RU2123157C1 - Тепловой аккумулятор - Google Patents
Тепловой аккумулятор Download PDFInfo
- Publication number
- RU2123157C1 RU2123157C1 RU96110392A RU96110392A RU2123157C1 RU 2123157 C1 RU2123157 C1 RU 2123157C1 RU 96110392 A RU96110392 A RU 96110392A RU 96110392 A RU96110392 A RU 96110392A RU 2123157 C1 RU2123157 C1 RU 2123157C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inductor
- heat
- substance
- melting
- alloy
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Изобретение предназначено для нагрева воды, водяного пара, паровоздушных и парогазовых смесей в энергетической и химической промышленности, в коммунальном хозяйстве, для пиковых электростанций, при совместной работе с ветроэнергетическими установками и микроГЭС. Зарядка аккумулятора осуществляется с помощью индуктора путем плавления двух полностью смешивающихся в расплавленном состоянии сплавов с разной плотностью. В качестве плавящихся веществ используются заэвтектические сплавы Al - Si и более плотные и легкоплавкие сплавы на основе Ga, In, Sn, Bi. После завершения процесса зарядки индуктор переводится в положение режима ожидания, разрядка осуществляется жидким теплоносителем с помощью металлического теплообменника, размещенного в слое теплоизоляции вне индуктора и/или с помощью индуктора в положении последнего, соответствующего стадии зарядки. Изобретение повышает мощность аккумулятора. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к энергетике, энергомашиностроению, высокотемпературным источникам тепла для технологических и бытовых целей и может быть использовано, например, для нагрева воды, водяного пара, паровоздушных и парогазовых смесей в энергетической и химической промышленности, в коммунальном хозяйстве, для пиковых электростанций, при совместной работе с ветроэнергетическими установками и микроГЭС.
Известен нагреватель текущей среды, содержащий герметичный корпус, снабженный слоем теплоизоляции, подводящими и отводящими патрубками, расположенной коаксиально в корпусе теплоаккумулирующей насадкой, обогреваемой индуктором, установленный на подводящем патрубке выносной подогреватель газа в виде электрообогреваемого теплового аккумулятора и тепловые трубы, частично размещенные в слое теплоизоляции и связанные с тепловым аккумулятором [1].
Недостатком этого нагревателя является небольшая удельная тепловая емкость аккумулирующей среды.
Наиболее близким к предлагаемому является тепловой аккумулятор, содержащий металлический корпус, снабженный внутри слоем теплоизоляции. В корпусе установлен стакан, частично заполненный двумя аккумулирующими, не смешивающимися между собой веществами с различной плотностью, преимущественно алюминием и свинцом. Теплообменник зарядки-разрядки расположен ниже границы раздела аккумулирующих веществ в слое вещества с большой плотностью. К корпусу подключена емкость, заполненная инертным газом [2].
Недостатками этого аккумулятора являются недостаточная удельная емкость и невозможность зарядки от электрической сети.
Целью изобретения является повышение тепловой мощности аккумулятора.
Указанная цель достигается тем, что в качестве вещества с меньшей плотностью используется сплав на основе алюминия с кремнием с содержанием кремния 12,5-95 мас. %. Вместо экологически опасного свинца используется сплав на основе металлов, выбранных их группы Ga, In, Sn, Bi. Для уменьшения окисляемости Al-Si-расплава с поверхности может быть использован защитный флюс.
Для зарядки аккумулятора используется индуктор с магнитопроводом, расположенный в слое теплоизоляции между стаканом и корпусом. Однако после окончания зарядки индуктор выводится из слоя теплоизоляции и аккумулятор переходит в режим ожидания. Для съема запасенного тепла в предлагаемой конструкции используется дополнительный теплообменник, расположенный также в слое теплоизоляции между корпусом и индуктором. При этом сохраняется возможность съема тепла и через систему охлаждения индуктора, если индуктор не выводить или выводить частично из слоя теплоизоляции.
Применение в качестве вещества с большей плотностью легкоплавкого сплава на основе металлов, выбранных из группы Ga, In, Sn, Bi, исключает возникновение опасных напряжений в Al-Si-сплаве при циклических процессах плавление - кристаллизация. Выбранные металлы в отличие от свинца в известной конструкции полностью смешиваются с Al-Si-сплавами в области температур жидкого состояния Al-Si-сплавов. В области температур ниже эвтектической температуры 577oC в системе Al-Si выбранные металлы Ga, In, Sn, Bi практически не растворяются в алюминии и кремнии и не образуют с ними каких-либо соединений, а их более низкие собственные температуры плавлений обеспечивают присутствие жидкой фазы, за счет которой происходит снятие напряжений как в самом Al-Si-сплаве, так и между ним с внутренними стенками стакана.
