Спосіб передачі теплоти до віддалених споживачів та пристрій для його здійснення

1. Спосіб передачі теплоти до віддалених споживачів від її джерела, яким може бути теплоелектростанція, котельня, геотермальне родовище або окрема геотермальна свердловина, скидна теплота від газоперекачувальної станції, стаціонарних турбін чи двигунів внутрішнього згоряння до віддаленого споживача за допомогою металогідридно-водневої транспортної системи, згідно з яким попередньо заряджають воднем перший металогідридний сорбер-генератор, розташований на першому теплопункті біля джерела, заповнюють газоподібним воднем під тиском, близьким, але дещо нижчим від тиску дисоціації вибраного металогідриду, магістральний трубопровід між першим та другим сорбером-генератором, розташованим на віддаленому теплопункті у споживача, періодично нагрівають від джерела перший сорбер-генератор, що приводить до виділення з нього водню і створення в системі надлишкового тиску, тобто вище тиску дисоціації, і перетікання водню по трубопроводу та його поглинання другим металогідридним сорбером-генератором з періодичним виділенням теплоти, що акумулюється як товарний продукт в акумуляторі теплоти споживача, та періодичним нагріванням віддаленого сорберагенератора для його розрядки від водню, який відрізняється тим, що для періодичного нагрівання 2 (19) 1 3 90986 4 тепломасообмінного устаткування на другому теплопункті на відстані від джерела теплоти, на яку її необхідно передавати, з наявним у ньому аналогічним металогідридним сорбером-генератором, сполученим з акумулятором товарної теплоти, а також магістральний трубопровід, що сполучає між собою водневі камери обох сорберів і який заповнений газоподібним воднем H2, та систему охолодження сорберів на первинному і кінцевому пунктах теплової транспортної системи, який відрізняється тим, що пристрій доповнений технологічною металогідридно-водневою транспортною системою, аналогічною конструктивно першій, первинний комплекс устаткування якої сполучений на першому теплопункті з тим же джерелом теплоти, що і основна система, а другий комплекс на кінцевому теплопункті - з акумулятором технологічної теплоти і з компресорним або абсорбційним тепловим насосом класу "вода-вода", що з'єднаний первинним контуром через акумулятор технологічного холоду з системою охолодження сорберів, а вторинним контуром з акумулятором технологічної теплоти, і для охолодження усіх сорберів транспортних систем пристрій містить по одному акумулятору технологічного холоду на першому і на другому теплових пунктах, а з'єднання усіх сорберів по водневому каналу магістральними трубопроводами виконано безпосередньо так, що між порожнинами сорберів, призначеними для циркуляції водню, постійно існує пневматичний зв'язок. 6. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що корпус кожного сорбера пристрою має вертикальну циліндричну форму, виконаний міцним на тиск до 5 МПа, обхвачений з боків, зверху і знизу герметичним металічним циліндричним корпусом водяної сорочки з просторовим зазором між ними, їх взаємне розташування концентричне, боковий простір між корпусами заповнений навитою на міцний корпус металічною стрічковою спірально спадаючою пластиною по типу шнека, міцний корпус всередині розділений горизонтальними перегородками на п'ять відсіків - камер, середня з яких найбільша і заповнена дрібнозернистим металогідридом, прилеглі до неї зверху і знизу водневі камери є порожнинними і сполучені між собою набором металічних перфорованих отворами і обгорнутих сіткою з нержавіючої сталі труб, що пронизують тіло металогідриду, а найвища і найнижча камери нагріваючої і охолоджуючої води сполучені між собою герметично від інших камер металевими повздовж оребреними трубами, що також пронизують тіло металогідриду, причому до нижньої камери тангенціально обом корпусам приєднана вхідна труба нагріваючої та охолоджуючої води з фланцем, до верхньої аналогічним чином підведена вихідна труба з фланцем, до кожної з них перед фланцями під'єднаний відповідно вхідний і вихідний патрубки від рідинних камер сорбера, цими фланцями сорбер підключений до систем нагрівання і охолодження сорберів, а до порожнинних водневих камер під'єднана третя труба сорбера з фланцем, яким сорбер під'єднаний до магістрального водневого трубопроводу. 7. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що до кожного сорбера труби систем нагрівання і охолодження під'єднані через одні і ті ж фланці сорберів та "трійники" паралельно одна одній, у вихідні гілки кожної з них вмонтовані малопотужні циркуляційні насоси, послідовно з ними вмонтовані зворотні клапани, а для керування періодичним нагріванням і охолодженням сорберів живлення кожного циркуляційного насоса підключене через систему автоматичного керування і контролю. Взаємозв'язана група винаходів відноситься до теплоенергетики, конкретно до технології подачі опалювальної теплоти промисловим, комунальним і іншим споживачам шляхом передачі теплової енергії від теплогенеруючого джерела до споживачів, наприклад від теплоелектростанції, котельної, геотермального родовища або скидної теплоти від газоперекачувальної станції, і може бути застосована як в традиційних умовах, так і в умовах, коли споживач теплоти, наприклад, населений пункт, підприємство, військова частина або інший об'єкт-споживач теплоти, знаходиться на такій віддаленій відстані від джерела теплоти, наприклад 20-40км, що застосування традиційної теплотраси і технічно і економічно недоцільне через великі теплові втрати на теплотрасі і великі капітальні витрати на її створення та підтримання в належному технічному стані, особливо в важкодоступних місцях. Відомий спосіб передачі теплоти від теплоелектростанцій або котельних установок за допомогою водяних або парових теплотрас шляхом механічного транспортування (прокачування) теп лоносія по теплоізольованим і, як правило, глибоко закладеним у ґрунт трубам великого діаметра. Недоліками цього способу є великі питомі теплові втрати на одиницю довжини теплотраси, великі капітальні вкладення на створення теплотраси через вимушене застосування теплоізоляції труб, через значну металоємність труб великого діаметра та через великий обсяг земляних робіт для глибокого занурення труб від поверхні землі як при їх прокладанні, так і при виконанні ремонтних робіт. Відомий також спосіб [Патент України на корисну модель №19591 від 15.12.2006p. «Спосіб видобування геотермальної енергії»] і пристрій [Патент України на корисну модель №21566 від 15.03.2007p. «Пристрій для видобування геотермальної енергії»] передачі теплоти від підземного геотермального джерела на поверхню землі, вибрані як аналог способу і пристрою, що заявляються. Ця взаємопов'язана система передачі теплоти складається з системи металогідридних сорберівгенераторів, попарно, в межах однієї свердловини, сполучених між собою трубами, по яким в процесі 5 роботи системи в режимі теплової помпи (теплонасоса) поперемінне, в залежності від заданих програмою автоматичного керування тиску водню в системі та температури металогідриду в кожному окремо взятому сорбері, передається від одного сорбера до другого заряд газоподібного водню Н2, який, сорбуючись в одному сорбері і десорбуючись в другому, викликає ендотермічну та екзотермічну хімічні реакції з поглинанням і виділенням теплоти і призводить де здійснення суті способу дистанційної немеханічної, тобто без транспортування теплоносія, передачі теплоти від одного сорбера до другого, а від останнього до споживача. Відомий також спосіб циклічної передачі теплоти від геотермального джерела до віддаленого споживача і пристрій для його здійснення [Патент України на винахід №83276 від 25.06.2008p., Бюлетень №12, «Спосіб передачі тепла від геотермального джерела до віддаленого споживача та пристрій для його здійснення»], вибраний як прототип способу і пристрою, що заявляються. Ця система передачі теплоти складається з однієї пари сполучених між собою за допомогою труби металогідридних сорберів, рознесених на відстань, на яку потрібно передавати теплоту, внутрішній простір яких і труба між ними заповнені газоподібним воднем, теплообмінного пристрою на кінцевому (приймальному) пункті, акумулятора теплоти і охолоджувального колодязя, а також з системи керованих дво- і трипозиційних кранів. Нагріванням зарядженого воднем первинного (передавального) сорбера від джерела теплоти, його розряджують, завдяки чому водень, що виділяється з нього, створює в системі надлишковий тиск, який передається по трубі на кінцевий (приймальний) сорбер, що призводить до зарядження воднем кінцевого сорбера