RU2241915C2 - Phase transition heat storage - Google Patents
Phase transition heat storageInfo
- Publication number
- RU2241915C2 RU2241915C2 RU2002135485/06A RU2002135485A RU2241915C2 RU 2241915 C2 RU2241915 C2 RU 2241915C2 RU 2002135485/06 A RU2002135485/06 A RU 2002135485/06A RU 2002135485 A RU2002135485 A RU 2002135485A RU 2241915 C2 RU2241915 C2 RU 2241915C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- housing
- chamber
- capsule
- heat storage
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к теплотехнике, предназначено для аккумулирования и утилизации низкопотенциального тепла жидкостей или газов, которые нельзя хранить и/или накапливать в больших объемах без специального оборудования, например едкие агрессивные вещества, дымовые газы от химических производств и т.п., и может быть использовано для отопления зданий.The invention relates to heat engineering, is intended for the accumulation and utilization of low-grade heat of liquids or gases that cannot be stored and / or accumulated in large volumes without special equipment, for example corrosive substances, flue gases from chemical plants, etc., and can be used for heating buildings.
Известен тепловой аккумулятор фазового перехода по патенту России №2187049, F 24 H 7/00, содержащий цилиндрический корпус, состоящий из одной камеры, блок горизонтально расположенных капсул, заполненных теплоаккумулирующим веществом, претерпевающим в интервале рабочих температур фазовое превращение, подводящий и отводящий патрубки. Капсулы выполнены из коаксиально расположенных цилиндров.Known heat accumulator of the phase transition according to the patent of Russia No. 2187049, F 24
Подводящий патрубок расположен на продольной оси корпуса, а отводящий смещен относительно этой оси.The inlet pipe is located on the longitudinal axis of the housing, and the outlet pipe is offset relative to this axis.
Такое расположение патрубков не обеспечивает закручивания входящей и выходящей сред, в результате чего образуются застойные зоны в нижней части корпуса. При пропускании загрязненной теплоотдающей среды пространство между блоком капсул забивается грязью, что снижает надежность устройства.This arrangement of the nozzles does not ensure the twisting of the incoming and outgoing media, as a result of which stagnant zones are formed in the lower part of the housing. When passing a contaminated heat transfer medium, the space between the capsule block is clogged with dirt, which reduces the reliability of the device.
Отсутствие средств принудительного перемешивания поступающей среды снижает теплообмен и эффективность работы устройства.The lack of means of forced mixing of the incoming medium reduces heat transfer and the efficiency of the device.
Невозможно передать тепло от загрязненной среды к чистой без загрязнения последней при однокамерном корпусе из-за непосредственного контакта теплоотдающей и теплоаккумулирующей сред с одним и тем же участком аккумулирующих капсул. Это снижает эффективность работы устройства.It is impossible to transfer heat from a contaminated medium to a clean one without contamination of the latter in a single-chamber housing due to direct contact of the heat-releasing and heat-accumulating media with the same section of storage capsules. This reduces the efficiency of the device.
Недостатком является также периодичность в работе устройства, т.к. поступление теплоотдающей и теплоаккумулирующей сред происходит в разное время (поочередно) из-за отсутствия дополнительной камеры.The disadvantage is the frequency in the operation of the device, because The flow of heat-releasing and heat-accumulating media occurs at different times (in turn) due to the lack of an additional chamber.
Кроме того, невозможно использовать низко потенциальное тепло из-за отсутствия в конструкции испарителя теплового насоса.In addition, it is impossible to use low potential heat due to the absence of a heat pump in the design of the evaporator.
Известен также аккумулятор теплоты по патенту России № 2145404, F24H 7/00, принятый за прототип и содержащий цилиндрический корпус со сферическим днищем, состоящий из одной камеры, блок вертикальных трубчатых капсул, заполненных теплоаккумулирующим веществом, претерпевающим в интервале рабочих температур фазовое превращение, подводящий и отводящий патрубки. Подводящий патрубок расположен на продольной оси корпуса, а отводящий - смещен относительно этой оси.The heat accumulator according to the Russian patent No. 2145404, F24H 7/00, adopted as a prototype and containing a cylindrical body with a spherical bottom, consisting of one chamber, a block of vertical tubular capsules filled with a heat-accumulating substance, undergoing a phase transformation in the operating temperature range, supplying and outlet branch pipes. The inlet pipe is located on the longitudinal axis of the housing, and the outlet pipe is offset relative to this axis.
Такое расположение патрубков не обеспечивает закручивания входящей и выходящей сред, в результате чего образуются застойные зоны в нижней части корпуса. При пропускании загрязненной теплоотдающей среды пространство между блоком капсул забивается грязью, что снижает надежность устройства.This arrangement of the nozzles does not ensure the twisting of the incoming and outgoing media, as a result of which stagnant zones are formed in the lower part of the housing. When passing a contaminated heat transfer medium, the space between the capsule block is clogged with dirt, which reduces the reliability of the device.
