專利名稱：使流體變熱的方法和體現(xiàn)該方法的裝置的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及到除作為燃燒的結(jié)果以外的產(chǎn)生和利用熱的方法，以及藉助于機(jī)械作用處置流體而使之變熱的方法和裝置。
在技術(shù)領(lǐng)域中通常認(rèn)為，流體變熱的效應(yīng)是一些作用力引起的機(jī)械作用的必然的或伴隨的結(jié)果。這些作用力尤其如，在與裝載工具接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，在流體紊流流動(dòng)期間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力，以及流體急劇滯止或發(fā)生渦凹期間產(chǎn)生的作用力。在這些情況下，使流體變熱所消耗的能量，被認(rèn)為是自然能損失。
在技術(shù)領(lǐng)域中也已眾所周知的是，流體變熱效應(yīng)是聲波或超聲波范圍內(nèi)機(jī)械振動(dòng)的結(jié)果，這種結(jié)果是考慮到的，但并非以尋求加熱為目的。在此情況下，使流體變熱所消耗的能量也被傳統(tǒng)地認(rèn)作為自然能損失。尤其是，從技術(shù)狀況而言(弗·?！e格勒[V.I.Bigler]等所著的“在流體多孔發(fā)聲型裝置中某些材料的分散現(xiàn)象”一文，發(fā)表在由“冶金”出版社于1997年發(fā)行的莫斯科鋼鐵和合金研究院論文集第90卷第73-76頁(yè)，該論文集的刊名為“超聲波在冶金中的應(yīng)用”)在通常稱之為流體動(dòng)力學(xué)多孔發(fā)聲型裝置中的流體快速變熱效應(yīng)是已知的。此種裝置包括一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)輪，它具有一個(gè)帶有輸入開孔的空間，該入口開孔用于供應(yīng)流體，它還具有一系列沿著圓周線等距離分布的出口開孔，這些出口開孔被設(shè)置在具有錐形外表面的運(yùn)轉(zhuǎn)輪外周壁中，該裝置還包括具有一個(gè)空間的定子，它帶有一個(gè)用于流體流出的排放開孔，和沿著圓周線等距離分布的一系列入口開孔，這些入口開孔被設(shè)置在與運(yùn)轉(zhuǎn)輪相鄰而與之有較小間隙的定子壁中，運(yùn)轉(zhuǎn)輪和定子的一系列開孔都位于相同的旋轉(zhuǎn)平面中。在運(yùn)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)過程中，從運(yùn)轉(zhuǎn)輪的出口開孔流向定子的入口開孔的流體，受到具有固定頻率的強(qiáng)制機(jī)械振蕩的作用，機(jī)械振蕩的固定頻率取決于運(yùn)轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)頻率和其出口開孔的個(gè)數(shù)。在上述論文所給定的情況下，采取在流體中激發(fā)所說(shuō)的振蕩，其目的僅在于使流體中包含的材料分散。雖然如此，論文的作者們還是注意到了流體反常地很快變熱這一事實(shí)。對(duì)此現(xiàn)象，他們解釋為是由于在流體從運(yùn)轉(zhuǎn)輪的空間泄入定子空間的過程中增大了流體的阻力，而并未對(duì)此現(xiàn)象的定量方面予以重視。
現(xiàn)有技術(shù)也已知一種藉助機(jī)械振蕩處置液體使之變熱的方法(國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)朠CT/RU92/00194，1992)，包括“把要被處置的流體提供到旋轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)輪的空間中；促使流體隨著運(yùn)轉(zhuǎn)輪一起旋轉(zhuǎn)；使流體通過設(shè)置在運(yùn)轉(zhuǎn)輪外周圓筒形表面上的一系列出口開孔，從運(yùn)轉(zhuǎn)輪的空間排出；使流體通過至少一個(gè)入口開孔流入定子空間，入口開孔被設(shè)置在與運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周圓筒形表面相鄰而與之有極小間隙的定子同軸表面中；由此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)流體流的周期性的、不連續(xù)的干擾，并在流體流中激發(fā)起機(jī)械振蕩。正如已被作者們確定的那樣，這樣處置被輸送到定子空間中的流體的結(jié)果，是使流體變熱到大大超過用流體壓力損失總量可以解釋變熱的程度。但是，這些初步顯露出的非正常的流體變熱的效果既不足以，也不能穩(wěn)定地確保能把它成功地應(yīng)用于實(shí)際用途。其原因在于對(duì)工藝參數(shù)的選擇不正確，即對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)頻率，以及它與運(yùn)轉(zhuǎn)輪出口開孔的數(shù)目和形狀尺寸的相互關(guān)系等參數(shù)的選擇不正確。
