[go: up one dir, main page]

RU2331815C2 - Method of natural geyser simulation and device to this effect - Google Patents

Method of natural geyser simulation and device to this effect Download PDF

Info

Publication number
RU2331815C2
RU2331815C2 RU2006133725/06A RU2006133725A RU2331815C2 RU 2331815 C2 RU2331815 C2 RU 2331815C2 RU 2006133725/06 A RU2006133725/06 A RU 2006133725/06A RU 2006133725 A RU2006133725 A RU 2006133725A RU 2331815 C2 RU2331815 C2 RU 2331815C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
geyser
pipe
chamber
outlet
Prior art date
Application number
RU2006133725/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006133725A (en
Inventor
Александр Семенович Штейнберг (RU)
Александр Семенович Штейнберг
Original Assignee
Александр Семенович Штейнберг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Семенович Штейнберг filed Critical Александр Семенович Штейнберг
Priority to RU2006133725/06A priority Critical patent/RU2331815C2/en
Publication of RU2006133725A publication Critical patent/RU2006133725A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2331815C2 publication Critical patent/RU2331815C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Pipeline Systems (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)

Abstract

FIELD: mechanics.
SUBSTANCE: method of natural geyser outburst consists in that the natural geyser simulation device is furnished with a vertical U-shape pipe with inlet, outlet and outlet branch pipe with its one end fitted in the said geyser chamber and a device to adjust the depth of submersion of the former into water filling the geyser chamber. One outlet branch pipe communicating with the outlet line, U-shape pipe inlet and outlet ends is open to atmosphere. Water is heated to steam formation and pressure increase in the said chamber, forced out from the outlet branch pipe through the said outlet line, vertical U-shape pipe and outlet branch pipe into atmosphere. The geyser outburst simulation device contains a water-filled geyser chamber, a device to heat water to steam formation, and outlet channel with outlet branch pipe to water and steam outburst, a vertical U-shape line with inlet and outlet ends, an outlet branch pipe one end of which is fitted into the said geyser chamber and the submersion depth regulation device. The outlet branch pipe connected with the outlet line and U-shape pipe inlet and outlet ends is open to atmosphere.
EFFECT: greater amount of water outburst, simpler design and lower costs.
12 cl, 2 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к созданию учебных пособий, наглядно поясняющих явления природы. Оно также может использоваться в развлекательных целях в парковых ансамблях, Диснейлендах и т.п. В частности, изобретение относится к способу имитации природного гейзера и устройству для его осуществления.The invention relates to the creation of textbooks that clearly explain the phenomena of nature. It can also be used for recreational purposes in park ensembles, Disneyland, etc. In particular, the invention relates to a method for simulating a natural geyser and a device for its implementation.

Уровень техникиState of the art

Известен способ имитации процесса извержения природного гейзера и устройство для его осуществления, включающее камеру гейзера, расположенную на значительной глубине под поверхностью земли [а.с. 461700, А.Г.Мержанов, А.С.Штейнберг, Г.С.Штейнберг,]. Камера снабжена нагревателем и трубопроводом, по которому к ней подводится холодная вода. Из камеры выходит вертикальный канал, по которому осуществляется выброс смеси вскипевшей воды и пара. Верхний конец этого канала расположен на поверхности земли или на небольшой высоте над ней.A known method of simulating the process of eruption of a natural geyser and a device for its implementation, comprising a geyser camera located at a considerable depth below the surface of the earth [a.s. 461700, A.G. Merzhanov, A.S. Steinberg, G.S. Steinberg,]. The chamber is equipped with a heater and a pipeline through which cold water is supplied to it. A vertical channel emerges from the chamber, through which a mixture of boiled water and steam is discharged. The upper end of this channel is located on the surface of the earth or at a small height above it.

Для увеличения количества выбрасываемой воды в дополнение к описанному способу используется относительно небольшое погружение входного конца гейзерного канала ниже уровня верхней крышки гейзерной камеры [а.с. 2015574, У.И.Гольдшлегер, А.Г.Мержанов, А.С.Штейнберг, Г.С.Штейнберг].To increase the amount of water discharged, in addition to the described method, a relatively small immersion of the inlet end of the geyser channel is used below the level of the top cover of the geyser chamber [a.s. 2015574, U.I. Goldschleger, A.G. Merzhanov, A.S. Steinberg, G.S. Steinberg].

Таким образом, после начала кипения образующийся в ней пар, количество которого непрерывно растет, вначале не имеет выхода из камеры. Пар давит на поверхность воды в камере и из канала начинает выдавливаться некипящая вода. Гидравлическое сопротивление движению воды в канале способствует повышению давления в камере и увеличению температуры в ней. После того, как уровень воды в камере снижается до уровня входного конца гейзерного канала, в канал начинает поступать значительное количество пара. Давление в гейзере быстро снижается и начинается извержение. Общим недостатком этих и подобных им методов является размещение камеры с нагревателями глубоко под землей, т.е. существенно ниже выходного конца гейзерного канала. В то время как диаметры каналов даже мощных гейзеров не превышают ID-20 см, диаметры камер даже небольших искусственных гейзеров должны быть порядка нескольких метров. Осуществление бурения даже относительно неглубоких скважин такого диаметра крайне затруднительно и чрезвычайно дорого. Не менее сложным является последующее размещение в них гейзерных камер, являющихся специализированными паровыми котлами, снабженными мощными устройствами нагрева (горелками или электронагревателями), системами измерения температуры и давления в котле и управления нагревом воды в нем.Thus, after the start of boiling, the steam formed in it, the amount of which is continuously growing, at first has no way out of the chamber. Steam presses on the surface of the water in the chamber and non-boiling water begins to be squeezed out of the channel. Hydraulic resistance to the movement of water in the channel increases the pressure in the chamber and increases the temperature in it. After the water level in the chamber decreases to the level of the inlet end of the geyser channel, a significant amount of steam begins to flow into the channel. The pressure in the geyser decreases rapidly and the eruption begins. A common drawback of these and similar methods is the placement of a chamber with heaters deep underground, i.e. significantly lower than the output end of the geyser channel. While the diameters of the channels of even powerful geysers do not exceed ID-20 cm, the diameters of the chambers of even small artificial geysers should be of the order of several meters. Drilling even relatively shallow wells of this diameter is extremely difficult and extremely expensive. No less difficult is the subsequent placement of geyser chambers in them, which are specialized steam boilers equipped with powerful heating devices (burners or electric heaters), systems for measuring temperature and pressure in the boiler and controlling the heating of water in it.

Именно этими недостатками объясняется тот факт, что, несмотря на принципиальную простоту и зрелищную эффектность извержения природного гейзера, сочетающиеся с познавательной ценностью этого явления, искусственные гейзеры до сих пор не созданы. Они не демонстрируются ни в парках, ни в школах, ни на детских площадках типа Диснейленда в Лос Анжелесе. Немногочисленные же малогабаритные гейзерные модели типа демонстрируемых в сан-франциском музее "Эксплораториум" обладают ничтожно малым энергозапасом и характеризуются крайне незначительной (порядка 1 метра) высотой выброса воды, т.е. практически не имитируют природный гейзерный процесс.It is these shortcomings that explain the fact that, despite the fundamental simplicity and spectacular spectacularity of the eruption of a natural geyser, combined with the cognitive value of this phenomenon, artificial geysers have not yet been created. They are not shown in parks, schools, or playgrounds such as Disneyland in Los Angeles. The few small-sized geyser models of the type shown at the Exploratorium Museum in San Francisco have a negligible energy reserve and are characterized by an extremely small (about 1 meter) water discharge height, i.e. practically do not imitate the natural geyser process.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Целью настоящего изобретения является способ имитации гейзерного процесса и устройство для его реализации, свободные от указанных недостатков.The aim of the present invention is a method for simulating a geyser process and a device for its implementation, free from these disadvantages.

