Тепловий акумулятор

Реферат: Тепловий акумулятор має корпус, усередині якого розташовані реактор адсорбційнодесорбційного типу з гідравлічним контуром, випарник і конденсатор. Корпус акумулятора розділений сітчастими перегородками на три секції, в яких послідовно розміщені випарник, адсорбційно-десорбційний реактор і конденсатор. Випарник і конденсатор сполучені трубопроводом з патрубком для підведення води, в реакторі адсорбційно-десорбційного типу встановлений додатковий гідравлічний контур. При цьому гідравлічні контури виконані у вигляді змійовиків, а в перегородці, що розділяє адсорбційно-десорбційний реактор і випарник, розміщена додаткова перегородка, виконана у вигляді жалюзі. UA 83436 U (12) UA 83436 U UA 83436 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі теплоенергетики, зокрема до накопичувачів теплової енергії, і може бути використана в автономних системах опалювання і гарячого водопостачання. Відомий електричний водонагрівник-теплоакумулятор, що включає зовнішній і внутрішній корпуси і фланці, які створюють сорочку для води системи опалювання; патрубки для підведення і відведення води системи опалювання; змійовик системи гарячого водопостачання з вхідним і вихідним патрубками, розміщений в сорочці між зовнішнім і внутрішнім корпусами, у якому усередині внутрішнього корпусу розміщено сердечник з твердого теплоакумулюючогого матеріалу з намотаним провідником з високоомного сплаву [Пат. 91947 Україна, МПК (2009) F24Н 1/00. Електричний водонагрівач-теплоакумулятор [Текст] / Космач С.К., Космач К.С, Ковальчук В. (Україна); заявник та патентовласник Патлань Стефан Костянтіновіч. - № а200907873; заявл. 27.07.09; опубл. 10.09.10, Бюл. № 17. - 2 с.]. Як теплоакумулюючий матеріал може бути використано талькохлорид. Недоліком даного акумулятора є повна залежність від електроенергії і низька густина запасання енергії. Відомий теплоакумулятор, що включає корпус з підключеними до циркуляційного контуру одного з теплоносіїв пластинчастими теплообмінними елементами, що створюють канали щонайменше частина з яких заповнена речовиною фазового переходу, усередині каналів, утворених пластинчастими теплообмінними елементами, в безпосередньому тепловому контакті з ними, розміщені труби, підключені до циркуляційного контуру другого теплоносія, а вся решта простору порожнин каналів заповнена речовиною фазового переходу. [Пат. 13184 Україна, МПК 5 F24H 7/00. Теплоакумулятор [Текст] / Луданов К.І. (Україна); заявник та патентовласник Луданов Костянтин Іванович. - № 4899348/SU; заявл. 03.01.91; опубл. 28.02.97. Бюл. № 1. - 4 с.]. До недоліків даного акумулятора слід віднести низьку густину запасання енергії, унаслідок використання фазоперехідного матеріалу, трифазний режим роботи, неможливість зарядки від низькопотенційного джерела тепла. Відомий тепловий акумулятор, що містить теплоізольований корпус з твердим теплоакумулюючим матеріалом, наприклад, щебенем, усередині якого розташовані підвідний і відвідний трубопроводи у вигляді змійовиків, на яких розміщені (закріплені) магнітострикційні вібратори [Пат. 2348868 Российская Федерация, МПК F24Н 7/00. Тепловой аккумулятор [Текст] / Потапенко И.А., Перекопский К.В., Харченко П.М., Перекопская Е.А. (Российская Федерация); заявитель и патентообладатель Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" (Российская Федерация). - № 2007124949/06; заявл. 02.07.07; опубл. 10.03.09. - 2 с.]