Отсутствие средств принудительного перемешивания поступающей среды снижает теплообмен и эффективность работы устройства.The lack of means of forced mixing of the incoming medium reduces heat transfer and the efficiency of the device.
Невозможно передать тепло от загрязненной среды к чистой без загрязнения последней при однокамерном корпусе из-за непосредственного контакта теплоотдающей и теплоаккумулирующей сред с одним и тем же участком аккумулирующих капсул. Это снижает эффективность работы устройства.It is impossible to transfer heat from a contaminated medium to a clean one without contamination of the latter in a single-chamber housing due to direct contact of the heat-releasing and heat-accumulating media with the same section of storage capsules. This reduces the efficiency of the device.
Недостатком является также периодичность в работе устройства, т.к. поступление теплоотдающей и теплоаккумулирующей сред происходит в разное время (поочередно) из-за отсутствия дополнительной камеры. Кроме того, невозможно использовать низкопотенциальное тепло из-за отсутствия в конструкции испарителя теплового насоса.The disadvantage is the frequency in the operation of the device, because The flow of heat-releasing and heat-accumulating media occurs at different times (in turn) due to the lack of an additional chamber. In addition, it is impossible to use low-grade heat due to the absence of a heat pump in the design of the evaporator.
Задачей изобретения является повышение эффективности, надежности и непрерывность работы устройства.The objective of the invention is to increase the efficiency, reliability and continuity of the device.
Тепловой аккумулятор фазового перехода содержит цилиндрический корпус со сферическим днищем, блок вертикальных трубчатых капсул, заполненных теплоаккумулирующим веществом, претерпевающим в интервале рабочих температур фазовое превращение, подводящий и отводящий патрубки.The phase transition thermal accumulator comprises a cylindrical body with a spherical bottom, a block of vertical tubular capsules filled with a heat-accumulating substance, undergoing a phase transformation in the range of operating temperatures, and supply and outlet pipes.
В отличие от прототипа он дополнительно снабжен перегородкой, разделяющей корпус на изолированные камеры, испарителем теплового насоса, расположенным в верхней камере вблизи блока капсул, двумя трубчатыми элементами с отверстиями на поверхности для подачи воздуха, один - выполнен в форме змеевика, охватывающего ряды капсул и установленного на перегородке в верхней камере, другой выполнен в форме спирали и установлен на днище корпуса в нижней камере, блок капсул закреплен на поперечной перегородке таким образом, что в нижней камере расположен их испарительный участок, а в верхней - конденсационный участок, отводящий патрубок расположен в днище на продольной оси корпуса, а подводящий патрубок - в нижней камере тангенциально корпусу, верхняя камера заполнена теплоаккумулирующей средой, претерпевающей в интервале рабочих температур фазовое превращение, например концентрированный раствор соли.Unlike the prototype, it is additionally equipped with a partition separating the housing into insulated chambers, a heat pump evaporator located in the upper chamber near the capsule block, two tubular elements with openings on the surface for air supply, one is made in the form of a coil covering the rows of capsules and installed on the partition in the upper chamber, the other is made in the form of a spiral and mounted on the bottom of the housing in the lower chamber, the capsule block is mounted on the transverse partition so that the lower chamber is located their evaporation section is located, and in the upper one there is a condensation section, the discharge pipe is located in the bottom on the longitudinal axis of the housing, and the supply pipe is in the lower chamber tangentially to the housing, the upper chamber is filled with a heat-accumulating medium that undergoes phase transformation in the range of operating temperatures, for example, concentrated salt solution .
Снабжение устройства перегородкой позволяет разделить корпус на две изолированные камеры, обеспечив разделение теплоотдающей и теплоаккумулирующей сред. В результате происходит постоянный процесс теплообмена одновременно в обеих камерах.The supply of the device with a partition allows the housing to be divided into two insulated chambers, ensuring the separation of heat-transferring and heat-accumulating media. As a result, a constant process of heat exchange occurs simultaneously in both chambers.
Установка блока капсул таким образом, что в нижней камере расположен их испарительный участок, а в верхней - конденсационный, обеспечивает непрерывность процесса теплообмена между теплоотдающей средой и потребителем (через тепловой насос).The installation of the capsule block in such a way that their evaporation section is located in the lower chamber and the condensation section in the upper one ensures the continuity of the heat exchange process between the heat transfer medium and the consumer (through the heat pump).
Размещение теплового насоса в верхней камере - камере конденсации вблизи блока капсул обеспечивает равномерный отвод тепла к потребителю, что повышает эффективность работы теплового насоса и всего устройства.Placing the heat pump in the upper chamber - the condensation chamber near the capsule block provides uniform heat removal to the consumer, which increases the efficiency of the heat pump and the entire device.
