Способ аккумулирования и контролируемого высвобождения тепла в виде скрытой теплоты фазового перехода, устройство для зародышеобразовательной кристаллизации и теплоаккумулирующий и теплообменный аппарат

 

Использование: аккумулирование и управляемое высвобождение накопленной теплоты, например, в теплоснабжении. Сущность изобретения: в период, когда фа23 0. зоизменяемый фазопеременный материал 20 находится в кристаллизованном состоянии , расположенные в материале 20 два смежных твердых тела 13 и 14 сжимают так, чтобы микронеровности 19 тел 13 и 14 образовали между собой герметичные полости с кристаллитом 25, давление в которых превышает давление расплавления материала 20 в период аккумулирования тепла, послечего расНлабляют теплоаккумулирующий материал 20. Для выделения запасенного тепла снижают усилие прижатия тел 13 и 14, материал 20 вступает в контакт с сохранившимся кристаллитом 25 и кристаллизуется. Изменение усилия прижатия тел 13 и 14 осуществляют с помощью нагружающего и разгружающего устройства , которое может быть выполнено в виде контактирующих биметаллической и однослойной пластин с вогнутыми участками. Теплоаккумулирующий и теплообменный аппарат содержит резервуар с теплоносителем и устройством зародышеобразовательной кристаллизации. 3 с.п. и 2 з.п. ф-лы. 7 ил. f/ 25/J сл N3 ы F2 Фиг.1

СОЮЗ СО В ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц5 F 24 Н 7/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4742961/06 (86) РСТ/US 89/00530 (09.02.89) (22) 09.10.89 (31) 154364 (32) 10.02,88 (33) US (46) 15.12.92. Бюл. t+ 46 (72) Дэвид К.Бенсон (US) и Питер Ф.Барретт (СА) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1560943, кл. F 24 Н 7/00, 1987.

".:Авторское свидетельство СССР

N 998877332288, кл. F 24 Н 7/00, 1981. (54) СПОСОБ АККУМУЛИРОВАНИЯ И КОНТРОЛИРУЕМОГО ВЫСВОБОЖДЕНИЯ

ТЕПЛА В ВИДЕ СКРЫТОЙ ТЕПЛОТЫ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА, УСТРОЙСТВО ДЛЯ

ЗАРОДЫШ EQGPA30BATEЛ ЬНОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И TE(l/lOAKKYMYflNPYIOЩИЙ И ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ (57) Использование: аккумулирование и уп- равляемое высвобождение накопленной теплоты, например, в теплоснабжении, Сущность изобретения: в период, когда фаZ5 g,, Ы„, 1782302 АЗ

2 зоиэменяемый фазопеременный материал

20 находится в кристаллизованном состоянии, расположенные в материале 20 два смежных твердых тела 13 и 14 сжимают так, чтобы микронеровности 19 тел 13 и 14 образовали между собой герметичные полости с кристаллитом 25, давление в которых превышает давление расплавления материала 20 в период аккумулирования тепла. после чего — :: -pacriëààëÿþò теплоаккумулирующйй материал 20. Для выделения запасенного тепла снижают усилие прижатия тел 13 и 14, материал 20 вступает в контакт с сохранившимся кристаллитом 25 и кристаллизуется. Изменение усилия прижатия тел 13 и 14 осуществляют с помощью нагружающега и разгружающего устройст- з ва, которое может быть выполнено в виде контактирующих биметаллической и однослойной пластин с вогнутыми участками. (Теплоаккумулирующий и теплообменный аппарат содержит резервуар С теплоносите- . лем и устройствбм зародышеобразовательной кристаллизации. 3 с.п. и 2 . з.ll. ф-лы. 7 eaah

F1 ил, zs — is

1782302

15 териала

25

Изобретение относится к аккумулированию тепловой энергии и может быть ис пользовано для осуществления управляемого высвобождения тепловой энергии при зародышеобразовательной кристаллизации переохлажденных материалов, например, таких, как ацетат натрия, тиосульфат натрия, триметилолэтангидрат, Известен способ аккумулирования и контролируемого высвобождения тепла, устройство для эародышеобразовательной кристаллизации, а также теплоаккумулирующий и теплообменный аппарат, согласно которым в кристаллизирующемся теплоаккумулирующем материале размещена герметичная камера, переменного объема, разделенная подвижным поршнем, на три изолированных отсека переменного обьема; один из которых заполнен легкокипящей жидкостью. При повышении температуры объем легкокипящей жидкости увеличивается, что приводит к повышению давления в теплоаккумулирующем материале, то есть к более высокой температуре фазового перехода.