і супроводжується виділенням теплоти в кількості, пропорційній теплоті, витраченій на нагрівання передавального сорбера. Таким чином, з фізичної точки зору відома система не є в суворому розумінні терміну системою механічної передачі теплоти, а є системою генерації теплоти на відстані від джерела первинної теплоти, яка завдяки фізико-хімічним процесам служить і кількісно і якісно тільки рушійною силою цієї генерації. Це дозволяє для визначення класу системи називати її як каналом немеханічної передачі теплоти на відстань, так і металогідридним тепловим насосом (тепловою помпою), так і генератором теплової енергії з живленням від іншого джерела теплової енергії. Недоліком цього способу є те, що теплота, вироблена кінцевим (приймальним) сорбером за рахунок його примусового зарядження воднем і яка призначена для використання споживачем як товарний продукт, не може бути ним використана, оскільки фактично саме така ж її кількість повинна бути в повному обсязі використаною зворотньо для розрядки кінцевого сорбера від водню шляхом його нагрівання до тієї ж температури, яку він мав у попередньому півциклі, і підготовки його для нового циклу прийому водню і виділення теплоти. І так у кожному циклі. Відповідно цьому і згідно з законами збереження енергії, теплота, що виро 90986 6 билась на кінцевому пункті, після її зняття не може бути акумульована чи використана споживачем як товарний продукт більше ніж один раз, тобто більше, ніж в одному циклі. Починаючи вже з другого циклу генерація стрімко затухає через недогрів і, відповідно, через неповну розрядку вторинного сорбера від попередньо поглинутого водню. Таким чином, описана система може функціонувати тільки в режимі разової передачі теплоти від одного сорбера до другого, без відпуску товарної теплоти споживачам. Періодична ж передача теплоти відомим пристроєм можлива тільки, якщо припустити, що к.к.д. системи становить 100%, тобто тепловтрати на кінцевому пункті повністю відсутні. Оскільки це практично неможливо, то для нагрівання кінцевого сорбера і функціонування всієї системи на відпуск товарної теплоти споживачам, необхідна наявність на кінцевому пункті додаткового джерела теплоти для періодичного нагрівання сорбера, що в цьому відомому способі, взятому за прототип, відсутнє. Також недоліком відомого способу є те, що колодязна вода на кінцевому пункті в процесі регенерації теплоти, тобто після охолодження сорберів, не використовується як джерело низькопотенцінної теплоти, яка, згідно винаходу, утилізується в охолоджувальному колодязі, постійно підвищуючи температуру води в ньому, ще більше зменшуючи к.к.д. системи. Недоліком пристрою в цьому способі є і те, що у водневому тракті використовуються крани (позиції 35 і 36 в описі до патенту), які, будучи закритими на період десорбції водню, обмежують водень, що виділяється, простором тільки всередині сорбера, завдяки чому в ньому створюється занадто високий тиск, що потребує досить високої міцності стінок, а, значить, і ускладнення конструкції. Іншою стороною цього недоліку є і те, що при стрімкому відкриванні кранів між сорбером з високим тиском і порожниною магістральної труби, в останній відбувається пневмоудар, який, по-перше створює в трубі умови щодо її можливого пошкодження і розгерметизації, а по-друге, впливає такими ж умовами на протилежний сорбер і на його внутрішню будову. В основу першого із групи винаходів поставлена задача удосконалення способу передачі теплоти від її джерела до віддаленого споживача шляхом створення на кінцевому (приймальному) пункті додаткового (технологічного) джерела теплоти, що не споживає товарної теплоти кінцевого сорбера і саме живиться від того ж первинного джерела, що і основний (продуктивний) канал передачі теплоти, а також задача, збільшення к.к.