RU2568376C2 - Method of obtaining of heat energy from electric one and device for its implementation - Google Patents
Method of obtaining of heat energy from electric one and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568376C2 RU2568376C2 RU2014109992/06A RU2014109992A RU2568376C2 RU 2568376 C2 RU2568376 C2 RU 2568376C2 RU 2014109992/06 A RU2014109992/06 A RU 2014109992/06A RU 2014109992 A RU2014109992 A RU 2014109992A RU 2568376 C2 RU2568376 C2 RU 2568376C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- heating element
- housing
- walls
- electric
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к электронагревательным приборам, преобразующим электрическую энергию в тепловую, и может быть использовано для автономного обогрева помещений в качестве автономного локального отопительного устройства, а также в промышленных аппаратах и оборудовании различного назначения.The invention relates to a power system, and in particular to electric heaters that convert electrical energy into heat, and can be used for autonomous heating of premises as an autonomous local heating device, as well as in industrial apparatus and equipment for various purposes.
Известны способ получения тепловой энергии из электрической и устройство для его осуществления. Способ включает размещение резистивного электронагревательного элемента в окружении теплоаккумулирующего вещества, изолированного вместе с электронагревательным элементом в своем объеме от окружающего пространства теплосъемной поверхностью с образованием нагревательного устройства, размещение полученного одного или более нагревательных устройств в окружающее обогреваемое пространство, подвод к электронагревательному элементу электрической энергии и омывание теплосъемной поверхности устройства теплоносителем, в качестве которого использован воздух из помещения. При этом в качестве теплоаккумулирующего вещества используют твердое внутри поверхности электронагревательного элемента и газообразное вне поверхности электронагревательного элемента вещество (воздух), увеличение общего рабочего теплосъема нагревательного устройства в целом достигают за счет сопряженного между собой увеличения (развития) исходной площади поверхности теплосъема электронагревательного элемента, объема газообразного теплоаккумулирующего вещества вокруг него, площади самой теплосъемной поверхности нагревательного устройства, через создание зазора (расстояния) между этими рабочими поверхностями за счет интенсивности смывания теплосъемной поверхности нагревательного устройства воздухом из помещения, а также путем регулирования параметров электрического тока на электронагревательном элементе. Оптимальный нагрев электронагревательного элемента для заданного обогрева находят в диапазоне выше температуры окружающей среды, но ниже температуры электронагревательного элемента, выбранной с учетом возможности функционального выхода из строя электропроводки обогреваемого пространства, получают тем самым и используют для обогрева нагревательное устройство в виде газомолекулярного преобразователя тепла с малыми значениями удельной мощности и большими значениями коэффициента передачи тепла, используя его для преобразования электрической энергии в тепловую при условии Q=Евн, А=0, где Евн - внутренняя энергия газообразного вещества; А - работа по переносу тепла. Обогрев осуществляют при равенстве рабочих температур поверхности электронагревательного элемента и теплосъемной поверхности нагревательного устройства. При этом теплосъемную поверхность нагревательного устройства увеличивают дополнительно, делая ее волнистой, ребристой или гофрированной, а электронагревательный элемент нагревают до температуры ниже его свечения.A known method of producing thermal energy from electrical energy and a device for its implementation. The method includes placing a resistive electric heating element surrounded by a heat-accumulating substance, isolated together with an electric heating element in its volume from the surrounding space with a heat-removing surface to form a heating device, placing the obtained one or more heating devices in a surrounding heated space, supplying electric energy to the electric heating element and washing the heat-removing the surface of the device with a coolant, as a cat The air from the room was used. In this case, solid (inside the surface of the electric heating element and gaseous outside the surface of the electric heating element) substance (air) is used as a heat storage substance, an increase in the total working heat removal of the heating device as a whole is achieved due to the interconnected increase (development) of the initial surface area of the heat removal of the electric heating element, the gaseous volume heat-accumulating substance around it, the area of the heat-removing surface itself is heating of the device by creating a gap (distance) between the bearing surfaces due to the intensity teplosemnoy rinsing the surface of the heater of the room air, and also by controlling the parameters of the electric current to the electric heating element. The optimal heating of the electric heating element for a given heating is found in the range above the ambient temperature, but lower than the temperature of the electric heating element selected taking into account the possibility of a functional failure of the electrical wiring of the space to be heated, they thereby obtain and use for heating a heating device in the form of a gas-molecular heat converter with small values specific power and large values of the heat transfer coefficient, using it to convert electric ktricheskoy energy into heat under the condition Q = EVN, A = 0, where EVN - the internal energy of the gaseous substance; A - heat transfer work. Heating is carried out with equal working temperatures of the surface of the electric heating element and the heat-removable surface of the heating device. In this case, the heat-removing surface of the heating device is increased additionally, making it wavy, ribbed or corrugated, and the electric heating element is heated to a temperature below its glow.
