RU2013718C1

RU2013718C1 - Thermal sorption pump

Info

Publication number: RU2013718C1
Application number: SU914940081A
Authority: RU
Inventors: В.М. Ливенцов
Original assignee: Ливенцова Галина Алексеевна
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: refrigerating engineering. SUBSTANCE: chemical thermal pipe 1 is made in form of hollow hermetic container whose interior is divided into at least two zones 2 and 3 for receiving hydrides 4 and 5 connected by means of partitions 6. High-temperature and low-temperature hydrides 4 and 5 are located in these zones. Heat-removing and heat-supplying devices are made in form of at least two thermosiphons 10, 11, 12 and 13; object to be chilled is made in form of one low-temperature source 8 of heat. One thermosiphon 12 of heat-supply device is connected with high-temperature source 9 and remaining thermosiphons are connected with low-temperature heat source 8. Number of thermosiphons is equal to number of low-temperature hydrides. Number of pairs of thermosiphons of heat-supply and heat-removing devices is equal to number of zones. Container is located between evaporation zones of heat-removing devices and condensation zones of heat-supply devices which are arranged at distance from each other equal to thickness of the container whose larger side is located along evaporation zone of heat-removing device. EFFECT: enhanced efficiency. 4 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике, к сорбционным машинам, установкам и системам, в частности к сорбционным тепловым насосам, и может быть использовано в энергомашиностроении в бытовых холодильниках, промышленных и торговых стационарных холодильных установках, кондиционерах, системах обогрева и охлаждения зданий, системах утилизации тепла, в медицинских и биологических термостатах, в одежде для работы в среде с высокой температурой при выполнении аварийных и ремонтных работ. The invention relates to refrigeration, sorption machines, installations and systems, in particular to sorption heat pumps, and can be used in power engineering in domestic refrigerators, industrial and commercial stationary refrigeration units, air conditioners, heating and cooling systems of buildings, heat recovery systems, in medical and biological thermostats, in clothes for working in high-temperature environments during emergency and repair work.

Данный сорбционный тепловой насос для перекачивания тепла с низкого температурного уровня на высокий использует металлогидрид, который при давлении подаваемого к металлогидриду водорода, превышающем давление сорбции водорода металлогидридом при температуре резервуара тепла, поглощает водород, выделяя тепло в резервуар тепла, а при давлении водорода ниже давления десорбции водорода металлогидридом, соответствующего температуре источника тепла, выделяет водород, поглощая тепло низкотемпературного источника тепла. Для формирования необходимых перепадов давления водорода сорбционный тепловой насос содержит второй металлогидрид, имеющий тепловые контакты с резервуаром тепла и с высокотемпературным источником тепла, причем давление десорбции водорода данным металлогидридом при температуре высокотемпературного источника тепла должно превышать давление сорбции водорода первым металлогидридом при температуре резервуара тепла, а давление сорбции водорода данным металлогидридом при температуре резервуара тепла должно быть ниже давления десорбции водорода первым металлогидридом при температуре низкотемпературного источника тепла. Оба металлогидрида выполняются таким образом, чтобы иметь возможно большую площадь взаимодействия с водородом. This sorption heat pump uses a metal hydride to transfer heat from a low temperature level to a high one, which, at a pressure of hydrogen supplied to the metal hydride exceeding the pressure of hydrogen sorption by the metal hydride at the temperature of the heat reservoir, absorbs hydrogen, releasing heat into the heat reservoir, and at a pressure of hydrogen below the desorption pressure hydrogen metal hydride, corresponding to the temperature of the heat source, generates hydrogen, absorbing the heat of a low-temperature heat source. To form the necessary differences in the pressure of hydrogen, the sorption heat pump contains a second metal hydride having thermal contacts with the heat reservoir and with a high-temperature heat source, and the pressure of hydrogen desorption by this metal hydride at the temperature of the high-temperature heat source must exceed the pressure of hydrogen sorption by the first metal hydride at the temperature of the heat reservoir, and the pressure hydrogen sorption by this metal hydride at a temperature of the heat reservoir should be lower than the desorption pressure hydrogen and the first metal hydride at a temperature of a low-temperature heat source. Both metal hydrides are designed to have the largest possible area of interaction with hydrogen.

Использование сорбционного теплового насоса в качестве основного элемента бытового или торгового холодильника, в медицинских и биологических термостатах предъявляет дополнительные требования к тепловому насосу по созданию в указанных изделиях объемов и зон с различными уровнями температуры и требования по снижению стоимости, повышению их надежности и безопасности работы. The use of a sorption heat pump as the main element of a domestic or commercial refrigerator in medical and biological thermostats imposes additional requirements on the heat pump to create volumes and zones with different temperature levels in these products and to reduce costs, increase their reliability and safety.

Известен сорбционный тепловой насос, содержащий генераторы-сорберы и теплопередающие устройства, осуществляющие тепловой контакт генераторов-сорберов с источниками и резервуаром тепла, причем теплопередающие устройства представляют собой трубки любой целесообразной для данного практического применения конфигурации, через которые прокачивается теплоноситель, поступающий из теплообменника источника или резервуара тепла. Изготавливается каждый генератор-сорбер посредством гидравлического прессования порошка металлогидрида и теплообменной трубки в упругой форме. Эффективность теплообмена между металлогидридами генераторов-сорберов и источниками, резервуаром тепла в данном сорбционном тепловом насосе лимитирована необходимостью прокачивать теплоноситель по трубкам и иметь значительные температурные перепады между металлогидридом и теплоносителем для передачи требуемого количества тепла. Это ведет к существенному снижению термодинамической эффективности теплового насоса в целом. Кроме того, на прокачивание теплоносителей через тонкие теплообменные трубки расходуется дополнительная мощность гидравлического насоса, а необходимость переключения тепловых контактов между генераторами-сорберами и источниками, резервуаром тепла обусловливает также понижение эффективности теплового насоса за счет перетекания порций теплоносителя непосредственно между источником и резервуаром тепла и требует наличия регулируемых переключающих клапанов, что усложняет конструкцию теплового насоса и делает его менее надежным. A sorption heat pump is known that contains sorbing generators and heat transfer devices that provide thermal contact of the sorbing generators with sources and a heat reservoir, and heat transfer devices are tubes of any configuration suitable for a given practical application through which a heat carrier is pumped from a source or reservoir heat exchanger. heat. Each sorbent generator is manufactured by hydraulically pressing the metal hydride powder and the heat transfer tube in an elastic form. The efficiency of heat transfer between metal hydrides of sorbing generators and sources, the heat reservoir in this sorption heat pump is limited by the need to pump the coolant through the tubes and have significant temperature differences between the metal hydride and the coolant to transfer the required amount of heat. This leads to a significant decrease in the thermodynamic efficiency of the heat pump as a whole. In addition, additional power of the hydraulic pump is spent on pumping coolants through thin heat transfer tubes, and the need to switch heat contacts between sorbing generators and sources, a heat reservoir also reduces the efficiency of the heat pump due to flow of portions of the coolant directly between the heat source and reservoir and requires adjustable switching valves, which complicates the design of the heat pump and makes it less reliable.

