Тепло, що нагріває воду, отримують шляхом формування вихрового потоку води і забезпечення кавитационного режиму його перебігу при резонансному посиленні виникають звукових коливань в цьому потоці і при подачі води в потік при температурі 63-90 ° С. Попередній нагрів води до 63 ° С рекомендується здійснювати теплом, одержуваних з цього ж способу при циркуляції води по замкнутому контуру без відбору у неї одержуваного тепла. Кавітаційний режим течії вихрового потоку при резонансному посиленні виникають в цьому потоці звукових коливань забезпечують підбором величини напору води, швидкості обертання насоса, що подає воду в вихровий теплогенератор, або підбором довжини стовпа води перед філь'єрі, або в вихровий трубі вихрового теплогенератора. Використання винаходу дозволить підвищити ефективність, спростити технологію підготовки води і зменшити радіаційну небезпеку опромінення персоналу іонізуючим випромінюванням. 3 з.п. ф-ли, 2 табл.
Винахід відноситься до теплотехніки, зокрема до способів отримання тепла, що утворюється інакше, ніж в результаті згоряння палив.
Відомі також гідродинамічні (струменеві) способи нагріву рідин, при яких тепло отримують за рахунок впливу струменів рідини один на одного або на механічні перешкоди, розміщені на шляху струменів. При цьому в тепло перетворюється частина кінетичної енергії струменя як за рахунок тертя її потоку про перешкоди, так і за рахунок ударних впливів при кавітаційних процесах, що виникають при цьому / Акунов В. Струменеві млини. - М. Машинобудування, 1967, - 269 с. /.
Недоліком цих способів є те, що через низький ККД використовуваного обладнання і втрат енергії вихід теплової енергії, що буря нагрівається рідиною, нижче витрат електричної або механічної енергії, споживаної насосом, що нагнітає рідина в пристрій для здійснення способу. Тобто ефективність нагріву менше одиниці.
10 см від фільєри) до 40 см -2 / с при енергії нейтронів до 3 МеВ.
Що виходить з описаного пристрою гарячу воду направляють в теплообмінник, де з неї знімають отримане тепло, наприклад, у вигляді теплої води для обігріву приміщень або шляхом випаровування аміаку для приведення його парами в обертання турбогенератора, який виробляє вторинну електроенергію. А ВИСОКОЧИСТИХ охолодити в теплообміннику воду направляють на доочистку за допомогою іонообмінних смол і повертають по замкнутому контуру в посудину, з якого її знову нагнітають за допомогою насоса в камеру з фільєри.
Недоліком описаного способу є необхідність постійно доочіщать воду, яка циркулює по замкнутому контуру, щоб підтримувати її питомий опір в межах 10 11 - 10 14 Ом м. А іонообмінні смоли, за допомогою яких здійснюють доочистку, не терплять високих температур. Тому воду перед подачею в пристрій доочистки додатково охолоджують до кімнатної температури або прагнуть охолоджувати її до такої температури вже в тому теплообміннику, за допомогою якого знімають з неї виробляється тепло, спрямоване на корисне використання. Для цього в якості теплоносія вторинного контуру використовують низкокипящие рідини, такі як аміак або фреон. Охолодження води в теплообміннику до кімнатної температури веде і до зменшення витрати високочистої води в робочому контурі, що зменшує навантаження на пристрій доочистки води.
Іншим недоліком відомого способу є підвищений рівень нейтронного і рентгенівського випромінювання, що робить цей спосіб радіаційно небезпечним і вимагає наявності біологічного захисту від іонізуючого випромінювання. Зменшення виходу нейтронів спостерігається при зменшенні добавок важкої води в високочистих воду, що використовується в описаному способі. Але при цьому зменшується і вихід тепла, що виробляється.
Недоліком описаного відомого способу є порівняно низька ефективність нагріву води. Так, за даними багаторічного досвіду експлуатації вихрових теплогенераторів "ЮСМАР" (ТУ У24070270,001-96), на які є сертифікат Росс RU МХОЗ С00039 від 03.01.98, ставлення теплової потужності, що виробляється цими теплогенераторами, до електричної потужності, споживаної ними (зване нами ефективністю), не перевищує 1,7, що багато нижче ефективності експериментальної установки Колдамасова, описаної вище, але не поставленої через зазначених її недоліків на серійне виробництво.
