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SOURCES DE CHALEUR A LA BASE D'UNITES DE POMPAGE

SOURCES DE CHALEUR À LA BASE D'UNITÉS DE POMPAGE. RECEVOIR DE LA CHALEUR. GÉNÉRATEUR THERMIQUE. SAVOIR FAIRE TECHNOLOGIE INVENTION.

SOURCES DE CHALEUR A LA BASE D'UNITES DE POMPAGE

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L'effet mécanique sur le liquide conduit à son échauffement, J. Joule et R. Mayer ont établi. Et un siècle et demi plus tard inventions sur ce sujet ont été créés [1]. Il a été constaté que l'énergie interne du liquide (en mode cavitation) peut être convertie en chaleur, et la température de l'eau peut ne pas correspondre à l'énergie mécanique dépensée , http://www.jurle.com/. Pour exciter le mode de cavitation, un effet de vortex est utilisé. Le leadership dans la création d'un réchauffeur de fluide vortex (permis de séjour) appartient au professeur Kuibyshev Aviation Institute A. Merkulov (années 1960). Les ressources énergétiques de ces années ne comptaient pas vraiment, donc l'ouverture pendant longtemps ne s'est pas développée.

Actuellement en Russie, les permis de séjour sont produits par un certain nombre d'entreprises (Moscou, Saint-Pétersbourg, Tula, etc.). L'utilisation de permis de séjour est bénéfique pour la construction d'installations électrifiées, la pose de gazoducs et de canalisations de cogénération pour lesquelles il est impossible ou non économique. L'efficacité de l'appareil peut être très élevée, puisque les "pertes" dans la pompe vont complètement chauffer le système chauffé. Avec l'aide du permis, il est possible de chauffer tous les liquides, tandis que les appareils de chauffage sont dangereux et sujets à l'entartrage.

Il existe deux types de permis de séjour. Les dispositifs statiques ne contiennent pas de pièces mobiles et se caractérisent par un faible coût et une grande fiabilité au travail. contenir une vrille, une chambre avec un tuyau de dérivation et un dispositif de freinage; l'efficacité des permis de séjour statiques est faible, ils ne sont pas économiques. Type dynamique comprend un permis de séjour, dans lequel il y a des rotors connectés cinématiquement avec une source de couple. Les permis de résidence dynamiques offrent une efficacité beaucoup plus grande que les permis statiques, mais ils ont leurs inconvénients. Les deux types sont décrits ci-dessous.

La version de l'auteur du permis (hydropulse, type de turbine) est un nouveau type de chauffage (mixte), combinant les avantages du permis de séjour statique et dynamique. Le processus de travail des permis de séjour est décrit sur la base de la théorie de la structuration des fluides, développée par le professeur de Kiev IM Fedotkin.

Selon cette théorie, les valeurs de la permittivité statique relative , la capacité calorifique C, d'autres indicateurs de l'eau structurée peuvent différer de manière significative des valeurs de référence (prises pour l'eau conventionnelle). La cause de ces différences sont les phénomènes de cavitation. Cavitation développée dans le corps de travail (dans chaque millilitre cube de liquide contient jusqu'à 10 cavités de cavitation avec un diamètre moyen d'environ 10 microns). La chaleur spécifique de l'eau structurée С в peut s'approcher des paramètres de la phase solide. Parce que la chaleur spécifique de l'eau est 2 fois plus élevée que la chaleur spécifique de la glace, le changement de la capacité calorifique de l'eau pendant la transition de l'état liquide L 1 vers un état structuré semblable à la glace L 2 s'accompagne d'un dégagement de chaleur


La quantité de chaleur Q émise lors de l'opération d'un permis de séjour est la somme de deux composantes:

où Q est causé par la transformation exothermique de l'eau (la chaleur de la transition ), et est obtenu en convertissant la puissance électrique U en chaleur équivalente.

Q cb dépend de l'intensité de la cavitation, du degré de différence de la capacité calorifique molaire de l'eau dans les états libres et structurés et de la température initiale de l'eau:

où: C 1 et C 2 - chaleur spécifique à pression constante d'eau libre L 1 et d'eau de cavitation L 2 , respectivement.

