RU114130U1 - HEAT BATTERY WITH ADJUSTABLE HEAT SELECTION - Google Patents
HEAT BATTERY WITH ADJUSTABLE HEAT SELECTION Download PDFInfo
- Publication number
- RU114130U1 RU114130U1 RU2011119112/03U RU2011119112U RU114130U1 RU 114130 U1 RU114130 U1 RU 114130U1 RU 2011119112/03 U RU2011119112/03 U RU 2011119112/03U RU 2011119112 U RU2011119112 U RU 2011119112U RU 114130 U1 RU114130 U1 RU 114130U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- heat accumulator
- computing device
- outputs
- temperature sensors
- Prior art date
Links
Landscapes
- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
Abstract
1. Тепловой аккумулятор с регулируемым отбором тепла, содержащий корпус, размещенный между трубопроводом нагреваемой среды и трубопроводом греющей среды и заполненный теплоаккумулирующим материалом, в корпусе теплового аккумулятора размещены как минимум две тепловые трубы, отличающийся тем, что тепловые трубы размещены в корпусе теплового аккумулятора попарно, также в корпусе установлены датчики температуры, на трубопроводах нагреваемой среды и греющей среды установлены датчики температуры и расходомеры, по торцам корпуса установлено ультразвуковое устройство, состоящее из источника и приемника, кроме того, тепловой аккумулятор снабжен вычислительным устройством, содержащим соединенные между собой микропроцессор, программатор режима работы теплового аккумулятора, преобразователь и широтно-импульсный модулятор, входы вычислительного устройства через преобразователь соединены с выходами датчиков температуры, выходами расходомеров и выходом приемника ультразвукового устройства, тепловая труба выполнена в виде цилиндрического корпуса, в торцах которого установлены сетчатые мембраны, вложенные в диэлектрические вкладыши, закрепленные на стенках корпуса, а внутреннее пространство корпуса тепловой трубы заполнено капиллярно-пористым материалом, кроме того, тепловой аккумулятор дополнительно снабжен источником знакопеременного напряжения, который своим входом соединен с выходом широтно-импульсного модулятора вычислительного устройства, а выходы соединены с сетчатыми мембранами тепловой трубы. ! 2. Тепловой аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что вычислительное устройство дополнительно с� 1. A heat accumulator with controlled heat extraction, containing a housing located between the pipeline of the heated medium and the pipeline of the heating medium and filled with heat storage material, at least two heat pipes are placed in the heat accumulator casing, characterized in that the heat pipes are placed in the heat accumulator casing in pairs, temperature sensors are also installed in the housing, temperature sensors and flow meters are installed on the pipelines of the heated medium and the heating medium, an ultrasonic device is installed at the ends of the housing, consisting of a source and a receiver, in addition, the heat accumulator is equipped with a computing device containing a microprocessor interconnected, a mode programmer operation of the heat accumulator, the converter and the pulse-width modulator, the inputs of the computing device through the converter are connected to the outputs of the temperature sensors, the outputs of the flow meters and the output of the receiver of the ultrasonic device, the pipe is made in the form of a cylindrical body, at the ends of which mesh membranes are installed, embedded in dielectric inserts fixed on the walls of the body, and the inner space of the heat pipe body is filled with a capillary-porous material, in addition, the heat accumulator is additionally equipped with a source of alternating voltage, which is its input is connected to the output of the pulse-width modulator of the computing device, and the outputs are connected to the mesh membranes of the heat pipe. ! 2. Heat accumulator according to claim 1, characterized in that the computing device additionally
Description
Полезная модель относится к системам отопления для жилых и других зданий, состоящие их автономных подогревателей, например тепловых аккумуляторов.The utility model relates to heating systems for residential and other buildings, consisting of their autonomous heaters, such as thermal batteries.
Альтернативные источники тепловой энергии не могут работать в стационарном режиме. Поэтому перспективно, например, ночью аккумулировать тепловую энергию, а днем, в часы "пик" - ее использовать. В результате "сглаживаются" пульсации тепловой энергии, как при ее производстве, так и при генерировании. Для этой цели могут быть использованы, например, тепловые аккумуляторы.Alternative sources of thermal energy cannot work in stationary mode. Therefore, it is promising, for example, to accumulate thermal energy at night, and during the day, during peak hours, to use it. As a result, the pulsations of thermal energy are “smoothed out" both during its production and during generation. For this purpose, for example, thermal batteries can be used.