Устройство для получения тепловой энергии из электрической содержит корпус, разделенный на две камеры - внешнюю и внутреннюю, снабженные входным и выходным отверстиями, во внутренней камере которого размещено, по меньшей мере, одно нагревательное устройство, включающее электронагревательный элемент, подключенный к источнику питания, и теплоаккумулирующее вещество и внутри выполненное в виде изолированного от внеобъемного пространства. При этом на входном отверстии корпуса размещено устройство принудительной циркуляции теплоносителя, например воздуха, по поверхности нагревательного устройства, например вентилятора. Обе камеры выполнены сообщающимися, входное отверстие в корпусе расположено напротив входного отверстия во внутреннюю камеру, а выходное отверстие внутренней камеры служит входным отверстием во внешнюю камеру. Теплоаккумулирующее вещество нагревательного устройства включает твердое внутри поверхности электронагревательного элемента и газообразное (воздух) вне поверхности нагревательного элемента вещество (патент РФ 2151346, F24H 7/00, 7/02, 7/04, опубл. 20.06.2000, бюл. 17).A device for generating thermal energy from electric energy comprises a housing divided into two chambers - an external and an internal one, equipped with inlet and outlet openings, in which at least one heating device is placed, including an electric heating element connected to a power source, and heat storage substance and inside made in the form of isolated from extra-large space. At the same time, a forced circulation device for a coolant, such as air, is placed on the inlet of the housing along the surface of a heating device, such as a fan. Both cameras are made communicating, the inlet in the housing is opposite the inlet to the inner chamber, and the outlet of the inner chamber serves as an inlet to the outer chamber. The heat-accumulating substance of the heating device includes a solid inside the surface of the electric heating element and gaseous (air) outside the surface of the heating element (patent RF 2151346,
Недостатками известных способа и устройства являются невозможность регулирования электропотребления и использования для горячего водоснабжения бытовых потребителей.The disadvantages of the known method and device are the inability to regulate power consumption and use for domestic hot water.
Известны способ и устройство для получения тепловой энергии из электрической. Способ получения тепловой энергии из электрической включает передачу энергии электростатическим аппаратом с помощью однородного электрического поля при постоянной величине тока в нагрузке, создавая температуру, достаточную для осуществления резистивного нагрева, при этом в качестве теплоносителя используют жидкость, причем регулирование температуры и задание разности потенциалов на входе электростатического аппарата осуществляют путем подбора емкости электростатического аппарата при фиксированной теплосъемной поверхности термостатов.A known method and device for producing thermal energy from electrical. A method of generating thermal energy from electric energy involves transferring energy by an electrostatic apparatus using a uniform electric field at a constant current level in the load, creating a temperature sufficient to effect resistive heating, using liquid as a heat carrier, moreover, temperature control and setting the potential difference at the electrostatic input the apparatus is carried out by selecting the capacity of the electrostatic apparatus with a fixed heat-removing surface MOD.
В устройство для получения тепловой энергии из электрической введен электростатический аппарат, содержащий набор конденсаторов переменного тока со схемой соединения, обеспечивающей индивидуальный заряд каждого конденсатора и одновременный суммарный разряд на одну нагрузку, размещенную в термостате. Внутренняя камера (зона теплообразования) и внешняя камера (зона теплосъема) герметично изолированы друг от друга. Входное и выходное отверстия внешней камеры либо замкнуты между собой вне устройства с образованием единой замкнутой системы циркуляции теплоносителя, либо разомкнуты с применением проточной системы (патент РФ 2201556, 2001, МПК F24H 1/20, опубл. 27.03.2003).An electrostatic apparatus containing a set of alternating current capacitors with a connection circuit providing an individual charge of each capacitor and a simultaneous total discharge per load placed in the thermostat is introduced into the device for receiving thermal energy from electrical energy. The inner chamber (heat-generating zone) and the outer chamber (heat-removal zone) are hermetically isolated from each other. The inlet and outlet openings of the external chamber are either closed to each other outside the device with the formation of a single closed circulation system for the coolant, or open using a flow system (RF patent 2201556, 2001, IPC
Недостатком указанных способа и устройства является невозможность их применения в других жидкостных средах, кроме воды.The disadvantage of these methods and devices is the impossibility of their use in other liquid media, except for water.
Известны способ получения тепловой энергии из электрической и устройство для его осуществления кутэр Петрова. Способ получения тепловой энергии из электрической включает размещение резистивного электронагревательного элемента в окружении теплоаккумулирующего вещества, в качестве которого используют керамический материал, изолированного вместе с электронагревательным элементом в своем объеме от окружающего пространства теплосъемной поверхностью с образованием термостата, и размещение полученного одного или более термостатов в окружающее обогреваемое пространство, подвод к электронагревательному элементу электрической энергии, нагрев электронагревательного элемента, регулирование температуры, задание разности потенциалов на входе электростатического аппарата и смывание теплосъемной поверхности устройства жидкой средой, передачу энергии электростатическим аппаратом, создание температуры, достаточной для осуществления резистивного нагрева, и нагрев жидкой среды до необходимой температуры. Электронагревательный элемент нагревают до температуры 700°С в течение 3-5 с, далее передают тепловую энергию от углеродистой нити к керамической нагревательной трубе в течение 5-10 мин, после чего генерируют тепловое и инфракрасное излучение, передают полученное тепло к нагреваемой воде, далее при достижении температуры 65°С в течение 68-75 мин отключают подачу электроэнергии на аппарат, затем остужают воду в течение 1,5 ч до температуры 40°С, после чего снова включают аппарат и повторяют этот цикл до выключения аппарата из электрической сети.A known method of producing thermal energy from electrical energy and a device for its implementation Peter's coater. A method of obtaining thermal energy from electric energy involves placing a resistive electric heating element surrounded by a heat-accumulating substance, which is used as ceramic material, insulated together with an electric heating element in its volume from the surrounding space with a heat-removing surface to form a thermostat, and placing the resulting one or more thermostats in a heated environment space, supply to the electric heating element of electric energy, heating electric heating element, temperature control, setting the potential difference at the inlet of the electrostatic apparatus and flushing the heat-removing surface of the device with a liquid medium, transferring energy to the electrostatic apparatus, creating a temperature sufficient to effect resistive heating, and heating the liquid medium to the required temperature. The electric heating element is heated to a temperature of 700 ° C for 3-5 s, then thermal energy is transferred from the carbon filament to the ceramic heating pipe for 5-10 minutes, after which heat and infrared radiation are generated, the resulting heat is transferred to the heated water, then at reaching a temperature of 65 ° C for 68-75 minutes, turn off the power to the apparatus, then cool the water for 1.5 hours to a temperature of 40 ° C, then turn on the apparatus again and repeat this cycle until the apparatus is turned off from the mains.