Также известен сорбционный тепловой насос, содержащий генераторы-сорберы и теплопередающие устройства, осуществляющие тепловой контакт генераторов-cорберов с источниками, резервуаром тепла, причем теплопередающие устройства выполнены в виде тепловых труб, один конец которых закреплен в генераторе-сорбере, а другой расположен в контейнере, через который попеременно прокачивается теплоноситель, поступающий от теплообменников источника и резервуара тепла. Такая организация теплообмена дает возможность даже при наличии малых перепадов температур между металлогидридом и источником или резервуаром тепла передавать значительные количества тепла. Однако необходимость переключения подачи теплоносителя отрицательно влияет на эффективность устройства, обусловливает установку переключающих клапанов, усложнение системы регулирования и теплового насоса в целом. Also known is a sorption heat pump containing sorbing generators and heat transfer devices that provide thermal contact of the sorbing generators with sources, a heat reservoir, and the heat transfer devices are made in the form of heat pipes, one end of which is fixed in the sorbing generator, and the other is located in the container, through which the heat carrier alternately pumped from the heat exchangers of the source and heat reservoir. This organization of heat transfer makes it possible even in the presence of small temperature differences between the metal hydride and the heat source or reservoir to transfer significant amounts of heat. However, the need to switch the flow of coolant adversely affects the efficiency of the device, causes the installation of switching valves, the complexity of the control system and the heat pump as a whole.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является известный сорбционный тепловой насос, содержащий химическую тепловую трубу, заполненную высокотемпературным и низкотемпературным гидридами и имеющую канал для перетекания водорода, захолаживаемый объект и высокотемпературный источник тепла, соединенный с зоной химической тепловой трубы, в которой размещен высокотемпературный гидрид (3). Химическая тепловая труба выполнена в виде двух генераторов-сорберов, соединенных каналом для перетекания водорода. Внутренняя полость одного из генераторов-сорберов является зоной химической тепловой трубы, в которой размещен высокотемпературный гидрид. Полость другого генератора-сорбера является зоной химической тепловой трубы, в которой размещен низкотемпературный гидрид. The closest technical solution, selected as a prototype, is a well-known sorption heat pump containing a chemical heat pipe filled with high temperature and low temperature hydrides and having a channel for the flow of hydrogen, a cooled object and a high temperature heat source connected to the zone of the chemical heat pipe in which high temperature hydride (3). The chemical heat pipe is made in the form of two sorbing generators connected by a channel for the flow of hydrogen. The internal cavity of one of the sorbing generators is a zone of a chemical heat pipe, in which a high-temperature hydride is placed. The cavity of another sorbing generator is a zone of a chemical heat pipe in which a low-temperature hydride is placed.

Также сорбционный тепловой насос содержит теплоотводящее устройство, соединяющее полости генераторов-cорберов с резервуаром тепла, теплоподводящее устройство, соединяющее захолаживаемый объект с полостью второго генератора-сорбера. Захолаживаемый объект выполнен в виде холодильной камеры, а высокотемпературный источник тепла выполнен в виде нагревателя. Теплоотводящее устройство выполнено в виде двух теплообменных поверхностей, расположенных внутри соответствующих генераторов-сорберов. При этом теплоотводящее и теплоподводящее устройства снабжены системами подачи внешнего теплоносителя и системой клапанов для изменения направления движения внешнего теплоносителя. Теплоподводящее устройство выполнено в виде охлаждающей поверхности холодильной камеры. Под резервуаром тепла понимается окружающая среда. В качестве внешнего теплоносителя используетcя воздух. В исходном положении гидрид первого генератора-сорбера насыщен водородом, а гидрид второго генератора-сорбера не насыщен водородом. После включения нагревателя водород в первом генераторе-сорбере десорбирует и поступает в гидрид второго генератора-сорбера. В момент включения системы подачи внешнего теплоносителя тепло, выделяющееся при сорбции водорода во втором генераторе-сорбере, отводится воздухом, прокачиваемым через второй генератор-сорбер, и сбрасывается в атмосферу. После завершения насыщения гидрида второго генератора-сорбера включается теплоотводящее устройство первого генератора-сорбера, переключаются клапана, направляющие воздух через гидрид второго генератора-сорбера в холодильную камеру, и происходит десорбция водорода во втором генераторе-cорбере. Цикл продолжается до полного насыщения водородом гидрида первого генератора-сорбера. Для работы данного теплового насоса необходимы специальные системы, обеспечивающие циркуляцию внешнего теплоносителя, системы клапанов и системы для управления клапанами, для управления направлениями потоков внешнего теплоносителя, которые существенно усложняют общую схему теплового насоса. Для охлаждения второго генератора в качестве внешнего тепло- носителя используется воздух - малоэффективный теплоноситель, это также приводит к существенному усложнению общей схемы теплового насоса, к низкой надежности его работы. Also, the sorption heat pump contains a heat sink device connecting the cavities of the sorbing generators with a heat reservoir, a heat supply device connecting the cooled object to the cavity of the second sorbing generator. The refrigerated object is made in the form of a refrigerating chamber, and the high-temperature heat source is made in the form of a heater. The heat-removing device is made in the form of two heat-exchange surfaces located inside the corresponding sorbing generators. In this case, the heat sink and heat sink devices are equipped with external coolant supply systems and a valve system for changing the direction of movement of the external coolant. The heat supply device is made in the form of a cooling surface of the refrigerating chamber. A heat reservoir refers to the environment. Air is used as an external heat carrier. In the initial position, the hydride of the first sorbing generator is saturated with hydrogen, and the hydride of the second sorbing generator is not saturated with hydrogen. After the heater is turned on, hydrogen in the first sorbing generator desorbs and enters the hydride of the second sorbing generator. At the moment the external coolant supply system is turned on, the heat generated during hydrogen sorption in the second sorbing generator is removed by air pumped through the second sorbing generator and discharged into the atmosphere. After saturation of the hydride of the second generator-sorbent is completed, the heat-removing device of the first generator-sorber is turned on, the valves directing air through the hydride of the second generator-sorber are switched into the cooling chamber, and hydrogen is desorbed in the second generator-sorber. The cycle continues until the hydride of the first sorber generator is completely saturated with hydrogen. For the operation of this heat pump, special systems are needed that circulate the external heat carrier, valve systems and systems for controlling the valves, to control the flow directions of the external heat carrier, which significantly complicate the overall heat pump circuit. To cool the second generator, air is used as an external heat carrier - an ineffective heat carrier, this also leads to a significant complication of the general scheme of the heat pump, to its low reliability.

В данном сорбционном тепловом насосе высокотемпературный источник тепла размещен непосредственно в зоне размещения высокотемпературного гидрида, что снижает безопасность работы всего теплового насоса и повышает его взрывоопасность. Размещение гидридов в разных генераторах-сорберах и соединение их каналом для перетекания водорода приводит к появлению большого количества соединений и снижению безопасности и надежности сорбционного теплового насоса. Большая продолжительность рабочего цикла за счет выполнения генераторов-сорберов в виде цилиндров и приводит к низкой эффективности перекачивания им тепла на единицу массы гидрида. In this sorption heat pump, a high-temperature heat source is located directly in the zone of placement of the high-temperature hydride, which reduces the safety of the entire heat pump and increases its explosion hazard. Placing hydrides in different sorbing generators and connecting them with a hydrogen flow channel leads to the appearance of a large number of compounds and a decrease in the safety and reliability of the sorption heat pump. The long duration of the working cycle due to the implementation of sorbing generators in the form of cylinders leads to a low efficiency of heat transfer by it per unit mass of hydride.

Цель изобретения - повышение надежности и безопасности работы сорбционного теплового насоса, его схемное упрощение и повышение эффективности перекачивания тепла на единицу массы гидрида. The purpose of the invention is to increase the reliability and safety of the sorption heat pump, its circuit simplification and increase the efficiency of heat transfer per unit mass of hydride.

