Система для получения тепла Советский патент 1991 года по МПК F25B15/00 

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для получения тепла низкого потенциала, и может быть использовано в различных областях техники, например, в качестве низкотемпературного теплового источника при работе тепловых насосов, в строительстве для изоляции пола холодильников и т.п.

Цель изобретения - повышение эффективности путем увеличения массы получаемой опресненной воды при использовании в составе теплоносителя минерализованной воды.

На чертеже представлена схема системы для получения тепла.

Система состоит из контура с теплоот- дающим теплообменником 1, смесителя 2. сепарационно-промывочного устройства 3, имеющего в средней части фильтрующую сетку 4 и карман 5, а в верхней - разбрасыватель 6 и карман 7, накопителя 8, нагревателя 9 гидратной суспензии, разделенного эластичной перегородкой 10 на две части 11 и 12, разделителя 13, емкости 14 сбора агента, соединенной через регулирующий вентиль 15 с узлом 16 подготовки теплоносителя, соединенным через регулирующий вентиль 17 с карманом 5, циркуляционного насоса 18 суспензии, насосом 19 подпитки исходной минерализованной водой, насосов 20,21, дегазаторов 22 и 23 пресной воды и рассола, деаэратора24. Одна из частей 11 нагревателя 9 имеет фильтрующий элемент 25 в виде обратноосмотической мембраны и соединена через вентиль 26 с выходом из дегазатора 22, а через вентиль 27 - с выходом из дегазатора 23, и снабжена патрубком с вентилем 28, Другая часть 12 имеет фильтрующую сетку 29 и теплообменник 30 и соединена через вентиль 31 с накопителем 8, а через вентиль 32 - с разделителем 13, соединенным трубопроводом 33 с дегазатором 22. Карман 5 трубопровода 34 соединен со смесителем 2. Емкость 14 снабжена патрубком с вентилем 35.

Система работает следующим образом.

Смесь минерализованной воды с концентрацией около 9 мас.% солей и гидр - атообра-зующей жидкости, например, жидкости , из узла 16 подготовки теплоносителя подают в контур с теплоот- дающим теплообменником 1, где она охлаждается, отдавая в результате теплообмена тепло потребителю, например грунту, под камерами холодильника, В охлажденной смеси происходит образование гидраторов, сопровождающееся выделением теп- которое полезно используется. По мере образования гидратов концентрация мине- рализоьи.-лной воды повышается и для случая перехода всей легкокипящей жидкости (хладона) в состав гидратов достигает концентрации около 10,17%, что при сохранении постоянной величины температурного

напора приводит к понижению температуры генерируемого тепла (температуры гидрато- образования) на 0,6-0,7 градуса, т.е. температурное поле теплоприемника с достаточной для практических целей точно0 стью остается постоянным.

Выходящую из контура смесь гидратов и жидкой массы (кристаллов гидратов в суспензии и минерализованной воды, а также в некоторые моменты времени непрореаги5 ровавшая гидратообразующая жидкость) подают в смеситель 2, в котором проводят отделение непрореагировавшей жидкости и разбавление суспензии минерализованной водой, рециркулирующей по трубопроводу

0 34. Суспензию, состоящую из гидратов и минерализованной воды, смешивают с исходной минерализованной водой подаваемой через дегазатор 24 насосом 19 и циркуляционным насосом 18 подают в сепа5 рационно-промывочное устройство 3, где гидраты при помощи фильтрующей сетки 4 отделяют от минерализованной воды которую накапливают в кармане 5 откуда часть ее через регулирующий вентиль 17 направ0 ляют в узел 16, другую часть - по трубопроводу 34 рециркулируют в смеситель 2 для разбавления гидратной смеси Выше фильтрующей сетки 4 формируется пористый поршень из гидратов который движется

5 вверх пронизывая опресненную воду, подаваемую насосом 21. в результате чего происходит отмывка гидратов от поверхностной пленки минерализованной воды Отмытые гидраты разрыхляют разбрасыва0 телем 6, перемешивают с опресненной водой в кармане 7 и гидротранспортом подают в накопитель 8. откуда периодически подают в часть 12 нагревателя 9 в которой производят накопление гидратов путем от5 деления от них опресненной воды проходящей через фильтрующую сетку 29, задерживающую гидраты. Опресненная вода через вентиль 32 рециркулирует в разделитель 13. Одновременно с заполнением

0 части 12 гидратами через вентиль 27 при закрытом вентиле 28 заполняют часть 11 нагревателя 9 минерализованной водой с концентрацией около 9,63%, подаваемой из смесителя 2 через дегазатор 23. где из нее