Устройство для осуществления способа получения тепловой энергии из электрической содержит по меньшей мере один резистивный электронагревательный элемент, состоящий из керамической нагревательной трубы с гидрофобным защитным слоем, подключенный к источнику питания, и теплоаккумулирующее вещество, в качестве которого используют керамический материал, изолированное от внеобъемного пространства. Керамическая нагревательная труба состоит из углеродной нити с защитным гидрофобным покрытием и нулевым водопоглощением, монолитного керамического цилиндра с отверстием для увеличения поверхности теплообмена и канала для укладки нагревательного элемента (патент РФ 2455579, МПК F24H 1/10, опубл. 10.07.2012).A device for implementing a method of producing thermal energy from electrical energy contains at least one resistive electric heating element, consisting of a ceramic heating pipe with a hydrophobic protective layer connected to a power source, and a heat-accumulating substance, which is used as a ceramic material isolated from extra-voluminous space. The ceramic heating pipe consists of a carbon filament with a hydrophobic protective coating and zero water absorption, a monolithic ceramic cylinder with an opening to increase the heat exchange surface and the channel for laying the heating element (RF patent 2455579, IPC F24H 1/10, published on July 10, 2012).
Недостатком данных способа и устройства является длительный период первичного нагрева (68-75 минут), а также более сложная, по сравнению со стандартными радиаторами, технология изготовления предлагаемого устройства.The disadvantage of the data of the method and device is the long period of primary heating (68-75 minutes), as well as more complicated, compared with standard radiators, manufacturing technology of the proposed device.
Наиболее близкими по технической сущности к заявляемому изобретению являются парокапельный нагреватель и способ получения по нему тепловой энергии из электрической.The closest in technical essence to the claimed invention are a steam-drop heater and a method for producing thermal energy from it from electric energy.
Способ получения тепловой энергии из электрической включает размещение теплосъемной поверхности в окружающее обогреваемое пространство, подвод к нагревательному элементу электрической энергии, нагрев электронагревательного элемента и теплоносителя до температуры кипения в течение времени до достижения заданной температуры теплосъемной поверхности, затем подачу электроэнергии прекращают до снижения температуры теплосъемной поверхности до установленного значения, после чего снова подают электроэнергию к нагревательному элементу и повторяют этот цикл.A method of obtaining thermal energy from electric energy includes placing a heat-removing surface in a surrounding heated space, supplying electric energy to a heating element, heating an electric heating element and a heat carrier to a boiling temperature for a time until a predetermined temperature of the heat-removing surface is reached, then the power supply is stopped until the temperature of the heat-removing surface reaches set value, after which electricity is again supplied to the heating element y and repeat this cycle.
Парокапельный нагреватель по данному способу содержит герметичный полый металлический корпус с патрубками, образующий нагревательную камеру, заполненную жидкостью-теплоагентом, размещенный внутри корпуса электронагревательный элемент с токоподводящими выводами. Причем нагревательная камера располагается наклонно, в сторону торцевой стенки корпуса с электронагревательным элементом, под углом к горизонту на разновеликих опорных стойках, разнесенных по концам корпуса, при этом электронагревательный элемент, закрепляемый в торцевой стенке корпуса нагревателя, размещается в нагревательной камере ниже уровня поверхности жидкости-теплоагента в рабочем состоянии (патент РФ 63038, МПК F24H 1/20, F22B 1/22, опубл. 10.05.2007).The vapor-droplet heater according to this method comprises a sealed hollow metal casing with nozzles forming a heating chamber filled with a heat-transfer fluid, an electric heating element with current-carrying leads located inside the casing. Moreover, the heating chamber is located obliquely, towards the end wall of the casing with the electric heating element, at an angle to the horizontal on different-sized support posts spaced at the ends of the casing, while the electric heating element fixed in the end wall of the heater casing is placed below the surface of the liquid - heat agent in working condition (RF patent 63038, IPC F24H 1/20, F22B 1/22, publ. 10.05.2007).
Недостатком данного способа и устройства является сложность конструкции, связанная с необходимостью использования нагревательной камеры в наклонном положении, а также большие затраты электроэнергии на нагрев теплоагента.The disadvantage of this method and device is the design complexity associated with the need to use the heating chamber in an inclined position, as well as the high cost of electricity to heat the heat agent.
Недостатком указанных способа и устройства является также невозможность или опасность применения в них других жидкостей, кроме воды.The disadvantage of these methods and devices is also the impossibility or danger of using other liquids in them, except water.
Задачей изобретения является создание способа превращения электрической энергии в тепловую энергию и энергию излучения, позволяющего за счет этих двух энергий существенно усилить действие структурирующего эффекта на теплоноситель, в результате чего обеспечить экономию электроэнергии, тем самым повысить энергоэффективность рассматриваемых способа и устройства, а также расширить область использования устройств по данному способу.The objective of the invention is to provide a method for converting electrical energy into thermal energy and radiation energy, which allows due to these two energies to significantly enhance the effect of the structuring effect on the coolant, resulting in energy savings, thereby improving the energy efficiency of the considered method and device, as well as expand the scope of use devices by this method.