Поставленная цель достигается тем, что в сорбционном тепловом насосе, содержащем химическую тепловую трубу с зонами для размещения гидридов, имеющих различную температуру, при которой происходит сорбция водорода, и с каналом для перетекания водорода, захолаживаемый объект и высокотемпературный источник тепла, соединенный с зоной химической тепловой трубы, в которой размещен высокотемпературный гидрид, теплоотводящее устройство, соединяющее зоны размещения гидридов химической тепловой трубы с резервуаром тепла, теплоподводящее устройство, соединяющее захолаживаемый объект с зоной химической тепловой трубы химическая тепловая труба, выполнена в виде герметичного полого контейнера, внутренняя полость которого разделена по меньшей мере на две зоны для размещения гидридов, имеющих различную температуру, при которой происходит сорбция водорода, соединенные между собой перегородкой, являющейся непроницаемым для гидридов каналом для перетекания водорода, в одной из зон размещен высокотемпературный гидрид, а в других зонах размещены соответствующие низкотемпературные гидриды, в верхней части контейнера над гидридами имеется полость для компенсации объемных изменений гидрида. Теплоотводящее и теплоподводящее устройства выполнены в виде по меньшей мере двух термосифонов, а захолаживаемый объект - в виде по меньшей мере одного низкотемпературного источника тепла. Высокотемпературный источник тепла соединен с зоной химической тепловой трубы, в которой размещен высокотемпературный гидрид, через один из термосифонов теплоподводящего устройства, а остальные термосифоны соединяют с соответствующими зонами химической тепловой трубы, в которых размещены низкотемпературные гидриды, низкотемпературные источники тепла, количество которых равно количеству низкотемпературных гидридов, а количество пар, образуемых термосифонами теплоотводящих и теплоподводящих устройств, равно количеству зон, на которые разделена внутренняя полость контейнера, размещенного между зонами испарения теплоотводящих устройств и зонами конденсации теплоподводящих устройств, расположенных друг от друга на расстоянии, равном толщине контейнера, при этом большая сторона контейнера размещена вдоль зоны испарения теплоотводящих устройств. This goal is achieved by the fact that in a sorption heat pump containing a chemical heat pipe with zones for placing hydrides having different temperatures at which hydrogen sorption occurs, and with a channel for the flow of hydrogen, a cooled object and a high-temperature heat source connected to the chemical thermal zone a pipe in which a high-temperature hydride is placed; a heat-removing device connecting the areas of hydrides of a chemical heat pipe to a heat reservoir; a heat-conducting device The property connecting the refrigerated object with the chemical heat pipe zone is a heat pipe made in the form of a sealed hollow container, the inner cavity of which is divided into at least two zones for the placement of hydrides with different temperatures at which hydrogen is sorbed, interconnected by a partition, which is a hydride-impermeable channel for the flow of hydrogen, high-temperature hydride is placed in one of the zones, and the corresponding low-temperature are placed in other zones e hydrides, in the upper part of the container above the hydrides there is a cavity to compensate for volumetric changes in hydride. The heat-dissipating and heat-releasing devices are made in the form of at least two thermosyphons, and the cooling object is in the form of at least one low-temperature heat source. A high-temperature heat source is connected to the zone of the chemical heat pipe, in which the high-temperature hydride is placed, through one of the thermosyphons of the heat supply device, and the rest of the thermosyphons are connected to the corresponding zones of the chemical heat pipe, in which low-temperature hydrides, low-temperature heat sources are placed, the amount of which is equal to the number of low-temperature hydrides , and the number of pairs formed by thermosiphons of heat-removing and heat-supplying devices is equal to the number of zones per cat rye divided internal cavity of the container disposed between the heat-removing devices evaporation zones and condensation zones teplopodvodyaschih devices spaced at a distance equal to the thickness of the container, with most of the container is arranged along the heat-removing devices of the evaporation zone.

Для повышения эффективности перекачивания тепла на единицу массы гидрида, дальнейшего повышения надежности и безопасности работы, схемного упрощения сорбционного теплового насоса он снабжен по меньшей мере одной дополнительной химической тепловой трубой, расположенной на заданном расстоянии от химической тепловой трубы между зонами испарения теплоотводящих устройств и зонами конденсации теплоподводящих устройств и выполненной в виде герметичного полого контейнера, внутренняя полость которого разделена по меньшей мере на две зоны для размещения гидридов, имеющих различную температуру, соединенные между собой перегородкой, являющейся непроницаемым для гидридов каналом для перетекания водорода, в одной из зон размещен высокотемпературный гидрид, а в других зонах - соответствующие низкотемпературные гидриды. В верхней части контейнера над гидридами имеется полость для компенсации объемных изменений гидрида. To increase the efficiency of heat transfer per unit mass of hydride, to further increase the reliability and safety of operation, to simplify the sorption heat pump circuit, it is equipped with at least one additional chemical heat pipe located at a predetermined distance from the chemical heat pipe between the zones of evaporation of heat-removing devices and the zones of condensation of heat-transferring devices and made in the form of a sealed hollow container, the inner cavity of which is divided into at least two zones To accommodate hydrides having different temperatures, interconnected by a baffle, which is an impermeable channel for hydrogen to flow over hydrides, high-temperature hydride is placed in one of the zones, and corresponding low-temperature hydrides in other zones. In the upper part of the container above the hydrides there is a cavity to compensate for volumetric changes in hydride.

Для повышения надежности сорбционный тепловой насос снабжен датчиком температуры, установленным на наружной поверхности термосифона теплоотводящего устройства в зоне конденсации ее теплоносителя, соединяющего зону размещения высокотемпературного гидрида химической тепловой трубы с резервуаром тепла. To increase reliability, the sorption heat pump is equipped with a temperature sensor mounted on the outer surface of the thermosyphon of the heat-removing device in the condensation zone of its heat carrier, which connects the zone of placement of the high-temperature hydride of the chemical heat pipe with the heat reservoir.

