Багатофункціональний кожух джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією

1. Багатофункціональний кожух джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією, який містить корпус із суцільними стінками, порожнисту насадку, причому корпус є відкритим в нижній та верхній частинах, насадка розміщена на верхній частині корпусу, а стінки корпусу і насадки 3 джерелом теплової енергії і прилеглою до неї рідкою речовиною - теплоносієм (у даному випадку, це повітря) може здійснюватися конвекцією і променистим теплообміном. Тому вихідний (сумарній) потік теплової енергії, якій створює джерело теплової енергії у внутрішньому просторі цього кожуху теплообмінника, складається тільки з двох частин: конвекційної і променистої. При цьому, конвекційна складова теплової енергії, яка виникає в результаті дії градієнту температури, який утворюється джерелом теплової енергії всередині цієї конструкції кожуха теплообмінника, практично у повному обсязі надходить до користувача. На відміну від неї, промениста складова теплової енергії не може безпосередньо надходити до користувача. Це пояснюється тим, що для теплових променів, які утворює джерело теплової енергії, кожух теплообмінника є екраном. Тому промені від джерела теплової енергії в результаті багаторазового відбивання і поглинання всередині кожуху теплообмінника спочатку підвищують температуру його внутрішнього середовища і тільки потім додатково підвищують енергію конвекційної складової вихідного потоку теплової енергії. Тому конструкція кожуху теплообмінника, що розглядається, має низький коефіцієнт використання променистої складової енергії, яка надходить від джерела теплової енергії, яке розташоване всередині цього кожуху теплообмінника. Найбільш близьким технічним рішенням, яке обране як прототип, є кожух джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією (див. патент України на винахід №80637 С2, кл. МПК (2006) F28F9/00, F24F13/06, Н05В3/22 від 10.10.2007, Бюл. №15, 2007p., заявники і патентовласники Мороз В.І. (UA), Мороз А.В. (UA), Мороз С.В. (UA), [3]), що являє собою порожнистий паралелепіпед із суцільними стінками, відкритий в нижній частині та з щілиноподібним(и) соплом(ами), які розміщено(і) або в верхній частині, або всередині кожуха, причому щілиноподібне(і) сопло(а) встановлене(і) з можливістю повертання. У порівнянні з аналогом, така конструкція кожуху джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією, яка обрана як прототип, має: - меншу вагу і габаритні розміри; - значно меншу матеріаломісткість, трудомісткість та собівартість виробництва; - більш розширені споживчі функції, це обумовлюється тим, що вихідні конвекційні потоки можна спрямовувати у необхідному напрямку, тому що щілиноподібне(і) сопло(а), яке(і) розміщено(і) або в верхній частині, або всередині кожуху, встановлене(і) з можливістю повертання. Недоліки прототипу: - низький коефіцієнт використання енергії, яку генерує джерело теплової енергії. Це обумовлюється такими особливостями конструкції кожуху. По-перше, практично використовується тільки конвекційна складова джерела теплової енергії. Подруге, конструкції кожуху і сопел практично виключають можливість прямого проникнення променистого випромінювання назовні. В результаті цього основна частина променистого випромінювання 50634 4 поглинається всередині кожуху і не може бути використаною споживачем, якій знаходиться зовні; - обмежений перелік споживчих функцій. Це обумовлюється тим, щілиноподібне(і) сопло(а) в верхній частині або встановлене(і) всередині корпусу пристосоване(і) для нагрівання оточуючого корпус середовища, тобто споживачів, які розташовані тільки поза корпусом; - не ефективно використовується внутрішній об'єм кожуху. Це обумовлюється тим, що розміщення споживача теплової енергії у внутрішній порожнини кожуху практично неможливе, бо вона закрита щілиноподібним(и) соплом(ами), які розміщено(і) в верхній частині корпусу, або всередині корпусу. В основу корисної моделі, що заявляється, покладено наступне завдання: - по-перше, створення такої конструкції кожуху джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією, яка б дозволяла одночасно підвищити коефіцієнт використання як конвекційної, так і променистої складових енергії, яку генерує джерело теплової енергії, розташоване всередині кожуху; - по-друге, розширити перелік функцій, корисних для користувача багатофункціональним кожухом джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією; - по-третє, підвищити коефіцієнт використання внутрішнього об'єму кожуху; - по-четверте, забезпечити низьку трудомісткість виготовлення кожуху, а також матеріалоємність і собівартість. Поставлену задачу вирішує конструкція багатофункціонального кожуху джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією, що заявляється як корисна модель, яка включає кожух джерела теплової енергії, що складається з корпусу із суцільними стінками, які тримають форму, і, яка є відкритою в нижній та верхній частинах, верхня частина корпусу з'єднана із насадкою, а стінки корпусу і насадки у порожнині кожуху створюють теплову камеру, в нижній частині якої розташоване джерело теплової енергії, при цьому відрізняючими ознаками для вирішення поставленої задачі є те, що: - по-перше, насадка є знімною, порожнистою, має суцільні стінки і форму зрізаного конусу або зрізаної піраміди; - по-друге, насадка розміщується на верхній частині корпусу або основою зрізаного конусу або зрізаної піраміди або їх верхніми частинами; - по-третє, корпус і насадка з'єднана верхньою частиною корпусу утворюють теплову камеру; - по-четверте, корпус і з'єднана з його верхньою частиною знімна порожниста насадка забезпечують розміщення споживача теплової енергії як безпосередньо в тепловій камері, так і над нею; - по-п'яте, внутрішні поверхні корпусу і насадки вкриті теплоізолюючим шаром. Згідно з корисною моделлю: Перша відмінність полягає у тому, що насадка, є знімною, порожнистою, має форму зрізаного конусу або зрізаної піраміди і з'єднується з верхньою частиною корпусу або основою зрізаного конусу 5 або основою зрізаної піраміди або їх верхніми частинами. Це дозволяє отримувати від джерела теплової енергії, яке розташоване в нижній частині корпусу, або концентрований потік теплової енергії - у разі, коли насадка з'єднана з верхньою частиною корпусу або основою зрізаного конусу або основою зрізаної піраміди, забезпечуючи тим самим виконання режиму "Сопло для зовнішнього споживача", або розсіяний потік теплової енергії - у разі, коли насадка з'єднана з верхньою частиною корпусу верхньою частиною зрізаного конусу або зрізаної піраміди, забезпечуючи тим самим виконання режиму "Розсіювач для зовнішнього споживача". Друга і третя відмінності полягають у тому, що незалежно від того, яким чином насадка з'єднана з верхньою частиною корпусу в порожнині кожуху утворюється теплова камера. Це дозволяє накопичувати і цілеспрямовано використовувати конвективну і променисту складові енергії джерела теплової енергії. Четверта відмінність полягає у тому, що конструкція кожуху джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією забезпечує розміщення споживача теплової енергії як безпосередньо в тепловій камері, так і над нею. Це дозволяє забезпечити безпосередню передачу споживачу теплової енергії від джерела теплової енергії, підвищуючи тим самим коефіцієнт корисної дії кожуху джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією і ефективність використання його внутрішнього об'єму. П'ята відмінність полягає у тому, що внутрішні поверхні корпусу і насадки вкриті теплоізолюючим шаром. Це дозволяє зменшити втрати теплової енергії і тим самим підвищити коефіцієнт корисної дії кожуху джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією. В цілому така сукупність відмінностей забезпечує вирішення всіх поставлених задач і виконання функцій, які є актуальними як для користувача, так і для виробника багатофункціонального кожуху джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією. Корисна модель, що заявляється, пояснюється