RU2457291C1 - Heat pipe system for thermal control of aerodrome and road surfaces - Google Patents
Heat pipe system for thermal control of aerodrome and road surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2457291C1 RU2457291C1 RU2010151234/03A RU2010151234A RU2457291C1 RU 2457291 C1 RU2457291 C1 RU 2457291C1 RU 2010151234/03 A RU2010151234/03 A RU 2010151234/03A RU 2010151234 A RU2010151234 A RU 2010151234A RU 2457291 C1 RU2457291 C1 RU 2457291C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- pipes
- heat exchange
- filter
- pipe
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Road Paving Structures (AREA)
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к строительству и может быть использовано для предотвращения и удаления снежно-ледяных образований с поверхности аэродромных и дорожных покрытий в зимний период и предотвращения их размягчения в летний период.The present invention relates to the construction and can be used to prevent and remove snow and ice formations from the surface of airfield and road surfaces in the winter and prevent their softening in the summer.
Известно устройство для защиты покрытий аэродромов и автомобильных дорог от обледенения, содержащее трубчатый теплообменник, расположенный в полотне покрытия, водозаборные и нагнетательные скважины, насос, рекуперативный теплообменник-парогенератор, работающий на аммиаке (легкокипящей жидкости), соединенный системой трубопроводов с трубчатым теплообменником и скважинами [Патент РФ №1834947, МПК Е01С 11/24, 1993].A device for protecting the coating of airfields and roads from icing, containing a tubular heat exchanger located in the coating canvas, water intake and injection wells, a pump, a recuperative heat exchanger-steam generator that runs on ammonia (low boiling liquid), connected by a pipe system to a tubular heat exchanger and wells [ RF patent No. 1834947, IPC E01C 11/24, 1993].
Недостатками известного устройства являются сложная конструкция, необходимость подачи электроэнергии для работы насоса и невозможность снижения температуры покрытия в летний период, что снижает эффективность и надежность его работы.The disadvantages of the known device are the complex design, the need to supply electricity for the pump and the inability to reduce the temperature of the coating in the summer, which reduces the efficiency and reliability of its operation.
Более близким к предлагаемому изобретению является устройство для предотвращения и удаления гололеда с поверхности аэродромных и дорожных покрытий, включающее теплопередающие (теплообменные) элементы в виде заполненных легкокипящей жидкостью и расположенных под слоем покрытия герметичных труб, концевые участки которых выведены за пределы покрытия и соединены с источником тепла, в качестве которого использованы проложенные поблизости магистральные подающие и обратные теплопроводы [Патент РФ №2059028, МПК Е01С 11/24, 11/26, 1996].Closer to the present invention is a device for preventing and removing ice from the surface of airfield and road surfaces, including heat transfer (heat exchange) elements in the form of sealed tubes filled with low-boiling liquid and located under the coating layer, the end sections of which are removed from the coating and connected to a heat source , which is used as a nearby laid main supply and return heat pipes [RF Patent №2059028, IPC Е01С 11/24, 11/26, 1996].
Недостатками известного устройства являются необходимость наличия поблизости теплопроводов и невозможность снижения температуры покрытия в летний период, что снижает его эффективность.The disadvantages of the known device are the need for nearby heat pipes and the inability to lower the temperature of the coating in the summer, which reduces its effectiveness.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности теплотрубной системы терморегулирования аэродромных и дорожных покрытий с использованием низкопотенциального тепла незамерзающего грунта и солнечной энергии.The technical result of the invention is to increase the efficiency of the heatpipe thermal control system for airfield and road surfaces using low-grade heat of non-freezing soil and solar energy.