д. системи шляхом охолодження сорберів від власного системного джерела циркулюючої охолоджуючої рідини з утилізацією для технологічних цілей усієї залишкової теплоти, що залишається не знятою у акумулятор відпускної теплоти та тієї, що надходить у охолоджувальну рідину. В основу другого із групи винаходів поставлена задача створення тепломасообмінного устаткування, яке б забезпечило на кінцевому пункті безперервну генерацію як товарної теплоти для відпуску споживачам, так і технологічної теплоти для перезарядки сорберів-генераторів без відбору 7 товарної теплоти, створення і включення в систему пристроїв з генерації технологічного холоду по охолодженню сорберів до температури, необхідної для їх повної зарядки воднем у півциклах зарядки, а також задача пристосування стандартного тепломасообмінного устаткування для утилізації залишкової низькопотенційної теплоти з охолоджувальної води чи іншої рідини, що використовується в конкретному пристрої. Перша з поставлених задач вирішується, поперше, застосуванням в системі передачі теплоти від її джерела 1 (Фіг.1) до віддаленого споживача 2 паралельно генератору відпускної або товарної теплоти 3 додаткового генератора технологічної теплоти 4 з живленням від того ж джерела 1, що і продуктивний генератор 3; по-друге, збільшенням кількості продуктивних і технологічних каналів генерації теплоти до двох і організацією їх роботи зі зміщенням в них реакцій сорбції-десорбції на пів цикла, тобто роботи в «протифазі» і забезпечення квазінеперервного режиму роботи (Фіг.3); і, потретє, створенням власної замкнутої системи 4 охолодження сорберів 7, 9, 11, 13 на передаючій стороні і такої ж системи 5 на приймальній схороні охолодження сорберів 8, 10, 12, 14 (Фіг.3) з максимально повною утилізацією і використанням залишкової низькопотенційної теплоти, що залишається в системі після первинного охолодження сорберів. В даному описі вирішення поставленої задачі для спрощення викладу розглядається у варіанті тільки з двома паралельними каналами передачі теплоти (Фіг.3). При використанні більше двох каналів квазінеперервність практично переходить в безперервний режим передачі теплоти, але економічно це недоцільно. Друга з поставлених задач вирішується тим, що пристрій містить в обох каналах передачі теплоти крім продуктивної системи «сорбер-трубасорбер» ще і технологічну систему «сорбер-трубасорбер», а також містить на приймальній стороні акумулятор технологічної теплоти 15 і технологічного холоду 16 та тепловий насос 17, що відбирає від сорберів залишкову теплоту і акумулює її в акумуляторі технологічної теплоти 15, а також при цьому виробляє холод, який акумулюється в акумуляторі холоду 16 і використовується для охолодження сорберів до рівня температури, необхідного для максимально повного зарядження їх воднем. Уся теплота, що виробляється системою передачі, акумулюється в акумуляторі 18 відпускної, тобто товарної, теплоти з якого вона відпускається споживачам за допомогою стандартного теплообмінного обладнання. У випадку використання системи в режимі періодичної генерації теплоти, схема і конструкція пристрою містять тільки по одному каналу продуктивних і технологічних сорбері в-генераторів, а при квазінеперервній генерації - по два. Згідно з винаходом, порожнини кожної пари продуктивних і технологічних сорберівгенераторів, рознесених в просторі, сполучені між собою трубою малого діаметра 19 для перетікання між ними водню в прямому і в зворотньому напрямках, діаметром, наприклад 50-100мм, перетин якої розраховується в залежності від потужності 90986 8 системи, безпосередньо без будь-яких кранів або клапанів у водневому тракті так, що забезпечується постійний пневматичний зв'язок між сорберами, водневі труби усіх каналів зібрані в пучок і прокладені між первинним і кінцевим теплопунктами над поверхнею землі, по поверхні землі чи під землею без будь-якої теплоізоляції, а на кінцевому теплопункті технологічні сорбери 10 і 12 (Фіг.3) та акумулятори технологічної теплоти 15 і холоду 16 об'єднані в схему, що являє собою джерело технологічної теплоти і одночасно джерело, як технологічного, так і товарного холоду. Усього пристрій містить чотири магістральні труби 19 для перетікання водню при неперервному способі передачі теплоти та дві труби при циклічній передачі теплоти. Для нагрівання і охолодження сорберівгенераторів згідно з програмою керування циклами як на первинному, так і на кінцевому теплопунктах водяні сорочки 20 (Фіг.4) сорберів-генераторів з'єднані трубами з акумуляторами теплоти і холоду і в кожну нагнітальну гілку теплоти цих труб вмонтований малопотужний циркуляційний насос 21 (Фіг.2, 3), а в охолоджувальну зворотний клапан 22. На принципових схемах теплообмінні пристрої (показані в умовних позначеннях) в кожному сорбері умовно зображені як