Двоконтурна установка для кавітаційного очищення, обеззаражування та опріснення води з виробленням надлишкової енергії

Є ще 1 сторінка.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Двоконтурна установка для кавітаційного очищення, обеззаражування та опріснення води, що містить горизонтальні послідовно розміщені камери кавітаційного опріснення (від 10 до 24), з'єднані з ними за допомогою дифузорів конденсатори пари каверн, підключені за допомогою паровідвідних труб до камер випаровування, при цьому в камерах випаровування встановлені по осі кавітатори, до яких приєднані паровідвідні труби, з'єднані з конденсаторами, а на виході потоку солоної води встановлена гідротурбіна, яка відрізняється тим, що гідротурбіна з'єднана валом з насосом, який створює циркуляційний контур робочої рідини (наприклад мастила), насос гідротурбіни з'єднаний з теплообмінником, включеним у контур солоної води після каскаду теплообмінників конденсату пари каверн перед опріснювачем, теплообмінник контуру мастила з'єднаний через ультразвуковий фільтр безперервної дії з всмоктуючим патрубком ротора генератора обертового руху, а рідинний простір генератора замкнений на всмоктуючий патрубок насоса мастила, при цьому вал генератора обертового руху з'єднаний муфтою з валом насоса солоної води, а останній - через муфту з валом електромотора, циркуляція солоної води створюється насосом солоної води, всмоктуючий патрубок якого з'єднаний з джерелом солоної води, а нагнітальний - з каскадом теплообмінників конденсату пари каверн, а ці теплообмінники з'єднані з теплообмінником контуру циркуляції мастила, до якого підключений багатоступеневий кавітаційний опріснювач, з'єднаний зі входом на гідротурбіну, яка з'єднана з трубопроводом зливу солоної води (ропи) з установки, а камери схлопування кавітаційних пузирів виділені в окрему лінію, розміщену після лінії теплообмінників конденсату пари каверн перед опріснювачем по ходу потоку солоної води.

2. Установка за п. 1, яка відрізняється тим, що конденсатори пари каверн, а через них і пароутворюючі каверни ступенів кавітаційного випаровування, з'єднані з камерою змішування парорідинного ежектора, куди підведений також вакуумний паропровід від парового простору генератора обертового руху, вхідне сопло ежектора з'єднане з напірним трубопроводом насоса солоної води, а вихідний канал ежектора з'єднаний зі входом солоної води до каскаду камер схлопування, а каскад камер схлопування з'єднаний зі входом до кавітаційного опріснювача.

3. Установка за пп. 1, 2, яка відрізняється тим, що камери схлопування кавітаційних пузирів з'єднані між собою патрубками з встановленими в них кавітаторами у вигляді єдиного каскаду, діаметр камер схлопування в 1,5÷2,2 рази більший за діаметр з'єднувальних патрубків, по центру камер схлопування кавітаційних пузирів розміщені кавітатори-електроди, покриті ізоляційним матеріалом, на які подається потенціал понад (-10 KB), а корпус камер схлопування заземлений, причому до камер схлопування приєднані поршневі мультипульсатори або ультразвукові випромінювачі з можливістю регулювання частоти коливань у межах до 4 кГц по максимуму підвищення температури, а на хоча б одному робочому колесі багатоступеневого насоса солоної води посаджено перфороване кільце з отворами, діаметри яких дорівнюють ширині вихідної щілини робочого колеса, з кроком між отворами в кільці, що дорівнює діаметру отвору, і таке саме кільце запресоване в корпусі насоса з зазором, не більшим 0,5 мм, відносно рухомого кільця робочого колеса.

4. Установка за пп. 1-3, яка відрізняється тим, що генератор обертового руху з'єднаний валом з насосом солоної води, складається з циліндричного резервуара, в якому розміщений конічний ротор з гвинтовими лопатками всередині, менша основа конуса становить всмоктуючий патрубок ротора, а більша сполучається з циліндричною камерою, на периферії якої розміщені сопла, кінці яких загнуті проти напрямку обертання ротора, напроти сопел на їх рівні нерухомо закріплений зубчатий вінець, який оточує ротор генератора на рівні сопел, зубці вінця спрофільовані таким чином, щоб реактивні струмені, які виходять із сопел, зустрічали обернену до них поверхню зубця завжди під прямим кутом, а прилегла поверхня зубця спрямована в напрямку реактивного струменя (осьової лінії сопла), зубчатий вінець встановлений з зазором, не більшим 1 мм, до сопел ротора, а сопла встановлені під кутом 10-12° до дотичної кола їх розміщення на роторі, гвинтові лопатки всередині конусної частини ротора мають кут нахилу до горизонтальної площини на вході 40-45° на всмоктуючому патрубку і 10-12° на виході гвинтових лопаток у циліндричну камеру, на якій розміщені реактивні сопла, паровий простір резервуара з'єднаний з парорідинним ежектором, всмоктуючий патрубок ротора генератора з'єднаний з нагнітальним патрубком насоса, з'єднаним з валом гідротурбіни, а рідинний простір резервуара генератора з'єднаний з всмоктуючим патрубком насоса гідротурбіни.

5. Установка за пп. 1-4, яка відрізняється тим, що на вході в трубки конденсаторів пари каверн встановлені кавітатори з передкавітаторами, з'єднаними центральною трубкою відбору пари з передкавітатора, яка закінчується радіальними каналами в тілі кавітатора, які калібрують пузири.