Недостатком известного технического решения является сложность устройства и низкая надежность осуществления способа.

Известен способ аккумулирования и контролируемого высвобождения тепла в виде скрытой теплоты фазового перехода теплоаккумулирующей массы фазопере-. менного фаэоиэменяемого материала, включающий удержание и сохранение кристаллита этого материала в локализующем объеме между двумя твердыми. телами в период аккумулирования тепла, переохлаждение теплоаккумулирующей массы материала, обеспечение ее доступа к кристаллиту и приведение их в контакт для инициирования в теплоаккумулирующей массе зародышевой кристаллизации, причем сохранение кристаллита в период аккумулирования тепла осуществляют путем удаления локалиэующего обьема с кристаллитом за пределы теплоаккумулирующей массы, Это техническое решение является наиболее близким к изобретению..

Недостатком изложенного способа является сложность управления и автоматизации процесса высвобождения тепла, связанная с необходимостью перемещения кристаллита из теплоаккумулирующей массы при ее нагревании.

Известно устройство для зародышеобразовательной кристаллизации переохлажденного фазопеременного материала, выполненное в виде двух смежных твердых тел с впадинами для ловушечного захвата между ними кристаллита упомянутого материала, снабженных средством для изоляции кристаллита от основной массы материала, и сохранения его от расплавления при температурах материала, превышающих его температуру фазового перехода, причем, одно из твердых тел установлено с возможностью перемещения за пределы массы фазопеременного материала.

Недостатком данного устройства является сложность управления и автоматизации процесса кристаллизации, связанная с необходимостью перемещения твердого тела эа пределы массы фазопеременного маИзвестен теплоаккумулирующий и теплообменный аппарат, содержащий резервуар, заполненный теплоаккумулирующей массой переохлаждаемого фазопеременного материала и устройство для эародышеобразовательной кристаллизации, выполненное в виде двух смежных твердых тел с впадинами для ловушечного захвата между ними кристаллита упомянутого материала, снабженных средством для изоляции кристаллита от остальной массы материала и сохранения его от расплавления при температурах материала, превышающих его температуру фазового перехода, причем.одно из двух твердых тел погружено в теплоаккумулирующую массу материала и установлено с возможностью перемещения за пределы последнего.

Недостатком данного аппарата является сложность процесса управления и автоматизации процесса аккумулирования и высвобождения тепла из-за необходимости перемещать одно из твердых тел за пределы теплоаккумулирующего материала и обратно.

Целью настоящего изобретения является упрощение управления и автоматизации процесса аккумулирования тепла, процесса кристаллизации и высвобождения тепла.

На фиг.1 изображена схема., локализации кристаллита между микронеровностями двух твердых тел; на фиг. 2 предпочтительный вариант выполнения устройства для зародышеобраэования; на фиг. 3 — сечение X X на фиг.2 в состоянии при высокой температуре; на фиг. 4 — сечение Х-Х на фиг. 2 в состоянии при низкой температуре; на фиг. 5- силы, возникающие во втором варианте выполнения устройства для зародышеобразования: на фиг. 6 — второй вариант выполнения устройства для зародышеобразования; на фиг. 7 теплоаккумулирующий и теплообменный аппарат.