考慮到上述這些情況，本發(fā)明的發(fā)明人按照美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?8/218620(1994年3月申請(qǐng))，創(chuàng)立了較早的改進(jìn)了的用于使流體變熱的方法和裝置。按照該專利申請(qǐng)，該方法包括把要被處置的流體提供到旋轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)輪空間中；促使被處置的流體與運(yùn)轉(zhuǎn)輪一起旋轉(zhuǎn)；通過設(shè)置在運(yùn)轉(zhuǎn)輪外周圓筒形表面上的一系列出口開孔，把流體從運(yùn)轉(zhuǎn)輪的空間中排出；使流體通過至少一個(gè)入口開孔進(jìn)入定子空間中，入口開孔設(shè)置在鄰近運(yùn)轉(zhuǎn)輪外周圓筒形表面并與之有極小間距的定子同軸表面上；由此，實(shí)現(xiàn)了對(duì)流體流的周期性的、不連續(xù)的干擾，并在其中激發(fā)起機(jī)械振蕩。按照該可利用的信息，首次試圖用數(shù)字方式表達(dá)流體沿著具有確定半徑的圓周線運(yùn)動(dòng)的直線速率和該半徑之間的從屬關(guān)系，如下列經(jīng)驗(yàn)公式所示
RV2＝253.264(米3/秒2)體現(xiàn)所描述的使流體變熱方法的裝置，包括裝有一根在軸承中旋轉(zhuǎn)的軸的轉(zhuǎn)子；一個(gè)與軸連接的運(yùn)轉(zhuǎn)輪，它被做成如同一個(gè)具有外周環(huán)形壁的圓盤，該環(huán)形壁有圓筒形的內(nèi)、外表面，在其中設(shè)置有一系列用于流體通過的開孔，這些開孔沿著圓周線等距離分布；一個(gè)容納著運(yùn)轉(zhuǎn)輪的定子，所說(shuō)的定子具有一個(gè)用于提供流體的輸入開孔和一個(gè)用于排出流體的排放孔，所說(shuō)的定子還具有兩個(gè)同軸壁，它們鄰近運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周環(huán)形壁，在其兩側(cè)留有極小的間隙；在定子的兩個(gè)同軸壁中都至少設(shè)置有一個(gè)用作流體通道的開孔，這些開孔處在運(yùn)轉(zhuǎn)輪的一系列開孔的所在平面中。
所述的這種用于使流體變熱的方法和裝置，雖然保證了液體溫度高于以液壓損失為代價(jià)所達(dá)到的溫度，但仍沒有把握在實(shí)踐中達(dá)到發(fā)明者企圖取得的最大效率。其原因是在精確規(guī)定半徑為R的圓周線位置方面明顯地缺少足夠的限定，而與此同時(shí)卻明確規(guī)定了RV2的值，而且事實(shí)上，對(duì)于已離開運(yùn)轉(zhuǎn)輪的流體，其自由旋轉(zhuǎn)的可能性在此也是不存在的。
本發(fā)明簡(jiǎn)介本發(fā)明的目的在于，在現(xiàn)有技術(shù)和自己研究的基礎(chǔ)上，解決產(chǎn)生的諸如使流體變熱的方法，以及用于實(shí)施此種方法的裝置等問題，由此，就更有把握地實(shí)施使機(jī)械能有目的地轉(zhuǎn)化為熱能而具有更高的效率。
按照本發(fā)明，藉助于機(jī)械作用處置流體使問題得以解決，其中，沿著一個(gè)確定的旋轉(zhuǎn)半徑具有確定的線速度的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過程，伴隨著具有確定頻振蕩作用的重疊。
