Адсорбційний акумулятор теплоти

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к холодильным и морозильным установкам, работающим от альтернативных возобновляемых источников энергии, Известна гелиоадсорбционная холодильная установка (А.с. СССР №1128068, кл. F25B15/06, 27/00, 1/06, F28D15/00, опубл. 07.12.84), содержащая генератор цилиндрической формы, заполненный адсорбентом, конденсатор и испаритель. Внутри генератора располагается труба с продольным оребрением, между ребрами которой и располагается адсорбент. Известная конструкция имеет ряд недостатков: продольное оребрение на трубе в генераторе делает теплообмен в такой системе достаточно инерционным при нагреве или охлаждении, вследствие плохой теплопроводности адсорбента, в связи с тем, что продольные ребра имеют радиальную направленность от центра трубы к цилиндрической поверхности генератора, что увеличивает толщину, слоя адсорбента между ребрами при удалении от центра трубы, увеличивается тепловое сопротивление слоя адсорбента. Наиболее близким к заявляемому техническому решению является адсорбционнодесорбционная тепловая машина (Патент Франции №2585812, кл. F25B15/00, опубл. 06.02.87), содержащая реактор адсорбционнодесорбционного типа цилиндрической формы, по центру которого располагается гидравлический контур с ребрами в виде плоских поддонов с адсорбентом между ребрами, конденсатор, образованный охлаждающей рубашкой, располагаемой по внешней поверхности реактора, и внутренней поверхностью реактора, а также испаритель в форме цилиндрического бака, через который проходит оребренный гидравлический контур, связанный с реактором суживающимся горлом. Основными недостатками такой конструкции является следующее: оребрение в виде поддонов в реакторе адсорбционно-десорбционного типа не дает достаточно эффективного теплообмена с гранулами адсорбента, увеличивает время десорбции слоя адсорбента, тепловую инерционность реактора, что связано с рыхлой засыпкой адсорбента, отсутствием надежного теплового контакта адсорбента с нижней стороной поддона, образованием незаполненных адсорбентом зон и возможностью просыпания адсорбента в машину. Задачей изобретения является снижение тепловой инерционности и повышение надежности реактора адсорбционнодесорбционного типа цилиндрической формы. Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается тем, что ребра, обеспечивающее теплопередачу от гранул адсорбента теплоносителю в гидравлическом контуре реактора, выполнены в виде единого ребра профиля синусоиды, а ограничивающая сетка крепится по внешнему контуру единого ребра профиля- синусоиды. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники показывает, что единое ребро профиля синусоиды увеличивает интенсивность теплообмена адсорбента с теплоносителем в гидравлическом контуре реактора за счет плотной, нерыхлой засыпки адсорбента в полости ребра, обеспечиваемой скольжением гранул адсорбента по профилю синусоиды единого ребра под действием силы тяжести, что создает надежный тепловой контакт гранул адсорбента с нижней и верхней гранью ребра, а также гранул друг с другом, исключая таким образом возможность рыхлой засыпки адсорбента образования пустых зон, что, в конечном счете уменьшает тепловую инерционность реактора по сравнению с прототипом, повышает его надежность. По внешнему контуру единого ребра профиля синусоиды крепится ограничивающая сетка, обеспечивающая свободный доступ пара к гранулам адсорбента, повышающая интенсивность теплообмена единого ребра профиля синусоиды с гранулами адсорбента за счет контакта с ребром, ограничивающая реактор от просыпания гранул адсорбента в адсорбционный аккумулятор теплоты, повышая тем самым надежность его работы. Гидравлический контур выполнен в виде прямой трубки, являющейся осью единого ребра профиля синусоиды, что обеспечивает равномерный тепловой прогрев адсорбента, т.е. понижает тепловую инерционность реактора. Из просмотренной патентной и научнотехнической литературы авторам неизвестно использование единого ребра профиля синусоиды для снижения тепловой инерционности реактора адсорбционно-десорбционного типа. На этом основании заявляемое техническое решение соответствуе т критерию изобретения "существенные отличия". На фиг.1 показан адсорбционный аккумулятор теплоты, продольный разрез; на фиг.2 - фрагмент контурного изображения единого ребра профиля синусоиды. Адсорбционный аккумулятор теплоты содержит реактор адсорбционно-десорбционного типа 1 цилиндрической формы, по центру которого располагается гидравлический контур 2 являющегося осью единого ребра профиля синусоиды 3, обеспечивающего достаточную скорость теплоотдачи от гранул сорбента 4, расположенного в полостях единого ребра профиля синусоиды 3 по внешнему контур у которого крепится ограничивающая сетка 5, а также конденсатор 6, образованный охлаждающей рубашкой 7, располагаемой по внешней поверхности реактора 1, и внутренней поверхностью реактора 1, и испаритель 8 в форме цилиндрического бака, через который проходит оребренный гидравлический контур, связанный с реактором 1 суживающимся горлом 9. Реактор имеет цилиндрическую форму, выполнен из стали Ст.30 что обеспечивает компактность системы, ее воздухонепроницаемость и надежность. Гидравлический контур 2 приваривается к корпусу реактора 1. Адсорбент 4 может быть цеолитом NaX или CaX, или солью - хлорид кальция. В качестве хладагента в испарителе 8 используются пары воды. Гидравлический контур 2 и единое ребро профиля синусоиды 3 выполнены из стали Ст.3 и приварены друг к другу, что обеспечивает необходимую интенсификацию теплопередачи от гранул адсорбента 4 к теплоносителю в гидравлическом контуре 2, а также необходимое время прогрева адсорбента 4. По внешнему контуру единого ребра профиля синусоиды 3 крепится ограничивающая сетка 5, после чего происходит засыпка адсорбента 4 в полости единого ребра 3, ограниченных сеткой 5. Конденсатор 6 имеет цилиндрическую форму, состоящий из охлаждающей рубашки 7, привариваемой к внешней стенке реактора 1, выполнен из стали Ст.3. Испаритель 8 выполнен в виде цилиндрического бака с оребренным гидравлическим контуром из стали Ст.3, привариваемый к реактору 1 через суживающееся горло 9. Работа адсорбционного аккумулятора теплоты осуществляется в два этапа. Первый этап. Пары адсорбента, например, воды подаются из испарителя 8 б реактор 1 адсорбционно-десорбционного типа 1 и поглощаются гранулами адсорбента 4. При этом в слое адсорбента выделяется теплота адсорбции, передаваемая от гранулы к грануле к единому профилю синусоиды 3, ограничивающей сетке 5 к теплоносителю в гидравлическом контуре 2, используемой для нужд потребителя. Второй этап. Теплота от теплоносителя внешнего источника теплоты передается через гидравлический контур 2 единому ребру профиля синусоиды 3, ограничивающей сетке 5, к гранулам адсорбента 4. При этом происходит десорбция паров воды, которые конденсируются на внутренней поверхности реактора 1 при взаимодействии с охлаждающим теплоносителем в охлаждающей рубашке 7 конденсатора 6 с выделением теплоты конденсации, используемой для нужд потребителя. Конденсат стекает вниз по внутренней поверхности реактора 1 в испаритель 8 через суживающееся горло 9. Заявляемое устройство обеспечивает необходимый режим работы за счет интенсификации теплообменных процессов, позволяет экономить топливо до 30%. Предназначен для работы за счет энергии солнца или иных вторичных энергоресурсов, например, бросового промышленного тепла низкого потенциала.