1782302

5 6

Способ и устройства, составляющие противоположйо действующие силы Е1 и F2. предмет притязаний данного изобретения,: Противоположные внутренние поверхности обеспечвают стимулирование или 23,24 этих тел имеют рельефную микроинициирование кристаллизации пере- структуру, состоящую из Мйожества "микро- охлажденного, фазопеременного теплоак- 5 неровностей 19, которые обусловлены кумулирующего материала (типа гидратов шероховатостью -поверхностей 23,24. Силы солей, таких как ацетат натрия, тиосульфат . F1 и F2, имеющие достаточно большую венатрия, триметилоэтангидраты, и т.п.) и та- личину, создают нв локальййх участках кон-" ким образом высвобождение его скрытой тактирующих поверхностей; в точках теплоты за счет последовательного. образо- 10 контакта микронеровнбстей 19, предельйо вания, сохранения, изолирования и ввода . высокие давления, составляющие тысячи затравочного кристалла из указанного мате- . атмосфер. риала, имеющего низкотемапературную фа-. Если в процессе действия-внешних сил зу, в исходную массу этого материала в F1 и F2 теплоаккумулирующйй фазоперезаданное время. :. - - .:: - ". ---: 15 менный материал 20 находится в промежутНекоторые материалы, такие как выше-::: ке между поверхностями 23,24 тел 13,14 в указанные гидраты солей, широко исполь-,.. нйзкотемперэтурной (твердой или кристал. зующиеся для аккумулирования тепловой лической) фазе, то при этом условии в эам- энергии, проявляют сильно выраженйую - кнутыхзонахмеждуМйкронеровйоСтями19 тенденцию к сохранению высокотемпера- 20 может "запираться", блокироваться критурной, т.е. жидкой, фазы при охлаждении сталлит 25. Приложение сил F1 и F2 к прониже температуры их фазоперехода, т.е. за-",: . тивоположным телам 13,14 реализует два мерзания или кристаллизации. Очень часто : функциональных действия. Во- ïåðâûõ, дав таков глубокое охлаждение (переохлажде- ление, создаваемое"в точкйх контакта микние) рассматривается как нежелательное. 25 ронеровностей 19, будет препятствовать йоскольку кристаллизация и последующее объемному расширению крйсталлита 25 при высвобождение тепловой энергии, запасен- - нагреве теплоносителя, из которого он заной в высокотемпературной (жидкой) фазе хвачен, до и выше температуры его фазовомогут происходить непредсказуемо во вре- го перехода, вследствие чего кристаллит 25 мени. В тоже время проявлениеуказайной 30 удерживается в состоянии низкотемпера. тенденции к переохлаждению может быть турной фазы (согласно закону Клайперона использовано с"пользой для контроля и уп- классической термодинамики). 8о-вторых, равления процессом высвобождения запа- указанное давление будет создавать дефорсенной энергии, так, чтобы такой " мацию поверхности микройеровностей 19, энергетический отбор можно было бы осу- 35 так что они будут надежно "закрывать" крищесталять по необходимости..: : -:: сталлит 25; изолируя его от основной массы Фиг. 1 иллюстрирует основные принци- - теплоаккумулйрующего- материала 20. Тапы данного изобретения как в части рвали- -. ким образом. при нагреве материала 20 до зации заявленного способа, так. и: уровня выШе температуры его фазового пеустройства или аппарата. Оценивая сущест- 40 рехода он будет изменять свое состояние, во изобретения в целом, следует указать,:, переходя в" высокОтейпературную (жидкую) что оно обеспечивает эффективное сохране- фазу в обьеме вне точек контакта микронение относи гельно мелкйх затравочньМ кри-::. ровностей 19. Но при этом Кристаллы мате сталло в:.:-- ...: (кристаллита 25): — риала 20. находящиеся в "микрокапсулах" в низкотемпературной (твердой или кристал- 45 зонах контакта микронеровйостей 19, оста. лической).фазы теплоаккумулирующего ма- : нутся в низкотемпературной (кристалличетериала 20, являясь в то же время надежйым .;: ской) фазе. В то время как фазопеременный средством ввода этих затравочных крйстал= - матерйал 20 вне эойкойт*актного действия лов в переохлажденную, но одновременйо микронеровностей 19 подвергается дейсти высокбтемпературную (жидкую) фазу теп- 50 вию давления. не превышающего внешнее лоаккумулирующего материала 20 с целью осредненное давление сил F1, и F2 на сжисоздания в нем зародышей кристаллизацйй маемые тела, кайсулировзйный кристаллит и соответственно осуществления процесса 25 йаходится под огроМйым давлением. перехода в низкотемпературную (кристал- . В последующем,когдаматериал20смолическую) фазу с результирующим выделе-" 55 ва охладится ниже температуры фазового нием по необходимости запасенной перехода, т.е. переохладится, он сохранит скрытой теплоты фазового перехода. свою высокотемпера урную (жидкую) фазу, Как показано на фиг.1, к противополож- так как в это время из Hего медленно будет но расположенным жестхим, твердым бгрв -" - высвобождаться скрытая теплота фазового ничивающим телам 13,14 прикладываются перехода. Однако при взаимодействии та1782302 кого переохлажденного материала 20 с за- металлической пластины 11. Пластины 11 и травочным кристаллитом 29, который состо- 14 вместе образуют нагружающее и разгруит из этого же материала 20, но жающееустройствопеременногодавления, находящегося в низкотемпературной фазе, а на обращенных друг к другу поверхностях указанный кристаллит, действуя как заро- 5 этих пластин 11 и 14 образованы впадины дыш;"вызовет кристаллизацию теплоакку-. доля лонушечного захвата кристаллита 25 в мулирующего материала 20, которая виде микронеровностей.

