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invention
Fédération de Russie Patent RU2114326

PROCÉDÉ DE CONVERSION unité de jet dans le flux d'énergie en énergie thermique

PROCÉDÉ DE CONVERSION unité de jet dans le flux d'énergie
L'énergie thermique

Nom de l'inventeur: Fissenko Vladimir Vladimirovich
Le nom du titulaire du brevet: Fissenko Vladimir Vladimirovich
Adresse de correspondance:
Date de début du brevet: 30.12.1996

Le procédé peut être utilisé pour chauffer le fluide pompé. Le flux à deux phases forment le régime supersonique de son cours, et ensuite le flux à deux phases pour inhiber la formation d'un saut de pression en elle avec un mouvement de sauter pression d'écoulement à deux phases dans le flux de liquide avec des bulles de vapeur microscopiques et le liquide chauffé dans la transformation brusque de l'écoulement à deux phases dans le liquide. Cette méthode permet une utilisation plus efficace du flux d'énergie.

DESCRIPTION DE L'INVENTION

L'invention se rapporte au domaine de la technologie de jet d'encre , essentiellement à jet nasosnoezhektornym et les paramètres qui peuvent être utilisés pour chauffer le fluide pompé tout en organisant son transport ou de circulation.

On connaît un procédé de conversion d'énergie d'écoulement en énergie thermique en convertissant l'énergie cinétique en chaleur par le frottement du canal de fluide de la paroi profilée (SU, auteur. St. 631761, classe F 25 B 29/00, 1978).

Dans ce procédé, par pompage du fluide à travers un des canaux spécialement profilés obtenir un fluide de chauffage. Cependant, cette méthode ne peut pas convertir efficacement l'énergie mécanique en énergie thermique, ce qui conduit à insuffisamment rendement de conversion élevé et, par conséquent, l'absence d'utilisation répandue des systèmes basés sur cette méthode.

Et d'autre moyen connu pour convertir l'installation à jet d'énergie du courant dans la conversion d'énergie thermique comprenant un flux de fluide à deux phases monophasée en courant inverse et la conversion ultérieure à l'écoulement monophasique en inhibant une augmentation de la pression dans celle-ci, puis en augmentant la température du courant de liquide (Petrov VI Dans Chebaevsky .F cavitation dans les pompes centrifuges à grande vitesse - M: .. génie mécanique, 1982, p.5).

Cette méthode de conversion est le plus proche de l'invention par l'essence technique et les résultats obtenus. Dans ce procédé, un liquide de chauffage de conversion d'énergie est due à la compression cavitation parogazovyh intensif avec la pression croissante du débit, accompagnée d'un chauffage du gaz comprimé et de liquide "thermodynamique" de celle-ci comme source de transfert de chaleur. Cependant, l'intensité de la transition dans un flux passant à deux phases monophasé ont tendance à élargir progressivement les canaux ne sont pas assez élevés, en raison de se produire que la perte de toutes sortes et l'utilisation incomplète du transfert d'énergie interne en monophasé flux à deux phases et vice versa, ce qui réduit de manière significative l'effet de chauffage de liquide.

La tâche à résoudre par la présente invention est d'augmenter l'efficacité de l'utilisation du flux d'énergie dans la conversion de l'énergie en énergie thermique pour chauffer le fluide.

Ce but est atteint par un procédé de conversion d'une énergie d'écoulement d'installation du jet en énergie thermique, comprenant la conversion d'un écoulement de liquide à phase unique en deux phases, et l'écoulement inverse ultérieur de la conversion en une seule phase par l'inhibition de la pression d'écoulement augmente dans celui-ci, suivie par une augmentation de liquide température d'écoulement courant de phase dispersée à l'organisation de l'écoulement supersonique du régime d'écoulement à deux phases, puis en freinant l'écoulement de chute de pression organisée avec une transition nette à la pression d'écoulement saut à deux phases dans presque une seule phase avec la sortie par une organisation de la transformation de l'écoulement à deux phases dans une impulsion thermique supplémentaire monophasé. Augmentation supplémentaire de l'impulsion thermique peut être réalisé en raison du fait que le liquide utilisé pour produire de la chaleur, préalablement dégazé.