Технический результат достигается в теплотрубной системе терморегулирования аэродромных и дорожных покрытий, включающей расположенные под покрытием верхние теплообменные элементы, каждый из которых выполнен из труб, соединенных между собой крестовидно и по периметру, внутренняя поверхность низа которых покрыта слоями фильтра, представляющими собой цилиндрические сегменты, а остальная внутренняя поверхность покрыта решеткой из полос фильтра, образующей ячейки, соединенной с цилиндрическими сегментами фильтра, расположенные ниже уровня промерзания грунта нижние теплообменные элементы, устройство каждого из которых зеркально отражает устройство верхних теплообменных элементов, причем низ средней трубы каждого верхнего теплообменного элемента соединен с верхом средней трубы соответствующего нижнего теплообменного элемента вертикальной тепловой трубой, внутренняя поверхность которой покрыта кольцевым фильтром, верхняя кромка которого соединена со цилиндрическими сегментами фильтра труб верхнего теплообменного элемента, нижняя кромка соединена с цилиндрическими сегментами фильтра труб нижнего теплообменного элемента, трубы, расположенные по периметру каждого верхнего теплообменного элемента, снабжены паровыми патрубками, соединенными трубопроводами, расположенными за пределами покрытия, через паровой коллектор и обратный клапан с регулировочным резервуаром, представляющим собой герметичный сосуд, поддон которого заполнен легкокипящей жидкостью, которой заполнены также цилиндрические сегменты фильтров, фильтры решеток и кольцевые фильтры всех теплообменных элементов и тепловых труб.The technical result is achieved in a heatpipe thermal control system for airfield and road surfaces, including upper heat exchange elements located under the coating, each of which is made of pipes connected crosswise and around the perimeter, the inner surface of the bottom of which is covered with filter layers representing cylindrical segments, and the rest the inner surface is covered with a grid of filter strips forming a cell connected to the cylindrical filter segments located below freezing ground of the soil is the lower heat exchange elements, the device of each of which mirrors the upper heat exchange elements, the bottom of the middle pipe of each upper heat exchange element being connected to the top of the middle pipe of the corresponding lower heat exchange element by a vertical heat pipe, the inner surface of which is covered by an annular filter, the upper edge of which is connected with cylindrical pipe filter segments of the upper heat exchange element, the lower edge is connected to the cylindrical segments of the filter of pipes of the lower heat exchange element, the pipes located around the perimeter of each upper heat exchange element are provided with steam pipes connected by pipelines located outside the coating, through a steam manifold and a check valve with an adjustment tank, which is a sealed vessel, the pallet of which is filled with low-boiling liquid which also contains cylindrical filter segments, grating filters and ring filters of all heat exchange elements and heat pipes b.
На фиг.1 представлен предлагаемый общий вид, на фиг.2, 3 - разрезы, на фиг.4-9 - узлы теплотрубной системы терморегулирования аэродромных и дорожных покрытий (ТТСТРАДП).Figure 1 presents the proposed General view, figure 2, 3 - sections, figure 4-9 - nodes of the heat pipe system for thermal control of airfield and road surfaces (TTSTRADP).
ТТСТРАДП содержит расположенные под покрытием 1 верхние теплообменные элементы 2, каждый из которых выполнен из труб 3, соединенных между собой крестовидно и по периметру, внутренняя поверхность низа которых покрыта слоями фильтра (пористого материала) 4, представляющими собой цилиндрические сегменты, а остальная внутренняя поверхность покрыта решеткой 5 из полос фильтра (пористого материала), образующей ячейки 6, соединенной с цилиндрическими сегментами фильтра 4, расположенные ниже уровня промерзания грунта 7 нижние теплообменные элементы 2а, представляющие собой зеркальное отражение верхних теплообменных элементов 2, каждый из которых