Гейзерная камера (котел), в которой осуществляется нагрев и вскипание воды, размещена в небольшом углублении в земле или на ее поверхности. Нагрев гейзерной камеры осуществляется продуктами горения натурального топлива (газообразного, жидкого или твердого) или мощными электронагревателями. Подача холодной воды в гейзерную камеру осуществляется по трубопроводу, имеющему клапан. Горение газообразного или жидкого топлива в смеси с воздухом осуществляется с помощью горелки. Продукты горения, охлажденные в результате контакта с поверхностями нагрева гейзерной камеры, выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу. Подобно стандартным водоподогревателям с повышенным давлением пара и паровым котлам гейзерная камера снабжена устройствами контроля температуры (термопары и термометры), давления пара (манометр) и уровня воды (водомерное стекло). Выход горячей воды, пароводяной смеси и пара из гейзерной камеры осуществляется по патрубку, соединенному с выходным трубопроводом, который, в свою очередь, соединен с входным и выходным концами U-образного трубопровода, находящегося вне гейзерной камеры. Установка и изменение смещения вертикального положения входного отверстия патрубка относительно верхней крышки камеры производится с помощью узла перемещения патрубка (УПП) без разгерметизации камеры. Выходной трубопровод снабжен теплозащитным покрытием. Выходной трубопровод соединен с входным и выходным концами U-образного трубопровода через клапаны, которые позволяют перераспределять потоки через U-образный трубопровод или минуя его. Сообразный трубопровод размещен внутри скважины. После поворота (сопряжения) в донной части скважины U-образный трубопровод переходит в нижнюю часть канала гейзера. Гейзерный канал заканчивается находящимся над поверхностью земли выходным участком. Выходной участок канала размещен в центре бассейна, стилизованного под грифон природного гейзера и декорированного камнями, гейзеритом и термофильными растениями. Взрывоподобный выброс воды и пара на стадии извержения гейзера осуществляется из выпускного патрубка. В связи с тем, что в двухфазной среде, которую представляет собой извергаемая гейзером смесь воды и пара, скорость звука очень мала (30-40 м/с), высота выброса воды даже в самых мощных природных гейзерах сравнительно невелика - максимум 20-25 м. В этой связи для увеличения высоты гейзерного выброса выпускной патрубок снабжают сверхзвуковым соплом с плавно расширяющимся выходным участком. Одним из наиболее оптимальных конструктивных вариантов этого сопла является сверхзвуковое сопло Лаваля для двухфазной смеси воды и пара. Бассейн снабжен водонепроницаемыми стенками и отводным трубопроводом, имеющим фильтр, и соединен с системой сточных вод. Эта система обеспечивает сбор и отвод изверженной воды при постоянном ее уровне в грифоне гейзера. Вблизи выходного участка к гейзерному каналу присоединен трубопровод холодной воды с клапаном. Для уменьшения потерь тепла из трубопровода и канала их поверхности покрыты слоем теплозащитного материала. Для предотвращения коррозии металлических труб грунтовыми водами скважина гейзера снабжена водонепроницаемой стенкой.A geyser chamber (boiler), in which water is heated and boiled, is placed in a small depression in the ground or on its surface. The geyser chamber is heated by the combustion products of natural fuel (gaseous, liquid or solid) or powerful electric heaters. The supply of cold water to the geyser chamber is carried out through a pipeline having a valve. The combustion of gaseous or liquid fuels in a mixture with air is carried out using a burner. Combustion products cooled as a result of contact with the heating surfaces of the geyser chamber are emitted into the atmosphere through a chimney. Like standard water heaters with high steam pressure and steam boilers, the geyser chamber is equipped with temperature control devices (thermocouples and thermometers), steam pressure (pressure gauge) and water level (gauge glass). The exit of hot water, steam-water mixture and steam from the geyser chamber is carried out through a pipe connected to the outlet pipe, which, in turn, is connected to the inlet and outlet ends of the U-shaped pipe located outside the geyser chamber. Installation and change of the displacement of the vertical position of the inlet of the nozzle relative to the top cover of the camera is performed using the node to move the pipe (SCP) without depressurization of the camera. The outlet pipeline is provided with a heat-shielding coating. The outlet pipe is connected to the inlet and outlet ends of the U-shaped pipe through valves that allow redistributing flows through the U-shaped pipe or bypassing it. A consistent pipeline is placed inside the well. After turning (pairing) in the bottom of the well, the U-shaped pipeline passes into the lower part of the geyser channel. The geyser channel ends with an exit section located above the surface of the earth. The outlet section of the canal is located in the center of the pool, stylized as a gryphon of a natural geyser and decorated with stones, geyserite and thermophilic plants. An explosive discharge of water and steam at the stage of geyser eruption is carried out from the exhaust pipe. Due to the fact that in a two-phase medium, which is a mixture of water and steam erupted by a geyser, the speed of sound is very small (30-40 m / s), the height of the water discharge even in the most powerful natural geysers is relatively small - a maximum of 20-25 m In this regard, to increase the height of the geyser ejection, the exhaust pipe is equipped with a supersonic nozzle with a smoothly expanding outlet section. One of the most optimal design options for this nozzle is a supersonic Laval nozzle for a two-phase mixture of water and steam. The pool is equipped with watertight walls and a drain pipe with a filter, and is connected to a wastewater system. This system provides the collection and removal of erupted water at a constant level in the geyser griffin. Near the outlet, a cold water pipeline with a valve is connected to the geyser channel. To reduce heat loss from the pipeline and the channel, their surfaces are covered with a layer of heat-shielding material. To prevent corrosion of metal pipes by groundwater, the geyser well is provided with a waterproof wall.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1. Схема искусственного гейзера (ИГ).Figure 1. Scheme of an artificial geyser (IG).

Фиг.2. Схема варианта размещения входного патрубка в гейзерной камере.Figure 2. The layout of the placement of the inlet pipe in the geyser chamber.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Гейзерная камера 1 (котел), в которой осуществляются нагрев и вскипание воды 2, размещена в небольшом углублении в земле или на ее поверхностью. Нагрев камеры 1 осуществляется продуктами горения натурального топлива (газообразного, жидкого или твердого) или мощными электронагревателями. Подача холодной воды в камеру 1 осуществляется по питающему трубопроводу 3, имеющему клапан 4. Горение газообразного или жидкого топлива в смеси с воздухом осуществляется с помощью горелки 5. Продукты горения, охлажденные в результате контакта с поверхностями нагрева камеры 1, выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 6. Подобно стандартным водоподогревателям с повышенным давлением пара и паровым котлам камера 1 снабжена устройствами контроля температуры (термопары и термометры), давления пара (манометр 7) и уровня воды (водомерное стекло 8). Выход горячей воды, пароводяной смеси и пара из камеры 1 осуществляется по находящемуся в ней выходному патрубку 9, соединенному с участком выходного трубопровода 10, находящегося вне камеры 1. Установка и изменение смещения вертикального положения входного отверстия 11 патрубка 9 относительно верхней крышки камеры 1 производятся с помощью узла перемещения патрубка (УПП) без разгерметизации камеры. Описание возможных вариантов конструкции УПП дано ниже.The geyser chamber 1 (boiler), in which heating and boiling of water 2 is carried out, is placed in a small depression in the ground or on its surface. The heating of the chamber 1 is carried out by combustion products of natural fuel (gaseous, liquid or solid) or powerful electric heaters. Cold water is supplied to chamber 1 through a supply pipe 3 having a valve 4. Gaseous or liquid fuels mixed with air are burned using a burner 5. Combustion products cooled by contact with the heating surfaces of chamber 1 are released into the atmosphere through a chimney 6. Like standard water heaters with high steam pressure and steam boilers, chamber 1 is equipped with devices for controlling temperature (thermocouples and thermometers), steam pressure (pressure gauge 7) and water level (water gauge stack about 8). The exit of hot water, steam-water mixture and steam from the chamber 1 is carried out through the outlet pipe 9 located in it, connected to the section of the outlet pipe 10 located outside the chamber 1. Installation and changing the vertical offset of the inlet 11 of the pipe 9 relative to the top cover of the chamber 1 are carried out with using the nozzle moving unit (SCP) without depressurizing the camera. A description of possible design options for the soft starter is given below.

