Динамічний електротепловий акумулятор

Реферат: Динамічний електротепловий акумулятор, що містить тверді теплоакумулюючі елементи, нагрівальні елементи (ТЕН), що розташовані між шарами теплоакумулюючих елементів горизонтально, вентилятор, що забезпечує циркуляцію повітря по каналах теплоакумулюючих елементів, та шар високотемпературної теплової ізоляції між корпусом та теплоакумулюючими елементами. Тверді теплоакумулюючі елементи виконані із шамоту та мають два повітряних канали круглої форми, а також змінену схему руху повітря по каналах теплоакумулюючих елементів. UA 122422 U (54) ДИНАМІЧНИЙ ЕЛЕКТРОТЕПЛОВИЙ АКУМУЛЯТОР UA 122422 U UA 122422 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до теплотехніки та теплоенергетики і призначена для опалювання житлових, адміністративних будівель та приміщень з тимчасовим перебуванням людей. Відомий електротепловий акумулятор [1], який складається з теплоакумулюючих елементів із магнезиту, що мають внутрішні канали, в яких вертикально розміщені нагрівальні елементи та по яких циркулює повітря. Теплоакумулюючі елементи розміщені в теплоізольованому корпусі електротеплового акумулятора. Повітря забирається з приміщення через ґрати в нижній частині теплоакумулятора і після нагріву в каналах теплоакумулюючих елементів виходить через грати, що розташовані у верхній частині електротеплоакумулятора. Температура нагрітого повітря, що надходить до приміщення, регулюється повітряним клапаном шляхом змішування частини нагрітого повітря в каналах теплоакумулюючих елементів з повітрям кімнатної температури. Основним недоліком такого типу електротеплового акумулятора є досить низький рівень віддачі теплоти переважно за рахунок природної конвекції. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованої технічного рішення є електротепловий акумулятор [2, 3, 4, 5], що складається з теплоакумулюючих елементів із магнезиту, які мають по 2 щілиноподібних повітряних канали. Теплоакумулюючі елементи розміщені в теплоізольованому корпусі електротеплового акумулятора. Нагрівальні елементи розташовані всередині теплоакумулюючого блока горизонтально між теплоакумулюючими елементами. Віддача теплоти відбувається шляхом вимушеної конвекції за рахунок нагнітання повітря в канали теплоакумулюючих елементів вбудованим вентилятором, а також від зовнішньої поверхні корпусу шляхом променистого теплообміну та природної конвекції. Основними недоліками наведеного технічного рішення електротеплового акумулятора є Пподібна схема руху повітря по каналах теплоакумулюючих елементів, що призводить до нерівномірного нагріву та охолодження теплоакумулюючих елементів. Щілиноподібна форма повітряних каналів теплоакумулюючих елементів не забезпечує ефективну роботу електротеплового акумулятора в режимі віддачі теплоти [6], а магнезит є достатньо дорогим теплоакумулюючим матеріалом. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення конструкції електротеплового акумулятора, в якому за рахунок зміни схеми руху повітря по каналах теплоакумулюючих елементів та форми цих каналів збільшується віддача теплоти. Для вирішення поставленої задачі в динамічному електротепловому акумуляторі використовуються теплоакумулюючі елементи з двома каналами круглої форми, які виготовлені із шамоту. Між теплоакумулюючими елементами встановлюються сталеві пластини товщиною 2-3 мм. Повітряні канали та нагрівальні елементи розташовані в центральній частині теплоакумулюючих елементів. Динамічний електротепловий акумулятор додатково містить повітряний канал, по якому циркулює повітря кімнатної температури. У верхній частині цього каналу встановлено повітряний клапан, який дозволяє регулювати температуру повітря, що надходить до приміщення, шляхом змішування повітря кімнатної температури з нагрітим повітрям в каналах теплоакумулюючих елементів. Виконання динамічного електротеплового акумулятора із зазначеними істотними ознаками забезпечить підвищення його динамічних характеристик в режимах заряду та віддачі теплоти, а саме: збільшення темпу нагріву теплоакумулюючих елементів в режимі заряду електротеплового акумулятора та збільшення темпу охолодження теплоакумулюючих елементів, що забезпечує більшу віддачу теплоти при використанні більш дешевого теплоакумулюючого матеріалу в порівнянні зі стандартною конструкцією електротеплового акумулятора з теплоакумулюючими елементами із магнезиту та щілиноподібними каналами [3, 4, 6]. Це пояснюється зміною схеми руху повітря по каналах теплоакумулюючих елементів із Пподібної на паралельну, більш рівномірним розподілом температури в теплоакумулюючих елементах по висоті та в центральній частині теплоакумулюючих елементів, де розташовані повітряні каналі, формою цих каналів, а також більшим температурним напором між стінкою каналу та повітрям, що нагрівається в каналі, ніж в повітряних каналах теплоакумулюючих елементів з магнезиту із щілиноподібними каналами, що підтверджується отриманими експериментальними даними в [6]. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких зображено: на фіг. 1 - схема динамічного електротеплового акумулятора; на фіг. 2 - поперечний переріз динамічного електротеплового акумулятора. Динамічний електротепловий акумулятор складається із металевого корпусу 1, теплоакумулюючих елементи із шамоту з двома каналами круглої форми 3, нагрівальних елементів 4, що розташовані між шарами теплоакумулюючих елементів горизонтально у відповідних отворах, вентилятора 5, що забезпечує циркуляцію повітря по каналах 1 UA 122422 U 5 10 15 20 25 30 35 40 теплоакумулюючих елементів та шару високотемпературної теплової ізоляції 2 між корпусом та теплоакумулюючими елементами. На стиках теплоакумулюючих елементів розміщені сталеві пластини 8 (товщиною 2-3 мм). Також в електротепловому акумуляторі встановлений повітряний клапан 9 для змішування холодного (кімнатного) та нагрітого повітря на виході із теплового акумулятора. Динамічний електротепловий акумулятор працює в двох режимах: в режимі заряду та в режимі віддачі теплоти. В режимі заряду відбувається нагрівання теплоакумулюючих елементів 3 (акумулювання теплоти) трубчатими нагрівальними елементами (ТЕМ) 4 у період мінімального навантаження енергосистеми - нічний час, коли діють знижуючі тарифні коефіцієнти на вартість споживаної електроенергії. В режимі віддачі теплоти відбувається нагрівання повітря шляхом проходження його через повітряні канали теплоакумулюючих елементів. Віддача теплоти також здійснюється за рахунок конвективного теплообміну і випромінювання з поверхні корпусу електротеплоакумулятора. Повітряний потік рухається по каналах теплоакумулюючих елементів за допомогою вбудованого вентилятора 5. Повітря забирається з приміщення в нижній частині електротеплового акумулятора через грати 7 та після нагріву в каналах виходить через регульовані грати 6, розташовані у верхній його частині. Динамічний електротепловий акумулятор додатково містить повітряний канал, по якому циркулює повітря кімнатної температури. У верхній частині цього каналу встановлено повітряний клапан 9, який дозволяє регулювати температуру повітря, що надходить до приміщення, шляхом змішування повітря кімнатної температури з нагрітим повітрям в каналах теплоакумулюючих елементів. Використання пропонованої конструкції динамічного електротеплового акумулятора з шамотними теплоакумулюючими елементами і каналами круглої форми дозволить збільшити на 15 % віддачу теплоти в каналах теплоакумулюючих елементів та знизити вартість електротеплового акумулятора мінімум на 15 % в порівнянні з існуючими аналогами. Джерела інформації: 1. Кривошеин И.А. Бытовые электронагревательные приборы и установки / И.А. Кривошеий. - М.: Изд-во МКХ РСФСР, 1963.-184 с, рис. 55. 2. Кривошеин И.А. Бытовые электронагревательные приборы и установки / И.А. Кривошеин. - М: Изд-во МКХ РСФСР, 1963. 184 с, рис. 56. 3. Богословский В.Ы. Отопление: учеб. для вузов / В.Н. Богословский. - М.: Стройиздат, 1991.-735 с, ил., рис. 14.8 в. 4. Симонов А.А. Бытовое электрическое отопление с аккумулированием тепла - важнейший фактор эффективного использования электроэнергии / А.А. Симонов // Энергетика и электрофикация.-1992. - № 1.-С. 26-30. 5. Третьякова Л.Д. Ефективні засоби електротеплоакумуляційного обігріву / Л.Д. Третьякова, А.Є. Селіверстова, М. Баран // Промислова електроенергетика та електротехніка.-2006. - № 4. С. 14-16. 6. Хименко А.В. Исследование динамических характеристик электротепловых аккумуляторов / A.B. Хименко // Відновлювана енергетика.-2016. - № 2 (45). - С. 22-26. – ISSN 1819-8058. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 50 55 1. Динамічний електротепловий акумулятор, що містить тверді теплоакумулюючі елементи, нагрівальні елементи (ТЕН), що розташовані між шарами теплоакумулюючих елементів горизонтально, вентилятор, що забезпечує циркуляцію повітря по каналах теплоакумулюючих елементів, та шар високотемпературної теплової ізоляції між корпусом та теплоакумулюючими елементами, який відрізняється тим, що тверді теплоакумулюючі елементи виконані із шамоту та мають два повітряних канали круглої форми, а також змінену схему руху повітря по каналах теплоакумулюючих елементів. 2. Електротепловий акумулятор за п. 1, який відрізняється тим, що при використанні теплоакумулюючих елементів із шамоту з каналами круглої форми та паралельної схеми руху повітря по каналах із виходом нагрітого повітря з верхньої частини електротеплового акумулятора забезпечується збільшення віддачі теплоти в каналах теплоакумулюючих елементів мінімум на 15 % за рахунок більш високого темпу охолодження теплоакумулюючих елементів, а також спостерігається більш рівномірний розподіл температури в теплоакумулюючих елементах по висоті та в центральній їх частині, де розташовані повітряні каналі. 2 UA 122422 U 5 3. Електротепловий акумулятор за п. 1, який відрізняється тим, що на стиках теплоакумулюючих елементів розміщені сталеві пластини товщиною 2-3 мм. 4. Електротепловий акумулятор за п. 1, який відрізняється тим, що має додатковий повітряний канал, по якому циркулює повітря кімнатної температури для змішування кімнатного та нагрітого повітря на виході із електротеплового акумулятора. 3 UA 122422 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 4