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WÄRMEQUELLEN AUF DER GRUNDLAGE VON PUMPENEINHEITEN

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WÄRMEQUELLEN AUF DER GRUNDLAGE VON PUMPENEINHEITEN

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Eine mechanische Wirkung auf eine Flüssigkeit führt zu ihrer Erwärmung, die von D. Joule und R. Mayer festgestellt wurde. Eineinhalb Jahrhunderte später wurden Erfindungen zu diesem Thema gemacht [1]. Es wurde festgestellt, dass die innere Energie der Flüssigkeit auch in Wärme umgewandelt werden kann (im Kavitationsmodus), während die Wassertemperatur möglicherweise nicht der verbrauchten mechanischen Energie entspricht (http://www.jurle.com/). Ein Wirbeleffekt wird verwendet, um das Kavitationsregime anzuregen. Die Überlegenheit bei der Herstellung eines Wirbelfluidheizgeräts (VNZh) liegt bei A. P. Merkulov, Professor am Kuibyshev Aviation Institute (1960er Jahre). Die Energieressourcen wurden in diesen Jahren nicht besonders berücksichtigt, so dass sich die Entdeckung lange Zeit nicht entwickelte.

Derzeit werden in Russland Aufenthaltsgenehmigungen von einer Reihe von Unternehmen (Moskau, St. Petersburg, Tula usw.) erstellt. Die Verwendung einer Aufenthaltserlaubnis ist vorteilhaft für den Bau elektrifizierter Anlagen, die Verlegung von Gasleitungen und Rohren von Wärmekraftwerken, für die dies unmöglich oder nicht wirtschaftlich ist. Der Wirkungsgrad der Vorrichtung kann sehr hoch sein, da die "Verluste" in der Pumpe vollständig für die Erwärmung des beheizten Systems aufgewendet werden. Mit einer Aufenthaltserlaubnis können Flüssigkeiten erhitzt werden, während die Heizelemente feuergefährlich und maßstabsgetreu sind.

Es sind zwei Arten von Aufenthaltsgenehmigungen bekannt. Statische Geräte enthalten keine beweglichen Teile und zeichnen sich durch niedrige Kosten und hohe Zuverlässigkeit aus. einen Wirbel, eine Kammer mit einem Auslassrohr und eine Bremsvorrichtung enthalten; Die Wirksamkeit statischer Aufenthaltsgenehmigungen ist gering, sie sind nicht wirtschaftlich. Der dynamische Typ umfasst eine Aufenthaltserlaubnis, in der sich Rotoren befinden, die kinematisch mit einer Drehmomentquelle verbunden sind. Dynamische Aufenthaltsgenehmigungen bieten eine wesentlich höhere Effizienz als statische, haben jedoch ihre Nachteile. Beide Typen werden nachstehend ausführlicher beschrieben.

Die vom Autor erstellte Version der Aufenthaltserlaubnis (Hydroimpuls, Turbinentyp) ist eine neue Art von Heizung (gemischt), die die Vorteile der statischen und dynamischen Aufenthaltserlaubnis kombiniert. Der Arbeitsablauf der Aufenthaltserlaubnis wird auf der Grundlage der von Kiewer Professor I. M. Fedotkin entwickelten Theorie der Fluidstrukturierung beschrieben.

Nach dieser Theorie sind die Werte der relativen statischen Dielektrizitätskonstante , spezifische Wärme C, andere Indikatoren für strukturiertes Wasser können erheblich von den Referenzwerten abweichen (akzeptiert für normales Wasser). Der Grund für diese Unterschiede sind Kavitationsphänomene. Entwickelte Kavitation in der Arbeitsflüssigkeit (jeder Kubikmilliliter Flüssigkeit enthält bis zu 10 5 Kavitationshohlräume mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 10 Mikrometern). Die spezifische Wärme des strukturierten Wassers C in kann sich den Parametern der festen Phase annähern. Weil Die spezifische Wärme von Wasser ist zweimal höher als die spezifische Wärme von Eis. Eine Änderung der Wärmekapazität von Wasser während des Übergangs vom flüssigen Zustand L 1 in einen strukturierten, eisartigen Zustand L 2 geht mit überschüssiger Wärme Q Hütten einher:


Die während des Betriebs der Aufenthaltserlaubnis freigesetzte Wärmemenge Q ist die Summe zweier Komponenten:

wo Q- Hütten durch die exotherme Umwandlung von Wasser (Übergangswärme) verursacht werden ) und erhalten durch Umwandlung von Strom U in seine äquivalente Wärme.