:протекает в виде цепной реакции, быстро МеждубимЮаллическойпластиной11й изменяя состояние всего материала 20, йе- однослойной пружинной пластйной 14 обреводя его в низкотемпературную фазу, в 10 разовайа камера 17 с отверстйем 16, через

:результате чего произойдет высвобождение " которое камера 17 сообщена с внешней срескрытой теплоты перехода. Энергия, пред- дой. ставляемая этой теплотой, мажет быть ис- Как показано на фиг. 3 и 4 биметалличепользована на практике по многим ская пластина 11состоитиз верхнего биме- полезным йазначениям.,; :,„,-,,,,:-. .. 15 таллического12 и нижнего слоя 13, которые

Для обеспечения взаимодействия кри- имеют различные коэффйциентй теплового сталлита 25 с массой переохлажденного фа- " расширения. Эти конструкцйонные элемензопеременного материала 20 достаточно ты соедийены вМесте в виде двух слоев, : всего лишь ".снять" действие сил F1 и F2; образуя круглый диск, имеющий- в центре закрывающих стыки между микронеровно- 20 вогнутый участок 15. Металлические слои 12 стями 19, и соответственно разблокировать: и 13 подбираются такйм образом; чтобы в кристаллит 25. Нет необходимости полно- . целом пластина 11 была бистабильной, т,е. -стью прекращать действие cvin F1 и F2: до- с двумя устойчивыми положениями. В частстаточно того, чтобй йри уменьшении .",: ности, при температуре, превышающей оп--. " величины этих сил поверхйости микроне- 25 ределенный расчетный урбвень Т"пластина ровностей 19 несколько отошли друг от дру-: 11 преобретает вогнутую вверх форму (см, .

ra, давая возможность переохлажденному фиг.4), Переход пластины 11 от формы, поматериалу 20 придти в контакт с êðéñòàëëè- : казанной на фиг,3, к форме; показанной йа " том 25;:,,:...:,:,,- ...,.,;:., :,.:: . - . фиг.4, происходит самопройзвольно как

Матерйал обжи бирается по твердости, измеряемой обыч- . ляющееся; Когда Ее температура равна или ным способом, к примеру; по Бринелю или .. близка кТ ",атемператураокружающейсреКйупу. В общем случае этот материал дол- " ды уменьшается в сторону Т» Аналогичным жен иметь твердость; достаточную для со- .: образом йереход пластйны 11 оттой формы; . . -хранения жесткости и рй действии aàâëåíèé 35 koiорая йоказана на фиг,4, к форме, изобра- в тысячи атмосфер. необходимых для пре-, женной на фиг.3, также происходит самодотвращейия перехода кристаллита 25 фа-": произвольно " .; в-- - вйде .зопеременного .— материала " .. в триггерно-йнвертирующего действия при высокотемпературную (жидкую) фазу йри . температуреконструкции,равноййлиблиэйовышении температуры, но при "этом ука- 40 кой Т", и при увеличении окружающей темзайный материал должен быть и достаточно . пературы в сторону Т»

"мягким", деф6рмируясь "и герметизируя . Одйослойная пластина 14 также имеет при йагружении: микрополости вокруг кри- дискообразную форму. Она выполняется сталлита 25."Этим требованиям удовлетво- . предпочтительно из пружйнной стали или ряют Самые. разнообразные материалы, 45 аналогичногоматериалаимеетвцентревогтакйе как металлы, стекло и т.п.;,:::. ":;, .,::.: нутость 18 (см. фиг.3 и 4). Пластину 11 и

