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SOURCES DE CHALEUR SUR LA BASE D'UNITÉS DE POMPE

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SOURCES DE CHALEUR SUR LA BASE D'UNITÉS DE POMPE

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L'effet mécanique sur le liquide conduit à son échauffement, constatent D. Joule et R. Meyer. Et un siècle et demi plus tard, des inventions sur ce sujet ont été créées [1]. Il a été constaté que l’énergie interne du liquide (en mode cavitation) peut également être convertie en chaleur et que la température de l’eau peut ne pas correspondre à l’énergie mécanique dépensée , http://www.jurle.com/. Un effet tourbillonnant est utilisé pour exciter le mode de cavitation. Le titre de champion de la création d’un réchauffeur de fluide vortex (permis de séjour) appartient au professeur de l’institut de l’aviation de Kuibyshev, AP Merkulov (années 1960). Les ressources énergétiques de ces années-là ne comptaient pas particulièrement, la découverte n’a donc pas été développée depuis longtemps.

Actuellement en Russie, un permis de séjour est produit par un certain nombre de sociétés (Moscou, Saint-Pétersbourg, Toula, etc.). L'utilisation d'un permis de séjour est bénéfique pour la construction d'installations électrifiées, la pose de communications de gaz et de canalisations de cogénération pour lesquelles il est impossible ou peu économique. Le rendement de l'appareil peut être assez élevé, car les «pertes» dans la pompe vont complètement au chauffage du système chauffé. Avec l'aide d'un permis de séjour, il est possible de chauffer tous les liquides, tandis que les éléments chauffants sont inflammables et susceptibles de s'écailler.

Il existe deux types de permis de séjour. Les appareils statiques ne contiennent pas de pièces mobiles et se distinguent par leur faible coût, leur grande fiabilité de fonctionnement; contenir une vrille, une chambre avec sortie et un dispositif de freinage; L'efficacité des permis de séjour statiques est faible, ils ne sont pas économiques. Le type dynamique comprend un permis de résidence dans lequel il y a des rotors reliés cinématiquement à une source de couple. Les permis de séjour dynamiques sont nettement plus efficaces que les permis statiques, mais présentent des inconvénients. Plus de détails sur les deux types sont décrits ci-dessous.

Le type de permis de séjour de l'auteur (type à impulsion, type à turbine) est un nouveau type d'appareil de chauffage (mixte), combinant les avantages d'un permis de résidence statique et dynamique. Le flux de travail d'un permis de séjour est décrit sur la base de la théorie de la structuration d'un liquide, développée par le professeur de Kiev IMFedotkin.

Selon cette théorie, les valeurs de la constante diélectrique statique relative , capacité thermique C, d’autres indicateurs d’eau structurée peuvent différer considérablement des valeurs de référence (adoptées pour l’eau ordinaire). La raison de ces différences sont des phénomènes de cavitation. Cavitation développée dans le corps de travail (chaque millilitre de fluide contient environ 10 cavités de cavitation d’un diamètre moyen d’environ 10 microns). La chaleur spécifique de l'eau structurée en C peut approcher les paramètres de la phase solide. Depuis la chaleur spécifique de l'eau est 2 fois supérieure à la chaleur spécifique de la glace, la modification de la capacité calorifique de l'eau lors du passage de l'état liquide L 1 à l'état semblable à celui de la glace L 2 est accompagnée d'un dégagement de chaleur excessif.


La quantité de chaleur Q libérée pendant le travail du permis de séjour est la somme de deux composants:

où les huttes Q sont causées par la transformation exothermique de l’eau (la chaleur de transition ) et obtenu en convertissant l'électricité U en chaleur équivalente.

Q huts dépend de l'intensité de la cavitation, du degré de différence entre les capacités thermiques molaires de l'eau aux états libre et structuré et de la température initiale de l'eau:

où: C1 et C2 sont des capacités thermiques spécifiques à pression constante d'eau libre L1 et d'eau de cavitation L2, respectivement.

C B2 peut être représenté par C B2 = k 2 C l , où:

  • - une constante caractérisant le degré de différence entre la capacité thermique C B2 de l' eau structurée (phase L 2 ) et la capacité thermique de la glace C l ;
  • k 1 - coefficient de structuration de l'eau par cavitation (fraction partielle en masse de la phase partiellement ordonnée B2 dans de l'eau activée), ;
  • m est la masse d'eau structurée;
  • T 1 et T font fondre - la température de l'eau entrant dans le permis de séjour et le point de fusion de la glace, respectivement;
  • m = 18,015 est la masse molaire de l'eau.