Але збільшення виходу тепла при цьому супроводжується зростанням виходу нейтронів з вихровий труби до величини, що перевищує природний фон. Це підвищує радіаційну небезпеку теплогенератора і вимагає використання добавок дорогий і дефіцитної важкої води.
В основу запропонованого винаходу поставлена задача в способі отримання тепла шляхом зміни і уточнення інтервалу температур води, використовуваної для вироблення тепла, підвищити ефективність вироблення тепла і зменшити радіаційну небезпеку опромінення нейтронами при одночасному спрощенні технологічного процесу підготовки води.
Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі отримання тепла шляхом подачі води в вихровий теплогенератор, формування вихрового потоку води в ньому і забезпечення кавитационного режиму течії вихрового потоку при резонансному посиленні виникають в цьому потоці звукових коливань з подальшим відведенням одержуваного в вихровому теплогенераторі тепла з вихідного потоку води до споживача, при цьому температура попередньо нагрітої води, яка подається в вихровий теплогенератор, становить 63-90 o C, переважно 63-70 o C.
Поставлена задача досягається також тим, що попередній нагрів води до температури 63 o C здійснюється теплом, одержуваних з цього ж способу при циркуляції води по замкнутому контуру без відбирання у неї одержуваного тепла.
В результаті реакції (2), що супроводжується випромінюванням нейтрино e. відбувається напрацювання дейтронів 2 D з ядер атомів протію 1 H, протонів P і електронів e -. містяться в молекулах води. Утворені дейтрони частково витрачаються в реакціях (3) і (4), в результаті яких утворюються ядра атомів гелію-3 і тритію 3 T, що залишаються у воді разом з іншими дейтронами. А народжуються нейтрино і жорсткі кванти з енергією до 5,49 МеВ випромінюються з води. Ядерні реакції (2) і (3) і є, мабуть, основним джерелом додаткового тепла, що виробляється теплогенератором і йде на нагрів води, тому що в реакції (4) майже вся енергія цієї реакції несеться випромінюваними нейтрино, які практично не затримуються речовиною і відлітають крізь воду, стінки апаратів і будь-які перешкоди. Можна припустити, що з підвищенням температури води вище 63 o C особливо зростає швидкість ядерних реакцій (2) і (3), що ведуть до напрацювання нерадіоактивних дейтерію і гелію-3. При цьому ймовірність здійснення ядерної реакції (1), що супроводжується випромінюванням особливо небезпечних для здоров'я людей нейтронів, залишається малою.
Пропонований винахід позбавляється і від необхідності додавати важку воду і в воду, що використовується при роботі теплогенератора Колдамасова, роблячи його працездатним при роботі на звичайній дистильованої воді високої чистоти і спрощуючи тим самим технологію підготовки води. При цьому вихід нейтронного випромінювання при роботі установки Колдамасова зменшується до рівня природного фону, чим досягається зниження радіаційної небезпеки. Все це забезпечує досягнення поставленої задачі винаходу.
Рекомендоване другим пунктом формули винаходу здійснення попереднього нагріву води до температури 63 o C теплом, що виробляються в тому ж теплогенераторі при циркуляції води в ньому по замкнутому контуру без відбирання з неї одержуваного тепла дозволяє відмовитися від необхідності використання додаткових джерел нагріву (електропідігрівачів або ін.), що спрощує технологічну схему підготовки води і конструкцію установки.
2. Підігрівають приготовлену воду до 63 - 70 o C. Підігрів можна здійснювати електропідігрівачем, які працюють за рахунок виділення джоулева тепла, або за допомогою будь-якого іншого джерела тепла. Але краще здійснювати підігрів води теплом, одержуваних запропонованим способом при циркуляції цієї води по замкнутому контуру без відбирання у неї одержуваного тепла.
4. За допомогою насоса нагнітають воду з посудини c вихідною водою в пристрій для формування вихрового потоку води, наприклад, в вихрову трубу теплогенератора Потапова або в фільєру в установці Колдамасова.