фігурами, на яких зображено: Фіг.1 - загальний вигляд багатофункціонального кожуху джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією, виконання: насадка в положенні "Сопло"; Фіг.2 - загальний вигляд багатофункціонального кожуху джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією, виконання: насадка в положенні "Розсіювач"; Фіг.3 - перетин Фіг.1 площиною АА; Фіг.4 - перетин Фіг.2 площиною АА; Фіг.5 - багатофункціональний кожух джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією, виконання: насадка в режимі "Сопло для зовнішнього споживача"; Фіг.6 - багатофункціональний кожух джерела теплової енергії з природною спрямованою конве 50634 6 кцією з вирізом В, виконання: насадка в режимі "Сопло для внутрішнього споживача"; Фіг.7 - багатофункціональний кожух джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією, виконання: насадка в режимі "Розсіювач для зовнішнього споживача"; Фіг.8 - багатофункціональний кожух джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією з вирізом В, виконання: насадка в режимі "Розсіювач для внутрішнього споживача". Багатофункціональний кожух 1 джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією, який включає корпус 2 із суцільними стінками, порожнисту насадку 3, причому корпус 2 є відкритим в нижній та верхній частинах, насадка 3 розміщена на верхній частині корпусу 2, а стінки корпусу 2 і насадки 3 утворюють теплову камеру 9, в нижньої частині якої розміщене джерело теплової енергії 4, згідно з корисною моделлю, насадка 3 виконана з можливістю зміни свого положення відносно корпусу 2 та кожуху 1, внутрішня поверхня корпусу 2 вкрита теплоізолюючим шаром 7, а внутрішня поверхня насадки 3 вкрита теплоізолюючим шаром 8. Насадка 3 має суцільні стінки і форму зрізаного конусу або зрізаної піраміди. Насадка 3 розміщується на верхній частині корпусу 2 основою зрізаного конусу або зрізаної піраміди або їх верхніми частинами. Багатофункціональний кожух джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією містить кожух 1, якій складається з корпусу 2 із суцільними стінками та відкритий в нижній та верхній частинах, який у верхній частині з'єднаний з насадкою 3, які в порожнині кожуху 1 утворюють теплову камеру 9, у нижній частини якої розташоване джерело теплової енергії 4, а внутрішня поверхня корпусу 2 вкрита теплоізолюючим шаром 7, а внутрішня поверхня насадки 3 вкрита теплоізолюючим шаром 8. Багатофункціональний кожух джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією працює наступним чином. Джерело 4 теплової енергії (наприклад, радіатор, конвектор або інше джерело теплової енергії) утворює в тепловій камері 9 позитивний градієнт температури, завдяки цьому холодне повітря в тепловій камері 9 нагрівається і природним шляхом підіймається вгору, і як потік 6 теплого повітря виходить з насадки 3, а холодне повітря як потік 5 холодного повітря природним шляхом втягується в теплову камеру 9. Проходження повітря через теплову камеру 9 відбувається доти, доки існує позитивний градієнт температури, див. Фіг.1-8. Конструкція кожуху 1 джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією дозволяє отримувати від джерела 4 теплової енергії, яке розташоване в нижній частині корпусу 2: - або концентрований потік 6 теплової енергії у разі, коли насадка 3 з'єднана з верхньою частиною корпусу 2 або основою зрізаного конусу або основою зрізаної піраміди, забезпечуючи тим самим виконання: насадка в положенні «Сопло», див. Фіг.1, 3, 5, 6; - або розсіяний потік 6 теплової енергії - у разі, коли насадка 3 з'єднана з верхньою частиною кор 7 пусу 2 верхньою частиною зрізаного конусу або зрізаної піраміди, забезпечуючи тим самим виконання: насадка в положенні "Розсіювач", див. Фіг.2, 4, 7, 8. При цьому в обох випадках потік 6 містить дві енергетичні складові: конвекційну 11 складову теплового потоку і променисту 12 складову теплового потоку. Незалежно від того, яким чином насадка 3 з'єднана з верхньою частиною корпусу 2 в порожнині кожуху 1 утворюється теплова камера 9. При