為此目的，在該使流體變熱的方法的基本實(shí)施例中設(shè)置成把要被處置的流體提供到旋轉(zhuǎn)著的運(yùn)轉(zhuǎn)輪的空間中；使要被處置的流體從運(yùn)轉(zhuǎn)輪的空間中排出而進(jìn)入一個(gè)環(huán)形腔中，該環(huán)形腔是由運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周圓筒形表面和定子的同軸表面形成的，流體從運(yùn)轉(zhuǎn)輪空間中排出是通過一系列設(shè)置在運(yùn)轉(zhuǎn)輪外周圓筒形表面上的出口開孔而實(shí)現(xiàn)的。這些出口開孔沿著圓周線等距離分布；流體通過至少一個(gè)排放孔從環(huán)形腔中排出。在此情況下，運(yùn)轉(zhuǎn)輪外周圓筒形表面的半徑R和運(yùn)轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)頻率n都是在下列經(jīng)驗(yàn)公式范圍內(nèi)，通過選定運(yùn)轉(zhuǎn)輪的出口開孔個(gè)數(shù)K而予以確定的R＝(1.05…1.28)K(毫米)，以及n＝(3.6…4.1)K-1.5.106(轉(zhuǎn)數(shù)/每分鐘)正如已由實(shí)驗(yàn)證實(shí)的，超過所說(shuō)的參數(shù)范圍，可能得到的流體不正常變熱的效果，表明是不適當(dāng)?shù)摹?br> 在使流體變熱的方法的最佳實(shí)施例中，運(yùn)轉(zhuǎn)輪的半徑R和旋轉(zhuǎn)頻率n是按照下列經(jīng)驗(yàn)公式，通過選擇出口開孔個(gè)數(shù)K而予以明確確定的R＝1.1614K(毫米)，以及n＝3.8396K-1.5.106(轉(zhuǎn)數(shù)/每分鐘)在使流體變熱的方法的另一個(gè)較佳實(shí)施例中，要被處置的流體從環(huán)形腔中排出是通過設(shè)置在定子的同軸表面上的排放孔而實(shí)現(xiàn)的，該環(huán)形腔是由運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周圓筒形表面和定子的同軸表面形成的，這些排放孔被布置成在運(yùn)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)過程中依次地與運(yùn)轉(zhuǎn)輪的出口開孔相對(duì)置。
在上述使流體變熱的基本實(shí)施例中，在所說(shuō)的參數(shù)選擇范圍內(nèi)，正如實(shí)驗(yàn)已證實(shí)的那樣，流體變熱的溫度可根本上達(dá)到超過只作為流體壓力損失的結(jié)果而獲得的變熱溫度程度，并具有這樣的穩(wěn)定性，即有可能談及該使流體變熱的方法的這一實(shí)施例可相當(dāng)有效地和有意義地用于實(shí)際目的。能量平衡的總的絕對(duì)值的綜合能被闡明，而并不要徹底圓滿性和正確性，并記住能量轉(zhuǎn)換定律，通過在分子水平上釋放流體互相鍵合的潛能，這是周期性激發(fā)顯著的機(jī)械作用以足以產(chǎn)生鏈合反應(yīng)的頻率作用在流體上并在流體中產(chǎn)生諧波的結(jié)果。在使流體變熱的方法的最佳實(shí)施例中，當(dāng)所說(shuō)的參數(shù)的明確值(這些參數(shù)值是由實(shí)驗(yàn)確定的)被選定時(shí)，能量平衡剩余的效應(yīng)表現(xiàn)得最大。在使流體變熱的方法的另一個(gè)較佳實(shí)施例中，由于首先當(dāng)流體通過運(yùn)轉(zhuǎn)輪的出口開孔被排入環(huán)形腔中時(shí)，然后當(dāng)流體通過設(shè)置在定子同軸表面上的一些排放孔而從環(huán)形腔中排出時(shí)，都有一個(gè)綜合的振蕩作用施加在流體上，從而使改善所得到的效應(yīng)成為可能。
按照本發(fā)明，使流體變熱的方法，僅藉助于下文將要闡述的裝置可予以實(shí)施，這構(gòu)成為本發(fā)明人的總的目的完整部分，而并非要用于其它目的。
在用于使流體變熱的裝置的基本實(shí)施例中，包括一個(gè)轉(zhuǎn)子，它裝著一個(gè)可在軸承中轉(zhuǎn)動(dòng)的軸；至少一個(gè)與軸連接的運(yùn)轉(zhuǎn)輪，它被做成如同一個(gè)帶有外周環(huán)形壁的圓盤，環(huán)形壁具有一個(gè)圓筒形的外表面，在該環(huán)形壁中，沿著圓周線等距離地設(shè)置一系列用于流體的出口開孔；一個(gè)包容著運(yùn)轉(zhuǎn)輪的定子，它具有一個(gè)用于提供流體的輸入開孔和一個(gè)用于排放流體的排放孔；一個(gè)用于容納要被處置的流體的空間，所說(shuō)的空間是由該圓盤和運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周環(huán)形壁，以及帶有輸入開孔并與運(yùn)轉(zhuǎn)輪相鄰的定子壁所形成；一個(gè)用于容納要被處置的流體的環(huán)形腔，所說(shuō)的環(huán)形腔在徑向上被運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周環(huán)形壁和定子的同軸壁所限定，并與用于流體流出的排放孔連通；該運(yùn)轉(zhuǎn)輪和環(huán)形腔的形狀尺寸特征是R＝(1.05…1.28)K(毫米)，此處K是所選定的運(yùn)轉(zhuǎn)輪出口開孔個(gè)數(shù)，R是運(yùn)轉(zhuǎn)輪外周環(huán)形壁的外圓筒形表面的半徑，以及ΔR＝(1.05…1.28)B(毫米)此處B是在1…K/2范圍內(nèi)所選定的整數(shù)，ΔR是環(huán)形腔的徑向尺寸，在用于使流體變熱的裝置的最佳實(shí)施例中，半徑R和ΔR的尺寸分別為R＝1.1614K(毫米)，ΔR＝1.1614B(毫米)，此處B是在1…K/5范圍內(nèi)選定的整數(shù)。