Текст

Дивитися

1. Двоконтурна установка для кавітаційного очищення, обеззаражування та опріснення води, що містить горизонтальні послідовно розміщені камери кавітаційного опріснення (від 10 до 24), з'єднані з ними за допомогою дифузорів конденсатори пари каверн, підключені за допомогою паровідвідних труб до камер випаровування, при цьому в камерах випаровування встановлені по осі кавітатори, до яких приєднані паровідвідні труби, з'єднані з конденсаторами, а на виході потоку солоної води встановлена гідротурбіна, яка відрізняється тим, що гідротурбіна з'єднана валом з насосом, який створює циркуляційний контур робочої рідини (наприклад мастила), насос гідротурбіни з'єднаний з теплообмінником, включеним у контур солоної води після каскаду теплообмінників конденсату пари каверн перед опріснювачем, теплообмінник контуру мастила з'єднаний через ультразвуковий фільтр безперервної дії з всмоктуючим патрубком ротора генератора обертового руху, а рідинний простір генератора замкнений на всмоктуючий патрубок насоса мастила, при цьому вал генератора обертового руху з'єднаний муфтою з валом насоса солоної води, а останній - через муфту з валом електромотора, циркуляція солоної води створюється насосом солоної води, всмоктуючий патрубок якого з'єднаний з джерелом солоної води, а нагнітальний - з каскадом теплообмінників конденсату пари каверн, а ці теплообмінники з'єднані з теплообмінником контур у циркуляції мастила, до якого підключений багатоступеневий кавітаційний опріснювач, з'єднаний зі входом на гідротурбіну, яка з'єднана з трубопроводом зливу солоної води (ропи) з установки, а камери схлопування кавітаційних пузирів виділені в окрему лінію, 2 (19) 1 3 31483 4 конуса становить всмоктуючий патрубок ротора, а більша сполучається з циліндричною камерою, на периферії якої розміщені сопла, кінці яких загнуті проти напрямку обертання ротора, напроти сопел на їх рівні нерухомо закріплений зубчатий вінець, який оточує ротор генератора на рівні сопел, зубці вінця спрофільовані таким чином, щоб реактивні струмені, які виходять із сопел, зустрічали обернену до них поверхню зубця завжди під прямим кутом, а прилегла поверхня зубця спрямована в напрямку реактивного струменя (осьової лінії сопла), зубчатий вінець встановлений з зазором, не більшим 1 мм, до сопел ротора, а сопла встановлені під кутом 10-12° до дотичної кола їх розміщення на роторі, гвинтові лопатки всередині конусної частини ротора мають кут нахилу до горизонтальної площини на вході 40-45° на всмоктуючому патрубку і 10-12° на виході гвинтових лопаток у циліндричну камеру, на якій розміщені реактивні сопла, паровий простір резервуара з'єднаний з парорідинним ежектором, всмоктуючий патрубок ротора генератора з'єднаний з нагнітальним патрубком насоса, з'єднаним з валом гідротурбіни, а рідинний простір резервуара генератора з'єднаний з всмоктуючим патрубком насоса гідротурбіни. 5. Установка за пп. 1-4, яка відрізняється тим, що на вході в тр убки конденсаторів пари каверн встановлені кавітатори з передкавітаторами, з'єднаними центральною трубкою відбору пари з передкавітатора, яка закінчується радіальними каналами в тілі кавітатора, які калібрують пузири. Корисна модель належить до установок багатоступеневого термічного опріснення, в основі якого лежать кавітаційне випаровування й конденсація та опріснення методом дистиляції, і може бути використана для опріснення солоних вод і морської води, що особливо важливо для всіх розвинених країн Заходу і Сходу, розташованих на узбережжях морів і океанів, в районах, які страждають від дефіциту прісної води, для промисловості та недостачі питної води для людей. Відомі установки обробки, очистки й опріснення води представлені в патентах [1-27] за участі гідродинамічної та ультразвукової кавітації. Проте кавітація в цих патентах відіграє другорядну допоміжну роль, а в установці, що заявляється, кавітація являється єдиним і основним процесом, як у проведенні очистки, обеззараження й опріснення води, так і у виробленні надлишкової теплової енергії та енергії обертального руху. Основними ж процесами, задіяними в патентах [1-27], є такі: озонування, дія імпульсними електромагнітними полями, опромінення ультрафіолетом, осадження солей, електрогідравлічний удар, центрифугування, іонізація імпульсночастотним електромагнітним полем з наносекундною тривалістю імпульсів. Кавітація використовується для розщеплення молекул і міжмолекулярних зв'язків на резонансній частоті та для видалення солей. Термічна дія кавітації і кавітаційне випаровування зовсім не використовується. В цьому суттєво-відмінні ознаки, які відрізняють патенти [1-27] від того, що заявляється. В реакторі [45] перед кавітатором, за яким виникає каверна, встановлено переривник потоку у вигляді заслонки з отворами, що обертається. Цей переривник потоку створює пульсації, що зумовлюють розпад каверн на дрібні кавітаційні пузирі. Ця розробка використана в тракті опріснювача, пульсації створюються перфорованими кільцями, запресованими на робочому колесі та в корпусі насосу. Гідравлічні пульсації, крім подрібнення каверн і резонансу з осциляціями кавітаційних пузирів, створюють пульсаційний ефект компенсації гідра влічних опорів. Цей ефект установлений І.