окремі елементи і зворотні клапани показані умовно, як не зв'язані з нагрівальними трубами, але конструктивно насос і клапан - це один об'єднаний елемент, через який в залежності від програми керування подається циркуляційними насосами охолоджувальна або нагріваюча рідина, а теплообмінні пристрої, показані на схемах як окремі елементи, є одним загальним теплообмінним простором, розгалуженим по трубам і перегородкам в кожному сорбері (Фіг.4). Управління циклами сорбції-десорбції здійснюється, без застосування будь-яких кранів чи інших рухомих механізмів, а тільки за рахунок автоматичного і дистанційного управління циркуляційними насосами для нагрівання і охолодження сорберівгенераторів. Таке виконання пристрою дозволяє спростити його конструктивне виконання і забезпечити режим квазінеперервної генерації теплоти на кінцевому теплопункті. Суть запропонованого винаходу пояснюється кресленнями, на яких зображені: На Фіг.1 - узагальнена блок-схема пристрою для періодичної (переривистої) передачі теплоти від її джерела до віддаленого споживача; На Фіг.2 - принципова схема пристрою для періодичної (переривистої) передачі теплоти від її джерела до віддаленого споживача; На Фіг.3 - принципова схема пристрою для неперервної (квазінеперервної) передачі теплоти від її джерела до віддаленого споживача; На Фіг.4 - схема будови сорбера (будова всіх сорберів пристарою, що заявляється, ідентична). Заявлений спосіб на прикладі періодичної системи (Фіг.2) реалізують таким чином. Заповнюють усі сорбери-генератори (далі сорбери) металогідридом і два з них, ще до приєднання до пристрою, заряджають воднем традиційним способом на допоміжному устаткуванні: нагрівають, вакуумують, охолоджують, подають у 9 їх порожнину під тиском газоподібний водень, що призводить до нагрівання сорбера, і знову охолоджують. І так декілька циклів. Після чого герметично перекривають водневі канали сорберів і від'єднують їх від установки. Приєднують сорбери до магістральних труб 19 таким чином: заряджені сорбери 7 і 9 монтують біля джерела теплоти на продуктивній і технологічній лініях передачі теплоти. На віддалених кінцях магістральних труб у споживача монтують незаряджені сорбери 8 і 10. Після герметизації систем «сорбер - труба - сорбер» обох ліній з порожнин усіх незаряджених сорберів і магістральних труб видаляють повітря, заміщуючи його газоподібним воднем Н2 і створюють тиск водню на межі тиску дисоціації вибраних металогідридів, але дещо нижче. Запуск системи передачі теплоти здійснюється в два етапи: підготовчий або пусковий етап і виробничий або теплогенеруючий етап. Підготовчий етап також має два варіанта здійснення: Перший - якщо у віддаленого споживача є технічна можливість одноразово заповнити акумулятор технологічної теплоти нагрітою рідиною від стороннього джерела або нагріти рідину в акумуляторі до необхідної температури, наприклад від електричного струму; Другий - коли такої можливості немає або вона недоцільна. В першому варіанті систему передачі теплоти відразу запускають на генерацію в штатному режимі. Для цього: від джерела теплоти 1 включенням циркуляційного насоса 21 нагрівають заряджений воднем перший сорбер 7 продуктивної транспортної системи, завдяки чому в ньому виділяється водень, який створює в продуктивній системі надлишковий тиск і викликає в другому віддаленому сорбері 8 продуктивної транспортної системи поглинання водню з виділенням теплоти, яка через теплообмінне устаткування знімається в акумулятор відпускної, тобто товарної теплоти 18. При цьому, сорбер 7 стає розрядженим, але нагрітим, а сорбер 8 - зарядженим і охолодженим, але і зарядженим і охолодженим не повністю, оскільки в ньому залишилася залишкова низькопотенційна теплота, яку не в змозі зняти традиційне теплообмінне обладнання. Для повного охолодження і повної зарядки сорбера 8, з нього знімають низькопотенційну теплоту за допомогою теплового насоса 17 і акумулюють її в акумуляторі технологічної теплоти 5. При цьому, холод, вироблений тепловим насосом в процесі охолодження сорбера, акумулюють в акумуляторі холоду 10. Завдяки додатковому охолодженню сорбер 8 заряджається воднем до насиченості. Після цього нагрівають перший сорбер 9 технологічної транспортної системи, в результаті чого в її другому віддаленому сорбері 10, що заряджається