Выходной трубопровод 10 снабжен теплозащитным покрытием. Трубопровод 10 через клапан 13 соединен с входным и выходным концами 14 и 20 U-образного трубопровода, имеющими клапаны 16 и 17 соответственно. Выходной трубопровод 10 через клапан 16 соединен с входным концом U-образного трубопровода через клапан 16. Выходной трубопровод 10 также соединен с байпасным трубопроводом 15 через вышеупомяннуный клапан 17. Упомянутый байпасный трубопровод 15 также соединен с выходным концом 20 U-образного трубопровода через тот же клапан 17. U-образный трубопровод размещен внутри скважины 18. После поворота (сопряжения) 19 в донной части скважины 18 входной конец U-образного трубопровода 14 переходит в нижнюю часть выходного конца 20. Выходной конец 20 U-образного трубопровода заканчивается находящимся над поверхностью земли выпускным патрубком 32 гейзерного канала со срезом-соплом 21. Таким образом, байпасный трубопровод 15 соединяет участок трубопровода 10 (после канала 13) с верхней частью выпускного патрубка 32 вблизи его выходного сопла 21. Выпускной патрубок 32 размещен в центре бассейна 24, стилизованного под грифон природного гейзера и декорированного камнями, гейзеритом и термофильными растениями, комплекс которых обозначен на фиг.1 позицией 22. Взрывоподобный выброс воды и пара 23 на стадии извержения гейзера осуществляется из выпускного патрубка 32. В связи с тем, что в двухфазной среде, которую представляет собой извергаемая гейзером смесь воды и пара, скорость звука очень мала (30-40 м/с), высота выброса воды даже в самых мощных природных гейзерах сравнительно невелика - максимум 20-25 метров. В этой связи для увеличения высоты гейзерного выброса выпускной патрубок 32 снабжают сверхзвуковым соплом 21 с плавно расширяющимся выходным участком. Одним из наиболее оптимальных конструктивных вариантов этого сопла является сверхзвуковое сопло Лаваля для двухфазной смеси воды и пара. Бассейн 24 снабжен водонепроницаемыми стенками 25 и отводным трубопроводом 26, имеющим фильтр 27, и соединен с системой сточных вод. Эта система обеспечивает сбор и отвод изверженной воды при постоянном ее уровне в грифоне гейзера. Вблизи выпускного патрубка 32 к выходному концу 20 U-образного трубопровода присоединен трубопровод холодной воды 28 с клапаном 29.The outlet pipe 10 is provided with a heat-shielding coating. The pipeline 10 through the valve 13 is connected to the inlet and outlet ends 14 and 20 of the U-shaped pipe having valves 16 and 17, respectively. The outlet pipe 10 through the valve 16 is connected to the inlet end of the U-shaped pipe through the valve 16. The output pipe 10 is also connected to the bypass pipe 15 through the aforementioned valve 17. Said bypass pipe 15 is also connected to the output end 20 of the U-shaped pipe through the same valve 17. The U-shaped pipe is placed inside the well 18. After turning (pairing) 19 in the bottom of the well 18, the input end of the U-pipe 14 goes to the lower part of the output end 20. The output end 20 of the U-pipe the wire ends with an outlet pipe 32 of the geyser channel located above the ground with a shear nozzle 21. Thus, the bypass pipe 15 connects the portion of the pipe 10 (after the channel 13) with the upper part of the outlet pipe 32 near its outlet nozzle 21. The outlet pipe 32 is located in the center pool 24, stylized as a gryphon of a natural geyser and decorated with stones, geyserite and thermophilic plants, the complex of which is indicated in Fig. 1 by 22. Explosive discharge of water and steam 23 at the eruption stage the geyser is carried out from the outlet pipe 32. Due to the fact that in a two-phase medium, which is a mixture of water and steam, the geyser erupts, the speed of sound is very low (30-40 m / s), the height of the water discharge even in the most powerful natural geysers is relatively small - a maximum of 20-25 meters. In this regard, to increase the height of the geyser ejection, the exhaust pipe 32 is equipped with a supersonic nozzle 21 with a smoothly expanding output section. One of the most optimal design options for this nozzle is a supersonic Laval nozzle for a two-phase mixture of water and steam. The pool 24 is provided with watertight walls 25 and a branch pipe 26 having a filter 27 and is connected to a wastewater system. This system provides the collection and removal of erupted water at a constant level in the geyser griffin. Near the outlet pipe 32 to the outlet end 20 of the U-shaped pipe is connected to a cold water pipe 28 with a valve 29.

Для уменьшения потерь тепла из U-образного трубопровода его поверхность покрыта слоем теплозащитного материала 30.To reduce heat loss from the U-shaped pipeline, its surface is covered with a layer of heat-protective material 30.

Для предотвращения коррозии металлических труб грунтовыми водами скважина гейзера снабжена водонепроницаемой стенкой 31.To prevent corrosion of metal pipes by groundwater, the geyser well is provided with a waterproof wall 31.

Схема перемещения конца 11 выходного патрубка 9The movement pattern of the end 11 of the outlet pipe 9

Изменение вертикального положения конца 11 патрубка 9, расположенного внутри камеры 1, может осуществляться различным образом. В процессе отработки устройства и поиска условий, при которых обеспечиваются наиболее интенсивные режимы извержения, необходимо иметь возможность варьировать величину вертикального положения (смещения) входного среза конца патрубка, выводящего горячую воду и пар из камеры 1 по отношению к верхней крышке камеры 1. Наиболее простым и дешевым в изготовлении приемом вариации этого смещения является следующий. К скрепленному с крышкой камеры 1 фланцу выходного трубопровода 10 более или менее герметично (например, с помощью резьбового соединения) крепят дополнительный кусок трубы. Если требуется небольшая величина смещения, используют короткую трубу, если надо иметь большую его величину, используют более длинный кусок трубы. Фиксацию положения осуществляют с помощью контргайки или дополнительными винтами. Описанная простая система вариации смещения позволяет осуществлять эту операцию при условии разгерметизации камеры 1. В процессе поиска оптимальных режимов работы ИГ разгерметизация камеры является нежелательной, т.к. снижение давления в камере требует охлаждения воды в ней. Это влечет неизбежные затраты времени и сильно удорожает работу по поиску оптимальных режимов ИГ.Changing the vertical position of the end 11 of the pipe 9 located inside the camera 1 can be carried out in various ways. In the process of testing the device and searching for the conditions under which the most intense eruption modes are provided, it is necessary to be able to vary the value of the vertical position (shift) of the inlet slice of the end of the nozzle that discharges hot water and steam from chamber 1 with respect to the top cover of chamber 1. The simplest and The following is a cheap technique for manufacturing a variation of this bias. An additional piece of pipe is attached to the flange of the outlet pipe 10 fastened to the chamber 1 lid, more or less hermetically (for example, by means of a threaded connection). If a small amount of displacement is required, use a short pipe, if you need to have a larger value, use a longer piece of pipe. Fixing the position is carried out using a lock nut or additional screws. The described simple system for varying the bias allows this operation to be carried out under the condition of depressurization of the camera 1. In the process of searching for optimal operating conditions of the IS, depressurization of the camera is undesirable, because reducing the pressure in the chamber requires cooling the water in it. This entails an unavoidable investment of time and greatly increases the cost of the search for optimal IG modes.

