Ветровой водонагреватель


 


Владельцы патента RU 2426955:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный университет" (АГУ) (RU)

Изобретение относится к ветроэнергетике, а именно к энергетическим установкам, использующим для своей работы энергию ветра и предназначенным для нагрева воды для бытовых и производственных нужд. Ветровой водонагреватель содержит цилиндрический корпус, крышку и внизу емкость. По оси корпуса установлен вертикальный вал, имеющий сверху полумуфту отбора мощности, а внутри корпуса к нему прикреплены насосные крыльчатки, подвижные лопасти и подвижный диск, контактирующий с неподвижным диском, установленный на параболической емкости, заполненной теплоаккумулирующим составом и жестко прикрепленной нижним и верхним завихрителями к корпусу. Снаружи к корпусу, с обеих сторон, через верхние и нижние патрубки присоединены теплообменники типа «труба в трубе» с наружными и внутренними трубами, последние имеют ореберение. Внизу теплообменника слева через патрубок с фланцем установлен электрический петлевой нагреватель, а справа установлена задвижка, связанная с системой холодного водоснабжения. На крышке слева установлена задвижка, связанная с системой горячего водоснабжения потребителей. При таком выполнении максимально используется энергия ветра для преобразования ее в тепловую энергию. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относиться к энергетике, а именно к энергетическим установкам, использующим для своей работы энергию ветра, и предназначено для нагрева воды для бытовых и производственных нужд.

Известен фрикционный нагреватель, содержащий бак с нагреваемой средой, на дне которого установлен неподвижный диск, контактирующий с подвижным диском, имеющий с боков лопасти, причем он через вертикальный вал соединен с ветродвигателем (А.С. №1627790, СССР)

В известном нагревателе теплопередача производиться только через стенку бака, перенос тепла теплоносителем отсутствует.

Известен теплогенератор гидравлический, включающий цилиндрический корпус с крышкой и днищем, вертикальный вал, размещенный в опорном и упорном подшипниках, патрубки входа холодной и выхода горячей воды и закручивающего устройства, состоящего из полуцилиндров в два ряда (Патент РФ №2228503).

В известном теплогенераторе отсутствует фрикционный нагреватель и емкость с теплоаккумулирующим составом.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является пылеконструктор, содержащий корпус с установленным в его нижней части завихрителем, патрубок для отвода аэросмеси, выхлопную трубу для отвода паров и трубопровод для подачи воздуха, установленный по оси корпуса (АС №317863, СССР)

Известный пылеконструктор не предназначен для нагрева воды, в его конструкции не предусмотрено преобразование одного вида энергии в другую.

Технический результат, заключающийся в максимальном использовании энергии ветра и преобразовании ее в тепловую энергию для нагрева воды, обеспечивается за счет того, что ветровой водонагреватель содержит цилиндрический корпус, крышку и внизу емкость, по оси корпуса установлен вертикальный вал, имеющий сверху полумуфту отбора мощности, а снизу к нему жестко прикреплен подвижный диск с лопастями, контактирующий с неподвижным диском. Согласно изобретению неподвижный диск установлен на параболической емкости, жестко прикрепленной нижним и верхним завихрителями к корпусу. В крышке установлен опорный подшипник, через который проходит вал, имеющий в верхней части прикрепленные к нему верхнюю и нижнюю насосные крыльчатки, а также ниже них подвижные лопасти, установленные порядно между неподвижными лопастями, прикрепленные к внутренней стенке корпуса. Снаружи к корпусу с обеих сторон через патрубки сверху и снизу присоединены теплообменники типа «труба в трубе», состоящее из нижних и внутренних труб, причем внутренние трубы снабжены оребрением и присоединены к корпусу, в нижней его части, между завихрителями, а в верхней части они размещены в крестовинах, прикрепленные внутри наружных труб, имеют сверху шайбы с калиброванными отверстиями. Внутри теплообменника, слева, через патрубок с фланцем установлен электрический петлевой нагреватель, электрически через провода связан с электрощитом. Справа, внизу теплообменника установлена задвижка, связанная с системой холодного водоснабжения, а на крышке, слева, установлена задвижка, связанная с системой горячего водоснабжения, завихрители, установленные в нижней части корпуса, выполнены из расчета производить крутку движущейся жидкости в разных направлениях, т.е. один по часовой стрелке, а другой против, если смотреть сверху.

На чертеже показан схематично вертикальный разрез предложенного ветрового водонагревателя.