цьому внутрішня поверхня корпусу 2 має теплоізолюючий шар 7, а внутрішня поверхня насадки 3 має теплоізолюючий шар 8, див Фіг.3, 4. Застосування кожуху 1 джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією може бути здійснено у такий спосіб: а) в режимі "Сопло" споживач 10 теплової енергії може бути розташований: - або зверху кожуху 1. Виконання: "Сопло для зовнішнього споживача". В цьому випадку теплова енергія від джерела 4 теплової енергії надходить до споживача 10 у вигляді потоку 6 теплової енергії, який складається з двох частин: конвективної 11 складової та променистої 12 складової. При цьому деяка частина конвекційної 11 складової огинає поверхню споживача 10 і тому частина його розсіюється у оточуючому середовищі, див. Фіг.5; - або всередині кожуху 1, тобто безпосередньо в тепловій камері 9. Виконання: "Сопло для внутрішнього споживача". В цьому випадку теплова енергія від джерела 4 теплової енергії надходить до споживача 10 безпосередньо у вигляді потоку 6 теплової енергії, який також складається з двох частин: конвективної 11 складової та променистої 12 складової. Але при цьому споживач 10 отримує додаткову частину променистої 12 складової теплової енергії від стінок теплової камери 9, і тому менша частина теплової енергії, яку виробляє джерело 4 теплової енергії, розсіюється у оточуючому середовищі як конвекційний потік 6, див. Фіг.6; б) в режимі "Розсіювач" споживач 10 теплової енергії може бути також розташований: - або зверху кожуху 1. Виконання: "Розсіювач для зовнішнього споживача". В цьому випадку теплова енергія від джерела 4 теплової енергії також надходить до споживача 10 безпосередньо у вигляді потоку 6 теплової енергії, який також склада 50634 8 ється з двох частин: конвективної 11 складової та променистої 12 складової. Але при цьому площа потоку 6 суттєво збільшується, що забезпечує споживачеві 10 можливість ефективно використовувати більшу частину поверхні, яка поглинає енергію потоку 6, див. Фіг.7; - або всередині кожуху 1, тобто безпосередньо в тепловій камері 9. Виконання: "Розсіювач для внутрішнього споживача". В цьому випадку теплова енергія від джерела 4 теплової енергії надходить до споживача 10 безпосередньо у вигляді потоку 6 теплової енергії, який також складається з двох частин: конвективної 11 складової та променистої 12 складової. Але при цьому об'єм теплової камери 9 суттєво зменшується, тому концентрація теплової енергії на одиницю об'єму відповідно збільшується. В результаті цього споживач 10 отримує більшу частину променистої 12 складової теплової енергії від стінок теплової камери 9, і тому менша частина теплової енергії, яку виробляє джерело 4 теплової енергії, розсіюється у оточуючому середовищі як конвекційний потік 11, див. Фіг.8. Завдяки відрізняльним ознакам заявленого кожуху джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією вирішена поставлена задача. Тобто створена така конструкція кожуху джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією, яка дозволяє одночасно підвищити коефіцієнт використання як конвекційної, так і променистої складових енергії, яку генерує джерело теплової енергії, розташоване всередині кожуху, розширює перелік функцій, корисних для користувача багатофункціональним кожухом джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією, підвищує коефіцієнт використання внутрішнього об'єму кожуху. При цьому ця конструкція забезпечує низьку трудомісткість виготовлення кожуху, а також матеріалоємність і собівартість. Крім того, така конструкція кожуху джерела теплової енергії з природною спрямованою конвекцією дозволяє швидко змінювати режими використання: або "Сопло", або "Розсіювач", або "Сопло для зовнішнього споживача", або "Сопло для внутрішнього споживача", або режими "Розсіювач для зовнішнього споживача", або "Розсіювач для внутрішнього споживача". У свою чергу це не викликає проблем під час прибирання та очищення кожуху. 9 50634 10 11 Комп’ютерна верстка А. Рябко 50634 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601