Известен тепловой аккумулятор (заявка на изобретение №94019250, МПК F28D 20/00, приоритет 12.05.1994 г.) Предлагаемый тепловой аккумулятор содержит наружный корпус, внутри которого размещен внутренний корпус, заполненный теплоаккумулирующим элементом Пространство между внутренним и наружным корпусом образует изолированную полость с пониженным давлением. Через стенки наружного корпуса, изолированную полость и стенки внутреннего корпуса проходит трубопровод для циркуляции теплонесущей среды, имеющий входной конец и выходной конец, а также дополнительная трубка для прохода отработавших газов, имеющая входной конец и выходной конец, внутренние полости которых образуют во внутреннем корпусе, заполненным теплоаккумулирующим элементом (наполнителем), каналы. Канал имеет соответственно входной конец трубопровода и выходной конец. Канал имеет соответственно входной конец и выходной конец дополнительной трубки.A heat accumulator is known (application for invention No. 94019250, IPC F28D 20/00, priority 05/12/1994). The proposed heat accumulator comprises an outer casing, inside of which there is an inner casing filled with a heat storage element. The space between the inner and outer casing forms an insulated cavity with a reduced pressure. A pipe for circulating a heat-carrying medium having an inlet end and an outlet end, as well as an additional exhaust gas pipe having an inlet end and an outlet end, the internal cavities of which are formed in an inner case filled with, passes through the walls of the outer case, the insulated cavity, and the walls of the inner case. heat storage element (filler), channels. The channel has an inlet end of the pipeline and an outlet end, respectively. The channel has respectively an input end and an output end of an additional tube.
К недостаткам указанного теплового аккумулятора следует отнести то, что его конструкция позволяет накапливать и расходовать тепловую энергию, но не обеспечивает регулируемый отбор тепловой энергии.The disadvantages of this heat accumulator should include the fact that its design allows the accumulation and expenditure of thermal energy, but does not provide an adjustable selection of thermal energy.
Известен тепловой аккумулятор, реализующий способ регулируемого отбора тепла от теплового аккумулятора с помощью тепловой трубы (заявка на изобретение №2007143856, МПК F24D 15/00 с приоритетом от 26.11.207 г.). Тепловой аккумулятор содержит корпус (тело) и тепловую трубу, расположенную в канале в теле теплового аккумулятора. Тепловая труба выполнена с возможностью перемещения вглубь корпуса теплового аккумулятора по мере его охлаждения.A heat accumulator is known that implements a method of controlled heat extraction from a heat accumulator using a heat pipe (application for invention No. 2007143856, IPC F24D 15/00 with priority dated November 26, 207). The heat accumulator comprises a housing (body) and a heat pipe located in a channel in the body of the heat accumulator. The heat pipe is made with the possibility of moving deep into the body of the heat accumulator as it cools.
Недостатком известного теплового аккумулятора является конструктивная (технологическая) сложность регулирования отбора тепла т.к. отбор тепла осуществляется за счет перемещения тепловой трубы вглубь корпуса.A disadvantage of the known heat accumulator is the constructive (technological) complexity of regulating heat extraction since heat is removed by moving the heat pipe deep into the body.
Известен также вариант конструкции теплового аккумулятора с тепловыми трубами («Традиционное и альтернативное теплоснабжение объектов малой тепловой мощности» сайт http://www.truba.ua, журнал «Отопление, водоснабжение, вентиляция, кондиционирование» №1 2005 г.). Тепловой аккумулятор содержит корпус с зернистой матрицей, подводящую и отводящую тепловые трубы, коллектор (трубопровод) с нагреваемой средой и коллектор (трубопровод) с греющей средой.A design variant of a heat accumulator with heat pipes is also known (“Traditional and alternative heat supply of low heat power facilities” website http://www.truba.ua, magazine “Heating, water supply, ventilation, air conditioning” No. 1 of 2005). The heat accumulator comprises a housing with a granular matrix, supplying and removing heat pipes, a collector (pipeline) with a heated medium and a collector (pipeline) with a heating medium.
Данный тепловой аккумулятор является наиболее близким к заявляемому техническому решению и принят за прототип.This thermal battery is the closest to the claimed technical solution and adopted as a prototype.
Конструкция данного теплового аккумулятора с тепловыми трубами позволяет более эффективно использовать накопленную тепловую энергию, при этом тепловые трубы используют в качестве теплообменных поверхностей. Однако, данная конструкция теплового аккумулятора не обеспечивает регулируемый отбор тепловой энергии.The design of this heat accumulator with heat pipes allows more efficient use of the stored heat energy, while heat pipes are used as heat exchange surfaces. However, this design of the heat accumulator does not provide an adjustable selection of thermal energy.
В основу полезной модели поставлена задача разработать конструкцию теплового аккумулятора, которая позволяет производить регулируемый отбор тепла, обеспечивая при этом простоту компоновки, надежность и стабильность работы.The utility model is based on the task of developing the design of a heat accumulator, which allows for the controlled selection of heat, while ensuring ease of layout, reliability and stability.