Выполнение трубчатого элемента на днище корпуса спиральным, расположение подводящего патрубка тангенциально корпусу, а отводящего патрубка - на продольной оси корпуса в днище и сама сферическая форма днища способствуют закручиванию теплоносителя по спирали. Это, в свою очередь, способствует увеличению скорости теплоносителя в нижней камере и интенсивному равномерному омыванию блока капсул даже при малой скорости теплоносителя, что повышает эффективность теплообмена, а также эффективность работы теплового насоса и устройства в целом.The execution of the tubular element on the bottom of the casing is spiral, the location of the inlet pipe tangentially to the casing, and the outlet pipe on the longitudinal axis of the casing in the bottom and the spherical shape of the bottom itself contributes to the twisting of the coolant in a spiral. This, in turn, contributes to an increase in the velocity of the heat carrier in the lower chamber and intensive uniform washing of the capsule block even at a low speed of the heat carrier, which increases the efficiency of heat transfer, as well as the efficiency of the heat pump and the device as a whole.
Кроме того, эффект принудительного закручивания теплоносителя в нижней камере исключает образование застойных зон и обеспечивает надежное отделение твердой взвеси, находящейся в теплоносителе (к центру днища и удаление ее через отводящий патрубок), что повышает надежность устройства.In addition, the effect of forced swirling of the coolant in the lower chamber eliminates the formation of stagnant zones and provides reliable separation of the solid suspension in the coolant (to the center of the bottom and its removal through the outlet pipe), which increases the reliability of the device.
Выполнение трубчатого элемента в форме змеевика просто в изготовлении и позволяет удобно расположить его между рядами капсул для возможности равномерной подачи воздуха по всему объему верхней камеры.The implementation of the tubular element in the form of a coil is easy to manufacture and allows you to conveniently place it between the rows of capsules for the possibility of uniform air supply throughout the entire volume of the upper chamber.
Отверстия на поверхности обоих трубчатых элементов позволяют подать в них воздух, обеспечивающий принудительное перемешивание среды (барботаж) по всему объему каждой камеры. Это ускоряет процесс теплообмена между блоком капсул и средой, а в нижней камере способствует дополнительному закручиванию среды из-за спиральной формы трубчатого элемента. Все это увеличивает скорость движения среды, что повышает коэффициент теплопередачи и эффективность работы устройства.Holes on the surface of both tubular elements allow air to be supplied into them, which provides for forced mixing of the medium (sparging) throughout the entire volume of each chamber. This speeds up the heat transfer process between the capsule block and the medium, and in the lower chamber contributes to an additional twisting of the medium due to the spiral shape of the tubular element. All this increases the speed of the medium, which increases the heat transfer coefficient and the efficiency of the device.
Использование концентрированного раствора соли в качестве теплоаккумулирующей среды позволяет, не увеличивая габаритов устройства, накапливать большой объем тепловой энергии в относительно малом объеме раствора соли из-за скрытой теплоты фазового перехода соли из кристаллов в раствор, что необходимо для обеспечения эффективной работы насоса, т.е. для передачи тепла потребителю даже при низких температурах раствора соли.The use of a concentrated salt solution as a heat storage medium allows, without increasing the dimensions of the device, to accumulate a large amount of thermal energy in a relatively small volume of salt solution due to the latent heat of the phase transition of salt from crystals to solution, which is necessary to ensure efficient operation of the pump, i.e. . to transfer heat to the consumer even at low temperatures of the salt solution.
Таким образом, все заявляемые признаки являются существенными и решают поставленную задачу.Thus, all of the claimed features are significant and solve the problem.
Заявляемое устройство представлено на чертежах:The inventive device is presented in the drawings:
фиг.1 - тепловой аккумулятор фазового перехода, общий вид;figure 1 - thermal battery phase transition, General view;
фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;figure 2 - section aa in figure 1;
фиг.3 - тепловой аккумулятор фазового перехода, изометрия.figure 3 - heat accumulator phase transition, isometry.