En cas de structuration complète où k est une constante .

Ainsi, dans un permis de séjour, il y a un dégagement de chaleur supplémentaire important Q q.

Dans un schéma de fonctionnement fermé (VLH 1, la pompe 2 et l'échangeur de chaleur 3 sont connectés en série, Fig. 1), le dégagement de chaleur Q cabanes se produit sans modifier le contenu énergétique du circuit.

SOURCES DE CHALEUR SUR LA BASE D'UNITÉS DE POMPE

Pic.1

La chaleur du contour au fil du temps déterminé par la différence de température sur l'échangeur de chaleur et consommation d'eau G:

.

où k est le coefficient de proportionnalité.

L'efficacité du titre de séjour:

.

où U est l'électricité consommée par la pompe au fil du temps et toujours parce que .

L'efficacité d'un permis de séjour est déterminée à l'aide d'un calorimètre 4 (la figure 1 est représentée en pointillés). En modifiant la température T de l’échantillon de liquide dans le réservoir pendant peut déterminer la quantité de chaleur , donnée par l’échangeur de chaleur de l’échantillon liquide pendant cette période et permet d’évaluer de manière fiable l’efficacité du permis de séjour à l’aide de la formule (5). Dans un premier temps, la chaleur dégagée puis absorbée ne peut pas modifier les performances du générateur de telle sorte que son efficacité dépasse un .

Mais la situation est complètement différente avec le schéma ouvert du travail du permis de séjour (de «l'autoroute du donateur» - canalisation d'eau), Fig.2. Si vous renvoyez le donneur à la ligne des donneurs et que vous donnez de l'eau fraîche au permis de résidence (avec de l'énergie interne non utilisée pour la production de chaleur), l' efficacité du système de chauffage dépassera de manière significative un! La loi de conservation de l'énergie n'est pas violée, le processus suit un cycle thermodynamique inverse [44], [45]. Ce mode est fourni non seulement par le permis de séjour, mais également par la méthode d’extraction de chaleur d’une source externe à basse température - le système d’alimentation en eau, avec le coût des travaux mécaniques.

SOURCES DE CHALEUR SUR LA BASE D'UNITÉS DE POMPE

Fig.2

Compte tenu des tendances énoncées, l'auteur a mis au point un type de permis de séjour fondamentalement nouveau avec un activateur à turbine rotatif entraîné par le fluide de travail actuel (demande de brevet RU2005136836), Fig.3.

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Pic.3

Les chambres à vortex dans l'appareil d'un nouveau type sont situées à la périphérie du premier rotor, qui est la turbine active. Le deuxième rotor se présente sous la forme d'une turbine à jet. Les rotors tournent dans le sens opposé, tandis que les chocs hydrauliques sont générés de manière cyclique (en chevauchant les sections des chambres à tourbillon avec le second rotor). Les ondes hydroshock sont contournées dans les zones arrière des chambres ouvertes. Des moyens d'autorégulation des échanges d'énergie entre les rotors et le milieu de travail sont également fournis. Tout ceci fournit une grande amplitude et un large spectre de fréquences d'oscillations, mais également une haute efficacité de cavitation avec une faible résistance hydraulique . La conception de l'appareil selon la figure 3 prend en compte le manque général d'analogues - la présence d'arbres sur lesquels des rotors sont fixés (voir ci-dessous). Optimal en termes de "rentabilité" signifie une efficacité accrue et une fonctionnalité accrue de l'appareil (visant en particulier à améliorer l'efficacité des chaudières à vapeur).

Pour que les différences fondamentales du nouveau permis de résidence deviennent claires pour le lecteur, considérons les caractéristiques des types d’engins spatiaux connus.

Dans les engins spatiaux statiques, il n’existe pas d’éléments structurels mobiles [2] - [19], [21] - [26], et un dispositif de freinage à haute résistance hydraulique est nécessaire (par exemple, [11] et 18]). Des générateurs hydrodynamiques d'ondes dans un liquide sont également connus [27]. Les connexions en cascade de ces générateurs sont connues - série et parallèle [28]. Ces dispositifs ne chauffent pas le fluide de travail et ne peuvent pas être un moyen d'accroître l'efficacité des chaudières à vapeur.