Зарядка аккумулятора осуществляется с помощью индуктора с магнитопроводом, расположенных коаксиально относительно стакана с плавящимися веществами. После окончания процесса зарядки в предлагаемой конструкции индуктор выводится из рабочего положения и тепловой аккумулятор переводится в режим ожидания. В частности, удобно опускать индуктор так, чтобы его верхний уровень был ниже дна стакана. В результате обеспечиваются наилучшие условия для сохранения аккумулированного тепла.
Разрядка теплового аккумулятора осуществляется с помощью теплообменника с жидким теплоносителем, расположенного в слое теплоизоляции между корпусом и индуктором. Подвижность индуктора позволяет также использовать его систему охлаждения для разрядки аккумулятора с плавным регулированием количества снимаемого тепла: практически нулевой съем через индуктор в его полностью выведенном положении и повышенный при введенном положении индуктора.
На фиг. 1 изображен общий вид предложенного теплового аккумулятора в начальном периоде режима зарядки. Тепловой аккумулятор содержит металлический корпус 1, в который помещена емкость 2 в виде стакана с крышкой из теплоизоляционного огнеупорного материала, например из высокоглиноземистого муллитокорундового огнеупора, магнезиального бетона и т.п. Между наружной стенкой емкости 2 и корпусом 1 установлен медный водоохлаждаемый индуктор 3 в его рабочем положении, магнитопровод 4, выполненный из листов трансформаторной стали и расположенный вокруг индуктора 3, и теплообменник 5. Остальное пространство между корпусом 1 и стаканом 2 заполнено теплоизоляционным материалом. Стакан 2 частично заполнен сплавом на основе заэвтектического сплава алюминия с кремнием 6 и сплавом большей плотности 7 на основе металлов, выбранных из группы, содержащей Ga, In, Sn, Bi. Поверхность расплава 6 защищена от окисления слоем расплавленного флюса. В зависимости от выбранной рабочей температуры в качестве вещества с меньшей плотностью применяется сплав алюминия 6 с определенным содержанием кремния. Для теплового аккумулятора с рабочей температурой 577oC используется сплав с 12,7 мас.% кремния. Для теплового аккумулятора с рабочей температурой 820oC используется сплав с 30 мас. % кремния. Для теплового аккумулятора с рабочей температурой 1400oC используется сплав с 95 мас.% кремния. С увеличением рабочей температуры и соответственно с увеличением содержания кремния увеличивается удельная теплота плавления Al-Si-сплава. Для составов с 12,7, 30 и 95 мас.% кремния соответствующие величины удельных теплот плавления составляют 572, 809 и 1704 кДж/кг, что в 1,44, 2,04 и 4,3 раза превышает удельную теплоту плавления алюминия.
Работает тепловой аккумулятор следующим образом.
Зарядка аккумулятора производится включением индуктора 3 в электрическую сеть переменного тока. При этом тепло выделяется непосредственно в веществах 6, 7 при их интенсивном перемешивании. После полного расплавления веществ 6, 7 происходит их взаимное растворение с образованием гомогенного жидкого раствора 8. На этом процесс зарядки заканчивается, индуктор переводится из рабочего положения в слое теплоизоляции в положение, соответствующее режиму ожидания.
На фиг. 2 показан вариант общего вида теплового аккумулятора в режиме ожидания. Разрядка в основном производится пропусканием жидкого теплоносителя через теплообменник 5, размещенный в слое теплоизоляции и/или через индуктор, находящийся в положении, соответствующем стадии зарядки. Процесс разрядки сопровождается вначале кристаллизацией кремния, последним затвердевает сплав, близкий по содержанию кремния к эвтектическому составу с 12,5 мас. % Si. Окончание кристаллизации является оптимальным моментом конца разрядки. При продолжении разрядки происходит быстрое снижение температуры аккумулирующего вещества 6 в твердом состоянии. Элементы более плотного вещества 7 за счет отсутствия растворимости в твердых Al и Si и более низкой собственной температуры плавления продолжают при этом на протяжении значительного температурного интервала оставаться в расплавленном состоянии, что является гарантией от разрушения стакана при глубоких термокачках.
Техническое преимущество предлагаемого аккумулятора в сравнении с прототипом заключается в увеличении тепловой емкости при той же массе аккумулирующей среды.
Claims (4)
1. Тепловой аккумулятор, содержащий корпус и установленный в нем стакан из теплоизоляционного материала, частично заполненный двумя плавящимися теплоаккумулирующими веществами с различной плотностью, а также теплообменник разрядки, отличающийся тем, что он снабжен индуктором с магнитопроводом, размещенным в дополнительно установленном слое теплоизоляции вокруг стакана с обеспечением изменения положения относительно упомянутого слоя теплоизоляции в режиме ожидания, стакан снабжен крышкой из теплоизолированного огнеупорного материала, теплообменник разрядки размещен в слое теплоизоляции вне индуктора и снабжен жидким теплоносителем, а в качестве плавящегося вещества меньшей плотности выбирается вещество с более высокой температурой плавления, чем вещество большей плотности, и полностью смешивающееся с последним в расплавленном состоянии.
