PL182657B1 - Sposób podgrzewania cieczy i podgrzewacz cieczy - Google Patents

Abstract

Podgrzewacz cieczy, znamienny tym, że stanowi go urządzenie rozpylające (4), element grzejny (1) oraz zbiornik (2) podgrzanej cieczy z odprowadzeniem.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób podgrzewania cieczy, zwłaszcza wody, oraz podgrzewacz cieczy wykorzystujący sposób według wynalazku.

Znane sposoby podgrzewania cieczy polegają na dostarczaniu ciepła poprzez ogrzewanie ścianek zbiornika albo umieszczonych bezpośrednio w cieczy elementów grzejnych, takich jak płomienica, grzałka elektryczna lub wężownica z płynnym medium grzewczym.

Wadą znanych sposobów podgrzewania jest mała szybkość przyrostu temperatury spowodowana powolnym rozprzestrzenianiem się ciepła od elementu grzejnego w głąb cieczy. Wady te próbuje się eliminować poprzez rozbudowywanie elementów grzewczych lub wprowadzanie wymuszonego ruchu cieczy. Pociąga to za sobą znaczne skomplikowanie konstrukcji urządzeń grzewczych.

Znane i powszechnie stosowane są ogrzewacze objętościowe, w których w zbiorniku o stosunkowo dużej objętości zanurzony jest element grzejny o niewielkiej mocy. Znane są też ogrzewacze przepływowe, w których grzałka o dużej mocy umieszczona w zbiorniku o małej objętości na bieżąco podgrzewa odbieraną ciecz.

Wadą znanych podgrzewaczy objętościowych jest długi okres oczekiwania na osiągnięcie przez ciecz wymaganej temperatury. Pozbawione tej wady są ogrzewacze przepływowe, ale element grzejny o dużej mocy wymaga specjalnych warunków zasilania energią.

182 657

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że ciecz rozpyla się, korzystnie do postaci mgły, po czym rozpyloną ciecz kontaktuje się z elementem grzejnym o temperaturze niższej od temperatury Leidenfrosta, a następnie ogrzaną ciecz odprowadza się.

W czasie gdy nie ma zapotrzebowania na podgrzaną ciecz, odprowadzoną, ciecz cyklicznie rozpyla się a następnie rozpyloną ciecz kontaktuje się z elementem grzejnym o małej mocy.

Istotą podgrzewacza według wynalazku jest to, że stanowi go urządzenie rozpylające, element grzejny oraz zbiornik podgrzanej cieczy z odprowadzeniem. Urządzenie rozpylające i element grzejny są umieszczone w komorze roboczej, a element grzejny ma rozwiniętą powierzchnię. Element grzejny może stanowić grzałka elektryczna, płomienica, przewód spalinowy lub przewód płynnego medium grzewczego.

Podgrzewacz według wynalazku stanowią dodatkowo zawór trój drożny, pompa, oraz blok sterowania. Blok sterowania wyposażony jest w czujnik temperatury i detektor poboru cieczy. Wejście pompy połączone jest ze zbiornikiem podgrzanej cieczy a wyjście pompy z pierwszym wejściem zaworu oraz króćcem odbioru wody. Do drugiego wejścia zaworu podłączone jest źródło zimnej cieczy natomiast do wyjścia zaworu podłączone jest urządzenie rozpylające.

Podgrzewacz wykorzystujący sposób według wynalazku pozbawiony jest wad obu znanych typów podgrzewaczy. Umożliwia uzyskanie podgrzanej cieczy w stosunkowo krótkim czasie przy użyciu elementu grzejnego o mniejszej mocy niż w ogrzewaczach przepływowych. Dzięki temu możliwe jest instalowanie podgrzewaczy w miejscach w których zapotrzebowanie mocy konwencjonalnego podgrzewacza przepływowego przekracza możliwości sieci energetycznej. Zwiększona efektywność przejmowania ciepła daje również wymierne efekty ekonomiczne.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest na rysunku w przykładzie wykonania w sposób schematyczny. Figura 1 przedstawia schemat ogrzewania w obiegu otwartym, a fig. 2 schemat podgrzewacza elektrycznego wyposażonego w komorę roboczą i układ dogrzewania cyrkulacyjnego.

