ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 1994 года по МПК F24H7/02 

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в гражданском и промышленном строительстве.

Известны тепловые аккумуляторы (ТА), в состав которых входит корпус и теплоаккумулирующая среда.

Конструкция ТА, принятая за прототип, приведена в [1] .

Одной из основных тепловых характеристик ТА является временная зависимость отдаваемой тепловой мощности за рабочий цикл. Под рабочим циклом ТА принято понимать суммарное время между двумя последовательными технологическими операциями, например "зарядка ТА".

Тепловыделение Q "идеального" ТА в течение суток остается постоянным. На фиг. 1 приведены характерные зависимости тепловыделений для "идеального" и реального ТА. Естественно, чем ближе временная характеристика реального ТА к аналогичной "идеального", тем лучше его рабочие характеристики или потребительские свойства. Целью разработки большинства конструкций перспективных ТА является приближение его рабочих характеристик к "идеальному".

Для обеспечения сброса определенного количества тепла Q в конкретных условиях (например, в условиях жилого помещения) необходима определенная поверхность F, которой, как правило, является внешняя поверхность ТА и дополнительное оребрение, находящееся в тепловом контакте с ним. Слой теплоаккумулирующей среды, примыкающей к поверхности F, должен быть не слишком большим, поскольку фронт застывания распространяется от внешней поверхности к центру и за собой создает твердую прослойку с повышенным термическим сопротивлением. Чем больше этот слой, тем хуже временная характеристика ТА.

Необходимо отметить и трудности "зарядки" ТА. Нагревательное устройство, устанавливаемое, как правило, внутри теплоаккумулирующей среды, приходится монтировать либо в дополнительном кожухе для его возможной замены, либо заливать его, делая ТА не ремонтопригодным.

Целью изобретения является улучшение рабочих характеристик ТА за счет повышения равномерности сброса тепла по времени.

Поставленная цель достигается тем, что в теплоаккумулирующей среде установлены тепловые трубы (одна или несколько), один конец которых закреплен на поверхности сброса тепла.

На фиг. 2 показана предлагаемая конструкция ТА.

ТА состоит из корпуса 1, теплоаккумулирующей среды 2, поверхности сброса тепла 3, тепловой трубы 4.

ТА работает следующим образом.

После режима "зарядки" теплоаккумулирующая среда находится в жидком состоянии. Допустим, что температура теплоаккумулирующей среды находится в пределах температуры застывания.

В режиме "разрядки" ТА отдает тепло в окружающее пространство в двух направлениях: через корпус 1 в зоне контакта с теплоаккумулирующей средой 2 и по тепловой трубе 4 к поверхности сброса тепла 3.

Таким образом, застывание среды происходит как со стороны корпуса, так и со стороны тепловой трубы (или тепловых труб, если одной не хватает).

Преимущество такой схемы по сравнению с прототипом заключается в более равномерном сбросе тепла по времени. ТА в предлагаемом исполнении можно снабжать большим количеством теплоаккумулирующей среды, поскольку это ограничение с применением тепловых труб, т. е. с возможностью отвода тепла из любых зон ТА, теряет актуальность. Кроме того, поверхность сброса тепла можно конструктивно разнести с самим ТА, что дает возможность для архитектурного маневра при проектировании.

Рассмотрим процесс "зарядки" ТА.

Удобнее всего подводить тепло к среде изнутри, чтобы фронт плавления вещества двигался к наружной стенке корпуса ТА до полного перевода его в жидкую фазу. Применение тепловых труб позволяет значительно упростить эту задачу. Если второй конец тепловых труб закрепить на нагревателе (источнике тепла), то подводимое тепло легко подать в любую зону теплоаккумулирующей среды. Кроме того, снимается вопрос замены нагревателя, поскольку он может находиться вне ТА и легко демонтируется. Сами тепловые трубы в ремонте не нуждаются, поскольку в них нет элементов, изнашиваемых со временем.

Таким образом, применение тепловых труб в конструкции ТА в указанном сочетании позволяет приблизить суточный цикл реального ТА к "идеальному" и значительно упростить конструкцию, что при реализации должно дать экономический эффект.

Использование: в теплотехнике. Сущность изобретения: корпус с поверхностью сброса тепла заполнен теплоаккумулирующим веществом. В нем установлена тепловая труба. Один конец ее закреплен на поверхности сброса тепла. На другом ее конце установлен нагреватель. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР, содержащий корпус с поверхностью сброса тепла, заполненный теплоаккумулирующим веществом, отличающийся тем, что, с целью улучщения рабочих характеристик путем повышения равномерности сброса тепла по времени, в теплоаккумулирующем веществе установлена по крайней мере одна тепловая труба, закрепленная одним концом на поверхности сброса тепла. 2. Аккумулятор по п. 1, отличающийся тем, что на другом конце трубы установлен нагреватель.