устройство для нагрева жидкости

Формула изобретения

1. Устройство для нагрева жидкости, содержащее нагревательный контур, включающий напорный насос, кавитационный или(и) вихревой теплогенератор, теплообменник и систему потребления тепла, связанную с теплообменником, отличающееся тем, что теплообменник выполнен, по меньшей мере, двухконтурным с разделенными стенкой контурами, у которого первичный контур включен в нагревательный контур, а с системой потребления тепла сообщен его вторичный контур, нагревательный контур выполнен замкнутым, а на его трубопроводе перед входом в теплогенератор установлен магнит с напряженностью, превышающей напряженность магнитного поля земли.

2. Устройство для нагрева по п.1, отличающееся тем, что первичный контур теплообменника выполнен совмещенным с теплогенератором.

3. Устройство для нагрева по пп.1 и 2, отличающееся тем, что теплогенератор выполнен в виде двух соосных оболочек со спиральными каналами и штырьками между ними, а вторичный контур теплообменника, сообщенный с системой потребления тепла, помещен внутри внутренней оболочки теплогенератора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для нагрева жидкости и, в частности, в замкнутых циркуляционных отопительных системах зданий с автономным источником отопления.

Известно устройство для нагрева жидкости, содержащее нагревательный контур, включающий напорный насос, вихревой теплогенератор, теплообменник. Здесь нагрев жидкости происходит за счет торможения жидкости в вихревом теплогенераторе [1].

Известно устройство для нагрева жидкости, содержащее нагревательный контур, включающий напорный насос, кавитационный теплогенератор и теплообменник. Здесь нагрев жидкости происходит за счет кавитации жидкости в кавитационном теплогенераторе [2].

Наиболее близким к предлагаемому нами является устройство для нагрева жидкости, содержащее нагревательный контур, включающий напорный насос, кавитационный или (и) вихревой теплогенератор, теплообменник, и систему потребления тепла, связанную с теплообменником [3].

В этом устройстве теплогенератор может работать и как вихревой, и как кавитационный, и как оба вместе. Теплообменник здесь самый простой - в виде аккумулятора тепла - бака, где смешивается холодная вода от потребителя с нагретой водой от теплогенератора.

Следует отметить, что во всех технических решениях [1], [2], [3] на практике реализуется, кроме стандартного тепловыделения в вихревом или кавитационном теплогенераторе, еще и "аномально" высокое тепловыделение, что подтверждается и в работе [5]. И хотя автор патента США N 5188099, построивший установку с "аномальным" выделением тепла, считает это мистикой на наш взгляд ничего сверхестественного в этом нет.

Дело в том, что ассоциированные жидкости, например вода, имеют сложные надмолекулярные структуры, в которых отдельные молекулы частично образуют объединения-ассоциаты и совместно существуют в динамическом равновесии. При этом для каждого равновесного природного состояния, характеризуемого определенным набором термодинамических параметров, всегда существует свое отношение концентраций по отношению друг к другу. Причиной ассоциаций, в основном, выступают нескомперсированные водородные связи с энергетикой от 2,5 до 6,5 ккал/моль. При изменении этих равновесий внешними воздействиями в сторону уменьшения внутренней запасенной энергии разница выделяется в виде аномального нагрева.

Теоретически система нагрева по прототипу может непрерывно выделять "аномальное" тепло (без учета восстановления разрушенных структур-ассоциатов) в течение определенного времени до их полного уничтожения при замкнутой циркуляции надмолекулярных структур-ассоциатов. "Аномальное" тепло может выделяться в системе отопления - прототипе, если в систему забирается проточная природная вода и после теплоотдачи сбрасывается куда угодно, лишь бы она не оказалась снова в точке забора воды в систему.

Таким образом, "аномально" высокое тепловыделения для ассоциированных жидкостей в технических решениях [1], [2], [3] удается реализовать в течение довольно короткого времени, после чего эта "аномальность" сходит на нет. Дальше все эти системы нагрева воды [1], [2], [3] будут продолжать работать уже без "аномального" тепловыделения или для того, чтобы иметь это "аномальное тепловыделение" эти системы должны выключаться, чтобы природным путем эта "аномальность" восстановилась.

