ТЕПЛОВОЙ НАСОС Российский патент 1995 года по МПК F25B30/00 

Изобретение относится к теплотехнике.

Известны тепловые насосы, недостатками которых являются дороговизна, утечка фреона и разрушение им озонового слоя атмосферы Земли.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, создание простого, надежного и дешевого теплового насоса.

Это достигается тем, что вместо фреона применяют воздух и воду, участвующие в рабочем цикле. Здесь применен многоцилиндровый компрессор, засасывающий и сжимающий воздух до очень высокого давления. В начале сжатия воздуха в него жидкостным насосом через форсунку в цилиндр вводится распыленная вода. Поэтому теплота от сжатия воздуха идет на нагрев распыленной воды. Затем смесь воды и воздуха идет в отстойник, где излишки воды оседают на дно и направляются на нужды (обогрев помещений, в баню, и т.д.). Далее смесь идет в суживающееся протяженное сопло, а из него в турбину, из которой смесь выходит сильно охлажденной наружу, где из смеси осаждается в бак холодная вода, она нагревается атмосферным теплом и подается самотеком в резервный бак. Теплообменника нет.

На чертеже дана схема теплового насоса.

Он состоит из электродвигателя 1, компрессора 2, форсунок 3 в цилиндрах компрессора 2, водяного насоса 4, резервного бака 5 с чистой фильтрованной водой, отстойника 6 с вентилем 10 внизу и отходом трубы теплой воды на нужды, суживающегося и протяженного сопла 7 активной одно-, двух- или трехступенчатой турбины 8, бак 9 осаждаемой холодной воды, которая соединена трубой с баком 5, фильтра 11. Трубы (стрелки) соединяют между собой оборудование и указывают направление движения в них воды, воздуха или смеси воды и воздуха. Все оборудование известной конструкции, только сопло очень протяженное, так как там происходит передача тепла от воды к воздуху в струе и поэтому нужно время. Компрессор 2 может быть больших размеров и тихоходен, а распыление воды форсункой должно быть очень тонким. Форсунку можно установить не в цилиндре компрессора, а на всасывающем патрубке т.е. одну на все цилиндры компрессора.

Тепловой насос дополнительно содержит общий вал 12 для электродвигателя 1, насоса 4, компрессора 2, турбины 8, воздушный фильтр 13, вентиль 14 для подпитки водой бака 9 противоточный теплообменник 15, насос или вентилятор 16 для прогонки воды или наружного воздуха.

При работе электродвигатель 1 через общий вал 12 приводит в работу насос 4 воды, компрессор 2 и турбину 8. Компрессор 2 засасывает воздух через фильтр 13, а насос 4 через форсунки 3 подает распыленную воду внутрь цилиндра перед сжатием воздуха. При сжатии в цилиндре воздуха он нагревается и передает свое тепло воде. Смесь теплой воды и воздуха поступает в отстойник 6, где вода из смеси частично осаждается и при помощи вентиля 10 подается на нужды обогрева помещений, в баню и т.д. Из отстойника 6 смесь воды и воздуха поступает в протяженное и суживающееся сопло 7, где статическое давление и температура смеси падают, а скорость ее растет. В сопле тепло от воды передается воздуху, который расширяется в струе и может быть использован для повышения КПД. Из сопла 7 смесь идет в турбину 8. Нужно, чтобы статическое давление и температура смеси были минимальны на лопастях турбины. Пройдя турбину 8, которая помогает вращать насос 4 и компрессор 2, холодная смесь идет в бак 9 холодной воды пройдя противоточный теплообменник 15, где смесь нагревается прогоняемой насосом или вентилятором 16 водой или наружным воздухом. Через вентиль 14 подается подпитывающая вода. Баки 9 и 5 соединены трубой. В баке 5 имеется фильтр 11, через который насос 4 забирает воду. Вместо поршневого компрессора 2 можно применить ступенчатый турбокомпрессор, а во всасывающей трубе его установить форсунку для тонкого распыления воды в воздухе, всываемом компрессором.

Двигатель, компрессор, насос, турбина соединены общей передачей движения. Теплая вода идет на нужды обогрева помещений, в баню, для сушки вещей, зерна и т.д. Простое устройство и простое обслуживание его очень важны для отдаленных районов страны. Холодный воздух теплового насоса можно подвести к всасывающим клапанам дизеля экономия горючего будет на 5% Холодный воздух можно использовать в жаркую погоду для охлаждения помещений, продуктов питания и т.д. Периодически вода в баках заменяется, добавляется чистая по расходу. Здесь нет теплообменника. Тепло от воздуха передается воде прямым контактом с высоким КПД.

Использование: системы с тепловыми насосами. Сущность изобретения: тепловой насос содержит основной контур с поршневым многоцилиндровым компрессором, многоступенчатой турбиной активного типа и двухполостным противоточным теплообменником. Линия всасывания атмосферного воздуха в компрессор снабжена форсункой, компрессор - форсунками для распыления воды в цилидрах. К форсункам подключен водяной насос, размещенный в резервном баке. Между компрессором и турбиной включен отстойник с трубой подачи теплой воды потребителю через сопло. К входу во вторую полость теплообменника подключен вентилятор подачи атмосферного воздуха на охлаждение. 1 ил.

ТЕПЛОВОЙ НАСОС, содержащий основной контур с компрессором, турбиной и электродвигателем, соединенными общим валом, и двухполостным теплообменником, установленным за турбиной, отличающийся тем, что компрессор выполнен поршневым многоцилиндровым с линией всасывания атмосферного воздуха через фильтр, с форсункой, установленной на линии всасывания, и форсунками для распыления воды в цилиндрах, турбина многоступенчатой активного типа, тепловой насос дополнительно содержит контур подачи воды с последовательно установленным первым вентилем, основным и резервным баками, водяным фильтром, размещенным в резервном баке, и водяным насосом, подключенным к форсункам, при этом в основной контур между компрессором и турбиной включены отстойник с трубой подачи теплой воды потребителю через второй вентиль и сопло, а теплообменник, установленный за турбиной, выполнен противоточным и к входу во вторую его полость подсоединен вентилятор подачи атмосферного воздуха на охлаждение.