Теплонасосная установка для получения тепловой энергии с применением магнитов (варианты)
Владельцы патента RU 2767538:
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) (RU)
Группа изобретений относится к оборудованию для получения тепловой энергии. Теплонасосная установка содержит ёмкость с водой или ее раствором (1) и снабжена циркуляционным насосом (2), трубопроводом теплообменника потребителя (3) и включенными в замкнутый контур теплоносителя компрессором (4), конденсатором (5), дроссельным вентилем (7) и испарителем (6), расположенным в ёмкости. При этом между ёмкостью с испарителем и дроссельным вентилем установлены два магнита (8), направленных разноименными полюсами друг к другу, выполненных в форме открытого тора с плоскостью в виде овалов с одной осью симметрии, не соприкасающихся с трубой теплоносителя (9). Во втором варианте магниты направлены разноименными полюсами друг к другу и выполнены в форме вытянутых прямоугольников. В третьем варианте четыре магнита направлены одноименными полюсами друг напротив друга и выполнены в форме открытого тора с плоскостью в виде овалов с одной осью симметрии. В четвертом варианте магнит имеет форму вытянутого кольца и направлен северным полюсом к ёмкости с испарителем. Повышается эффективность работы теплонасосной установки. 4 н.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к холодильной или тепловой технике, а именно к холодильным машинам или тепловым насосам, использующим воду и ее растворы в качестве теплоносителя, и может быть использовано в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и в бытовой сфере.
Известна система отопления жилого дома, обеспечивающая тепловой энергией отдельно стоящее здание путем работы теплового насоса за счет тепла, выделяющегося при фазовом переходе вода-лед, и содержит расположенный в подвале дома бассейн, в котором находится система вода-лед-вода, тепловой насос, расположенный с возможностью охлаждения воздуха в воздушном слое, расположенном над верхним слоем воды, и нагревом воздуха в отапливаемом помещении (патент РФ №2412401, МПК F24D 15/04, опубл. 20.02.2011). Кроме того, система содержит водяной насос, установленный с возможностью перекачивания воды из нижнего слоя в верхний слой, и вентилятор, установленный с возможностью откачивания воздуха через вытяжную трубу из указанного воздушного слоя в атмосферу вне дома, при этом указанный воздушный слой дополнительно сообщен с атмосферой.
Недостатками известной отопительной системы является то, что под жилым домом располагается большой открытый водный бассейн, что неприемлемо с точки зрения комфорта и санитарных норм, кроме того, отопительная система не замкнута и подвержена воздействию переменных факторов окружающей среды, а также сложность конструкции, низкий КПД системы и большие временные затраты для получения тепловой энергии.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является система отопления жилого дома с использованием теплового насоса, использующего энергию фазового перехода вода-лед, с использованием грунтового контура теплообменника, с применением двух емкостей и датчика контроля толщины слоя льда (патент РФ №2686717, МПК F24D 15/04, опубл. 30.04.2019).
Недостатками известной системы являются высокие капитальные затраты, вызванные необходимостью монтажа грунтового теплообменника и необходимость длительного ожидания для получения тепловой энергии.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы теплонасосной установки путем повышения скорости отдачи тепловой энергии от теплоносителя к потребителю.
В результате использования предлагаемого изобретения повышается эффективность работы теплонасосной установки путем повышения скорости отдачи тепловой энергии от теплоносителя к потребителю за счет того, что теплонасосная установка содержит включенными в замкнутый циркуляционный контур теплоносителя компрессор, конденсатор, испаритель, дроссельный вентиль, а также циркуляционный насос и трубопровод теплообменника потребителя и магниты, установленные между емкостью с испарителем и дроссельным вентилем, направленных разноименными полюсами друг к другу, не соприкасающимися друг с другом и с трубой теплоносителя, тем самым повышая скорость фазового перехода вода-лед, а нижняя часть емкости через циркуляционный насос соединена с трубопроводом теплообменника потребителя, который соединен с верхней частью емкости, образуя контур циркуляции тепловой энергии.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемая теплонасосная установка для получения тепловой энергии с применением магнитов, содержащая емкость с водой или ее раствором, согласно изобретению, снабжена циркуляционным насосом, трубопроводом теплообменника потребителя и включенными в замкнутый контур теплоносителя компрессором, конденсатором, дроссельным вентилем и испарителем, расположенным в емкости, при этом между емкостью с испарителем и дроссельным вентилем установлены два магнита, направленных разноименными полюсами друг к другу, выполненные в форме открытого тора с плоскостью в виде овалов с одной осью симметрии, не соприкасающимися друг с другом и с трубой теплоносителя, а нижняя часть емкости через циркуляционный насос соединена с трубопроводом теплообменника потребителя, который соединен с верхней частью емкости, образуя контур циркуляции тепловой энергии.
