Тепловой аккумулятор ю.к.рашидова

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«i800512

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 131273 (21) 2696315/24-06 с присоединением заявки йо (23) Приоритет

Опубликовано 300181. Бюллетеиь М 4

Дата опубликования описания 310181 (5 )М. Кл, Р 24 J 3/02

1 осударственный комнтет

СССР яо делам нзобретеннй н открытнй (53) УДН 662 997 (088.8> (72) Автор изобретения

Ю. К. Рашидов

Зональный научно-исследовательский и проектный .институт типового и экспериментального проектирования жилых и общественных здании "ТашЗНИИЭП" (71) Заявитель (54) ТЕПЛОВОИ АККУМУЛЯТОР Ю. К. РАШИДОВА

Изобретение. относится к гелиотехнике и предназначено для использования в системах гелиотеплоснабжения.

Известен тепловой аккумулятор, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода аккумулирующей среды, разделенный вертикальной коаксиальнои перегородкой на сообщающиеся между собой внутреннюю и наружную полости, и змеевики зарядки и разрядки, установленные соответственно в нижней части внутренней полости и в верхней части наружной полости корпуса (13.

Наличие вертикальной перегородки, а также расположение змеевиков зарядки и разрядки соответственно в нижнеи и э верхней частях внутренней и наружной полостей обеспечивает интенсивный теплообмен между теплоносителем, циркулирующим в змеевиках, и аккумулирующеи средой.

Недостаток известного аккумулятора в том, что аккумулирование тепла в нем осуществляется одновременно всем объемом аккумулирукщей среды. Это увеличивает продолжительность зарядки аккумулятора до температуры, при которой возможен отбор тепла и снижает его аккчмулирующую способность при аккумулировании неоольших количеств тепла в системах гелиотеплоснабжения, характеризующихся переменной и прерыви"..òîé теплопроизводительностью приемника солнечной энергии.

Цель изобретения — поэышение аккумулирующей способности.

Поставленная цель достигается тем, что аккумулятор дополнительно содержит открытый снизу сосуд, расположенный э нижней части внутренней полости и частично заполненный средой, удельный вес которой меньше удельного веса аккумулирующей среды, и вторую вертикальную перегородку,. расположенную коаксиально первой и разделяющей наружную полость на внутренний и внешний отсеки, сообщенные между собой э верхней части непосредственно, а в нижней — каналом, снабженным отводом, введенным в сосуд. . Вторая перегородка может быть выполнена из теплоизоляционного материала.

На фиг. 1 показан тепловой аккумулятор; на фиг. 2 — распределение аккумулир ющей среды и среды, частично заполняющей открытый снизу

800512

Перед заполнением аккумулятора аккумулигующей средой сосуд 9 должен быть заполнен воздухом или маслом. При использовании воздуха он сам заполняет сосуд, а при использовании масла применяют стакан

17, который заполняется маслом. Это приводит к заполнению сосуда 9 маслом до уровня свободного конца отвода 14, поэтому сосуд 9 необходимо предварительно опустить, чтобы обеспечить почти полное вытеснение воздуха иэ-под сосуда маслом.

65 сосуд в качестве которой используют воздух в режиме нагрева аккумулирующей среды; на фиг. 3 — то же, в режиме циркуляции холодного теплоносителя через змеевик зарядки; на фиг. 4 — то же, что на фиг. 2, но

5 при использовании масла B качестве среды, частично заполняющей сосуд на фиг. 5 —,то же, что на фиг. 3, но при использовании масла в качестве частично заполняю10 щей среды.

Тепловой аккумулятор содержит корпус 1 с патрубками 2, 3 подвода и отвода аккумулирующей среды, разделенный вертикальной коаксиальной перегородкой 4 на сообщающиеся между с об ой в нутре н нюю и наружную полос ти

5,6, и змеевики 7,8 зарядки и разрядки, установленные соответственно в нижней части внутренней полости 5 и в верхней части наружной полости 20 б корпуса 1. Аккумулятор дополнительно содержит открытый снизу сосуд

9, расположенный в нижней части внутренней полости 5 и частично заполненной воздухом(фиг. 2 и 3)или маслом(фиг. 4 и 5)и вторую вертикальную перегородку 10, расположенную коаксиально первой перегородке

4 и разделяющей наружную полость б на внутренний и внешний отсеки 11, ЗО

12, сообщенные между собой в верхней части непосредственно, а в нижней — каналом 13, снабженным отводом 14, введенным в сосуд 9. Вторая перегородка 10 выполнена из теплоизоляционного материала.