воднем, також виділяється теплота, яку знімають через теплообмінне устаткування в акумулятор технологічної теплоти 15. Залишки низькопотенційної теплоти і цього сорбера знімають за допомогою теплового насоса 17 і подають також в акумулятор технологічної теплоти 15, а холод аналогічно акумулюють в акумуляторі холоду 16. На цьому етапі обидва відда 90986 10 лені сорбери 8 і 10 стають охолодженими і зарядженими, а обидва передающі сорбери 7 і 9, що є розрядженими і нагрітими, охолоджують за допомогою системи охолодження і утилізації теплоти 5, яка складається з обладнання, аналогічного тому, яке наявне на приймальній стороні: акумулятори теплоти і холоду та тепловий насос, а зняту з них теплоту повторно використовують для наступного нагрівання сорберів, поповнюючи її витрати від основного джерела теплоти 1. Після цього сорбери 8 і 10 нагрівають від акумулятора технологічної теплоти, відповідно розряджають їх від водню, тим самим заряджають воднем сорбери 7 і 9 на передающій стороні. Усі сорбери охолоджують, азняту теплоту акумулюють на чому закінчується перший повний період генерації теплоти на віддаленому пункті, тобто в системі встановлюють початкові параметри і стан. Після цього починають другий і т. д. цикли і виконують ті ж операції і в тій же послідовності, причому, з продуктивного сорбера 8 вироблену теплоту, як і раніше, знімають тільки в акумулятор товарної теплоти, а з технологічного сорбера 10 тільки в акумулятор технологічної теплоти, підтримуючи в ньому досягнутий рівень температури, необхідний для подальшої регенерації сорберів на віддаленому теплопункті. Теплоту, яку генерує наявний в системі компресорний або абсорбційний тепловий насос за рахунок зняття залишкової низькопотенційної теплоти, відводять з усіх сорберів в акумулятори технологічної теплоти. Одночасно з запуском першої пари транспортних систем, що забезпечують періодичну генерацію теплоти, аналогічним чином, але в протифазі, тобто зі зміщенням в часі на півперіода генерації, запускають другу аналогічну пару транспортних систем, отримуючи на віддаленому теплопункті від обох продуктивних сорберів-генераторів квазінеперервну або практично безперервну генерацію теплоти. Технологічна і низькопотенційна теплота, що знімається з другої пари транспортних систем (Фіг.3) на сорберах 11, 12, 13 і 14, акумулюється в тих же ж акумуляторах технологічної теплоти, що і з першої пари сорберів, а товарна теплота акумулюється в загальному для обох транспортних систем акумуляторі 18. В другому варіанті для запуску системи усю теплоту, отриману на віддаленому теплопункті як від усіх сорберів, так і від, теплового, насоса, спочатку акумулюють тільки в акумуляторі технологічної теплоти, поступово від циклу до циклу підвищуючи його температуру. Після досягнення необхідної температури систему переключають на товарний відпуск теплоти споживачам як і в першому варіанті. Для здійснення цього способу найбільш доцільно застосувати описаний нижче пристрій. Як показано на Фіг.2, пристрій для періодичної передачі теплоти до віддаленого споживача містить комбінацію з одного 7, або на Фіг.3 для неперервної передачі комбінацію з двох 7 і 13 первинних, ізольованих один від одного, продуктивних, сорберів та комбінацію з одного 9 або з двох 9 і 11 первинних, ізольованих один від одного, технологічних сорберів-генераторів, заповнених дрібнозе 11 рнистим металогідридом і розташованих біля джерела промислової теплоти, наприклад теплоелектростанції, котельної установки, геотермального родовища або скидної теплоти від газоперекачувальної станції, яка (комбінація) з'єднана за допомогою теплообмінного обладнання з джерелом теплоти і з джерелом охолоджувальної рідини, наприклад з акумулятором технологічного холоду. Комбінація продуктивних 7 і 13, і технологічних 9 і 11 сорберів за допомогою магістральних труб, прокладених на відстань, на яку передбачено передавати теплоту для перетікання водню, для перетікання водню попарно з'єднана з комбінацією таких же 8 і 14 та 10 і 12 (Фіг.3) сорберів та з'єднана через теплообмінне обладнання з акумулятором технологічної теплоти 15 із акумулятором технологічного холоду 16, до якого під'єднаний охолоджувальний канал теплового насоса 17. В усі нагнітальні труби пристрою вмонтовані малопотужні циркуляційні помпи 