在用于使流體變熱的裝置的另一個(gè)較佳實(shí)施例中，一個(gè)定子具有一個(gè)鄰近其同軸壁的空間，用以把流體從環(huán)形腔中輸入該空間，該空間與用于排放流體的排放孔連通；該定子的空間通過一些設(shè)置在定子同軸表面中的排放孔與環(huán)形腔連通，這些排放孔位于運(yùn)轉(zhuǎn)輸出口開孔的所在平面中，并沿著圓周線等距離分布；環(huán)形腔的排放孔的個(gè)數(shù)為1…K。
從以下對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)闡述中可以了解到本發(fā)明的其它特征。
附圖簡(jiǎn)述參考下列示意圖所示的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的描述

圖1是本發(fā)明用于使流體變熱的裝置的最基本和最佳實(shí)施例的縱軸向斷面圖；圖2和圖4是環(huán)形腔的局部橫斷面圖；圖3是用于使流體變熱的裝置的較佳實(shí)施例之一的縱軸向斷面圖。
本發(fā)明詳述按照藉助機(jī)械作用處置流體使其變熱的方法的基本實(shí)施例(圖1、2)，通過入口開孔3把要被處置的流體提供到旋轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的空間1中。在運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的旋轉(zhuǎn)過程中，要被處置的流體通過一系列出口開孔8從空間1排入到環(huán)形腔4中，該環(huán)形腔4是由運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的外周圓筒形表面5和定子7的同軸表面6形成的，一系列出口開孔8是沿著運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的外周圓筒表面5并沿著圓周線等距離設(shè)置的。限制在環(huán)形腔4中的要被處置的流體，在其相對(duì)于中心軸9，按照自由流體法則而繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，受到機(jī)械振蕩的作用。這種機(jī)構(gòu)振蕩是由于從運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的每個(gè)出口開孔8中流出的單元流體流與定子7的同軸表面6之間的互相作用而產(chǎn)生的。處置過的流體通過排放孔10從環(huán)形腔4中排出。
運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的旋轉(zhuǎn)頻率n和其外周圓筒形表面5的半徑R，是在下列經(jīng)驗(yàn)公式的范圍內(nèi)通過選定運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的出口開孔8的個(gè)數(shù)K而確定的R＝(1.05…1.28)K(毫米)，n＝(3.6…4.1)K-1.5.106(轉(zhuǎn)數(shù)/每分鐘)。
根據(jù)使流體變熱的方法的最佳實(shí)施例，半徑R和運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的旋轉(zhuǎn)頻率n，可按照下列經(jīng)驗(yàn)公式，通過選定運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的出口開孔8的個(gè)數(shù)K而明確地予以確定
R＝1.1614K(毫米)，n＝3.8396K-1.5.106(轉(zhuǎn)數(shù)/每分鐘)。