Поставленная задача решается тем, что тепловой аккумулятор с регулируемым отбором тепла содержит корпус, размещенный между трубопроводом нагреваемой среды и трубопроводом греющей среды и заполнен теплоаккумулирующим материалом. В корпусе теплового аккумулятора размещены попарно тепловые трубы и датчики температуры. На трубопроводах греющей и нагреваемой сред установлены датчики температуры и расходомеры. По торцам корпуса теплового аккумулятора установлено ультразвуковое устройство, состоящее из источника (генератора) излучения и приемника. Тепловой аккумулятор дополнительно снабжен вычислительным устройством, содержащим соединенные между собой микропроцессор, программатор режима работы теплового аккумулятора, широтно-импульсный модулятор и преобразователь, при этом входы вычислительного устройства через преобразователь соединены с выходами датчиков температуры, выходами расходомеров и выходом приемника ультразвукового устройства.The problem is solved in that the heat accumulator with controlled heat removal contains a housing located between the pipeline of the heated medium and the heating medium pipeline and is filled with heat-accumulating material. In the case of the heat accumulator heat pipes and temperature sensors are placed in pairs. Temperature sensors and flow meters are installed on the pipelines of the heating and heated media. An ultrasonic device consisting of a radiation source (generator) and a receiver is installed at the ends of the heat accumulator case. The heat accumulator is additionally equipped with a computing device containing a microprocessor interconnected, a heat accumulator operating mode programmer, a pulse-width modulator and a transducer, while the inputs of the computing device are connected through the converter to the outputs of the temperature sensors, the outputs of the flowmeters, and the output of the ultrasonic device receiver.
Тепловая труба выполнена в виде цилиндрического корпуса, в торцах которого установлены сетчатые мембраны, вложенные в диэлектрические вкладыши, закрепленные на стенках корпуса, а внутреннее пространство корпуса тепловой трубы заполнено капиллярно-пористым материалом. Тепловой аккумулятор дополнительно снабжен источником знакопеременного напряжения, который своим входом соединен с выходом вычислительного устройства через широтно-импульсный модулятор, а выходы источника знакопеременного напряжения соединены с сетчатыми мембранами тепловой трубы. Источник знакопеременного напряжения выполнен на основе выпрямительного устройства и реле. Кроме того, для визуального контроля запасенной и отдаваемой тепловой энергии и режимов работы вычислительное устройство дополнительно снабжено дисплеем.The heat pipe is made in the form of a cylindrical body, at the ends of which there are mesh membranes embedded in dielectric inserts fixed on the walls of the body, and the inner space of the heat pipe body is filled with capillary-porous material. The heat accumulator is additionally equipped with a source of alternating voltage, which is connected via its input to the output of the computing device through a pulse-width modulator, and the outputs of the source of alternating voltage are connected to the mesh membranes of the heat pipe. The source of alternating voltage is based on a rectifier device and a relay. In addition, for visual control of the stored and delivered heat energy and operating modes, the computing device is additionally equipped with a display.
В заявленном тепловом аккумуляторе с регулируемым отбором тепла общими существенными признаками для него и для его прототипа являются:In the claimed heat accumulator with controlled heat extraction, common essential features for him and for his prototype are:
- корпус, размещенный между трубопроводом нагреваемой среды и трубопроводом греющей среды и заполненный теплоаккумулирующим материалом;- a housing located between the pipeline of the heated medium and the heating medium pipeline and filled with heat-accumulating material;
- тепловые трубы, расположенные в корпусе теплового аккумулятора. Сопоставительный анализ существенных признаков заявленного теплового аккумулятора с регулируемым отбором тепла и прототипа показывает, что первый в отличие от прототипа имеет следующие отличительные признаки:- heat pipes located in the housing of the heat accumulator. A comparative analysis of the essential features of the claimed heat accumulator with controlled heat and prototype shows that the first, in contrast to the prototype, has the following distinctive features:
- тепловые трубы размещены в корпусе теплового аккумулятора попарно;- heat pipes are placed in the heat accumulator case in pairs;
- в корпусе установлены датчики температуры;- temperature sensors are installed in the case;
- на трубопроводах нагреваемой среды и греющей среды установлены датчики температуры и расходомеры;- temperature sensors and flow meters are installed on the pipelines of the heated medium and heating medium;
- по торцам корпуса теплового аккумулятора установлено ультразвуковое устройство, состоящее из источника излучения и приемника;- an ultrasonic device consisting of a radiation source and a receiver is installed at the ends of the heat accumulator case;
- вычислительное устройство, содержащее соединенные между собой микропроцессор, программатор режима работы теплового аккумулятора, преобразователь и широтно-импульсный модулятор, при этом входы вычислительного устройства через преобразователь соединены с выходами датчиков температуры, выходами расходомеров и выходом приемника ультразвукового устройства;- a computing device containing interconnected microprocessor, a programmer of the operating mode of the heat accumulator, a converter and a pulse-width modulator, while the inputs of the computing device through a converter are connected to the outputs of the temperature sensors, the outputs of the flowmeters and the output of the receiver of the ultrasonic device;
- тепловая труба выполнена в виде цилиндрического корпуса, в торцах которого установлены сетчатые мембраны, вложенные в диэлектрические вкладыши, закрепленные на стенках корпуса, а внутреннее пространство корпуса тепловой трубы заполнено капиллярно-пористым материалом;- the heat pipe is made in the form of a cylindrical body, at the ends of which there are mesh membranes embedded in dielectric inserts mounted on the walls of the body, and the inner space of the heat pipe body is filled with capillary-porous material;
- источник знакопеременного напряжения, который своим входом соединен с выходом вычислительного устройства через широтно-импульсный модулятор, а его выходы соединены с сетчатыми мембранами тепловой трубы.- a source of alternating voltage, which is connected by its input to the output of the computing device through a pulse-width modulator, and its outputs are connected to the mesh membranes of the heat pipe.