Водонагреватель содержит цилиндрический корпус 1 крышку 2 и внизу емкость 3. Внутри корпуса 1, по его оси, установлен вертикальный вал 4, имеющий сверху полумуфту 5 отбора мощности, а снизу к нему жестко прикреплен подвижный диск 6 с лопастями 7, контактирующий с неподвижным диском 8, установленным на параболической емкости 9, жестко прикрепленной нижним 10 и верхним 11 завихрителями к корпусу 1 соответственно. В крышке 2 установлен опорный подшипник 12, через который проходит вал 4, имеющий в верхней части прикрепленные к нему верхнюю 13 и нижнюю 14 насосные крыльчатки, а также ниже них подвижные лопасти 15, установленные порядно между неподвижными лопастями 16, прикрепленные к внутренней стенке корпуса 1. Снаружи к корпусу 1, с обеих сторон, через патрубки 17 и 18 сверху и патрубки 19 и 20 снизу присоединены теплообменники типа «труба в трубе», состоящие из наружных труб 21 и внутренних труб 22, снабженные оребрением 23, присоединенные к корпусу 1, в нижней его части, между завихрителями 10 и 11. Трубы 22 в верхней части размещены в крестовинах 24, прикрепленные внутри труб 21, имеют сверху шайбы 25 с калиброванными отверстиями. Внизу теплоообменника, слева, через патрубок 26 с фланцем установлен электрический петлевой нагреватель 27, электрически через провода связан с электрощитом (не показан). Корпус 1 и теплообменники установлены на опорах 28 и 29 соответственно. Внизу теплообменника, справа, установлена задвижка 30, связанная с системой холодного водоснабжения (не показана), а на крышке 2, слева, установлена задвижка 31, связанная с системой горячего водоснабжения различного назначения объектов.

Насосные крыльчатки 13 и 14 могут быть по конструкции одинаковыми или разными, а также и по производительности. Подвижные лопасти 15 выполнены в виде полуцилиндров, четыре и более штук в одном ряду. Лопасти 7, прикрепленные с торцов диска 6, четыре и более штук, при вращении прижимают его к неподвижному диску 8. Параболическая емкость 9 заполнена теплоаккумулирующим составом, изменяющего свое агрегатное состояние в зависимости от температуры проходящей вдоль ее вверх жидкости (воды). Внутренние трубы 22 могут быть снабжены оребрением 23 с убыванием из высоты по ходу движения жидкости или возрастанием (см. чертеж), а также могу быть выполнены одинаковой высоты по всей длине трубы 22. Завихрители 10 и 11, установленные в нижней части корпуса, выполнены из расчета производить крутку движущейся жидкости в разных направлениях, т.е. один по часовой стрелке, а другой против, если смотреть сверху.

Ветровой водонагреватель работает следующим образом.

Задвижку 30 подключают к системе холодного водоснабжения, открывают задвижку 31 и задвижку 30. Вода снизу будет подниматься вверх и вытеснять воздух, как в корпусе 1, так и в теплообменниках. При выходе из задвижки 31 воды ее закрывают и подключают к системе горячего водоснабжения. Подключают вал 4 полумуфтой 5 к полумуфте ветродвигателя (не показан) и тем самым начнется процесс вращения вала 4 крыльчаток 13 и 14, подвижных лопастей 15 и подвижного диска 6. Насосные крыльчатки 13 и 14 в средней нижней части засасывают воду и своими лопастями отбрасывают ее к внутренней стенке корпуса 1. Через патрубки 17 и 18 вода попадает в теплообменники, т.е. в наружные 21 и внутренние 22 трубы и через патрубки 19 и 20 попадает в емкость 3 и нижнюю часть корпуса 1. Затем вода завихряется в завихрителе 10 в одну сторону, а в завихрителе 11 - в другую, обтекает емкость 9, неподвижный 8 и подвижный 6 диски, поступает к подвижным 15 и неподвижным 16 лопаткам и затем снова к насосным крыльчаткам 14 и 13. Процесс циркуляции продолжается и остановится только при отсутствии ветра, т.е. перестанет работать ветродвигатель. Преобразование механической энергии, трение потока воды об стенки труб 21 и 22, оребрение 23, стенки завихрителей 10 и 11, а также скольжение и отбрасывание воды лопастями 15 преобразуется в тепловую энергию, за счет которой вода и теплоаккумулирующий состав в емкости 9 будут нагреваться. Нагрев воды будет также производиться за счет трения подвижного диска 6 об неподвижный диск 8. При нагреве воды, например, до 65÷70°С в корпусе 1 задвижку 31 открывают и горячую воду используют на бытовые или технические нужды.

При временном отсутствии ветра аккумулирующий состав емкости 9 отдает свое избыточное тепло оставленному потоку воды и через задвижку 31 будет выходить вода с приемлемой для потребителя температурой. При возобновлении ветра и работы ветродвигателя вода снова начнет нагреваться. При длительном прекращении ветра включают в работу электрический нагреватель 27, а при его возобновлении нагреватель 27 отключают.

Установка на внутренних трубах 22 шайб 25 уменьшает до 50% поток воды по их прохождению, заставляя основной его поток двигаться внутри наружных труб 21.

