PT84920B

PT84920B - Dispositivo para a transferencia passiva de calor

Info

Publication number: PT84920B
Application number: PT84920A
Authority: PT
Inventors: Gianfranco De Beni; Rudolf Friesen
Original assignee: Euratom
Priority date: 1986-05-22
Filing date: 1987-05-21
Publication date: 1990-02-08
Also published as: IL82493A0; EP0247493A1; LU86434A1; ES2011633B3; US4745906A; CA1274226A; GR3000255T3; DE3760694D1; PT84920A; IL82493A; JPS62280547A; AU595605B2; AU7321487A; EP0247493B1; JP2563174B2

Description

DE CALOR

A presente invenção refere-se a um dispositivo para a trans ferência passiva de calor entre uma fonte de calor e um condensador com o auxílio de um líquido vaporizável e de um ciclo a dois tempos comandado por uma válvula de bóia, compreendendo o referido dispositivo, além do referido condensador e da referida válvula de bóia, um ebulidor aquecido pe la referida fonte e um reservatório de líquido, fornecendo o ebulidor, du rante um primeiro tempo, vapor ao condensador, nue alimenta então o reser vatório com líquido e recebendo, durante o segundo tempo, líquido a partir do referido reservatório.

Fala-se de uma transferência passiva de calor quando nao há senão o calor como fonte de energia, nao havendo portanto nem bombas nem compressores. Tais dispositivos para a transferência passiva de calor são conhecidos por exemplo para o aquecimento doméstico, quando a fonte de calor, uma caldeira, se encontra na cave e os radiadores nos andares. Estabelece-se então uma circulação natural de um líquido transportador do calor entre a caldeira e os radiadores. Esta circulação natural nao se estabelece, no entanto, quando a fonte de calor se montar por cima dos radiadores. Ε o que acontece, por exemplo, quando se pretende que o cole_c tor solar, que está montado no telhado de um imóvel, forneça calor a- esse imóvel.

Pa,ra uma tal aplicaçao, foi proposto no documento ΞΡ-Β-0

046 043 um sistema com dois recintos fechados, que sao ligados por pelo menos um tubo, estando um dos referidos recintos associado ao coleotor solar e podendo o outro estar colocado abaixo do primeiro recinto. Este outro recinto compreende uma almofada elástica, por exemplo um êmbolo de gás compressível, e recebe durante o dia o vapor que aí se condensa, o que aumenta progressivamente a pressão interna do recinto. Durante a noite, quando a produção de vapor no recinto superior é interrompida, o líquido volta a subir do recinto elástico para o primeiro recinto.

A dimensão dos recintos deve ser tal que o recinto superi or nunca se esvazie completamente durante um dia de sol. A fim de reduzir as dimensões dos recintos, foi já proposto no documento GB-B-21 03 732 um dispositivo de transferência, passiva de calor que funciona segundo um ciclo a dois tempos sob o comando de uma válvula, de bóia montada num reservatório suplementar. Este reservatório está situado na proximidade do recinto superior é recebe líquido proveniente do condensador. Desde que o líquido neste reservatório atinja um certo nível, a válvula abre-se e descarrega líquido transportador de calor no recinto associado ao colector solar e que serve de ebulidor. 0 nível de líquido neste reservatório baixa pois rapidamente, a válvula de bóia fecha-se novamente e o ciclo recomeça. Enquanto houver sol, o vapor produzido no ebulidor desce para o condensador para aí se condensar. O líquido é pois impelido para cima no sentido do reservatório onde reina uma pressão que é inferior à pressão no condensador, devido à coluna de líquido entre estes dois elementos. Para que a descarga de líquido para o ebulidor possa funcionar durante o segundo tempo do ciclo, é necessário igualizar as pressões no reservatório e no ebulidor. Há portanto duas ligações entre o ebulidor e o reservatório, nomeadamente uma ligaçao para a transferência de líquido transportador de calor, que apenas inclui uma válvula de retenção, e uma ligaçao entre os espaços de vapor destes dois recintos, sendo es3ta ligaçao susceptível de ser interrompida pela válvula de bóia.