М. Федоткіним, підтверджений експериментально, доведений теоретично й опублікований у роботах [3640]. В реакторі [46] потік обтікає конічний кавітатор, який має радіальні канали з центральним входом, спрямованим назустріч потоку, і ви ходом у зазор між кавітатором і корпусом. Такий пристрій утворює вихорі за рахунок вдування рідини в зазор, зароджує дрібні пузирі, а гостра зубчата кромка на краю кавітатора розпилює рідину на границі каверни. Вдув рідини в пограничний шар на кавітаторі пришвидшує потік у зазорі й інтенсифікує кавітацію, ініціює утворення більш довгої каверни, збільшує інтенсивність тепло-масопереносу на границі з каверною [40, 41]. Ця розробка використана в патенті в ступенях кавітаційного випаровування, а саме - в конструкції пароутворюючого кавітатора. В патенті [49] запропоновано кавітатор із передкавітатором, з'єднані між собою трубкою, один кінець якої відкривається на кінці передкавітатора, що стоїть за кавітатором по ходу потоку, а др угий кінець сполучено з радіальними каналами в тілі кавітатора, які виходять у зазор між кавітатором і корпусом з нахилом у бік руху рідини. Ця розробка використана для калібрування кавітаційних пузирів перед камерами схлопування. В реакторі [50] конічний кавітатор з вершиною, спрямованою назустріч потоку, розміщено всередині камери, стінки якої виконано у формі конічної поверхні. Кавітатор встановлено на штанзі з можливістю повздовжнього пересування, яким досягається зміна ступеню загромадження потоку та регулювання довжини утвореної каверни. В роботі [40] розроблено підпружинений кавітатор, який сам регулює ступінь загромадження. Ця розробка використана в патенті як варіант кавітаторів, розміщених на вході в тр убки конденсаторів. В реакторі [47] використано Сегнерове колесо. Ця розробка створена за участю заявника і використана в генераторі обертового руху установки опріснення. 5 31483 Генератор обертального руху, відповідно до вирішення поставленої задачі максимального зменшення енерговитрат, використано для повернення обертової енергії, затраченої електромотором насосу солоної води, і повної регенерації кінетичної енергії потоку. Найближчим аналогом генератора обертального руху є двигун Р. Клема, описаний в роботах [48, 51, 52], який розвивав потужність 350к.с., споживаючи лише 30 літрів рослинної мастила на 150000км пробігу автомобіля. Спільною ознакою даного патенту з двигуном Р. Клема є конічна форма ротора і наявність сопел Сегнерового колеса, як у [47]. Відмінними від двигуна Р. Клема є такі ознаки: - Наявність зубчатого вінця (статора), який оточує ротор генератора обертального руху на рівні виходу струменів рідини з Сегнерових сопел ротора; - Зубці спрофільовано таким чином, щоб удар струменя, який виходить із сопла, зустрічався поверхнею зубця, повернутою до струменя, завжди під прямим кутом, а другий бік зубця - спрямовувався в напрямку стр уменя; - Кути нахилу гвинтови х лопастей всередині конічного ротора змінюються від 40-45° до горизонтальної поверхні на вході у вузьку частину ротора до 10-12° на виході лопастей у циліндричну камеру, а вся гвинтова лінія лопастей будується за формулою h tg j = + a атаки , pD де φ - змінний по висоті ротора кут нахилу лопастей до горизонту, h - постійний крок гвинта, D змінний по висоті діаметр конічного барабану, αатаки=2÷11° - кут атаки. - Вакуумування паро-газового простору генератора, куди витікають реактивні струмені; - На з'єднаній зі входом генератора всмоктуючій воронці встановлено трубу, за допомогою якої відбувається підсос паро-газу з парового простору генератора в ротор для інтенсифікації кавітації всередині ротора. Відомий апарат дистиляції морських і солоних вод, що складається з послідовно розміщених ступенів випаровування, виконаних у вигляді вихрових камер, кожна з яких оздоблена тангенціальними патрубками для подачі та відводу рідини, що випаровується [28]. Відомий також пристрій для дистиляції рідини у вигляді каскаду тр убок Вентурі, розміщених у горловинах сопел [29]. В цих апаратах [28, 29] можливе виникнення кавітації, проте в патентах про це не згадується, а спільних конструктивних ознак із установкою, що заявляється, вони не мають. Недоліком таких апаратів являється відсутність регенерації теплової, механічної та електричної енергії та зумовлені цим високі енергетичні витрати, а також висока собівартість дистиляту. Найбільш близькими до установки, що заявляється, являються багатоступеневі дистиляційні установки, засновані на використанні гідродинамічної кавітації [30, 31, 32]. 6 Означені установки мають такі спільні з установкою, що заявляється, ознаки: вздовж тракту солоної води послідовно розміщені камери кавітаційного випарювання, сполучені за допомогою дифузорів і конфузорів з конденсаторами пари каверн, розміщеними між камерами випарювання і підключеними до цих камер за допомогою паровідводних труб, причому в камерах випарювання встановлені по осі кавітатори, до яких приєднано паровідводні труби [30]. В установці [31, 32] використано конструкцію [30], доповнену гідротурбіною з електричним генератором на одному валу для використання кінетичної енергії потоку. Ці а.