Спосіб підвищення ефективності циклу отримання та віддачі теплової енергії

Реферат: Спосіб підвищення ефективності циклу отримання та віддачі теплової енергії в системі опалення включає період отримання теплової енергії для робочої рідини за рахунок її обробки акустичним полем у роторно-пульсаційному апараті, що має робочі камери з комірками і вводиться у резонансний режим роботи на частотах 3,8-4,8 кГц, та наступний за ним період UA 103785 U (12) UA 103785 U віддачі тепла. Отримання теплової енергії для робочої рідини протягом першого періоду здійснюють у дві фази у роторно-пульсаційному апараті, поверхні робочих камер з комірками якого здатні до інтенсивного поглинання водню. На першій фазі отримання теплової енергії здійснюється шляхом введення роторно-пульсаційного апарата в роботу на резонансний режим при паралельній дії пульсацій не менше, ніж на 3-х частотах з діапазону 3,8-4,8 кГц з різною їх інтенсивністю, а на другій фазі - шляхом дії окислювально-відновних реакцій накопиченого на поверхнях і в тілі матеріалу робочих камер з комірками водню з киснем при відключеному роторно-пульсаційному апараті. UA 103785 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до сфери теплотехніки, а саме до способів одержання теплової енергії за допомогою теплових генераторів гідродинамічного типу, та може бути використана у теплотехнічних системах, що призначені для нагрівання води або підтримання необхідної температури у промислових та жилих приміщеннях. Відомий спосіб підвищення ефективності циклу отримання та віддачі теплової енергії в системах опалення, який полягає в створенні потоку робочої рідини, наприклад води, та одержання теплової енергії за рахунок гідродинамічного опору з утворенням послідовних зон зміни параметрів потоку та послідуючої віддачі отриманої енергії у систему [1]. Спосіб має суттєві недоліки, які зменшують його ефективність: - для його реалізації потрібні відносно складні апарати; - неможливість реалізувати вищу ефективність внаслідок відсутності роботи на резонансних режимах. Відомий також спосіб підвищення ефективності циклу отримання та віддачі теплової енергії в системі опалення, який включає період отримання теплової енергії для робочої рідини за рахунок її обробки акустичним полем у роторно-пульсаційному апараті, що має робочі камери з комірками і вводиться у резонансний режим роботи на частотах 3,8-4,8 кГц, та наступний за ним період віддачі тепла [2]. Цей спосіб може здійснюватись на апаратах меншої складності і може мати більш високу ефективність порівняно з вищезазначеним. Але його суттєвим недоліком є також недостатня ефективність внаслідок низької потужності із-за роботи при моночастотному режимі і недостатнього використання можливостей окислювально-відновлювальних реакцій водню та кисню для отримання додаткового тепла. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення енергетичної ефективності циклу одержання та віддачі теплової енергії в опалювальних системах, що мають робочу рідину, наприклад воду, яка підігрівається і віддає тепло. Мета корисної моделі полягає в тому, щоб інтенсифікувати та збільшити потужність одержання тепла за рахунок вводу роторно-пульсаційного апарату (як джерела нагріву робочої рідини) в резонансний режим не менше, ніж на 3-х частотах, і використання можливостей окислювально-відновлювальних реакцій водню та кисню для отримання додаткового тепла, при накопиченні цих хімічних елементів на поверхнях та в матеріалі робочих камер апарата при його роботі. Поставлена задача вирішується тим, що отримання теплової енергії для робочої рідини протягом першого періоду здійснюють у дві фази у роторно-пульсаційному апараті, поверхні робочих камер з комірками якого здатні до інтенсивного поглинання водню, на першій фазі з яких отримання теплової енергії здійснюється шляхом введення роторно-пульсаційного апарата в роботу на резонансний режим при паралельній дії пульсацій не менше, ніж на 3-х частотах з діапазону 3,8-4,8 кГц з різною їх інтенсивністю, а на другій фазі - шляхом дії окислювальновідновних реакцій накопиченого на поверхнях і в тілі матеріалу робочих камер з комірками водню з киснем при відключеному роторно-пульсаційному апараті. Використовують роторнопульсаційний апарат, поверхні робочих камер з комірками якого виконані із високовуглецевої сталі та/або покриті шаром нікелю чи паладію. Здійснюють регулювання інтенсивності пульсацій на кожній з частот шляхом локальної модифікації робочих камер роторно-пульсаційного апарату, наприклад, шляхом зміни геометрії комірок регулюванням їхвисоти, до досягнення максимальної інтенсивності підігріву робочої рідини. Спосіб пояснюється кресленням, на якому зображений графік зміни температури робочої рідини при його застосуванні. На кресленні позначено: То - вихідна температура робочої рідини, яка має місце перед запуском в дію способу; Тр - нижня робоча температура; Тmах - максимальна робоча температура; t1, t2, t3, tц - тривалість двох фаз періоду отримання теплової енергії, фази віддачі енергії та загальна тривалість циклу відповідно. Спосіб здійснюється наступним чином. У підготовчий період у систему заливають робочу рідину, яка