Адсорбційний тепловий насос

Реферат: Адсорбційний тепловий насос включає реактор адсорбційно-десорбційного типу циліндричної форми, в центрі якого розташований оребрений гідравлічний контур, конденсатор, та випарник у формі циліндричного бака, в якому розміщений нагрівник, пов'язаний з реактором звужуючим горлом. Крім цього, він додатково містить розподільну насадку, а ребра гідравлічного контура виконані у вигляді односторонньо оребрених закручених стінок. UA 91481 U (12) UA 91481 U UA 91481 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області теплотехніки, а саме до теплонаносних пристроїв, і може бути використана у промисловості, сільському господарстві або в побуті. 6 Відомий адсорбційний тепловий насос [Пат. № 5768910 США МПК A F25В17/08, В01J20/10 Adsorption heat pump [Text] / Inagaki Sh., Yamada Y., Fukushima Y., Yasatani M., Watanade F. (Japan) - № 738113; заявл. 25.10.1996; опубл. 23.06.1998 26 с.], що включає адсорбційнодесорбційний реактор, заповнений пористим адсорбентом, конденсатор і випарник. Недоліком даного технічного рішення є залежність продуктивності насоса від розміру пор адсорбенту. Відомий адсорбційний тепловий насос [Романова Е.В. Возможности использования тепловых насосов в процессе сушки [Текст] / Е.B. Романова, А.Ю. Орлов // Вестник ТГТУ. 2008. - Том. 14. № 3. - С. 591-596], що складається з двох послідовно сполучених адсорберів, конденсатора і випарника. В адсорберах встановлені вмонтовані всередині сорбенту теплові труби з випарниками і електронагрівачами. Теплові труби приєднані до ротаметра і термостата. Між конденсатором і випарником розміщений дросель. До недоліків даного пристрою належать великі габарити, металоємність і високі витрати електроенергії при експлуатації. 6 Відомий адсорбційний тепловий насос [Пат. 4183734 США MПK A F25В17/08, В01J20/10 Adsorption heat pump [Text] / Colin J. Lеppard, Emsworth, Robert S. Е. Leslie Havant (England) № 910.771; заявл. 30.05.1978; опубл 15.01.1980-7 с.], що включає резервуар з високою і резервуар з низькою температурою, в кожному з яких є адсорбер. Пристрій також містить компресор і дросельний клапан. Недоліком даного технічного рішення є наявність високотемпературного резервуара, так як це перешкоджає використанню низькопотенційного тепла і вимагає додаткових витрат енергії на нагрів. Найбільш близьким по технічній суті і результату, що досягається, є адсорбційний тепловий 6 насос [Пат. № 9921 Україна MПK F25В17/08, 27/00; F24J31/02 Адсорбційний тепловий насос [Текст] / Журавленко B.Я., Наумов С.Є., Ракітін О.І., Чалаєв Д.М. (Україна); заявник та патентовласник Інститут технічної теплофізики Академії наук України. - № 94321614; заявл. 1.05.93; опубл. 30.09.96. Бюл. № 3. - 4 с.], що включає реактор адсорбційно-десорбційного типу циліндричної форми, по центру якого розташований гідравлічний контур з ребрами у вигляді плоских піддонів з адсорбентом між ребрами, конденсатор, та випарник у формі циліндричного бака, через який проходить оребрений гідравлічний контур, пов'язаний з реактором звужуючим горлом, ребра в реакторі виконані у вигляді об'ємних сіток циліндричної форми, що мають загальну основу у вигляді плоского піддона, при ньому по зовнішньому контуру ребер кріпиться додатково встановлена обмежуюча сітка, віссю ребер є гідравлічний контур, а конденсатор виконаний у вигляді радіально-вертикальних ребер, розміщених по внутрішній поверхні реактора і пов'язаних один з одним додатково встановленим циліндричним кільцем у верхній і нижній частині реактора. Недоліком даного пристрою (велика інерційність цього реактора, викликана наявністю піддона, який створює перешкоду водяній парі, і тим самим гальмує сорбцію в нижньому ряді об'ємних сіток, заповнених сорбентом. Сорбція нижнім шаром десорбованої вологи з верхніх шарів, викликана тим, що процес регенерації адсорбенту, розташованого у верхніх ребрах гідравлічного контура, здійснюється тільки за рахунок тепла, що надходить від об'ємної сітки, в якій він розміщений, а нижні ребра гідравлічного контура отримують тепло як від об'ємної сітки, так і від плоского піддона, який є підставою реактора. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення адсорбційного теплового насоса за рахунок використання тепла конденсації водяних парів для регенерації сорбенту на другому етапі роботи, що дозволяє знизити інерційність та зменшити витрату енергії на регенерацію сорбенту. Поставлена задача вирішується тим, що відомий адсорбційний тепловий насос, що включає реактор адсорбційно-десорбційного типу циліндричної форми, в центрі якого розташований гідравлічний контур, конденсатор, а також випарник у формі циліндричного бака, через який проходить гідравлічний контур, пов'язаний з реактором звуженим горлом, згідно з корисною моделлю, він додатково містить розподільну насадку, а ребра гідравлічного контура виконані у вигляді односторонньо оребрених закручених сіток. Корисна модель пояснюється наступними кресленнями: Фіг. 1 загальний вигляд адсорбційного теплового насоса; Фіг. 2 - розподільна насадка; Фіг. 3 - ребро гідравлічного контурі; Фіг. 4 - вигляд односторонньо реберних закручених сіток. Адсорбційний тепловий насос (Фіг. 1) включає реактор адсорбційно-десорбційного типу циліндричної форми І, по центру якого розташований гідравлічний контур 2 з ребрами 3 (Фіг. 3), 1 UA 91481 U 5 10 15 20 25 30 35 в межах яких розташований сорбент 4, конденсатор 5, та випарник 7 у формі циліндричного бака, в якому розміщений нагрівач 8, пов'язаний з реактором звуженим горлом 9. В горлі встановлена розподільна насадка 10 (Фіг. 2), обладнана в нижній частині одним великим отвором 13, а вгорі - кількома маленькими 14. Зверху реактор накриває кришка 11. Адсорбційний тепловий насос збирають таким чином. Спочатку односторонньо оребрену сітку 12 розрізають на шматки, так, щоб всі сторони закінчувалися ребрами, засипають в неї сорбент 4 і скручують в трубку (Фіг. 4). Отримані таким чином ребра 3 приварюють до гідравлічного контурі 2. На внутрішній стороні реактора 1 приварюють радіально-вертикальні ребра 5, а зверху і знизу ще й циліндричні кільця 6. У звуженому горлі 9 встановлюють розподільчу насадку 10 і приєднують випарник 7 з вмонтованим нагрівачем 8. Потім в реактор 1 встановлюють вже оребрений гідравлічний контур 2 і закривають кришкою 11. Адсорбентом 4 може бути цеоліт NaX або СаХ, або сіль - CaCl2. Як холодоагент у випарнику використовуються пари води. Робота адсорбційного теплового насоса здійснюється в два етапи. На першому етапі (сорбція) розподільна насадка 10 відкрита і через неї пари води рівномірно подаються з випарника 7 за рахунок тепла, що надходить від оребреного гідравлічного контура 8, у реактор адсорбційно-десорбційного типу 1 і поглинаються гранулами адсорбенту 4. При цьому, в шарі адсорбенту виділяється теплота адсорбції, що передається від гранули до гранули та до сітки, а від неї до теплоносія в гідравлічному контурі, і використовується для потреб споживача. На другому етапі розподільна насадка 10 закривається. Теплота від зовнішнього джерела тепла, за який можна використовувати сонячний колектор, передається через гідравлічний контур односторонньо оребреній сітці і гранулам адсорбенту. При цьому відбувається десорбція парів води, які конденсуються на внутрішній поверхні реактора, радіально-вертикальних ребрах і циліндричних кільцях з виділенням теплоти конденсації, в яких циркулює охолоджуючий теплоносій, наприклад вода, яка, нагріваючись, подається споживачу або догрівається безпосередньо в гідравлічному контурі, потім використовується для регенерації сорбенту. Конденсат стікає вниз по радіально-вертикальних ребрах у випарник через звужене горло. Таким чином, введення в конструкцію розподільної насадки, яка має в нижній частині один великий отвір, а вгорі кілька маленьких, дозволяє з перших секунд роботи рівномірно розподіляти пари води по всьому об'єму реактора, що знижує його інерційність. Виконання ребер гідравлічного контурі у вигляді накручених сіток дозволяє, за рахунок великої площі теплообміну, рівномірно і в найкоротші терміни, як передавати тепло сорбенту при його регенерації, так і відбирати тепло в процесі сорбції. Заявлений адсорбційний тепловий насос може бути використаний в промисловості, сільському господарстві або в побуті. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 Адсорбційний тепловий насос, що включає реактор адсорбційно-десорбційного типу циліндричної форми, в центрі якого розташований оребрений гідравлічний контур, конденсатор, та випарник у формі циліндричного бака, в якому розміщений нагрівник, пов'язаний з реактором звужуючим горлом, який відрізняється тим, що він додатково містить розподільну насадку, а ребра гідравлічного контура виконані у вигляді односторонньо оребрених закручених стінок. 2 UA 91481 U 3 UA 91481 U Комп’ютерна верстка В. Мацело 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 4