с. СРСР [30, 31, 32] розроблено за безпосередньої участі заявника патенту. Недоліком цих установок являються високі витрати енергії на пароутворення, зумовлені відсутністю інтенсифікації процесу пароутворення в каверні, створенням тиску в тракті самим насосом, який при цьому навантажується цим тиском і потребує більше енергії, а також високі енергетичні витрати як наслідок відсутності замкненого циклу безвідходного виробництва, ефективної інтенсифікації всіх процесів та не використанням ряду ефектів, на той час ще невідомих, у тому числі кавітаційно-теплогенераторного ефекту вироблення надлишкової теплової енергії [33, 34, 35] та е фекту самопідтримки гвинтового руху рідини в конічному роторі кавітацією, пульсаційного ефекту компенсації гідравлічного опору, установленого заявником [36, 37, 38, 39], ефектів гідроударів [40, 41, 42, 43], що також установлені заявником патенту пізніше, ніж ним було розроблено конструкції [30, 31, 32]. Основні задачі установки, що заявляється, максимально знизити витрати енергії на виробництво знесоленої води, і не тільки знизити їх, а й одночасно з очисткою і опрісненням води виробляти надлишкову теплову енергію та надлишкову енергію обертання для реалізації її на стороні, повністю окупивши витрати на опріснення, та збільшити прибутки від реалізації опрісненої води, виробленої теплової енергії і виробленої енергії обертання, перетвореної на електричну. Поставлена задача вирішується реалізацією цілого ряду ефектів, встановлених заявником, і розробок, виконаних ним, (6 пунктів), а саме: 1. Кавітаційний теплогенераторний ефект вироблення надлишкової теплової енергії понад затраченої. В основі теплогенераторного ефекту лежить відкриття І.М. Федоткіна [33, 34, 35] джерела надлишкової енергії, що утворюється при схлопуванні (колапсі) кавітаційних пузирів. Це відкриття пояснює і обґрунтовує виникнення надлишкової енергії при кавітації - математично установлений ефект, доведений машинним експериментом [33, 34, 35]: на завершальній стадії схлопування (колапсу) кавітаційних пузирів радіальна швидкість змикання сферичної оболонки пухирця досягає швидкості світла, і вся приєднана маса рідини, втягнутої в радіальний рух оболонкою пухирця, перетворюється в енергію за формулою Альберта Ейнштейна: 7 31483 Е=mс2, 4 де m = p R3 ry - приєднана маса рідини, 3 ψ=1,5 - коефіцієнт приєднаної маси, а с=3·108м/с швидкість світла. Зрозуміло, що ця енергія еманації речовини перетворення речовини в енергію - лежить поза законом збереження енергії, і тому закон збереження енергії не порушується, його дія на перетворення матерії в енергію не порушується. Діє інший закон збереження, установлений І.М. Федоткіним [41, 43], - трьохкомпонентний закон збереження енергії, матерії та інформації, при якому, як доведено в [41], кожна з компонент при певних умовах може перетворюватись у будь-яку з двох інших. Для забезпечення теплогенераторного ефекту отримання надлишкової теплової енергії повинні виконуватись три основні умови: 1) Забезпечення радіального руху оболонки пухирця при схлопуванні без вивертання її в тор з утворенням кумулятивної струминки, яка розмиває dR точкову енергію схлопування: Vcx = - способи dt забезпечення цієї умови розглянуто в роботі [40]. В патенті використано піддув рідини в пограншар на кавітаторі, пульсації, калібрування кавітаційних пузирів [40] і щілинну кавітацію в насосі в зазорі між рухомим і нерухомим перфорованими кільцями, запресованими на робочому колесі та в корпусі відцентрового насосу; 2) Важливо варіювати частоту пульсацій і коливань у рідині по максимуму кавітаційного нагріву: f пульс=fпух - для досягнення резонансу між частотою пульсацій рідини та частотою осциляцій об'єму кавітаційних пузирів; 3) Збільшення тиску в зонах схлопування без навантаження тиском насосу. Практично поставлена задача вирішується тим, що двоконтурна установка для кавітаційного очищення, обеззаражування та опріснення води з виробленням надлишкової енергії містить горизонтальні послідовно розміщені камери кавітаційного опріснення, сполучені з ними за допомогою дифузорів конденсатори пари каверн, підключені за допомогою паровідвідних труб до камер випаровування, на виході потоку солоної води встановлено гідротурбіну, згідно з корисною моделлю, гідротурбіна сполучена валом з насосом, який створює циркуляційний контур робочої рідини (наприклад, мастила), насос гідротурбіни з'єднано з теплообмінником, включеним у контур солоної води після каскаду теплообмінників конденсату пари каверн перед опріснювачем, теплообмінник контуру мастила з'єднано через ультразвуковий фільтр безперервної дії з всмоктуючим патрубком ротора генератора обертального руху, а рідинний простір генератора замкнено на всмоктуючий патрубок насоса мастила, при цьому вал генератора обертального руху сполучено муфтою з валом насоса солоної води, а останній - через муфту з валом електромотора, циркуляція солоної води створюється насосом солоної води, всмоктуючий патрубок якого сполучено з джерелом солоної води, а 8 нагнітальний - з каскадом теплообмінників конденсату пари каверн, а