НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1999 года по МПК F25B9/02 

Изобретение относится к энергетическим установкам для подогрева воды и может найти применение в отопительных системах.

В известных водяных отопительных системах в качестве нагревательных установок используют малометражные котлы или подают нагретую воду от теплоэлектроцентрали [1].

Недостатками таких нагревательных установок, как котлы и ТЭЦ, являются их громоздкость, большой вес и, самое главное, необходимость в энергоресурсах.

Для этого необходимы склады с топливом, дополнительные расходы на заготовку топлива, его транспортировку и хранение.

Также известна нагревательная установка, содержащая источник атмосферного воздуха, насос с электродвигателем, эжектор, камеру холода и вихревую трубу. Холодный конец вихревой трубы сообщен с камерой холода, а горячий - с эжектором [2].

Недостатками этой установки являются:
1) система разомкнута ( в отличие от предлагаемой и водной системы), т. е. подогрев воды для целей отопления не эффективен.

2) газо-газовый эжектор не способен создать глубокого вакуума в системе для создания больших перепадов давления воздуха в вихревой трубе, достаточных для эффективного подогрева воды.

3) в системе используется отработанная в вихревой трубе горячая составляющая для подсоса холодной, из-за чего нельзя получить большую степень расширения газа в вихревой трубе. В противном случае затруднен отсос холодной составляющей и последующий выброс в атмосферу.

Цель заявляемого решения - устранение вышеуказанных недостатков и достижение нового технического результата, а именно, повышение эффективности и повышение коэффициента полезного действия нагревательной установки за счет реализации замкнутого цикла по воздуху (и по воде) и использование глубокого вакуума.

В предлагаемом решении технический результат достигается тем, что нагревательная установка преимущественно для отопительной системы, содержит источник атмосферного воздуха, насос с электродвигателем, эжектор, камеру холода и вихревую трубу. Холодный конец вихревой трубы сообщен с камерой холода, а горячий - с эжектором.

Новым в предлагаемом техническом решении является то, что установка снабжена камерой тепла, расположенной вокруг горячего конца вихревой трубы, теплообменником, установленным в камере тепла на стенках вихревой трубы, неподвижным центробежным воздухоотделителем, имеющим воздушную и водную части, баком с водой, радиатором и системой трубопроводов. Бак с водой сообщен с входом в эжектор и теплообменником, который сообщен через отопительный радиатор с баком. Камера тепла сообщена со входом в эжектор, выход которого сообщен с неподвижным центробежным воздухоотделителем. Воздушная часть центробежного воздухоотделителя сообщена с горячим концом вихревой трубы, а водная часть - трубопроводом с баком и атмосферой. Холодный конец вихревой трубы также сообщен с атмосферой.

На прилагаемом чертеже изображена принципиальная схема нагревательной установки.

Установка содержит источник атмосферного воздуха 1, насос 2 с электродвигателем 3, эжектор 4, камеру холода 5 и вихревую трубу 6. Холодный конец 7 вихревой трубы 6 сообщен с камерой холода 5, горячий 8 - с эжектором 4. Вокруг горячего конца 8 вихревой трубы 6 расположена камера тепла 9. В камере тепла 9 на стенках вихревой трубы 6 установлен водяной теплообменник 10.

Установка содержит также бак 11 с водой, сообщенный с входом 12 эжектора 4 и теплообменником 10, который через отопительный радиатор 13 сообщен с баком 11. Камера тепла 9 сообщена с входом 12 эжектора 4, выход 14 которого сообщен с неподвижным центробежным воздухоотделителем 15.

Воздушная часть 16 центробежного воздухоотделителя 15 сообщена с горячим концом 8 вихревой трубы 6, а входная часть 17 трубопроводом 18 с баком 11 и через кран 19 - с атмосферой. Холодный конец 7 вихревой трубы 6 через отверстие 20 также сообщен с атмосферой.

Работа установки осуществляется следующим образом. При включении насоса 2, (3) вода начинает циркулировать по замкнутому контуру: бак 11 - эжектор 4 - воздухоотделитель 18 - бак 11. Для откачки воздуха из камеры тепла 9 открывается кран 19 для сброса воздуха в атмосферу; циркуляцией воды через эжектор 4 отсасывается воздух из камеры тепла 9 до требуемой величины давления воздуха в системе, после чего кран 19 закрывается. Далее, при прокачке циркулирующей воды через эжектор 4, в работу включается заслонка 21 и воздух начинает циркулировать тоже по замкнутому контуру: воздухоотделитель 15 - вихревая труба 6 - эжектор 4 - воздухоотделитель.

В вихревой трубе 6, за счет диссипации энергии воздуха, ее горячий конец 8 разогревается, передавая тепло воде, находящейся в теплообменнике 10. По мере подогрева воды в теплообменнике 10, открываются вентили 22 и 23 для слива горячей воды в бак 11. Из бака 11 на вход в эжектор 4 поступает более нагревая вода, в результате воздух также подогревается до более высокой температуры, а затем через воздушную часть 16 воздухоотделителя 15 подается на вход в вихревую трубу 6, где дополнительно подогревается, отдавая тепло воде и т.д. В результате циркуляции по замкнутым контурам воды и воздуха, система разогревается. При достижении требуемой температуры включается вентиль 24 для пропуска воды через отопительный радиатор 13 (вентиль перепуска воды 22 при этом закрывается).

Предлагаемая нагревательная установка по сравнению с прототипом имеет повышенную эффективность и увеличенный коэффициент полезного действия за счет реализации замкнутого цикла по воздуху и по воде и использования глубокого вакуума.

Нагревательная установка предназначена для подогрева воды и может применяться в отопительных системах. Нагревательная установка для отопительной системы содержит источник атмосферного воздуха, насос с электродвигателем, эжектор, камеру холода и вихревую трубу, холодный конец которой сообщен с камерой холода, а горячий - с эжектором. Установка снабжена камерой тепла, расположенной вокруг горячего конца вихревой трубы, теплообменником, расположенным в камере тепла на стенках вихревой трубы, неподвижным центробежным воздухоотделителем, имеющим воздушную и водную части, баком с водой, радиатором и системой трубопроводов. Бак с водой сообщен с входом в эжектор и теплообменником, который сообщен через радиатор с баком. Камера тепла также сообщена с входом в эжектор, выход которого сообщен с неподвижным центробежным воздухоотделителем, воздушная часть которого сообщена с горячим концом вихревой трубы, а водная часть - трубопроводом с баком и атмосферой. Холодный конец вихревой трубы также сообщен с атмосферой. За счет реализации замкнутого цикла по воздуху (и по воде) и использования глубокого вакуума повышается эффективность и КПД нагревательной установки. 1 ил.

Нагревательная установка преимущественно для отопительной системы, содержащая источник атмосферного воздуха, эжектор, камеру холода и вихревую трубу, холодный конец которой сообщен с камерой холода, а горячий - с эжектором, и теплообменник, отличающаяся тем, что установка снабжена камерой тепла, расположенной вокруг горячего конца вихревой трубы, неподвижным центробежным воздухоотделителем, имеющим воздушную и водную части, баком с водой, радиатором, насосом с электродвигателем и системой трубопроводов, при этом бак с водой сообщен с входом в эжектор и теплообменником, который расположен в камере тепла на стенках вихревой трубы и сообщен через радиатор с баком, камера тепла также сообщена с входом в эжектор, выход которого сообщен с неподвижным центробежным воздухоотделителем, воздушная часть которого сообщена с горячим концом вихревой трубы, а водная часть трубопроводом - с баком и атмосферой, холодный конец вихревой трубы также сообщен с атмосферой.