Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2231003

УСТРОЙСТВО НАГРЕВА ЖИДКИХ И ГАЗОВЫХ СРЕД

Имя изобретателя: Гагин Евгений Николаевич (RU); Коннов Владимир Васильевич (RU); Хилов Сергей Юрьевич (RU) 
Имя патентообладателя: Гагин Евгений Николаевич (RU); Коннов Владимир Васильевич (RU); Хилов Сергей Юрьевич
Адрес для переписки: 141005, Московская обл., г. Мытищи-5, а/я 2
Дата начала действия патента: 2002.09.10 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для нагрева жидкости и газа, включая воздух, в промышленности, жилищно-коммунальной отрасли, в сельском хозяйстве, строительстве и транспорте, и в газовой промышленности при транспортировке газа. Задачей данного изобретения является создание устройства для нагрева не только жидких, но и газовых сред, а и снижение затрат на изготовление. Техническим результатом является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей. Поставленная задача достигается тем, что устройство нагрева жидких и газовых сред, состоящее из источника акустических колебаний и замкнутого контура циркулирующей массы теплоносителя, содержит размещенный на выходе нагнетателя высокочастотный акустический фильтр, представляющий собой акустический волновод в виде напорного трубопровода, и узел резонансной настройки в виде волнового отражателя с регулируемой щелью, образуемой между торцом волновода и отражателем. При этом щелевой зазор акустического высокочастотного фильтра имеет регулятор.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для нагрева жидкости и газа, включая воздух, в промышленности, жилищно-коммунальной отрасли, в сельском хозяйстве, строительстве и транспорте, и в газовой промышленности при транспортировке газа.

Близкими к заявляемому изобретению является устройство нагрева, состоящее из рабочего сетевого насоса с электроприводом, соединенного с корпусом, который имеет цилиндрическую часть и оснащен ускорителем движения жидкости, выполненным в виде циклона, торцевая сторона которого соединена с цилиндрической частью корпуса, а и включающее подающий и обратный трубопроводы с запорными вентилями, а ускоритель движения жидкости связан с насосом посредством инжекционного патрубка, соединенного с боковой стороны ускорителя движения жидкости. Это устройство эффективно для нагрева только жидких сред и неприемлемо для газовых сред. Сложно в изготовлении отдельных узлов и дорого для потребителя. Недостатком этого устройства является низкий общий КПД и повышенный уровень шума (см. описание к патенту RU №2045715, опубл. 10.10.95. Бюл. №28).

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство нагрева, состоящее из рабочего сетевого насоса с электроприводом, подающий и обратный трубопроводы с запорными вентилями, блок ускорителя движения жидкости в виде улиток, инжекционные патрубки, соединенные с блоком ускорителей движения жидкости, а каждый инжекционный патрубок состоит из соосно установленных и жестко соединенных между собой коноидального насадка с цилиндрической частью, дросселя, вихревого патрубка с размещенным внутри него завихрителем, а к сетевому насосу присоединен напорный трубопровод, на противоположном конце которого установлен глушитель, один выход которого соединен с верхним коллектором, а другие выходы через инжекционные патрубки - с блоком ускорителей движения жидкости, причем каждый выходной патрубок вихревой трубы теплогенератора сообщается с нижнем коллектором, а сам теплогенератор содержит снабженный цилиндрической частью корпус, в основании которого размещено тормозное устройство и блок ускорителей движения жидкости, и дополнительно содержит еще один корпус с цилиндрической частью, причем цилиндрические части установленных корпусов выполнены в виде вихревых труб, соединенных с торцевой стороной блока ускорителей движения жидкости, выполненных в виде улитки, каждая из которых оснащена расположенной соосно осевой линии вихревой трубы ускорительной втулкой, нижней торец последний расположен в плоскости верхнего торца вихревой трубы, верхний - в нижней плоскости верхнего коллектора, герметично установленного над блоком ускорителей движения.

Это устройство имеет пониженный уровень шума и более эффективно для нагрева только жидких сред и неприемлемо для газовых сред. Сложно в изготовлении отдельных узлов и дорого для потребителя (см. описание к патенту RU №2132517, опубл. 27.06.99. Бюл. №18).

Задачей данного изобретения является создание устройства для нагрева не только жидких, но и газовых сред, а и снижение затрат на изготовление.

Техническим результатом является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей.

Поставленная задача достигается тем, что устройство нагрева жидких и газовых сред, состоящее из источника колебаний и замкнутого контура циркулирующей массы теплоносителя, содержит размещенный на выходе нагнетателя высокочастотный акустический фильтр, представляющий собой акустический волновод в виде напорного трубопровода, и узел резонансной настройки в виде волнового отражателя с регулируемой щелью, образуемой между торцом волновода и отражателем. При этом волновой отражатель выполнен в виде пластины, а регулируемая щель снабжена регулятором.

На фиг.1 представлен общий вид устройства нагрева жидких и газовых сред.

На фиг.2 приведены частотные номограммы для практического выбора рабочих обертонов основных частот акустических (фононов) и молекулярных (f_o) колебаний.

На фиг.3 - рабочий участок частотной характеристики акустических колебаний в водной среде.