Аккумулятор содержит также третью вертикальную перегородку 15, служащую для интенсификации теплообмена между аккумулирующей средой и змеевиком 8 разрядки, перфорированную 40 трубу 16, расположенную по периметру корпуса 1 и соединенную с патрубком 2, стакан 17, внутри которого с зазором расположен сосуд 9 при использовании масла или различных $$ нефтепродук тов .

Подбор среды в сосуде 9 осуществляется исходя из интервала рабочих температур аккумулятора, высоты дополнительной перегородки 10 и высоты проникновения свободного конца отвода 14 в среду сосуда 9.

Акк умулятор запол няетс я аккумулирукщей средой, например водой, через патрубок 2. Вода при этом поступает во внешний отсек 12, а оттуда по каналу 13, отводу 14, через воздух (масло), который благодаря своему малому удельному весу всплывает на поверхность поступающей воды и скапливается в верхней части сосуда 9, во внутреннюю полость 5.

Зарядка аккумулятора происходит следующим образом.

В начальный момент, когда температура воды в отсеке 12 и во внутренней полости 5 одинакова, воздух (масло) в сосуде 9 и в отводе 14 займет уровень

А-А (фиг. 2 и 4),так как воздух(масло) испытывает одинаковое давление воды с обеих сторон перегородки 10.При циркуляции через змеевик 7 зарядки горячего теплоносителя во внутренней полости 5 вода будет нагреваться и подниматься вверх, а в отсеке 11 опускаться вниз. Это приведет к возникновению циркуляции за счет разности удельных весов холодной и горячей воды и обеспечит интенсивный теплообмен между водой в полости 5 и змеевиком 7.

По мере нагрева воды ее удельный вес будет уменьшаться и давление столба воды на воздух (масло)со стороны полости 5 будет меньше, чем со стороны отсека 12, поэтому уровень воды в отводе 14 начнет подниматься (фиг. 2 и 41 и при достижении в полости 5 рабочей температуры, начнется поступление в нее холодной воды из отсека 12. Нагретая до рабочей температуры вода вытеснится из полости

5 в верхнюю часть отсека 12 и образует там слой горячей воды. Это приведет к возникновению циркуляции по большому контуру (фиг. 1) за счет разности удельных весов воды в полости 5 и в отсеке 12. Воздух (масло) препятствует циркуляции воды по большому контуру и выполняет роль постоянного гидравлического сопротивления, так как для того, чтобы выдавить воздух (масло1 из отвода 14 на высоту необходимо давление. Поэтому: циркуляция по большому контуру возникает только тогда, когда циркуляционный напор сравнивается или становится больше гидравлического сопротивления воздуха или масла. При этом гидравлическое сопротивление воздуха (масла) не зависит от расхода и поэтому при увеличении подвода тепла к змеевику 7 по большому контуру начинает циркулировать больший расход воды при постоянной величине циркуляционного напора, что обеспечивает почти постоянную температуру воды на выходе из внутреннеи полости 5 в отсек 12.

При циркуляции воды по большому контуру она нагревается до рабочей

800512 температуры аккумулятора за один оборот и тепловой фронт горячей воды в отсеке 12 продвигается сверху вниз пропорционально циркуляционному расходу. В процессе аккумулирования вода в отсеке 12 будет расслаиваться на два слоя — горячий, имеющий рабочую температуру аккумулятора, и холодный.