W przykładzie realizacji sposobu według wynalazku zastosowanym do podgrzania wody użytkowej, wodę rozpyla się za pomocą znanych rozpylaczy do postaci mgły. Następnie powstałą mgłę wodną kieruje się na element grzejny 1, 8 o temperaturze zewnętrznej około 390°C, doprowadzając do bezpośredniego kontaktu kropel wody z grzejnikiem, a następnie ogrzaną ciecz odprowadza się. Aby uzyskać najwyższą efektywność podgrzewania temperatura elementu grzejnego 1, 8 nie powinna przekraczać temperatury Leidenfrosta, co realizuje się dobierając, lub zmieniając w czasie, ilość energii doprowadzanej do elementu grzejnego. W zwykłych warunkach atmosferycznych dla wody temperatura Leidenfrosta wynosi około 400 stopni Celsjusza. W czasie gdy nie ma zapotrzebowania na podgrzaną wodę, odprowadzoną wodę można cyklicznie rozpylić po czym w stanie rozpylonym kontaktować ją z elementem grzejnym o małej mocy. Sposób według wynalazku można zrealizować za pomocą opisanych poniżej przykładowych urządzeń. W drugim z opisanych urządzeń elementem grzejnym małej mocy jest mniejsza z sekcji grzejnika 8.

Prosty podgrzewacz realizujący sposób według wynalazku ma postać metalowej rury 1, zamocowanej pionowo nad zbiornikiem 2 i ogrzewanej od zewnątrz za pomocą palników gazowych 3. Wewnątrz rury 1 umieszczony jest wielodyszowy rozpylacz 4 cieczy. Rozpylona ciecz kontaktując się z nagrzaną powierzchnią rury 1 przejmuje ciepło a następnie spływa do zbiornika 2, skąd jest odprowadzana za pomocą pompy 5. W celu zwiększenia efektywności przekazywania ciepła wewnętrzna powierzchnia rury 1 wyposażona jest w, nie pokazane na rysunku, pionowe użebrowanie które znacznie zwiększa powierzchnię kontaktową.

W innym przykładowym podgrzewaczu zastosowanym do podgrzewania wody użytkowej w budownictwie mieszkalnym w zaizolowanej komorze roboczej 6, której dolną część stanowi zbiornik 7 podgrzanej cieczy, umieszczona jest centralnie grzałka elektryczna 8 w kształcie wężownicy. Grzałka 8 składa się z dwóch sekcji o różnej mocy grzewczej. W górnej części komory 6 umieszczony jest zespół rozpylaczy 9 skierowanych wylotami w kierunku grzałki 8. Króciec zasilający rozpylaczy 9 podłączony jest do wyjścia dwuwejściowego

182 657 sterowanego zaworu trójdrożnego 10, posiadającego dwa wejścia. Odprowadzenie wody ze zbiornika 7 następuje dzięki pracy elektrycznej pompy 11. Pompa 11 na wyjściu ma trójnik 12. Jedno odgałęzienie trójnika 12 podłączone jest do zaworu czerpalnego 13 a drugie - do jednego z wejść zaworu trójdrożnego 10. Drugie wejście zaworu 10 podłączone jest do wodociągu 14 wody zimnej. Pomiędzy trójnikiem 12 a zaworem czerpalnym 13 umieszczony jest detektor 15 poboru ciepłej wody zawierający zawór zwrotny 16 i elektryczny czujnik ciśnienia 17. Odkręcenie zaworu czerpalnego 13 powoduje spadek ciśnienia i zadziałanie czujnika 17. W zbiorniku 7 umieszczony jest czujnik temperatury 18. Oba czujniki 17 i 18 podłączone są do wejścia bloku 19, który steruje elektromagnetycznym napędem 20 zaworu trójdrożnego 10, silnikiem 21 pompy 11 i zasilaniem grzałki elektrycznej 8.

