Испаритель для тепловых насосов

Изобретение относится к теплотехнике, а именно к испарителям для тепловых насосов. Испаритель для тепловых насосов включает в себя монолитный алюминиевый ребристый теплообменник, в котором удаление льда обеспечивается за счет механических колебаний, вызываемых за счет изменения в импульсном режиме линейных размеров сердечника магнитостриктора, прикрепленного к нижнему торцу теплообменника, вызывая резонанс конструкции теплообменника. Оребрение выполнено таким образом, что угол между соседними ребрами скруглен. Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение удаления наледи с испарителя при минимальных затратах электроэнергии. 2 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к испарителям тепловых насосов.

Уровень техники

При работе воздушных тепловых насосов испаритель осуществляет забор низкопотенциального тепла из наружного воздуха. Для эффективного теплосъема существуют испарители различных форм, изготовленные из разнообразных материалов. Все существующие испарители имеют существенный недостаток: лед и иней накапливается на рабочих поверхностях, препятствуя теплообмену.

Из существующего уровня техники теплообменных аппаратов известен «Трубчатый теплообменник» (RU 2699851 С1) заявка 20.05.2019. опубл. 09.11.2019. Патентообладатель Акционерное общество «ОДК-Климо»(RU). Изобретение относится к области теплотехники и представляет собой трубчатый теплообменник, содержащий корпус, устройства для подвода и отвода теплоносителей и матрицу теплообменника, отличающуюся тем, что матрица теплообменника без сварных или паяных соединений выполнена монолитной и представляет собой ассиметричную конструкцию из трубок, уложенных слоями в плоскостях, перпендикулярных оси матрицы, причем трубки, расположенные в соседних слоях, перекрещиваются, а концы трубок соединены с осевыми каналами, параллельны оси матрицы.

Недостатком указанного технического решения является не способность работать при отрицательных температурах.

Из существующего уровня техники теплообменных аппаратов известен так же «Испаритель» (RU) 2230264 C2 заявка 01.07.2002. опублик.10.06.2004. Патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Газохолодтехник». Испаритель, содержащий, по крайней мере, два пластинчато-ребристых пакета, имеющих расположенные в чередующемся порядке каналы для охлаждающей среды с гофрированными поверхностями

внутри, образующими параллельно размещенные ячейки, и каналы для хладагента также с гофрированными поверхностями внутри, образующими параллельно размещенные ячейки, подключенные соответственно снизу к раздающему, а сверху к собирающему коллекторам, а также образованному между пакетами опускную полость для отвода неиспарившейся части хладагента.

Недостатком указанного технического решения является: непригодность для механического воздействия в виду наличия сборных соединений через которые передача механических колебаний невозможна, так же в ячейках между пластинами испарителя лед, возможно удалить только применив метод прогрева испарителя.

Также из существующего уровня техники известен «Испаритель- конденсатор для теплового насоса» (RU) 2200917 С2 заявка 01.19.1998. опублик. 20.03.2003. Патентообладатель МОДАЙН МЭНЬЮФЭКТУРИНГ

КОМПАНИ (Э ВИСКОНСИН КОРПОРРЭЙШН) (US)

Испаритель включает верхний блок резервуара-коллектора, имеющий ряд открывающихся вниз трубных пазов; нижний блок резервуара-коллектора, расположенный ниже нижней и верхние блоки соединены трубами, вытянутого сечения между трубами припаяны изогнутые пластины. Таким образом хладагент будет течь по нескольким путям одновременно.

Недостатком данного изобретения является паянная конструкция и наличие изогнутых пластин что препятствует распространению механических колебаний, лед так же будет накапливаться в изогнутых пластинах. Удаления его методом механических колебаний не даст желаемого результата.

Таким образом, все существующие в настоящее время испарители не предназначены для воздействия механических колебаний с формой, способствующей улучшению отторжению льда.

Следовательно, технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании заявленного изобретения, является отсутствие в арсенале технических средств способных бороться с наледью с наименьшими затратами электроэнергии.

Раскрытие сущности изобретения

Заявленное изобретение осуществляется для того, чтобы повысить коэффициент полезного действия испарителей в тепловых насосах, использующих наружный воздух в качестве источника тепла.

Техническим результатам заявленного изобретения является возможность эффективной работы испарителя при низких температурах хладагента, проходящего парожидкостную фазу в испарителе и не требующей проводить режим оттаивания, что значительно сокращает расход электроэнергии на разогрев испарителя до температуры плавления льда.

Технический результат достигается тем, что испаритель выполнен из материала, проводящего механические колебания и имеющего хорошие теплопроводные свойства, и имеет оребрение выполненное таким образом, что угол между соседними ребрами скруглен.

Матрица теплообменника изображена на Рис. 1. Испаритель (1) имеет отверстие в центре для движения хладагента снизу, в торце теплообменника крепится магнитостриктор (2) Рис. 2. В зависимости от производительности теплового насоса подбирается количество и длинна испарителей, а также мощность магнитостриктора, Удаление льда обеспечивается за счет механических колебаний, вызываемых за счет изменения в импульсном режиме линейных размеров сердечника магнитостриктора прикрепленного к торцу теплообменника, вызывая резонанс конструкции теплообменника. Лед разрушается и под действием гравитации отводится с теплосъемных ребер испарителя. Экспериментальным путем было выявлено, что успешное удаление происходит и при прямоугольной плоской форме. При воздействии в низкочастотном и высокочастотном диапазоне ток воздействия на испаритель весом от 2 до 8 кг не превышает 1А. Амплитуда колебания 10 мк., время воздействия 2-6 сек. Испаритель способен успешно работать при температурах хладагента ниже -70°С. Исходя из затрат электроэнергии представленный испаритель потребляет примерно в 500 раз меньше электроэнергии на удаление льда, чем на плавление его электротермическим методом. Данное изобретение можно применить в холодильных и климатических установках. В заявленном изобретении возможно применение других источников механических колебаний, а также амплитуды и силы тока воздействия на испаритель. Также испарители возможны различных форм, где дальнейший отвод после разрушения льда выполняется потоками воздуха создаваемых вентилятором.

Приведенные выше варианты осуществления используются только для того, чтобы помочь понять основную идею настоящего изобретения, при этом изобретение не может быть ограничено ею.

Испаритель для тепловых насосов, включающий в себя монолитный алюминиевый ребристый теплообменник, в котором удаление льда обеспечивается за счет механических колебаний, вызываемых за счет изменения в импульсном режиме линейных размеров сердечника магнитостриктора, прикрепленного к нижнему торцу теплообменника, вызывая резонанс конструкции теплообменника, а оребрение выполнено таким образом, что угол между соседними ребрами скруглен.