Для дополнительного схемного упрощения и повышения эффективности перекачивания тепловым насосом тепла на единицу массы гидрида низкотемпературные гидриды, размещенные в соответствующих зонах химической тепловой трубы, имеют разный химический состав. To further simplify the circuit and increase the efficiency of heat pumping heat per unit mass of hydride, the low-temperature hydrides located in the corresponding zones of the chemical heat pipe have different chemical compositions.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что предложенный сорбционный тепловой насос имеет следующие существенные отличительные признаки: выполнение химической тепловой трубы в виде герметичного полого контейнера, внутренняя полость которого разделена по меньшей мере на две зоны для размещения гидридов, имеющих различную температуру сорбции, соединенные между собой перегородкой, являющейся непроницаемым для гидридов каналом для перетекания водорода, в одной из зон размещен высокотемпературный гидрид, а в других зонах размещены соответствующие низкотемпературные гидриды, в верхней части контейнера над гидридами имеется полость для компенсации объемных изменений гидрида, выполнение теплоотводящего и теплоподводящего устройства в виде по меньшей мере двух термосифонов, а захолаживаемого объекта - в виде по меньшей мере одного низкотемпературного источника тепла, при этом высокотемпературный источник тепла соединен с зоной химической тепловой трубы, в которой размещен высокотемпературный гидрид через один из термосифонов теплоподводящего устройства, а остальные термосифоны теплоподводящего устройства соединяют с соответствующими зонами химической тепловой трубы, в которых размещены низкотемпературные гидриды, низкотемпературные источники тепла, количество которых равно количеству низкотемпературных гидридов, а количество пар, образуемых термосифонами теплоотводящих и теплоподводящих устройств, равно количеству зон, на которые разделена внутренняя полость контейнера, размещенного между зонами испарения теплоотводящих устройств и зонами конденсации теплоподводящих устройств, расположенных друг от друга на расстоянии, равном толщине контейнера, при этом большая сторона контейнера размещена вдоль зоны испарения теплоотводящих устройств. A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype shows that the proposed sorption heat pump has the following significant distinguishing features: the design of the chemical heat pipe in the form of a sealed hollow container, the inner cavity of which is divided into at least two zones for the placement of hydrides having different sorption temperatures, connected between each other a partition, which is an impermeable channel for hydrogen overflowing hydrides, in one of the zones there is a high temperature hydride, and in other zones the corresponding low-temperature hydrides are placed, in the upper part of the container above the hydrides there is a cavity to compensate for the volumetric changes in the hydride, the design of a heat-removing and heat-releasing device in the form of at least two thermosyphons, and a cooling object in the form of at least one low-temperature a heat source, while a high-temperature heat source is connected to the zone of the chemical heat pipe, in which the high-temperature hydride is placed through one of the thermosiphon o of the heat-supplying device, and the remaining thermosyphons of the heat-supplying device are connected to the corresponding zones of the chemical heat pipe, which contain low-temperature hydrides, low-temperature heat sources, the amount of which is equal to the number of low-temperature hydrides, and the number of pairs formed by thermosyphons of heat-releasing and heat-transmitting devices is equal to which are divided into the internal cavity of the container located between the zones of evaporation of the heat-removing devices and the zones of the conde natsii heat-transfer devices located from each other at a distance equal to the thickness of the container, while the larger side of the container is placed along the evaporation zone of the heat-transfer devices.

Таким образом, заявляемый сорбционный тепловой насос соответствует критерию "новизна". Thus, the claimed sorption heat pump meets the criterion of "novelty."

Анализ известных технических решений (аналогов) позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом сорбционном тепловом насосе, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия". An analysis of the known technical solutions (analogues) allows us to conclude that there are no signs in them that are similar to the essential distinguishing features in the inventive sorption heat pump, and to recognize the claimed solution meets the criterion of "significant differences".

Поскольку заявляемая совокупность существенных признаков позволяет достигнуть поставленные цели, то предлагаемое техническое решение соответствует критерию "положительный эффект". Since the claimed combination of essential features allows you to achieve your goals, the proposed technical solution meets the criterion of "positive effect".

Использование предлагаемого сорбционного теплового насоса обеспечивает повышение надежности и безопасности его работы, повышение эффективности перекачивания им тепла на единицу массы гидрида. Это выполняется для предлагаемого теплового насоса за счет размещения в полости контейнера химической тепловой трубы не одного, а двух и более низкотемпературных гидридов, связанных с различными захолаживаемыми объемами. Кроме того, повышению надежности и безопасности способствует использование единой полости контейнера, что снижает количество сварных и других соединений. Модульная конструкция исключает возможность контакта различных сред, заполняющих рабочие полости теплового насоса, и повышает безопасность теплового насоса при использовании в качестве высокотемпературного источника электронагревателя. Using the proposed sorption heat pump provides an increase in the reliability and safety of its operation, an increase in the efficiency of heat transfer by it per unit mass of hydride. This is done for the proposed heat pump due to the placement in the cavity of the container of the chemical heat pipe, not one, but two or more low-temperature hydrides associated with various cooling volumes. In addition, the use of a single container cavity contributes to increased reliability and safety, which reduces the number of welded and other joints. The modular design eliminates the possibility of contact of various media filling the working cavities of the heat pump, and increases the safety of the heat pump when used as a high-temperature source of an electric heater.

Таким образом, использование предлагаемого сорбционного теплового насоса обеспечивает дополнительное схемное упрощение за счет его агрегатирования. Кроме того, за счет расположения высокотемпературного и низкотемпературного гидридов в одном, соответственно размещенном относительно теплоподводящих и теплоотводящих устройств объеме с возможностью компенсации объемных изменений гидридов в процессе сорбции-десорб- ции водорода из гидрида, а также за счет соответствующей компановки зон химической тепловой трубы и зон теплоотводящих и теплоподводящих устройств в насосе можно сократить время цикла его работы, повысить его производительность на единицу массы гидрида и таким образом повысить надежность и безопасность работы сорбционного теплового насоса, повысить эффективность перекачивания им тепла и обеспечить схемное его упрощение. Thus, the use of the proposed sorption heat pump provides additional circuit simplification due to its aggregation. In addition, due to the location of the high-temperature and low-temperature hydrides in one, respectively placed relative to the heat-supplying and heat-removing devices volume with the ability to compensate for volumetric changes in hydrides in the process of sorption-desorption of hydrogen from a hydride, as well as due to the corresponding arrangement of zones of the chemical heat pipe and zones of heat-dissipating and heat-releasing devices in the pump, it is possible to reduce the cycle time of its operation, to increase its productivity per unit mass of hydride and thus to increase the reliability and safety of the sorption heat pump, to increase the efficiency of heat transfer by it and to provide its simplified circuit.

На фиг. 1 изображена структурная схема сорбционного теплового насоса с условно снятой изоляцией с химической тепловой трубой и двумя парами теплоотводящих и теплоподводящих устройств; на фиг. 2 - то же, с двумя химическими тепловыми трубами; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - химическая тепловая труба в виде контейнера, продольный разрез, с тремя зонами размещения гидридов; на фиг. 6 - вариант сопряжения теплоподводящих и теплоотводящих устройств с контейнером и высокотемпературным источником; на фиг. 7 - диаграмма изменения давления от температуры в зонах размещения гидридов при осуществлении термодинамического цикла сорбционного теплового насоса с тремя различными гидридами. In FIG. 1 shows a structural diagram of a sorption heat pump with conditionally stripped insulation with a chemical heat pipe and two pairs of heat sinks and heat sink devices; in FIG. 2 - the same, with two chemical heat pipes; in FIG. 3 is a section AA in FIG. 2; in FIG. 4 is a section BB in FIG. 2; in FIG. 5 - a chemical heat pipe in the form of a container, a longitudinal section, with three zones of hydrides; in FIG. 6 is an embodiment of a pair of heat supply and heat removal devices with a container and a high temperature source; in FIG. 7 is a diagram of pressure versus temperature in hydride placement zones during the implementation of the thermodynamic cycle of a sorption heat pump with three different hydrides.

Сорбционный тепловой насос содержит химическую тепловую трубу 1, выполненную в виде контейнера, внутренняя полость которого разделена на зоны 2 и 3. В зоне 2 размещен высокотемпературный гидрид 4, а в зоне 3 - низкотемпературный гидрид 5. Зоны 2 и 3 для размещения гидридов 4 и 5, имеющих различную температуру, при которой происходит сорбция водорода при заданном давлении, соединены между собой перегородкой 6, являющейся непроницаемым для гидридов 4 и 5 каналом для перетекания водорода. В верхней части контейнера над гидридами 4 и 5 имеется полость 7 для компенсации объемных изменений гидридов 4 и 5. Захолаживаемый объект выполнен в виде низкотемпературного источника 8 тепла и высокотемпературного источника 9 тепла, соединенных с зоной 2 химической тепловой трубы 1, в которой размещен высокотемпературный гидрид 4. The sorption heat pump contains a chemical heat pipe 1, made in the form of a container, the inner cavity of which is divided into zones 2 and 3. High temperature hydride 4 is placed in zone 2, and low temperature hydride 5 is located in zone 3. Zones 2 and 3 are used to accommodate hydrides 4 and 5, having different temperatures at which hydrogen sorption occurs at a given pressure, are interconnected by a partition 6, which is an impermeable channel for the flow of hydrogen for hydrides 4 and 5. In the upper part of the container above the hydrides 4 and 5 there is a cavity 7 for compensating for volume changes of hydrides 4 and 5. The refrigerated object is made in the form of a low-temperature heat source 8 and a high-temperature heat source 9 connected to zone 2 of the chemical heat pipe 1, in which the high-temperature hydride is placed 4.