Данная совокупность общих и отличительных существенных признаков обеспечивает получение технического результата.This combination of common and distinctive essential features provides a technical result.
На основе изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленной полезной модели имеет причинно-следственную связь с достигнутым техническим результатом.Based on the foregoing, it can be concluded that the set of essential features of the claimed utility model has a causal relationship with the achieved technical result.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показана функциональная схема теплового аккумулятора с регулируемым отбором тепла с помощью управляемых тепловых труб; на фиг.2 - конструкция тепловой трубы с электростатическим наведением зарядов в электрическом поле сетчатых мембран, осуществляющих управлением отбора тепловой энергии; на фиг.3 - блок-схема вычислительного устройства; фиг.4 - функциональная схема источника знакопеременного напряжения; фиг.5 - временная диаграмма работы источника знакопеременного напряжения.The utility model is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a functional diagram of a heat accumulator with adjustable heat extraction using controlled heat pipes; figure 2 - construction of a heat pipe with electrostatic induction of charges in the electric field of mesh membranes, controlling the selection of thermal energy; figure 3 is a block diagram of a computing device; figure 4 is a functional diagram of a source of alternating voltage; 5 is a timing diagram of the source of alternating voltage.
На чертежах приняты следующие обозначения:In the drawings, the following notation:
1 - корпус теплового аккумулятора1 - heat accumulator housing
2 - трубопровод нагреваемой среды2 - pipeline heated medium
3 - трубопровод греющей среды3 - heating medium pipeline
4 - теплоаккумулирующий материал4 - heat storage material
5 - тепловая труба5 - heat pipe
6 - датчики температуры6 - temperature sensors
7, 8 - датчики расходомеров греющей и нагреваемой среды7, 8 - sensors of flow meters of heating and heated medium
9 - датчики температур греющей и нагреваемой среды9 - temperature sensors heating and heated medium
10 - источник (генератор) ультразвукового устройства (УЗУ)10 - source (generator) of an ultrasonic device (UZU)
11 - приемник ультразвукового устройства11 - receiver of the ultrasonic device
12 - вычислительное устройство (ВУ)12 - computing device (WU)
13 - корпус тепловой трубы13 - heat pipe body
14 - сетчатая мембрана тепловой трубы14 - mesh membrane of the heat pipe
15 - капиллярно-пористый материал15 - capillary-porous material
16 - источник знакопеременного напряжения16 - source of alternating voltage
17 - диэлектрический вкладыш17 - dielectric insert
18 - микропроцессор ВУ18 - microprocessor WU
19 - программатор режима работы теплового аккумулятора19 - programmer operating mode of the heat accumulator
20 - преобразователь ВУ20 - converter VU
21 - широтно-импульсный модулятор ВУ21 - pulse-width modulator WU
22 - дисплей22 - display
23 - выпрямительное устройство23 - rectifier device
24 - реле.24 - relay.