Технический результат достигается также тем, что предлагаемая теплонасосная установка для получения тепловой энергии с применением магнитов, содержащая емкость с водой или ее раствором, согласно изобретению, снабжена циркуляционным насосом, трубопроводом теплообменника потребителя и включенными в замкнутый контур теплоносителя компрессором, конденсатором, дроссельным вентилем и испарителем, расположенным в емкости, при этом между емкостью с испарителем и дроссельным вентилем установлены два магнита, направленных разноименными полюсами друг к другу, выполненные в форме вытянутых прямоугольников, не соприкасающимися друг с другом и с трубой теплоносителя, а нижняя часть емкости через циркуляционный насос соединена с трубопроводом теплообменника потребителя, который соединен с верхней частью емкости, образуя контур циркуляции тепловой энергии.
Технический результат достигается также тем, что предлагаемая теплонасосная установка для получения тепловой энергии с применением магнитов, содержащая емкость с водой или ее раствором, согласно изобретению, снабжена циркуляционным насосом, трубопроводом теплообменника потребителя и включенными в замкнутый контур теплоносителя компрессором, конденсатором, дроссельным вентилем и испарителем, расположенным в емкости, при этом между емкостью с испарителем и дроссельным вентилем установлены четыре магнита, направленных одноименными полюсами друг напротив друга, выполненные в форме открытого тора с плоскостью в виде овалов с одной осью симметрии, не соприкасающимися друг с другом и с трубой теплоносителя, а нижняя часть емкости через циркуляционный насос соединена с трубопроводом теплообменника потребителя, который соединен с верхней частью емкости, образуя контур циркуляции тепловой энергии.
Технический результат достигается также тем, что предлагаемая теплонасосная установка для получения тепловой энергии с применением магнитов, включающая емкость с водой или ее раствором, согласно изобретению, содержащая циркуляционным насосом, трубопроводом теплообменника потребителя и включенными в замкнутый контур теплоносителя компрессором, конденсатором, дроссельным вентилем и испарителем, расположенным в емкости, при этом между емкостью с испарителем и дроссельным вентилем установлен магнит, имеющий форму вытянутого кольца, направленный северным N полюсом к емкости с испарителем, не соприкасающийся с трубой теплоносителя, а нижняя часть емкости через циркуляционный насос соединена с трубопроводом теплообменника потребителя, который соединен с верхней частью емкости, образуя контур циркуляции тепловой энергии.
Известно, что магнитное поле влияет на структуру и свойства воды и повышает скорость кристаллизации воды (Власов В.А., Мышкин В.Ф., Хан В.А., Ижойкин Д.А., Гамов Д.Л. Анализ процессов, обуславливающих влияние магнитного поля на структуру и свойства воды / Научный журнал КубГАУ, №81(07), 2012 г.). В предлагаемой теплонасосной установке для получения тепловой энергии между емкостью с испарителем и дроссельным вентилем установлены магниты, направленные разноименными полюсами друг к другу, не соприкасающимися друг с другом и с трубой теплоносителя, тем самым повышая скорость фазового перехода вода-лед.
Сущность предлагаемой теплонасосной установки для получения тепловой энергии с применением магнитов поясняется чертежами.
На фиг 1. представлена общая схема теплонасосной установки для получения тепловой энергии с применением магнитов.