Технический результат - надежная и простая в изготовлении конструкция устройства для получения тепловой энергии из электрической с улучшенными и регулируемыми возможностями теплогенерации автономного применения. Кроме того, предлагаемые способ и устройство позволяют использовать в качестве теплоносителя различные виды газов или смеси двух и более газов, таких как криптон, азот, радон, гелий, ксенон, а также жидкости или смеси двух и более жидкостей, например вода с различным уровнем Ph, этанол, бензол, метанол, а в качестве теплоаккумулирующего вещества - различные виды песков, смеси песков с металлическими опилками, углеродистые порошки. Кроме этого, как для теплоносителя, так и для теплоаккумулирующего вещества могут быть использованы газы или их смеси, такие как криптон, азот, радон, гелий, ксенон, что позволяет расширить область использования устройств.The technical result is a reliable and easy-to-manufacture device design for generating thermal energy from electric energy with improved and adjustable heat generation capabilities of autonomous use. In addition, the proposed method and device allows using different types of gases or mixtures of two or more gases, such as krypton, nitrogen, radon, helium, xenon, as well as liquids or mixtures of two or more liquids, such as water with different levels of Ph , ethanol, benzene, methanol, and as a heat storage substance - various types of sand, a mixture of sand with metal filings, carbon powders. In addition, gases or mixtures thereof, such as krypton, nitrogen, radon, helium, xenon, can be used both for the coolant and for the heat-accumulating substance, which allows to expand the scope of use of the devices.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения тепловой энергии из электрической, включающем размещение в корпусе устройства, стенки которого являются теплосъемной поверхностью, электронагревательного элемента и теплоносителя, размещение корпуса устройства в окружающее обогреваемое пространство, подвод к нагревательному элементу электрической энергии, нагрев электронагревательного элемента и теплоносителя в течение времени до достижения заданной температуры стенок теплосъемной поверхности корпуса, затем подачу электроэнергии прекращают до снижения температуры стенок корпуса до установленного значения, после чего снова подают электроэнергию к нагревательному элементу и повторяют этот цикл, в качестве электронагревательного элемента используют инфракрасный излучатель в окружении теплоаккумулирующего вещества, размещают его в нижнем отсеке корпуса, изолируют его от верхнего отсека корпуса, внутри верхнего отсека размещают теплоноситель, длину волны которого выбирают равной излучаемой длине волны инфракрасного излучателя.This object is achieved in that in a method for generating thermal energy from electrical energy, comprising placing in an enclosure of a device, the walls of which are a heat-removing surface, an electric heating element and a heat carrier, placing the device’s enclosure in a surrounding heated space, supplying electric energy to a heating element, heating an electric heating element and coolant for a time until the specified temperature of the walls of the heat-removing surface of the housing is reached, then electricity is stopped until the temperature of the walls of the housing drops to a set value, after which electricity is again supplied to the heating element and this cycle is repeated, an infrared emitter is used as an electric heating element surrounded by heat-accumulating substance, placed in the lower compartment of the housing, isolate it from the upper compartment of the housing, inside the upper compartment, a coolant is placed, the wavelength of which is chosen equal to the emitted wavelength of the infrared emitter.
В качестве теплоносителя используют газ или смеси двух и более газов, такие как криптон, азот, радон, гелий, ксенон.As a heat carrier use gas or mixtures of two or more gases, such as krypton, nitrogen, radon, helium, xenon.
В качестве теплоносителя используют жидкость или смеси двух и более жидкостей, которые предварительно нагревают до достижения температуры кипения.As a heat carrier use a liquid or a mixture of two or more liquids that are preheated to reach a boiling point.
В качестве жидкости могут быть использованы вода с различным уровнем Ph, этанол, бензол, метанол.As a liquid, water with various levels of Ph, ethanol, benzene, and methanol can be used.
В качестве теплоаккумулирующего вещества могут быть использованы различные виды песка, смеси песков с металлическими опилками, углеродистые порошки, газы или смеси двух и более газов, такие как криптон, азот, радон, гелий, ксенон.Various types of sand, mixtures of sand with metal filings, carbon powders, gases or mixtures of two or more gases, such as krypton, nitrogen, radon, helium, xenon, can be used as heat-accumulating substances.
Также поставленная задача достигается тем, что в устройстве для получения тепловой энергии из электрической, содержащем корпус, стенки которого являются теплосъемной поверхностью, с размещенным внутри него теплоносителем и электронагревательным элементом с токоподводящими выводами, закрепленными в торцевой стенке корпуса, корпус разделен на два отсека. В нижнем отсеке корпуса размещен электронагревательный элемент, выполненный в виде инфракрасного излучателя в окружении теплоаккумулирующего вещества, а в верхнем отсеке корпуса размещен теплоноситель, длину волны которого выбирают равной излучаемой длине волны инфракрасного излучателя.The task is also achieved by the fact that in the device for generating thermal energy from electrical energy, comprising a housing, the walls of which are a heat-removing surface, with a heat carrier inside it and an electric heating element with current-carrying leads fixed in the end wall of the housing, the housing is divided into two compartments. In the lower compartment of the casing there is an electric heating element made in the form of an infrared emitter surrounded by heat-accumulating substance, and in the upper compartment of the casing there is a coolant whose wavelength is chosen equal to the emitted wavelength of the infrared emitter.