C can2 peut être représenté sous la forme C 22 = k 2 C л , où:

  • - une constante caractérisant le degré de différence de la capacité calorifique C 2 de l'eau structurée (phase L 2 ) à partir de la capacité thermique de la glace C l ;
  • k 1 est le coefficient de structuration de l'eau provoqué par la cavitation (fraction partielle massique de la phase partiellement ordonnée de B 2 dans l'eau activée); ;
  • m est la masse d'eau structurée;
  • T 1 et T pl est 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 le permis de séjour, il y a un dégagement de chaleur supplémentaire significatif Qizb.

Dans le circuit fermé de fonctionnement (VLP 1, la pompe 2 et l'échangeur de chaleur 3 sont connectés en série, Fig. 1), la chaleur Q est libérée sans changer le contenu énergétique du circuit.

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Fig. 1

Capacité de chauffage du circuit dans le temps Déterminer par la différence de température sur l'échangeur de chaleur et le débit G de l'eau:

,

où k est le coefficient de proportionnalité.

Efficacité du permis de travail de résidence:

,

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

L'efficacité d'un permis de séjour est déterminée à l'aide d'un calorimètre 4 (représenté sur la figure 1 en pointillé). En changeant la température T du fluide de référence dans le réservoir au fil du temps , vous pouvez déterminer la quantité de chaleur , donné par l'échangeur de chaleur du liquide échantillon pendant ce temps, et estimer de manière fiable l'efficacité du permis de séjour selon la formule (5). Initialement, la chaleur libérée puis absorbée ne peut pas modifier les performances du générateur de telle sorte que son efficacité dépasse l'unité .

Mais les choses sont complètement différentes avec le schéma ouvert du travail du permis de séjour (de la «route du donneur» - le pipeline de l'eau courante), Fig. Si le donneur doit restituer l'eau relaxante, et que le permis de séjour permanent est constamment "frais" (avec l'énergie interne non utilisée pour le dégagement de chaleur), l' efficacité du système de chauffage dépassera nettement l'unité! La loi de conservation de l'énergie n'est pas violée, le processus passe par le cycle thermodynamique inverse [44], [45]. Un tel régime est assuré non seulement par le permis de séjour lui-même, mais aussi par la méthode d'extraction de la chaleur d'une source extérieure à basse température - le système d'approvisionnement en eau, avec la dépense de travail mécanique.

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Fig. 2

Tenant compte des tendances ci-dessus, l'auteur a développé une version fondamentalement nouvelle du permis de séjour avec un activateur-turbine rotatif piloté par l'organisme de travail actuel (demande de brevet RU2005136836), Fig.

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Fig. 3

Les chambres à vortex dans l'appareil d'un nouveau type sont situées à la périphérie du premier rotor, qui est une hydroturbine active. Le deuxième rotor est réalisé sous la forme d'une turbine à réaction. Les rotors tournent dans la direction opposée, tandis que les chocs hydrauliques sont générés cycliquement (en chevauchant une partie des chambres à vortex avec le deuxième rotor des sections). Les ondes d'hydro-choc sont envoyées vers les zones arrière des chambres ouvertes. Des moyens sont également prévus pour l'autorégulation de l'échange d'énergie des rotors avec un corps de travail. Tout ceci fournit une grande amplitude et un large spectre de fréquences d'oscillations, ainsi qu'une grande efficacité de cavitation avec une faible résistance hydraulique . La conception de l'appareil de la Fig. 3 prévoit un écart par rapport à l'absence générale d'analogues - la présence d'arbres avec des rotors montés de manière rigide sur ceux-ci (voir ci-dessous). Une optimisation du rapport «coût-efficacité» signifie une efficacité accrue et une extension de ses capacités fonctionnelles (visant notamment à augmenter 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 véhicules statiques, il n'y a pas d'éléments structurels mobiles [2] - [19], [21] - [26] et un dispositif de freinage ayant une grande résistance hydraulique (par exemple, [11] et 18]) est nécessaire. Des générateurs d'ondes hydrodynamiques dans un fluide sont également connus [27]. Les connexions en cascade de tels générateurs sont connues - séquentielles et parallèles [28]. Ces dispositifs ne chauffent pas le fluide de travail et ne peuvent pas être un moyen d'augmenter l'efficacité des chaudières à vapeur.