Предлагаемый ветровой водонагреватель прост по конструкции, надежный в работе, не требует постоянного наблюдения, экономия электрической энергии очевидна. Он может использоваться в садовых домиках, чабанских точках, фермерских хозяйствах, турбазах и др., а также в объектах в качестве водонагревателя или отопительного котла при закрытых задвижках 30 и 31.

1. Ветровой водонагреватель, содержащий цилиндрический корпус, крышку и внизу емкость, по оси корпуса установлен вертикальный вал, имеющий сверху полумуфту отбора мощности, а снизу к нему жестко прикреплен подвижный диск с лопастями, контактирующий с неподвижным диском, отличающийся тем, что неподвижный диск установлен на параболической емкости, жестко прикрепленной нижним и верхним завихрителями к корпусу, а в крышке установлен опорный подшипник, через который проходит вал, имеющий в верхней части прикрепленные к нему верхнюю и нижнюю насосные крыльчатки, а также ниже них подвижные лопасти, установленные порядно между неподвижными лопастями, прикрепленные к внутренней стенке корпуса, а снаружи к корпусу с обеих сторон через патрубки сверху и снизу присоединены теплообменники типа «труба в трубе», состоящие из наружных и внутренних труб, причем внутренние трубы снабжены оребрением и присоединены к корпусу в нижней его части между завихрителями, а в верхней части они размещены в крестовинах, прикрепленных внутри наружных труб, имеющих сверху шайбы с калиброванными отверстиями, внизу теплообменника, слева, через патрубок с фланцем установлен электрический петлевой нагреватель, электрически через провода связанный с электрощитом, справа внизу теплообменника установлена задвижка, связанная с системой холодного водоснабжения, а на крышке слева установлена задвижка, связанная с системой горячего водоснабжения.

2. Ветровой водонагреватель по п.1, отличающийся тем, что завихрители, установленные в нижней части корпуса, выполнены из расчета производить крутку движущейся жидкости в разных направлениях, т.е. один по часовой стрелке, а другой против, если смотреть сверху.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для получения тепловой энергии:- автономно для подачи перегретого пара на промышленные и бытовые теплообменники, турбоустановки, турбогенераторы и другие потребители перегретого водяного пара;- в ядерных энергетических установках с реакторами типа ВВЭР как для непосредственного перегрева насыщенного пара, так и для смешения насыщенного пара с перегретым паром с целью повышения коэффициента полезного действия, увеличения мощности, сокращения расхода охлаждающей воды, понижение влажности пара перед последними ступенями турбин, что позволит заменить турбины влажного пара на турбины перегретого пара для атомных электрических станций и транспортных установок, например, судовых и корабельных с повышением коэффициента полезного действия, мощности, надежности и безопасности эксплуатации;- по мощности и своим весогабаритным характеристикам энергетическая установка может быть использована в транспортных энергоустановках железнодорожного типа;- при заводском блочном исполнении агрегатов установки она может доставляться на стройплощадку посредством: автомобильного транспорта, например трейлер с тягачом типа «Faun», воздушным транспортом транспортным самолетом типа «Руслан», экранопланом, водным транспортом речным и морским.

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к мобильным автономным устройствам для получения тепловой и электрической энергии, и может быть использовано для электрообеспечения, отопления и горячего водоснабжения различных стационарных и временно развернутых помещений различного назначения, не имеющих централизованных источников энергии, в т.ч.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к агрегатам, предназначенным для работы в замкнутых системах теплоснабжения. .

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к использованию низкотемпературной энергии земного грунта. .

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для нагрева жидкости. .

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к устройствам для получения тепла, образующегося иначе, чем в результате сгорания топлива, и может быть использовано для тепло- и горячего водоснабжения объектов бытового и промышленного назначения.

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в центробежных насосах при перекачивании жидкости с повышенной вязкостью. .

Изобретение относится к способам и устройствам для получения тепла для обогрева зданий и сооружений. .

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в системах отопления, для подогрева воды, нефти и др. .
Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к системам теплоснабжения помещений

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в системе использования низкотемпературной энергии, содержащей контур коллектора, заполненного первым рабочим раствором, теплопередающий контур, заполненный вторым рабочим раствором, теплообменник, выполненный с возможностью теплопереноса между рабочими растворами контура коллектора и теплопередающим контуром

Изобретение относится к средствам извлечения геотермальной энергии массива горных пород и может использоваться для обогрева зданий и сооружений

Изобретение относится к области теплотехники, к конструкциям агрегатов, преобразующих кинетическую энергию потока в тепловую, и может быть использовано в системах отопления зданий, транспортных средств, подогрева жидкости

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в водонагревателях, где тепло генерируется только при течении воды

Изобретение относится к получению тепла, образующегося иначе, чем в процессах горения

Изобретение относится к теплоэнергетике

Изобретение относится к энергетике и может использоваться для отопления жилых и нежилых помещений

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для теплоснабжения и горячего водоснабжения децентрализованных объектов малой мощности с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ)
Наверх