Q Hütten hängen von der Intensität der Kavitation, dem Grad der Differenz der molaren Wärmekapazitäten von Wasser in freien und strukturierten Zuständen und der Anfangstemperatur des Wassers ab:

wobei: C b1 und C b2 spezifische Wärme bei konstantem Druck von freiem Wasser L 1 bzw. kavitierendem Wasser L 2 sind.

C B2 kann dargestellt werden als C B2 = k 2 C l , wobei:

  • - eine Konstante, die den Grad der Differenz der Wärmekapazität C B2 von strukturiertem Wasser (Phase L 2 ) von der Wärmekapazität von Eis C l charakterisiert;
  • k 1 - durch Kavitation verursachter Wasserstrukturierungskoeffizient (Massenanteil der teilweise geordneten Phase B 2 in aktiviertem Wasser), ;;
  • m ist die Masse des strukturierten Wassers;
  • T 1 und T PL - die Temperatur des in die Aufenthaltserlaubnis eintretenden Wassers und der Schmelzpunkt des Eises;
  • m = 18.015 ist die Molmasse von Wasser.

Bei voller Strukturierung wobei k eine Konstante ist, .

Somit gibt es in der Aufenthaltserlaubnis eine signifikante zusätzliche Wärmefreisetzung Qizb.

In einem geschlossenen Betriebsschema (Aufenthaltserlaubnis 1, Pumpe 2 und Wärmetauscher 3 sind in Reihe geschaltet, Abb. 1) werden die Wärme-Q- Behälter freigesetzt, ohne den Energiegehalt des Kreislaufs zu ändern.

WÄRMEQUELLEN AUF DER GRUNDLAGE VON PUMPENEINHEITEN

Abb. 1

Die Heizleistung des Stromkreises in der Zeit bestimmt durch die Temperaturdifferenz am Wärmetauscher und Durchflussrate G von Wasser:

,

wobei k der Proportionalitätskoeffizient ist.

Die Wirksamkeit der Aufenthaltserlaubnis:

,

Dabei ist U der Strom, den die Pumpe im Laufe der Zeit verbraucht und immer seit .

Die Wirksamkeit der Aufenthaltserlaubnis wird mit dem Kalorimeter 4 bestimmt (gestrichelt in Abb. 1 dargestellt). Durch Ändern der Temperatur T der Referenzflüssigkeit im Tank über die Zeit können Sie die Wärmemenge bestimmen gegeben durch den Wärmetauscher des Referenzfluids während dieser Zeit und bewerten zuverlässig die Wirksamkeit der Aufenthaltserlaubnis nach der Formel (5). Anfänglich kann die freigesetzte und dann absorbierte Wärme die Leistung des Generators nicht so verändern, dass sein Wirkungsgrad die Einheit überschreitet .

Ganz anders sieht es jedoch mit dem offenen Betriebsschema der Aufenthaltserlaubnis aus (von der „Geberstraße“ - der fließenden Wasserleitung), Abb. 2. Wenn Sie entspannendes Wasser in die Hauptspenderleitung zurückführen und der Aufenthaltserlaubnis ständig „frisches“ Wasser (mit interner Energie, die nicht zur Wärmeerzeugung verwendet wird) zuführen, wird der Wirkungsgrad des Heizungssystems die Einheit deutlich überschreiten! Das Gesetz der Energieerhaltung wird nicht verletzt, der Prozess durchläuft den inversen thermodynamischen Zyklus [44] [45]. Dieser Modus wird nicht nur durch die Aufenthaltserlaubnis selbst bereitgestellt, sondern auch durch die Methode der Wärmeextraktion aus einer externen Niedertemperaturquelle - einem Wasserversorgungssystem - mit den Kosten für mechanische Arbeiten.

WÄRMEQUELLEN AUF DER GRUNDLAGE VON PUMPENEINHEITEN

Abb.2

Basierend auf den angegebenen Trends hat der Autor eine grundlegend neue Art der Aufenthaltserlaubnis mit einer rotierenden Aktivator-Turbine entwickelt, die vom aktuellen Arbeitsmedium angetrieben wird (Patentanmeldung RU2005136836), Abb. 3.

