Способ и устройство получения тепловой энергии из электрической


 


Владельцы патента RU 2557141:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО АГАУ) (RU)

Изобретение относится к теплоэнергетике и может найти применение в системах теплонагрева и отопления. Способ заключается в подаче холодной жидкости в корпус электродной нагревательной установки и ее нагреву. Нагрев жидкости ведут путем создания и поддержания горения низкотемпературной плазмы. Горение плазмы производят в замкнутом непроточном объеме жидкости промежуточного теплообменника, а нагрев жидкости ведут за счет омывания стенок теплообменника при пропускании ее через внутреннюю циркуляционную систему. Устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде электродной нагревательной установки, содержащей корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему. Устройство содержит замкнутый теплообменник с жидкостью, размещенный внутри корпуса и образующий своими стенками и стенками корпуса внутреннюю циркуляционную систему. Электродная система размещена в жидкости замкнутого теплообменника и включает отдельный изолированный электрод и стенки корпуса. Внутренняя циркуляционная система выполнена в виде размещенных в корпусе двух замкнутых полостей, соединенных друг с другом посредством диффузора. Изобретение позволяет улучшить технические показатели электродных установок прямого нагрева. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к прямому преобразованию электрической энергии в тепловую, и может найти применение в системах теплонагрева и отопления.

Известен способ получения тепловой энергии из электрической (являющийся прототипом), заключающийся в подаче холодной жидкости в корпус электродной нагревательной установки, ее нагреву и отводу потребителю путем создания и поддержания горения низкотемпературной плазмы, обеспечивающей заданную температуру жидкости (RU 2355953, 20.05.2009).

Недостатком данного способа является необходимость подготовки электросопротивления рабочей воды при эксплуатации установок, а также изменение структуры воды и ее ионизация.

Известно устройство для получения тепловой энергии из электрической, содержащей корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему (RU №2189541, 20.09.2002).

Устройство осуществляет нагрев воды и содержит полый корпус с патрубками подвода и отвода жидкости, соответственно присоединяемые к циркуляционной системе. Корпус выполняет функцию нулевого электрода. Внутри корпуса, соосно ему, установлен фазный электрод. Между корпусом и фазным электродом установлен промежуточный электрод, разделенный посредством теплоизоляторов на отдельные секции.

К недостаткам известного изобретения относятся сложная конструкция промежуточного электрода, представляющего собой по сути позистор с несколькими слоями, включающими в свой состав титанат бария и химически осажденный никель, и соответственно усложненная схема регулирования температуры нагрева жидкости.

Известно из патента PB №2151967, F24H, 1/20, 2000, изобретение, относящееся к области энергетики, которое может быть использовано в системах отопления зданий. Согласно изобретению жидкость нагревают в корпусе электродного нагревателя, между соосно установленными в корпусе фазным и нулевым электродами, в зазоре между которыми находится электроизоляционный материал, выполненный в виде пружины, один конец которой закреплен неподвижно, а второй снабжен приводом. Такое выполнение позволяет регулировать мощность нагревателя путем сжатия и растяжения пружины.

К недостаткам известного изобретения относятся ограниченные возможности по регулированию мощности установки, обусловленные небольшой разницей между максимальной и минимальной величиной межвиткового пространства используемой пружины. Кроме того, наличие специального привода для растяжения пружины усложняет конструкцию нагревателя.

Известно устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде электродной нагревательной установки, содержащей корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему (RU №2355953, 20.05.2009), - изобретение, предназначенное для прямого преобразования электрической энергии в тепловую.

Данное изобретение принято в качестве ближайшего аналога.

В этом изобретении нагрев жидкости осуществляется подачей напряжения на изолированные фазные электроды, установленные в корпусе, подключенном к нейтрали в виде отдельных групп нескольких электродов, равномерно расположенных по объему, и подключаемые по группам в зависимости от электрической проводимости воды и задаваемой температуры.

Рассмотренные изобретения и аналог имеют ряд недостатков, присущих электродным нагревателям прямого нагрева, в том числе:

- скачкообразное изменение температуры воды при изменении ее расхода;

- необходимость подготовки электросопротивления рабочей воды при эксплуатации установок;

- резкое изменение потребления электроэнергии при изменении температур воды.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является разработка экономичного способа преобразования электрической энергии в тепловую, а также простой по конструкции и габаритам установки, позволяющей автоматически осуществлять регулировку мощности и температуры нагрева жидкости в широком диапазоне нагрузок и видов жидкости без изменения структуры жидкости, то есть с существенным улучшением технических показателей электродных установок прямого нагрева.