Несколько более дорогим в изготовлении, но зато гораздо более удобным для настройки искусственного гейзера и фиксации его параметров, обеспечивающих режимы наиболее мощных извержений, является применение узла перемещения патрубка (УПП), схема которого приведена на фиг.2. Выходной патрубок 9 сильфоном 33 соединен с входным участком трубопровода 34, присоединенного (например, резьбовым или сварочным соединением) к скрепленному с крышкой камеры 1 фланцем входного конца трубопровода 10. Винт 12 снабжен высокотемпературным сальниковым уплотнением (например, из тефлонового порошка), обеспечивающим возможность эксплуатации описанного устройства при наличии в объеме камеры 1 высокой температуры и повышенного давления, т.е. непосредственно в процессе работы искусственного гейзера.Somewhat more expensive to manufacture, but much more convenient for setting up an artificial geyser and fixing its parameters, providing the most powerful eruptions, is the use of a nozzle moving assembly (SCP), the circuit of which is shown in FIG. 2. The outlet pipe 9 is connected by a bellows 33 to the inlet section of the pipe 34 connected (for example, by a threaded or welding connection) to the flange of the inlet end of the pipe 10 fastened to the chamber cover 1. The screw 12 is provided with a high-temperature stuffing box seal (for example, made of Teflon powder), which makes it possible to operate the described device in the presence in the volume of the chamber 1 high temperature and high pressure, i.e. directly during the operation of an artificial geyser.

Нижний конец винта через скользящую втулку 39 соединен с концом патрубка 9. Вращением винта 12 осуществляется изменение вертикального положения патрубка 9, т.е вариации смещения входного среза 11 патрубка 9 относительно крышки камеры 1 и соответственно изменение положения среза 11 относительно уровня воды в камере 1. Помимо описанного выше патрубка 9 трубопровод 10 соединен трубопроводом 35, имеющим клапан 36 с отверстием в верхней крышке камеры 1. Если выходной срез 11 патрубка 9 находится ниже уровня воды в камере 1, а необходимым является заполнение паром системы трубопроводов искусственного гейзера, эта операция осуществляется по трубопроводу 35.The lower end of the screw through a sliding sleeve 39 is connected to the end of the nozzle 9. By rotating the screw 12, the vertical position of the nozzle 9 is changed, i.e., the offset of the inlet slice 11 of the nozzle 9 relative to the lid of the chamber 1 is changed and, accordingly, the position of the slice 11 is changed relative to the water level in the chamber 1. In addition to the pipe 9 described above, the pipe 10 is connected by a pipe 35 having a valve 36 with an opening in the top cover of the chamber 1. If the outlet cut 11 of the pipe 9 is below the water level in the chamber 1, and if necessary it is filled e artificial steam piping system geyser, this operation is carried via line 35.

Трубопровод 10 соединен также через клапан 37 с трубопроводом 38, по которому в случае необходимости в систему трубопроводов и камеру 1 может подаваться сжатый воздух.The pipe 10 is also connected through a valve 37 to a pipe 38, through which, if necessary, compressed air can be supplied to the piping system and chamber 1.

Осуществление работы ИГImplementation of the IG

1.Запуск ИГ1. IG start

В зависимости от положения клапанов системы запуск и работа ИГ может осуществляться различным образом. При запуске ИГ стадия заполнения системы холодной водой является однако общей. Вначале через питающие трубопроводы холодной воды 3 и 28 и открытые клапаны 4, 29, 16 и 13 осуществляется заполнение холодной водой камеры 2, входного и выходного концов 14 и 20 U-образного трубопровода и выходного трубопровода 10. После завершения процесса заполнения клапаны подачи холодной воды 4 и 29, а также основной клапан гейзера (ОКГ) 13 закрываются. Включается система нагрева камеры 2, например электронагревателями или продуктами горения натурального топлива. В последнем случае подают газообразное или жидкое топливо в горелку 5, имеющую дежурный факел или иную систему стабилизации процесса горения. После того как температура воды в камере 2 и давление пара в ней достигнут заданных значений, искусственный гейзер готов к началу развития процесса извержения. В исходном положении клапаны трубопроводов подачи холодной воды 29 и 4 закрыты. Закрыты также клапан 13 и клапан 17 байпасного трубопровода 15. Клапан 36 парового трубопровода 35 закрыт. Клапан 16 входного конца 14 U-образного трубопровода открыт. Конец 11 патрубка 9 опущен ниже уровня воды в камере 1. Открывают клапан 13. Под давлением пара в камере 1 вода из нее начинает двигаться по участкам 14 и 20 U-образного трубопровода.Depending on the position of the valves of the system, the launch and operation of the IG can be carried out in various ways. When the IG starts, the stage of filling the system with cold water is, however, general. First, through the cold water supply pipelines 3 and 28 and the open valves 4, 29, 16 and 13, cold water is filled in the chamber 2, inlet and outlet ends 14 and 20 of the U-shaped pipe and the outlet pipe 10. After the filling process is completed, the cold water supply valves 4 and 29, as well as the main geyser valve (GAG) 13 are closed. The heating system of the chamber 2 is switched on, for example, by electric heaters or combustion products of natural fuel. In the latter case, gaseous or liquid fuel is supplied to the burner 5 having a standby torch or other system for stabilizing the combustion process. After the water temperature in chamber 2 and the vapor pressure in it have reached the set values, the artificial geyser is ready to start the development of the eruption process. In the initial position, the valves of the cold water supply pipes 29 and 4 are closed. The valve 13 and the valve 17 of the bypass pipe 15 are also closed. The valve 36 of the steam pipe 35 is closed. The valve 16 of the inlet end 14 of the U-shaped pipe is open. The end 11 of the pipe 9 is lowered below the water level in the chamber 1. Open the valve 13. Under pressure of steam in the chamber 1, water from it begins to move along sections 14 and 20 of the U-shaped pipeline.

В начале этого движения давление в камере 1 падает незначительно, что связано с малым объемом выходного трубопровода 10 и участков 14 и 20 U-образного трубопровода по сравнено с объемом камеры 1. На этой начальной стадии работы гейзера первичная холодная вода в выходном трубопроводе 10 и участках 14 и 20 U-образного трубопровода начинает вытесняться горячей водой. Двигаясь к выходу по трубопроводу 10 и участкам 14 и 20, горячая вода попадает в условия, когда давление непрерывно уменьшается. Наступает момент ее закипания. Нарастает замена паром части воды в указанном трубопроводе и выходном конце 20. Обеспечивающий движение воды и пароводяной смеси перепад давления ΔР равенAt the beginning of this movement, the pressure in the chamber 1 drops insignificantly, which is associated with the small volume of the outlet pipe 10 and sections 14 and 20 of the U-shaped pipe compared to the volume of the chamber 1. At this initial stage of the geyser operation, primary cold water in the outlet pipe 10 and sections 14 and 20 of the U-shaped pipe begins to be replaced by hot water. Moving to the exit through the pipeline 10 and sections 14 and 20, hot water enters the conditions when the pressure is continuously reduced. There comes a moment of its boiling. The steam is replacing some of the water in the specified pipe and outlet end 20. The pressure drop ΔP, which ensures the movement of water and the steam-water mixture, is equal to

ΔP=P1(T1)-P∞,ΔP = P 1 (T 1 ) -P∞,

где P1 - давление пара в камере 1;where P 1 is the vapor pressure in the chamber 1;