. На вході і виході підвідних і відвідних трубопроводів на відстані 3-5 мм розміщено плоскі електромагнітні індуктори, підключені до джерела імпульсного струму. До недоліків даного пристрою слід віднести високі витрати енергії, неможливість регулювати температуру води на виході з теплоакумулятора. Крім того, внаслідок залежності коефіцієнта корисної дії від температури гарячої води на вході в теплоакумулятор неможливо підтримувати постійну температуру на виході з теплоакумулятора. Використання теплоакумулюючого матеріалу ємнісного типу приводить до низької густини запасання енергії. Найближчим за технічною суттю і результатом, який досягається, є тепловий акумулятор, що включає реактор адсорбційно-десорбційного типу циліндрової форми, по центру якого розташований гідравлічний контур, що є віссю єдиного ребра профілю синусоїди, забезпечуючий достатню швидкість тепловіддачі від гранул сорбенту, розташованого в порожнинах єдиного ребра профілю синусоїди, по зовнішньому контуру якого кріпиться обмежуюча сітка, а також конденсатор, утворений охолоджуючою сорочкою, що розташовується на зовнішній поверхні реактора, і внутрішньою поверхнею реактора, і випарник у формі циліндрового бака, через який проходить оребрений гідравлічний контур, пов'язаний з реактором звужуючим горлом [Пат. 18578 Україна, МПК6 F25В 17/00, F25В 27/00. Адсорбційний акумулятор теплоти [Текст] / Журавленко В.Я., Наумов З.Є., Ракітін О.І., Чалаєв Д.М. (Україна); заявник та патентовласник Інститут технічної теплофізики Академії наук України. - № 4913640/SU; заявл. 25.02.91; опубл. 25.12.97, бюл. № 6. - 2 с.] (прототип). Робота адсорбційного акумулятора теплоти здійснюється в два етапи. На першому етапі пари, наприклад, води подаються з випарника в реактор адсорбційно-десорбційного типу і поглинаються гранулами адсорбенту. При цьому в шарі адсорбенту виділяється теплота адсорбції, що передається від гранули до гранули, до єдиного профілю синусоїди, обмежуючої сітки і до теплоносія в гідравлічному контурі, що використовується для потреб споживача. На другому етапі теплота від теплоносія зовнішнього джерела теплоти передається через гідравлічний контур єдиному ребру профілю синусоїди, обмежуючій сітці, а від них до гранул адсорбенту. При цьому відбувається десорбція пари води, яка конденсується на внутрішній поверхні реактора при взаємодії з охолоджуючим теплоносієм в охолоджуючій сорочці конденсатора з виділенням 1 UA 83436 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 теплоти конденсації, що використовується для потреб споживача. Конденсат стікає вниз по внутрішній поверхні реактора у випарник через звужуюче горло. Недолік прототипу полягає в конденсації пари води безпосередньо на внутрішній поверхні реактора, що сприяє сорбції пари води у верхньому шарі теплоакумулюючого матеріалу, і, отже, уповільненню його регенерації, а також зниженню густини запасання енергії. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення теплового акумулятора шляхом збільшення швидкості регенерації теплоакумулюючого матеріалу і підвищення густини запасання енергії. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому тепловому акумуляторі, що містить корпус, усередині якого розташовані реактор адсорбційно-десорбційного типу з гідравлічним контуром, випарник і конденсатор, згідно з корисною моделлю, корпус акумулятора розділений сітчастими перегородками на три секції, в кожній з яких послідовно розміщені випарник, адсорбційно-десорбційний реактор і конденсатор, випарник і конденсатор сполучені трубопроводом з патрубком для підведення води, в реакторі адсорбційно-десорбційного типу встановлений додатковий гідравлічний контур, при цьому гідравлічні контури виконані у вигляді змійовиків, а в перегородці, що розділяє адсорбційно-десорбційний реактор і випарник, розміщена додаткова перегородка, виконана у вигляді жалюзі. Корисна модель приведена на кресленні - загальний вид теплового акумулятора з розрізом. Тепловий акумулятор складається з теплоізольованого корпусу 1, простір усередині якого сітчастими перегородками 2 розділений на три секції (І, II і