根據(jù)使流體變熱的方法的另一個(gè)較佳實(shí)施例(圖3-4)，要被處置的流體從環(huán)形腔4中的排出，是通過在定子7的同軸表面6上形成的一個(gè)、幾個(gè)或一系列排放孔1 1而實(shí)現(xiàn)的，環(huán)形腔4是由運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的外周圓筒形表面5和定子7的同軸表面6形成的。在運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的旋轉(zhuǎn)期間，環(huán)形腔4的所說(shuō)的排放孔11被設(shè)置為依次與運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的相應(yīng)的出口開孔8相對(duì)置，從而在流體中引起了周期性的紊流和相應(yīng)的機(jī)械振蕩。通過環(huán)形腔4的排放孔11流出的流體，進(jìn)入定子7的空間12中，處置過的流體從該處通過排放孔13排出。
環(huán)形腔4的排放孔11的數(shù)量可從一個(gè)到K個(gè)范圍內(nèi)選擇，應(yīng)考慮到隨著排放孔11個(gè)數(shù)的增加，在其它方面都保持不變的情況下，處置容積能力相應(yīng)提高，而流體變熱的溫度則降低。
按照用于實(shí)現(xiàn)所描述的使流體變熱的方法的裝置的基本實(shí)施例(圖1、2)，該裝置包括一個(gè)轉(zhuǎn)子14，該轉(zhuǎn)子14裝有可在軸承16和17中轉(zhuǎn)動(dòng)的軸15，并設(shè)置著一個(gè)密封18。轉(zhuǎn)子14還包括至少一個(gè)與軸15連接的運(yùn)轉(zhuǎn)輪2，它被做成如同一個(gè)具有外周環(huán)形壁20的圓盤19，環(huán)形壁20具有圓筒形外表面5。一系列用于流體的出口開孔8，沿著周邊等距離地分布在所說(shuō)的壁20中。
包容著運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的定子7上設(shè)置有為提供要被處置的流體用的輸入開孔3，和為處置過的流體流出用的排放孔10。一個(gè)空間1，用于接納要被處置的流體，它是由圓盤19、運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的環(huán)形壁20、和帶有輸入開孔3的定子7的相鄰壁21所形成的。一個(gè)環(huán)形腔4，用于接納要被處置的流體，環(huán)形腔4在徑向上被運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的環(huán)形壁20與定子7的同軸壁22限定，并與用于使處置過的流體從中流出的排放孔10連通。
運(yùn)轉(zhuǎn)輪2和環(huán)形腔4的形狀尺寸特征設(shè)定如下R＝(1.05…1.28)K(毫米)，ΔR＝(1.05…1.28)B(毫米)，此處
K是運(yùn)轉(zhuǎn)輪的出口開孔所選定的個(gè)數(shù)，R是運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周環(huán)形壁的圓筒形外表面的半徑，B是1…K/2范圍內(nèi)所選定的整數(shù)，ΔR是環(huán)形腔的徑向尺寸。
在用于使流體變熱的裝置的最佳實(shí)施例(圖1、2)中，半徑R的標(biāo)稱值明確地設(shè)定為R＝1.1614K(毫米)，而徑向尺寸ΔR的標(biāo)稱值設(shè)定為ΔR＝1.1614B(毫米)，在此。
B是1…K/5范圍內(nèi)所選定的整數(shù)。
按照用于使流體變熱的裝置的另一個(gè)較佳實(shí)施例(圖3、4)，定子7具有一個(gè)空間12，它鄰近定子7的同軸壁22，用以接納從環(huán)形腔4中出來(lái)的流體，空間12與用于排放處置過的流體的排放孔13連通。定子7的空間12通過排放孔11與環(huán)形腔4連通，排放孔11用于使流體從環(huán)形腔4中排出，同時(shí)使它流入空間12，所說(shuō)的排放孔11設(shè)置在定子7的同軸壁22中。所說(shuō)的排放孔11位于運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的一系列出口開孔8的分布平面中并沿著圓周線等距離分布。排放孔11的個(gè)數(shù)可從1到K設(shè)定，其個(gè)數(shù)超過K是沒有益處的，因?yàn)樵谄渌闆r相同時(shí)，超過K值后，熱效率明顯降低。
轉(zhuǎn)子14通過軸15的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和聯(lián)軸器23與其具有預(yù)定旋轉(zhuǎn)頻率的驅(qū)動(dòng)裝置(例如電動(dòng)機(jī)24)相連接。