Инфракрасный излучатель выполнен в виде единичного или блочного исполнения.The infrared emitter is made in the form of a single or block design.
Инфракрасный излучатель закреплен в средней части торцевой стенки нижнего отсека корпуса посредством штуцера, прокладок либо ниппеля и накидной гайки.The infrared emitter is fixed in the middle part of the end wall of the lower compartment of the housing by means of a fitting, gaskets or a nipple and a union nut.
Стенки корпуса выполнены из алюминия, чугуна или стали в виде трубы либо короба прямоугольного, треугольного или другого замкнутого сечения, без оребрения или с наружным оребрением поверхности корпуса.The walls of the body are made of aluminum, cast iron or steel in the form of a pipe or box of a rectangular, triangular or other closed section, without ribbing or with an external ribbing of the surface of the body.
Наружное оребрение стенок корпуса выполнено продольным либо поперечным, с частичной внешней теплоизоляцией нижнего отсека теплосъемной поверхности.The external ribbing of the walls of the housing is made longitudinal or transverse, with partial external thermal insulation of the lower compartment of the heat-removing surface.
Энергоэффективность рассматриваемых способа и устройства заключается в использовании теплоносителя и инфракрасного излучателя, имеющих равную длину волны, при которой возникает структурирующий объемный эффект, связанный с резонансным откликом молекул теплоносителя на монохроматическое инфракрасное излучение инфракрасного излучателя с последующим участием гетерогенного структурирования внутреннего состояния теплоносителя.The energy efficiency of the considered method and device consists in the use of a heat carrier and an infrared emitter having an equal wavelength, at which a structural volumetric effect occurs, associated with the resonant response of the heat carrier molecules to the monochromatic infrared radiation of the infrared emitter with the subsequent participation of heterogeneous structuring of the internal state of the coolant.
При этом наблюдается фактическое выделение тепла в окружающее пространство за счет межмолекулярных взаимодействий (эффект появления микрокластеров) с сохранением приобретенной гетерогенной структуры после полного выключения прибора. Величина этого тепла в окружающее пространство достигает величины до 3/4 от суммарной величины тепловой энергии, генерируемой инфраксным излучателем при применении предлагаемого способа, что позволяет достичь высокого уровня энергоэффективности устройств, создаваемых на основе этого способа.In this case, the actual heat release into the environment due to intermolecular interactions (the effect of the appearance of microclusters) is observed with the preservation of the acquired heterogeneous structure after the device is completely turned off. The magnitude of this heat to the surroundings reaches to 3/4 of the total quantity of thermal energy generated infraksnym emitter when applying the proposed method, which allows to achieve a high level of energy devices produced based on this method.
Так как инфракрасный излучатель размещен в окружении теплоаккумулирующего вещества в нижнем отсеке, который поддерживает заданную температуру теплоносителя, то после его отключения в течение определенного времени продолжает поддерживаться заданная температура теплоносителя, а после снижения температуры теплоносителя до установленной величины, время повторного включения инфракрасного излучателя сокращается, что ведет к экономии потребляемой электроэнергии, приводящей к повышению энергоэффективности устройства. Since the infrared emitter is surrounded by a heat-accumulating substance in the lower compartment, which maintains a given temperature of the coolant, after it is turned off, the set temperature of the coolant continues to be maintained for a certain time, and after the temperature of the coolant is reduced to a set value, the time for restarting the infrared emitter is reduced, which leads to savings in energy consumption, leading to increased energy efficiency of the device.
Предлагаемые способ получения тепловой энергии из электрической и устройство для его осуществления иллюстрируются фиг. 1, на которой схематически представлена общая схема (разрез) устройства.The proposed method for producing thermal energy from electrical energy and a device for its implementation are illustrated in FIG. 1, which schematically shows a general diagram (section) of the device.
Устройство для осуществления способа получения тепловой энергии из электрической содержит корпус 1, стенки которого являются теплосъемной поверхностью, разделенный на два отсека. Внутри верхнего отсека корпуса размещен теплоноситель с нагревательной камерой (2-6). В нижнем отсеке 7 размещен электронагревательный элемент 8 с токоподводящими выводами 9, закрепленными в средней части торцевой стенки нижнего отсека 10 корпуса 1. Устройство содержит наливной и сливной патрубок с заглушкой 11. Электронагревательный элемент 8 закреплен в средней части торцевой стенки нижнего отсека 10 корпуса 1 при помощи штуцера, прокладки либо ниппеля и накидной гайкой с упором (не показаны). Электронагревательный элемент 8 выполнен в виде инфракрасного излучателя в окружении теплоаккумулирующего вещества. Длину волны теплоносителя выбирают равной излучаемой длине волны инфракрасного излучателя 8. Инфракрасный излучатель 8 может быть выполнен в виде единичного или блочного исполнения. Стенки корпуса 1 могут быть выполнены из алюминия, чугуна или стали в виде трубы либо короба прямоугольного, треугольного или другого замкнутого сечения, без оребрения или с наружным оребрением поверхности корпуса. Наружное оребрение стенок корпуса 1 может быть выполнено продольным либо поперечным, с частичной внешней теплоизоляцией нижнего отсека стенок корпуса.A device for implementing a method of producing thermal energy from electrical energy comprises a
Устройство для получения тепловой энергии из электрической работает следующим образом.A device for generating thermal energy from electrical energy is as follows.