Тепловой аккумулятор фазового перехода (фиг.1,3) содержит корпус, состоящий из двух частей: верхняя выполнена в форме параллелепипеда 1, нижняя в форме цилиндра 2, разделенные между собой поперечной перегородкой 3 на две камеры - соответственно верхнюю 4 и нижнюю 5; блок вертикальных трубчатых капсул 6, заполненных теплоаккумулирующим веществом, претерпевающим в интервале рабочих температур фазовое превращение; подводящий 7 и отводящий 8 патрубки, расположенные в нижней камере 5; испаритель теплового насоса 9; трубчатый элемент 10, выполненный в форме змеевика и установленный на перегородке 3 в верхней камере 4; трубчатый элемент 11 (фиг.2), выполненный в форме спирали и установленный на сферическом днище корпуса 12 в нижней камере 5. Трубчатые элементы 10 и 11 выполнены с отверстиями на поверхности для подачи воздуха. Верхняя камера 4 заполнена концентрированным раствором соли. Подводящий патрубок 7 расположен тангенциально корпусу 2. Отводящий патрубок 8 расположен в днище 12 на продольной оси корпуса.The thermal battery phase transition (Fig.1,3) contains a housing consisting of two parts: the upper is made in the form of a
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Через подводящий патрубок 7 в нижнюю камеру 5 поступает теплоотдающая среда (теплоноситель), который закручиваясь по спирали, ускоряет свое движение и равномерно омывает испарительный участок блока капсул 6 (фиг.1,2). Одновременно с этим через отверстия в трубчатом элементе 11 подают воздух. Происходит интенсивное и равномерное перемешивание среды (барботаж). Жидкость в блоке капсул 6 начинает интенсивно кипеть и испаряться, поднимаясь в их верхнюю конденсационную часть, расположенную в верхней камере 4, где конденсируется, отдавая тепло раствору соли и накапливаясь там. Для равномерного перемешивания среды в верхнюю камеру 4 подают воздух через отверстия в трубчатом элементе 10. В результате раствор соли равномерно омывает конденсационный участок блока капсул 6 и испаритель теплового насоса 9, передавая последнему тепло. Затем через тепловой насос (не показано) тепло поступает к потребителю.Through the
Отдавший свое тепло, охлажденный теплоноситель выходит наружу через отводящий патрубок 8, закручиваясь при этом по спирали и образуя в центре днища 12 воронку, в которую затягивается с ускорением твердая взвесь.Having lost its heat, the cooled coolant exits through the
Таким образом, процесс теплообмена непрерывно происходит в обеих камерах: в нижней камере 5 - отдача тепла, в верхней камере 4 - прием и накопление тепла.Thus, the heat transfer process occurs continuously in both chambers: in the
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002135485/06A RU2241915C2 (en) | 2002-12-26 | 2002-12-26 | Phase transition heat storage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002135485/06A RU2241915C2 (en) | 2002-12-26 | 2002-12-26 | Phase transition heat storage |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002135485A RU2002135485A (en) | 2004-09-10 |
RU2241915C2 true RU2241915C2 (en) | 2004-12-10 |
Family
ID=34387424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002135485/06A RU2241915C2 (en) | 2002-12-26 | 2002-12-26 | Phase transition heat storage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2241915C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641775C1 (en) * | 2016-12-26 | 2018-01-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Caloric engine unit heating system |
-
2002
- 2002-12-26 RU RU2002135485/06A patent/RU2241915C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2641775C1 (en) * | 2016-12-26 | 2018-01-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Caloric engine unit heating system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN201093904Y (en) | Inorganic heat tube spraying condenser | |
RU2001134726A (en) | COMBINED HEAT EXCHANGER AND FUEL FILTER DEVICE | |
US20140150650A1 (en) | Gas-To-Liquid Heat Exchanger and Gas Particulate Scrubber | |
RU2241915C2 (en) | Phase transition heat storage | |
RU30949U1 (en) | Phase Transition Thermal Battery | |
CN201392121Y (en) | Vacuum phase-change energy-saving heat exchanger | |
SU1657891A1 (en) | Heat exchanger for latent heat accumulator | |
CN203291535U (en) | Ultrasonic evaporator | |
CN106288896B (en) | Outer ripple heat exchange of heat pipe and desalination plant | |
CN206235218U (en) | Outer ripple heat exchange of heat pipe and sea water desalinating unit | |
RU47487U1 (en) | HEAT RECYCLING UNIT | |
KR100494185B1 (en) | A heat exchanger of shell - tube type having silicon carbide tube | |
RU2376698C1 (en) | Multi-heat tube electrostatic generator | |
CN2424366Y (en) | Plate evaporimeter | |
RU2365844C1 (en) | Heat-exchange apparatus | |
RU2367872C1 (en) | Multipipe heat exchanger | |
RU2381431C1 (en) | Contact heat exchanger | |
SU1102327A1 (en) | Air heater | |
CN207180442U (en) | A kind of compact heat exchange of heat pipe | |
CN210764424U (en) | Evaporation system for evaporative concentration of landfill leachate | |
EP0290627A4 (en) | Heat pipe for cooling substances. | |
CN220356164U (en) | Internally filled rod-type coil heat exchanger | |
RU2061944C1 (en) | Direct-contact heat exchanger | |
CN220443507U (en) | Flue gas absorber | |
KR200215784Y1 (en) | Heating system for Boiler |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121227 |