Тепловой аккумулятор с регулируемым отбором тепла содержит корпус 1, размещенный между трубопроводом 2 нагреваемой среды и трубопроводом 3 греющей среды и заполненный теплоаккумулирующим материалом 4. В корпусе 1 теплового аккумулятора размещены попарно тепловые трубы 5 и датчики 6 температуры. На трубопроводах 2 и 3 также установлены датчики 9 температуры. На трубопроводах 2 и 3 установлены датчики расходомеров 7 и 8 соответственно. По торцам корпуса 1 теплового аккумулятора установлено ультразвуковое устройство, состоящее из источника (генератора) излучения 10 и приемника 11. Тепловой аккумулятор снабжен вычислительным устройством 12, входы которого соединены с выходами датчиков 6, 9 температуры, выходами расходомеров 7, 8 и выходом приемника 10 ультразвукового устройства. Тепловая труба 5 выполнена в виде цилиндрического корпуса 13, в торцах которого установлены сетчатые мембраны 14, вложенные в диэлектрические вкладыши 17, причем в верхней части корпуса установлена одна сетчатая мембрана, а в нижней части две. Внутреннее пространство корпуса тепловой трубы 5 заполнено капиллярно-пористым материалом 15. Конструкция капиллярно пористого материала реализована в виде плетеной сетки, выполненной из медной проволоки с различными размерами ячеек имеющая несколько слоев. Слой, имеющий меньший размер ячеек находится на поверхности внутренней стенки трубы с целью увеличения теплообмена и уменьшением гидросопротивления, у последующих слоев размер ячеек увеличивается. Тепловой аккумулятор снабжен источником знакопеременного напряжения 16, который своим входом соединен с выходом вычислительного устройства 12. Выходы источника знакопеременного напряжения соединены с сетчатыми мембранами 14 тепловой трубы 5. Вычислительное устройство содержит соединенные между собой микропроцессор 18, программатор режима работы теплового аккумулятора 19, преобразователь (входное устройство) 20, широтно-импульсный модулятор 21, формирующий управляющее воздействие на источник знакопеременного напряжения 16. Для визуального контроля запасенной и отдаваемой тепловой энергии и режимов работы вычислительное устройство 12 дополнительно снабжено дисплеем 22. При этом вход преобразователя 20 соединен с выходами датчиков температуры 6,9, расходомеров 7,8 и приемника 11 УЗУ, входы микропроцессора 18 соединены с выходами преобразователя 20 и программатора 19 режима работы теплового аккумулятора, выходы микропроцессора 18 соединены с входами дисплея 22 и широтно-импульсного модулятора, выход которого соединен с входом источника 16 знакопеременного напряжения. Источник 16 знакопеременного напряжения содержит выпрямительное устройство 23 и реле 24.The heat accumulator with controlled heat removal comprises a housing 1, located between the heated medium pipe 2 and the heating medium pipe 3 and filled with heat-accumulating material 4. In the heat accumulator body 1, heat pipes 5 and temperature sensors 6 are arranged in pairs. On pipelines 2 and 3, temperature sensors 9 are also installed. On pipelines 2 and 3, flowmeter sensors 7 and 8 are installed, respectively. An ultrasonic device consisting of a radiation source (generator) 10 and a receiver 11 is installed at the ends of the heat accumulator housing 1. The heat accumulator is equipped with a computing device 12, the inputs of which are connected to the outputs of the temperature sensors 6, 9, the outputs of the flow meters 7, 8 and the output of the ultrasonic receiver 10 devices. The heat pipe 5 is made in the form of a cylindrical body 13, in the ends of which mesh membranes 14 are installed, embedded in dielectric inserts 17, with one mesh membrane installed in the upper part of the housing and two in the lower part. The inner space of the casing of the heat pipe 5 is filled with capillary-porous material 15. The design of the capillary-porous material is implemented in the form of a woven mesh made of copper wire with various mesh sizes having several layers. A layer having a smaller mesh size is located on the surface of the inner wall of the pipe in order to increase heat transfer and decrease the hydraulic resistance; in subsequent layers, the mesh size increases. The heat accumulator is equipped with an alternating voltage source 16, which is connected via its input to the output of the computing device 12. The outputs of the alternating voltage source are connected to the mesh membranes 14 of the heat pipe 5. The computing device contains a microprocessor 18 connected to each other, a heat accumulator operating mode programmer 19, and a converter (input device) 20, a pulse-width modulator 21, forming a control action on a source of alternating voltage 16. For visual control of the stored and supplied heat energy and operating modes, the computing device 12 is additionally equipped with a display 22. In this case, the input of the converter 20 is connected to the outputs of the temperature sensors 6.9, flow meters 7.8, and the receiver 11 of the ultrasonic amplifier, the inputs of the microprocessor 18 are connected to the outputs of the converter 20 and the programmer 19 of the operating mode of the heat accumulator, the outputs of the microprocessor 18 are connected to the inputs of the display 22 and the pulse width modulator, the output of which is connected to the input of the source 16 of alternating voltage. The alternating voltage source 16 comprises a rectifier device 23 and a relay 24.
Вычислительное устройство 12 выполнено на основе приборов Российского производства фирмы "OWEN".Computing device 12 is made on the basis of devices manufactured in Russia by OWEN.