Les véhicules spatiaux dynamiques sont équipés d'activateurs rotatifs (perforés [20], [25], [31], [33] - [40] ou à lame [32], fixés rigidement aux arbres d'entraînement , et de chambres à chambre fixe avec cavité d'entrée et buses de sortie. Le grand moment d'inertie des rotors reliés de manière cinématique à l'arbre du moteur d'entraînement est un inconvénient commun de tous les permis de résidence dynamiques connus. Cette déficience est inhérente au permis de séjour "TS" (Tula), Fig. L'appareil "TC" nécessite un entraînement énergivore de l'arbre du rotor, un équilibrage dynamique coûteux du rotor massif, l'utilisation de supports de palier extérieurs avec des joints radiaux. "TC" nécessite l'utilisation de démarreurs progressifs et ne convient pas pour augmenter l'efficacité des chaudières à vapeur lorsque l'on travaille avec des pompes d'alimentation standard sans entraînement électrique supplémentaire .

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Fig. 4

L'auteur a des preuves documentaires des entrepreneurs de Rostov sur les faibles qualités du consommateur et la fiabilité de "TS", qui est due aux propriétés organiques mentionnées ci-dessus.

Parmi les analogues de ce type, on connaît les moyens de créer des auto-oscillations dans la chambre de travail [20], [41], similaires au dispositif de désignation revendiqué. Par exemple, dans la «Pompe hydraulique à choc rotatif - Générateur de chaleur» [42], la zone de cavitation avec la roue de la pompe est combinée, ce qui réduit l'efficacité de cette dernière [29] et l'efficacité de l'ensemble du système de chauffage. Ceci est inhérent à d'autres vaisseaux spatiaux similaires [32], [35], [38], [39].

Le chauffage du fluide de travail dans le fonctionnement autonome de l'engin spatial discuté ci-dessus commence avec une température initiale (réseau) ne dépassant pas habituellement 20 degrés Celsius. Cela entraîne une dépense d'énergie importante et augmente la période de récupération de l'engin spatial.

APPLICATION DE L'INVENTION EN COMPARAISON AVEC LES CHAUDIÈRES

Dans les chaudières modernes, le fluide de travail est pompé à travers l'économiseur à travers l'économiseur jusqu'à la zone de vaporisation. Dans le même temps, il n'est pas utilisé pour la première fois par l'auteur pour augmenter la température du fluide de travail par action directe d'une pompe d'alimentation régulière . Selon l'invention, dans la chaudière à vapeur, le fluide de travail est pompé à travers l'économiseur par la pompe d'alimentation, où la chaleur des produits de combustion du combustible chauffe le fluide de travail à une température non inférieure à 336 ° K. À partir de l'économiseur, le milieu de travail est envoyé dans la zone de cavitation et d'action des vagues créée par le générateur . Le temps de compression de la bulle de cavitation est très faible, le processus de son effondrement se produit adiabatiquement. À l'intérieur des bulles, la pression peut atteindre 10 8 Pa et la température peut atteindre 10 4 ° C [43] . L'énergie interne du fluide de travail est libérée, ce qui provoque une ébullition brutale [10]. L'effondrement des cavernes de cavitation entraîne la génération de vibrations ultrasoniques. Cela provoque une cavitation secondaire ( processus semblable à une avalanche avec rétroaction positive ). 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 du fluide de travail (sous forme de chaleur). Chauffer l'eau d'alimentation de chaudière avec des gaz résiduaires dans l'économiseur à une température inférieure ou égale à 336 ° K, la diriger vers la génératrice et l'évacuer vers la zone d'apport de chaleur externe, augmente l'efficacité de la chaudière avec un apport d'énergie incomparable. générateur.

Il est nécessaire de faire attention à l'opportunité de l'utilisation de l'invention pour intensifier et réduire la toxicité de la combustion des fractions de pétrole lourd (par traitement par ondes de cavitation du mélange de fuel-oil avant alimentation dans les brûleurs ou chambres de combustion).

Le schéma de l'appareil dans cette capacité est représenté sur la figure 5, où les éléments sont: 20 - générateur hydrodynamique, 21 - pompe, 22 - buse, 23 - chambre de combustion avec chemise de refroidissement 24, 25 - échangeur de chaleur, 26 - réservoir d'écoulement, 27 - éjecteur , 28 - régulateur de débit à deux canaux, brûleur à 29 gaz.