Задача изобретения обеспечить работу устройства при "аномально" высоком тепловыделении для ассоциированных жидкостей в системах нагрева в непрерывном режиме, путей восстановления или даже усиления этой "аномальности" принудительно с малыми затратами энергии, несоизмеримыми с получаемым выигрышем, что даст возможность использовать это устройство промышленным образом.

Указанная задача достигается тем, что в устройстве для нагрева жидкости, содержащем нагревательный контур, включающий напорный насос, кавитационный или (и) вихревой теплогенератор, теплообменник, и систему потребления тепла, связанную с теплообменником, сам теплообменник выполнен, по меньшей мере, двухконтурным с разделенными стенкой контурами, у которого первичный контур включен в нагревательный контур, а с системой потребления тепла сообщен его вторичный контур, нагревательный контур выполнен замкнутым, а на его трубопроводе перед входом в теплогенератор установлен магнит, при этом напряженность его магнитного поля выше напряженности магнитного поля земли.

Кроме того, в устройстве первичный контур теплообменника выполнен совмещенным с теплогенератором, а сам теплогенератор выполнен в виде двух соосных оболочек со спиральными каналами и штырьками между ними, а вторичный контур теплообменника, сообщенный с системой потребления тепла, помещен внутри внутренней оболочки теплогенератора.

Новым здесь является то, что теплообменник выполнен, по меньшей мере, двухконтурным с разделенными стенкой контурами, у которого первичный контур включен в нагревательный контур, а с системой потребления тепла сообщен его вторичный контур, нагревательный контур выполнен замкнутым, а на его трубопроводе перед входом в теплогенератор установлен магнит, напряженность магнитного поля которого выше напряженности магнитного поля земли.

Кроме того, возможно, что в устройстве первичный контур теплообменника выполнен совмещенным с теплогенератором, а сам теплогенератор может быть выполнен в виде двух соосных оболочек со спиральными каналами и штырьками между ними, а вторичный контур теплообменника, сообщенный с системой потребления тепла, помещен внутри внутренней оболочки теплогенератора.

За счет выполнения нагревательного контура замкнутым, появляется возможность иметь в нагревательном контуре жидкость с постоянными свойствами, а, следовательно, работа всего устройства по времени будет стабильной.

Выполнив теплообменник двухконтурным с разделенными стенкой контурами, у которого первичный контур включен в нагревательный контур, а с системой потребления тепла сообщен его вторичный контур, мы в этом случае имеем нагревательный контур с относительно малым объемом жидкости, который отделен стенкой теплообменника от жидкости уже большого объема, используемой в системе потребления тепла. В этом малом объеме мы легко можем обеспечить нужную чистоту жидкости, а следовательно, и высокую стабильность ее свойств, влияющих на работоспособность предлагаемого устройства нагрева по данному изобретению, что же касается вторичного контура, то там стабильность свойств жидкости не имеет большого значения.

Установив на трубопроводе нагревательного контура магнит мы, согласно экспериментальным данным, значительно ускоряем природный механизм восстановления разрушаемых далее в кавитаторе надмолекулярных структур.

Установив магнит на трубопроводе перед входом в теплогенератор мы проводим воздействие магнитного поля на движущийся поток жидкости перед созданием в нем вихревого или кавитационного режима течения и, тем самым, делаем предварительный запас "аномальной" энергии в жидкости именно перед теплогенератором, уже в котором эта запасенная энергия воды сможет перейти в тепловую энергию.

Совместив первичный контур теплообменника с теплогенератором мы практически в габаритах одного блока имеем два, причем здесь потери тепла также меньше.

Также уменьшает и габариты и потери тепла то, что теплогенератор может быть выполнен в виде двух соосных оболочек со спиральными каналами и штырьками между ними, а вторичный контур теплообменника помещен внутри внутренней оболочки теплогенератора.

На фиг. 1 представлен продольный разрез устройства;

на фиг. 2 - продольный разрез устройства, у которого теплогенератор выполнен в виде двух соосных оболочек;

на фиг. 3 - вид А на каналы теплогенератора, изображенного на фиг. 2.

Устройство для нагрева жидкости содержит замкнутый нагревательный контур 1, включающий напорный насос 2, кавитационный теплогенератор 3, двухконтурный теплообменник 4, с разделенными стенкой 5 контурами 6 и 7. У теплообменника 4 первичный контур 6 включен в нагревательный контур 1, а с системой потребления тепла в качающим насосом 9 сообщен его вторичный контур 7. На трубопроводе 10 перед входом в теплогенератор 3 установлен магнит 11, при этом канал 12 трубопровода 10 и линии напряженности магнита 11 направлены поперек друг друга.