ці теплообмінники з'єднано з теплообмінником контуру циркуляції мастила, до якого підключено багатоступеневий кавітаційний опріснювач, з'єднаний зі входом на гідротурбіну, яку сполучено з трубопроводом зливу солоної води (ропи) з установки, а камери схлопування кавітаційних пухирців виділено в окрему лінію, розміщену після лінії теплообмінників конденсату пари каверн перед опріснювачем по ходу потоку солоної води. 2. Поставлена задача вирішується створенням надлишкової енергії обертального руху і перетворенням її в електричну. Це стає можливим на основі відкриття заявником ефекту самопідтримки гвинтового обертального руху рідини в конічному роторі генерацією кавітації в роторі, залученням реактивної енергії струменів, створенням надзвукового потоку в витікаючих реактивних парорідинних стр уменях. 3. Для вирішення поставленої задачі до процесу опріснення залучаються ефекти, які дозволяють значно знизити витрати енергії на опріснення. Це, крім вказаних, п ульсаційний ефект компенсації гідравлічних опорів, теоретично і експериментально доведений заявником у роботах [36-43], й ефект гідроударів, також розроблений заявником і опублікований у роботах [33, 34, 35, 40, 41, 42, 43]. 4. Вирішення поставленої задачі забезпечується окремими розробками заявника: - збільшення пароутворення в кавернах шляхом вакуумування всієї пароконденсатної системи [40]; - піддувом рідини в пограншар на поверхні кавітатора [40]; - пульсаціями потоку, що сприяють подрібненню кавітаційних пузирів і зниженню втрат напору на подолання гідравлічного опору [36-43]; - калібруванням кавітаційних пузирів у радіальних каналах тіла кавітатора при відсосі пари з каверн у разі використання кавітатора і передкавітатора [44]; - розпилом рідини в пограншар на каверні та збільшення цим самим поверхні пароутворення в каверні; - пульсаціями реактивних струменів при ударі по зубцях статора в генераторі обертового руху. 5. Вирішення поставленої задачі досягається використанням генератора обертального руху, який працює в своєму контурі циркуляції мастила, а його вал з'єднано з валом насосу солоної води, що суттєво зменшує витрати енергії електромотором на обертання насосу солоної води. 6. Суттєво збільшується пароутворення в кавернах запровадженням вакуумування парового тракту, при цьому збільшуються і реактивні сили струменів у генераторі обертального руху вакуумуванням парового простору генератора, куди витікають струмені Сегнерових сопел. Створення такої установки обґрунтовується наступним чином. Розрахунки кількості енергії, яка виділяється при схлопуванні кавітаційних пузирів за формулою, приведеною в роботі [35]: 9 31483 a 1- a 4 p R3 æ 1 0 × ç r c 2 ö × é 1 P(We + 1)ù ÷ ê , ú a è2 ø ë3 û одержаної з формул: T=2πρR2R3, B наведених формулах: a = E= é 3g ù 4 P æR ö 3s ú 3 p R × êP + 2 ç 0 ÷ + ê 3 g -1è R ø Rú ë û показують енергетичну перевагу мастила перед водою. Вода Мастило m сантипуаз 1 4,85 g -1 , c= g P0 r0 2s - число Вебера, PR R0 - початковий радіус кавітаційного пухирця, R його поточний радіус, s - поверхневий натяг рідини, g - показник адіабати або політропи, r - густина рідини, Р2, Р - тиск газу в порожнині та тиск у рідині відповідно. Проведені розрахунки енергетичної ефективності води й мастила при кавітації дають такі результати: швидкість звуку в рідині, We = U= r г/см 3 0,998 0,97 10 с см/с 1,48·105 1·105 Перевага енергетичної ефективності мастила над водою безперечна! Тому має сенс створення двоконтурної установки для опріснення води, в якій енергія обертання та теплова енергія вироблялися б у циркуляційному контурі, який включав би генератор обертового руху й теплообмінник і заповнювався б мастилом, а опріснення велося б в окремому тракті, сполученому з контуром за допомогою теплообмінника. Створення двоконтурної установки для опріснення води з виділенням замкненого циркуляційного контуру, який був би відокремлений від потоку солоної води, дає можливість в якості робочої рідини застосовувати в цьому контурі не тільки мастило, а й розчини та рідини, здатні створювати екзотермічні реакції і ядерні реакції холодного ядерного синтезу. До таких рідин належать: дейтерієва вода, розчини з оксидом літію, розплави літію, сплав Вуда, розчини з хімічними речовинами, в яких відбуваються екзотермічні реакції. Оскільки генератор обертального руху виробляє і теплову енергію, в його циркуляційному контурі включено й зовнішній теплообмінник, сполучений із трактом солоної води, то збільшення виробництва тепла від дії властивостей робочої рідини принесе додаткову ефективність усій установці. Протікання кавітаційних процесів у роторі, соплах і зубця х статора забезпечує виникнення теплогенераторного ефекту вироблення надлишкової теплової енергії. На Фіг.1 представлена загальна схема установки. Її особливостями є: 1) створення окремого замкненого контуру циркуляції для генератора обертового руху, який може бути заповнений будьяким розчином або речовиною, наприклад, мастилом, газойлем, дейтерієвою водою, розчином оксиду літію, сплавом Вуда (tплавлення=80°С) тощо; 2) виділення камер схлопування в окремий каскад з гірляндою кавітаторів, які калібрують