В качестве сетчатой мембраны используется медная сетка, в качестве капиллярно-пористого материала - плетеная медная проволока с различными размерами ячеек в несколько слоев, в качестве теплоаккумулирующего материала используется парафины. Температура плавления большинства которых в зависимости от сорта лежит в диапазоне 40…65°С. Температура плавления в районе 50…54°С характерна для высокоочищенных парафинов, в сочетании с высокой теплотой фазового перехода (немногим более 200 кДж/кг), что очень хорошо подходит для теплового аккумулятора, рассчитанного на обеспечение горячего водоснабжения и водяного отопления, проблема лишь в высокой цене парафина.A copper mesh is used as a mesh membrane, braided copper wire with various mesh sizes in several layers is used as a capillary-porous material, and paraffins are used as a heat storage material. The melting point of most of which, depending on the variety, lies in the range of 40 ... 65 ° C. The melting temperature in the region of 50 ... 54 ° C is typical for highly purified paraffins, combined with a high heat of phase transition (a little more than 200 kJ / kg), which is very suitable for a heat accumulator designed to provide hot water supply and water heating, the only problem is high price paraffin wax.
Баланс энергии для системы аккумулирования теплоты в процессе теплоаккумулирования в общем виде можно записать:The energy balance for the heat storage system in the process of heat storage in general can be written:
где: Qвх - подведенная энергия;where: Qin - energy supplied;
Qвых - отведенная энергия;Qout - allocated energy;
Qак - аккумулированная тепловая энергия.Q is the accumulated thermal energy.
Количество аккумулированной теплоты при отсутствии фазовых переходов теплоаккумулирующего материала (ТАМ) равно:The amount of accumulated heat in the absence of phase transitions of heat-accumulating material (TAM) is equal to:
где: m - масса ТАМ, кг;where: m is the mass of TAM, kg;
Ср - удельная теплоемкость ТАМ, Дж/(кг·°С);Ср - specific heat capacity of TAM, J / (kg · ° С);
t1, t2 - температуры ТАМ до и после накопления тепловой энергии тепловым аккумулятором.t 1 , t 2 - TAM temperatures before and after the accumulation of thermal energy by the heat accumulator.
Тепловой аккумулятор с регулируемым отбором тепла работает следующим образом.Thermal battery with controlled heat selection works as follows.
Регулирование отбора тепловой энергии, накопленной в корпусе 1 теплового аккумулятора и подаваемой потребителю, осуществляется тепловой трубой 5 в зависимости от заданного расхода (фиг.1). В зону испарения, которая находится в нижней части цилиндрического корпуса тепловой трубы 5, подводится тепло, посредством которого происходит испарения рабочей жидкости (дистиллированная вода 80%, метиловый спирт 15%, ацетон 5%). Управление отпуском тепла производится посредством подачи от источника знакопеременного напряжения 16 электрического напряжения на сетчатые мембраны 14, при этом изменяется количество паров, проходящих через капиллярно - пористый материал 15 (фиг.2). Управляющее знакопеременное электрическое напряжение формируется в источнике знакопеременного напряжения 16 (фиг.4).The regulation of the selection of thermal energy accumulated in the housing 1 of the heat accumulator and supplied to the consumer is carried out by a heat pipe 5 depending on a given flow rate (Fig. 1). Heat is supplied to the evaporation zone, which is located in the lower part of the cylindrical body of the heat pipe 5, through which the working fluid evaporates (distilled water 80%, methyl alcohol 15%, acetone 5%). The heat release is controlled by applying alternating voltage 16 from the source of electrical voltage to the mesh membranes 14, while the number of vapors passing through the capillary-porous material 15 is changed (FIG. 2). Control alternating voltage is generated in the source of alternating voltage 16 (figure 4).
Принцип работы управляемой тепловой трубы заключается в воздействии электрического поля создаваемого системой сетчатых мембран 14 на паровую фазу рабочей жидкости в зоне испарения и конденсации.The principle of operation of the controlled heat pipe is the effect of an electric field created by the system of mesh membranes 14 on the vapor phase of the working fluid in the zone of evaporation and condensation.
Сетчатая мембрана 14 по конструкции представляет двух электродную систему.The mesh membrane 14 is a two electrode system in design.
Выпрямительное устройство 23 (фиг.4) производит преобразование энергии источника переменного напряжения 220 В в выпрямленное напряжение 30 В. Выпрямленное напряжение гальванически развязано с питающей сетью посредством трансформатора для повышения электробезопасности. Электромагнитное реле 24 осуществляет коммутацию напряжения, подаваемое на сетчатые мембраны 14.The rectifier device 23 (Fig. 4) converts the energy of an AC voltage source of 220 V into a rectified voltage of 30 V. The rectified voltage is galvanically isolated from the supply network by means of a transformer to increase electrical safety. The electromagnetic relay 24 carries out the switching voltage supplied to the mesh membrane 14.