5 извлекают растворенную гидратообразую- щую жидкость. После полного заполнения части 11 нагревателя 9 закрывают вентиль 27. После полного заполнения гидратами части 12 закрывают вентиль 32, а затем вентиль 31, и через теплообмен ник 30 начинают

прокачивать теплоноситель при температуре 293-298 К, в результате чего температура гидратов повышается до 292 К (на 1-2 градуса превышающую критическую темперу- туру гидратообразования) и начинается процесс разложения гидратов на воду и гид- ратообразующую жидкость в состоянии жидкости, при этом объем системы увеличивается, По мере разложения гидратов заполненный объем части 12 нагревателя 9 увеличивается, давление в ней растет и передается через эластичную перегородку 10, которая прогибается, продавливая воду в части 11 нагревателя 9 через фильтрующий элемент 25, в результате чего происходит опреснение минерализованной воды. Так как жидкости практически несжимаемы, то давление создается достаточное для опреснения минерализованной воды методом обратного осмоса. Опресненную воду выводя г через вентиль 26 и направляют на технологические нужды.

При разложении всех гидратов открывают вентили 32, 31 и 28 и проводят слив жидкости (вода и гидратообразующая жидкость) из части 12 нагревателя 9 в разделитель 13, где проводят их разделение вследствие разности плотностей, а часть 12 наполняют новой порцией гидратов из накопителя 8. Из части 11 через вентиль 27 сливают минерализованную воду, после чего закрывают вентиль 28, а через вентиль 27 подают новую порцию минерализованной воды из дегазатора 23. в который ее подают из смесителя 2. Из разделителя 13 опресненную воду, полученную в результате разложения гидратов в нагревателе 9. делят на два потока, один из которых по трубопроводу 33 подают в дегазатор 22, где из нее извлекают растворенный гидратообразую- щий агент, после чего смешивают с потоком опресненной воды, поступающей через вентиль 26 и выводят потребителю, а другой поток - насосом 21 направляют на отмывку гидратов от пленки минерализованной воды. Жидкий гидратообразующий агент из разделителя 13 направляют в емкость 14, где смешивают с жидким агентом, подаваемым из смесителя 2 насосом 20, откуда через регулирующий вентиль 15 рециркулиру- ют в узел 16 подготовки теплоносителя, где перемешивают с дозированным количеством минерализованной воды, подаваемой из кармана 5 через регулирующий вентиль 17 и вновь возвращают в контур циркуляционных трубопроводов. Подпитку системы жидким агентом осуществляют через патрубок с вентилем 35 в емкость 14.

Формула изобретения

Система для получения тепла, содержа щая циркуляционный контур с теплоотдаю- щим теплообменником, смесителем, циркуляционным насосом суспензии, сепа- рационно-промывочным устройством с карманами в средней и верхней частях, нагревателем гидратной суспензии, имеющим теплообменник, разделителем воды и гидратообразующей жидкости, емкостью сбора хладагента, соединенной с трубопроводами подпитки гидратообразующей жидкости, узлом подготовки теплоносителя, насосами жидкого хладагента, воды и подпитки исходной минерализованной воды, рассола и воды и соединительными трубопроводами, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности путем увеличения массы получаемой опресненной воды при использовании в составе теплоносителя минерализованной воды, она снабжена накопителем отмытых гидратов, нагреватель разделен эластичной перегородкой на две части, одна из которых допол- нена фильтрующим элементом, и трубопроводами с вентилями соединена с

выходом из дегазатора рассола, вход в который соединен со смесителем, а другая часть с фильтрующей сеткой и теплообменником соединена через вентиль с выходом из накопителя отмытых гидратов, вход в который

соединен с карманом верхней части сепара- ционно-промывочного устройства, а выход насоса подпитки исходной минерализованной воды соединен с вводом в циркуляционный насос суспензии.

Изобретение относится к теплоэнергетике и м.б. использовано в качестве низкотемпературного теплового источника. Цель изобретения - повышение эффективности путем увеличения массы получаемой опресненной воды при использовании в составе теплоносителя минерализованной воды. Для этого система снабжена накопителем 8 отмытых гидратов, нагреватель 9 разделен эластичной перегородкой 10 на части 11 и 12. Часть 11 дополнена фильтрующим элементом 25 и соединена трубопроводами с вентилями с выходом из дегазатора 23 рассола, вход в который соединен со смесителем 2, а часть 12 с фильтрующей сеткой 29 и теплообменником 30 соединена через вентиль с выходом из накопителя 8 отмытых гидратов, вход в который соединен с карманом 5 верхней части сепарационно-промывочного устройства 3. Выход насоса 19 подпитки исходной минерализованной воды соединен с входом в циркуляционный насос 18 суспензии. 1 ил.