Теплогенератор 3 может быть выполнен в виде двух соосных оболочек 13 и 14, жестко соединенными между собой радиальными стенками 15, образующими спиральные каналы 16. В каналах 16 между стенками 15 размешены штырьки 17. В этом случае первичный контур 6 теплообменника 4 совмещается с теплогенератором 3, а его вторичный контур выполняется в виде внутренней полости оболочки 13, у которой вход и выход закольцованы трубопроводами через качающий насос 9 и систему потребления тепла 8.

В замкнутом нагревательном контуре 1 в кавитационном теплогенераторе 3 создается кавитационный режим течения воды и в нем выделяется тепло, кроме того, с помощью кавитации частично разрушаются надмолекулярные структуры воды и высвобождается дополнительная "аномальная" энергия воды. Нагретая в теплогенераторе 3 вода направляется в первичный контур 6 теплообменника 4, где тепло через стенку 5 передается воде, которая с помощью качающего насоса 9 циркулирует в системе потребления тепла 6. Уже охлажденная вода нагревательного контура 1 направляется на напорный насос 2, и далее через трубопровод 9 на вход 10 теплогенератора 3. Перед входом 10 в теплогенератор 3 с помощью магнита 11 на воду воздействуют магнитным полем, величина напряженности которого превышает напряженность магнитного поля земли, ускоряя природный механизм изменения структуры воды в сторону увеличения надмолекулярных структур, разрушаемых в теплогенераторе 3, структура воды восстанавливается и уже восстановленная вода подается в теплогенератор 3. Таким образом, появляется возможность работать устройству в режиме с постоянным получением "аномального" тепла.

В случае, когда теплогенератор 1 выполнен в виде двух соосных оболочек 13 и 14 со спиральными каналами 16, образованными радиальными стенками 15 с помощью штырьков 17, создается кавитационный режим течения воды и в нем выделяется тепло. Это тепло через оболочку 13 передается жидкости и качающим насосом 9 подается в систему потребления тепла 8. Здесь первичный контур теплообменника 5 совмещен с теплогенератором 3. Надо отметить, что спиральные каналы теплогенератора увеличивают выделение тепла за счет энергии вращения нагреваемой жидкости, поступающей в систему потребления тепла 8.

Для предлагаемого устройства был выполнен проверочный эксперимент.

При циркуляции воды в схеме кавитатор - нагрузка - магнитный восстановитель (подающая труба, вокруг которой установлен электромагнит) - снова кавитатор (при непрерывной циркуляции) при общем количестве воды в схеме 20 л и сетевой электрической мощности, которая тратится на нагрев - 2 кВт, было получено:

начальный темп нагрева 1,5^oC/ мин;

конечный темп нагрева через 2 часа циркуляции при расходе 0,2 л/мин - 0,5^oC/мин (при выключенном электромагните);

конечный темп нагрева через 2 часа циркуляции при расходе 0,2 л/мин - 1,5^oC/мин (при включенном электромагните).

Данные результаты доказывают работоспособность предлагаемого устройства.

При включенном электромагните, а значит, и при воздействии на воду перед созданием в ней кавитационного режима течения магнитного поля "аномальный" темп нагрева сохраняется. И наоборот - при выключенном электромагните, если в начале циркуляции имелись условия "аномального" нагрева, то по мере их разрушения "аномальность" плавно уменьшалась, о чем свидетельствует в 3 раза меньший темп нагрева.

Источники информации

1. Патент РФ N 2045715, МКИ F 02 B 29/00, опубл. 1995 г.

2. Патент РФ N 2132025, МКИ F 02 B 29/00, опубл. 1999 г.

3. Патент РФ N 2131094, МКИ F 02 B 29/00, опубл. 1999 г.

4. Ларионов Л. В.и др. Кавитатор для гидрофизических теплогенераторов, журнал "Строит. матер., оборуд., технологии XXI века" ,1999 г., N 2, с. 34.

5. Еськов-Сосковец В. Н. и др. Перспективы развития электрофизических методов обработки пищевых продуктов и оборудования, ЦНИИТЭИЛ (обзор), М., 1977 г.