RU2139478C1

RU2139478C1 - Thermal pump plant

Info

Publication number: RU2139478C1
Application number: RU98106738A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Усенко; Андрей Юрьевич Усенко
Original assignee: Юрий Иванович Усенко; Андрей Юрьевич Усенко
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 1999-10-10

Abstract

FIELD: thermal pumps. SUBSTANCE: thermal pump plant has vortex chamber whose inlet is connected with pump and hot flow outlet is connected with heat exchanger. EFFECT: reduced energy for compression; enhanced operational efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для получения тепловой энергии для отопления зданий и сооружений. Известна теплонасосная установка, включающая насос с теплообменником, помещенным в емкость, заполненную хладагентом и образующую испаритель, компрессор и конденсатор, объединенные посредством трубопровода в замкнутый контур,/Е.И.Янтовский, Л. А. Левин "Промышленные тепловые насосы". Москва, Энергоатомиздат, 1989, стр. 120/. The invention relates to heat engineering and can be used to produce thermal energy for heating buildings and structures. Known heat pump installation, including a pump with a heat exchanger placed in a tank filled with refrigerant and forming an evaporator, compressor and condenser, combined through a pipeline into a closed loop, / E.I. Yantovsky, L. A. Levin "Industrial heat pumps." Moscow, Energoatomizdat, 1989, p. 120 /.

В известной установке первичный теплоноситель, в качестве которого можно использовать воду или воздух, с помощью насоса подается в теплообменник, помещенный в емкость, заполненную хладагентом, и образующую испаритель. In a known installation, the primary coolant, which can be used as water or air, is pumped to a heat exchanger placed in a container filled with refrigerant and forming an evaporator.

Хладагент отбирает тепло от теплообменника, испаряется и поступает в компрессор, где подвергается сжатию. При этом в соответствии с циклом Карно его температура повышается. Горячий теплоноситель поступает в конденсатор, где охлаждается, передавая тепло сетевой воде, циркулирующей в системе отопления. The refrigerant takes heat from the heat exchanger, evaporates and enters the compressor, where it is compressed. Moreover, in accordance with the Carnot cycle, its temperature rises. Hot coolant enters the condenser, where it is cooled, transferring heat to the network water circulating in the heating system.

Недостатком известной установки является большие затраты энергии на сжатие хладагента в компрессоре, снижающие эффективность теплонасосной установки. При этом, чем ниже температура хладагента, тем больше затрачивают энергии на сжатие. A disadvantage of the known installation is the high energy consumption for compressing the refrigerant in the compressor, which reduces the efficiency of the heat pump installation. Moreover, the lower the temperature of the refrigerant, the more energy is spent on compression.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания такой теплонасосной установки, применение которой позволило бы снизить затраты энергии на сжатие, и тем самым повысить эффективность ее работы. The basis of the present invention is the task of creating such a heat pump installation, the use of which would reduce the cost of energy for compression, and thereby increase its efficiency.

Поставленная задача решается тем, что в теплонасосной установке, включающей насос, увязанный с теплообменником, помещенным в емкость, заполненную хладагентом и образующую испаритель, компрессор и конденсатор, объединенные посредством трубопровода в замкнутый к контур, согласно изобретению установка дополнительно содержит вихревую камеру, установленную между насосом и теплообменником. The problem is solved in that in a heat pump installation comprising a pump coupled to a heat exchanger placed in a container filled with refrigerant and forming an evaporator, compressor and condenser, combined by means of a pipeline into a circuit closed to one, according to the invention, the installation further comprises a vortex chamber installed between the pump and heat exchanger.

Низкотемпературный теплоноситель /вода или воздух/ с помощью насоса с определенной скоростью и давлением тангенциально подают в вихревую камеру, где он проходит по спирали, приобретая характер вихревого потока. При этом, в соответствии с известными законами термодинамики, температура его повышается, повышая температуру хладагента, проходящего через теплообменник. Чем выше температура хладагента, тем меньше энергии затрачивают на сжатие его в компрессоре, тем выше эффективность работы тепловой установки. The low-temperature coolant / water or air / is pumped tangentially into the vortex chamber with a certain speed and pressure, where it passes in a spiral, acquiring the character of a vortex flow. Moreover, in accordance with the known laws of thermodynamics, its temperature rises, increasing the temperature of the refrigerant passing through the heat exchanger. The higher the temperature of the refrigerant, the less energy is used to compress it in the compressor, the higher the efficiency of the thermal installation.