выполнен из труб 3а, соединенных между собой крестовидно и по периметру, внутренняя поверхность верха которых покрыта цилиндрическими сегментами фильтра (пористого материала) 4а, а остальная внутренняя поверхность покрыта решеткой 5а из полос фильтра (пористого материала), образующей ячейки 6а, причем середина низа средней трубы 3 каждого верхнего теплообменного элемента 2 соединена с верхом середины средней трубы 3а соответствующего нижнего теплообменного элемента 2а вертикальной тепловой трубой 8, внутренняя поверхность которой покрыта кольцевым фильтром (пористым материалом) 9, верхняя кромка которого соединена с цилиндрическими сегментами фильтра 4 труб 3 верхнего теплообменного элемента 2, нижняя кромка соединена с цилиндрическими сегментами фильтра 4а труб 3а нижнего теплообменного элемента 2а, причем трубы 3, расположенные по периметру каждого верхнего теплообменного элемента 2, снабжены паровыми патрубками 10, соединенными трубопроводами, расположенными за пределами покрытия 1, через паровой коллектор 11 и обратный клапан 12 с регулировочным резервуаром 13, представляющим собой герметичный сосуд, поддон которого заполнен легкокипящей жидкостью, которой заполнены также цилиндрические сегменты фильтров 4 и 4а, фильтры решеток 5 и 5а и кольцевые фильтры 9 всех теплообменных элементов 2, 2а и тепловых труб 8.TTSTRADP contains upper heat exchange elements 2 located under the coating 1, each of which is made of
В основу работы предлагаемой ТТСТРАДП положены: особенности температурного профиля по глубине грунта (в зимнее время на большей части территории России температура грунта ниже уровня промерзания выше нуля), зависимость температуры кипения жидкости от давления и высокая эффективность передачи теплоты в тепловых трубах, покрытых изнутри фитилем и частично заполненных рабочей жидкостью [В.В.Харитонов и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. - Минск: Выш. школа, 1988, с.146; Тепловые трубы и теплообменники: от науки к практике. Сборник научн. тр. - М., 1990, с.22].The proposed TTSTRADP is based on: features of the temperature profile along the soil depth (in winter time in most of the territory of Russia, the soil temperature is below freezing above zero), the dependence of the boiling temperature of the liquid on pressure and the high efficiency of heat transfer in heat pipes coated with wick from the inside and partially filled with working fluid [V.V. Kharitonov et al. Secondary heat and energy resources and environmental protection. - Minsk: Ab. school, 1988, p. 146; Heat pipes and heat exchangers: from science to practice. Collection of scientific tr - M., 1990, p.22].
В качестве рабочей жидкости для ТТСТРАДП могут быть использованы аммиак, различные виды хладонов (рабочую жидкость выбирают в зависимости от географического расположения покрытия).Ammonia and various types of freons can be used as the working fluid for TTSTRADP (the working fluid is selected depending on the geographical location of the coating).
ТТСТРАДП работает следующим образом.TTSTRADP works as follows.
Перед началом работы контур ТТСТРАДП заполняется легкокипящей (рабочей) жидкостью таким образом, чтобы были заполнены поры цилиндрических сегментов фильтров 4 и 4а, полосы фильтров решеток 5 и 5а, кольцевые фильтры 9 всех теплообменных элементов 2, 2а, тепловых труб 8 и поддон регулировочного резервуара 13.Before starting work, the TTSTRADP circuit is filled with low-boiling (working) liquid so that the pores of the cylindrical segments of the
С наступлением зимнего времени производят регулировку обратного клапана 12 на давление P1, величину которого выбирают такой, чтобы температура кипения (конденсации) рабочей жидкости была ниже, чем средняя температура грунта 7 в зимнее время на глубине заложения нижнего теплообменного элемента 2а, которую выбирают ниже глубины промерзания грунта 7 (tк<tг). В процессе работы трубы 3а нижних теплообменных элементов 2а ТТСТРАДП подвергаются тепловому воздействию грунта 7, в результате чего рабочая жидкость, находящаяся в порах полос фильтра решеток 5а нагревается, поступает в ячейки 6а, где происходит ее испарение (полосы фильтра