Разрядка аккумулятора осуществляется и= верхней части отсека 12 через змеевик 8. разрядки (отбор тепла по закрытой схеме на горячее водоснабжение) и через патрубки 2,3 под-. вода и отвода аккумулирующей среды отбор тепла по открытой схеме на отопление). При этом змеевик 8 разрядки отбирает тепло от горячей воды, поступающей из верхней части отсека 12 или отсека 11 в момент одновременнои зарядки, что приводит к возникновению циркуляции и интенсивному теплообмену между змеевиком 8 и горячей водой, так как перегородка 15, исключая перемешивание охлажденной воды с горячей, увеличивает циркуляционный напор. создает тягу наподобие дымовой трубы, но в обратном направлении. Охлажденная вода опускается в нижнюю часть отсека 12 и вытесняет горячую воду вверх, что на фиг. 1 изображено пунктирными стрелками. При разрядке аккумуля-.ора через патрубки 2 и 3 горячая вода забирается из верхней части отсека 12, а охлажденная — возвращается в нижнюю чзсть отсека через перфорированную трубу 16, которая позволяет равномерно распределить ее по периметру корпуса 1, что обеспечивает минимальное перемешивание охлажденнои воды с горячен в отсеке

12 даже при наличии принудительной циркуляции в контуре разрядки.

В процессе разрядки тепловой фронт горячей воды продвигается снизу вверх, то есть в обратном направлении его продвижению в процессе зарядки (фиг. 1) поэтому результирующее продвижение теплового фронта горячей воды в <аждый момент времени зависит от соотношения поступающего и отбираемого тепла.

При циркуляции холодного теплоносителя через змеевик 7 зарядки из аккумулятора теряется тепло из объема воды, находящейся ниже верхнего уровня змеевика, причем только из внутреннеи полости S, так как воздух (масло )препятствует движению охлажденнои воды в отсек 12 фиг. 3 и 5 и возникновению обратной циркуляции, а дополнительная перегородка 10, выполненная иэ теплоизоляционного материала, уменьшает до минимума теплопотери. Это обеспечивает диодность зарядки.

В предлагаемом тепловом аккумуляторе происходит температурное расслоение аккумулир щей среды и осуществляется аккумулирование тепла только в такой части среды, которую можно нагреть до рабочей температуры.

Зто сокращает продолжительность зарядки аккумулятора до температуры, при которой возможен отбор тепла, и повышает его аккумулирующую способ— ность, так как аккумулирование даже небольшого количества тепла в аккумуляторе происходит беэ потерь темпе15 ратурного потенциала, благодаря аккумулированию ке во всем объеме аккумулятора, а только в его части, что уменьшает долю балластного тепла в аккумуляторе и увеличивает долю полезного. Хранение тепла до следующего цикла нагрева происходит с теплопотерями, т. е. повышаегся полезная аккумулирующая способность аккумулятора.

Формула изобретения

1. Тепловой аккумулятор, содержа30 щий корпус с патрубками подвода и отвода аккумулирующей среды, разделенный вертикальной коаксиальной перегородкок на сообщающиеся между собой внутреннюю и наружную полос35 ти, н змеевики зарядки и разрядки, установленные соответственно в нижней части внутренней полости и в верхнеи части наружной полости корпуса, отличающийся теМ, 4О MTo c целью повышения аккумулирую щей способности, аккумулятор дополнительно содержит открытый снизу сосуд, расположенный в нижней части внутренней полости и частично заполненный средой удельный вес ко45 торой меньше удельного веса аккумулирующей среды, и вторую вертикальную перегородку, расположенную коаксиально первой и разделяющей наружную полость на внутренний и

5О внешний отсеки. сообщенные между собой в верхней части непосредственно, а в нижней — каналом, снабженным отводом, введенным в сосуд.

2. Аккумулятор по и. 1, о т л и55 ч а ю щ и и с я тем, что вторая перегородка выполнена из теплоизоляционного материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 Заявка Великобритании 9 1397013, кл. F 8 D 1/02, опублик. 1975.

800512

Жиг. 4

Фиг, 5

Составитель A. Смирнова

Редактор А. Власенко Техред 1. Маточка Корректор О. Билак

Заказ 10372/41 Тираж 835 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4