21, до яких підключена комп'ютерна система автоматичного регулювання і датчики температури, змонтовані у відповідних точках пристрою, а в зворотні труби вмонтовані запобіжні зворотні клапани 22 (Фіг.3). Кожен сорбер містить тільки одну спільну теплообмінну систему нагрівання і охолодження, але на малюнках, для спрощення зображення, в кожному з них зображені окремо нагрівальна і охолоджувальна система труб. Всі генератори-сорбери в пристрої, що заявляється, ідентичні. Схема їх будови наведена на Фіг.4. Корпуси сорбера 23 і охолоджувальної сорочки 24 мають циліндричну форму, скріплені між собою концентрично і розділені між собою простором 25 для охолоджуючої рідини, який заповнений металевою стрічковою направляючою смугою 26, спірально навитою на міцний корпус сорбера 23 по типу шнека. Крім того, сорбер містить паралельний канал циркуляції охолоджувальної та нагріваючої рідин в тілі маси металогідриду у вигляді обребрених ззовні труб 27. Внутрішній корпус сорбера 23 виконується міцним, герметичним і розраховується на тиск, визначений для кожного типу металогідриду, наприклад 0.5-5МПа. Внутрішній об'єм міцного корпуса розділений перегородками 28 на відсіки або камери: по дві у верхній і нижній частинах корпуса, а найбільша з них 29 посередині між ними. Найвища і найнижча камери 35 - це камери охолоджуючої і нагріваючої рідини. Вони сполучені між собою продовжньообребреними металевими трубами 27. Середня камера 29 заповнена дрібнозернистим металогідридом, наприклад FeMgTi або LaNi5. Камери 30, що прилягають до маси металогідриду знизу і зверху - це камери відтоку і притоку по ним водню по усьому перетину сорбера. Ці камери також сполучені між собою перфорованими і обгорнутими сіткою з нержавіючої сталі трубами 31. Вони на рисунку зображені пунктиром. Через них водень проникає при насиченні ним металогідриду або при його відтоку з маси металогідриду. Обидва кінці кожної трубки виходять у верхні та нижні камери 30, звідки водень через патрубок 32 надходить у магістральну трубу 19 системи передачі теплоти. Трубки 27 для протікання через об'єм 90986 12 металогідриду охолоджуючої та нагріваючої рідини мають подовжнє обребрення для збільшення площі контакту з металогідридом і, відповідно, для скорочення часу нагрівання та охолодження металогідриду. Габаритні розміри і маса металогідриду в сорбері нічим не обмежені і тільки пропорційні потужності установки і можуть мати як лабораторні розміри, так і розраховані на сотні кіловат. Сорбери мають по три патрубки з фланцями: по одному 32 для попарного сполучення сорберів між собою водневим каналом за допомогою металевої магістральної труби 19 з фланцями і відповідними прокладками, а також по два, 33 - вхідний і 34 - вихідний, для підключення системи циркуляції нагріваючої і охолоджуючої рідини (води). Кожний з циркуляційних насосів, вмонтованих в нагнітальні труби систем нагрівання і охолодження, забезпечений герметичним ніпельним або зворотним клапаном для попередження протікання рідини з одного циркуляційного контура, наприклад, з охолоджувального, в нагрівальний і навпаки. Завдяки цьому, управління циркуляцією здійснюється тільки включенням та виключенням відповідних циркуляційних насосів 21 без застосування будь-яких кранів, що спрощує конструкцію і управління системою та виключає усілякі протікання циркулюючої рідини назовні. Для спрощення конструкції і підвищення к.к.д. системи в цілому, для нагрівання і охолодження сорберів шляхом почергового пропуску через них гарячої та холодної води, кожен сорбер містить тільки один циркуляційний контур, що поперемінно виконує роль нагріваючого та охолоджуючого контурів у відповідності до програми автоматичного управління системою, у вигляді вхідного і вихідного патрубків 33 і 34, рідинної сорочки 20 та рідинних камер 35, сполучених між собою трубами 27. Пристрій працює таким чином: Розглянемо його роботу на прикладі однієї, циклічної, половини пристрою, організованої на сорберах 7-8 і 9-10 (Фіг.3). Системою керування пристрою вмикається в роботу циркуляційний насос, що з'єднує сорбер 7 за допомогою теплообмінника з джерелом теплоти 1, завдяки чому по системі труб і водяній сорочці сорбера циркулює гарячий теплоносій. Цим попередньо заряджений воднем металогідрид сорбера 7 нагрівають, завдяки чому в масі