В этом же заключается и технический результат, для достижения которого предназначено данное изобретение. Достижение указанного результата обеспечивается следующим образом.

Предложен способ получения тепловой энергии из электрической, заключающийся в подаче холодной жидкости в корпус электродной нагревательной установки, ее нагреву и отводу потребителю путем создания и поддержания горения низкотемпературной плазмы, обеспечивающей заданную температуру жидкости, отличающийся тем, что горение плазмы производят в замкнутом непроточном объеме жидкости промежуточного теплообменника, а нагрев жидкости ведут за счет омывания стенок теплообменника при пропускании ее через внутреннюю циркуляционную систему, при этом температуру жидкости в теплообменнике регулируют путем изменения тока преобразователем с широтно-импульсной модуляцией.

Предложено устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде электродной нагревательной установки, содержащей корпус снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему, которое дополнительно содержит замкнутый теплообменник с жидкостью, размещенный внутри корпуса и образующий своими стенками и стенками корпуса внутреннюю циркуляционную систему, при этом электродная система размещена в жидкости замкнутого теплообменника. Электродная система включает отдельный изолированный электрод и стенки корпуса. Внутренняя циркуляционная система выполнена в виде размещенных в корпусе двух замкнутых полостей, соединенных друг с другом посредством диффузора.

Принципиальная схема разработанной электродной нагревательной установки для реализации способа преобразования электрической энергии в тепловую представлена на фигуре 1.

Согласно изобретению установка содержит корпус 1, имеющий предпочтительно цилиндрическую форму, патрубки подвода 2 и отвода 3 жидкости, сообщающиеся с внешней циркуляционной системой. В корпусе размещены электродный теплообменник 4, включающий электрод 5 с изоляторами 6, и металлические стенки 7, 8 с днищами 9, 10, герметично соединенные с крышкой 11.

Внутренняя циркуляционная система содержит объем предварительного I и окончательного II нагрева, соединенных диффузором 12, по которым циркулирует жидкость из внешней системы предварительного омывания стенки 7 и 8 корпуса электродного теплообменика. Температура жидкости теплообменника измеряется датчиком температуры 13, подключенным к преобразователю 14 тока с широтно-импульсной модуляцией, соединяющим электрод с фазным проводом сети, нулевой провод сети подключен к заземленному корпусу устройства. Корпус может быть сделан из любого металла. Подвод внешней жидкости производят через трубчатый разделитель 15, содержащий входной патрубок 2 и питающие микроотверстия 16.

Электродная нагревательная установка, реализуя заявленный способ преобразования электрической энергии в тепловую, работает следующим образом.

В корпус электродного теплообменника заливается жидкость с заданной электропроводимостью, и его электроды подключаются к источнику питания, а через патрубки 2,3 подается жидкость из внешней циркуляционной системы. В зависимости от рабочей температуры внешней жидкости устанавливается режим работы установки, позволяющий получить необходимую температуру нагрева, например в пределах от 60 до 90°C, путем автоматического изменения среднего тока от преобразователя с широтно-импульсной модуляцией.

Таким образом жидкость внешнего контура нагревается без электродного воздействия, что позволяет использовать электронагревательную установку не только для нагрева воды, но и различных жидкостей.

1. Способ получения тепловой энергии из электрической, заключающийся в подаче холодной жидкости в корпус электродной нагревательной установки, ее нагреву и отводу потребителю путем создания и поддержания горения низкотемпературной плазмы, обеспечивающей заданную температуру жидкости, отличающийся тем, что горение плазмы производят в замкнутом непроточном объеме жидкости промежуточного теплообменника, а нагрев жидкости ведут за счет омывания стенок теплообменника при пропускании ее через внутреннюю циркуляционную систему, при этом температуру жидкости в теплообменнике регулируют путем изменения тока преобразователем с широтно-импульсной модуляцией.

2. Устройство для преобразования электрической энергии в тепловую, выполненное в виде электродной нагревательной установки, содержащее корпус, снабженный подводящим и отводящим патрубками, электродную систему, отличающееся тем, что дополнительно содержит замкнутый теплообменник с жидкостью, размещенный внутри корпуса и образующий своими стенками и стенками корпуса внутреннюю циркуляционную систему, при этом электродная система размещена в жидкости замкнутого теплообменника.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что электродная система включает отдельный изолированный электрод и стенки корпуса.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что внутренняя циркуляционная система выполнена в виде размещенных в корпусе двух замкнутых полостей, соединенных друг с другом посредством диффузора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам для получения низкотемпературного теплоносителя и обработки воздуха в электромагнитном поле. Изобретением решается задача повышения коэффициента полезного действия коаксиального нагревателя.

