Тепловой аккумулятор Советский патент 1992 года по МПК F24H7/00 

фи&1

Изобретение относится к теплотехнике, а точнее к тепловым аккумуляторам, имеющим электронагревательный элемент и рассчитанным на температурный диап азон 100-400°С.

Известна аккумулирующая масса для тепловых аккумуляторов, имеющая воспроизводимые рабочие характеристики и устойчивая к циклическим нагрузкам, содержащая 60-75% карбамида, 5-30 % нитрата натрия, 5-30 % нитрата калия и 1-10 % хлорида натрия.

Недостатком массы является ее неработоспособность при 200-400°С, а при герметичном исполнении аккумулятора - высокие термоциклические напряжения.

Известен тепловой аккумулятор, содержащий размещенный в корпусе гранулированный твердый теплоаккумуляционный материал и наполнитель (масло), причем в качестве термоаккумуляционного материала может использоваться магнезит.

Недостатком известного технического решения при использовании его при 100- 400°С являются низкая надежность, связан- HC- с наличием масла, которое необходимо заменять через определенное время, и недостаточно высокая теплоаккумулирующая способность, связанная с низкими теплоемкостью и теплопроводностью масла

Целью изобретения является повышение теплоаккумулирующей способности и надежности аккумулятора.

Цель достигается тем, что между гранулами магнезита размещены опилки металла с теплопроводностью не менее 200 Вт/(м-К), причем концентрации магнезита и опилок находятся соответственно в интервалах 70-60 % и 30-40%.

Это позволяет одновременно повысить надежность, так как устраняется угроза загорания масла и необходимость его замены, и повысить теплоаккумулирующую способность за счет снижения теплового сопротивления аккумулирующего вещества путём заполнения пространства между гранулами магнезита опилками металла с высокими теплоемкостью и теплопроводностью, так как сам магнезит обладает достаточной теплоемкостью и термостойкостью, но недоста- точно высокой теплопроводностью. Оптимальное по емкости соотношение получено экспериментально.

Таким образом, теплоаккумулирующее вещество становится композитным, т. е. оно содержит теплопроводящий каркас и гранулы теплоаккумулирующего вещества.

На фиг 1 изображен предлагаемый аккумулятор, разрез; на фиг, 2 - экспериментальные данные в координатах: с р

1

объемная теплоемкость, кДж/(м К), по оси

абсцисс - процентное содержание в смеси

магнезита (%, МдО), опилок металла(%, Me).

Аккумулятор содержит полый корпус 1,

в котором размещено теплоаккумулирующее вещество 2, состоящее из 60-70 % гранул магнезита 3 и опилок -.металла 4 с теплопроводностью не менее 200 Вт/(м-К), например, силумина.

0 Аккумулятор работает следующим образом.

При подводе высокопотенциального тепла от наружного или внутреннего источника, например электронагревательного

5 элемента, в качестве которого может быть использован и теплопроводный каркас 4 из металлических опилок, уровень температур по всему аккумулятору выравнивается, причем теплоемкость аккумулятора по сравне0 нию с масляным возрастает. Основное количество тепловой энергии аккумулируется в гранулах магнезита 3 при 400-500°С. Максимальная температура зарядки ограничивается температурой плавления метал5 лических опилок. При разрядке аккумулятора тепловая энергия поступает от гранул магнезита 3 к теплопроводящему каркасу 4 и далее к потребителю.

Кривые 1-6 на фиг. 2 получены в резуль0 тате измерений объемной теплоемкости смеси при изменении процентного содержания компонентов смеси с шагом 10 % для различных сплавов: 1 -сплав 90 % AI+ 10 % Си ( Я 200 Вт/(м К))-2 - латунь 96 % Си+

5 + 4 % Zn ( Я 240 Вт/(м К)),3 - 96 % Си +

4-4% Со( Я 210Вт/(м- К),4-дюраль Д16Т

( Я 159 Вт/(м-К));5 - латунь 68 % Си + 32

%Zn( Я 106 Вт/м-КЙ-,6-сталь 3( Я

46 BT/{M-KJ.

0 Из полученных данных видно, что предпочтительное использование металлов с большей теплопроводностью, оптимум содержания металлов всех видов приходится на 30-40 % и при Я , 200 Вт/(м-К)исполь5 зуемых металлов отмечено резкое увеличение теплоемкости. Экспериментальный образец аккумулятора при весе 60 кг позволяет аккумулировать 25 кВт-ч тепловой энергии, что делает его перспективным при

0 использовании электроэнергии в ночное время для отопления помещений.

Использование предлагаемого аккумулятора позволяет повысить теплоаккумулирующую способность и надежность

5 теплового аккумулятора.

Формула изобретения Тепловой аккумулятор, содержащий полый корпус, заполненный гранулированным магнезитом, отличающийся тем, что,

517461516

с целью повышения теплоаккумулирующейрабочем диапазоне температур,-причем ве- способности и надежности, между гранула-совые концентрации магнезита и опилок нами магнезита размещены опилки металла сходятся в интервалах 70-60% и 30-40% теплопроводностью Я 200 Вт/(м. К) в5 соответственно,

, Использование: -для аккумулирования тепла в диапазоне температур 100-400°С. Сущность изобретения: тепловой аккумулятор содержит полый корпус 1. заполненный гранулами магнезита 2, между которыми размещены опилки металла с теплопроводностью не менее 200 Вт/(м-К) , причем массовые концентрации магнезита и опилок находятся в интервалах 70-60% и 30-40%. Эти экспериментально полученные интервалы соотношений являются оптимальными с точки зрения повышения теплоаккумулирующей способности и надежности аккумулятора при преимущественном использовании в качестве электронагревателя массы упомянутых металлических опилок. 2 ил.

с f )

/О 35 40 70 6О Jo 80 90 00%t е /ОО 00 gO Ю 4О 5Q ЬО У 20 Ю О % Мо&