轉(zhuǎn)子可以包括被裝配在一根軸上的幾個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)輪，所說(shuō)的幾個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)輪順序地沿著流體流相接觸。每個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)輪可裝配上葉片。
該裝置可制成帶有截流或控制元件的內(nèi)旁路或外旁路，用以使一部分已處置過的流體從該裝置的出口流出而進(jìn)入到其輸入口中從而進(jìn)行重復(fù)處置。
該裝置作為整體可占用空間的任何位置。
運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的出口開孔8的個(gè)數(shù)K，可基于在流體中已激發(fā)出的聲波范圍內(nèi)所希望的強(qiáng)制振蕩頻率而予以選擇，而用以下經(jīng)驗(yàn)式可確定KF＝63.993K-0.5(千赫茲)應(yīng)考慮該裝置作為一個(gè)整體能實(shí)現(xiàn)的并有利的形狀尺寸。
在上述范圍內(nèi)，參數(shù)B的選擇，取決于要被處置的特定流體的物理性質(zhì)，尤其是當(dāng)其變熱時(shí)其粘滯性和狀態(tài)的改變，并要考慮該裝置作為整體的合理的形狀尺寸。
用于使流體從環(huán)形腔4中流出的排放孔11的個(gè)數(shù)的選擇，取決于所希望的容積能力率和流體變熱的溫度。
運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的出口開孔8在沿著外周表面5的圓周方向上的寬度，最好設(shè)定為在沿著R為半徑的圓周上這些開孔8之間的圓周間距的1/2。環(huán)形腔4的排放孔11在沿著同軸表面6的圓周方向上的寬度，不論排放孔11的個(gè)數(shù)多少，最好不超過出口開孔8的寬度。開孔8和11的形狀，如圖3所示，最好是一致的，并以平行于中心軸9的方向延伸。
按照本發(fā)明用于使流體變熱的裝置以如下方式運(yùn)行在該裝置的基本的和最佳的實(shí)施例中(圖1、2)，要被處置的流體通過輸入開孔3以箭頭所示的方向被提供到運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的空間1中。藉助電動(dòng)機(jī)24、通過聯(lián)軸器23和軸15，使轉(zhuǎn)子14和運(yùn)轉(zhuǎn)輪2一起，以預(yù)定的旋轉(zhuǎn)頻率n作旋轉(zhuǎn)。在此情況下，進(jìn)入運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的空間1中的流體，在壓力下通過在運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的外周環(huán)形壁20中的一系列出口開孔8，進(jìn)入到被運(yùn)轉(zhuǎn)輪2的環(huán)形壁20和定子7的同軸壁22所限定的環(huán)形腔4中。處置過的流體從環(huán)形腔4中以箭頭所示方向通過排放孔10排出，用于消費(fèi)、利用或再進(jìn)行處置。
該裝置的另一個(gè)較佳實(shí)施例(圖3、4)的運(yùn)作，除了要被處置的流體通過設(shè)置在定子7的同軸壁22中的排放孔11而離開環(huán)形腔4，并進(jìn)入到定子7的空間12中以外，其它運(yùn)行方式與以前所述的均類似。處置過的流體從空間12中，以箭頭所示的方向通過排放孔13排出，用于消費(fèi)、利用或再作處置。
下列表格中給出了按照本發(fā)明使流體變熱的方法實(shí)施例及用于該實(shí)施例的裝置的特例(表1、2)。
表1按照?qǐng)D1、2實(shí)施例的例子被處置的流體-水名稱 符號(hào) 單位 數(shù)值運(yùn)轉(zhuǎn)輪的出口開孔數(shù)目K 個(gè) 120運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周圓筒形表面的半徑R毫米 140.0英寸 5.512環(huán)形腔的徑向尺寸ΔR 毫米 9.3英寸 0.366運(yùn)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)頻率 n轉(zhuǎn)數(shù)/每分鐘 2920機(jī)械振蕩頻率F 千赫茲 5.840能源E 兆焦耳 46.8開式運(yùn)行能力G公斤/每分鐘 64.0開式運(yùn)行時(shí)溫度增量 ΔT 攝氏度 3.250％閉路運(yùn)行能力G1公斤/分鐘32.050％閉路運(yùn)行時(shí)溫度增量 ΔT1攝氏度 6.4