Les satellites dynamiques possèdent des activateurs de rotor (perforés [20], [25], [31], [33] - [40] ou scapulaires [32]) fixés rigidement aux arbres d’entraînement et des chambres de travail fixes formées par la cavité du corps et points de vente. Le grand moment d'inertie des rotors, relié cinématiquement à l'arbre du moteur électrique d'entraînement, constitue un inconvénient commun à tous les permis de résidence dynamique connus. Cet inconvénient est inhérent au titre de séjour et au "TS" (Tula), Fig.4. Les véhicules TS nécessitent un entraînement d’arbre de rotor à forte intensité énergétique, l’équilibrage dynamique coûteux d’un rotor massif, l’utilisation de supports de roulement distants avec joints radiaux. Les "TS" nécessitent l'utilisation d'un équipement de démarrage progressif et ne conviennent pas pour améliorer l'efficacité des chaudières à vapeur lorsque vous travaillez avec des pompes d'alimentation de chaudière standard sans entraînement électrique supplémentaire .

SOURCES DE CHALEUR SUR LA BASE D'UNITÉS DE POMPE

Pic.4

L'auteur dispose de preuves documentaires d'hommes d'affaires de Rostov sur les faibles qualités de consommateur et la fiabilité de la TS, qui sont causées par les propriétés organiques susmentionnées de la structure.

Parmi les analogues de ce type, il existe des moyens connus pour créer des auto-oscillations dans la chambre de travail [20], [41], similaires à la destination du dispositif revendiqué. Par exemple, dans «Pompe à marteaux hydraulique rotative - Générateur de chaleur» [42], la zone de cavitation est combinée à la roue de pompe, ce qui réduit l'efficacité de cette dernière [29] et l'efficacité de l'ensemble du système de chauffage. Ceci est inhérent au reste d’engins spatiaux similaires [32], [35], [38], [39].

Le chauffage du fluide de travail pendant le fonctionnement autonome de l'engin spatial susmentionné commence par une température initiale (de réseau) ne dépassant généralement pas vingt degrés Celsius. Cela entraîne des coûts énergétiques élevés et augmente la période de récupération du vaisseau spatial.

APPLICATION DE L'INVENTION AVEC DES CHAUDIÈRES

Dans les chaudières modernes, le fluide de travail est pompé par la pompe d'alimentation via un économiseur vers la zone de vaporisation. Il n'utilise pas la première occasion trouvée par l'auteur pour élever la température du fluide de travail par l'action directe d'une pompe d'alimentation régulière . Selon l'invention, dans une chaudière à vapeur, le fluide de travail est pompé à l'aide d'une pompe d'alimentation via un économiseur, la chaleur des produits de combustion chauffant le fluide de travail à une température non inférieure à 336 k. À partir de l'économiseur, le fluide de travail est dirigé vers la zone de cavitation et d'action des vagues générée par le générateur . Le temps de compression de la bulle de cavitation est très petit, le processus de son effondrement se produit de manière adiabatique. À l'intérieur des bulles, la pression peut augmenter jusqu'à 10 8 Pa et la température jusqu'à 10 4 ° C [43] . Il y a une libération de l'énergie interne du fluide de travail, à la suite de quoi celui-ci bout soudainement [10]. L'effondrement des cavités de cavitation conduit à la génération de vibrations ultrasonores. Cela provoque une cavitation secondaire ( un processus d'avalanche avec un retour positif ). Dans le même temps, la consommation d'énergie de la pompe d'alimentation pour la génération de cavitation et d'ondes est incomparablement inférieure à l'énergie interne libérée par le fluide de travail (sous forme de chaleur). Le chauffage de l’eau d’alimentation de la chaudière avec les gaz évacués dans l’économiseur à une température non inférieure à 336 ° K, sa direction ultérieure vers le générateur et de là vers la zone d’alimentation en chaleur externe, produit un effet super total: augmenter le rendement de la chaudière à une dépense générateur

Il convient également de prêter attention à l'opportunité d'utiliser l'invention pour intensifier et réduire la toxicité de la combustion de fractions de pétrole lourd (par traitement du mélange vapeur-huile par ondes de cavitation avant d'être envoyé aux brûleurs ou à la chambre de combustion).

Le schéma de fonctionnement de l'appareil dans cette qualité est illustré à la figure 5, où les positions indiquent: 20 - générateur hydrodynamique, 21 - pompe, 22 buses, 23 - chambre de combustion avec chemise de refroidissement 24, 25 - échangeur de chaleur, 26 - réservoir d'alimentation, 27 - éjecteur , 28 - régulateur de débit à deux canaux, 29 - brûleur à gaz.

Figure 5. Utilisation de l'invention pour l'intensification et la réduction de la toxicité de la combustion.