8 первом варианте (см. фиг.2-4) испол-: пластину 14 лучше всего скреплять вместе нения устройство 1б зародышеобразова-, no перйметрам или образующим 21 и 22 с тел ьйой кристаллизации" представляет- предварительным напряжением, так; чтобы собой биметаллический пусковой механизм 50 вогнутый участок 15 биметаллической плас дымя устойчивь|ми состояниями, в койст- стины 11 и вогнутость 18 пластийй 14 посторукцйю которого входят два смежных твер- янно находились в контакте друг с другом. дых тела с впадинами для ловушечного.: При температурах окружающей среды, презахватамеждунймикристаллита25матери- - . вышающих температуру конструкции Т, ала 20. Эти два твердых тела выполнены в 55 пластины 11 и 14 более сильно прижимают- виде биметаллической пластины 11 с двумя ся друг к другу в точке 18(см. фиг.3), чем при устойчивыми положениями-и вогнутым уча- температуре ниже Т (см. фиг.4). стком 15 и однослойной пружинной пласти- Через отверстие J6 в биметаллической ны 14, имеющей выгйутость и пластине 11 фазопеременный материал 20 контактирующей с вогнутым участком 15 би- может свободно входить в камеру 17. Здесь

1782302

10 целеобразно обратить внимание на то, что ва) материал 20 будет снова переохлажденотверстие 16 может быть выполнено и в: ным и соответствейно весь рассмотренный однослойной пластине 14. рабочий цикл повторится с необходимой

Прииспользованииустройствокристал-„растяжкой во времени. Работа устройства лизации 10, имеющее температуру выше Т 5 10 может быть полностью автоматиэирова(и, следовательно, .находящееся в положе- на в зависимости от изменений температунии, показанном на фиг.3) и содержащее ры окружающей среды (теплоносителя). В кристаллы фазопеременного материала 20, тех случаях, когда необходймо предотврапомещается в резервуар (не показан), за- тить как нежелательное переохла>кдение полненный фазопеременным .матерйалом 10 материала, расчетная температура Т может

20, который при нахождении в высокотем-: задаваться чуть ниже температуры фазоизпературной(жидкой) фазе нагрет вышетем- - менения жидкости. При этом условии при пературы фазового перехода. Упомянутый каждом охлаждении материала 20 до укарезервуар может иметь любую форму и мо- занной температуры устройство 10 будет жет использоваться как универсальный со- 15 срабатывать автоматически, инициируя суд-теплообменйик. Расчетная температура кристаллизацию. В свою очередь, в тех слуТ" устройства 10 подбирается таким обра- чаях, когда противопоказано аккумулировазом, чтобы она была меньше температуры ниеи высвобождениетеплоты,температура фазовогопревращенияматериала20, Высо- Т» может быть даже еще ниже, так чтобы котемпературный (жидкофазный) тейлоак- 20 синициировать кристаллизацию и последу. кумулирующий материал 20, KoropblM ющее высвобождение тепла при заданной заполнен указанный резервуар, проходит в температуре окружающей среды. камеру 17 устройства 10 через отверстия 16. На фиг. 5-7 показай второй предпочтиВ дальнейшем этому материалу дают воз-: тельный вариант исйолнения устройства 10. можность охладиться ниже температуры 25 Как показано на фиг. 5, в данной конструк. фазового перехода, r8l< что он становится ции использованы твердый шарик 60 и допереохлаждейным. Придальнейшемумень- статочно твердая; жесткое основание 61 шении среднеобъемной температуры ма- (играющие роль упомянутых двух твердых териала.20 и достижении расчетной тел13и14(;которыепогруженывфазоперетемпературы Т устройство 10 резко меняет 30 менный теплоноситель 20. При приложении свое состояние, приобретая профиль, пока- к шарику 60 усилия F он прижимается к занный на фиг.4, в результате чего происхо- основаййю 61. B результате этого в зоне дит некоторый сброс давления обжатия контакта между шариком 60 и основанием кристаллита 25 и его выход в окружающий 61 происходит захват и герметичная локалифазопеременный материал 20, находящий- 35 зация кристаллита 25. При нагреве фазопеся в йереохлажденном состоянии. В этом ременного материала 20 до температур, случае кристаллит25служитдля переохлаж-. превышающихточкуфазового перехода, обденного материала 20 в качестве зароды- - разуется высокотемпературная (жидкая) фашей крйсталлизации, стимулируя- таким за. B то же время заблокированный образом цепной процесс кристаллизации и 40 кристаллит 25 остается в низкотемпературвызывая резкий переход материала 20 в ной фазе, поскольку обьемное его расширенизкотемпературную фазу и соответствен- ние, необходимое для перехода в но выделение его скрытой теплоты фазового . высокотемпературную Фазу, блокируется перехода, При повторном нагреве фазопе- давлением шарика 60 на основание 61. Для ременного материала 20, прежде чем он до- 45 наглядности на фиг.5 показана эпюра расстигнет температуры фазового перехода, - пределения напряжений на поверхности 24 устройство 10 (при температуре Т") снова основания 61. резко перейдет в первоначальное положе- При удалении источника тепла и прение с формой, показанной на фиг. 3, локали- кращении нагрева фазопеременный матезуя и герметизируя в результате" этого 50 риал 20. будет находиться в кристаллит 25 от материала 20 в точке пере- переохлажденном состоянии, сохраняя его жатия 18. После этого фазопеременный ма- высокотемпературную фазу, хотя и охлажтериал 20 может быть нагрет до ден ниже температур@ фазового перехода. температуры выше температуры его фазо- При уменьшении силы F, действующей на вого перехода, переходя в высокотемпера- 55 шарйк 60, кристаллит 25 фазопеременного турную (жидкую) фазу, в то время как материала 20 вступает в контакт с высококристаллит 25 локализуется закрывающи- температурной фазой материала 20. B pevvtcn при контакте миниполостями иизоли- зультате этого высокотемпературная руются от окрух<ающего материала в точке (жидкая) фаза получает зародыши, вызыва18. Послеудаления источника тепла(нагре-. ющие цепную реакцию кристаллизации и