T1 - температура воды в камере 1;T 1 - water temperature in chamber 1;

Р - атмосферное давление;P - atmospheric pressure;

Динамика движения воды в трубопроводе описывается в общем случае уравнениемThe dynamics of water movement in the pipeline is described in the general case by the equation

Figure 00000002
Figure 00000002

где m1=m1(t) - меняющаяся во времени масса воды в трубопроводе;where m 1 = m 1 (t) is the time-varying mass of water in the pipeline;

S - площадь сечения трубопровода;S is the cross-sectional area of the pipeline;

d - диаметр трубопровода;d is the diameter of the pipeline;

L - общая длина заполненных водой участков трубопровода;L is the total length of the pipeline sections filled with water;

dx/dt - скорость движения пароводяной смеси;dx / dt — velocity of the steam-water mixture;

d2x/dt2 - ускорение движения пароводяной смеси;d 2 x / dt 2 - acceleration of the movement of the steam-water mixture;

ξ - коэффициент гидравлического сопротивления тракта;ξ is the coefficient of hydraulic resistance of the tract;

γ - плотность воды;γ is the density of water;

g - ускорение силы тяжести.g is the acceleration of gravity.

Основной вывод при анализе (2) сводится к тому, что по мере уменьшения объемной (и массовой) доли воды в трубопроводах гейзерной системы скорость движения в ней воды и всей двухфазной смеси непрерывно возрастает.The main conclusion in the analysis of (2) is that as the volume (and mass) fraction of water in the pipelines of the geyser system decreases, the speed of movement of water and the entire two-phase mixture in it continuously increases.

После того как последние порции холодной воды покинут гейзерную систему, наступает основной режим извержение гейзера. Этот режим по внутреннему механизму процесса и наблюдаемым визуальным и акустическим эффектам полностью аналогичен извержению природных гейзеров.After the last portions of cold water leave the geyser system, the main mode is the eruption of the geyser. According to the internal mechanism of the process and the observed visual and acoustic effects, this regimen is completely analogous to the eruption of natural geysers.

Извержение ИГ выглядит внешне совершенно иначе по сравнению с работой фонтана, практически беззвучно выбрасывающего стационарную водяную струю, диаметр которой слабо расширяется с набором высоты.The eruption of the IG looks outwardly completely different compared to the work of a fountain, which almost silently ejects a stationary water stream, the diameter of which weakly expands with climb.

Извержение искусственного гейзера характеризуется напротив сугубо периодическими, (по терминологии вулканологов - «спазматическими») мощными низкочастотными выбросами пароводяной смеси. Эти выбросы сопровождаются характерным грохотом, обусловленным наличием в звуковом спектре взрывного движения двухфазной среды (вода-пар) инфразвуковых акустических частот. Пар при этом большими клубами поднимается на многометровую высоту. На стадии взлета водная часть двухфазной смеси движется в виде необычных для свободного полета крупных порций, достигающих в диаметре нескольких сантиметров. На стадии падения эти порции воды дробятся и существенно остывают.The eruption of an artificial geyser, on the contrary, is characterized by purely periodic, (in the terminology of volcanologists - “spasmodic”) powerful low-frequency emissions of the steam-water mixture. These emissions are accompanied by a characteristic roar caused by the presence in the sound spectrum of the explosive motion of a two-phase medium (water-vapor) of infrasonic acoustic frequencies. Steam in large clubs rises to a multimeter height. At the take-off stage, the water part of the two-phase mixture moves in the form of large portions unusual for free flight, reaching several centimeters in diameter. At the stage of falling, these portions of water are crushed and cool significantly.

Тем не менее попадание зрителей под этот горячий дождь нежелательно и они должны находиться на достаточном расстоянии от ИГ. Радиус соответствующего "круга безопасности" близок к высоте подъема водной части гейзерного извержения.Nevertheless, getting the audience under this hot rain is undesirable and they should be at a sufficient distance from the IS. The radius of the corresponding “safety circle” is close to the height of the water part of the geyser eruption.

Окончание первого изверженияThe end of the first eruption

После того как входное отверстие 11 патрубка 9 окажется существенно выше уровня воды в камере 1, метастабильный перегрев воды в камере 1 начинает уменьшаться быстрее. Наступает заключительная стадия извержения, когда из гейзерного канала истекает все больше пара. По окончании этой стадии из камеры 1 истекает только пар. В природных гейзерах по окончании извержения в освобожденный от извергнутой воды свободный объем системы нарастает приток сравнительно холодных грунтовых вод. Это ускоряет остановку извержения.After the inlet 11 of the pipe 9 is significantly higher than the water level in the chamber 1, the metastable overheating of the water in the chamber 1 begins to decrease faster. The final stage of the eruption comes when more and more steam flows from the geyser channel. At the end of this stage, only steam expires from chamber 1. In natural geysers, after the end of the eruption, the influx of relatively cold groundwater increases in the free volume of the system, freed from the erupted water. This speeds up the eruption stop.

Аналогично этому процессу, чтобы ускорить остановку извержения ИГ и начать следующий гейзерный цикл, открывают клапаны 4 и 29 и свободные от горячей воды части гейзерной системы начинают заполнять холодной водой.Similarly to this process, in order to accelerate the stop of the IG eruption and begin the next geyser cycle, valves 4 and 29 are opened and parts of the geyser system free from hot water begin to fill with cold water.

По окончании этого процесса клапаны 4, 29 и клапан 13 закрывают. Далее процесс повторяется по схеме, описанной выше, с той разницей, что исходная температура воды в камере перед началом подачи новой порции холодной воды близка к 100°С. Поэтому продолжительность нормального гейзерного цикла в этом режиме гораздо короче времени, затраченного на подготовку первого извержения.At the end of this process, valves 4, 29 and valve 13 are closed. Further, the process is repeated according to the scheme described above, with the difference that the initial temperature of the water in the chamber before starting a new portion of cold water is close to 100 ° C. Therefore, the duration of the normal geyser cycle in this mode is much shorter than the time taken to prepare the first eruption.

2. Извержение с использованием входного и выходного концов 14 и 20 U-образного трубопровода2. Eruption using inlet and outlet ends 14 and 20 of a U-shaped pipe

2.1. В процессе осуществления извержения гейзера в таком режиме клапан 17 байпасного трубопровода 15 закрыт. Перед началом извержения открыт клапан 16, а ОКГ 13 закрыт.2.1. During the implementation of the geyser eruption in this mode, the valve 17 of the bypass pipe 15 is closed. Before the eruption, valve 16 is open, and OKG 13 is closed.

После того как давление и температура в камере 2 достигнут заданного уровня, клапан 13 открывают. Горячая вода устремляется по выходному трубопроводу 10 и входному и выходному концам 14 и 20 U-образного трубопровода. В том случае, если входной и выходной концы 14 и 20 были предварительно заполнены холодной водой, последняя сперва начинает вытесняться в виде обычного фонтана из сопла 21. Далее вода, в указанных магистралях смешиваясь с горячей водой, поступающей из камеры 1, нагревается и закипает. Трубопроводы заполняются двухфазной смесью "вода-пар".After the pressure and temperature in the chamber 2 has reached a predetermined level, the valve 13 is opened. Hot water rushes through the outlet pipe 10 and the inlet and outlet ends 14 and 20 of the U-shaped pipe. In the event that the inlet and outlet ends 14 and 20 were pre-filled with cold water, the latter first begins to be displaced in the form of an ordinary fountain from the nozzle 21. Then, the water in the indicated lines is mixed with hot water coming from the chamber 1, is heated and boils. Pipelines are filled with a two-phase water-steam mixture.