Comme on le sait à partir de la loi de conservation de l'énergie pour l'écoulement du liquide dans lequel l'origine coïncide en permanence avec le centre de gravité de l'élément de déplacement du fluide et par conséquent, celle-ci est fixe par rapport au système de coordonnées doit être (1 kg liquides)

dg = di - vdp + dg tr (1)

où

g - la quantité totale de la chaleur ou de l'énergie totale d'un élément fluide;

i - l'enthalpie de l'élément liquide;

v - volume de composant liquide;

p - la pression dans l'écoulement de liquide;

g mp - friction élément liquide d'énergie.

Considérant que du di = + j (pv), (2)

où

u - l'énergie interne de l'élément liquide,



où

k - isentrope composant fluide compressible, la quantité totale de chaleur qui peut être obtenue dans un système adiabatique isolé peut être représenté comme suit:



Si le flux de liquide pur k _-> (Eau réelle Et dv = 0

dq = dq tr

Voilà ce que nous voyons dans la spécification du SU, URSS N 631761.

La situation est différente dans le flux à deux phases d'un mélange homogène, qui est un point de vue dynamique des gaz est un milieu compressible, et même plus compressible que gaz pur et l'indice isentrope il est fonction de la isentrope et le volume de gaz indicateur rapport des phases dans le mélange (Fissenko VV flux critique à deux phases . -M Atomizdat, 1978) et selon le rapport volumétrique de la phase (eau), sous le rapport de l'isentrope conditions classiques peuvent varier de k = 22,000 (écoulement de liquide) à k = 1,285 (débit de gaz) (figure 3).

PROCÉDÉ DE CONVERSION unité de jet dans le flux d'énergie en énergie thermique

Ainsi, en tenant compte de l'équation ci-dessus (4), nous pouvons voir que la valeur de k dépend de la quantité de chaleur qui peut être préparé dans un système biphasique. À cet égard, l'augmentation nette résultant en un flux de chaleur à la transition de l'état liquide à phase unique et à l'arrière dans un à deux phases, qui est observée dans la solution technique la plus proche de l'invention décrite.

Toutefois, des études ont montré, est essentiel mécanisme de transition dans l'état à deux phases, le mécanisme d'écoulement à l'état à deux phases et le mécanisme de la transition vers un état monophasé. homogénéité essentielle et a obtenu un écoulement à deux phases, qui est réalisée en raison du fait que, lors de la conversion d'une seule phase écoulement diphasique dans celui-ci est accéléré à une vitesse supersonique et l'accélération à la vitesse supersonique permet une plus large gamme de faire varier le débit de la teneur en gaz des coûts énergétiques moins. Il est tout aussi important d'améliorer l'efficacité de la dissipation de la chaleur est l'écoulement des flux de processus de freinage passe à la phase presque unique ou, plus précisément, dans le flux de liquide avec des bulles de vapeur microscopiques.

Pendant le freinage de la chute de pression d'écoulement à deux phases d'organiser à vitesse réduite à une valeur subsonique. Proportionnel augmentation de la pression augmente la quantité de phase liquide, avec une forte augmentation de la pression (croissance spasmodique) conduit à la restructuration dans le fluide qui aide à libérer plus de chaleur par rapport à l'analogue le plus proche. En outre chaleur se produit principalement dans le dispositif de génération de chaleur, tel que la batterie de chauffage de l'eau, dans la mesure où, comme dans le courant de liquide soit à l'effondrement des bulles de vapeur microscopiques, en raison de la décélération d'écoulement supplémentaire.

