СПОСОБ ТРАНСФОРМАЦИИ ТЕПЛА Российский патент 1997 года по МПК F25B1/06 

Изобретение относится к способам трансформации тепла, при котором тепловая энергия одного температурного потенциала преобразуется в энергию более низкого или более высокого потенциала и предназначается для разделения теплоносителя на холодный и горячий.

Известен способ получения холода и тепла, например, в пароэжекторных холодильных машинах (Е.Я. Соколов, В.М. Бродянский. "Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения", М. Энергоиздат, 1981, стр. 163).

В известном способе разность температур достигается путем испарения хладагента при низком давлении, сжатия паров хладагента, например, в эжекторе, и конденсации его паров при высоком давлении в конденсаторе. В связи с этим известный способ сложен для своего осуществления, так как требует наличие как минимум испарителя, компрессора и конденсатора.

Целью изобретения является значительное упрощение способа трансформации тепловой энергии путем осуществления одновременно процесса испарения и конденсации паров теплоносителя в одном аппарате эжекторе специальной конструкции.

Указанная цель достигается тем, что охлаждение теплоносителя осуществляют за счет испарения путем расширения в сопле эжектора, далее парожидкостная смесь разделяется на два потока, при этом образовавшийся пар отделяется от первого потока и перепускается во второй, где осуществляется его конденсация. В результате на выходе из эжектора первый поток получается "холодным", а второй за счет конденсации пара "горячим".

Работа, необходимая для сжатия и конденсации пара, затрачивается в насосе, создающем давление перед входом в эжектор.

На чертеже представлена схема эжектора способ трансформации тепла.

Эжектор состоит из приемной камеры 1, расширительного сопла 2, разделительной цилиндрической камеры постоянного сечения 3, переходящей в конфузор 4, соединенный с диффузором 5. В разделительной камере 3 установлена коническая насадка 6 с щелевыми отверстиями 7, последовательно соединенная с диффузорной насадкой 8 и выходной камерой 9.

Способ трансформации тепла осуществляется следующим образом.

Теплоноситель подают под давлением через приемную камеру 1 в коническое расширительное сопло 2, в котором его адиабатически расширяют до образования парожидкостной смеси. При этом он охлаждается за счет частичного испарения. Затем в разделительной цилиндрической камере 3 постоянного сечения смесь разделяют на два потока. Один поток подают в коническую насадку 6, где пар отделяют путем перепуска его в зону второго потока через щелевые отверстия 7, выполненные в насадке. Охлажденный теплоноситель направляют в диффузорную насадку 8, в которой кинетическую энергию потока трансформируют в статическое давление, и жидкость выводят через выходную камеру 9 из аппарата.

Второй поток парожидкостной смеси из цилиндрической камеры 3 подают в конфузор 4 вместе с паром, поступающим из конической насадки 6, где его сжимают и нагревают за счет конденсации пара, затем его направляют в диффузор 5, где кинетическую энергию потока трансформируют в статическое давление, при котором нагретый теплоноситель выводится из аппарата.

В результате поступающий в эжектор теплоноситель разделяется на холодный и горячий. Работа при этом определяется затратой энергии на сжатие и конденсацию паров в эжекторе за счет давления теплоносителя перед эжектором, создаваемого насосом "H".

Отделение пара в конической насадке 6 и перепуск его через щелевые отверстия 7 в зону второго потока происходит в результате превышения давления пара в сужающейся насадке 6 над давлением пара в цилиндрической камере 3, где за счет увеличения сечения потока давление пара продолжает уменьшаться вплоть до конфузора 4. Аналогичный способ отделения воздуха осуществлен, например, в пароводяных инжекторах (см. С.Ю. Келлер. "Инжекторы", Машгиз, Киев, 1954, стр. 39).

Расчет заданных параметров начальной и конечных температур производится по диаграммам для выбранного теплоносителя. В качестве теплоносителя в зависимости от заданных температур могут быть применены вода и хладагент типа хладонов.

Использование: в холодной технике, а именно в системах тепло- и хладоснабжения. Сущность изобретения: охлаждение теплоносителя осуществляют за счет его испарения при расширении в сопле эжектора с последующим разделением парожидкостной смеси на два потока. Способ осуществляется за счет непосредственно тепломассообмена в эжекторе. 1 ил.

Способ трансформации тепла путем испарения теплоносителя и последующей конденсации его паров, отличающийся тем, что охлаждение теплоносителя осуществляют за счет его испарения при расширении в сопле эжектора с последующим разделением парожидкостной смеси на два потока, при этом образовавшийся пар отделяют от первого потока, перепускают во второй, где осуществляют его конденсацию.