После перехода течения этой смеси в т.н. «снарядный режим» выбросы воды и пара из сопла 21 приобретают низкочастотный, "спазматический" режим, присущий извержениям природных гейзеров. Остановка извержения осуществляется аналогично процессу, описанному выше в п.1 «Запуск ИГ».After the transition of this mixture into the so-called “Shell mode” water and steam emissions from the nozzle 21 acquire a low-frequency, “spasmodic” mode inherent in eruptions of natural geysers. The eruption is stopped similarly to the process described above in paragraph 1, “IG start”.

2.2. В процессе осуществления извержения гейзера в этом режиме клапан 17 байпасного трубопровода 15 закрыт. Перед началом извержения открыты клапаны 16 и 13. Открыт также клапан 36 парового трубопровода 35. Конец 9 патрубка 11 погружен ниже исходного уровня воды в камере 1. По мере роста температуры и давления в камере 1 пар из нее по трубопроводам 35 и 10 начинает двигаться в сторону входного и выходного концов 14 и 20 U-образного трубопровода. Частичная конденсация пара в контактирующих с ним слоях движущейся воды приводит к нагреву последних и замедлению процесса конденсации. Таким образом, в трубопроводе 10 и в участке 14 собирается все больше пара, давление которого нарастает с ростом давления в камере 1. По мере заполнения паром входного конца 14 U-образного трубопровода вытесняется вода из его выходного конца 20. После того как первые порции пара прорвутся из входного конца 14 через сопряжение 19 в выходной конец 20, начнется самоускоряющийся спад давления в камере 1, сопровождающийся нарастающим взрывным процессом извержения. Основная часть воды и пара будет при этом двигаться по трубопроводу 9. Такой режим обеспечивается положением клапана 36, гидравлическое сопротивление которого делают более значительным по сравнению с гидравлическим сопротивлением патрубка 9.2.2. During the implementation of the geyser eruption in this mode, the valve 17 of the bypass pipe 15 is closed. Before the eruption, valves 16 and 13 are open. The valve 36 of the steam pipe 35 is also open. The end 9 of the pipe 11 is submerged below the initial water level in the chamber 1. As the temperature and pressure in the chamber 1 increase, the steam from it begins to move in pipelines 35 and 10 to the side of the input and output ends 14 and 20 of the U-shaped pipe. Partial condensation of steam in the moving water layers in contact with it leads to heating of the latter and a slowdown of the condensation process. Thus, more and more steam is collected in the pipeline 10 and in the section 14, the pressure of which increases with the pressure in the chamber 1. As the inlet end of the U-shaped pipe is filled with steam, water is displaced from its outlet end 20. After the first portions of steam will break from the input end 14 through the pairing 19 to the output end 20, a self-accelerating pressure drop in the chamber 1 will begin, accompanied by an increasing explosive process of eruption. The main part of the water and steam will move along the pipeline 9. This mode is provided by the position of the valve 36, the hydraulic resistance of which is made more significant compared with the hydraulic resistance of the pipe 9.

Остановка извержения осуществляется аналогично процессам, описанным в пункте 1 «Запуск гейзера».The eruption is stopped similarly to the processes described in paragraph 1 “Geyser Launch”.

2.3. Развитие процесса извержения в этом режиме аналогично описанному выше в п.2.2. Разница заключается в том, что на стадии заполнения камеры 1 и входного и выходного концов 14 и 20 U-образного трубопровода холодной водой через открытый клапан 37 по трубопроводу 38 в трубопровод 10 подают сжатый воздух. Частичное попадание воздуха в газовый объем камеры 1 способствует устойчивости процесса развития извержения. Наличие воздушного поршня, разделяющего паровую подушку в камере 1 и первоначально холодную воду во входном конце 14 U-образного трубопровода, практически полностью останавливает проникновение пара и его конденсацию во входном конце 14 на стадии подъема температуры и давления в камере 1. В этой связи указанный рост давления в камере 1 будет сопровождаться синхронным понижением уровня воды во входном конце 14. После прорыва первых порций газа через сопряжение 19 в выходной конец 20 начинается извержение.2.3. The development of the eruption process in this mode is similar to that described in paragraph 2.2 above. The difference lies in the fact that at the stage of filling the chamber 1 and the inlet and outlet ends 14 and 20 of the U-shaped pipe with cold water through the open valve 37 through the pipe 38, compressed air is supplied to the pipe 10. The partial ingress of air into the gas volume of chamber 1 contributes to the stability of the eruption development process. The presence of an air piston separating the steam cushion in the chamber 1 and the initially cold water at the inlet end 14 of the U-shaped pipe almost completely stops the penetration of steam and its condensation in the inlet end 14 at the stage of temperature and pressure rise in the chamber 1. In this regard, the indicated increase the pressure in the chamber 1 will be accompanied by a synchronous decrease in the water level at the inlet end 14. After the breakthrough of the first portions of gas through the interface 19 to the outlet end 20, an eruption begins.

3. Извержение с использованием только выпускного патрубка 32 гейзерного канала.3. Eruption using only the outlet pipe 32 of the geyser channel.

На всех стадиях процесса, включая подвод в камеру 1 холодной воды и стадию извержения, клапан 17 байпасного трубопровода 15 остается открытым, а клапан 29 закрытым. Клапан 13 на стадии нагрева воды и подъема давления в камере 1 остается закрытым. После того как температура воды и давление пара в камере 1 достигнут заданного уровня, открывают клапан 13.At all stages of the process, including the supply of cold water to the chamber 1 and the eruption stage, the valve 17 of the bypass pipe 15 remains open and the valve 29 is closed. The valve 13 at the stage of heating the water and raising the pressure in the chamber 1 remains closed. After the water temperature and steam pressure in the chamber 1 has reached a predetermined level, open the valve 13.

Горячая вода из камеры 1 по выходному трубопроводу 10 и байпасному трубопроводу 15 устремляется по выпускному патрубку 32 к соплу 21. В связи со спадом давления начинается закипание воды в камере 1 и трубопроводах 10 и 32.Hot water from the chamber 1 through the outlet pipe 10 and the bypass pipe 15 rushes through the outlet pipe 32 to the nozzle 21. In connection with a drop in pressure, water begins to boil in the chamber 1 and pipelines 10 and 32.

Извержение носит ярко выраженный взрывной характер, интенсивность которого зависит главным образом от степени и темпа открытия клапана 13 и исходных величин давления Р0 и температуры Т0 в камере 1, а также от исходного положения входного среза 11 патрубка 9 относительно уровня воды в камере 1. Чем выше величины давления Р0 и температуры Т0 и чем быстрее будет открываться клапан 13, тем более интенсивным будет процесс извержения. Извержение закончится самопроизвольно после того, как давление и температура в камере 1 снизятся до значений, близких к Р=Р=1 атм и Т0=100°С соответственно. Однако прекращение извержения может быть осуществлено и принудительно путем закрытия клапана 13. Продолжительность этого процесса, как и продолжительность открытия этого клапана на стадии начала извержения, могут варьироваться оператором, что обеспечит наглядность различных режимов старта, развития и конца извержения, присущих разным натурным гейзерам.The eruption has a pronounced explosive character, the intensity of which depends mainly on the degree and rate of opening of the valve 13 and the initial pressure values P 0 and temperature T 0 in the chamber 1, as well as on the initial position of the inlet section 11 of the pipe 9 relative to the water level in the chamber 1. The higher the pressure P 0 and temperature T 0 and the faster the valve 13 opens, the more intense the eruption process will be. The eruption will end spontaneously after the pressure and temperature in chamber 1 drop to values close to P = P = 1 atm and T 0 = 100 ° C, respectively. However, the termination of the eruption can also be carried out by force by closing the valve 13. The duration of this process, as well as the duration of the opening of this valve at the beginning of the eruption, can be varied by the operator, which will ensure the visibility of the different modes of start, development and end of the eruption inherent in different natural geysers.