решетки 5а предотвращают образование паровой пленки на внутренней поверхности трубы 3а и, таким образом, интенсифицируют процесс испарения), образуется пар. Полученный пар из всех труб 3а нижнего теплообменного элемента 2а направляется в тепловую трубу 8 и через ее паровое пространство поступает в верхний теплообменный элемент 2, который соприкасается с покрытием 1, охлаждаемым наружной холодной средой, где распределяется по всем его трубам 3. Пар, поступивший в трубы 3, охлаждается в ячейках 6 решеток 5 (полосы фильтра решетки 5 уменьшают толщину жидкостной пленки на внутренней поверхности трубы 3 и, таким образом, интенсифицируют процесс конденсации), конденсируется, отдавая тепло конденсации покрытию 1 за счет процесса теплообмена через стенки труб 3, в результате чего поверхность покрытия 1 нагревается, предотвращая образование на нем наледи. Образовавшийся конденсат (рабочая жидкость) всасывается порами полос фильтра решеток 5, соединенных с ними цилиндрических сегментов фильтра 4 всех труб 3 и кольцевого фитиля 9 тепловой трубы 8, по которому за счет капиллярных сил поступает в цилиндрические сегменты фитиля 4а всех труб 3а нижнего теплообменного элемента 2а, распределяется по всем полосам фитиля решеток 5а, после чего происходит его испарение на поверхности ячеек 6а за счет тепла незамерзшего грунта и вышеописанный цикл повторяется.With the onset of winter time, the
С наступлением летнего времени производят регулировку клапана 12 на давление Р2, величину которого выбирают такой, чтобы температура кипения (конденсации) рабочей жидкости была выше, чем средняя температура грунта 7 в летнее время на глубине заложения нижнего теплообменного элемента 2а (tк>tг). В процессе работы за счет тепла солнечной энергии нагревается регулировочный резервуар 13, рабочая жидкость, находящаяся в его поддоне начинает испаряться, в результате чего в нем поднимается давление от P1 до Р2, клапан 12 открывается и во всем контуре ТТСТРАДП происходит увеличение давления до значения Р2, после чего клапан 12 закрывается. При этом трубы 3 верхних теплообменных элементов 2 ТТСТРАДП подвергаются тепловому воздействию со стороны покрытия 1, нагреваемого солнцем, в результате чего рабочая жидкость, находящаяся в порах решеток 5, нагревается, поступает в ячейки 6 между полосами фильтра, где происходит испарение рабочей жидкости и образуется пар, а покрытие 1 охлаждается. Полученный пар из всех труб 3 верхнего теплообменного элемента 2 направляется в тепловую трубу 8 и через ее паровое пространство поступает в нижний теплообменный элемент 2а, трубы 3а которого соприкасаются с грунтом 7, температура которого ниже температуры конденсации рабочей жидкости, где распределяется по всем его трубам 3а. Пар, поступивший в трубы 3а, охлаждается в ячейках 6а решеток 5а, конденсируется, отдавая тепло конденсации грунту 7. Образовавшийся конденсат (рабочая жидкость) всасывается порами полос фильтра решеток 5а, соединенных с ними цилиндрических сегментов фильтра 4а всех труб 3а и кольцевого фитиля 9 тепловой трубы 8, по которому за счет капиллярных сил поступает в цилиндрические сегменты фитиля 4 всех труб 3 верхнего теплообменного элемента 2, распределяется по всем полосам фитиля решеток 5, после чего происходит его испарение на поверхности ячеек 6 за счет тепла покрытия 1, в результате чего покрытие 1 охлаждается и вышеописанный цикл повторяется.With the onset of summer time, the
Таким образом, конструкция предлагаемой ТТСТРАДП позволяет использовать возобновляемую энергию в форме низкопотенциального тепла незамерзающего грунта и солнечной энергии для предотвращения и удаления снежно-ледяных образований с поверхности аэродромных и дорожных покрытий в зимний период и предотвращения их размягчения в летний период, что значительно повышает эффективность ее работы.Thus, the design of the proposed TTSTRADP allows the use of renewable energy in the form of low-grade heat of non-freezing soil and solar energy to prevent and remove snow-ice formations from the surface of airdrome and road surfaces in the winter and prevent their softening in the summer, which significantly increases its efficiency .
