное исследование теплообмена внутри микроканала с ламинарным потоком и наножидкостью вода – Cu в качестве рабочего тела. Они сообщили, что с увеличением объемной доли частиц и числа Рейнольдса эффективность теплопередачи становится выше за счет более высокого падения давления.Гавили [44] выполнил численное исследование теплопередачи в компактном теплообменнике с ВГ. Он изучил влияние угла атаки для VG и положения крылышка на теплопередачу для различных чисел Рейнольдса. Результаты показывают, что положение крылышка имеет огромное влияние на улучшение характеристик теплопередачи компактных теплообменников, за исключением увеличения потерь давления. Kalteh et al. [45] расширили свою предыдущую работу, численно и экспериментально изучив теплогидравлические характеристики микроканального радиатора с использованием наножидкости вода – оксид алюминия в качестве рабочего тела.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.