Солнечный водонагреватель



Солнечный водонагреватель
Солнечный водонагреватель

 


Владельцы патента RU 2624936:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") (RU)

Изобретение относится к гелиотехнике и предназначено для нагрева воды за счет преобразования солнечной энергии в тепловую энергию и может быть использовано в биотехнологической, пищевой, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности, а также в быту. Солнечный водонагреватель содержит вертикально расположенный прозрачный корпус. Внутри корпуса размещена емкость, окрашенная в черный цвет, с подводящим патрубком для воды, образованная поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров, крышкой и днищем. Внутренний полый цилиндр с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия, расположенные внутри корпуса под днищем емкости. Внутри емкости расположена многозаходная спиралевидная вставка с образованием раздельных каналов. Смежные каналы снабжены в верхней части вставки переливным патрубком. Каждый канал снабжен патрубком для отвода нагретой воды. Технический эффект: повышение эффективности солнечного водонагревателя за счет сокращения времени нагрева воды до заданной температуры. 2 ил.

 

Изобретение относится к гелиотехнике и предназначено для нагрева воды за счет преобразования солнечной энергии в тепловую энергию и может быть использовано в биотехнологической, пищевой, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности, а также в быту.

Известен солнечный водонагреватель, содержащий корпус с застекленной верхней крышкой, внутри которого размещена емкость для воды, окрашенная в черный цвет или с селективной наружной поверхностью, которая имеет патрубки для подвода холодной воды и отвода нагретой. Водонагреватель расположен горизонтально. Солнечные лучи проходят через застекленную верхнею крышку, падают на емкость, которая поглощает тепло лучей солнца, вода нагревается и выводится из емкости по мере необходимости, см. Н.В. Харченко. Монография. «Индивидуальные солнечные установки». М.: «Энергоатомиздат». 1991 г., с. 56-57, фиг. 25а.

Недостатком известного устройства является длительность нагрева воды, уменьшение длительности нагрева можно решить путем увеличения длины емкости для воды, а следовательно, и размера аппарата, что приводит к увеличению стоимости устройства, к тому же скорость нагрева воды зависит от угла поворота солнца и его высоты над горизонтом.

Наиболее близким по технической сущности является солнечный водонагреватель, содержащий вертикально расположенный прозрачный корпус, внутри которого размещена емкость, окрашенная в черный цвет, с подводящим и отводящим патрубками для воды, емкость для воды образована поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров, крышкой и днищем, внутри емкости расположена спиралевидная вставка, а внутренний полый цилиндр с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия, расположенные внутри корпуса под днищем емкости, см. патент RU №2555611, МПК F24J 2/04 (2006.01), 2014.

Недостатком известного солнечного водонагревателя является длительность нагрева воды, что обусловлено высокой теплопроводностью воды, например, по сравнению с воздухом, тепло нагретой воды быстро рассеивается по всему спиральному каналу, в результате чего скорость нагрева воды в емкости замедляется.

Задачей изобретения является повышение эффективности солнечного водонагревателя за счет сокращения времени нагрева воды до заданной температуры.

Техническая задача решается тем, что в солнечном водонагревателе, содержащем вертикально расположенный прозрачный корпус, внутри которого размещена емкость, окрашенная в черный цвет, с подводящим патрубком для воды, образованная поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров, крышкой и днищем, внутренний полый цилиндр с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия, расположенные внутри корпуса под днищем емкости, внутри емкости расположена спиралевидная вставка, согласно изобретению спиралевидная вставка выполнена многозаходной с образованием раздельных каналов, при этом смежные каналы снабжены в верхней части вставки переливным патрубком и каждый канал снабжен патрубком для отвода нагретой воды.

Решение технической задачи позволяет повысить эффективность солнечного нагревателя за счет сокращения времени нагрева воды до заданной температуры, что приводит к удобству его использования в промышленности и быту.

На фиг. 1 изображен общий вид солнечного водонагревателя в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А.

Солнечный водонагреватель состоит из прозрачного корпуса 1, внутри размещена емкость 2, окрашенная в черный цвет, которая образована поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров 3 и 4, днищем 5 и крышкой 6. Внутри емкости расположена многозаходная спиралевидная вставка 7, например, на фиг. 1 и 2 изображена двухзаходная спиралевидная вставка, которая образует два раздельных канала - а и b. Один из каналов, например канал а, снабжен патрубком 8 для подвода холодной воды, а каждый канал снабжен отдельным отводящим патрубком для воды 9 и 9'. Смежные каналы снабжены переливным патрубком 10, расположенным в верхней части многозаходной спиральной вставки. Внутренний полый цилиндр 4 с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия 11, которые расположены внутри корпуса под днищем емкости.

Солнечный водонагреватель может работать в периодическом и непрерывном режиме следующим образом.

В начальный момент времени (например, до восхода солнца) канал а через патрубок 8 заполняют холодной водой полностью или частично, при этом остальные каналы воды не содержат.

Нагрев воды осуществляют за счет тепла солнечных лучей, которые проходят через прозрачный корпус 1 и нагревают внешнюю поверхность емкости 2. Благодаря наличию многозаходной спиралевидной вставки 7, вся поглощенная солнечная энергия затрачивается на нагрев объема воды, находящегося в канале а. Дополнительно нагрев воды осуществляется за счет конвекции горячего воздуха из пространства, образованного прозрачным корпусом 1 и емкостью для воды 2, во внутренний полый цилиндр 4, который имеет в нижней части отверстия 11, расположенные внутри корпуса под днищем 5 емкости 2.