Для заполнения камеры 2 новой порцией холодной воды давление в камере должно быть спущено в процессе извержения до уровня, меньшего нежели давление воды в питающем трубопроводе, соединенном с камерой 1 через клапан 4.To fill chamber 2 with a new portion of cold water, the pressure in the chamber must be released during the eruption to a level lower than the water pressure in the supply pipe connected to the chamber 1 through valve 4.

4. Автономный режим работы искусственного гейзера.4. Autonomous operation of an artificial geyser.

Использование входного и выходного концов 14 и 20, образующих один вертикальный трубопровод U-образной формы, дает возможность многократно осуществлять циклические извержения искусственного гейзера в автономном режиме без вмешательства оператора в его работу.The use of the input and output ends 14 and 20, forming one vertical pipe of a U-shape, makes it possible to repeatedly carry out cyclic eruptions of an artificial geyser in an autonomous mode without operator intervention in its operation.

В этом режиме клапан 13 постоянно открыт. Клапан подвода холодной воды 4, собранный по схеме "обратный клапан", открывается автоматически, если давление в камере 1 опускается ниже давления холодной воды в питающей магистрали. При соответствующем росте давления в камере 1 клапан 4 закрывается.In this mode, the valve 13 is constantly open. The cold water inlet valve 4, assembled according to the "check valve" scheme, opens automatically if the pressure in the chamber 1 drops below the pressure of cold water in the supply line. With a corresponding increase in pressure in the chamber 1, the valve 4 closes.

Извержение ИГ осуществляется при этом следующим образом. Входной и выходной концы 14 и 20 U-образного трубопровода заполняются водой из трубопровода 28, имеющего "обратный клапан" 29, работающий аналогично описанному выше клапану 4. Положение клапана 36 парового трубопровода 35 и выходного среза 11 патрубка 9 аналогично рассмотренному выше в разделе 2.2. В процессе нагрева камеры 1 и закипания в ней воды в верхней части участка 14 образуется и растет паровой пузырь («поршень»). Продолжающийся рост давления в камере 1 поддерживает нарастание перепада давления в сообщающихся сосудах: во входном конце 14 U-образного трубопровода, верхняя часть которого заполнена паром, а нижняя - водой, и в выходном конце 20 U-образного трубопровода, заполненном водой. После того как пар из участка 14 прорвется в участок 20, часть воды из участка 20 будет выброшена с ускорением. Давление в трубопроводах 10, 14 и камере 1 начнет падать, а вода в камере 1 окажется метастабильно перегретой. В этих условиях начинается ускоряющееся самопроизвольное вскипание перегретой воды в камере 1, в трубопроводе 10 и участках 14 и 14, сопровождающееся "спазматическими" выбросами двухфазной смеси из сопла 21.The eruption of IG is as follows. The inlet and outlet ends 14 and 20 of the U-shaped pipe are filled with water from the pipe 28 having a “check valve” 29, operating similarly to the valve 4 described above. The position of the valve 36 of the steam pipe 35 and the outlet cut 11 of the pipe 9 is similar to that described in section 2.2 above. In the process of heating the chamber 1 and boiling water in it in the upper part of section 14, a steam bubble (“piston”) forms and grows. The continued increase in pressure in chamber 1 supports the increase in pressure drop in communicating vessels: in the inlet end 14 of the U-shaped pipeline, the upper part of which is filled with steam and the lower part with water, and in the outlet end 20 of the U-shaped pipe filled with water. After the vapor from section 14 breaks into section 20, part of the water from section 20 will be ejected with acceleration. The pressure in pipelines 10, 14 and chamber 1 will begin to drop, and the water in chamber 1 will be metastable overheated. Under these conditions, accelerating spontaneous boiling of superheated water begins in the chamber 1, in the pipeline 10 and sections 14 and 14, accompanied by "spasmodic" emissions of the two-phase mixture from the nozzle 21.

Извержение самопроизвольно прекращается вследствие падения температуры в камере 1, обусловленного действием следующих двух факторов:The eruption spontaneously ceases due to a drop in temperature in chamber 1, due to the action of the following two factors:

1) сопровождающийся спадом давления в камере 1 переход тепловой (потенциальной) энергии перегретой воды в камере 1 в кинетическую энергию двухфазной смеси, выбрасываемой из сопла 21;1) accompanied by a drop in pressure in chamber 1, the transition of the thermal (potential) energy of superheated water in chamber 1 into the kinetic energy of a two-phase mixture ejected from nozzle 21;

2) подвод в камеру 1 новых порций холодной воды через клапан 4 по трубопроводу 3, начинающийся после того, как давление в камере 1 становится меньше, чем давление в питающей магистрали холодной воды. После заполнения камеры 1 до необходимого уровня клапан холодной воды 4 закрывается.2) the introduction into the chamber 1 of new portions of cold water through the valve 4 through the pipe 3, starting after the pressure in the chamber 1 becomes less than the pressure in the supply line of cold water. After filling the chamber 1 to the required level, the cold water valve 4 closes.

Claims (12)

