РОЗДІЛ 18. Кавітаційні генератори

Рис. 18.1. Зони кавітації рідини, що тече по трубі зі змінним перетином

Принцип роботи кавітаційного теплогенератора полягає в тому, що водо нагрівається не шляхом джерела тепла, а за рахунок кавітації. Кавітація - явище створення в краплинній рідині порожнин заповнених газом, парою або їх сумішшю. Ці порожнини одержали назву - кавітаційних пухирців. Кавітаційні пухирці утворюються в тих місцях, де тиск у рідині знижується. Оскільки в реальній рідині завжди присутні дрібні пухирці газу або пари, то рухаючись із потоком рідини й потрапляючи в область зі зниженим тиском, вони здобувають здатність до необмеженого росту, тобто до збільшення свого обсягу.

При досягненні критичної величини тиску - пухирці лопаються, при цьому виділяється енергія, яка й нагріває рідину. Після переходу в область із підвищеним тиском ріст пухирців припиняється, і вони починають скорочуватися. Таким чином, у трубі з місцевим звуженням діаметру створюється чітка кавітаційна зона, що заповнена пухирцями, рідини що рухається. На Рис. 18.1. показана труба зі змінним перетином і області, що утворюється кавітації. На цьому Рис.: 1 - потік рідини; 2 - кавітаційні зони.

Існує два методи зниження тиску усередині рідини. Перший метод полягає в тому, що створюються значні швидкості в потоці рідини, що рухається. Другий метод утворюється, коли крізь рідину проходять акустичні хвилі.

У результаті перший метод одержав назву гідродинамічний, у другий метод - акустичний. Ефект кавітації в рідині вже використовується для одержання теплової енергії. Досить широко застосовуються кавітаційні теплогенератори (вихрові, роторні б комбіновані), засновані на використанні явища виділення теплової енергії при

Рис. 18.2. Найпростіший кавітаційний теплогенератор

кавітації в рідині. Пристрій найпростішого кавітаційного теплогенератора показано на Рис. 18.2. На цьому Рис.: 1-електродвигун; 2 - водяний насос; 3 - кран для впуску холодної води; 4 -замкнений трубопровід; 5 - джерело холодної води; 6 - кавітатор.

Пристрій роторно - вихрового кавітаційного пристрою нагрівання води показано на Рис. 18.3. На цьому Рис.: 1 - робочий циліндр; 2- вхідний патрубок; 3 - сопло Лаваля; 4 - внутрішній циліндр; 5, 6 - кавітатори; 7 - кільцеві постійні магніти; 8 - сталеве кільце; 9 - вихідний патрубок. У цьому пристрої вода під напором надходить спочатку в конічне сопло Лаваля, прискорюється в ньому й надходить у робочий циліндр. Тут вода починає інтенсивно розкручуватися усередині робочої циліндричної порожнини, утвореної бічними поверхнями двох циліндрів. У результаті інтенсивного обертання води й взаємодії із двома нерухливими кавітаторами, виникає активна кавітація, що приводить до нагрівання води. Більш нагріті шари кавітуючої води концентруючись у потоці навколо кавітатору, доходять вихідного патрубка. Кільцевий постійний магніт, розміщений на металевій сталевій шайбі, здійснює додаткове очищення води за допомогою втримання їм дрібних феромагнітних мікрочастинок з потрапляємо! у камеру води.

Головним недоліком кавітаційних теплогенераторів є наявність потужного електродвигуна. Проте, такі кавітаційні нагрівані, засновані на гідродинамічному способі нагрівання рідин, знайшли досить широке застосування, оскільки позбавлено багатьох недоліків властивих класичним нагрівачам, що використовують електричні теплонагрівні елементи. Зокрема, тому що з їхньою допомогою можна нагрівати практично будь-які рідини, у той

Рис. 18.3. Вихрове кавітаційний пристрій для нагрівання води

час як теплонагрівні елементи досить вимогливі до якості рідини, що підігрівається.