1782302

12 немедленный переход или сдвиг в сторону рующий один иэ многих вариантов практинизкотемпературной фазы, следствием чего ческой прйменимости прийципа высвобожявляется высвобождение скрытой теплоты: дения скрытой теплоты фазового перехода, фазового перехода из фазопеременного ма- положенного в основу данного изобрететериала 20.::.:::: 5 ния. Показанный на данной схеме теплоакНа фиг. 6 показан соленоидный триггер кумулирующий резервуар 40 имеет камеры или генератор 70 зародышеабраэования, в 41 и 42 и заполнен теплонакопительной среконструкции которого использован прин- дой 43 в качестве которой может служить (к цип контактного взаимодействия шарика 60 примеру) вода. В данном варианте теплонаи основания 61. В этом устройстве исполь- 10 копительный аккумулирующий резервуар зованобычныйэлектромагнитный соленоид . 40 может представлять собой бак горячей

50, в конструкцию которбго входят исполни-: воды в солнечной системе типа водогрейнотельный элемент 51, магнитный сердечьГнк ro котла. Каждая иэ камер 41 и 42 заполнена

52, обмотки 53, изоляторы 63 и кажимная : фазопеременным теплоаккумулирующим пружина 54, На исполнительном элементе 15 материалом 20 типа ацетата натрия; тио- -- "::51 закреплена упорная пластинчатая сило-. :: . сульфата натрия,тримаетилолэтангидрата и вая деталь 57. Сверху имеется регулировоч- т.п. В качестве йллюстраций предполагаетная гайка59.Трубчатый корпус55, в нижней ся, что камера 41 соответствует трубчатой части которого имеется основание 61, абра- части 55 и камерной части 62 соленоидного зует камеру 62, заполняемую фазоперемен- 20 трйггерного устройства 70, показанного на ным материалом 20; в этой камере фиг.6. В дайном случае соленоидйый механаходятся также шарик 60 и исполнитель-: ниэм50, показайный на фиг, 6, монтируется ный шток 51. Сверху трубчатый корпус 55 сверхуна камере 41 и предпочтительноснаперекрыт пластийчатой деталью 56; имею- ружи резервуара 40; показанного на фиг. 7. щей отверстие 64, через которое свободно 25 Помимо этого также в целях иллюстрации проходит шток 51. Пружина 54 давит с од- предполагается, что и камера 42, входящая ной стороны на верхнюю торцевуЮ пласти- в сборку фиг. 7, содержит устройство для ну 56, а с другой стороны — на упорную . зародышеобразовательнойкристаллизации пластину 57, создавая таким образом на ша- 10 такого типа, как и в первом рассмотрен-, рике 60 со стороны штока 51 давление, до- 30 ном варианте. статочное для удержания и герметизации кристаллита 25 в микроплостях, как это бы- - Теплообменнаясреда45отбираетэнерла разъяснено выше. Регулировочная гайка гию от солнечйого коллектора или другого