В тепловом насосе также имеется теплоотводящее устройство, выполненное в виде двух известных термосифонов 10 и 11 (Пиоро Л. С. и др. Двухфазные термосифоны и их применение в промышленности. Киев: Наукова думка, 1988, с. 5-8), и теплоподводящее устройство, выполненное в виде двух термосифонов 12 и 13. Термосифоны 10, 11 соединяют соответственно зоны 2 и 3 с резервуаром 14 тепла. Высокотемпературный источник 9 тепла соединен с зоной 2 через термосифон 12 теплоподводящего устройства. Термосифон 13 соединяет с зоной 3 низкотемпературный источник 8 тепла. Количество низкотемпературных источников 8 тепла в общем случае равно количеству низкотемпературных гидридов 5. Каждый термосифон 10, 11 теплоотводящего устройства образует пару с соответствующим термосифоном 12, 13 теплоподводящего устройства. Количество пар равно количеству зон 2, 3. Термосифоны 10 и 11 имеют на наружной поверхности ребра 15, предназначенные для повышения эффективности перекачивания тепла сорбционного теплового насоса. The heat pump also has a heat sink made in the form of two well-known thermosiphons 10 and 11 (Pioro L. S. et al. Two-phase thermosiphons and their application in industry. Kiev: Naukova Dumka, 1988, p. 5-8), and heat a device made in the form of two thermosyphons 12 and 13. Thermosyphons 10, 11 connect zones 2 and 3, respectively, to the heat reservoir 14. A high temperature heat source 9 is connected to zone 2 through a thermosiphon 12 of a heat supply device. Thermosiphon 13 connects with zone 3 a low-temperature heat source 8. The number of low-temperature heat sources 8 is generally equal to the number of low-temperature hydrides 5. Each thermosyphon 10, 11 of the heat-removing device forms a pair with the corresponding thermosyphon 12, 13 of the heat-supplying device. The number of pairs is equal to the number of zones 2, 3. Thermosiphons 10 and 11 have ribs 15 on the outer surface, designed to increase the efficiency of heat transfer of the sorption heat pump.

На фиг. 2 изображена структурная схема сорбционного теплового насоса, конструктивное выполнение которого аналогично конструктивному выполнению сорбционного теплового насоса, изображенного на фиг. 1. Отличие заключается лишь в том, что он снабжен дополнительной химической тепловой трубой 16 (фиг. 2), расположенной под химической тепловой трубой 1 на заданном расстоянии. Конструктивное выполнение дополнительной химической тепловой трубы 16 аналогично конструктивному выполнению химической тепловой трубы 1. В общем случае сорбцинный тепловой насос снабжен по меньшей мере химической тепловой трубой 16. In FIG. 2 is a structural diagram of a sorption heat pump, the structural embodiment of which is similar to the structural embodiment of the sorption heat pump shown in FIG. 1. The only difference is that it is equipped with an additional chemical heat pipe 16 (Fig. 2) located under the chemical heat pipe 1 at a given distance. The design of the additional chemical heat pipe 16 is similar to the design of the chemical heat pipe 1. In the General case, the sorbic heat pump is equipped with at least a chemical heat pipe 16.

Наружная поверхность термосифона 10 в зоне 17 испарения теплоносителя 18, содержащегося в термосифоне 10, покрыта изоляцией 19. Наружная поверхность термосифона 12 также покрыта изоляцией 19. В термосифоне 12 также содержится теплоноситель 18. В общем случае теплоносители 18 в термосифонах 10, 12 и параметры их заправки могут быть различными. Например, в термосифоне 12 - этиловый спирт, а в термосифоне 10 - аммиак. Дополнительная химическая тепловая труба 16 и химическая тепловая труба 1 и размещены между зоной 17 испарения теплоносителя 18 в термосифоне 10 и зоной 20 конденсации теплоносителя 18 в термосифоне 12. Зона 17 испарения и зона 20 конденсации расположены друг от друга на расстоянии, равном толщине контейнера. Большая сторона контейнера размещена вдоль зоны 17 испарения. The outer surface of the thermosyphon 10 in the evaporation zone 17 of the coolant 18 contained in the thermosyphon 10 is coated with insulation 19. The outer surface of the thermosyphon 12 is also coated with insulation 19. The thermosyphon 12 also contains the coolant 18. In general, the coolants 18 in the thermosyphons 10, 12 and their parameters refueling may be different. For example, in thermosiphon 12 - ethyl alcohol, and in thermosiphon 10 - ammonia. An additional chemical heat pipe 16 and a chemical heat pipe 1 are located between the evaporation zone 17 of the heat carrier 18 in the thermosyphon 10 and the condensation zone 20 of the heat carrier 18 in the thermosyphon 12. The evaporation zone 17 and the condensation zone 20 are located at a distance equal to the thickness of the container. The larger side of the container is located along evaporation zone 17.

В тепловом насосе имеется также известный датчик 21 температуры (Температурные измерения. Справочник, Киев: Наукова Думка, 1989, с. 155, 230), установленный на внешней поверхности термосифона 10 в зоне 22 конденсации теплоносителя 18 термосифона 10. Нижняя часть термосифона 12 выполнена в виде двух симметрично расположенных относительно продольной осевой плоскости термосифона 12 арочных конструкций 23 и 24 с образованием полости 25 между ними, являющейся зоной 26 испарения теплоносителя 18. Высокотемпературный источник 9 тепла расположен во внутренней полости 27 нижней части термосифона 12. The heat pump also has a known temperature sensor 21 (Temperature measurements. Handbook, Kiev: Naukova Dumka, 1989, p. 155, 230) mounted on the outer surface of the thermosyphon 10 in the condensation zone 22 of the heat carrier 18 of the thermosyphon 10. The lower part of the thermosyphon 12 is made in in the form of two arched structures 23 and 24 symmetrically located relative to the longitudinal axial plane of the thermosyphon 12 with the formation of a cavity 25 between them, which is the zone of evaporation of the coolant 18. A high-temperature heat source 9 is located in the inner bottom of spine 27 of the thermosyphon 12.

Наружная поверхность термосифона 11 в зоне 28 испарения теплоносителя 18 покрыта изоляцией 19. Наружная поверхность термосифона 13 в зоне 29 конденсации и в зоне 30 испарения также покрыта изоляцией 19. Ребра 15 расположены на наружной поверхности термосифона 11 в зоне 31 конденсации теплоносителя 18. Термосифон 13 имеет L-образную форму. В общем случае внутренняя полость контейнера может быть разделена по меньшей мере на две зоны - 2 и 3. The outer surface of the thermosyphon 11 in the evaporation zone 28 of the coolant 18 is coated with insulation 19. The outer surface of the thermosyphon 13 in the zone 29 of condensation and the evaporation zone 30 is also coated with insulation 19. The fins 15 are located on the outer surface of the thermosyphon 11 in the zone 31 of condensation of the coolant 18. The thermosyphon 13 has L-shaped. In the General case, the internal cavity of the container can be divided into at least two zones - 2 and 3.