На фиг. 2 представлены два магнита выполненные в виде открытого тора с плоскостью в виде овалов одной осью симметрии, направленных разноименными полюсами друг к другу, не соприкасающимися друг с другом и с трубой теплоносителя.
На фиг. 3 представлены два магнита, выполненные в форме вытянутых прямоугольников, направленных разноименными полюсами друг к другу, не соприкасающимися друг с другом и с трубой теплоносителя.
На фиг. 4 представлены четыре магнита, направленных одноименными полюсами друг напротив друга, выполненные в форме открытого тора с плоскостью в виде овалов с одной осью симметрии, не соприкасающимися друг с другом и с трубой теплоносителя.
На фиг. 5 представлен магнит, имеющий форму вытянутого кольца, направленный северным N полюсом к емкости с испарителем, не соприкасающийся с трубой теплоносителя.
Теплонасосная установка для получения тепловой энергии с применением магнитов (фиг. 1) содержит емкость с водой или ее раствором 1, циркуляционный насос 2, трубопровод теплообменника потребителя 3, компрессор 4, конденсатор 5, испаритель 6, дроссельный вентиль 7, магниты 8, установленные между емкостью 1 с испарителем 6 и дроссельным вентилем 7 и трубу теплоносителя 9. Компрессор 4, конденсатор 5, испаритель 6 и дроссельный вентиль 7 образуют замкнутый циркуляционный контур теплоносителя (рабочего тела).
Нижняя часть емкости 1 через циркуляционный насос 2 соединена с трубопроводом теплообменника потребителя 3, который, в свою очередь, соединен с верхней частью емкости 1, образуя контур циркуляции тепловой энергии. Внутри емкости 1 расположен испаритель 6, соединенный с компрессором 4, который соединен с конденсатором 5, соединенным с дроссельным вентилем 7, образуя замкнутый циркуляционный контур теплоносителя (рабочего тела). Между емкостью 1 с испарителем 6 и дроссельным вентилем 7 установлены магниты 8, не соприкасающиеся с трубой теплоносителя 9.
Теплонасосная установка для получения тепловой энергии с применением магнитов работает следующим образом.
На фиг. 1 компрессор 4 откачивает пары теплоносителя из испарителя 6 и нагнетает их в конденсатор 5. В конденсаторе 5 пары теплоносителя охлаждаются, конденсируются и переходят в жидкое состояние. Далее жидкий теплоноситель по трубе теплоносителя 9 через дроссельный вентиль 7 подается в испаритель 6. На входе теплоносителя в испаритель 6 его давление падает с давления конденсации до давления кипения теплоносителя, происходит вскипание теплоносителя. Поступая в трубку испарителя 6, теплоноситель кипит, энергия, необходимая для кипения, в виде тепловой энергии, забирается водой или ее растворами емкости 1 от поверхности испарителя 6, тем самым охлаждая испаритель 6. Между дроссельным вентилем 7 и испарителем 6 установлены два магнита 8, обращенные разноименными полюсами друг к другу. Два магнита 8 (фиг. 2) выполнены в форме открытого тора с плоскостью в виде овалов с одной осью симметрии, направленные разноименными полюсами друг к другу, не соприкасающимися друг с другом и с трубой теплоносителя 9, тем самым повышая скорость фазового перехода вода-лед. Нагретая вода или ее раствор емкости 1 через циркуляционный насос 2 поступает в трубопровод теплообменника потребителя 3. Отдав тепло от теплоносителя трубопровода 3 потребителю, охлажденная вода или ее раствор перекачивается в емкость 1, для повторного нагрева.
В варианте (фиг. 3) теплонасосной установки установлены два магнита 8, направленные разноименными полюсами друг к другу, выполненные в форме вытянутых прямоугольников, не соприкасающимися друг с другом и с трубой теплоносителя 9, тем самым повышая скорость фазового перехода вода-лед и увеличивая скорость отдачи тепловой энергии от теплоносителя к потребителю.