В режиме отбора тепловой энергии обмотка реле 24 обесточена (фиг.3), контакты 1Р1 находится в положении с. На сетчатую мембрану А (установленную в зоне конденсации) подается потенциал (+). Контакты 1Р2 реле 24 находятся в положении е. На сетчатую мембрану Б (установленную в зоне испарения) подается потенциал (-). На вспомогательную сетчатую мембрану С (установленную в зоне испарения) подается потенциал (+). Сетчатые мембраны В и С образуют электродную систему для создания электрического поля. В образующиеся в процессе испарения частицы пара проходя через электрическое поле мембран В и С на поверхностях будут индуцироваться отрицательные заряды. Под действием электрического поля созданного мембраной А и Б, частицы пара, имеющие отрицательный потенциал, будут втягиваться в зону конденсации под действием положительного потенциала и будет осуществляться транспортирование теплового потока.In the mode of selection of thermal energy, the relay coil 24 is de-energized (figure 3), the contacts 1P1 is in position c. A potential (+) is applied to the mesh membrane A (installed in the condensation zone). The contacts 1P2 of relay 24 are in position e. Potential (-) is applied to the mesh membrane B (installed in the evaporation zone). A potential (+) is applied to the auxiliary mesh membrane C (installed in the evaporation zone). The mesh membranes B and C form an electrode system to create an electric field. Negative charges will be induced into the vapor particles formed during the evaporation through the electric field of the B and C membranes on the surfaces. Under the influence of the electric field created by the membrane A and B, vapor particles having a negative potential will be drawn into the condensation zone under the influence of a positive potential and the heat flux will be transported.
В режиме прекращения отбора энергии обмотка реле 24 получает питание (фиг.4), контакты 1Р2 будут находиться в положении d. На сетчатую мембрану А будет подаваться отрицательный потенциал (-). Образующимся частицам пара, имеющими наведенный отрицательный заряд, со стороны мембраны А будет создаваться отталкивающее действие, что приведет к сужению канала транспортировки теплового потока. На фиг.5 показана временная диаграмма режима работы управляемой тепловой трубы. Ширина импульса определяет плотность транспортируемого теплового потока. Чем шире импульс, тем больше времени производится транспортирование теплового потока.In the mode of stopping the selection of energy, the coil of the relay 24 receives power (figure 4), the contacts 1P2 will be in position d. A negative potential (-) will be applied to the mesh membrane A. A repulsive action will be generated from the side of the membrane A to the generated vapor particles having an induced negative charge, which will lead to a narrowing of the heat flux transport channel. Figure 5 shows a timing diagram of the operation mode of a controlled heat pipe. The pulse width determines the density of the transported heat flux. The wider the pulse, the longer the heat flux is transported.
Управляющее воздействие для источника переменного напряжения 16 формируется вычислительным устройством 12 (фиг.3), в структуру которого включен программатор 19 режима работы теплового аккумулятора. На основании полученных данных от датчиков температур 6, 9 и расходомеров 7, 8 и приемника УЗУ 11 микропроцессор 18 осуществляет измерение запасенной и отданной тепловой энергии потребителю по выражению (2).The control action for the AC voltage source 16 is formed by the computing device 12 (Fig.3), in the structure of which is included the programmer 19 of the operating mode of the heat accumulator. Based on the data obtained from temperature sensors 6, 9 and flow meters 7, 8 and the receiver UZU 11, the microprocessor 18 measures the stored and delivered heat energy to the consumer by the expression (2).
Микропроцессор 18 выводят информацию на дисплей 22 о количестве запасенной и отданной тепловой энергии, а также осуществляют архивацию режимов работы теплового аккумулятора.The microprocessor 18 displays information on the display 22 about the amount of stored and given thermal energy, and also archive the operating modes of the heat accumulator.
Ультразвуковое устройство, состоящее из источника ультразвука (генератор) 9 и приемника 10 ультразвука, вводит в микропроцессор 18 вычислительного устройства 12 погрешность значений удельной теплоемкости Ср ТАМ, так как в процессе накопления и отдачи тепловой энергии имеет место изменение фазового состояния ТАМ.An ultrasound device consisting of an ultrasound source (generator) 9 and an ultrasound receiver 10 introduces into the microprocessor 18 of the computing device 12 an error in the specific heat values C p TAM, since in the process of accumulation and release of thermal energy, the phase state of TAM changes.
Ультразвуковое устройство способствует созданию гомогенной структуры при фазовых преобразованиях ТАМ, тем самым увеличивая площадь контакта его с тепловой трубой.The ultrasonic device contributes to the creation of a homogeneous structure during phase transformations of TAM, thereby increasing its contact area with the heat pipe.