2. Аккумулятор по п.1, отличающийся тем, что в качестве вещества с меньшей плотностью используется сплав на основе заэвтектического сплава алюминия с кремнием.
3. Аккумулятор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве вещества с большей плотностью используется сплав на основе металлов, полностью смешивающихся с Al-Si сплавами в области температур их жидкого состояния, практически не растворяющиеся в твердых алюминии и кремнии и не образующие с ними каких-либо соединений.
4. Аккумулятор по пп.1 - 3, отличающийся тем, что в качестве вещества с большей плотностью используется сплав на основе металлов, выбранных из группы, содержащей галлий, индий, олово, висмут.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96110392A RU2123157C1 (ru) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | Тепловой аккумулятор |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96110392A RU2123157C1 (ru) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | Тепловой аккумулятор |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU96110392A RU96110392A (ru) | 1998-08-20 |
RU2123157C1 true RU2123157C1 (ru) | 1998-12-10 |
Family
ID=20180985
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96110392A RU2123157C1 (ru) | 1996-05-23 | 1996-05-23 | Тепловой аккумулятор |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2123157C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2466333C1 (ru) * | 2011-05-05 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ | Электротеплоаккумулирующий нагреватель |
WO2013077759A1 (ru) * | 2011-11-25 | 2013-05-30 | Maslov Viktor Valentinovich | Парогенератор |
RU2589885C2 (ru) * | 2010-02-15 | 2016-07-10 | Оливер ОПЕЛЬ | Способ, тепловой аккумулятор и система аккумулирования тепла для нагревания и охлаждения рабочей текучей среды |
-
1996
- 1996-05-23 RU RU96110392A patent/RU2123157C1/ru active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2589885C2 (ru) * | 2010-02-15 | 2016-07-10 | Оливер ОПЕЛЬ | Способ, тепловой аккумулятор и система аккумулирования тепла для нагревания и охлаждения рабочей текучей среды |
US9624792B2 (en) | 2010-02-15 | 2017-04-18 | Leuphana Universität Lüneburg | Method, heat accumulator and heat accumulator system for heating and cooling a working fluid |
RU2466333C1 (ru) * | 2011-05-05 | 2012-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тамбовский государственный технический университет" ГОУ ВПО ТГТУ | Электротеплоаккумулирующий нагреватель |
WO2013077759A1 (ru) * | 2011-11-25 | 2013-05-30 | Maslov Viktor Valentinovich | Парогенератор |
EA025236B1 (ru) * | 2011-11-25 | 2016-12-30 | Виктор Валентинович МАСЛОВ | Парогенератор |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101768652B (zh) | 基于高温热载体过热的转炉烟气余热发电系统和方法 | |
CN102597513A (zh) | 液体金属储热系统 | |
EP3874220B1 (en) | Thermal energy storage assembly | |
AU2018262109A1 (en) | Thermal energy storage apparatus | |
CN104870925A (zh) | 用于通过相变材料传输热能的设备和方法 | |
RU2123157C1 (ru) | Тепловой аккумулятор | |
CN107270702A (zh) | 电磁推进式废铝回收系统 | |
US8917754B2 (en) | Aluminum melting apparatus | |
SE1950569A1 (en) | Thermal energy storage assembly | |
Nemecek et al. | Demand sensitive energy storage in molten salts | |
CN109234605A (zh) | 一种工作温度400-500度储能用耐氧化含镁铝合金 | |
WO2022067183A1 (en) | Thermal storage device with immiscible storage media | |
Edgerley et al. | Electric metal melting-a review | |
RU96110392A (ru) | Тепловой аккумулятор | |
FI90724B (fi) | Sähkökiuas | |
Asselman | Thermal energy storage unit based on lithium fluoride | |
CN206319024U (zh) | 钢渣渣坑热焖处理余热回收装置 | |
SU1113645A1 (ru) | Плавильна печь | |
Gokon et al. | Thermal storage/discharge performances of Cu-Si alloy for solar thermochemical process | |
JPH0596266A (ja) | フイルターダストの溶融方法 | |
JP3643086B2 (ja) | 固液混相自由液面流体を用いた高熱流束除去装置 | |
Amblard et al. | Consequences of different types of contact between water and molten steel: The ANAIS experiments | |
US20080136069A1 (en) | Air plasma induced low metal loss | |
JP2003119460A (ja) | 蓄熱材、蓄熱体および蓄熱器 | |
RU2175152C2 (ru) | Способ и устройство локализации расплава активной зоны ядерного реактора |