Изобретение относится к теплоэлектроэнергетике и может быть использовано для получения тепловой и электрической энергии в индивидуальных домах и квартирах. Сущность изобретения в том, что теплоэлектрический генератор для индивидуального энергоснабжения содержит подключенные друг к другу наружный и внутренний коробы, перекрытые с торцов крышками и днищами, образующими первичный и вторичный контуры, во внутреннем коробе расположена топка с газоходом, в котором расположены газовый коллектор и пластинчатый теплообменник, стенки и крышка наружного короба покрыты декоративными коробом и декоративной крышкой с образованием между ними щелей, стенки наружного и внутреннего коробов, крышек, днищ и вертикальных перегородок, соприкасающиеся с нагреваемой водой, выполнены с пазами, в которые вставлены ребра, представляющие собой теплоэлектрические секции, состоящие из последовательно соединенных термоэмиссионных преобразователей, концы которых соединены между собой контактными спаями, расположенных вдоль длины ребер в зонах нагрева и охлаждения, свободные концы с клеммами каждой теплоэлектрической секции присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенным с токовыводами.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в электроводонагревателях. Сущность изобретения в том, что электроводонагреватель включает внутренний бак, в котором заключена камера накопления воды, и соединительную муфту, одним концом присоединенную ко внутреннему баку а другим концом соединенную с узлом подачи и слива воды, служащим для подачи воды в камеру накопления воды и слива воды из камеры накопления воды.

Изобретение относится к области теплотехники, а именно к генераторам тепловой и электрической энергии. Изобретение может быть использовано для нагрева жидкого теплоносителя с системой циркуляции нагреваемой среды.

Изобретение относится к электрическим приборам, в которых нагревается вода. Электрическая водонагревательная система с ограниченным отложением накипи содержит емкость для приема воды, ограничивающую внутреннее накопительное пространство для нагреваемой воды.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в водонагревателях для коммунально-бытового водоснабжения. Сущность изобретения в том, что дополнительное нагревательное устройство для нагрева воды в баке (1) водонагревателя с тепловым аккумулятором, рассчитанное на размещение внутри упомянутого бака, которое включается при каждом акте потребления воды и нагревает только воду внутри указанного дополнительного устройства и имеет камеру, впускной патрубок, ведущий в упомянутую камеру, выпускной патрубок, выходящий из упомянутой камеры, электрическое сопротивление, помещающееся внутри упомянутой камеры и регулируемое датчиком расхода в то время, когда необходима вода.

Заявляемое техническое решение относится к области электронагревательных приборов, предназначенных для подогрева и испарения воды в расходном режиме и в составе замкнутых водяных и пароводяных контуров.

Изобретение относится к конструкции водонагревательной системы, предназначенной для обеспечения горячей водой в бытовых (домашних) условиях. Технический результат, на решение которого направлено настоящее изобретение, состоит в разработке такого технического решения, которое даже в случае частого или только небольшого забора горячей воды исключает эффект запаздывания, в то же время создавая условия для благоприятного расхода энергии, требует небольших исходных капиталовложений и может выполнять свои функции даже в отсутствие подачи большого количества энергии.

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к способам и устройствам для нагревания жидкого теплоносителя. .

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в электроводонагревателях для нагрева воды. .

Изобретение предназначено для приготовления пищи в походных условиях. Туристический кипятильник с нагнетателем воздуха содержит корпус (2), кассету (3) с топливом (4) и поворотную дверцу (7). Внутри кассеты (3) с топливом (4) установлен перфорированный воздухопровод (5), соединенный в верхней части с нагнетателем воздуха (6). Обеспечиваются повышение мощности устройства и возможность в качестве топлива использовать плохо горящие виды древесины. 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в водонагревателях и в электронных устройствах, нагревающих воду, для предотвращения или уменьшения образования накипи на нагревательных элементах. Предлагается способ нагрева воды нагревательными элементами, при котором подают два сигнала переменного тока с различными частотами между нагревательными элементами и противоэлектродами. При подаче сигналов переменного тока может быть также добавлена компонента постоянного тока. Предложено также применение сочетания различного напряжения переменного и постоянного тока в нагревательном элементе для предотвращения образования накипи в водонагревателе. Такой способ может быть реализован в водонагревательной системе, которая включена в электронное устройство. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.
Наверх