59 предназначается для создайия необхо- теплового источника (не показан), переда" димого давления на шарйк 60;;, .:.- 35 вая эту энергию теплоаккумулирующей среПри пропускании электрического тока де 43 при помощи теплообменника 44. При через обмотки 23 электромагнит 52 умень- нагревании теплоаккумулирующей среды .шает силу воздействия пружины 54 на ис- 43 в процессе поступления энергии извне полнительный шток 51; в результате чего эта среда нагревает фазопеременный матепроисх6дйт разгерметизация кристаллита 40 риал 20 в камерах 41 и 42, который в конеч25, который таким образом п оп-адае т в йере-" ном . ит оге . переходит в охлажденный фазопеременный материал высокотемпеРатурную фазу. Принцип дей20, о чем подробно было сказано выше, ука-,. ствия устройства 10 или 70 аналогичен вызанный матерйал, переходя в нйзкотемпе-..:-. шерассмотренному, т.е, он как бы хранит ратурную фазу, выделяет скрь1тую теплоту 45 кристаллы в качестве зародышей кристалперехода. Соленойдное триггерное устрой-: лизации фазопеременного материала: 20. ство 70 (стимулятор зародышеобразования) После прекращения действия внешнего исможет приводиться в действие вручную; точника. подогрева (к примеру, с заходом термически, таймером или каким -то другйм."-, солнца) пройсходит охлаждение теплоакку всйомогательным средством, выбор которо- 50 муляторной среды 43 и фазоизменяемого го -зависит от типа применяемых средств материала 20. При этом последний, какукауправления (не показаны) соленоидом 50. зывалось выше, будет переохааждаться, Камера 62 может содержать весь использу- При достижении заданной температуры T емый в данной конструкции фазоперемен- произойдет срабатывание устройства для ный матерйал 20 или же может быть 55 зародышеобразовательнойкристаллизации оснащена отверстиямй (не показаны) для 10 или 70, вследствие него переохлажденвпуска указанного материала 20 из более... ный материал 20, находящийся в камерах 41 крупйого резервуара; ---: . -: и 42; начнет выделять его скрытую теплоту

На фиг. 7 приведей теплоаккумулирую- фазового перехода (см. выше). Теплоаккумущий in теплообменный аппарат, иллюстри- . лирующая среда 43 поглощает энергию, от13

1782302

14 даваемую фазопеременным материалом, ровжия и высвобождения тепла, сохранеповышая свою температуру нагрева.. ние кристаллита в период аккумулирования

Таким образом, пооисходит высвобож- тепла осуществляют путем повышейия давдение энергии, запасаемой в периоды дей- ления в упомянутом локализующем объеме ствия внешнего источника нагрева, и 5 выше давления теплоаккумулирующей масподдержание в нагретом состоянии воды, к сы материала за счет усиления прижатия примеру, в периоды, когда не действует. упомянутыхдвухтвердйх тел. внешний энергетический источник, .,Необходимо. обратить вниманйе на то. 2. Способ по п.1, о т л и ч à. ю шийся .что накопительные баки 40 могут иметь не- 10 тем, что обеспечение доступа теплоаккумусколько встроенных в них камер 41 или ка- лирующей массы материала к кристаллиту мер 42, При этом устройства 10 или 70 могут . осуществляют путем уменьшения усилия срабатывать в различное время для каждой прижатия двух упомянутых твердых тел. отдельной камеры, так чтобы только одна . 3; Устройство для зародышеобразовакамера в текущйй момент времени отдавала 15 тельной кристаллизации переохлажденного запасенную ею энергию. Таким образом, . фазопеременного материала, выполненное можно длительное время поддерживать по- в виде двух смежных твердых тел с впадинатребную температуру теплоаккумулирую- ми для ловушечного захвата ме кцу ними щей среды 43.. ::-:. :: -:::.:::: кристаллита упомянутого материала, снабУстройство.10 или 70, рассмотренные в 20 женных средством для изоляции кристаллипервомивторомпредпочтительныхвариан-""" та от остальйой "маСсы материала и тах исполнения изобретения, могут йсполь- " сохранения его"от расплавленйя при темпезоваться по Самым различным назначениям ратурах материала, превышающих era темв дополнение к тому, что показайо на фиг. 7,: пературу фазового перехода, о т л и"ч а ю щПримерами такой практической йримени- 25 е е с я тем, что, с целью упрощения управ- мОсти являются грелки для рук, подогревае- ления и автбматйзации процесса кристалли- . мые подушки для медицинcêéõ целей, зации; средство для йзоляции кристаллита подогреватели пищи, нагнетатели автомо- "выполнено в виде нагружающего и разгрубильных электроаккумуляторов или двига-::. жающегО устройства переменного давлетелей, нагреватели автомобильных кресел, 30 ния, а впадины для ловушечног6 захвата водотрубные системы утилйзации тепла и : кристаллита выполнены в виде микронеровт.п.: .-:::. ::-:::,:: :. ностей на обращенных одна к другой повер8 заключение.следует:указать, чуб все- хностях:упомянутых твердых тел, вышерассмотренное является сугубо иллю- - установленных .с возможностью йрижатия стративным и использовано только с целью 35 друг к другу и образованием в зонах Микро- пояснения существа данного изобретения.: неровностей локализуащих объемов под