кавітаційні пузирі по оптимальним розмірам, набором мультипульсаторів з різною фазою пульсацій вздовж тракту, причому весь каскад камер схлопування включається безпосередньо перед кавітаційним R0 см 8·10-3 8·10-2 Rmax см 1,33·10-3 2,53·10-3 Е ерг 99·103 7·104 Е1 ерг 1,2·102 9,4·104 оприскувачем, а всередині камер встановлюються електроди-кавітатори для зарядження кавітаційних пузирів електростатичним полем напругою, більшою 10KB; 3) генератор обертового руху посажено на один вал (через муфту) з насосом подачі солоної води і з електромотором цього насосу та встановлено конструктивні і режимні параметри його, які забезпечують максимальне повернення обертової енергії: конічний ротор з гвинтовими лопатками, який генерує рушійну силу Коріоліса та створює відцентрову кавітацію, реактивні сопла Сегнерового колеса, які створюють реактивну силу обертання, зворотні струмені від зубців статора, затоплені струмені від виходів із гвинтових каналів тощо. На Фіг.2 наведено варіант деталі Сегнерового колеса з соплами і зубчатим вінцем ротора для створення зворотних реактивних стр уменів. На Фіг.3 зображено варіант компоновки: камера схлопування розміщена після конденсатора, в трубках конденсатора встановлено калібрувальні кавітатори з передкавітаторами для отримання кавітаційних пузирів оптимальних розмірів і забезпечення цим здійснення теплогенераторного ефекту. На Фіг.4 показано другий варіант компоновки: камера схлопування розміщена перед конденсатором, у трубках конденсатора встановлено кавітатори на хрестовині з відбором пари з каверн безпосередньо в паровий простір конденсатора, цим забезпечується виграш у теплоті пароутворення і конденсації. На Фіг.5 представлено третій варіант компоновки: камери схлопування розміщено перед і позаду конденсатора пари каверн. На Фіг.6 зображено пароутворюючий кавітатор з зубчатим вінцем на краю, радіальними каналами, з'єднаними з центральною трубкою з раструбок, спрямованими назустріч потоку. На Фіг.7 - другий варіант пароутворюючого кавітатора у вигляді сопел з відбором пари з пристінних каверн. На Фіг.8 наведено калібрувальний кавітатор для створення кавітаційних пузирів оптимальних розмірів. 11 31483 На Фіг.9 показано кавітатор на хрестовині з відбором пари через центральну трубку і хрестовину. Двоконтурна установка для кавітаційного очищення, обеззараження та опріснення води (Фіг.1) складається з насосу 1, вал якого 2 муфтою сполучено з одного боку з валом 3 електромотора 4, а з другого - з валом 5 генератора обертового руху 6, всмоктуючий патрубок 7 насоса 1 з'єднано з джерелом води, що очищується, або солоної води трубопроводом 8, а нагнітальний патрубок 9 насоса 1 сполучено трубопроводом 10 з каскадом теплообмінників конденсату пари каверн 11, каскад теплообмінників 11 з'єднано трубопроводом 12 з теплообмінником 13 генератора обертового руху 6, а теплообмінник 13 сполучено трубопроводом 14 з каскадом камер схлопування 15, з'єднаних між собою патрубками 16, в яких розміщено калібрувальні кавітатори 17 для калібрування кавітаційних пузирів до оптимальних розмірів, каскад камер схлопування 15 з'єднано трубопроводом 18 з опріснювачем-дистилятором 19, опріснювач 19 сполучено трубопроводом 20 з водяною турбіною 21, вал якої з'єднано з валом насоса 22 замкненого циркуляційного контуру генератора обертового руху 6, всмоктуючий патрубок 23 насоса 22 приєднано до днища резервуара 24 генератора 6 трубопроводом 25, рідинний простір 26 резервуара 24 заповнюється рідиною циркуляційного контуру генератора 6 до рівня, який покриває всмоктуючий патрубок ротора 27 генератора, цей рівень фіксується показником рівня 28, паровий простір 29 резервуара 24 з'єднано трубопроводом 30 із камерою змішування 31 паро-рідинного ежектора 32, а сопло 33 ежектора 32 сполучається трубопроводом 34 з нагнітальним штуцером насоса 9, вихідний патрубок 35 ежектора 32 приєднано трубопроводом 36 зі входом до каскаду камер схлопування 15, до камери змішування ежектора 32 підведено також вакуумний трубопровід 37 від конденсаторів 38 пари каверн і трубопровід 39 від збірника конденсату 40 та вакуумний трубопровід 30 від парового простору 29 резервуара 24 генератора 6, з водяної турбіни 21 по трубопроводу 41 концентрована ропа виходить з установки. Опріснювач 19 містить у собі вхідний кавітатор 42 пароутворюючого типу (Фіг.6), який з'єднано паровідвідним трубопроводом 43 з конденсатором першої ступені 38, далі вздовж тракту солоної води розміщено першу камеру кавітаційного випаровування 44 зі співвісно встановленим у ній пароутворюючим кавітатором 45, а за нею конденсатор 1-ої ступені 38, і далі вздовж тракту чергуються камери випаровування ІІ-ої ступені 45 з кавітатором 46, конденсатор II ступені з'єднаний паровідвідним трубопроводом 47 з кавітатором 45 І ступені випаровування 44, камера випаровування 48 III ступені з кавітатором 49 з’єднана паропроводом 50 з конденсатором пари 38 IV ступені і т.