В дальнейшем изобретение поясняется подробным описанием его исполнения со ссылками на чертеж. The invention is further explained in the detailed description of its implementation with reference to the drawing.

Теплонасосная установка включает насос 1, связанный с теплообменником 2, помещенным в емкость 3, заполненную хладагентом и образующую испаритель, компрессор 4 и конденсатор 5, объединенные посредством трубопровода 6 в замкнутый контур. Между насосом 1 и теплообменником 2 установлена вихревая камера 7. В центре торцевой части вихревой камеры 7 установлен отводной патрубок 8, оснащенный диафрагменным клапаном /на чертеже не указан/. The heat pump installation includes a pump 1 connected to a heat exchanger 2 placed in a tank 3 filled with refrigerant and forming an evaporator, a compressor 4 and a condenser 5, connected by a pipeline 6 into a closed loop. A vortex chamber 7 is installed between the pump 1 and the heat exchanger 2. In the center of the end part of the vortex chamber 7 there is a branch pipe 8 equipped with a diaphragm valve / not shown in the drawing /.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

Первичный теплоноситель /вода или воздух/ с помощью насоса 1 с определенной скоростью и давлением тангенциально подают в вихревую камеру 7, где он проходит по спирали, приобретая характер вихревого потока. В периферийной части вихревой камеры температура его повышается, а в осевой части температура потока снижается. Образовавшаяся холодная составляющая потока через отводной патрубок 8 удаляется из вихревой камеры, а горячая составляющая потока поступает на теплообменник 2. Температура горячего потока может регулироваться, для чего отводной патрубок 8 оснащен диафрагменным клапаном. The primary coolant / water or air / is pumped tangentially into the vortex chamber 7 at a certain speed and pressure, where it passes in a spiral, acquiring the character of a vortex flow. In the peripheral part of the vortex chamber, its temperature rises, and in the axial part, the flow temperature decreases. The resulting cold component of the flow through the outlet pipe 8 is removed from the vortex chamber, and the hot component of the stream enters the heat exchanger 2. The temperature of the hot stream can be controlled, for which the outlet pipe 8 is equipped with a diaphragm valve.

Хладагент, которым заполнена емкость 3, образующая вместе с теплообменником 2 испаритель, нагревается до температуры значительно большей, чем температура первичного теплоносителя /воды или воздуха/. А чем выше температура хладагента, поступившего в компрессор 4, тем меньше энергии нужно затратить на сжатие. Далее хладагент поступает в теплообменник конденсатора 5, где отдает тепло сетевой воде, циркулирующей в системе отопления, а остывший хладагент по трубопроводу 6 вновь поступает в теплообменник 2 испарителя, далее цикл повторяется. The refrigerant with which the tank 3 is filled, which forms an evaporator together with the heat exchanger 2, is heated to a temperature much higher than the temperature of the primary coolant / water or air /. And the higher the temperature of the refrigerant entering the compressor 4, the less energy you need to spend on compression. Next, the refrigerant enters the heat exchanger of the condenser 5, where it gives off heat to the network water circulating in the heating system, and the cooled refrigerant is piped 6 again to the heat exchanger 2 of the evaporator, then the cycle repeats.

Теплонасосная установка может работать в автоматическим режиме, при этом усилие сжатия в компрессоре 4, обеспечивающее требуемую для отопления температуру сетевой воды, значительно меньше, чем в известной тепловой установке, принятой за прототип. The heat pump installation can operate in automatic mode, while the compression force in the compressor 4, which ensures the temperature of the network water required for heating, is significantly less than in the well-known thermal installation adopted as a prototype.

Применение заявляемой установки позволит значительно повысить эффективность нагрева и снизить расход традиционных видов энергии. The use of the inventive installation will significantly increase the heating efficiency and reduce the consumption of traditional types of energy.

Установка проста в изготовлении и техническом обслуживании, может быть изготовлена в условиях промышленного производства на стандартном оборудовании с применением стандартных узлов и комплектующих. The installation is easy to manufacture and maintain; it can be manufactured in industrial production using standard equipment using standard components and components.

Теплонасосная установка может быть использована для создания автономной системы отопления зданий и сооружений. A heat pump installation can be used to create an autonomous heating system for buildings and structures.

Claims

A heat pump installation comprising a pump connected to a heat exchanger placed in a container filled with refrigerant and forming an evaporator, compressor and condenser, the evaporator, compressor and condenser being connected through a pipeline into a closed loop, characterized in that the installation contains a vortex chamber, the input of which is connected to pump, and the outlet of the hot stream is connected to a heat exchanger.