Заявленный тепловой аккумулятор с регулируемым отбором тепла обеспечивает:The claimed heat accumulator with adjustable heat selection provides:
- регулирование отбора тепловой энергии от теплоаккумулирующего материала в широких пределах за счет использования электрического поля, создаваемого электродной системой сетчатых мембран тепловой трубы и источником знакопеременного напряжения;- regulation of the selection of thermal energy from the heat-accumulating material over a wide range through the use of an electric field created by the electrode system of the mesh membranes of the heat pipe and a source of alternating voltage;
- управление передачей тепловой энергии потребителям с помощью вычислительного устройства с последующей архивацией режимов работы;- management of the transfer of thermal energy to consumers using a computing device with subsequent archiving of operating modes;
- наличие визуального контроля запасенной и отдаваемой тепловой энергии и режимов работы теплового аккумулятора;- the presence of visual control of the stored and supplied heat energy and the operating modes of the heat accumulator;
- корректирование посредством ультразвукового устройства измерений тепловой энергии в зависимости от фазового состояния ТАМ, а также способствует созданию гомогенной структуры ТАМ для увеличения площади контакта с поверхностью тепловой трубы.- correction by means of an ultrasonic device for measuring thermal energy depending on the phase state of TAM, and also helps to create a homogeneous structure of TAM to increase the contact area with the surface of the heat pipe.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011119112/03U RU114130U1 (en) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | HEAT BATTERY WITH ADJUSTABLE HEAT SELECTION |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011119112/03U RU114130U1 (en) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | HEAT BATTERY WITH ADJUSTABLE HEAT SELECTION |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU114130U1 true RU114130U1 (en) | 2012-03-10 |
Family
ID=46029424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011119112/03U RU114130U1 (en) | 2011-05-12 | 2011-05-12 | HEAT BATTERY WITH ADJUSTABLE HEAT SELECTION |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU114130U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU189233U1 (en) * | 2018-11-26 | 2019-05-16 | Денис Викторович Шабалин | THERMAL ACCUMULATOR OF PHASE TRANSITION WITH INDUCTION ELECTRIC HEATING DEVICE |
-
2011
- 2011-05-12 RU RU2011119112/03U patent/RU114130U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU189233U1 (en) * | 2018-11-26 | 2019-05-16 | Денис Викторович Шабалин | THERMAL ACCUMULATOR OF PHASE TRANSITION WITH INDUCTION ELECTRIC HEATING DEVICE |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jaisankar et al. | Studies on heat transfer and friction factor characteristics of thermosyphon solar water heating system with helical twisted tapes | |
US9115913B1 (en) | Fluid heater | |
Niyas et al. | Performance investigation of high-temperature sensible heat thermal energy storage system during charging and discharging cycles | |
RU2012137692A (en) | HEAT REGENERATION SYSTEM FOR PYROMETALLURGICAL VESSEL WITH APPLICATION OF THERMOELECTRIC / THERMOMAGNETIC DEVICES | |
RU114130U1 (en) | HEAT BATTERY WITH ADJUSTABLE HEAT SELECTION | |
CN105656352A (en) | Underground heat power generation device | |
Lele et al. | Modelling of heat exchangers based on thermochemical material for solar heat storage systems | |
CN104566934A (en) | Water-storage quick-heating-type water heater | |
CN105736098A (en) | Semiconductor power generator capable of recycling heat energy of automobile exhaust pipe | |
CN208398186U (en) | Energy storage electric heating equipment | |
CN108709177B (en) | Loop heat pipe steam generator with medicine fumigation and washing treatment function | |
Niyas et al. | Performance analysis of latent heat storage systems | |
CN202613802U (en) | High temperature heat accumulation and heat exchange device for solar thermal power generation | |
JP2012186164A (en) | Quick heating type electric heater | |
SE0950695A1 (en) | Thermoelectric generator system | |
CN213454250U (en) | Phase change energy storage graphene carbon nanotube multi-cycle heating device | |
RU157005U1 (en) | HEAT BATTERY | |
US11971221B2 (en) | Thermal battery and electricity generation system | |
CN209960740U (en) | Corrosion-resistant electric heating device and heating system | |
RU2013140447A (en) | COOLING SYSTEM FOR FUEL CELL | |
CA2920500C (en) | Fluid heater | |
RU2696183C1 (en) | Thermal energy storage with controlled heat release at constant temperature | |
CN104883758A (en) | Application of electric heating wire in phase change energy storage unit | |
CN105066757A (en) | Air heat accumulating and releasing device of solid particles | |
RU145327U1 (en) | HEAT BATTERY-HEAT EXCHANGER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130513 |