Комбінований електротепловий акумулятор

Реферат: Комбінований електротепловий акумулятор містить теплоакумулюючі елементи, які виконані у вигляді окремих горизонтально розміщених шарів вогнетривкого матеріалу з каналами для проходу теплоносія, розділові стальні пластини, трубчасті нагрівальні елементи, вбудований вентилятор, корпус з високотемпературною ізоляцією. На верхній поверхні кожного шару вогнетривкого матеріалу виконані відкриті зверху та закриті з торців канали, в яких розміщений додатковий теплоакумулюючий матеріал, температура плавлення якого не перевищує в режимі зарядки комбінованого електротеплового акумулятора максимально допустиму температуру твердих теплоакумулюючих елементів з вогнетривких керамічних матеріалів на момент початку режиму віддачі тепла. UA 122842 U (54) КОМБІНОВАНИЙ ЕЛЕКТРОТЕПЛОВИЙ АКУМУЛЯТОР UA 122842 U UA 122842 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до теплоенергетики та теплотехніки і може бути використана в установках для опалювання житлових та різноманітних будівель в фермерських господарствах, а також в технологічних пристроях з необхідністю забезпечення пікових теплових навантажень. Відомий електротепловий акумулятор [1], який складається з теплоакумулюючих елементів з керамічних вогнеупорів, у внутрішніх каналах яких вертикально розміщені нагрівальні елементи. При цьому циркуляція повітря в цих каналах відбивається переважно за рахунок природної конвекції. Теплоакумулюючі елементи розміщені в теплоізольованому корпусі. Температура нагрітого повітря регулюється повітряним клапаном шляхом змішування нагрітого повітря в каналах теплоакумулюючих елементів з повітрям кімнатної температури. Використання у вказаній конструкції переважно природної конвекції не забезпечує ефективну роботу електротеплового акумулятора в режимі віддачі t теплоти. Відомі декілька типів теплових акумуляторів з використанням теплоти фазового переходу [2, 3]. Перевагою їх є висока теплова ємність та постійність температури. Разом з тим в них є ряд суттєвих конструкторських та технологічних незручностей при організації передачі теплоти теплоакумулюючому середовищу під час зарядки і відведенні від неї теплоти при розрядці. Відомі конструкції електротеплових акумуляторів [4, 5], які складаються з теплоакумулюючих елементів з керамічних вогнеупорів і мають по два щілиноподібних повітряних канали. Теплоакумулюючі елементи розміщені в теплоізольованому корпусі. Нагрівальні елементи розміщені горизонтально між теплоакумулюючими елементами. Віддача теплоти відбувається за рахунок нагнітання повітря в канали теплоакумулюючих елементів вбудованим вентилятором. Основними недоліками вказаної конструкції є П-подібна схема руху повітря по каналах електротеплового акумулятора, що призводить до нерівномірного його охолодження в режимі віддачі теплоти. При цьому не забезпечується висока теплова ємність та стабільність температури повітря на виході з електротеплового акумулятора. В основу корисної моделі поставлена задача створення такої конструкції комбінованого електротеплового акумулятора (КЕТА), яка дозволить суттєво збільшити теплову ємність КЕТА, а також забезпечити необхідний рівень стабільності температури теплоносія (повітря) на виході з КЕТА. Поставлена задача вирішується тим, що в комбінованому електротепловому акумуляторі, який містить тверді теплоакумулюючі елементи, що зроблені у вигляді окремих, горизонтально розміщених шарів вогнетривкого керамічного матеріалу з каналами для проходу теплоносія (повітря), розділові стальні пластини, трубчасті нагрівальні елементи (ТЕН), вбудований вентилятор, корпус з високотемпературною теплоізоляцією, відповідно до корисної моделі, на верхній поверхні кожного шару вогнетривкого матеріалу зроблені відкриті зверху та закриті з торців канали, в яких розміщений додатковий теплоакумулюючий матеріал, температура плавлення якого не перевищує в режимі зарядки комбінованого електротеплового акумулятора максимально допустиму температуру твердих теплоакумулюючих елементів з вогнетривких керамічних матеріалів на момент початку режиму віддачі теплоти. В запропонованій конструкції КЕТА, крім теплоти нагріву (внутрішньої енергії) твердих елементів з керамічного вогнеупору, використовується теплота нагрівання та фазового переходу додаткового теплоакумулюючого матеріалу. При цьому збільшення ємності теплового акумулювання за рахунок теплоти фазового переходу визначається зміною не температури, а агрегатного стану акумулюючого середовища при постійній температурі. На