|
| 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) | |||
Навигация: => | На главную/ Каталог патентов/ В раздел каталога/ Назад / |
|
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 (fo) 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 Vo=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 foхарактеристических 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 foхарактеристических нормальных колебаний молекулы теплоносителя - в данном рассматриваемом примере - молекул воды в диапазоне fo=3600-3750 Гц. При этом fo=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 (fi,j=1,2,3...)
основной частоты fo, т.н. “нормальных”
колебаний молекул. При этом должно
соблюдаться неравенство D
1,2
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 foнормальных 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
~fiи 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 fo.
Так на фиг.3 представлена кривая
зависимости =f(),
необходимая для практического
конструирования подобных устройств. Это
пары частот fi ~ 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
Created/Updated: 25.05.2018