Соотаетственйо, рассмотренйые варианты воздействйем упомянутого нагружающего и на практике йе исключают воэможности разгружающего устройств. внесения s них различных изменеййй ; усо- 4. Устройство по и. 3, о т л и ч а ю щ е евершенствований и модификаций, смысло- 40 с я тем, что одйо из указанных твердых тел вой объем которых определяется в полной - выполнено в виде однослойной пружинной мере положениями формулы изобретения, пластины, имеющей вогнутость, адругое- в приводимой ниже; .. виде биметаллической пластины с двумя усФ о р мул а и:за б р е те н ия .: тойчивыми положениями vi âîãíóòéì участ1. Способ аккумулированйя и койтроли- 45 ком, расположенным с контактированием с " руемого высвобождения тепла в виде скры- вогнутйм участком уйамянутой пружинной той теплоты фазового перехода плаСтины, теплоаккумулирующей массы фаэопере- " 5; Теплоаккумулирующий и теплообменного фазоизменяемого "материала, " .менный аппарат, содержащий резервуар. включающий удержание и сохранение кри- 50 заполненный теплоаккумулирующей массталлита этого материала в локализующем сой переохлаждаемого фазопеременйого обьеме между двумя твердыми телами i пе- материала и устройство для зародышеобрариод аккумулйрования тепла, пере6хлажде- зовательной кристаллйзации, вйполненное ние теплоаккумулирующей массы в виде двух смежныхтвердых тел с впадина- . материала, обеспечение ее доступа к кри- 55 ми для ловушечного захвата между. ними сталлитуи приведение их в контактдля ини- кристаллита упомянутого материала, снабциирования в теплоаккумулирующей массе женный средством для изоляции кристаллизародышевой кристаллизаци, о тл и ч а ю щ- та от остальной массы материала и и и с я тем, что, с целью упрощения управ- сохранения его от расплавления при темпеления и автоматизации процесса аккумулй- ратурах материала, превышающих его тем1782302

15 пературу фазового"перехода-, причем" одно теплоакМумулирующую массу материала, а из двух твердых тел погружено в теплоакку- впадины для ловушечного захвата кристалмулирующую массу материала, от ii и ч а ю-- лита выполнены в виде мйкронеровностей щ и 1 с я тем, что, с целью упрощения наобращенныходнакдругойповерхностях уйравления и автоматизации процесса акку- 5 упомянутых твердых тел; установленных с мулирования и высвобождения тепла, сред- возможностью-прижатия друг к другу и об ство для йзоляций кристаллита выполнено в разования в зонах микронеровностей лока аиде натружающего и разгружающего уст- лизирун щих объемов под воздействием: ройств перемейкого давления, другое твер- упомянутогО на гружающего и разгружаю- . дое гел о также:: йо гружейd в 10 щегоустройств.- :10 -*

20

62

23

24 оси.

STRESS

FORCE F

1782302

6(ао

1782302

70

Техред М.Моргентал

Редактор В.Фельдман ю

Корректор M.К ерецман

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4291 Тираж Подписное

ВХИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5