Observou-se, durante ensaios, que a temperatura no reservatório sobe notavelmente durante o segundo tempo do ciclo, visto uma quantidade de vapor nao desprezável passar do ebulidor, através da válvula de bóia, para o reservatório. 0 ebulidor, que deve trabalhar a uma temperatura superior à do reservatório, encontrar-se-à a um nível de tem peratura bastante elevado, o que reduz o rendimento do captador solar.

A presente invenção tem por objecto dar remédio a estes inconvenientes e proporcionar um dispositivo de transferência passiva de calor que assegure um melhor rendimento, em associação com um colector solar como fonte primária de energia.

A presente invenção parte, de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1, do referido documento GB-B-21 03 782 e é caracterizada pelo facto de se interpor um separador de vapor entre o ebulidor e 0 condensador e de se montar a válvula de bóia neste separador e fazer comunicar, durante 0 primeiro tempo, o espaço de vapor do separador com 0 espaço de vapor do ebulidor, e durante o segundo tempo, o espaço de vapor do separador com 0 espaço de vapor do reservatório, ao mesmo tempo que se corta estas comunicações no tempo inverso respectivo.

Válvulas de retenção sao colocadas nos tubos de comunicação atravessados pelo líquido e ligando os diferentes elementos do dispositivo.

Descreve-se a seguir com mais pormenor a presente invenção, com 0 auxílio de um exemplo de realizaçao preferido e da figura unica, que mostra esquematicamente um dispositivo segundo a presente invenção.

ebulidor (1) está associado ou integrado num colector solar, nao representado, e está quase completamente cheio de um líquido transportador de calor, que ê aquecido, ou directamente pela irradiaçao, ou por intermédio de um fluído tal como a água. 0 líquido transportador

- 4 ί ·* de calor é um produto com temperatura de ebulição baixa, tal como um composto fluorocarbonado. 0 espaço de vapor do ebulidor está ligado por um tubo (6) ao espaço de vapor do espaço fechado (3), que funciona como reservatório intermediário, e de um separador. A parte inferior deste separador (3) está ligada através de um tubo (14) e de uma válvula de r£ tenção (15) ao espaço de líquido do ebulidor (4)· A válvula apenas permite a passagem do líquido no sentido do ebulidor.

No interior do separador (3) há uma bóia (4), que está associada a uma válvula de duplo efeito (2, 11) que obtura alternadamente a extremidade do tubo (16) e a extremidade de um outro tubo (10), que liga 0 espaço de vapor do separador (3) ao espaço de vapor de um reservatório (9) situado a um nível mais elevado do que o do ebulidor (1) e do separador (3)· Quando o líquido, ao encher o separador (3), a.tingir um nível pré-determinado, 0 tubo (10) é bloqueado e 0 tubo (16) faz comunicar o ebulidor (1) com o separador (3). Isso corresponde ao primeiro tempo do ciclo de trabalho. Se o nível baixar no separador (3), a bóia (4) desloca-se e fecha a válvula (2) no tubo (16), abrindo simultaneamente a válvula (11) no tubo (10). Gomo é sabido, é possível prever uma certa histerese, isto é, um desvio entre 0 nível a que se passa do primeiro tempo para o segundo tem00 e 0 nível a que se passa novamente para o primeiro tempo.

espaço de líquido do reservatório (9) está ligado, por um lado, por um tubo (12) ao separador (3) e, por· outro lado, nor um tubo (7) a um condensador (6) situado notavelmente mais baixo do que os ou tros órgãos do dispositivo. Nestes dois tubos (7) e (12) há válvulas de retenção (8) e (13) que interditam, por um lado, a descida de líquido no tubo (7) e, por outro lado, a descida de líquido do separador (3) para o reservatório (9)· Finalmente, 0 condensador (6) está ligado por um tubo de vapor (5) ao espaço de vapor do separador (3).

funcionamento do dispositivo ê o seguinte

Depois de uraa noite de repouso, os níveis de líquido no ebulidor (1) e no separador (3) são iguais e suficientes para que a bóia (4) feche 0 tubo (10) e mantenha aberta a comunicação entre 0 espaço de vapor do ebulidor e o espaço de vapor do separador (3) através do tubo (16).