металогідриду відбувається ендотермічна реакція, водень з нього десорбується і створює в системі надлишковий тиск, що перевищує тиск дисоціації металогідриду, завдяки чому у віддаленому незарядженому воднем і охолодженому сорбері 8 починається активна екзотермічна реакція з інтенсивною сорбцією (поглинанням) водню і виділенням теплоти. З сорбера, нагрітого на віддаленому кінці, знімається теплота в акумулятор теплоти 18 для передачі споживачу. Оскільки температура охолодженого цими діями сорбера все ж недостатньо низька, якщо теплота знімається вже дещо нагрітим теплоносієм, залишки низькопотенційної теплоти знімають з сорбера класичним абсорбційним або компресорним тепловим насосом 17 і акумулюють в акумуляторі технологічної теплоти 15. При цьому, завдяки додатковому охолодженню, заряд водню в сорбері поповнюєть 13 ся до повного насичення металогідриду воднем. На цьому перший півцикл роботи продуктивного каналу металогідридного теплового насоса, яким фактично є даний пристрій, закінчується. Для можливості здійснення другого півциклу, спочатку охолоджують також і первинні сорбери 7 і 9, (а в безперервному варіанті пристрою - і 11 та 13). Прокачуючи охолоджувальну рідину з акумулятора холоду, охолоджуються сорбери 7 і 9, після чого вони стають здатними прийняти заряд водню від віддалених сорберів 8 і 10 і відновити свій первинний стан, а знята з них теплота може бути використана як для акумуляції в акумуляторі теплоти, так і для повернення в джерело, так і для безпосередньої передачі її іншим сорберам з огляду на параметри джерела теплоти і на конструкцію конкретного пристрою. Після цього на приймаючій стороні нагрівають від акумулятора технологічної теплоти сорбери 8 і 10, десорбують з них водень, що поглинається охолодженими первинними сорберами 7 і 9. Виділена з них теплота знімається, як було описано вище, сорбери приймають свій первинний стан. На цьому перший цикл роботи пристрою завершується. В послідовності, зміщеній в часі на пів періода, аналогічно працює і другий канал пристрою на сорберах 11, 12, 13, 14 для забезпечення неперервності процесу генерації, а значить і безперервної передачі теплоти від джерела до віддаленого споживача. Заявлений спосіб передачі теплоти від її джерела до віддаленого споживача може бути застосований в першу чергу там, де з технічних причин традиційна теплотраса не моє бути прокладеною або економічно недоцільна. Так, наприклад, на мисі Тарханкут півострова Крим є значні промислові запаси геотермальної теплоти, але це місце майже безлюдне і видобування геотермальної 90986 14 енергії для місцевого використання нераціональне, а решта потенційних споживачів - віддалені на 20-40 і більше км і традиційні теплотраси економічно і технічно не виправдані. Джерела інформації: 1. Л.А. Ижванов, А.И. Соловей Разработка гидридных тепловых насосов. - Рос.хим.ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделєєва), т.XLV, №5-6. 2. Ю.И. Шанин Выбор гидридов для двухступенчатых металлогидридных химических тепловых насосов. - Докл. на 5-ой Межд. конф. «Водородное материаловедение и химия гидридов металлов». - Украина, Ялта, 2-8 сент., 1997, - с. 256. 3. Ю.И. Шанин, О.И. Шанин, Л.А. Ижванов, А.И. Соловей Тепловые процессы при разработке металлогидридных химических тепловых насосов. - Тепломассообмен - ММФ-96 (III Минский международный форум 20-24 мая 1996г.), том. ХІ (тепломассообмен в химико-технологических устройствах). - Минск. - 1996. - с. 129. 4. Э.М. Федоров, Ю.И. Шанин, Л.А. Ижванов Моделирование работы гидридного теплового насоса. - Докл. на 5-ой Межд. конф. «Водородное материаловедение и химия гидридов металлов». Украина, Ялта, 2-8 сент., 1997. - с. 237. 5. В.В. Скороход, Б.Г. Тимошевский, М.Р. Ткач Концепция создания металлогидридной энергетики. - Докл. на 5-ой Межд. конф. «Водородное материаловедение и химия гидридов металлов». Украина, Ялта, 2-8 сент., 1997. - с. 255. 6. Кравченко І.П., Патент України на корисну модель №19591 від 15.12.2006р. «Спосіб видобування геотермальної енергії». 7. Кравченко І.П.,Патент України на корисну модель №21566 від 15.03.2007р. «Пристрій для видобування геотермальної енергії». 15 90986 16 17 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 90986 Підписне 18 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