SOURCES D'INFORMATIONS

1. Certificat d'auteur de l'URSS N 1627790 pour invention, 1991
2. Brevet RU sur la demande n ° 200110 5711/06, 2001
3. Générateur de chaleur de type à cavitation. Brevet RU 2201561
4. Générateur de chaleur à cavitation hydrodynamique. Application EN 99110779/06, 2001
5. Générateur de chaleur hydraulique. Application RU 2000129736/06.
6. Générateur de chaleur et dispositif pour chauffer le liquide. Brevet RU 2132517 .
7. Installation de la thermogenèse. Brevet RU 2190162 .
8. Réchauffeur hydrodynamique. Application RU 2004 105 629, 2004
9. Un dispositif pour chauffer un liquide. Brevet RU 2171435 .
10. E.F. Furmakov. Libération de chaleur lors du changement d'équilibre de phase dans un courant d'eau. Le samedi «Problèmes fondamentaux des sciences naturelles», volume I, RAS, Saint-Pétersbourg, 1999
11. Générateur de chaleur et dispositif pour chauffer un liquide. Application RU 96124293106.
12. Thermogénérateur. Brevet RU 2177591 .
13. Brevet US N ° 4333796, 1982
14. Système de chauffage à vortex. Brevet RU 2089795 .
15. Installation pour chauffer le fluide et la source de chaleur. Brevet RU 2135903 .
16. Générateur de chaleur. Application EN 98105105/06, 1999
17. La méthode de chauffage du liquide. Brevet RU 2262046 .
18. Un dispositif pour chauffer un liquide. Brevet RU 2162571 .
19. Action du jet de générateur de chaleur "Thor". Brevet RU 2096694 .
20. Cavitation - générateur de chaleur rotatif. Brevet RU 2258875 .
21. Générateur de chaleur de cavitation. Brevet RU 2131094.
22. La méthode de dégagement de chaleur dans un liquide et un dispositif pour sa mise en œuvre. Brevet RU 2177121 .
23. Appareil de cavitation hydrodynamique. Application EN 98114517/06, 2000
24. Type hydrodynamique du cavitateur. Brevet RU 2207450
25. Cavitateur pour la dissipation de chaleur dans un liquide. Application RU 97118384/06, 1999
26. La méthode d'obtention de chaleur. Brevet RU 2165054 .
27. Ganiev, R.F. et al., Technologie des ondes en génie mécanique. - “Problèmes d'ingénierie mécanique et de fiabilité des machines”, 1996, №1, p.80-86.
28. Zhebyshev D.A. Excitation des oscillations dans les milieux liquides par des générateurs hydrodynamiques. “Manuel. Engineering Journal, 2004, n ° 12, p. 19-24.
29. Baykov O.V. Remuer les machines hydrauliques. M .: Mashinostroenie, 1981, pages 100-111.
30. Générateur de chaleur cavitation-vortex. Brevet RU 2 235 950 .
31. Système de chauffage autonome pour le bâtiment. Brevet RU 2162990 .
32. Convertisseur de puissance par cavitation. Brevet RU 2224957 .
33. Générateur de chaleur type cavitation-vortex. Application EN 99110397/06, 2001
34. Générateur de chaleur à entraînement par cavitation. Brevet RU 2201562
35. Pompe résonnante - générateur de chaleur. Brevet RU 2142604 .
36. Le procédé de chauffage d'un liquide et un dispositif pour sa mise en oeuvre. Application EN 96104366/06, 1998
37. Générateur de chaleur cavitation-vortex. Demande RU 2002119773/06, 2003
38. Pompe rotative - générateur de chaleur. Brevet RU 2159901 .
39. Pompe - générateur de chaleur. Brevet RU 2160417 .
40. La méthode d'obtention d'énergie. Brevet RU 2054604 .
41. La méthode de dégagement de chaleur dans un liquide. Demande de brevet RU 95110302/06.
42. Pompe hydraulique à choc rotative - générateur de chaleur. Brevet RU 2202743 .
43. Physique / Dictionnaire encyclopédique / - M.: Great Russian Encyclopedia 1999, p. 236-237.
44. M.Vukalovich et al., Thermodynamique technique.- M.: Energy, 1961.
45. D. Rey, D. Makmayka. Pompes à chaleur. - M.: Energoatomizdat, 1982.

Version imprimée
Auteur: Sergey Geller,
Rostov - sur - Don
Tél. + 7 (863) 270 13 49
Le matériel PS est protégé.
Date de publication 10.12.2006