Il convient et a noté que diverses organisations de la première étape de la transformation, à savoir la conversion de phase liquide dans l'écoulement à deux phases, une telle transformation peut être effectuée par électrolyse, lorsque la phase gazeuse dans l'écoulement du fluide se produit à la suite de l'exposition à l'électricité, vous pouvez utiliser les propriétés chimiques du liquide par séparation de la phase gazeuse, il est possible de l'effet thermique sur l'écoulement de fluide et, éventuellement, comme décrit ci-dessus, l'effet géométrique de l'écoulement lors de prendre des dispositions pour l'écoulement de liquide dans un canal strictement profilé qui permet d'une manière prédéterminée pour changer la pression dans l'écoulement et le débit. Dans ce cas, il est conseillé d'effectuer la conversion à l'écoulement du fluide à deux phases dans le rétrécissement réalisé sous la forme d'une plaque perforée (grilles) avec un nombre prédéterminé de trous et la zone d'écoulement calculé des trous.

Ainsi, le procédé décrit par le flux de conversion d'énergie thermique en énergie permet de réaliser la tâche - augmentation du chauffage de fluide sans augmenter l'apport d'énergie, à savoir augmenter le rendement de conversion d'énergie.

Fig. 1 est un diagramme schématique de l'installation, qui peut être mis en oeuvre le procédé décrit la conversion d'énergie est représenté schématiquement sur la figure 2 l'un des dispositifs de jet, ce qui peut produire une conversion du courant de liquide décrit ci-dessus avec des changements de pression au-dessous les graphes (P), la vitesse (W) et la teneur en gaz le long du dispositif de jet, la figure 3 montre la dépendance des changements isentrope facteur de variation de la teneur en gaz ( *) Et l'écoulement de la Fig. La figure 4 montre la dépendance du coefficient A, en fonction des variations isentrope facteur.

Dispositif à jet pour mettre en oeuvre le procédé de conversion décrit comprend une pompe 1 reliée à la sortie d'un dispositif à jet d'encre - générateur de chaleur 2, sa sortie est reliée à un dispositif de génération de chaleur 3, par exemple une batterie de chauffage de l'eau d'un bâtiment. Dispositif de génération de chaleur 3 relié à son tour à l'entrée de la pompe 1 et 2 pour un appareil à jet d'encre.

Installation, dans lequel le procédé mis en oeuvre par la conversion d'énergie décrit est le suivant.

La pompe 1 alimente le liquide dans le dispositif à jet d'encre - générateur de chaleur 2. L'inscription au générateur de chaleur 2, l'écoulement de fluide entre les sections I et II (2), qui coule à travers la constriction accélère. Dans ce cas, la pression baisse dans le courant. À la section II (section minimale) atteint le débit maximal et, par conséquent, la pression atteint dans celui-ci la valeur minimale, la valeur de pression devient inférieure à la pression de vapeur saturée d'un liquide, de sorte que le flux de liquide est transformé en un écoulement diphasique. En outre, entre les sections II et III, à la suite de la fraction de vide de croissance dans l'écoulement diphasique et ainsi maintenir la valeur absolue de la constante de vitesse de premier produit des conditions d'écoulement supersoniques avec la formation d'un écoulement diphasique homogène, et en outre l'écoulement d'au moins deux phases dans le canal d'expansion, réduire la vitesse du son dans le l'écoulement à une valeur à laquelle le courant est formé dans la chute de pression. Ce processus se produit près de la section III. À la suite de l'écoulement diphasique est transformé en un écoulement sensiblement uniforme du liquide avec des bulles de vapeur microscopiques. En raison de la forte chute de la vapeur d'eau sous pression de choc et de bulles de gaz écoulement à deux phases, suivie d'une augmentation rapide de la pression de compression de gaz de vapeur atteint plusieurs milliers atmosphères, dans le passé, il y a la restructuration des liaisons moléculaires de la substance ou des substances formant l'écoulement de liquide, ce qui provoque la libération de l'énergie des liaisons intermoléculaires, reflété dans le fluide de chauffage, formant l'écoulement du liquide après l'article III. Puisque le dispositif à jet d'encre - générateur de chaleur liquide 2 est alimenté en continu, ce dernier génère en continu la chaleur, et en raison de l'effondrement des bulles microscopiques de l'écoulement de liquide dans une unité de combustible 3 est obtenu par chauffage supplémentaire du liquide. À partir du dispositif de génération de chaleur 3, le liquide peut être dirigé, en fonction des exigences relatives à sa valeur calorifique ou de la pompe 1, soit directement dans le générateur de chaleur 2 ou en partie dans la pompe 1, et un dispositif à jet - générateur de chaleur 2 en même temps.