Нагревательная камера (2-6) корпуса 1 через наливной и сливной патрубок с заглушкой 11 заполняется расчетным количеством теплоносителя.The heating chamber (2-6) of the
При включении устройства в сеть инфракрасный излучатель 8 под воздействием электрического тока начинает генерировать кванты заданной частоты. Кванты, полученные от инфракрасного излучателя, приводят к нагреву стенок корпуса 1 с нагревательными камерами (2-6), а также теплоносителя. Если в качестве теплоносителя выбран газ, то поскольку излучаемая длина волны инфракрасного излучателя равна длине волны выбранного газа, в молекулах газа начинает формироваться явление резонанса, что приводит к разрыву молекул газовой среды. При этом разрыве выделяется тепло, которое передается стенкам корпуса 1 с нагревательной камерой (2-6), которая нагревается до заданной температуры в ускоренном режиме, что приводит к экономии потребляемой электроэнергии. Также этот процесс приводит к повышению давления внутри нагревательных камер 2-6 до расчетной величины. Затем инфракрасный излучатель 8 отключают, но так как инфракрасный излучатель 8 размещен в окружении теплоаккумулирующего вещества, то оно продолжает поддерживать заданную температуру теплоносителя после отключения определенное время. Под воздействием температуры воздуха, окружающего стенки корпуса 1 с нагревательной камерой (2-6), внешняя поверхность нагревательной камеры начинает охлаждаться, что приводит к охлаждению газовой среды внутри нагревательных камер 2-6. В результате чего начинается процесс уменьшения внутреннего давления в нагревательных камерах 2-6 до величины его начального значения, таким образом, формируя в нагревательной камере кругооборот выбранного теплоносителя. Затем инфракрасный излучатель 8 снова подключают к источнику тока, но так как теплоаккумулирующее вещество поддерживает заданную температуру теплоносителя после его отключения определенное время, то время повторного включения инфракрасного излучателя сокращается, что ведет к дополнительной экономии потребляемой электроэнергии, приводящей к повышению энергоэффективности устройства.When you turn on the device in the network, the infrared emitter 8 under the influence of an electric current begins to generate quanta of a given frequency. The quanta obtained from the infrared emitter lead to the heating of the walls of the
Если в качестве теплоносителя выбирают жидкость, то после включения инфракрасного излучателя в электрическую сеть инфракрасный излучатель 8 под воздействием электрического тока начинает генерировать кванты заданной частоты. Кванты, полученные от инфракрасного излучателя, приводят к нагреву стенок корпуса 1 с нагревательными камерами (2-6), а также теплоносителя. При достижении жидкостью температуры кипения начинает формироваться жидкостно-газовая среда. В образовавшейся зоне жидкостно-газовой среды кванты от инфракрасного излучателя попадают в молекулы этой среды. Так как излучаемая длина волны инфракрасного излучателя равна длине волны жидкости, то в результате этого в жидкостно-газовой среде наступает явление резонанса, что приводит к разрыву молекул жидкостно-газовой среды. При этом разрыве выделяется тепло, которое передается стенкам корпуса 1 с нагревательными камерами (2-6), который нагревается до заданной температуры в ускоренном режиме, что приводит к экономии потребляемой электроэнергии. Затем инфракрасный излучатель 8 отключают, но так как инфракрасный излучатель размещен в окружении теплоаккумулирующего вещества, это вещество продолжает поддерживать заданную температуру теплоносителя после его отключения определенное время. Под воздействием температуры воздуха, окружающего стенки корпуса 1 с нагревательной камерой (2-6), внешняя поверхность нагревательной камеры начинает охлаждаться, что приводит к охлаждению жидкостно-газовой среды внутри нагревательной камеры, в результате чего начинается процесс ее конденсации и переход в жидкую среду, которая стекает по стенкам внутренней поверхности нагревательной камеры в ее нижнюю часть под воздействием сил гравитации, таким образом, формируя в нагревательной камере кругооборот выбранного теплоносителя. Затем инфракрасный излучатель снова подключают к источнику тока, но так как теплоаккумулирующее вещество поддерживает заданную температуру теплоносителя после его отключения определенное время, то время повторного включения инфракрасного излучателя сокращается, что ведет к дополнительной экономии потребляемой электроэнергии, ведущей к повышению энергоэффективности устройства.If a liquid is chosen as the heat carrier, then after turning on the infrared emitter in the electric network, the infrared emitter 8 under the influence of an electric current starts to generate quanta of a given frequency. The quanta obtained from the infrared emitter lead to the heating of the walls of the
Количество теплоаккумулирующего вещества, помещаемого в нижний отсек 7, зависит от размера и диаметра нижнего отсека. Электронагревательный элемент представляет инфракрасный излучатель, длина волны которого должна находиться в диапазоне (0,78-3,2) мкм в зависимости от собственной длины волны применяемого теплоносителя.The amount of heat storage material placed in the
Устройство для получения тепловой энергии из электрической, как локальное отопительное устройство, устанавливается по месту потребности в помещении. Для его работы достаточно обычного электропитания переменного тока напряжением 220 вольт, подключаемого обычным (стандартным) штепсельным соединением.A device for receiving thermal energy from electric energy, like a local heating device, is installed at the place of need for a room. For its operation, a conventional 220-volt alternating current power supply, connected by a conventional (standard) plug-in connection, is sufficient.
Такое устройство, при использовании его для отопления жилых помещений, обеспечивает работу оборудования под давлением не более 2,1 бар и температуру нагрева теплосъемной поверхности не более 70 градусов Цельсия, что позволяет, в соответствии с нормативно-техническими правовыми актами государства в области теплообеспечения жилых и производственных помещений, относить его к неопасным объектам, работающим под давлением.Such a device, when used for heating residential premises, provides the equipment with a pressure of not more than 2.1 bar and a heating surface temperature of not more than 70 degrees Celsius, which allows, in accordance with regulatory and technical legal acts of the state in the field of heat supply for residential and industrial premises, refer it to non-hazardous facilities operating under pressure.