д. до 24х ступенів, кожна ступінь випаровування сполучається з конденсатором пари наступної ступені або через одну-дві ступені залежно від інтенсивності пароутворення й пов'язаного з ним охолодження потоку солоної води. Кожен конденсатор 38 пари каверн має відтяжку до вакуумного трубопроводу 12 37 і сполучається зі своїм конвективним теплообмінником 11 конденсату пари каверн (дистиляту). Кожен теплообмінник 11 з’єднано зі збірником дистиляту 40. Каскад камер схлопування 15 має патрубки 16, в яких розміщено калібруючі кавітатори 17, які створюють кавітаційні пузирі оптимальних розмірів. В кожній камері схлопування співвісно розміщено кавітатор-електрод 51, поверхня якого покрита електроізоляційним матеріалом, а на його сердечник подається високочастотний потенціал напругою понад (-10KB) і частотою до 10МГц від ВЧ-генератора 52. До кожної камери схлопування приєднано мультипульсатори 53, частота і фаза коливань якого регулюється по максимуму температури нагрівання потоку солоної води і по мінімуму перепаду тиску на всьому каскаді камер схлопування 15, частота орієнтовно становить до 4КГц, а зсув фаз коливань - до p/2. Мультипульсатори можуть бути виконані вібраційно-електромагнітні або магніто-стрикційні (ультразвукові). Корпуси кожної камери схлопування заземлено. Генератор обертового руху 6 має ротор 27 конічної форми з конусністю більше 15°, кінець ротора меншого діаметру занурено у всмоктуючий патрубок 54, в якому розміщено гвинтові лопатки зі змінним кутом нахилу до горизонтальної площини - 40-45° у нижній звуженій частині та 10-12° у верхній розширеній частині. Верхня частина конічного ротора приєднана до циліндричної камери 55, на периферії якої розміщено сопла 56 з загнутими проти напрямку обертання кінцями, що утворюють Сегнерове колесо (Фіг.2). Сопла 56 охоплено зубчатим вінцем 57 з зазором більшим за 1мм. Зубці вінця (статора) спрофільовано таким чином, щоб обернена до сопла поверхня зубця була завжди (при будь-якому куті повороту ротора) перпендикулярна до осьової лінії сопла, а суміжні поверхні зубців спрямовуються в напрямку осьової лінії сопла. Сопла 56 розміщуються так, щоб осьова лінія сопла створювала кут 10-12° з дотичною до кола розміщення сопел. Гвинтові лопатки конічного ротора 27 профілюються з кутом нахилу до горизонтальної площини, який визначається за формулою: h j = arctg + aат , pD причому V tgj = oc , Vокр де h - постійний крок гвинтової лінії, D - змінний по висоті локальний діаметр конусного ротора, 4Q Voc = - осьова складова швидкості рідини в p D2 роторі, Q - витратна продуктивність насоса, Vокp=pDn - окружна складова швидкості рідини в роторі, n - число обертів ротора за 1сек, αат=2-11° кут атаки. Циркуляційний контур генератора 6 такий: резервуар 24 генератора 6 - трубопровід 25 - всмоктуючий патрубок 23 насоса 22 - трубопровід 58 теплообмінний 13 - ультразвуковий фільтр 59 13 31483 всмоктуючий патрубок 54 генератора 6 - рідинний простір 26 резервуару 24. Цей замкнений контур можна скоротити за допомогою байпасного (обвідного) трубопроводу 60 з вентилем, який безпосередньо з'єднає всмоктуючий патрубок 54 з рідинним простором 26 резервуар у 24. Насос 22 при цьому виключається з циркуляції, і вона відбувається за рахунок самозасмоктування рідини ротором, яке зумовлене вакуумом, що створюється в роторі відцентровою кавітацією. При цьому генератор працює в режимі самообертання і компенсує витрати енергії насосом 9. Водяна турбіна в режимі самообертання генератора 6 може працювати на електрогенератор (на Фіг.1 не показаний). Джерела інформації: 1. Патент США №2004136101, 2006.05.20 / Способ и устройство для очистки воды. 2. Патент РФ №2272791, 2006.03.27 / Способ и устройство для обработки воды. 3. Патент США №2004126634, 2006.02.27 / Способ и устройство для обработки воды и установка для его осуществления. 4. Патент США №2004106751, 2005.08.27 / Способ обеззараживания воды. 5. Патент РФ №2259953, 2005.09.10 / Способ и устройство для очистки сточных вод. 6. Патент США №2003127491, 2005.06.27 / Способ и устройство для очистки сточных вод. 7. Патент США №2004111006, 2005.05.10 / Способ и устройство для обработки сточной воды осадка и органических субстратов. 8. Патент США №2003116385, 2004.12.20 / Кавитационный активатор проточных сред. 9. Патент РФ №2240984, 2004.11.27 / Способ и устройство для обработки воды и водных растворов. 10. Патент США №2002119764, 2004.01.27 / Способ и устройство для безреагентной очистки стоков. 11. Патент РФ №2214972, 2003.10.27 / Способ и устройство для очистки воды. 12. Патент РФ №2214969, 2003.10.27 / Способ очистки воды и устройство для его осуществления. 13. Патент РФ №2209772, 2003.08.10 / Способ обеззараживания воды синергетическим воздействием. 14. Патент США №2001112045, 2003.06.20 / Способ обеззараживания воды синергетическим воздействием. 15. Патент США №2001117271, 2003.05.27 / Ультразвуковой диспергатор проточного типа. 16. Патент США №2001113573, 2003.05.20 / Способ для ускорения биодеградации нефтесодержащей воды и устройство для его осуществления. 17. Патент США №97118861, 1999.01.27 / Способ очистки стоков и устройство для его осуществления. 18. Патент РФ №2116264, 1998.07.27 / Способ очистки стоков и устройство для его осуществления. 19. Патент РФ №2104964, 1998.02.20 / Способ 14 и устройство для обработки воды. 20. Патент РФ №2086509, 1997.08.10 / Способ и устройство для очистки воды от металлов. 