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

SOURCES D'INFORMATION

1. Le certificat d'auteur de l'URSS N 1627790 pour l'invention, 1991.
2. Brevet RU sur la demande n ° 200110 5711/06, 2001.
3. Générateur de chaleur de type cavitation. Brevet RU 2201561
4. Générateur de chaleur de cavitation hydrodynamique. Demande RU 99110779/06, 2001.
5. Le générateur de chaleur est hydraulique. Application RU 2000129736/06.
6. Générateur de chaleur et dispositif pour chauffer le liquide. Brevet RU 2132517 .
7. Installation de production thermique. Brevet RU 2190162 .
8. Chauffage hydrodynamique. Demande RU 2004 105 629, 2004.
9. Dispositif pour chauffer le liquide. Brevet RU 2171435 .
10. E.F. Furmakov. Libération de chaleur lorsque l'équilibre de phase dans le jet d'eau change. Dans la collection. "Problèmes fondamentaux des sciences naturelles", Volume I, RAS, St. Petersburg, 1999.
11. Générateur de chaleur et dispositif pour chauffer le liquide. Application RU 96124293106.
12. Générateur thermique. Brevet RU 2177591 .
13. Brevet américain n ° 4333796, 1982
14. Système de chauffage Vortex. Brevet RU 2089795 .
15. Installation pour chauffer le liquide et le générateur de chaleur. Brevet RU 2135903 .
16. Générateur de chaleur. Demande RU 98105105/06, 1999.
17. Méthode de chauffage du liquide. Brevet RU 2262046 .
18. Dispositif pour chauffer le liquide. Brevet RU 2162571 .
19. Générateur de chaleur de l'action de jet "Thor". Brevet RU 2096694 .
20. Générateur de chaleur de rotor de cavitation. Brevet RU 2258875 .
21. Générateur thermique de cavitation. Brevet RU 2131094.
22. Procédé de génération de chaleur dans un liquide et dispositif pour sa mise en oeuvre. Brevet RU 2177121 .
23. Appareil de cavitation hydrodynamique. Demande RU 98114517/06, 2000.
24. Cavitateur de type hydrodynamique. Brevet RU 2207450
25. Cavitation pour la génération de chaleur dans un liquide. Demande RU 97118384/06, 1999.
26. Méthode d'obtention de chaleur. Brevet RU 2165054 .
27. Ganiev, R.F. et d'autres, la technologie des vagues en génie mécanique. - "Problèmes de construction mécanique et de fiabilité des machines", 1996, n ° 1, pp. 80-86.
28. Zhebyshev D.A. Excitation des oscillations dans les milieux liquides par des générateurs hydrodynamiques. "Répertoire. Engineering Journal ", 2004, n ° 12, pp. 19-24.
29. Baikov O.V. Vortex machines hydrauliques. M .: Génie mécanique, 1981, p.100-111.
30. Générateur de chaleur de cavitation-vortex. Brevet RU 2 235 950 .
31. Système de chauffage autonome pour le bâtiment. Brevet RU 2162990 .
32. Convertisseur d'énergie de cavitation. Brevet RU 2224957 .
33. Générateur de chaleur de type cavitation-vortex. Demande RU 99110397/06, 2001.
34. Cavitation d'entraînement du générateur de chaleur. Brevet RU 2201562
35. Pompe à résonance - générateur de chaleur. Brevet RU 2142604 .
36. Un procédé de chauffage d'un fluide et un appareil pour l'effectuer. Demande RU 96104366/06, 1998.
37. Générateur de chaleur de 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. Méthode d'obtention d'énergie. Brevet RU 2054604 .
41. Méthode de génération de chaleur dans un liquide. Brevet sous la demande RU 95110302/06.
42. Pompe hydrostatique rotative - générateur de chaleur. Brevet RU 2202743 .
43. Physique / Large dictionnaire encyclopédique / - Moscou: The Great Russian Encyclopedia 1999, p.236-237.
44. M.Vukalovich et al., Techniques thermodynamiques - M.: Energia, 1961.
45. D. Ray, D. McMike. Pompes à chaleur. - Moscou: Energoatomizdat, 1982.

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