5. Підбором величини напору води, швидкості обертання насоса або довжини стовпа води перед філь'єрі або в вихровий трубі забезпечують кавітаційний режим течії вихрового потоку при резонансному посиленні виникають звукових коливань в цьому потоці.
6. Направляють нагріту воду, що виходить з пристрою для отримання тепла, в теплообмінник, за допомогою якого знімають з цієї води отримане тепло і направляють його для використання у споживача тепла або використовують нагріту воду безпосередньо у її споживача.
7. Повертають воду, охолодити в теплообміннику, по замкнутому контуру в посудину для вихідної води, звідки її новь подають за допомогою насоса в пристрій для формування вихрового потоку. При використанні пристрою Колдамасова перед поверненням води в посудину для вихідної води здійснюють доочистку її для підтримки питомого опору води в межах 10 11 - 10 14 Ом м.
8. Вживають заходів до того, щоб вода в посудині для вихідної води не охолоджувалася до температури нижче 63 o C.
Приклад 2. Беруть таку ж воду, як в прикладі 1, і здійснюють над нею всі операції, описані в прикладі 1, з тією відмінністю, що після нагрівання води в робочому контурі теплогенератора до 90 o C цю воду направляють не відразу в посудину для вихідної води, а подають її по трубопроводу в теплообмінник, де вона віддає частину свого тепла водопровідній воді, яка подається з витратою 160 літрів на годину у вторинний контур теплообмінника, і нагрівають її від кімнатної температури (20 o C) до 60 o C. Нагріту воду з вторинного контуру використовують для побутових цілей в пральні. А воду первинного (робочого) контуру, охолодити в теплообміннику до 86 - 88 o C, повертають по трубопроводу в посудину вихідної води, звідки її знову за допомогою насоса нагнітають в вихрову трубу теплогенератора.
Приклад 3. Беруть таку ж воду, як в прикладі 1, і нагрівають її до температури 63 - 65 o C за допомогою електронагрівача, який виробляє джоулево тепло. Потім задають цю воду в кількості 100 літрів в посудину для вихідної води і в робочий контур теплогенератора "ЮСМАР-2М". Всі інші операції здійснюють так само, як в прикладі 2, і отримують такі ж результати по виробленню тепла, як в прикладі 2.
Приклад 4. Беруть таку ж воду, як в прикладі 1, і здійснюють всі операції так само, як в прикладі 1, з тією відмінністю, що використовують теплогенератор "ЮСМАР-3М", який має насос з потужністю електродвигуна 11 кВт. Після досягнення температури цієї води 70 o C її направляють по трубопроводу в систему водяного опалення житлового котеджу. Пройшовши через батареї (радіатори) водяного опалення і віддавши з їх допомогою частину свого тепла повітрю приміщень котеджу, вода повертається по трубопроводу в посудину для вихідної води вже при температурі 65 - 67 o C. З судини вихідної води її за допомогою насоса теплогенератора знову подають в вихревую трубу теплогенератора. Після виходу на робочий режим (70 o C) теплогенератор виробляє 22 кВт теплової потужності. При цьому його ефективність досягає 2.
1. Спосіб отримання тепла шляхом подачі води в вихровий теплогенератор, формування вихрового потоку води в ньому і забезпечення кавитационного режиму течії вихрового потоку при резонансному посиленні виникають в цьому потоці звукових коливань з подальшим відведенням одержуваного в вихровому теплогенераторі тепла від виходить потоку води до споживача, що відрізняється тим, що температура попередньо нагрітої води, яка подається в вихровий теплогенератор, становить 63-90 o C.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що температура води, що подається в вихровий теплогенератор, становить 63-70 o C.
3. Спосіб за пп.1 і 2, що відрізняється тим, що забезпечують кавітаційний режим течії вихрового потоку в вихровому теплогенераторі при резонансному посиленні виникають в вихровому потоці звукових коливань, підбираючи швидкість обертання насоса або довжину стовпа води перед філь'єрі або натиск води, яка подається в теплогенератор , або довжину стовпа води в вихровий трубі вихрового теплогенератора.
4. Спосіб за пп. 1 і 2, що відрізняється тим, що попередній нагрів здійснюють шляхом циркуляції води в замкнутому контурі, що проходить через вихровий теплогенератор, без відводу тепла до споживача.