表2按照?qǐng)D3、4的實(shí)施例的例子被處置的流體-水名稱符號(hào) 單位 數(shù)值運(yùn)轉(zhuǎn)輪的出口開孔數(shù)目 K個(gè) 192運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周圓筒形表面的半徑 R 毫米 223.0英寸 8.780環(huán)形腔的徑向尺寸ΔR 毫米 41.8英寸 1.646運(yùn)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)頻率 n轉(zhuǎn)數(shù)/每分鐘 1440機(jī)械振蕩頻率 F 千赫茲4.620能源 E 兆焦耳64.8開式運(yùn)行能力 G公斤/每分鐘 102.8開式運(yùn)行時(shí)溫度增量 ΔT 攝氏度3.050％閉路運(yùn)行能力 G1公斤/分鐘 51.450％閉路運(yùn)行時(shí)溫度增量 ΔT1攝氏度6.0工業(yè)應(yīng)用本發(fā)明的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域是相當(dāng)廣泛的，其應(yīng)用領(lǐng)域也包括要求流體變熱的很多情況下的許多工業(yè)分支。以一種消耗性的方式是不可能使這些情況發(fā)生的?？梢灾赋鋈缦赂鲃e的例子-小型固定設(shè)施本機(jī)用的配套電-熱源；-傳輸設(shè)備和可移動(dòng)設(shè)施的加熱；-使流體在其輸送過程中直接地有目的地升溫；
-使流體在不同的技術(shù)過程中有目的地附帶加熱，等等。
藉助于為相似目的(電力的、水力的、風(fēng)力的、機(jī)械的，等等)而特殊設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)，或藉助于移動(dòng)、尤其是轉(zhuǎn)動(dòng)傳輸設(shè)施(鐵路車輛等)的部件，可使運(yùn)轉(zhuǎn)輪致動(dòng)。
可被處置的流體的種類也很廣泛，有從水到碳?xì)浠衔锖陀袡C(jī)硅等的液體，也可以是在這些物質(zhì)基礎(chǔ)上的溶體、乳膠體和懸浮液，其沾滯性和其它物理性能的范圍可很寬。
權(quán)利要求
1.一種藉助于機(jī)械作用處置流體使之變熱的方法，它包括(1)把要被處置的流體提供到旋轉(zhuǎn)著的運(yùn)轉(zhuǎn)輪的一個(gè)空間中；(2)把要被處置的流體從運(yùn)轉(zhuǎn)輪的空間排出而進(jìn)入一個(gè)環(huán)形腔中，該環(huán)形腔是由所說(shuō)的運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周圓筒形表面和一個(gè)定子的同軸表面形成的，其中(3)所說(shuō)的排出是通過一系列出口開孔而實(shí)現(xiàn)的，所說(shuō)的一系列出口開孔被設(shè)置在運(yùn)轉(zhuǎn)輪外周圓筒形表面上，并沿著圓周線等距離分布；(4)流體通過至少一個(gè)排放孔從所說(shuō)的環(huán)形腔中排出，其中(5)運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周圓筒形表面的半徑R的尺寸，是按照如下經(jīng)驗(yàn)公式，通過選定所說(shuō)的運(yùn)轉(zhuǎn)輪的出口開孔個(gè)數(shù)K而予以確定的，R＝(1.05…1.28)K(毫米)，(6)運(yùn)轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)頻率n，是按照如下經(jīng)驗(yàn)公式藉助所說(shuō)的K值而予以確定的，n＝(3.6…4.1)K-1.5.106(轉(zhuǎn)數(shù)/每分鐘)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種使流體變熱的方法，其特征在于，運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周圓筒形表面的半徑R的尺寸，是按照如下經(jīng)驗(yàn)方式，通過選定所說(shuō)的運(yùn)轉(zhuǎn)輪的出口開孔的個(gè)數(shù)K而予以確定的，R＝1.1614K(毫米)，而運(yùn)轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)頻率n，是按照如下經(jīng)驗(yàn)式，藉助K值而予以確定的，n＝3.8396K-1.5.106(轉(zhuǎn)數(shù)/每分鐘)