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151234/03A RU2457291C1 (en) | 2010-12-13 | 2010-12-13 | Heat pipe system for thermal control of aerodrome and road surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151234/03A RU2457291C1 (en) | 2010-12-13 | 2010-12-13 | Heat pipe system for thermal control of aerodrome and road surfaces |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010151234A RU2010151234A (en) | 2012-06-20 |
RU2457291C1 true RU2457291C1 (en) | 2012-07-27 |
Family
ID=46680723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010151234/03A RU2457291C1 (en) | 2010-12-13 | 2010-12-13 | Heat pipe system for thermal control of aerodrome and road surfaces |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2457291C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019006060B3 (en) * | 2019-07-26 | 2020-11-12 | Axel R. Hidde | Device for surface temperature control |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3407927C2 (en) * | 1984-03-03 | 1987-06-04 | Hans Prof. Dipl.-Ing. 8200 Rosenheim De Krinninger | |
US5024553A (en) * | 1988-08-08 | 1991-06-18 | Nihon Chikasui Kaihatsu Kabushiki Kaisha | Non-water-sprinkling type snow melting method and system |
RU93004701A (en) * | 1992-04-03 | 1995-08-10 | Л.Лонг Эрвин | METHOD AND SYSTEM FOR HEATING ROAD ROADS |
RU2059028C1 (en) * | 1993-05-12 | 1996-04-27 | Сергей Леонидович Эсаулов | Device for preventing aerodrome and roadway coverings from glaze ice and removal of this |
RU2287040C2 (en) * | 2004-10-15 | 2006-11-10 | Эрнст Михайлович Симкин | Device for pavement heating or cooling |
RU2347032C2 (en) * | 2007-03-27 | 2009-02-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Эдлайн" | Pavement heating method |
-
2010
- 2010-12-13 RU RU2010151234/03A patent/RU2457291C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3407927C2 (en) * | 1984-03-03 | 1987-06-04 | Hans Prof. Dipl.-Ing. 8200 Rosenheim De Krinninger | |
US5024553A (en) * | 1988-08-08 | 1991-06-18 | Nihon Chikasui Kaihatsu Kabushiki Kaisha | Non-water-sprinkling type snow melting method and system |
RU93004701A (en) * | 1992-04-03 | 1995-08-10 | Л.Лонг Эрвин | METHOD AND SYSTEM FOR HEATING ROAD ROADS |
RU2059028C1 (en) * | 1993-05-12 | 1996-04-27 | Сергей Леонидович Эсаулов | Device for preventing aerodrome and roadway coverings from glaze ice and removal of this |
RU2287040C2 (en) * | 2004-10-15 | 2006-11-10 | Эрнст Михайлович Симкин | Device for pavement heating or cooling |
RU2347032C2 (en) * | 2007-03-27 | 2009-02-20 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Эдлайн" | Pavement heating method |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102019006060B3 (en) * | 2019-07-26 | 2020-11-12 | Axel R. Hidde | Device for surface temperature control |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010151234A (en) | 2012-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yousef et al. | An experimental work on the performance of single slope solar still incorporated with latent heat storage system in hot climate conditions | |
Kabeel et al. | Experimental investigation of a solar still with composite material heat storage: energy, exergy and economic analysis | |
Kabeel et al. | Performance enhancement of solar still through efficient heat exchange mechanism–a review | |
Omara et al. | A new hybrid desalination system using wicks/solar still and evacuated solar water heater | |
Chaichan et al. | Productivity amelioration of solar water distillator linked with salt gradient pond | |
Al-Hamadani et al. | Modelling of solar distillation system with phase change material (PCM) storage medium | |
JP2007082408A (en) | Artificial-rainfall method utilizing solar thermal energy | |
Ramanathan et al. | Experimental study on productivity of modified single-basin solar still with a flat plate absorber | |
Boukhriss et al. | Innovation of solar desalination system coupled with solar collector: experimental study | |
RU2457291C1 (en) | Heat pipe system for thermal control of aerodrome and road surfaces | |
Farahat et al. | Solar distiller with flat plate collector and thermal storage | |
Mohmood et al. | An experimental study on performance analysis of solar water distiller system using extended fins under Iraq climatic conditions | |
Al‐Hamadani et al. | A multistage solar still with photovoltaic panels and DC water heater using a pyramid glass cover enhanced by external cooling shower and PCM | |
Shivamallaiah et al. | Experimental study of the influence of glass cover cooling using evaporative cooling process on the thermal performance of single basin solar still | |
US8449726B2 (en) | Solar thermal system for the partial desalination of seawater and electrical energy | |
Udhayabharathi et al. | Performance analysis of wick type solar stills | |
WO2009009873A1 (en) | Solar water desalination unit with superheater and heat exchangers | |
Sivakumaran et al. | Improvement techniques in performance and productivity of solar stills | |
Kishk | Enhancement of Solar Still Efficiency by Using Cellulose Cooling Pad and Water Sprinkler | |
FI67949C (en) | SAETT ATT LAGRA TERMISKT ENERGI I ETT MARKLAGER | |
RU2533354C2 (en) | Heat piping energy saving inlet air temperature control system | |
Tuly et al. | Experimental investigation of the combined effect of fin, phase change material and external condenser on the yield of solar still | |
El-Sheikh et al. | Performance of a single solar still with water cooling of glass cover | |
JPS62210352A (en) | Heat pipe type snow melting device with function of solar heat water heater | |
RU151726U1 (en) | SEASONAL ACTION HEAT TRANSFORMER |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121214 |