WÄRMEQUELLEN AUF DER GRUNDLAGE VON PUMPENEINHEITEN

Abb.3

Wirbelkammern in der Vorrichtung eines neuen Typs befinden sich am Umfang des ersten Rotors, der eine aktive Hydraulikturbine ist. Der zweite Rotor ist in Form einer Strahlenturbine hergestellt. Die Rotoren drehen sich in die entgegengesetzte Richtung, während Hydroschocks zyklisch erzeugt werden (durch Überlappen von Abschnitten der Wirbelkammern mit dem zweiten Rotor). Hydroshock-Wellen werden auf die hinteren Bereiche offener Kameras übertragen. Es sind auch Mittel zur Selbstregulierung des Energieaustauschs von Rotoren mit einem Arbeitsfluid vorgesehen. All dies bietet eine große Amplitude und ein breites Frequenzspektrum von Schwingungen sowie eine hohe Kavitationseffizienz bei geringem hydraulischen Widerstand . Die Konstruktion der Vorrichtung gemäß Fig. 3 bietet einen Ausweg aus dem allgemeinen Nachteil von Analoga - dem Vorhandensein von Wellen mit starr darauf montierten Rotoren (siehe unten). Optimal im Hinblick auf das „Kosten-Nutzen-Verhältnis“ wurden die Mittel erhöht und ihre Apparatur ihre Funktionalität erweitert (insbesondere zur Steigerung der Effizienz von Dampfkesseln).

Um dem Leser die grundlegenden Unterschiede der neuen Aufenthaltserlaubnis deutlich zu machen, betrachten wir die Merkmale der bekannten Arten von Raumfahrzeugen.

In statischen Raumfahrzeugen gibt es keine beweglichen Strukturelemente [2] - [19], [21] - [26] und es ist eine Bremsvorrichtung mit hohem hydraulischen Widerstand erforderlich (z. B. [11] und 18]). Es sind auch hydrodynamische Generatoren von Wellen in einer Flüssigkeit bekannt [27]. Kaskadenanschlüsse solcher Generatoren sind bekannt - seriell und parallel [28]. Diese Geräte erwärmen das Arbeitsmedium nicht und können kein Mittel zur Steigerung der Effizienz von Dampfkesseln sein.

Dynamische Raumfahrzeuge haben rotierende (perforierte [20], [25], [31], [33] - [40] oder skapuläre [32]) Aktivatoren, die starr an den Antriebswellen befestigt sind , und stationäre Arbeitskammern, die durch den Körperhohlraum mit einem Eingang gebildet werden und Auslassrohre. Ein großes Trägheitsmoment der Rotoren, die kinematisch mit der Welle des Antriebselektromotors verbunden sind, ist ein gemeinsamer Nachteil aller bekannten Aufenthaltsgenehmigungen eines dynamischen Typs. Dieser Nachteil ist der Aufenthaltserlaubnis "TS" (Tula) inhärent, Abb. 4. Die TS-Geräte erfordern einen energieintensiven Rotorwellenantrieb, ein kostspieliges dynamisches Auswuchten eines massiven Rotors und die Verwendung von Fernlagern mit Radialdichtungen. „TS“ erfordern die Verwendung von Sanftanlaufgeräten und sind nicht geeignet, um die Effizienz von Dampfkesseln zu steigern, wenn mit Standardkesselspeisepumpen ohne zusätzlichen elektrischen Antrieb zusammengearbeitet wird .

WÄRMEQUELLEN AUF DER GRUNDLAGE VON PUMPENEINHEITEN

Abb. 4

Der Autor hat dokumentarische Beweise von Rostower Unternehmern über geringe Verbraucherqualitäten und Zuverlässigkeit des TS, was auf die oben genannten organischen Eigenschaften der Struktur zurückzuführen ist.