Zbiornik 7 przed uruchomieniem podgrzewacza napełnia się zimną wodą za pomocą nie pokazanego na rysunku króćca z zaworem. Zanurzony w zimnej wodzie czujnik temperatury 18 przesyła sygnał do bloku sterowania 19 w wyniku czego następuje uruchomienie grzałki 8 i pompy 11. Rozpylona woda kontaktując się z powierzchnią grzałki 8 odbiera od niej ciepło a następnie opada do zbiornika 7. Po napełnieniu zbiornika 17 blok sterowania 19 wyłącza grzałkę 8 i unieruchamia pompę 11. Odkręcenie zaworu czerpalnego 13 powoduje przełączenie zaworu trójdrożnego 10 w drugie położenie, oraz włączenie zasilania grzałki 8 i pompy 11. Podgrzewacz działa wtedy w obiegu otwartym. Dzięki obecności w zbiorniku 7 pewnej ilości podgrzanej wody, ciepła woda jest dostępna natychmiast, a nie po krótkim czasie jak to ma miejsce w podgrzewaczach przepływowych. W przypadku spadku temperatury wody, w wyniku długotrwałej przerwy w jej pobieraniu, blok sterowania 19 uruchamia pompę 11 i jedną sekcję grzałki 8. Cyrkulując woda osiąga ponownie zadaną temperaturę.

Jako element grzejny podgrzewacza cieczy według wynalazku można zastosować również kanał spalinowy lub przewód płynnego medium grzewczego.

182 657

Fig. 2

182 657

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (10)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób podgrzewania cieczy, znamienny tym, że ciecz rozpyla się, korzystnie do postaci mgły, po czym rozpyloną ciecz kontaktuje się z elementem grzejnym (1, 8) o temperaturze nie wyższej niż temperatura Leidenfrosta, a następnie ogrzaną ciecz odprowadza się.

2. Sposób podgrzewania według zastrz. 1, znamienny tym, że w czasie gdy nie ma zapotrzebowania na podgrzaną ciecz, odprowadzoną ciecz cyklicznie rozpyla się, a następnie rozpyloną ciecz kontaktuje się z elementem grzejnym o małej mocy.

3. Podgrzewacz cieczy, znamienny tym, że stanowi go urządzenie rozpylające (4), element grzejny (1) oraz zbiornik (2) podgrzanej cieczy z odprowadzeniem.

4. Podgrzewacz według zastrz. 3, znamienny tym, że urządzenie rozpylające (4, 9) i element grzejny (1, 8) są umieszczone w komorze roboczej (6).

5. Podgrzewacz według zastrz. 3, znamienny tym, że element grzejny (1, 8) ma rozwiniętą powierzchnię.

6. Podgrzewacz według zastrz. 3, znamienny tym, że element grzejny (8) stanowi grzałka elektryczna.

7. Podgrzewacz według zastrz. 3, znamienny tym, że element grzejny stanowi przewód płynnego medium grzewczego.

8. Podgrzewacz według zastrz. 3, znamienny tym, że element grzejny stanowi płomienica.

9. Podgrzewacz według zastrz. 3, znamienny tym, że element grzejny stanowi kanał spalinowy.

10. Podgrzewacz według zastrz. 3, znamienny tym, że stanowią. go dodatkowo zawór trójdrożny (10), pompa (11), oraz blok sterowania (19), wyposażony w czujnik temperatury (18) i detektor (15) poboru cieczy, przy czym wejście pompy (11) połączone jest ze zbiornikiem (7) podgrzanej cieczy a wyjście pompy (11) z pierwszym wejściem zaworu (10) oraz króćcem odbioru wody, natomiast do drugiego wejścia zaworu (10) podłączone jest źródło zimnej cieczy (14) a do wyjścia zaworu (10) podłączone jest urządzenie rozpylające (9).