має температуру Т о. Вводиться в дію роторно-пульсаційний апарат. Внаслідок гідродинамічного опору та кавітаційних процесів температура робочої рідини доводиться до Т р - нижньої робочої температури і починається реалізація періодично повторюваного циклу отримання і віддачі теплової енергії в межах температур від Тр до Тmах. На першій фазі періоду отримання теплової енергії для робочої рідини у роторнопульсаційному апараті, поверхні робочих камер з комірками якого здатні до інтенсивного поглинання водню, генерація теплової енергії здійснюється шляхом роботи роторно 1 UA 103785 U 5 10 15 20 25 30 35 пульсаційного апарату в резонансному режимі при паралельній дії пульсацій не менше, ніж на 3-х частотах з діапазону 3,8-4,8 кГц з різною їх інтенсивністю. Оскільки робота ведеться не менше, ніж трьома частотами з діапазону 3,8-4,8, найбільш сприятливому для підігріву води [2], забезпечується вища, ніж у прототипу ефективність і продуктивність процесу отримання теплової енергії. Внаслідок кавітаційних процесів та фізикохімічних перетворень досягається температура робочої рідини, яка відповідає закінченню часу t1 і початку часу t2. Разом з утворенням тепла, вказаний процес призводить до утворення атомарних хімічних елементів - водню (Н) та кисню (О). Поверхні робочих камер з комірками (тобто, розвинені поверхні) і їх матеріал насичуються воднем. При цьому насичення воднем збільшується, коли використовують роторно-пульсаційний апарат, поверхні робочих камер з комірками якого виконані із високовуглецевої сталі та/або покриті шаром нікелю чи паладію. При здійсненні регулювання інтенсивності пульсацій на кожній з частот шляхом локальної модифікації робочих камер роторно-пульсаційного апарата, наприклад, шляхом зміни геометрії комірок регулюванням їх висоти, до досягнення максимальної інтенсивності підігріву робочої рідини, отримується вища ефективність внаслідок адаптації процесу до конкретних умов експлуатації апарата. На другій фазі періоду отримання теплової енергії для робочої рідини (у період, що відповідає часу t2), шляхом дії окислювально-відновних реакцій накопиченого на поверхнях і в тілі матеріалу робочих камер з комірками водню з киснем, при відключеному роторнопульсаційному апараті утворюється теплота, яка передається робочій рідині. Утворення нових молекул води та одержання додаткової теплової енергії (тепла) проходить у вигляді: H+H+O=H2O+Q1, 2H2+O2=2H2O+Q2, де Q1 та Q2 - виділене додаткове тепло при взаємодії між атомарними та молекулярними воднем та киснем відповідно. Додаткове тепло, що виділяється при відключеному роторно-пульсаційному апараті, продовжує період отримання теплової енергії для робочої рідини на величину t2. Оскільки відношення (t1+t2)/tц більше, ніж t1/tц, ефективність способу підвищується. Вказаним досягається мета корисної моделі, а саме - підвищення ефективності циклу отримання та віддачі теплової енергії. Корисна модель може знайти широке застосування у житлово-комунальній сфері, у промисловості та інших галузях для отримання вищої ефективності при підігріві води та екологічно чистому нагріванні приміщень за допомогою гідродинамічних теплогенераторів. Джерела інформації: 1. Глотов Е.А., Сурнєв В.О., Щебетун В.І. Спосіб підвищення ефективності одержання тепла. Патент України на корисну модель № 73953, опубл. 10.10.2012 р. 2. Порсев Е.Г. Способ нагрева жидкости. Патент Российской Федерации RU № 2116583, опубл. 27.07.1991 г. 40 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Спосіб підвищення ефективності циклу отримання та віддачі теплової енергії в системі опалення, який включає період отримання теплової енергії для робочої рідини за рахунок її обробки акустичним полем у роторно-пульсаційному апараті, що має робочі камери з комірками і вводиться у резонансний режим роботи на частотах 3,8-4,8 кГц, та наступний за ним період віддачі тепла, який відрізняється тим, що отримання теплової енергії для робочої рідини протягом першого періоду здійснюють у дві фази у роторно-пульсаційному апараті, поверхні робочих камер з комірками якого здатні до інтенсивного поглинання водню, на першій фазі з яких отримання теплової енергії здійснюється шляхом введення роторно-пульсаційного апарата в роботу на резонансний режим при паралельній дії пульсацій не менше, ніж на 3-х частотах з діапазону 3,8-4,8 кГц з різною їх інтенсивністю, а на другій фазі - шляхом дії окислювальновідновних реакцій накопиченого на поверхнях і в тілі матеріалу робочих камер з комірками водню з киснем при відключеному роторно-пульсаційному апараті. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що використовують роторно-пульсаційний апарат, поверхні робочих камер з комірками якого виконані із високовуглецевої сталі та/або покриті шаром нікелю чи паладію. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що здійснюють регулювання інтенсивності пульсацій на кожній з частот шляхом локальної модифікації робочих камер роторно-пульсаційного 2 UA 103785 U апарата, наприклад шляхом зміни геометрії комірок регулюванням їх висоти, до досягнення максимальної інтенсивності підігріву робочої рідини. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3