Unter Analoga dieser Art sind bekannte Mittel zur Erzeugung von Selbstschwingungen in der Arbeitskammer [20] [41] bekannt, ähnlich der beanspruchten Zielvorrichtung. Beispielsweise wird bei der „Rotationshydroschockpumpe - Wärmeerzeuger“ [42] die Kavitationszone mit dem Laufrad der Pumpe kombiniert, wodurch deren Wirkungsgrad [29] und der Wirkungsgrad des gesamten Heizungssystems verringert werden. Dies ist anderen ähnlichen Raumfahrzeugen eigen [32] [35] [38] [39].

Die Erwärmung des Arbeitsmediums während des oben betrachteten autonomen Betriebs des Raumfahrzeugs beginnt mit einer Anfangstemperatur (Netzwerktemperatur), die normalerweise 20 Grad Celsius nicht überschreitet. Dies bringt hohe Energiekosten mit sich und verlängert die Amortisationszeit des Raumfahrzeugs.

ANWENDUNG DER ERFINDUNG ZUSAMMEN MIT KESSELN

In modernen Kesseln wird das Arbeitsfluid durch den Economizer durch den Economizer in die Verdampfungszone gepumpt. In diesem Fall wird die vom Autor erstmals festgestellte Möglichkeit, die Temperatur des Arbeitsmediums durch direkte Einwirkung einer normalen Förderpumpe zu erhöhen, nicht genutzt. Erfindungsgemäß wird im Dampfkessel das Arbeitsfluid von der Förderpumpe durch den Economizer gepumpt, wobei die Wärme der Verbrennungsprodukte das Arbeitsfluid auf eine Temperatur von mindestens 336 oK erwärmt. Vom Economizer wird das Arbeitsfluid in die Zone der Kavitation und Wellenbewegung geleitet, wodurch ein Generator erzeugt wird . Die Kompressionszeit der Kavitationsblase ist sehr gering, der Prozess ihres Zusammenbruchs erfolgt adiabatisch. Innerhalb der Blasen kann der Druck auf 10 8 Pa und die Temperatur auf 10 4 ° C ansteigen [43] . Die innere Energie des Arbeitsmediums wird freigesetzt, wodurch dieses abrupt siedet [10]. Das Zusammenfallen von Kavitationshohlräumen führt zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen. Dies führt zu sekundärer Kavitation ( ein Lawinenprozess mit positiver Rückkopplung ). Gleichzeitig ist der Energieverbrauch der Förderpumpe zur Erzeugung von Kavitation und Wellen unvergleichlich geringer als die freigesetzte innere Energie des Arbeitsmediums (in Form von Wärme). Die Speisewassererwärmung des Kessels im Economizer auf eine Temperatur von nicht weniger als 336 ° K, die anschließende Richtung zum Generator und von dort zur externen Wärmeversorgungszone, sorgt für einen überkumulativen Effekt: Sie erhöht den Kesselwirkungsgrad bei relativ geringem Energieaufwand der Speisepumpe, um Wasser durchzuschieben Generator.

Es ist notwendig, auf die Machbarkeit der Verwendung der Erfindung zu achten, um die Toxizität der Verbrennung von Schwerölfraktionen zu verstärken und zu verringern (mittels Kavitationswellenbehandlung eines Dampf-Öl-Gemisches, bevor es in einen Brenner oder eine Brennkammer eingespeist wird).

Das Betriebsdiagramm der Vorrichtung als solche ist in Fig. 5 gezeigt, wo die Positionen bezeichnen: 20 - hydrodynamischer Generator, 21 - Pumpe, 22 - Düse, 23 - Brennkammer mit Kühlmantel 24, 25 - Wärmetauscher, 26 - Vorratsbehälter, 27 - Auswerfer , 28 - Zweikanal-Durchflussregler, 29 - Gasbrenner.

Fig. 5 Verwendung der Erfindung zur Intensivierung und Verringerung der Verbrennungstoxizität