Logo que o sol começa a produzir vapor no ebulidor (1), este vapor passa através do tubo (1c) para separador, onde pequenas gotas de líquido é aí arrefecido 0 condensa-se, subindo

Dado que a válvula (11) está fechada, este líquido nao pode regressar ao separador pelos tubos (12), porque a p notavelmente inferior à pressão '-d isso devido à coluna de líquido no tubo (?) reservatório (9)· 0 liquide umula-se pois ;W χϊ'ΐ Ο 0 nível no separador (3) desce.

Quando este nível atingir w .et valvala (2) no tubo (16) pre;

reservatório e passe (13) para 0

Λ-5 ffl'· volta a, fechai· válvula ciclo, durante o qual se transfere líquido do reservatório para o jôo?.· rador, vapor continue no ebu· lidor to lapso de prever~se um?. válvula descarga, a título de segurança. Esta descargo pode ser realizad:

quando esta

Graças ao fecho do tubo (16) pela válvula (2), a quantida de de vapor quente transferido do ebulidor para 0 reservatório durante o segundo tempo do ciclo é muito reduzida. 0 reservatório nao pode pois praticamente aquecer para além da temperatura a que 0 líquido sai do conden sador. Uma outra vantagem do separador reside no facto de 0 vapor que de_s ce pelo tubo (5) para 0 condensador ser relativamente seco, 0 que reduz a quantidade de líquido a transferir para o reservatório (9). Estes dois efeitos são susceptíveis de melhorar 0 rendimento de transferência de calor, sobretudo durante os períodos de fraca insolaçao, isto é, de baixa temperatura do colector solar.

A presente invenção nao se limita ao exemplo de realizaçao atrás descrito em pormenor. E possível, no quadro da presente invenção, prover a válvula de bóia com meios que assegurem uma comutaçao nítida entre as duas posições, reduzindo os períodos transitórios. Tais meios estão descritos, por exemplo, no documento GB-B-21 03 7θ2 atrás mencionado.

-Ί-

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. - Dispositivo para a transferência passiva de calor entre uma fonte de calor e um condensador com o auxílio de um líquido vaporizãvel e de um ciclo a dois tempos comandado por uma válvula de boia, compreendendo o referido dispositivo, alem do referido condensador e da referida válvula de boia, um ebulidor aquecido pela referida fonte e um reservatório de líquido, fornecendo o ebu lidor, durante um primeiro tempo, vapor ao condensador que alimenta então o reservatório com líquido e recebendo, durante o segundo tempo, o líquido a partir do referido reservatório, caracterizado por se interpor um separador de vapor (3) entre o ebulidor (1) e o condensador (6) e por a válvula de boia (2,4,11) estar colocada neste separador e fazer comunicar, durante o primeiro tempo, o espaço de vapor do separador com o espaço de vapor do ebulidor e, du rante o segundo tempo, o espaço de vapor do separador com o espaço de vapor do reservatório (9), cortando estas comunicações nos tempos inversos respectivos.
2. - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se colocarem válvulas de retenção (8,13,15) em pelo menos um dos tubos (7,12,14) que ligam o reservatório (9), o condensador (6),o separador (3) e o ebulidor (1) e que são atravessados pelo líquido.
3. - Dispositivo de acordo com uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o ebulidor (1) estar integrado num colector solar.

Lisboa, 21 de Maio de 1987

C Âgente Oficial da Propriedade incustnci »

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