На фиг. 5 показан контейнер, конструктивное выполнение которого аналогично конструктивному выполнению контейнера, изображенного на фиг. 1 и 2. Отличие заключается лишь в том, что внутренняя полость в нем разделена на три зоны 2, 3, 32 для размещения соответственно гидридов 4, 5, 33. В зоне 2 размещен высокотемпературный гидрид 4, в зонах 3, 32 размещен соответствующий низкотемпературный гидрид 5, 33. Зоны 2, 3, 32 разделены перегородками 6. При данном количестве зон 2, 3, 32 сорбционный тепловой насос должен быть снабжен тремя парами, образованными соответствующими термосифонами 10, 11, 12 и 13 теплоотводящих и теплоподводящих устройств. Теплоотводящее и теплоподводящее устройства выполнены в виде по меньшей мере двух термосифонов 10, 11 и 12, 13, а захолаживаемый объект - в виде по меньшей мере одного низкотемпературного источника 8 тепла. При наличии в контейнере зон 2, 3, 32 (фиг. 5) должно быть два низкотемпературных источника 8 (фиг. 1) тепла. В зонах 3 и 32 размещены разные по химическому составу низкотемпературные гидриды 5 и 33. In FIG. 5 shows a container, the structural embodiment of which is similar to the structural embodiment of the container shown in FIG. 1 and 2. The only difference is that the internal cavity in it is divided into three zones 2, 3, 32 to accommodate hydrides 4, 5, 33, respectively. High-temperature hydride 4 is placed in zone 2, and a corresponding low-temperature hydride is placed in zones 3, 32 hydride 5, 33. Zones 2, 3, 32 are separated by partitions 6. For a given number of zones 2, 3, 32, the sorption heat pump must be equipped with three pairs formed by the corresponding thermosyphons 10, 11, 12 and 13 of heat-removing and heat-releasing devices. The heat-dissipating and heat-releasing devices are made in the form of at least two thermosyphons 10, 11 and 12, 13, and the cooled object is in the form of at least one low-temperature heat source 8. If the container contains zones 2, 3, 32 (Fig. 5), there should be two low-temperature heat sources 8 (Fig. 1). In zones 3 and 32, low-temperature hydrides 5 and 33 of different chemical composition are located.

На фиг. 6 изображен еще один вариант выполнения сопряжения теплоподводящих и теплоотводящих устройств с контейнером и высокотемпературным источником 9 тепла. Конструкция теплоотводящего устройства, химической тепловой трубы 1, дополнительной химической тепловой трубы 16, теплоподводящего устройства аналогична выполнению этих элементов, изображенных на фиг. 3. Отличие заключается лишь в том, что верхняя часть термосифона 12 выполнена так же, как и нижняя его часть. В полости 27 верхней части термосифона 12 расположены по обе стороны от термосифона 10, размещенного также в полости 27, параллельно друг другу химическая тепловая труба 1 и дополнительная химическая тепловая труба 16. In FIG. 6 shows another embodiment of the pairing of heat-supplying and heat-removing devices with a container and a high-temperature heat source 9. The design of the heat removal device, the chemical heat pipe 1, the additional chemical heat pipe 16, the heat transfer device is similar to the implementation of these elements shown in FIG. 3. The only difference is that the upper part of the thermosiphon 12 is made in the same way as its lower part. In the cavity 27 of the upper part of the thermosiphon 12 are located on both sides of the thermosiphon 10, also located in the cavity 27, in parallel to each other, a chemical heat pipe 1 and an additional chemical heat pipe 16.

На фиг. 7 изображена диаграмма изменения давления от температуры в зонах 2, 3, 32 размещения гидридов 4, 5, 33 при осуществлении термодинамического цикла сорбционного теплового насоса с тремя различными гидридами 4, 5, 33. В координатах 1/Т и ln P обозначено:
Т_ви - температура высокотемпературного источника 9 тепла;
Т_рт - температура резервуара 14 тепла;
T_ни1 - температура первого низкотемпературного источника 8 тепла;
Р₁ - равновесное давление абсорбции водорода в высокотемпературном гидриде 4 при температуре резервуара 14;
Р₂ - равновесное давление десорбции водорода гидридом 4 при температуре высокотемпературного источника 9 тепла;
Р₃ - равновесное давление абсорбции водорода первым низкотемпературным гидридом 5 при температуре Т_m ^I;
Р₄ - равновесное давление абсорбции водорода гидридом 33 при температуре Т_m ^II;
Р₅ - давление десорбции водорода из второго низкотемпературного гидрида 33 при температуре второго низкотемпературного источника тепла (не показан);
Р₆ - давление десорбции водорода из первого низкотемпературного гидрида 5 при температуре первого низкотемпературного источника 8 тепла;
T_ни2 - температура второго низкотемпературного источника тепла;
Т - температура абсорбции первого низкотемпературного гидрида 5;
Т - температура абсорбции второго низкотемпературного гидрида 33.In FIG. 7 is a diagram of pressure versus temperature in zones 2, 3, 32 of hydrides 4, 5, 33 placement during the thermodynamic cycle of a sorption heat pump with three different hydrides 4, 5, 33. In coordinates 1 / Т and ln P it is indicated:
T _VI - the temperature of the high-temperature heat source 9;
T _RT - the temperature of the tank 14 heat;
T _{neither 1} is the temperature of the first low-temperature heat source 8;
P ₁ - equilibrium pressure of hydrogen absorption in high temperature hydride 4 at a temperature of the tank 14;
P ₂ is the equilibrium pressure of hydrogen desorption by hydride 4 at the temperature of the high-temperature heat source 9;
P ₃ is the equilibrium pressure of hydrogen absorption by the first low-temperature hydride 5 at a temperature of T _m ^I ;
P ₄ is the equilibrium pressure of hydrogen absorption by hydride 33 at a temperature of T _m ^II ;
P ₅ is the pressure of hydrogen desorption from the second low-temperature hydride 33 at the temperature of the second low-temperature heat source (not shown);
P ₆ is the pressure of hydrogen desorption from the first low-temperature hydride 5 at the temperature of the first low-temperature heat source 8;
T _ni2 is the temperature of the second low-temperature heat source;
T is the absorption temperature of the first low-temperature hydride 5;
T is the absorption temperature of the second low-temperature hydride 33.

Стрелками Е и D показано направление перетекания водорода из гидрида 4 в гидрид 5 и соответственно из гидрида 5 в 4; буквами А, С, В - зависимости равновесного давления десорбции гидрида 4 и абсорбции гидридов 33 и 5 соответственно от температуры гидрида 4, 5, 33, стрелками G и Н - направление перетекания водорода из гидрида 4 в гидрид 33 и обратно. Arrows E and D show the direction of the flow of hydrogen from hydride 4 to hydride 5 and, accordingly, from hydride 5 to 4; Letters A, C, B are the dependences of the equilibrium pressure of desorption of hydride 4 and the absorption of hydrides 33 and 5, respectively, on the temperature of hydride 4, 5, 33, and arrows G and H indicate the direction of the flow of hydrogen from hydride 4 to hydride 33 and vice versa.

Сорбционный тепловой насос работает следующим образом. Sorption heat pump operates as follows.