INFORMATIONSQUELLEN

1. Autorenzertifikat der UdSSR N 1627790 für Erfindung, 1991
2. RU-Patent auf Anmeldung Nr. 200110 5711/06, 2001
3. Kavitationswärmeerzeuger. Patent RU 2201561
4. Hydrodynamischer Kavitationswärmegenerator. Anmeldung RU 99110779/06, 2001
5. Der hydraulische Wärmeerzeuger. Anmeldung RU 2000129736/06.
6. Wärmeerzeuger und Vorrichtung zum Erhitzen der Flüssigkeit. Patent RU 2132517 .
7. Installation zur Wärmeerzeugung. Patent RU 2190162 .
8. Hydrodynamische Heizung. Anmeldung RU 2004 105 629, 2004
9. Ein Gerät zum Erhitzen einer Flüssigkeit. Patent RU 2171435 .
10. E.F. Furmakov. Wärmefreisetzung beim Ändern des Phasengleichgewichts in einem Wasserstrahl. Am Sa. "Grundlegende Probleme der Naturwissenschaften", Band I, RAS, St. Petersburg, 1999
11. Wärmeerzeuger und Vorrichtung zum Erhitzen der Flüssigkeit. Anwendung RU 96124293106.
12. Der Thermogenerator. Patent RU 2177591 .
13. US-Patent Nr. 4333796, 1982.
14. Wirbelheizsystem. Patent RU 2089795 .
15. Installation zum Heizen von Flüssigkeiten und eines Wärmeerzeugers. Patent RU 2135903 .
16. Der Wärmeerzeuger. Anmeldung RU 98105105/06, 1999
17. Die Methode zum Erhitzen der Flüssigkeit. Patent RU 2262046 .
18. Vorrichtung zum Erhitzen einer Flüssigkeit. Patent RU 2162571 .
19. Der Wärmeerzeuger der Strahlwirkung "Tor". Patent RU 2096694 .
20. Kavitation - Drehwärmegenerator. Patent RU 2258875 .
21. Kavitationswärmegenerator. Patent RU 2131094.
22. Die Methode der Wärmefreisetzung in einer Flüssigkeit und eine Vorrichtung zu ihrer Implementierung. Patent RU 2177121 .
23. Hydrodynamische Kavitationsvorrichtung. Anmeldung RU 98114517/06, 2000
24. Ein Kavitator vom hydrodynamischen Typ. Patent RU 2207450
25. Kavitator zur Wärmeableitung in einer Flüssigkeit. Anmeldung RU 97118384/06, 1999
26. Ein Verfahren zur Wärmeerzeugung. Patent RU 2165054 .
27. Ganiev R.F. et al., Wellentechnologie im Maschinenbau. - "Probleme des Maschinenbaus und der Zuverlässigkeit der Maschine", 1996, Nr. 1, S. 80-86.
28. Zhebyshev D.A. Anregung von Schwingungen in flüssigen Medien durch hydrodynamische Generatoren. „Verzeichnis. Engineering Journal ”, 2004, Nr. 12, S. 19-24.
29. Baykov OV Hydraulische Wirbelmaschinen. M.: Mechanical Engineering, 1981, S. 100-111.
30. Kavitationswirbel-Wärmeerzeuger. Patent RU 2 235 950 .
31. Autonomes Heizsystem für das Gebäude. Patent RU 2162990 .
32. Kavitationsenergiekonverter. Patent RU 2224957 .
33. Kavitationswirbel-Wärmeerzeuger. Anmeldung RU 99110397/06, 2001
34. Kavitationsantriebswärmegenerator. Patent RU 2201562
35. Resonanzpumpe - Wärmeerzeuger. Patent RU 2142604 .
36. Ein Verfahren zum Erhitzen einer Flüssigkeit und eine Vorrichtung zu ihrer Implementierung. Anmeldung RU 96104366/06, 1998
37. Kavitationswirbel-Wärmeerzeuger. Anmeldung RU 2002119773/06, 2003
38. Die Rotationspumpe ist ein Wärmeerzeuger. Patent RU 2159901 .
39. Die Pumpe ist ein Wärmeerzeuger. Patent RU 2160417 .
40. Ein Verfahren zur Energieerzeugung. Patent RU 2054604 .
41. Die Methode der Wärme in der Flüssigkeit. Patent auf die Anmeldung RU 95110302/06.
42. Rotationshydroschockpumpe - Wärmeerzeuger. Patent RU 2202743 .
43. Physik / Big Encyclopedic Dictionary / - M.: Big Russian Encyclopedia 1999, S. 236-237.
44. M. Vukalovich und andere technische Thermodynamik.- M.: Energy, 1961.
45. D. Rey, D. Makmayka. Wärmepumpen. - M.: Energoatomizdat, 1982.

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Erscheinungsdatum 10.12.2006