21. Патент РФ №2080300, 1997.05.27 / Способ обеззараживания воды и устройство для его осуществления. 22. Патент США №95110250, 1997.06.20 / Способ обработки воды и устройство его осуществления. 23. Патент РФ №2047566, 1995.11.10 / Способ снижения концентрации эмульсированных в воде нефтепродуктов и устройство для его осуществления. 24. Патент США №94037636, 1996.08.20 / Способ очистки воды от металлов и устройство для его осуществления. 25. Патент США №94037577, 1996.07.27 / Генератор кавитации - 4. 26. Патент США №94036227, 1996.07.27 / Устройство для очистки промышленных сточных вод. 27. Патент США №94025801, 1996.06.27 / Способ обеззараживания воды и устройство для его осуществления. 28. Патент США №1607663, кл. 202-173, 1971г. 29. Авторское свидетельство СССР №645662, кл. В01, D1/26, 1977г. 30. Авторское свидетельство СССР №946573 / Денисенко Г.И., Федоткин И.М. и др. // М.: кл. Bo1, D1/26, Co2 F1/02, 1982г. 31. Авторское свидетельство СССР №1111778 / Федоткин И.М. и др. // кл. Bo1 D1/26, Bo1 D3/06, 1984г. 32. А. с. СССР №952745, Устройство для опреснения воды / Федоткин И.М., Немчин А.Ф., Мачинский А.С. // Оп убл. БИ №31, 1982. 33. Федоткин И.М., Боровский В.В. Избыточная энергия и физический вакуум. Винница, 2004г. - 352с. 34. Федоткин И.М. и др. Математическое моделирование технологических процессов. Гидродинамические процессы. - Киев: «Техніка», 2004 312с. 35. Федоткин И.М. и др. На пути к познанию непроявленного мира. - Киев: «Техніка», 2005 350с. 36. Федоткин И.М. Физико-математические основы интенсификации процессов и аппаратов пищевой и химической технологии, Кишинев: «Штиинца», 1987г. - 264с. 37. Федоткин И.М., Гулый И.С. Математическое моделирование, теория технологических процессов и их интенсификация. - Киев: «Арктур-А», 1999г. - 416с. 38. Федоткин И.М., Фирисюк В.Р. Интенсификация теплообмена в аппаратах химических производств. Киев: «Техніка», 1971, - 214с. 39. Федоткин И.М., Липсман В.С. Интенсификация теплообмена в аппаратах пищевых производств. Москва: «Пищевая промышленность», 1972г. - 240с. 40. Федоткин И.М., Г улый И.С. Кавитация, кавитационная техника и технология, их использование в промышленности. - К.: «Полиграф-книга», 1997 - 840с., Часть I. 41. Федоткин И.М., Г улый И.С. Кавитация, ка 15 31483 витационная техника и технология, их использование в промышленности. - К.: АО «ОКО», 2000г. 898с.. Часть II. 42. Ткаченко А.П., Федоткин И.М., Тарасов В.А. Кавитационная техника и технология. - К.: «Техніка», 2001г. - 462с. 43. Ткаченко А.Н., Федоткин И.М., Тарасов В.А. Производство избыточной энергии. - К.: «Техніка», 2002г. - 332с. 44. Федоткин И.М., Шаповалюк Н.И. Процессы и аппараты спиртовой промышленности. - К.: «Химджест», 1999. - 488с. 45. А. с. СССР №1099999 А Кавитационный реактор (с прерывателем потока) / Федоткин И.М., Козюк О.В. // Оп убл. 30.06.84 - Бюлл. №16. 46. А. с. СССР №1125041 А Гидродинамический кавитационный реактор (с распылителем и вдувом жидкости в пограничный слой на кавитаторе) / Федоткин И.М., Мачинский А. С. // Опубл. 23.11.84. - Бюлл. №43. 47. А. с. СССР №1152639. Смеситель (Сегне 16 рово колесо) / Федоткин И.М., Григорьев В.А. // Опубл. 30.04.85. - Бюлл. №16. 48. Роберт Кунц. Мо тор Ричарда Клема и конический насос, «Новая энергетика», №2, 2003г., с.61-64. 49. Патент України... Кавітаційний реактор (кавітатор з передкавітатором і калібруванням кавітаційних пузирів). / Федоткін І.М., Шаповалюк М.І., Боровський В.В. // Опубл... 50. А. с. СССР №781240. Устройство для гидродинамической распушки асбеста (кавитатор внутри конического корпуса с подвижным штоком) / Любарский Ю.М., Федоткин И.М., Немчин А.Ф. // Опубл. 23.11.80г., Бюлл. №43. 51. Фоминский Л.П. Роторные генераторы дарового тепла. - Черкассы: «ОКО-Плюс», 2003г. 344с. 52. Фоминский Л.П. Сверхединичные теплогенераторы против Римского клуба. - Черкассы: «ОКО-Плюс», 2003г. - 420с. 17 Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 31483 Підписне 18 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Two-circuit installation for cavitation purification, disinfection and desalting water with production of excess power

Автори англійською

Fedotkin Ihor Mykhailovych, Fedotkina-Hinsgeimer Nila Heorhiivna, Fedotkina-Hingheimer Nila Heorhiivna, Fedotkina-Hinsheimer Nila Heorhiivna

Назва патенту російською

Двухконтурная установка для кавитационной очистки, обеззараживания и опреснения воды с производством избыточной энергии

Автори російською

Федоткин Игорь Михайлович, Федоткина-Гинсгеймер Нила Георгиевна

МПК / Мітки

МПК: C08F 2/34, C02F 1/02, F24J 3/00, B01D 1/26, G02B 7/182

Мітки: води, опріснення, двоконтурна, виробленням, обеззаражування, очищення, установка, кавітаційного, надлишкової, енергії

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/9-31483-dvokonturna-ustanovka-dlya-kavitacijjnogo-ochishhennya-obezzarazhuvannya-ta-oprisnennya-vodi-z-viroblennyam-nadlishkovo-energi.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Двоконтурна установка для кавітаційного очищення, обеззаражування та опріснення води з виробленням надлишкової енергії</a>

Подібні патенти