Устройство может оснащаться датчиками, средствами и системами измерения и регулирования температуры, изменением силы тока либо временем подачи напряжения на электронагревательный элемент.The device can be equipped with sensors, means and systems for measuring and regulating temperature, changing the current strength or the time of supplying voltage to the electric heating element.
Устройство просто по гидравлической схеме и может быть изготовлено с использованием стандартных комплектующих узлов: металлическая труба, теплоноситель, электронагревательный элемент.The device is simply based on a hydraulic circuit and can be manufactured using standard components: a metal pipe, a coolant, an electric heating element.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
При включении устройства, созданного на основе предлагаемого способа, в электрическую сеть инфракрасный излучатель 8 начинает нагреваться и передавать получаемую тепловую энергию теплоаккумулирующему веществу, находящемуся вместе с инфракрасным излучателем в нижнем отсеке 7. Кроме этого, работа инфракрасного излучателя приводит к генерации инфракрасного излучения, которое начинает воздействовать на теплоаккумулирующее вещество, теплоноситель, находящийся в камерах 2-6, а также на стенки корпуса 1. Такое тепловое воздействие на теплоаккумулирующее вещество, теплоноситель и на стенки корпуса приводит к их первичному нагреву, величина которого составляет 1/4 от суммарной величины тепловой энергии, достигаемой этим устройством. Вторичный нагрев связан со свойствами инфракрасного излучателя и теплоносителя, заключающимися в том, что при совпадении длины волны, излучаемой инфракрасным излучателем с длиной волны теплоносителя, возникает структурирующий объемный эффект, связанный с резонансным откликом молекул теплоносителя на монохроматическое инфракрасное излучение инфракрасного излучателя с последующим участием гетерогенного структурирования внутреннего состояния теплоносителя. Наличие таких межмолекулярных взаимодействий позволяет получить вторичный нагрев теплоносителя, передаваемый стенкам корпуса, величина которого достигает 3/4 от суммарной величины тепловой энергии, генерируемой этим устройством. Поскольку затраты электроэнергии на генерацию вторичного нагрева минимизированы, это позволяет достигать высокого уровня энергоэффективности.When you turn on the device, created on the basis of the proposed method, the infrared emitter 8 begins to heat up in the electric network and transfers the received thermal energy to the heat-accumulating substance located together with the infrared emitter in the
При достижении стенок корпуса 1 заданной температуры инфракрасный излучатель 8 выключают. Однако приобретенная теплоносителем гетерогенная структура продолжает сохраняться в течение времени от 8 до 26 минут. Так как теплоаккумулирующее вещество, находящееся вместе с инфракрасным излучателем в нижнем отсеке 7 сохраняет заданное количество тепла, то устройство продолжает генерировать достигнутую величину тепловой энергии в течение времени от 3 до 22 минут. Такое совместное взаимодействие приводит к дополнительной экономии электричества, приводящей к высокому уровню энергоэффективности. Далее, в силу взаимодействия стенок корпуса с воздухом, окружающим устройство, теплоноситель начинает охлаждаться и возвращаться в первоначальное состояние, в котором он был до включения устройства. Повторное включение устройства может осуществляться на любом из этапов возвращения теплоносителя в первоначальное (исходное) состояние. Циклы включения и выключения устройства от подачи электроэнергии задаются в системе автоматического управления этим устройством.Upon reaching the walls of the
Примеры использования способаExamples of the use of the method
1. Предлагаемый способ может быть применен для создания устройств, генерирующих тепловую энергию, потребную для обогрева жилых зданий, промышленных корпусов, а также кинотеатров, концертных залов, театров. Такое устройство позволит обеспечить экономию потребляемой на нужды теплообеспечения электроэнергии как минимум на 30%. Такая экономия достигается за счет применения в предлагаемом способе принципа генерации тепла по месту его потребления на основе использования метода квантового резонанса. В таблице 1 приведены плановые характеристики автономного устройства. 
2. Предлагаемый способ может быть применен для создания устройств, совмещаемых с устройствами, преобразующими солнечную энергию в электрический ток. Существующие сегодня устройства солнечной энергетики ограничены в выработке дешевой электроэнергии, потребной для обеспечения нужд жилых помещений. Устройства, использующие предлагаемый способ, позволят снизить так называемую установочную электрическую мощность, потребную для нужд жилых помещений отдельных и многоквартирных домов, а также для нужд офисных и промышленных помещений, и в результате этого применить солнечную энергетику там, где сегодня ее применение невозможно. В таблице 2 приведены плановые технические характеристики автономного устройства. 