В исходном положении высокотемпературный гидрид 4 в зоне 2 контейнера химической тепловой трубы 1 насыщен водородом, низкотемпературный гидрид 5 в зоне 3 контейнера не насыщен водородом, температура гидрида 4 близка к температуре Т_рт (фиг. 7) резервуара 14 (фиг. 1) тепла, а давление Р₁ водорода в контейнере равно равновесному давлению десорбции водорода гидридом 4 при температуре Т_рт. С момента включения высокотемпературного источника 9 тепла с помощью термосифона 12 тепло передается гидриду 4 через стенку контейнера. Температура гидрида 4 повышается, что вызывает десорбцию водорода и повышение давления в контейнере. При достижении давления в контейнере, вызванного ростом температуры гидрида 4, величины Р₂, превышающей давление Р₃ абсорбции гидрида 5, начинается изотермическая десорбция водорода, перетекание водорода из гидрида 4 в гидрид 5 при постоянной температуре гидрида 4. Выделившееся при абсорбции водорода в гидриде 5 тепло, через стенку контейнера в зоне 3 расположения гидрида 5 передается с помощью термосифона 11 резервуару 14 тепла. По мере полного прогрева слоя гидрида 4 фронт десорбции водорода перемещается в слое гидрида 4 от зоны 20 конденсации теплоносителя 18 (фиг. 3) термосифона 12 до зоны 17 испарения теплоносителя 18 термосифона 10. При достижении фронта десорбции водорода зоны 17 испарения теплоносителя 18 термосифона 10, термосифон 10 начинает проводить тепло и происходит резкое повышение температуры зоны 22 конденсации термосифона 10, что свидетельствует о завершении цикла десорбции и завершении подготовительного цикла работы теплового насоса и источник 9 тепла отключается. По мере охлаждения гидрида 4 посредством теплообмена с резервуаром 14 тепла с помощью термосифона 10 температура гидрида 4 понижается, снижается равновесное давление сорбции водорода гидридом 4 и давление в контейнере. В результате снижения давления в контейнере химической тепловой трубы 1 происходит десорбция водорода из гидрида 5 и снижение температуры гидрида 5 до температуры T_ни1 низкотемпературного источника 8 вследствие отвода тепла десорбции. При этом в зону 30 испарения (фиг. 4) термосифона 13 подводится тепло от низкотемпературного источника 8 тепла, передается тепло гидриду 5, а десорбирующий водород перетекает из зоны 3 в зону 2 контейнера и насыщает гидрид 4. Выделяемое при сорбции водорода в гидрид 4 тепло передается с помощью термосифона 10 резервуару 14 тепла. После полного перетекания водорода из гидрида 5 в гидрид 4 прекращается выделение тепла абсорбции водорода и прекращается передача тепла с помощью термосифона 10 от гидрида 4 в зоне 2 контейнера химической тепловой трубы 1 резервуару 14 тепла.In the initial position, the high-temperature hydride 4 in zone 2 of the container of the chemical heat pipe 1 is saturated with hydrogen, the low-temperature hydride 5 in zone 3 of the container is not saturated with hydrogen, the temperature of hydride 4 is close to the temperature T _rt (Fig. 7) of the heat reservoir 14 (Fig. 1), and the pressure P _{1 of} hydrogen in the container is equal to the equilibrium pressure of hydrogen desorption by hydride 4 at a temperature of T _RT . From the moment the high-temperature heat source 9 is turned on with the help of a thermosiphon 12, heat is transferred to the hydride 4 through the wall of the container. The temperature of hydride 4 rises, which causes hydrogen desorption and an increase in pressure in the container. When the pressure in the container is reached, caused by an increase in the temperature of hydride 4, a value of Р ₂ exceeding the pressure Р _{3 of the} absorption of hydride 5, isothermal desorption of hydrogen begins, the flow of hydrogen from hydride 4 to hydride 5 at a constant temperature of hydride 4. Separated during the absorption of hydrogen in hydride 5 heat through the wall of the container in zone 3 of the hydride 5 is transferred using a thermosiphon 11 to the heat reservoir 14. As the hydride layer 4 is fully heated, the hydrogen desorption front moves in the hydride layer 4 from the condensation zone 20 of the heat carrier 18 (Fig. 3) of the thermosyphon 12 to the zone 17 of evaporation of the heat carrier 18 of the thermosyphon 10. When the hydrogen desorption front of the zone 17 of evaporation of the heat carrier 18 of the thermosyphon 18, the thermosiphon 10 begins to conduct heat and there is a sharp increase in the temperature of the condensation zone 22 of the thermosiphon 10, which indicates the completion of the desorption cycle and the completion of the preparatory cycle of the heat pump and the heat source 9 is off chaetsya. As the hydride 4 is cooled through heat exchange with the heat reservoir 14 using a thermosyphon 10, the temperature of the hydride 4 decreases, the equilibrium pressure of hydrogen sorption by the hydride 4 decreases and the pressure in the container. As a result of the decrease in pressure in the container of the chemical heat pipe 1, hydrogen is desorbed from hydride 5 and the temperature of hydride 5 decreases to temperature _{Tc1 of the} low-temperature source 8 due to the removal of heat of desorption. In this case, heat is introduced into the evaporation zone 30 (Fig. 4) of the thermosyphon 13 from a low-temperature heat source 8, heat is transferred to the hydride 5, and the stripping hydrogen flows from zone 3 to zone 2 of the container and saturates the hydride 4. Heat released during sorption of hydrogen to hydride 4 transmitted by thermosiphon 10 to the heat reservoir 14. After the complete flow of hydrogen from hydride 5 to hydride 4, the heat of hydrogen absorption stops and heat transfer via thermosyphon 10 from hydride 4 in zone 2 of the chemical heat pipe container 1 to the heat tank 14 stops.

В результате температура зоны 22 конденсации термосифона 10 снижается, что свидетельствует об окончании рабочего цикла насыщения гидрида 4 и о полном завершении цикла перекачивания тепла от источника 8 тепла резервуару 14 тепла. Цикл преобразования тепла завершается. Тепловой насос готов к повторению цикла работы. Упомянутое выше резкое повышение температуры в зоне 22 конденсации термосифона 10 и резкое ее снижение дают возможность после установки датчика 21 температуры получать по его показаниям информацию о завершении каждого полуцикла работы. As a result, the temperature of the condensation zone 22 of the thermosyphon 10 decreases, which indicates the end of the saturation cycle of hydride 4 and the complete completion of the cycle of pumping heat from the heat source 8 to the heat tank 14. The heat conversion cycle ends. The heat pump is ready to repeat the cycle. The aforementioned sharp increase in temperature in the condensation zone 22 of the thermosyphon 10 and its sharp decrease make it possible, after installing the temperature sensor 21, to receive information on the completion of each half-cycle of operation from its readings.

Отличие схемы теплового насоса (фиг. 2) заключается в наличии аналогичной дополнительной химической тепловой трубы 16. Работа теплового насоса протекает по вышеописанной схеме. Установка дополнительного контейнера позволяет повысить производительность теплового насоса в два раза. The difference between the heat pump circuit (Fig. 2) is the presence of a similar additional chemical heat pipe 16. The heat pump operates according to the above scheme. Installing an additional container allows you to double the productivity of the heat pump.