В варианте (фиг. 4) теплонасосной установки установлены четыре магнита 8, направленные одноименными полюсами друг напротив друга, выполненные в форме открытого тора с плоскостью в виде овалов с одной осью симметрии, не соприкасающимися друг с другом и с трубой теплоносителя 9, тем самым повышая скорость фазового перехода вода-лед и увеличивая скорость отдачи тепловой энергии от теплоносителя к потребителю.
В варианте (фиг. 5) теплонасосной установки установлен магнит 8, имеющий форму вытянутого кольца, расположенный северным N полюсом к емкости 1 с испарителем 6, не соприкасающийся с трубой теплоносителя 9, тем самым повышая скорость фазового перехода вода-лед и увеличивая скорость отдачи тепловой энергии от теплоносителя к потребителю.
Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность работы теплонасосной установки путем повышения скорости отдачи тепловой энергии от теплоносителя к потребителю и может быть использовано для отопления жилого дома с использованием теплового насоса, использующего энергию фазового перехода вода-лед, а также в пищевой промышленности, в сельском хозяйстве и в бытовой сфере.
1. Теплонасосная установка для получения тепловой энергии с применением магнитов, содержащая ёмкость с водой или ее раствором, отличающаяся тем, что снабжена циркуляционным насосом, трубопроводом теплообменника потребителя и включенными в замкнутый контур теплоносителя компрессором, конденсатором, дроссельным вентилем и испарителем, расположенным в ёмкости, при этом между ёмкостью с испарителем и дроссельным вентилем установлены два магнита, направленных разноименными полюсами друг к другу, выполненных в форме открытого тора с плоскостью в виде овалов с одной осью симметрии, не соприкасающихся друг с другом и с трубой теплоносителя, а нижняя часть емкости через циркуляционный насос соединена с трубопроводом теплообменника потребителя, который соединен с верхней частью емкости, образуя контур циркуляции тепловой энергии.
2. Теплонасосная установка для получения тепловой энергии с применением магнитов, содержащая ёмкость с водой или ее раствором, отличающаяся тем, что снабжена циркуляционным насосом, трубопроводом теплообменника потребителя и включенными в замкнутый контур теплоносителя компрессором, конденсатором, дроссельным вентилем и испарителем, расположенным в ёмкости, при этом между ёмкостью с испарителем и дроссельным вентилем установлены два магнита, направленных разноименными полюсами друг к другу, выполненных в форме вытянутых прямоугольников, не соприкасающихся друг с другом и с трубой теплоносителя, а нижняя часть емкости через циркуляционный насос соединена с трубопроводом теплообменника потребителя, который соединен с верхней частью емкости, образуя контур циркуляции тепловой энергии.
3. Теплонасосная установка для получения тепловой энергии с применением магнитов, содержащая ёмкость с водой или ее раствором, отличающаяся тем, что снабжена циркуляционным насосом, трубопроводом теплообменника потребителя и включенными в замкнутый контур теплоносителя компрессором, конденсатором, дроссельным вентилем и испарителем, расположенным в ёмкости, при этом между ёмкостью с испарителем и дроссельным вентилем установлены четыре магнита, направленных одноименными полюсами друг напротив друга, выполненных в форме открытого тора с плоскостью в виде овалов с одной осью симметрии, не соприкасающихся друг с другом и с трубой теплоносителя, а нижняя часть емкости через циркуляционный насос соединена с трубопроводом теплообменника потребителя, который соединен с верхней частью емкости, образуя контур циркуляции тепловой энергии.
4. Теплонасосная установка для получения тепловой энергии с применением магнитов, содержащая ёмкость с водой или ее раствором, отличающаяся тем, что снабжена циркуляционным насосом, трубопроводом теплообменника потребителя и включенными в замкнутый контур теплоносителя компрессором, конденсатором, дроссельным вентилем и испарителем, расположенным в ёмкости, при этом между ёмкостью с испарителем и дроссельным вентилем установлен магнит, имеющий форму вытянутого кольца, направленный северным N полюсом к ёмкости с испарителем, не соприкасающийся с трубой теплоносителя, а нижняя часть емкости через циркуляционный насос соединена с трубопроводом теплообменника потребителя, который соединен с верхней частью емкости, образуя контур циркуляции тепловой энергии.