Также предлагаемый способ может быть применен для создания:Also, the proposed method can be applied to create:
- устройств для обогрева технических, технологических и жилых помещений на морском и речном транспорте. Внедрение такого устройства, использующего предлагаемый способ, позволит снизить расход потребляемого топлива для силовых установок морских и речных судов за счет значительного снижения мощности, потребной для генерации электроэнергии, используемой в целях теплообеспечения;- devices for heating technical, technological and residential premises in sea and river transport. The introduction of such a device using the proposed method will reduce the fuel consumption for power plants of sea and river vessels due to a significant reduction in the power required to generate electricity used for heat supply;
- устройств для обогрева вагонов на железнодорожном транспорте. Использование такого устройства на железнодорожном транспорте при пассажирских перевозках позволит отказаться от существующих сегодня вагонных печек, работающих на дровах и угле. Это связано с тем, что предлагаемый способ позволяет создавать устройства, которые не зависят от температурных перепадов; они не размораживаются; при длительных стоянках вагонов обеспечивают- devices for heating cars in railway transport. The use of such a device in railway transport for passenger transportation will allow to abandon the carriage stoves existing today, working on wood and coal. This is due to the fact that the proposed method allows you to create devices that are not dependent on temperature extremes; they do not defrost; during long-term car parking
- устройства для создания семейства устройств в различных отраслях промышленности, использующих тепловую энергию и энергию пара в своих технологических циклах. При этом достигается экономия в затратах, потребных для получения и транспортировки тепловой энергии за счет применения в предлагаемом способе принципа генерации тепла по месту его потребления на основе использования метода квантового резонанса, приводящего к уменьшению себестоимости промышленного производства.- devices for creating a family of devices in various industries that use thermal energy and steam energy in their technological cycles. In this case, savings are achieved in the costs required for the production and transportation of thermal energy due to the application of the proposed method of the principle of heat generation at the place of consumption based on the use of the quantum resonance method, which reduces the cost of industrial production.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014109992/06A RU2568376C2 (en) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | Method of obtaining of heat energy from electric one and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014109992/06A RU2568376C2 (en) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | Method of obtaining of heat energy from electric one and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014109992A RU2014109992A (en) | 2015-10-10 |
| RU2568376C2 true RU2568376C2 (en) | 2015-11-20 |
Family
ID=54289209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014109992/06A RU2568376C2 (en) | 2014-03-14 | 2014-03-14 | Method of obtaining of heat energy from electric one and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2568376C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3673733A (en) * | 1969-11-26 | 1972-07-04 | Environment One Corp | Controlled environment apparatus and process for plant husbandry |
| SU1733869A1 (en) * | 1989-12-05 | 1992-05-15 | В.Н.Островский и С.Г.Шлыгин | Heating radiator |
| RU2135889C1 (en) * | 1998-03-26 | 1999-08-27 | Ерошенко Владимир Михайлович | Boiler unit |
| RU63038U1 (en) * | 2006-12-11 | 2007-05-10 | Анатолий Николаевич Карпенко | STEAM DRIP HEATER |
| RU2455579C2 (en) * | 2010-09-21 | 2012-07-10 | Рифат Хатыпович Хайруллин | Method for obtaining heat energy from electrical energy, and cooter-petrov device for its implementation |
-
2014
- 2014-03-14 RU RU2014109992/06A patent/RU2568376C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3673733A (en) * | 1969-11-26 | 1972-07-04 | Environment One Corp | Controlled environment apparatus and process for plant husbandry |
| SU1733869A1 (en) * | 1989-12-05 | 1992-05-15 | В.Н.Островский и С.Г.Шлыгин | Heating radiator |
| RU2135889C1 (en) * | 1998-03-26 | 1999-08-27 | Ерошенко Владимир Михайлович | Boiler unit |
| RU63038U1 (en) * | 2006-12-11 | 2007-05-10 | Анатолий Николаевич Карпенко | STEAM DRIP HEATER |
| RU2455579C2 (en) * | 2010-09-21 | 2012-07-10 | Рифат Хатыпович Хайруллин | Method for obtaining heat energy from electrical energy, and cooter-petrov device for its implementation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014109992A (en) | 2015-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5179259A (en) | Inverted frustum shaped microwave heat exchanger using a microwave source with multiple magnetrons and applications thereof | |
| CA2464753A1 (en) | Water heater | |
| JPH0581838B2 (en) | ||
| EP3631338A1 (en) | Heat-storing apparatus with solid filling material | |
| JP2009041899A (en) | Home heating radiator using phase change heat transfer fluid | |
| JP2004526932A (en) | Building heating system | |
| MX2013004478A (en) | Endothermic base-mounted heat pump water heater. | |
| CN103791633A (en) | Solar energy hot-air blower | |
| KR101041305B1 (en) | A device to generate heat by induction heating type | |
| RU2568376C2 (en) | Method of obtaining of heat energy from electric one and device for its implementation | |
| RU2455579C2 (en) | Method for obtaining heat energy from electrical energy, and cooter-petrov device for its implementation | |
| CN107769617A (en) | Thermo-electric generation system and gas-cooker | |
| RU147510U1 (en) | DEVICE FOR PRODUCING THERMAL ENERGY FROM ELECTRIC | |
| KR101406285B1 (en) | Dielectric Heating Apparatus and Dielectric Heating Method of using the same | |
| KR20120001443A (en) | Electronic boiler using microwave | |
| Huang et al. | Two-phase closed-loop thermosyphon solar water heater with porous wick structure: Performance and start-up time | |
| CN205960484U (en) | Heat transfer system of gas insulation switch cabinet, cubical switchboard gas tank and gas tank | |
| KR20100104563A (en) | An indirect-type electric boiler | |
| RU63038U1 (en) | STEAM DRIP HEATER | |
| KR100976246B1 (en) | Electric Boiler | |
| KR101419680B1 (en) | Heating system using vacuum steam | |
| KR102164933B1 (en) | Device of dielectric heater having borosilicate glass conduit pipe for Microwave dielectric heating | |
| RU2537661C1 (en) | Periodic acting thermal energy storage | |
| KR100964180B1 (en) | Hot-water supply system | |
| RU186444U1 (en) | ELECTRIC STEAM DRIP HEATER |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170315 |