3.按照權(quán)利要求2所述的一種使流體變熱的方法，其特征在于，流體從環(huán)形腔排出是通過排放孔實(shí)現(xiàn)的，所說(shuō)的環(huán)形腔是由運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周圓筒形表面和定子的同軸表面形成的，所說(shuō)的排放孔設(shè)置在定子的同軸表面上，在所說(shuō)的運(yùn)轉(zhuǎn)輪旋轉(zhuǎn)過程中，所說(shuō)的排放孔依次地與運(yùn)轉(zhuǎn)輪的出口開孔相對(duì)置。
4.一種藉助于機(jī)械作用處置流體使之變熱的裝置，它包括(1)一個(gè)轉(zhuǎn)子，它裝著一個(gè)可在軸承中轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，(2)至少一個(gè)與軸連接的運(yùn)轉(zhuǎn)輪，它被做成一個(gè)帶有外周環(huán)形壁的圓盤，環(huán)形壁具有一個(gè)圓筒形的外表面，在該環(huán)形壁中，沿著圓周等距離地設(shè)置一系列用于流體的出口開孔；(3)一個(gè)包含著運(yùn)轉(zhuǎn)輪的定子，它具有一個(gè)用于提供流體的輸入開孔和一個(gè)用于排放流體的排放孔；(4)一個(gè)空間，用于容納要被處置的流體，所說(shuō)的空間由該圓盤和運(yùn)轉(zhuǎn)輪的環(huán)形壁，以及帶有輸入開孔并與所說(shuō)的運(yùn)轉(zhuǎn)輪相鄰的定子壁所形成；(5)一個(gè)環(huán)形腔，用于容納要被處置的流體，它在徑向上被運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周環(huán)形壁和定子的同軸壁所限定，并與用于排放流體的排放孔連通；其中，運(yùn)轉(zhuǎn)輪和環(huán)形腔的形狀尺寸特征設(shè)定為(6)運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周環(huán)形壁的圓筒形外表面的半徑R設(shè)定為R＝(1.05…1.28)K(毫米)，此外K是所選定的運(yùn)轉(zhuǎn)輪出口開孔個(gè)數(shù)，(7)環(huán)形腔的徑向尺寸ΔR設(shè)定為ΔR＝(1.05…1.28)B(毫米)，此處B是1至K/2范圍內(nèi)所選定的整數(shù)，(8)用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子使之按預(yù)定旋轉(zhuǎn)頻率旋轉(zhuǎn)的工具。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種用于使流體變熱的裝置，其特征在于，運(yùn)轉(zhuǎn)輪的外周環(huán)形壁的圓筒形外表面的半徑R設(shè)定為R＝1.1614(毫米)，此處K是所選定的運(yùn)轉(zhuǎn)輪出口開孔數(shù)目，而環(huán)形腔的徑向尺寸ΔR設(shè)定為ΔR＝1.1614B(毫米)，此處B是1…K/5范圍內(nèi)所選定的整數(shù)。
6.按照權(quán)利要求5所述的一種用于使流體變熱的裝置，其特征在于(1)該定子具有一個(gè)鄰近其同軸壁的空間，用以把流體從環(huán)形腔中引入該空間，所說(shuō)的空間與用于排放流體的排放孔相連通，在此(2)該定子的空間通過設(shè)置在定子同軸壁中的排放孔與環(huán)形腔連通，所說(shuō)的排放孔位于運(yùn)轉(zhuǎn)輪的出口開孔的所在平面中并沿著圓周線等距離分布，(3)該環(huán)形腔的排放孔的數(shù)目設(shè)定為1…K。
全文摘要
用于通過機(jī)械振蕩作用而使流體變熱的方法和裝置,包括:把流體提供到旋轉(zhuǎn)的運(yùn)轉(zhuǎn)輪(2)的空間(1)中,使流體通過一系列出口開孔(8)而進(jìn)入由運(yùn)轉(zhuǎn)輪和定子形成的環(huán)形腔(4),然后流體排出。在此過程中,觀測(cè)到如下經(jīng)驗(yàn)公式:R=1.1614K(毫米)；△R=1.1614B(毫米),以及n=3.8396K
文檔編號(hào)F24J3/00GK1181803SQ95197820
公開日1998年5月13日 申請(qǐng)日期1995年4月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月18日
發(fā)明者尼古拉·伊萬(wàn)諾維奇·謝利瓦諾夫 申請(qǐng)人:尼古拉·伊萬(wàn)諾維奇·謝利瓦諾夫