способ нагревания воды в роторном аппарате

Формула изобретения

Способ нагрева воды в роторном аппарате, включающий подачу гидродинамического потока в ротор аппарата и его квантование, отличающийся тем, что квантование потока осуществляют с частотой 20 30 кГц/с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нагревательным процессам и может быть использовано для нагревания жидкостей любой вязкости практически во всех отраслях промышленности.

Известны способы нагревания жидкостей различными видами энергии - электричеством, горячим газом или воздухом, паром, с помощью химических процессов, т.е. с помощью превращения различных видов энергии в теплоту при сгорании топлива (БСЭ. М. Сов. энциклопедия, 1973, т. 12, с. 449; т. 17, с. 590; т. 19, с. 656, 657, 661).

Недостатком всех этих способов является необходимое наличие какого-либо вида топлива (энергии).

Наиболее близким к заявляемому является способ нагревания воды в роторном аппарате гидроударного действия. В процессе эксплуатации данного аппарата в промышленных условиях для измельчения различных материалов в гидродинамическом потоке было обнаружено нагревание суспензий на выходе из аппарата. Способ нагревания в данном аппарате включает подачу среды (гидродинамического потока) в ротор аппарата, перекрывание потока боковой стенкой статора аппарата (для образования прямого гидравлического удара) и снятие преграды совмещением каналов ротора и статора. В результате чего происходит разрежение потока - гидродинамическая кавитация (вторичный гидроудар). Таким образом, гидродинамический поток подвергается действию на него последовательных двойных гидроударов. Частота квантования потока в данном изобретении не превышает 18 кГц/с (пат. СССР N 1586759, МПК В 01 F 7/12, опубл. 1990, прототип).

Недостатком этого способа является незначительное нагревание гидродинамического потока (воды) (до 30-40^oС).

В заявляемом способе, включающим подачу воды в ротор аппарата и квантование гидродинамического потока, последнее осуществляют с частотой 20-30 кГц/с.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в использовании роторного аппарата гидроударного действия в качестве нагревательного прибора жидкостей.

Технический результат, который может быть получен от использования изобретения, заключается в доведении воды до кипения.

Сущность изобретения состоит в том, что впервые удалось довести жидкость (воду) до кипения путем квантования гидродинамического потока без использования дополнительных источников топлива (энергии). Данный способ позволил увеличить энергию диссипации воды. В процессе квантования гидродинамического потока происходит преодоление сил гидродинамического сопротивления, т.е. энергия упорядоченного процесса переходит в энергию неупорядоченного процесса тепловую энергию. Экспериментально удалось подтвердить, что за счет преодоления сил гидродинамического сопротивления потоков: отраженного от преграды потока и движущегося ему навстречу высокоскоростного потока, происходит нагревание воды.

При квантовании потока с частотой 20-30 кГц/с удалось довести его до кипения в самом роторном аппарате без использования какой-либо дополнительной энергии (топлива).

Квантование потока с частотой менее 20 кГц/с не позволяет довести воду до кипения, а квантование с частотой более 30 кГц/с нецелесообразно, т.к. влечет за собой только дополнительный расход электроэнергии.

Таким образом, заявляемое решение впервые позволило довести воду до кипения путем диссипации (преодоления сил гидродинамического сопротивления двух высокоскоростных взаимонаправленных навстречу друг другу гидродинамических потоков) без использования традиционных методов нагревания, что позволяет сделать вывод о соответствии данного решения критерию "изобретательский уровень".

Пример. Воду подают в ротор аппарата гидроударного действия. При протекании потока воды (гидродинамического потока) через сопло ротора поток разгоняется. Максимальная скорость потока достигается в устье сопла. Затем перекрываем устье сопла ротора боковой стенкой статора. В результате этого происходит резкое повышение давления, т.е. образуется мощный прямой гидравлический удар, отраженный от преграды (стенки статора) и направленный навстречу движущемуся с высокой скоростью новому гидродинамическому потоку. В результате проникновении друг в друга происходит диссипация воды (потока), т. е. за счет преодоления сил гидродинамического сопротивления выделяется теплота и происходит нагревание потоков. После снятия преграды (в момент совмещения каналов ротора и статора) гидродинамический поток устремляется в расширяющийся канал статора, где происходит резкое повышение давления с падением скорости потока, возникает гидродинамическая кавитация (вторичный гидроудар). В результате чего потоки тщательно перемешиваются, образуя равномерно прогретую (кипящую) среду. Затем гидродинамический поток снова прерывают и вышеописанные процессы повторяются. Квантование потока осуществляют с частотой 15-25 кГц/с.

Доведенная таким образом вода до кипения поступает на выход из аппарата.

Примеры выполнения способа и свойства приведены в таблице.

Как видно из таблицы, полученные данные позволяют сделать вывод об использовании роторного аппарата гидроударного действия в качестве нагревательного прибора. Частота квантования потока 20-30 кГц/с (примеры 1-3) позволяет повысить температуру воды по сравнению с прототипом (пример 6) в 2,5-3 раза.