En revenant à la formule 4, on peut voir que le rendement du dispositif à jet - générateur de chaleur 2 est plus grand, le chiffre inférieur isentrope mélange biphasique homogène. Ce dernier, à son tour, toutes choses étant égales par ailleurs, le plus petit, plus le gaz de isentrope de taux, qui fait partie d'un milieu à deux phases. Il en résulte que l'effet du dégagement de chaleur est plus grande, plus les atomes de la molécule d'une substance qui sert de source de chaleur. Une méthode qui peut permettre de faire liquide ainsi, peut être pré-dégazée qui est utilisé pour générer de la chaleur. Nous montrons cela par l'exemple de l'eau. La molécule d'eau est composée de trois atomes de carbone, tandis que la quasi-totalité des gaz dissous dans l'eau sont dihydrique (principalement de l'azote et de l'oxygène dans l'air). Par conséquent, si la pré-à-dire l'eau dégazée, tandis que le transfert d'eau à partir d'un état liquide à un à deux phases bulles sera rempli la plupart du temps avec de la vapeur d'eau, gaz trivalent, ce qui permet une plus grande quantité de chaleur.

Comme les études ont montré, le maximum théoriquement possible, l'augmentation relative de la production de chaleur dans le générateur de chaleur sera égal à 2



où

Q - quantité de chaleur produite;

N e - l' application d' une puissance électrique du moteur de la pompe;

- L'efficacité de la pompe hydraulique;

A - coefficient obtenu expérimentalement.

La figure 4 donne un exemple de la dépendance du coefficient A de la figure k mélange à deux phases isoentropique de l'eau (courbe 1), avec un atome de liquide par molécule égal à 22 (courbe 2) et le mélange biphasique avec des bulles remplies de gaz principalement diatomique . A partir de ce graphique, on voit que le choix du fluide circulant dans le générateur de chaleur 2, et le liquide peut être augmentée par le dégazage de la quantité de chaleur produite dans la plante.

La présente invention peut être utilisé dans des installations autonomes de combustibles pour chauffer divers locaux où il n'y a pas de chauffage central des bâtiments, mais aussi pour produire de l'eau chaude à des fins domestiques et industrielles.

REVENDICATIONS

1. Procédé de conversion d'une énergie de jet d'une installation d'écoulement de liquide dans la conversion d'énergie thermique comprenant un flux de liquide à une seule phase dans un flux à deux phases et l'inverse ultérieure transformée en un flux à phase unique à travers les augmentations de la pression de freinage dans celui-ci, puis en augmentant la température de l'écoulement de liquide, caractérisé en ce que l'écoulement diphasique former un régime d'écoulement supersonique, puis écoulement à deux phases pour inhiber la formation d'un saut de pression en elle avec un mouvement de sauter flux à deux phases dans le flux de liquide avec des bulles de vapeur microscopiques et le liquide chauffé dans la transformation brusque de l'écoulement à deux phases dans le liquide.

2. Procédé selon la revendication. 1, caractérisé en ce que l'effondrement d'organisation de bulles microscopiques dans un dispositif de freinage de carburant par flux liquide supplémentaire dans celui-ci pour libérer ainsi de la chaleur supplémentaire.

3. Procédé selon la revendication. 1, caractérisée en ce que le liquide avant sa conversion en un écoulement diphasique de désaérée ou dégazée.

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Date de publication 29.01.2007gg