Фіг. 1 зображена конструктивна схема комбінованого електротеплового акумулятора; на Фіг. 2 те ж саме (розріз А-А на Фіг. 1). Комбінований електротепловий акумулятор містить металевий корпус 1 з високотемпературною теплоізоляцією 2, тверді теплоакумулюючі елементи (TEA) 3, зроблені у вигляді окремих горизонтально розміщених шарів вогнетривкого керамічного матеріалу з каналами 4 для проходу теплоносія (повітря), розділові стальні пластини 5, трубчасті нагрівальні елементи (ТЕН) 6, додатковий теплоакумулюючий матеріал (ТАМ) 7, вентилятор 8, зовнішній повітряний канал 9, регулююча заслінка 10, вхідний 11 і вихідний 12 патрубки. Монтаж КЕТА проходить, починаючи з нижнього шару ТАЕ. При цьому заповнення каналів на верхній поверхні ТАЕ додатковим теплоакумулюючим матеріалом (ТАМ) може проходити як в дрібнозернистому вигляді (дріб з свинцю, олова і т.п.) так і в розплавленому стані. Робота комбінованого електротеплового акумулятора (КЕТА) проводиться в режимі заряду та віддачі теплоти. В першому випадку в твердих теплоакумулюючих елементах з керамічних вогнеупорів 3 акумулювання теплоти відбувається за рахунок збільшення внутрішньої енергії тобто росту температури при їх нагріванні з допомогою трубчастих нагрівальних елементів (ТЕН). В додатковому теплоакумулюючому матеріалі 7, крім теплоти нагрівання, 1 UA 122842 U 5 10 15 20 25 30 використовується також теплота фазового переходу. При цьому, якщо КЕТА являється одним з елементів системи електроопалення, то режим зарядки проводиться в період мінімального навантаження енергосистеми (вночі), коли діє пільговий тариф на електроенергію. В режимі віддачі теплоти відбувається нагрівання повітря при його циркуляції в каналах 4. Забезпечує циркуляцію повітря вбудований в нижній частині корпусу 1 вентилятор 8. Сталеві пластини 5, які встановлені між теплоакумулюючими елементами (ТАЕ) 3 з керамічних вогнеупорів усувають безпосередній контакт додаткового теплоакумулюючого матеріалу 7 і циркулюючого по каналах 4 повітря. Крім цього пластини 5 необхідні для створення поперемінного напрямку руху повітря в каналах 4. Комбінований електротепловий акумулятор також має зовнішній канал 9 для подачі повітря кімнатної температури до заслонки 10, яка дозволяє регулювати температуру повітря, що надходить до приміщення. Використання запропонованої конструкції комбінованого електротеплового акумулятора (КЕТА) дозволяє спростити технологію виготовлення його вузлів і їх монтаж при забезпеченні високих теплотехнічних характеристик. При цьому суттєво збільшується ємність теплового акумулювання КЕТА, а також підвищується стабільність температури теплоносія на виході з КЕТА. Патент на корисну модель може бути реалізований в умовах промислового виробництва з використанням стандартного обладнання, доступних матеріалів і технологій. Джерела інформації: 1. Кривошеий И.А. Бытовые электронагревательные приборы и установки / И.А. Кривошеий. - М.: Изд-во МКХ РСФСР, 1963. - 184 с. 2. Бекман Г. Тепловое аккумулирование энергии / Г. Бекман, П. Гилли; пер. с англ. В.Я. Сидорова, Е.В. Сидорова; под ред. Бродянского. - М.: Мир, 1987.272 с. 3. Левенберг В.Д. Аккумулирование тепла / В.Д. Левенберг, М.Р. Ткач, В.В. Гольстрем. - К.: Техника. 1991. - 112 с. 4. Симонов А.А. Бытовое электрическое отопление с аккумулированием тепла - важнейший фактор эффективного использования электроэнергии / А.А. Симонов // Энергетика и электрификация. - 1992. - № 1. - С. 26-30. 5. Третьякова Л. Д. Ефективні засоби електротеплоакумуляційного обігріву / Л.Д. Третьякова, А.Є Селівестрова, М. Баран // Промислова електроенергетика та електротехніка. 2006. - № 4. - С. 14-16. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Комбінований електротепловий акумулятор, що містить теплоакумулюючі елементи, які виконані у вигляді окремих горизонтально розміщених шарів вогнетривкого матеріалу з каналами для проходу теплоносія, розділові стальні пластини, трубчасті нагрівальні елементи, вбудований вентилятор, корпус з високотемпературною ізоляцією, який відрізняється тим, що на верхній поверхні кожного шару вогнетривкого матеріалу виконані відкриті зверху та закриті з торців канали, в яких розміщений додатковий теплоакумулюючий матеріал, температура плавлення якого не перевищує в режимі зарядки комбінованого електротеплового акумулятора максимально допустиму температуру твердих теплоакумулюючих елементів з вогнетривких керамічних матеріалів на момент початку режиму віддачі тепла. 2 UA 122842 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3