Если воду в аппарат подают непрерывно и не отводят из канала а, неиспользованная нагретая вода канала а начинает переливаться через переливной патрубок 10, расположенный в верхней части многозаходной спиральной вставки 7 в смежный канал b, откуда она при необходимости расходуется через отводящий патрубок 9'.

Наличие удлиненного внутреннего цилиндра 4 позволяет устанавливать водонагреватель в любом удобном месте над землей, обеспечивая доступ к водонагревателю максимального количества солнечных лучей.

Цилиндрическая греющая поверхность водонагревателя не зависит от угла поворота солнца. Это существенно упрощает конструкцию аппарата по сравнению с аппаратами, следящими за поворотом солнца.

Солнечный водонагреватель прошел испытания и по сравнению с прототипом показал удобство его эксплуатации, заключающееся в увеличении скорости нагрева воды в 2-4 раза.

Таким образом, совокупность признаков заявленного объекта по сравнению с прототипом обеспечивает повышение эффективности солнечного водонагревателя за счет сокращения времени нагрева, что приводит к удобству его использования в промышленности и быту.

Солнечный водонагреватель, содержащий вертикально расположенный прозрачный корпус, внутри которого размещена емкость, окрашенная в черный цвет, с подводящим патрубком для воды, образованная поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров, крышкой и днищем, внутренний полый цилиндр с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия, расположенные внутри корпуса под днищем емкости, внутри емкости расположена спиралевидная вставка, отличающийся тем, что спиралевидная вставка выполнена многозаходной с образованием раздельных каналов, при этом смежные каналы снабжены в верхней части вставки переливным патрубком и каждый канал снабжен патрубком для отвода нагретой воды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гелиотехнике. Многофункциональный солнечный коллектор-аккумулятор содержит корпус из теплоизолирующего материала, торцевое прозрачное ограждение, трубки теплоносителя, обложенные герметичными пакетами из эластичной прозрачной пленки, заполненными объемным абсорбером из теплоаккумулирующего материала, обладающего фазовым переходом плавления и оптическими свойствами серого тела, с обеих сторон пакетов закреплены фиксирующие решетки, прижатые двумя съемными пластинами прозрачного ограждения, прикрытыми откидными защитными крышками с внутренней зеркальной поверхностью, которые при помощи съемных петель установлены на П-образных профилях прямоугольной рамы, снабженной защелками и элементами крепления зеркальных концентраторов, образованных из открытых защитных крышек, которые в открытом положении коллектора установлены на петлях под углом 45-50 градусов относительно плоскости симметрии коллектора, которая ориентирована параллельно плоскости эклиптики, при этом теплоаккумулирующий материал с фазовым переходом плавления состоит из стеарина с добавлением черного жирорастворимого красителя типа гудрона или свечного F черный Black С.

Настоящее изобретение относится к металлическому устройству для аккумулирования тепловой энергии, используемому для аккумулирования тепловой энергии от внешнего источника, и в частности целью настоящего изобретения является предложение металлического устройства для аккумулирования тепловой энергии, которое аккумулирует, при высокой температуре, высокотемпературную солнечную энергию, собранную с помощью концентратора солнечной энергии и других устройств, и обеспечивает постепенное выделение тепловой энергии, благодаря чему значительно увеличивается аккумуляция солнечной энергии, которая является энергией природного источника.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным тепловым коллекторам, используемым в теплоснабжении зданий и сооружений. В солнечном тепловом коллекторе может нагреваться как жидкий теплоноситель, подаваемый потребителю, так и воздух, направляемый в отапливаемые помещения.

Изобретение относится к теплоэнергетике и гелиотехнике и может использоваться как элемент солнечной энергетической установки, преобразующей и сохраняющей энергию излучения солнца в виде тепловой энергии для горячего водоснабжения, отопления и кондиционирования воздуха в зданиях и сооружениях.

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к конструкциям устройств, использующих для нагрева воды солнечную энергию. Солнечный водонагреватель содержит корпус бака аккумулятора с вводным и выводным патрубками, выполненный из термоаккумулирующего материала, светопроводящее покрытие, выполненное в виде внешней оболочки корпуса, с образованием между ней и корпусом замкнутой полости.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано в системах солнечного теплоснабжения. Гелиосистема содержит жидкостную емкость 1 с прозрачным ограждением 2, заполненную низкокипящим теплоносителем 3, и паровую емкость 4 с теплоизоляционной крышкой 5 и теплообменником 6.

Изобретение относится к гелиотехнике и может быть использовано для нагрева воды при помощи солнца в системах отопления и горячего водоснабжения, как для бытовых потребителей, так и для сельскохозяйственных объектов.

Изобретение относится к области использования солнечной энергии, в частности к устройствам преобразования энергии светового излучения в тепло, и предназначено для получения горячей воды для бытовых нужд с помощью солнечного излучения.

Изобретение относится к энергетике, а именно к устройствам для горячего водоснабжения с использованием солнечной энергии с дублированием от источника электрической энергии (ветроэлектрической станции, электрического ввода и т.п.).

Изобретение относится к устройствам нагрева воды при помощи солнца и может быть использовано как для бытовых потребителей, так и для сельскохозяйственных объектов.
Наверх