Техника - молодёжи 2005-11, страница 58

ЭХО «ТМ» I

ВИХРЕВЫЕ НАГРЕВАТЕЛИ ЖИДКОСТИ: КАВИТАЦИЯ СОЗИДАЮЩАЯ

В №4 «ТМ» за 2005 г. помещена статья X. Умярова «Вихри: холод из тепла, тепло из холода — естественные процессы». 8 ней описывается, в частности, схлопывание парогазовых пузырьков в жидкости, которое, по мнению автора, приводит к взрывоподобному распзду и сгоранию кислородно-водородной смеси в объеме пузырьков. Это связывается автором с водородной энергетикой. Ниже я докажу, что механизм тепловыделения имеет не химическую, а чисто физическую природу. Ближе к пониманию происходящих при кавитации процессов, как ни странно, другой материал «ТМ» — «30 лет — ни да, ни нет», №9/1990г. Ниже будет описана причудливая, еще не познанная во всем своем многообразии связь кавитации с тепловыделением и обратными («холодильными») термодинамическими циклами.

Никоим образом не умаляя эрудированности X, Умярова (в отношении 7/8 объема его статьи, носящих характер обзора материалов тридцатилетней давности), хотел бы обосновать иное объяснение природы генерации тепла в вихревых потоках жидкости. Замечу также, что трактовка эффекта Ранка в статье X. Умярова носит слишком упрощенный характер, как и безапелляционное описание топологии смерча (см. статью «Загадки смерча» в №7 «ТМ» за 1990 г.). Рассмотрение проблемы под иным ракурсом позволит приблизиться к истине и вызвать читательский интерес (тепловыделение, как следствие кавитации, наиболее полезно и значимо в альтернативной энергетике).

Сергей ГЕЛЛЕР, изобретатель, Ростов-на-Дону

НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВ И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ВИХРЕВЫХ НАГРЕВАТЕЛЕЙ ЖИДКОСТИ

В настоящее время в нашей стране (Пенза, Жуковский, Ижевск, зарубежный теперь Донецк) ведутся интенсивные разработки вихревых нагревателей жидкости (8НЖ). Что же это за штука такая?

ВНЖ - тепловые устройства гидродинамического типа, применяются они в качестве автономных источников отопления и горячего водоснабжения. Их использование выгодно при строительстве электрифицированных объектов, прокладка газовых коммуникаций и труб ТЭЦ к которым невозможна или неэкономична. От существующих электронагревателей ВНЖ отличаются значительно более высокой эффективностью - отношением производимой теплоты к потребляемой на их привод энергии. По заключению Ракетно космической корпорации «Энергия» №776/33 от 01.12.1994 г ВНЖ типа «ЮСМАР» имеет средний условный коэффициент преобразования энергии на 23% выше по сравнению с электродными теплогенераторами и на 42% выше по сравнению с ТЭНовыми.

Важно отметить, что ВНЖ могут приводиться не только электродвигателями, ной ветром (об этом будет сказано ниже).

Численные значения эффективности ВНЖ по разным источникам близки к единице или превышают ее.

Можно выделить три основные разновидности ВНЖ: пассивные тангенциальные, пассивные аксиальные, активные,

К пассивным относятся ВНЖ статического типа, не содержащие подвижных частей в устройствах формирования потока жидкости. Они различаются по характеру ввода потока в рабочую камеру — тангенциальному или аксиальному (рис. 1 и2).

К активным относятся ВНЖ, в которых механическая активация рабочего тела происходит в результате воздействия на жидкость подвижных активаторов — вращающихся, колеблющихся или совершающих сложное движение.

Завихритель выполнен в виде улитки, подводящей поток холодной воды из насоса на периферию цилиндрической вихревой камеры. В камере поток закручивается и движется к осевому выходному патрубку, перед которым тормозится специальным устройством. В процессе вихревого движения и торможения жидкость в рабочей камере активируется, нагревается, и из выходного патрубка выходит горячая вода. Часть горячей воды для повышения эффективности работы ВНЖ может отводиться с его выхода на вход через перепускную магистраль.

Завихрители могут выполняться с винтовым или спиральным профилями рабочих камер, с постоянными или сужающимися сечениями патрубков, с одной или более

рабочими камерами, с одним или несколькими тангенциальными вводами, с вводами типа вихревых форсунок и т.п

Рабочие камеры этих нагревателей могут бьлъ прямоточными, двойными противо-точными, цилиндрическими, коническими, сложной формы (в т.ч. тороидальной) и т.д.

Разнообразны и конструкции тормозных устройств — от тел обтекания до лопастных спрямляющих аппаратов.

В пассивных аксиальных ВНЖ используют различные диафрагмы: с цилиндрическими. коническими, щелевидными или спиральными отверстиями, с одним и более отверстиями, с аксиальным или смещенным отверстиями, с одной или несколькими последовательно установленными перегородками и т.д.

Применяются и нагреватели смешанного типа, в которых для повышения эффективности работы одновременно используются как завихрители, так и диафрагмы.

8 ВНЖ третьей группы — активных -механоактивация производится с помощью размещенных в их рабочих камерах подвижных активаторов, как правило, роторного типа (рис.3).

При подаче во входной патрубок ВНЖ активного типа холодной воды последняя закручивается вращающимся активатором, ускоряется, активируется и нагревается. Это происходит в процессе движения в сторону неподвижного тормозного устройства, на котором поток затормаживается, дополнительно активируется и нагревается. Через выходной патрубок горячая вода подается к потребителю.

Разновидности активных ВНЖ отличаются между собой конструкциями активаторов и тормозных устройств. < этому типу относится и авторская гидроимпульсная разновидность ВНЖ «Танцующая звезда», о которой будет сказано в конце статьи как об одном из наиболее перспективных ВНЖ. О «Танцующей звезде» «ТМ» уже писала (2001 г., № 12, с.46), хотя и в другой связи.

Активаторы могут выполняться также в виде турбин, тел вращения с продольно профилированными поверхностями, перфорированных цилиндрических или конических барабанов, однонаправленных или противоположно вращающихся перфорированных дисков и пр.

В каждой из трех типов ВНЖ могут дополнительно создаваться специальные режимы работы, способствующие активации жидкости и, как следствие, - увеличению тепловыделения. С этой целью задаются неоднородности давления в рабочей камере, возбуждаются автоколебания в жидкости, формируются дополнительные вихревые течения, ортогональные направлению основного потока, обеспечиваются ударные торможения встречных струй, производится ультразвуковая обработка жидкости и пр.

Помимо механических, иногда используются и электрофизические способы интенсификации: омагничивание жидкости, импульсное облучение жидкости в оптическом диапазоне, пропускание сквозь жидкость электрического тока и даже... воздействие на жидкость космологического векторного потенциала.

Несмотря на отсутствие подвижных частей и высокую эксплуатационную надеж-

^б ШИШИ