Размещение в контейнере дополнительного низкотемпературного гидрида 33 (фиг. 5) позволяет по описанной выше схеме работы отводить тепло от второго низкотемпературного источника тепла с температурой T_ни2 (на фиг. 1 и 2 не изображен).Placing in the container an additional low-temperature hydride 33 (Fig. 5) allows, according to the above-described operation scheme, to remove heat from the second low-temperature heat source with a temperature T of _Ni2 (not shown in Figs. 1 and 2).

Работа теплового насоса происходит аналогично. В исходном положении гидрид 4 (фиг. 5) в зоне 2 (фиг. 1) контейнера насыщен водородом, низкотемпературные гидриды 5 и 33 (фиг. 5), размещенные в зонах 3 и 32 контейнера не насыщены водородом, температура гидрида 4 (фиг. 1) близка к температуре Т_рт резервуара 14 тепла, а давление Р₁ водорода (фиг. 7) в контейнере равно равновесному давлению десорбции гидридом 4 при температуре Т_рт. При повышении температуры гидрида 4 вследствие теплоподвода от высокотемпературного источника 9 тепла, давление в контейнере повышается. При достижении давления Р₂, превышающего давление абсорбции Р₃ и Р₄ гидридов 5 (фиг. 5) и 33 происходит насыщение гидридов 5 и 33 водородом при одновременной передаче выделившегося при температуре Т_m ^I и Т_m ^II тепла с помощью термосифонов 10 и 11 резервуару 14 тепла. После завершения десорбции водорода из гидрида 4, отключения высокотемпературного источника 9 и охлаждения гидрида 4 по мере снижения давления абсорбции водорода гидридом 4 ниже давления десорбции гидридов 5 и 33 (фиг. 5) начинается десорбция водорода из гидридов 5 и 33 с отводом тепла от гидридов 5 и 33 и понижением их температуры до температуры T_ни1 и T_ни2 низ- котемпературных источников 8.The operation of the heat pump is similar. In the initial position, hydride 4 (Fig. 5) in zone 2 (Fig. 1) of the container is saturated with hydrogen, low-temperature hydrides 5 and 33 (Fig. 5) located in zones 3 and 32 of the container are not saturated with hydrogen, hydride 4 temperature (Fig. 1) is close to the temperature T _{rt of the} heat reservoir 14, and the pressure P _{1 of} hydrogen (Fig. 7) in the container is equal to the equilibrium desorption pressure of hydride 4 at a temperature of T _rt . With increasing temperature of the hydride 4 due to heat supply from the high-temperature heat source 9, the pressure in the container rises. When the pressure P ₂ exceeds the absorption pressure P ₃ and P _{4 of} hydrides 5 (Fig. 5) and 33, hydrides 5 and 33 are saturated with hydrogen while the heat released at temperature T _m ^I and T _m ^II is transferred using thermosyphons 10 and 11 the heat reservoir 14. After the desorption of hydrogen from hydride 4 is completed, the high-temperature source 9 is turned off and the hydride 4 is cooled as the pressure of hydrogen absorption by hydride 4 decreases below the desorption pressure of hydrides 5 and 33 (Fig. 5), hydrogen desorption begins from hydrides 5 and 33 with heat removal from hydrides 5 and 33 and lowering their temperature to the temperature T _n1 and T _{ni2 of} low-temperature sources 8.

Дальнейший подвод тепла от низкотемпературных источников 8 при температурах T_ни1 и T_ни2 поддерживает десорбцию водорода из гидридов 5 и 33, а отвод тепла абсорбции водорода от гидрида 4 (фиг. 1) при температуре резервуара 14 тепла обеспечивает необходимый запас давления для обеспечения абсорбции водорода гидридом 4 в контейнере. После завершения абсорбции водорода гидридом 4 цикл работы завершается, тепловой насос готов к повторению цикла работы.Further heat supply from low-temperature sources 8 at temperatures T ₁ and T ₂ supports hydrogen desorption from hydrides 5 and 33, and the heat removal of hydrogen absorption from hydride 4 (Fig. 1) at a temperature of heat tank 14 provides the necessary pressure reserve to ensure hydrogen absorption by hydride 4 in a container. After the absorption of hydrogen by hydride 4 is completed, the work cycle is completed, the heat pump is ready to repeat the work cycle.

Данный сорбционный тепловой насос позволяет утилизировать бросовое тепло, тепло естественных источников тепла, например тепло грунта, солнца и других источников. Также тепловой насос позволяет генерировать холод, отапливать помещение, аккумулировать энергию. This sorption heat pump allows you to utilize waste heat, the heat of natural heat sources, such as the heat of the soil, the sun and other sources. Also, the heat pump allows you to generate cold, heat the room, accumulate energy.

Claims

1. SORPTION HEAT PUMP, containing a chemical heat pipe with zones for placing hydrides with different temperatures at which hydrogen is sorbed at a given pressure level, and with a channel for hydrogen flow, a cooled object and a high-temperature heat source connected to the zone of the chemical heat pipe in which a high-temperature hydride is placed, a heat-removing device connecting the zones of hydrides, a chemical heat pipe with a heat reservoir, a heat-transfer device, soy a melting cooling object with a chemical heat pipe, characterized in that, in order to increase the reliability and safety of the sorption heat pump, simplify it schematically and increase the efficiency of the heat pumping process per unit mass of hydride, the chemical heat pipe is made in the form of a sealed hollow container, the internal cavity of which is divided into at least two zones to accommodate hydrides having different temperatures at which hydrogen sorption occurs at a given pressure level interconnected by a partition that is not permeable to hydrides of hydrogen flow channels, high-temperature hydride is placed in one of the zones, and the corresponding low-temperature hydrides are in the other zones, there is a cavity in the upper part of the container above the hydrides to compensate for the volumetric changes of the hydride, while the heat-removing device and the heat-conducting device are made in the form of at least two thermosyphons, and the cooling object is made in the form of at least one low-temperature source t a pla, wherein a high-temperature heat source is connected to the zone of the chemical heat pipe in which the high-temperature hydride is placed, through one of the thermosyphons of the heat-conducting device, and the remaining thermosyphons of the heat-supplying device are connected to the corresponding zones of the chemical heat-pipe, in which low-temperature hydrides, low-temperature heat sources are placed, amount which is equal to the number of low-temperature hydrides, and the number of pairs formed by thermosiphons of heat-removing and heat-giving Device x equals the number of zones into which the container is divided internal cavity disposed between the heat-removing devices evaporation zones and condensation zones teplopodvodyaschih devices spaced at a distance equal to the thickness of the container, with most of the container is arranged along an evaporation area of the heat sink device.

2. The pump according to claim 1, characterized in that it is equipped with at least one additional chemical heat pipe located at a predetermined distance from the chemical heat pipe between the zones of evaporation of the heat sinks and the condensation zones of the heat sinks and made in the form of a sealed hollow container, internal the cavity of which is divided into at least two zones for accommodating hydrides having different temperatures, interconnected by a partition that is not permeable to hydrides by a flow channel hydrogen, in one of the zones there is a high-temperature hydride, and in other zones - the corresponding low-temperature hydrides, in the upper part of the container above the hydrides there is a cavity to compensate for volume changes in the hydride.

3. The pump according to any one of paragraphs. 1 and 2, characterized in that it is equipped with a temperature sensor mounted on the outer surface of the thermosyphon of the heat-removing device in the condensation zone of its coolant, connecting the zone of placement of the high-temperature hydride of the chemical heat pipe with a heat reservoir.

4. The pump according to any one of paragraphs. 1 to 3, characterized in that the low-temperature hydrides located in the corresponding zones of the chemical heat pipe have different chemical composition.