Получение холода и тепла на основе насадка Шестеренко и вихревой трубки Ранка.
Со второй половины ХХ века в теплотехнике известны простые устройства для получения тепла и холода, основанные на вихревом разделении воздушного потока на две части – холодный (до –800С) и горячий поток (свыше +1000С). Эти устройства называются вихревыми трубками (или трубками Ранка).
КПД таких устройств очень низок, но если у нас есть источник практически бесплатной энергии воздушного потока, полученной с помощью насадка Шестеренко, то «цена» энергетики работы вихревой трубки нас уже не волнует.
Конструктивно наше устройство представляет собой насадок Шестеренко с заданными параметрами сверхзвукового воздушного потока (число М, объемный напор), соединенный с тангенциальным вводом этого воздушного потока внутрь вихревой трубки, которая имеет корпус, улитку ввода, регулировочный конус на выходе горячего воздуха (на дальнем от входа конце трубки) и калиброванное отверстие (на ближнем ко входу конце трубки) (рис.4).
 | |||||
 | |||||
 | |||||
Воздушный
поток
Насадок Шестеренко
Фиг.3. Устройство для получения тепла и холода
Работа устройства
С помощью насадка Шестеренко разгоняют воздушный поток до сверхзвуковой скорости и подают его на тангенциальный ввод в вихревую трубку (фиг.3).
Воздушный потоктангенциально поступает во внутрь вихревой трубки и закручивается по спирали, двигаясь к дальнему от входа концу вихревой трубки до встречи с регулировочным конусом.
|
|
|
В этом конце расположен штуцер выхода горячего воздуха и часть воздушного потока в виде горячего воздуха выходит из вихревой трубки наружу через этот штуцер.
Другая часть воздушного потока, отражаясь от регулировочного конуса и стенки трубы, поворачивает обратно, причем движение обратного потока воздуха происходит по оси вихревой трубки до регулировочного отверстия и этот холодный поток воздуха выходит наружу через штуцер холодного воздуха.
Таким образом в трубке одновременно движутся два вращающихся в одну сторону потока – наружный, рядом со стенкой трубки (горячий) и внутренний, по оси трубки (холодный).
Газ, находящийся во внутреннем потоке, отдает часть своей кинетической энергии наружному потоку. За счет этого внешний воздушный поток нагревается, а внутренний воздушный поток охлаждается.
Глава 3. Крымский инновационный Проект «Опреснение морской воды».
Практическая часть. Конденсатор пара.
В данной Проекте главным производственным процессом (ГПП) является получение пресной воды из морской воды.
В патентном фонде РФ я нашел интересное устройство для конденсации влаги (а.с. СССР № 1510764), содержащейся в паровоздушной смеси, которое работает на эффекте сопла Лаваля (фиг.4).
|
|
|
Оно представляет собой «свернутое» сопло Лаваля, в котором диффузор 3 расположен внутри конфузора 1. Это устройство работает следующим образом – паровоздушная смесь поступает в конфузор 1, где разгоняется до скорости не менее 250-300 м/сек.
|
Я изготовил такое устройство из жести и подал пар из носика кипящего чайника, при этом во влагосборной камере 2 быстро сконденсировалась пресная вода.
Для конденсации пара в данном Проекте мы в «Изобретательской лаборатории» МАН «Искатель» доработали этот конденсатор пара, но пока это устройство я не могу раскрыть – это наше «ноу-хау». После патентования этой конструкции или при реализации нашего Проекта я смогу раскрыть конструктив этого «ноу-хау», которое по производительности в несколько раз выше устройства по а.с. СССР № 1510764.
|
|
|
3.2. Новая концепция опреснителя морской воды
|
Для запуска насадка Шестеренко в работу необходим компрессор (мощный вентилятор, баллон со сжатым газом) для разгона воздушного потока черезнасадок, при этом воздушный поток на выходе насадка имеет сверхзвуковую скорость (3-4 М), а внутри насадка возникает и устойчиво существует вакуумированная кольцевая зона.
Эта вакуумная зона начинает эжектировать (засасывать) наружный воздух, благодаря чему компрессор можно отключить. С этого момента насадок Шестеренко становится «бесплатным» источником энергии сжатого воздуха, который можно использовать для работы различных технологических устройств, например, струйного насоса, парогенератора «мгновенного вскипания воды» Юрия Красильникова, вихревой трубки Ранка.
Вход струйного насоса подключен к выходу насадка Шестеренко и сверхзвуковой воздушный поток подается внутрь струйного насоса. Второй вход струйного насоса подключен к трубопроводу морской воды.
|
|
|
За счет разряжения (частичного вакуума), которое создается в камере струйного насоса при прохождении сверхзвукового воздушного потока, начинается эжектирование морской воды в камеру струйного насоса, где она смешивается с воздухом и распыляется на мельчайшие капельки воды (1-5 мкм), которые за счет вакуумирования камеры струйного насоса «мгновенно» вскипают. Т.к. выход струйного насоса выполнен в виде сопла Лаваля, то смесь пара пресной воды и мельчайших капелек морской воды снова ускоряется до сверхзвуковой скорости.
Этот поток подается на вход парогенератора Юрия Михайловича Красильникова, который в данном варианте выполняет также и функцию сепаратора, отделяющего пар от капелек воды. Вход потока пара и капелек воды с выхода струйного насоса направлен тангенциально относительно стенки корпуса парогенератора Красильникова. Поэтому поток начинает закручиваться по спирали внутри входной камеры парогенератора и его скорость снова возрастает, что приводит образованию зоны пониженного давления внутри входной камеры парогенератора и к дополнительному «вскипанию» капелек морской воды.
Пар выходит через патрубок пара, а оставшаяся морская вода сбрасывается в море (в варианте с добычей чистой морской соли этот поток «рапы» мы направляем в приемный резервуар). Кроме того, в зависимости от содержания солей в морской воде на выходе парогенератора Красильникова, возможно «закольцевать» выход со входом для повышения эффективности работы парогенератора.
Следует отметить, что в этой установке образование пара происходит при пониженной температуре воды (от + 50 С до + 25-350 С) за счет вакуумирования зоны фазового перехода воды «жидкость-пар», в связи с чем на стенках оборудования установки не образуется накипь в виде отложения различных солей, содержащихся в морской воде.
Далее пар поступает в конденсатор, где охлаждается и конденсируется в виде капелек пресной воды, которую собирают в сборнике пресной воды или направляют в сеть потребителей пресной воды.
При этом конденсатор может быть выполнен в промышленном варианте или разработан отдельно (фиг. 4) с учетом того, что в нашей технической системе есть сверхзвуковой воздушный поток на выходе насадка Шестеренко, который можно подать в вихревую трубу (трубу Ранка) и получить поток холодного воздуха для работы конденсатора новой конструкции, а также поток горячего воздуха для предварительного подогрева морской воды на входе в струйный насос.
Кроме того, сверхзвуковой воздушный поток изнасадка Шестеренко можно подать на вход второго струйного насоса, который будет работать в качестве насоса подачи пресной воды потребителям.
Данный Проект может стать альтернативой получения пресной воды в Крыму из подземных источников пресной воды.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 1056; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!