Устройство для аккумулирования теплоты Советский патент 1990 года по МПК F24H7/00 

ю

w и

щество внутри полости 11 герметичного элемента 8. Пары легкокипящего вещества давят на основание поршня 10, Перемещаясь вверх, поршень сдавливает жидкость в полости 13 и повышает одновременно давление расплавленного теплоаккумулирующего вещества внутри блока 3. За счет повышения давления фазовый переход в теплоэк-- кумулирующем веществе происходит при более высокой температуре. 1 ил.

Изобретение относится к системам теплоснабжения. Целью изобретения является повышение потенциала теплоты, отводимой потребителю. Для этого внутри блока 3 с теплоаккумулирующим материалом установлен герметичный элемент 8 с сильфоном 9 и Т-образным поршнем 10, образующим внутри элемента 8 три замкнутые полости 11, 12 и 13, заполненные соответственно легкокипящим веществом, газом и вязкой жидкостью. Благодаря нагреву теплоаккумулирующего вещества нагревается и вскипает легкокипящее вещество внутри полости 11 герметичного элемента 8. Пары легкокипящего вещества давят на основание поршня 10. Перемещаясь вверх, поршень сдавливает жидкость в полости 13 и повышает одновременно давление расплавленного теплоаккумулирующего вещества внутри блока 3. За счет повышения давления фазовый переход в теплоаккумулирующем веществе происходит при более высокой температуре. 1 ил.

Изобретение относится к тепловым ккумуляторам с аккумуляцией теплоы за счет фазовых переходов. 15

Цель изобретения - повышение поенциала теплоты, отводимой потребиелю.

На чертеже изображена принципиальая схема предлагаемого устройства. 20

Устройство содержит теплоизоляционный корпус 1, внутри которого с зазором 2 установлен блок 3 с тепло- аккумулирующим материалом, подающие трубопроводы 4 к 5 и обратные трубо- 25 проводы 6 и 7, подключенные к источнику и потребителю теплоты соответственно, (не показаны) и сообщающиеся с зазором 2. Кроме этого устройство содержит установленный в бло- 30 ке 3 герметичный элемент 8 с силь- фоном 9, жестко закрепленным на его торце и Т-образный поршень 10, уста- новленный внутри элемента 8 с образованием в нем трех замкнутых по- j лостей 11 - -13, заполненных соответственно легкокипящим веществом, газом и вязкой жидкостью. Устройство также содержит бак-накопитель 14, подогреватель 15, охладитель 16, ДО уплотняющие кольца 17 и циркуляционный насос 18.

Устройство работает следующим образом.

Через трубопроводы 4 и 6 тепло- д носитель привносит в корпус 1 теплоту от низкопотенциального источника с температурой, достаточной для расплавления теплоаккумулирующего материала (ТАМ). Таким образом, производится аккумулирование теплоты до полного расплавления всего ТАМ, имеющегося внутри блока 3. Далее циркуляцию теплоносителя через низ- копотенциалъный источник прекращают, чем завершается первый этап работы устройства. На этом этапе внутри блока 3 поддерживается определенное начальное давление, а температура

50

55

0

5 0 О

0

5

ТАМ приблизительно соответствует (либо чуть ниже) температуре низкопотенциального источника тепла.

На втором этапе производится циркуляция теплоносителя насосом 18 через бак-накопитель 14 и подогреватель 15, .проходя через который теплоноситель подогревается до требуемой температуры и вновь поступает в зазор 2 между корпусом 1 и блоком 3. В течение данного этапа происходит нагрев ТАМ теплоносителем и повышение его температуры. При этом нагревается также и легкокипящее вещество внутри полости 11 герметичного элемента 8, оно вскипает, резко увеличивая свой объем, и начинает давить на основание Т-образного поршня 10. Полость 12 над основанием поршня 10 заполнена газообразным веществом, не изменяющим своего агрегатного состояния в рабочем диапазоне температур установки. Давление газа в полости 11 предполагается довольно малым для снижения противодействия его перемещению поршня 10 вверх. Перемещаясь вверх поршень ТО начинает сдавливать жидкость в полости 13 и это повышение давления через сильфон 9 передается расплав- ленному ТАМ. Повышение давления в полости 13, а через сильфон 9 и внутри блока 3 будет больше, чем повышение давления в полости 11.и пропорционально отношению площадей нижнего и верхнего торцов поршня 10. Второй этап работы устройства продолжается до тех пор, пока весь ТАМ не будет подогрет до требуемой температурил и не будет достигнуто (за счет поддав- ливания сильфона 9) давление ТАМ внутри блока 3, при котором возможно фазовое изменение ТАМ при заданной повышенной температуре.