III по ходу водяної пари). В секції III розташований конденсатор 3 з тарілкою для збору конденсату 4, в секції II адсорбційнодесорбційний реактор 5 з теплоакумулюючим матеріалом, гідравлічні контури (змійовики) 6 і 7 і патрубок 8, а в І відкритий бак з водою 9 і випарник 10. Секції III і І закривають кришки 11 і 12. Труба 13 з патрубком 14 сполучає між собою тарілку для збору конденсату 4 і бак 9. Сітчаста перегородка, що розділяє відсіки І і II, виконана з двох ґрат, простір між якими займають сталеві жалюзі 15. Тепловий акумулятор збирають таким чином: усередині корпусу 1 закріплюють змійовики 6 і 7, потім встановлюють сітчасті перегородки 2, причому між нижніми сітчастими перегородками встановлюють жалюзі 15, в секції III, встановлюють тарілку для збору конденсату 4 (під нахилом до труби 13). Конденсатор 3 закріплюють на кришці 11, потім кришку 11 закривають. В секції І встановлюють бак 9 і в ньому випарник 10, потім кришку 12 закривають. Через патрубок 8 в адсорбційно-десорбційний реактор 5 (секція II) засипають теплоакумулюючий матеріал, закривають його. Встановлюють трубу 13, що сполучає тарілку для збору конденсату 4 і бак 9. Через патрубок 14 заливають воду в бак 9. Тепловий акумулятор працює в два етапи. На першому етапі в баці 9 випаровується вода, водяна пара підіймається вгору і сорбується теплоакумулюючим матеріалом, цей процес є екзотермічним. Вода з водопроводу перекачується через змійовик 6, вмонтований в корпус 1, де нагрівається до температури 40-60 °C і подається споживачу. Водяна пара, пройшовши крізь теплоакумулюючий матеріал, надходить в конденсатор 3, і конденсується. Конденсат збирається в тарілці для збору конденсату 4, потім надходить в трубу 13 і повертається в бак 9, де знову випаровується. Втрати води в системі заповнюються через патрубок 14 на трубі 13. Процес контролюють шляхом вимірювання температури теплоакумулюючого матеріалу і води в гідравлічному контурі 6 на виході з теплового акумулятора. При її зниженні починають другий етап. На другому етапі закривають жалюзі 15. Потім по змійовику 7 подають воду з температурою 40-70 °C, яка прогріває теплоакумулюючий матеріал, що приводить до десорбції вологи. Десорбована вода у вигляді водяної пари підіймається вгору, надходить в конденсатор 3, конденсується. Конденсат стікає в тарілку для збору конденсату 4 і через отвір в ній в трубу 13 і повертається в бак 9. Після чого апарат знову готовий до використання. Зміна конструкції теплового акумулятора дозволить збільшити швидкість регенерації теплоакумулюючого матеріалу і підвищити густину запасання енергії. Використання пристрою, що заявляється, дозволить підвищити швидкість регенерації теплоакумулюючого матеріалу і підвищити густину запасання енергії унаслідок усунення контакту водяної пари при її конденсації і теплоакумулюючого матеріалу. Пристрій, що заявляється, може бути використаний в автономних системах опалювання і гарячого водопостачання. 2 UA 83436 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Тепловий акумулятор, що має корпус, усередині якого розташовані реактор адсорбційнодесорбційного типу з гідравлічним контуром, випарник і конденсатор, який відрізняється тим, що корпус акумулятора розділений сітчастими перегородками на три секції, в яких послідовно розміщені випарник, адсорбційно-десорбційний реактор і конденсатор, випарник і конденсатор сполучені трубопроводом з патрубком для підведення води, в реакторі адсорбційнодесорбційного типу встановлений додатковий гідравлічний контур, при цьому гідравлічні контури виконані у вигляді змійовиків, а в перегородці, що розділяє адсорбційно-десорбційний реактор і випарник, розміщена додаткова перегородка, виконана у вигляді жалюзі. Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3