Гелиосистема обогрева помещения Советский патент 1993 года по МПК F24J2/42 

Изобретение относится к гелиотехнике и позволяет повысить производительность автономных гелиосистем путем эффективной организации контура циркуляции теплоносителя.

Известна система обогрева помещения, содержащая испаритель, основной и вспомогательный конденсаторы и гидрозатвор, выполненный в виде емкости, заполненной капиллярнопористой структурой.

Недостатком системы является низкая производительность работы.

Наиболее близкой к заявленной является гелиосистема обогрева помещения, содержащая трубчатый испаритель теплоносителя, расположенный под углом к горизонтальной плоскости, установленный на его выходе определитель жидкости, паровой объем которого связан с конденсатором, сообщенным через насос с входом испарителя.

Недостатком известной гелиосистемы является затраты энергии на привод насоса и невозможность использования ее в автономном режиме.

Цель изобретения - снижение энергозатрат путем обеспечения автономности работы.

На чертеже изображена схема гелиосистемы обогрева.помещения.

Гелиосистема обогрева содержит испаритель 1, выполненный из трубок малого поперечного сечения по ти.пу двухфазного термосифона, отделитель 2 жидкости, осмотический мембранный блок 3, конденсатор 4 пара и охладитель 5 жидкости (раствора).

Мембранный блок 3 разделен полупроницаемой перегородкой 6 (мембраной) на полость 7 раствора и полость 8 конденсатора. Полость 7 раствора связана магистралью охладителя 5 жидкости с отделителем 2 жидкости, а конденсатор проводом 9 с нижней частью испарителя 1. Полость 8 конденсата связана с верхней крышкой отделителя 2 жидкости. Испаритель 1, также связанный с верхней крышкой отделителя 2 жидкости, расположен под некоторым углом на крышке 10 обогреваемого помещения 11. Испаритель 1 располагают в пространстве так, чтобы его выходная часть, связанная с отделител.ем 2 жидкости, находилась выше входной части, связанной с полостью 7 раствора.

Система в начальный момент вакууми- руется и заполняется водосолевым раствором таким образом, чтобы весь объем заправки был сосредоточен в полости 7 раствора конденсатопроводе 9 и частично в испарителе 1 и отделителе 2 жидкости.

Объем начальной заправки несколько превышает динамический (рабочий) уровень раствора 1 в отделителе 2 жидкости.

Для интенсификации теплообмена с

воздухом обогреваемого помещения внешние поверхности конденсатора 4 и охладителя 5 жидкости оребрены.

Система обогрева работает следующим образом.

О Как уже было сказано выше испаритель 1 частично заполнен в начальный момент водосолевым раствором.

Рассмотрим для примера работу системы на водном растворе бромистого лития,

5 который обладает высоким осмотическим давлением.

При попадании на внешнюю поверхность испарителя 1 энергии солнечного излученияначинается процесс

0 парообразования в водном растворе бромистого лития. Из-за большой разницы нормальных температур кипения в паре содержится практически чистая вода. Так как испаритель 1 выполнен из трубок малого

5 поперечного сечения, то образующие пузырьки пара, обладая подъемной силой, проталкивают в верхнюю часть испарителя 1 жидкий раствор, т.е. реализуется режим парлифта. В процессе парообразования

0 раствор обедняется растворителем (водой) и концентрация соли в нем повышается. Попадая в отделитель 2, жидкий раствор стекает в его нижнюю часть, а пар поступает в конденсатор 4. В конденсаторе 4

5 пар сжижается с отводом теплоты парообразования, которая через оребрение передается воздуху в помещении 1. Конденсат стекает в полость 8 мембранного блока 3. Горячий обедненный раствор из отделите0 ля 2 жидкости поступает в полость 7 блока 3. В процессе транспортировки через охладитель 5 обедненный раствор отдает тепло воздуху в помещении и в полость 7 приходит уже в охлажденном состоянии

5 (т.е. обеспечивается некоторое переохлаждение относительно состояния насыщения), чем выше концентрация соли в водном растворе и меньше его температура, то осмотическое давление раствора вы0 ше..

Если рассмотреть физику процесса, то в одном растворе молекулы соли как бы собирают вокруг себя молекулы растворителя. При некоторой фиксированной температуре

5 величина осмотического давления будет определяться количеством молекул растворителя, которые способны удержать молекулы соли за счет электростатического взаимодействия. Очевидно, что при увеличении температуры кинетическая энергия молекул

растворителя увеличивается и молекулы соли нэ могут удерживать прежнее количество мол ;кул растворителя. Осмотическое давление в этом случае падает. С другой стороны, чем больше молекул соли (выше концентрация) в растворе, тем больше они свя; ывают молекулы растворителя и, следо- вательно, осмотическое давление такого раст вора выше.

Таким образом, когда переохлажденный и обедненный по растворителю рас- TBOJ: поступает в. полость 7 блока 3, то он обладает возможностью поглощать молекулы растворителя. С другой стороны полу- про шцаемой перегородки 6 в блок 3 из конденсатора 4 поступает чистый растворитель (вода). Полупроницаемая перегородка позноляет осуществлять переход только молекул растворителя. В динамическом равно

весии осуществляется циркуляция молекул растворителя между полостями 7 и 8. Так как в полости 7 молекулы растворителя связываются молекулами соли, то результирующий массопереход молекул растворителя направлен из полости 8 в полость 7. В динамике конденсат заполняет полость 8 и частично конденсатор 4 (уровень 2). В отделителе 2 раствор находится на уровне 1. Насыщенный растворителем раствор по магистрали. 9 поступает в нижнюю часть испарителя 1 и цикл.повторяется. Так как по обе стороны полупроницаемой перегородки 6 имеет место перепад давлений обусловленный высотой столба раствора в охладителе 5 и трубопроводе 9, то при использовании мембран типа МГА-100 перегородку армируют, например, металлическими ситами.

Сущность изобретения: при передаче тепла сверху вниз испаритель 1, выполненный из трубок малого поперечного сечения, установлен под углом к горизонтальной плоскости и связан своей верхней частью с конденсатором 4 через отделитель 2 жидкости, Конденсатор 4 связан с нижней частью испарителя 1 через осмотический блок 3, разделенный полупроницаемой перегородкой 6 на две полости 7 и 8, заполненные водно- солевым раствором и конденсатом, причем полость 7 с раствором соединена как с нижней частью испарителя t, так и с отделителем 2 жидкости. 1 ил.

Форму л а изобретения елиористема обогрева помещения, со- дерхащая трубчатый испаритель теплоно- ситгля, расположённый под утлом к горизонтальной плоскости/установленный на его выходе отделитель жидкости, паровой объем которого связан с конденсатором сообщенным через насос с входом испарителя, о т л и ч а ю ща я с я тем, что, с це лью снижения энергозатрат путем рбеспечения автономности работы гелиосисте- мы, теплоносителем служит водосолевой раствор, а насос выполнен в виде осмотического мембранного блока, разделенного полупроницаемой перегородкой на полости конденсата и раствора, первая из которых подсоединена к конденсатору, а вторая - к жидкостному объему отделителя жидкости через охладитель и входу испарителя.