После достижения требуемых параметров ТАМ начинается третий этап работы устройства. На данном этапе циркуляционный насос 18 и подогреватель 15 отключают, а теплоноситель через трубопроводы 5 и 7 подводится и отводится от потребителя, при этом производится отбор Теплоты от ТАМ на расчетном уровне температур. При отборе теплоты происходит твердение ТАМ при повышенном давлении, обеспечиваемом сильфоном 9. Это давление практически не изменится до тех пор, пока не изменится температура легкокипящего вещества внутри полости 11 элемента 8, что может произойти лишь после того, ка весь ТАМ отвердеет и теплота плавления на расчетном уровне температур будет передана потребителю.

Последний, четвертый этап работы устройства, заключается в возвращении ТАМ в исходное состояние к начальному давлению и температуре. Для этого устройство для аккумулирования теплоты вновь отключают и от потребителя тепла и от источника потенциала. Включаются циркуляционный насос 18, который прокачивает накопленную в баке-накопителе 14 воду через зазор 2 между корпусом 1 и блоком 3, тем самым охлаждая ТАМ. Со снижением температуры ТАМ постепенно охлаждается и конденсируется легкокипящее вещество в полости 11. Для достижения исходной температуры ТАМ, которая несколько ниже температуры низкопотенциального источника тепла, в охладителе 16 производится доохлаждение воды системой оборотног водоснабжения (не показана) со сбросом теплоты в окружающую среду.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает решение задачи аккумулирования теплоты и повышения ее потенциала. Использование ТАМ в качестве рабочего тела, которое подвергается сжатию и дополнительному внешнему нагреву, позволяет доволь- но простым способом повысить потенциал аккумулированной теплоты.

Используемый для аккумулирования теплоты ТАМ должен обладать следующими свойствами:

плавиться и твердеть в заданном рабочем диапазоне температур и давлений;

иметь достаточную теплоту плавления ее ный корпус, внутри которого с зязои теплопроводность;

иметь удельный объем в расплавленном состоянии больший, чем в твердом состоянии;

ром установлен блок с теплоаккуму- лирующим материалом и подающие и обратные трубопроводы, подключенные к источнику и потребителю теплоиметь как можно большую зависимость изменения температуры от давления (для фазовых переходов твердое ,. тело - жидкость) ;

иметь невысокую стоимость. В качестве примера таких материалов можно принять кристаллогидраты нитратов тяжелых металлов, ряд пара- финов и др. Следует отметить, что для предотвращения слишком высоких давлений внутри корпуса 1 в исходном состоянии ТАМ может находиться под вакуумом. В этом случае ту же сте- 5 пень сжатия ТАМ можно осуществить не достигая очень высоких давлений внутри корпуса 1.

Для обеспечения сжатия ТАМ предлагается использовать легкокипящие 0 вещества, например, некоторые эфиры, фреоны, ацетон.

Таким образом, экономическая эффективность предлагаемого устройства для аккумулирования теплоты заклю- 5 чается в следующем:

одновременное использование ТАМ и для аккумуляции низкопотенциального тепла, и в качестве рабочего тела, посредством которого повышается 0 потенциал аккумулированного тепла, что снижает капитальные затраты на осуществление теплоснабжения объекта;

исключительная надежность, простота и дешевизна реализации предлагаемого способа;

отсутствие необходимости какого- либо квалифицированного эксплуатационного персонала;

возможность регенерации большей Q части тепла, необходимого для осуществления предлагаемого способа;

возможность осуществления повышения потенциала тепла не только использованием высокопотенциальной 5 электрической энергией, но и тепловой энергией, температурный уровень которой лишь несколько превышает температурный уровень потребителя тепла.

50

Формула изобретения

Устройство для аккумулирования теплоты, содержащее теплоизолированром установлен блок с теплоаккуму- лирующим материалом и подающие и обратные трубопроводы, подключенные к источнику и потребителю тепло71560943 8

ты соответственно и сообщаю-жестко закрепленным на его торце и

щнеся с упомянутым зазором, о т л и-Т-образным поршнем, установленным

чающеесй тем, что, с цельювнутри этого элемента с образованнее)

повышения потенциала теплоты, отво-в нем трех замкнутых полостей, эадимой потребителю, оно снабжено ус-полненных соответственно легкокитЈновленным в упомянутом блоке гер-пящим веществом, газом и вязкой жидмйтичным элементом с сильфоном,костью.