1. Способ имитации извержения природного гейзера с помощью устройства, содержащего гейзерную камеру, заполняемую водой, устройство для нагрева воды до образования пара, питающий трубопровод для заполнения гейзерной камеры водой и выходной канал с выпускным патрубком для извержения воды и пара в окружающую среду, отличающийся тем, что снабжают указанное устройство: вертикальным U-образным трубопроводом, имеющим входной конец и выходной конец, и выходным патрубком, один конец которого вставлен в указанную гейзерную камеру и снабжен устройством, которое может регулировать глубину его погружения в воду, заполняющую гейзерную камеру, при этом в окружающую среду выходит выпускной патрубок, соединенный с выходным трубопроводом и входным концом и выходным концом U-образного трубопровода, при этом нагревают воду до образования пара и повышения давления в гейзерной камере, вытесняют воду из выходного патрубка под давлением пара через указанный выходной трубопровод, вертикальный U-образный трубопровод и через выпускной патрубок в окружающую среду и тем самым вызывают явление извержения пароводяной смеси наподобие извержения природного гейзера.1. A method of simulating the eruption of a natural geyser using a device containing a geyser chamber filled with water, a device for heating water to form steam, a feed pipe for filling the geyser chamber with water and an outlet channel with an outlet pipe for erupting water and steam into the environment, characterized in that provide the specified device: a vertical U-shaped pipe having an input end and an output end, and an output pipe, one end of which is inserted into the specified geyser chamber and is equipped with a device In order to regulate the depth of its immersion in the water filling the geyser chamber, an outlet pipe connected to the outlet pipe and the inlet end and the outlet end of the U-shaped pipe enters the environment, while the water is heated until steam is formed and pressure increases in geyser chamber, water is displaced from the outlet pipe under steam pressure through the specified outlet pipe, a vertical U-shaped pipe and through the outlet pipe into the environment and thereby cause a phenomenon and Vapor-water mixture toppings like the eruption of a natural geyser. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что снабжают указанное устройство клапанами, способными перераспределять потоки воды и пара по направлению к выпускному патрубку через выходной трубопровод, или через указанный U-образный трубопровод, или через оба трубопровода одновременно.2. The method according to claim 1, characterized in that the said device is provided with valves capable of redistributing the flows of water and steam towards the outlet pipe through the outlet pipe, or through the specified U-shaped pipe, or through both pipes simultaneously. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что снабжают указанный выпускной патрубок сверхзвуковым соплом.3. The method according to claim 1, characterized in that they provide the specified exhaust pipe with a supersonic nozzle. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что указанное сверхзвуковое сопло выполняют в виде сопла Лаваля для смеси указанной воды и пара.4. The method according to claim 3, characterized in that said supersonic nozzle is made in the form of a Laval nozzle for a mixture of said water and steam. 5. Способ по п.2, отличающийся тем, что снабжают указанный выпускной патрубок сверхзвуковым соплом.5. The method according to claim 2, characterized in that the specified exhaust pipe is equipped with a supersonic nozzle. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что указанное сверхзвуковое сопло выполняют в виде сопла Лаваля для смеси указанной воды и пара.6. The method according to claim 5, characterized in that said supersonic nozzle is made in the form of a Laval nozzle for a mixture of said water and steam. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что воду нагревают продуктами горения топлива.7. The method according to claim 1, characterized in that the water is heated by the combustion products of the fuel. 8. Способ по п.2, отличающийся тем, что воду нагревают продуктами горения топлива.8. The method according to claim 2, characterized in that the water is heated by the combustion products of the fuel. 9. Устройство для имитации извержения природного гейзера, содержащее гейзерную камеру, заполняемую водой, трубопровод для заполнения камеры водой, устройство для нагрева воды до образования пара и выходной канал с выпускным патрубком для извержения воды и пара в окружающую среду, отличающееся тем, что указанное устройство дополнительно снабжено вертикальным U-образным трубопроводом, имеющим входной конец и выходной конец, выходным патрубком, один конец которого вставлен в указанную гейзерную камеру и снабжен устройством, которое может регулировать глубину его погружения в воду, заполняющую гейзерную камеру, при этом в окружающую среду выходит выпускной патрубок, соединенный с выходным трубопроводом и входным концом и выходным концом U-образного трубопровода.9. A device for simulating the eruption of a natural geyser, comprising a geyser chamber filled with water, a pipeline for filling the chamber with water, a device for heating water to form steam, and an outlet channel with an outlet pipe for erupting water and steam into the environment, characterized in that said device additionally equipped with a vertical U-shaped pipe having an inlet end and an outlet end, an outlet pipe, one end of which is inserted into the specified geyser chamber and is equipped with a device that can egulirovat depth of its immersion in the water, filling Geyser chamber, wherein the environment exits outlet coupled to the outlet conduit and the inlet end and the outlet end of the U-shaped pipe. 10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что указанное устройство имеет клапаны, способные перераспределять потоки воды и пара по направлению к выпускному патрубку через выходной трубопровод, или через указанный U-образный трубопровод, или через оба трубопровода одновременно.10. The device according to claim 9, characterized in that the said device has valves capable of redistributing the flows of water and steam towards the outlet pipe through the outlet pipe, or through the specified U-shaped pipe, or through both pipes simultaneously. 11. Устройство по п.11, отличающееся тем, что снабжают указанный выпускной патрубок сверхзвуковым соплом.11. The device according to claim 11, characterized in that they provide the specified exhaust pipe with a supersonic nozzle. 12. Устройство по п.13, отличающееся тем, что указанное сверхзвуковое сопло представляет собой сопло Лаваля для смеси воды и пара.12. The device according to item 13, wherein the supersonic nozzle is a Laval nozzle for a mixture of water and steam.
RU2006133725/06A 2006-09-21 2006-09-21 Method of natural geyser simulation and device to this effect RU2331815C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006133725/06A RU2331815C2 (en) 2006-09-21 2006-09-21 Method of natural geyser simulation and device to this effect

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006133725/06A RU2331815C2 (en) 2006-09-21 2006-09-21 Method of natural geyser simulation and device to this effect

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006133725A RU2006133725A (en) 2008-03-27
RU2331815C2 true RU2331815C2 (en) 2008-08-20

Family

ID=39748188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006133725/06A RU2331815C2 (en) 2006-09-21 2006-09-21 Method of natural geyser simulation and device to this effect

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2331815C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2390695C1 (en) * 2008-12-22 2010-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный технологический университет" Method of sanitising atmospheric air near surface water bodies and device for realising said method
RU2572147C2 (en) * 2014-10-17 2015-12-27 Юрий Владимирович Культин Geyser model
CN106023761A (en) * 2016-07-25 2016-10-12 中国科学院武汉岩土力学研究所 Fault water outburst and mud outburst simulation equipment and test method
CN109493698A (en) * 2018-12-13 2019-03-19 中国农业大学烟台研究院 A kind of physics teaching water flow measurement system

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2619377A (en) * 1948-05-07 1952-11-25 James R Wilson Simulated geyser
RU2015574C1 (en) * 1991-05-14 1994-06-30 Институт структурной макрокинетики РАН Method of simulation of operation of natural geyser
RU2020288C1 (en) * 1991-07-12 1994-09-30 Юрий Владимирович Культин Geyser
US6481128B1 (en) * 2001-06-20 2002-11-19 Ming-Kuei Lin Ornament simulating dynamic scene of volcanic eruption

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2619377A (en) * 1948-05-07 1952-11-25 James R Wilson Simulated geyser
RU2015574C1 (en) * 1991-05-14 1994-06-30 Институт структурной макрокинетики РАН Method of simulation of operation of natural geyser
RU2020288C1 (en) * 1991-07-12 1994-09-30 Юрий Владимирович Культин Geyser
US6481128B1 (en) * 2001-06-20 2002-11-19 Ming-Kuei Lin Ornament simulating dynamic scene of volcanic eruption

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2390695C1 (en) * 2008-12-22 2010-05-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный технологический университет" Method of sanitising atmospheric air near surface water bodies and device for realising said method
RU2572147C2 (en) * 2014-10-17 2015-12-27 Юрий Владимирович Культин Geyser model
CN106023761A (en) * 2016-07-25 2016-10-12 中国科学院武汉岩土力学研究所 Fault water outburst and mud outburst simulation equipment and test method
CN109493698A (en) * 2018-12-13 2019-03-19 中国农业大学烟台研究院 A kind of physics teaching water flow measurement system

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006133725A (en) 2008-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2013126047A (en) FIRE HEAT GENERATOR, SYSTEM AND METHOD FOR INCREASING OIL TRANSFER OF LAYER
US2484183A (en) Hydropneumatic power plant
JP2005524017A5 (en)
RU2331815C2 (en) Method of natural geyser simulation and device to this effect
CN113039398A (en) Method and apparatus for extracting useful energy from geothermal heat
CN109841290A (en) A kind of device and method suitable for the research of nuclear reactor natural circulation characteristic
Lu et al. Measurements in a low temperature CO2-driven geysering well, viewed in relation to natural geysers
WO2005112588A2 (en) Controlled dispersion multi-phase nozzle and method of making the same
US7597559B2 (en) Method of imitating a natural geyser and a device for carrying out the method
CA1151539A (en) Method and apparatus for collecting oil and gas from an underwater blow-out
CA2367075A1 (en) Method and system for testing a borehole by the use of a movable plug
RU2115027C1 (en) Pump-ejector plant with liberation of thermal energy
CN1918440B (en) Method for generating heat for heating buildings and structures and a continuous cavitation heat generator
RU2066367C1 (en) System of devices for gas-hydrate deposits on continental slope
RU2633976C1 (en) Solid fuel gas generator
US3433014A (en) Device for the production of energy in bursts
US4211188A (en) Methods and apparatus for feeding liquid into apparatus having high pressure resistance
US1243812A (en) Combined heat and steam generator.
US800127A (en) Apparatus for mining sulfur.
CN108954412B (en) Steam generator for processing pastry food and method thereof
RU2226653C2 (en) Hot-water heating system
RU2252896C2 (en) Device for evacuation of cylindrical module out of underwater station to water surface
US1773592A (en) Hot-water heater and burner
CN113390077B (en) Gas steam generator with changeable atomizing space
RU2469244C1 (en) Water heating device