Устройство нагрева жидких и газовых сред состоит из источника возбуждения акустических колебаний и перемещения материальных сред 1, акустического волновода 2, системы резонансной настройки 3, зоны резонансной настройки 4 и контура теплоносителя 5. Для воды устройство нагрева представляет собой замкнутый гидроконтур, в состав которого входят два основных функциональных узла. Первый из них - это частоторегулируемый электронасос (1), обеспечивающий многократную циркуляцию рабочей массы теплоносителя, в данном случае воды, по замкнутому гидроконтуру, а и выполняющий роль источника акустических колебаний с частотой V_o=m·n, где m - число оборотов в секунду ротора электронасоса, a n - количество лопастей.

Вторым функциональным узлом является акустический высокочастотный фильтр, конструктивно размещенный на выходе насоса или нагнетателя и представляющий собой протяженный, определенной длины L акустический волновод 2 в виде напорного трубопровода, определенного сечения d (входная часть гидроконтура) и оснащенный системой резонансной настройки 3. Система резонансной настройки 3 состоит из волнового отражателя 6 диаметром D, регулируемой щели 7 и регулятора 8. Щелевой зазор акустического высокочастотного фильтра имеет регулятор 8, который используется при настройке на резонанс с рабочим обертоном f_,jосновной частоты f_oхарактеристических колебаний молекул теплоносителя. Таким образом, система резонансной настройки 3, включающая волновой отражатель 6 и регулятор 8, размещена в объеме зоны резонансной настройки 4.

Напорный трубопровод 2 на длине L между отражателем 6 и кромкой вращающихся лопастей ротора насоса формирует стоячую волну акустических колебаний. Высокочастотный акустический фильтр предназначен для настройки на резонансный обертон f_,j основной частоты f_oхарактеристических нормальных колебаний молекулы теплоносителя - в данном рассматриваемом примере - молекул воды в диапазоне f_o=3600-3750 Гц. При этом f_o=3600-3750 Гц являются табличными данными молекулярной характеристики выбранного носителя. Далее из зоны резонансной настройки 4 поток воды поступает в контур теплоносителя и по нему возвращается в насос 1 для повторных циклов многократного нагрева циркулирующей по контуру массы теплоносителя.

При конструировании устройства для нагрева теплоносителя, геометрические параметры акустического фильтра, такие как длина L, диаметр d и щелевой зазор , определяются расчетным путем по исходным данным о числе оборотов в секунду и количестве лопастей ротора конкретно выбранного насоса, а и с учетом выбора подобранного обертона (f_i,j=1,2,3...) основной частоты f_o, т.н. “нормальных” колебаний молекул. При этом должно соблюдаться неравенство D1,2 d, где d - диаметр акустического волновода 2, a D - диаметр отражателя 6.

На фиг.2 и 3 приведены частотные номограммы для практического выбора рабочих обертонов i основных частот акустических _o(фононов), близко сопряженных к значениям обертонов основной частоты f_oнормальных колебаний молекулы теплоносителя (например, воды).

На оси абсцисс (см. фиг.2) обозначены номера i, j обертонов, каждый из которых соответствует длине волны =_o/2, где =0,1,2,3,.... Кривая а изображает зависимость ~f_iи условно показывает идеальный подбор технических параметров насоса m и n, удовлетворяющих условию равенства _i ~ _j~ m·n, после чего следует выбор номера i рабочего обертона и затем выбор щелевого зазора акустического фильтра по графическим зависимостям представленной монограммы на фиг.3.

Практически на фиг.2 изображена кривая в, построенная для серийно выпускаемых промышленных насосов типа КМ-100-80-160а, характеризуемых конкретными параметрами: m=6 и n=2900 об/мин, т.е. для 290 кГц. По этой кривой в путем сравнения с кривой б легко определить обертоны _i, близко сопряженные по величине к обертонам основной частоты f_o.

Так на фиг.3 представлена кривая зависимости =f(), необходимая для практического конструирования подобных устройств. Это пары частот f_i ~ _j; 74 кГц ~ 60 кГц; 37 кГц ~ 30 кГц; 18,5 кГц ~ 15 кГц, которые позволяют сделать выбор щелевого зазора акустического фильтра. Далее, исходя из соотношения _i=Vзв/_i, где Vзв - скорость звука в водной среде, по кривой на фиг.3 практически определяем рабочий щелевой зазор акустического фильтра. Таким образом, для вышеобозначенной первой пары сопряженных частот имеем ₈=₈=2,01 см и соответственно ₇=4,03 см, ₆=8,06 см. Тем самым в предлагаемом устройстве реализуется эффект принудительного возбуждения акустическими фононами стационарного энергетического состояния молекул теплоносителя и последующего возвращения в исходное (невозбужденное) состояние с испусканием электронами электромагнитного излучения в инфракрасном (тепловом) диапазоне.

В соответствии с представленным изобретением был изготовлен и испытан макетный образец устройства нагрева жидких и газовых сред на базе использования электронасоса Щелковского завода ЭНА марки КМ-100-80-160а.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство нагрева жидких и газовых сред, состоящее из источника акустических колебаний и замкнутого контура циркулирующей массы теплоносителя, отличающееся тем, что оно содержит размещенный на выходе нагнетателя высокочастотный акустический фильтр, представляющий собой акустический волновод в виде напорного трубопровода, и узел резонансной настройки в виде волнового отражателя с регулируемой щелью.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что волновой отражатель выполнен в виде пластины.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регулируемая щель снабжена регулятором.

НАПИСАТЬ ПИСЬМО АВТОРУ ПУБЛИКАЦИИ

Версия для печати
Дата публикации 19.03.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов