RU2665754C1 - Method and device for heat transfer - Google Patents

Method and device for heat transfer Download PDF

Info

Publication number
RU2665754C1
RU2665754C1 RU2017122049A RU2017122049A RU2665754C1 RU 2665754 C1 RU2665754 C1 RU 2665754C1 RU 2017122049 A RU2017122049 A RU 2017122049A RU 2017122049 A RU2017122049 A RU 2017122049A RU 2665754 C1 RU2665754 C1 RU 2665754C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fluid
multicomponent
component
liquid phase
phase
Prior art date
Application number
RU2017122049A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Деревягин
Original Assignee
Александр Михайлович Деревягин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Михайлович Деревягин filed Critical Александр Михайлович Деревягин
Priority to RU2017122049A priority Critical patent/RU2665754C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2665754C1 publication Critical patent/RU2665754C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/06Control arrangements therefor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

FIELD: heat exchange.SUBSTANCE: invention relates to the field of heat engineering and can be used to transfer large amounts of heat at small temperature differences over long distances. Heat transfer device, comprising: a source of thermal energy; at least one or more evaporator vessels (1) connected by conduit (2) to one or more condensers (3), storage tank (5) connected by conduit (4) to one or more condensers (3), one or more storage tanks (5) being connected to one or more evaporator capacities (1) by one or more return lines (6), to which includes locking device (7); means for monitoring the level of the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid in storage container (5) for controlling the access of the vapor phase of the first component of the multi-component first fluid from evaporator vessel (1) to storage tank (5) via one or more return conduit (6) by means of locking device (7).EFFECT: acceleration of equalization of pressure and drainage of liquid from storage tanks, shortening of the duration of each cycle and interruptions in heat transfer.26 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для передачи большого количества тепла при малых перепадах (градиентах) температуры на большие расстояния, в частности, может быть использовано для передачи значительных потоков теплоты от устройства к устройству, например для передачи тепловой мощности до 10 кВт и более на расстояния от 10 м до 1 км и более.The invention relates to the field of heat engineering and can be used to transfer large amounts of heat at small temperature differences (gradients) over long distances, in particular, can be used to transfer significant heat fluxes from device to device, for example, to transfer thermal power up to 10 kW and more at distances from 10 m to 1 km or more.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

В области техники имеется необходимость передачи значительных потоков теплоты, порядка единиц или десятков киловатт от источника тепла к потребителю тепла, находящемуся на значительном расстоянии, порядка десятков метров и до 1 км. Более того, в условиях повышенной взрывоопасной и пожароопасной окружающей среды необходимо максимально разнести в пространстве источник получения теплоты, в котором теплоту получают посредством сжигания топлива, и потребителя теплоты, находящегося в условиях повышенной взрывоопасной и пожароопасной окружающей среды. В области техники известны способы передачи тепла, основанные на использовании тепловых труб.In the technical field there is a need to transfer significant heat fluxes, of the order of units or tens of kilowatts from a heat source to a heat consumer located at a considerable distance, of the order of tens of meters and up to 1 km. Moreover, in conditions of increased explosive and fire hazardous environments, it is necessary to maximally distribute the source of heat production in space, in which heat is obtained by burning fuel, and the heat consumer located in conditions of increased explosive and fire hazardous environment. Heat transfer methods based on the use of heat pipes are known in the art.

В наиболее близком аналоге RU 2014106980 предложен способ теплопередачи, в котором: с помощью источника тепловой энергии осуществляют нагрев одной или более емкости испарителя, заполненной, по меньшей мере, двумя различными текучими средами, причем первая из текучих сред находится в газообразной фазе, а вторая текучая среда находится в жидкой фазе; причем нагревание вызывает повышение давления в емкости испарителя и переход жидкой фазы второй текучей среды в газообразную фазу второй текучей среды, которая смешивается с газообразной фазой первой текучей среды; под действием повышенного давления в емкости испарителя обеспечивают перемещение смеси газообразных фаз первой и второй текучих сред по одному или более паровому трубопроводу в один или более конденсатор, в котором обеспечивают конденсацию газообразной фазы второй текучей среды с отдачей теплоты конденсации приемнику тепловой энергии и образованием жидкой фазы второй текучей среды; под действием повышенного давления в емкости испарителя обеспечивают перемещение сконденсированной жидкой фазы второй текучей среды, смешанной с газообразной фазой первой текучей среды, по жидкостному трубопроводу в одну или более накопительную емкость, до тех пор, пока давление в емкости испарителя больше давления в накопительной емкости; после того как в емкости испарителя обеспечен переход всей второй текучей среды из жидкой фазы в газообразную фазу и в то время как конденсация газообразной фазы второй текучей среды в конденсаторе продолжается, обеспечивают уменьшение давления в емкости испарителя до значения давления, меньшего чем значение давления в накопительной емкости, в результате чего обеспечивают перетекание сконденсированной жидкой фазы второй текучей среды и газообразной фазы первой текучей среды из накопительной емкости в емкость испарителя через один или более обратный клапан, установленный на одном или более возвратном трубопроводе.In the closest analogue to RU 2014106980, a heat transfer method is proposed in which: using a heat source, one or more evaporator tanks are heated, filled with at least two different fluids, the first of the fluids being in the gaseous phase and the second fluid the medium is in the liquid phase; moreover, heating causes an increase in pressure in the capacity of the evaporator and the transition of the liquid phase of the second fluid into the gaseous phase of the second fluid, which is mixed with the gaseous phase of the first fluid; under the action of increased pressure in the evaporator tank, the mixture of the gaseous phases of the first and second fluids is transported through one or more steam pipelines to one or more condensers, in which the gaseous phase of the second fluid is condensed with the heat of condensation transferred to the heat energy receiver and the liquid phase forms fluid; under the action of increased pressure in the evaporator tank, the condensed liquid phase of the second fluid mixed with the gaseous phase of the first fluid is moved through the liquid pipe to one or more storage tanks, until the pressure in the evaporator tank is greater than the pressure in the storage tank; after the entire second fluid is transferred from the liquid phase to the gaseous phase in the evaporator tank and while the condensation of the gaseous phase of the second fluid in the condenser continues, the pressure in the evaporator tank is reduced to a pressure lower than the pressure in the storage tank as a result of which the condensed liquid phase of the second fluid and the gaseous phase of the first fluid flow from the storage tank to the evaporator tank through one sludge and more check valve mounted on one or more return piping.

Вышеуказанный аналог имеет ряд недостатков и ограничений в использовании. В такой системе необходимо наличие дополнительного сепаратора, предназначенного для разделения смеси газообразной фазы первой текучей среды и сконденсированной жидкой фазы второй текучей среды, выходящей из накопительной емкости, на поток газообразной фазы первой текучей среды и поток жидкой фазы второй текучей среды, и обеспечивающего задержку между временем поступления газообразной фазы первой текучей среды и временем поступления жидкой фазы второй текучей среды в емкость испарителя, когда сначала поступает газообразная фаза первой текучей среды, а затем поступает жидкая фаза второй текучей среды. Такая конфигурация дополнительно усложняет конструкцию и ведет к увеличению стоимости системы.The above analogue has a number of disadvantages and limitations in use. In such a system, an additional separator is necessary for separating the mixture of the gaseous phase of the first fluid and the condensed liquid phase of the second fluid leaving the storage tank into the flow of the gaseous phase of the first fluid and the flow of the liquid phase of the second fluid, and providing a delay between time the gaseous phase of the first fluid and the time the liquid phase of the second fluid arrives at the evaporator tank when the gaseous second fluid, and then enters the liquid phase of the second fluid. This configuration further complicates the design and leads to an increase in the cost of the system.

Более того, в наиболее близком аналоге возврат сконденсированной текучей среды будет возможен только в том случае, если обеспечен переход всей второй текучей среды из жидкой фазы в газообразную фазу в емкости испарителя, что накладывает ограничение в использовании предложенной системы только в циклическом режиме.Moreover, in the closest analogue, the return of the condensed fluid will be possible only if the entire second fluid is transferred from the liquid phase to the gaseous phase in the evaporator tank, which imposes a restriction on the use of the proposed system only in a cyclic mode.

В решении US 4,745,906 предложено устройство для пассивного теплообмена между источником тепла и конденсатором (6) с помощью испаряющейся жидкости и использования цикла с двумя фазами, управляемыми клапаном-поплавком (2, 4, 11). Это устройство содержит котел (1), нагреваемый указанным источником и емкость для жидкости (9), оборудование бойлера в течение первой фазы цикла, подает пар к конденсатору, после которого жидкость направляется в резервуар с жидкостью, и получение в течение второго цикла жидкости из указанного резервуара. Согласно этому решению сепаратор (3) расположен между бойлером и конденсатором, а поплавковый клапан (2, 4, 11) расположен внутри этого сепаратора и обеспечивает во время первой фазы цикла связь парового пространства сепаратором с паровым пространством бойлера (1), а во время фазы второго цикла паровое пространство сепаратора (3) с паровым пространством резервуара (9), и прекращает эти связи во время соответствующих фаз обратного цикла.In the solution US 4,745,906, a device for passive heat exchange between a heat source and a condenser (6) using an evaporating liquid and using a cycle with two phases controlled by a float valve (2, 4, 11) is proposed. This device comprises a boiler (1) heated by the indicated source and a liquid container (9), boiler equipment during the first phase of the cycle, supplies steam to the condenser, after which the liquid is sent to the liquid tank, and during the second cycle, the liquid is obtained from the specified reservoir. According to this decision, a separator (3) is located between the boiler and the condenser, and a float valve (2, 4, 11) is located inside this separator and ensures during the first phase of the cycle the steam space is connected by the separator to the steam space of the boiler (1), and during the phase the second cycle, the vapor space of the separator (3) with the vapor space of the tank (9), and terminates these bonds during the corresponding phases of the reverse cycle.

Вышеуказанное решение также имеет ряд недостатков и ограничений в использовании.The above solution also has a number of disadvantages and limitations in use.

В частности, такая система также действует циклически, соответственно имеют место перерывы в работе системы.In particular, such a system also acts cyclically, respectively, there are interruptions in the system.

Более того, когда уровень жидкости в сепараторе 3 достигнет нижнее заданное значение, и поплавок-клапан 2 в трубопроводе 16 закроется, а клапан 11 в трубе откроется, то давление в сепараторе 3 будет стремиться выровняется с давлением в емкости 9, и жидкость из емкости 9 будет стремиться возвратиться обратно в сепаратор 3 через трубу 12 и клапан 13. Однако паровая фаза, поступающая из сепаратора 3, при открытии клапана-поплавка 2 также будет конденсироваться на стенках емкости 9 и поверхности сконденсированной жидкости в емкости 9, что приведет к замедлению выравнивания давления и замедлению слива жидкости из емкости 9, что также увеличит продолжительность каждого цикла и перерывы в передаче тепла.Moreover, when the liquid level in the separator 3 reaches the lower predetermined value, and the float-valve 2 in the pipe 16 closes and the valve 11 in the pipe opens, the pressure in the separator 3 will tend to equalize the pressure in the tank 9, and the liquid from the tank 9 will tend to return back to the separator 3 through the pipe 12 and valve 13. However, the vapor phase coming from the separator 3, when opening the float valve 2, will also condense on the walls of the tank 9 and the surface of the condensed liquid in the tank 9, which will lead to replacement leniyu slowing pressure equalization and fluid draining from the reservoir 9, which will also increase the duration of each cycle and interruptions in the transfer of heat.

Более того, вышеуказанные известные из уровня техники решения имеют недостатки, связанные с использованием этих систем при низких температурах в условиях Крайнего Севера, приводящих к замерзанию текучих сред в емкостях.Moreover, the above solutions known from the prior art have disadvantages associated with the use of these systems at low temperatures in the Far North, leading to freezing of fluids in tanks.

С целью преодоления вышеуказанных недостатков предложен новый способ теплопередачи.In order to overcome the above disadvantages, a new method of heat transfer.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУРBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

На фиг. 1 представлен вариант осуществления устройства теплопередачи, в котором одна или более емкость (1) испарителя соединена с накопительной емкостью посредством обратного трубопровода (6), с использованием запорного устройства, обеспечивающего возможность добавления текучей среды из емкости испарителя.In FIG. 1 shows an embodiment of a heat transfer device in which one or more of the evaporator tank (1) is connected to the storage tank through a return pipe (6) using a shut-off device that allows the addition of fluid from the evaporator tank.

На фиг. 2 представлен вариант осуществления устройства теплопередачи, в котором одна или более емкость (1) испарителя соединена с накопительной емкостью посредством обратного трубопровода (6), представляющего собой комбинированный трубопровод, в котором паровая фаза и жидкая фаза поступают по раздельным трубопроводам.In FIG. 2 shows an embodiment of a heat transfer device in which one or more of the evaporator tank (1) is connected to the storage tank by means of a return pipe (6), which is a combined pipe in which the vapor phase and the liquid phase flow through separate pipelines.

На фиг. 3 представлен вариант осуществления устройства теплопередачи, в котором предусмотрена емкость конденсатора, достаточная для накопления дополнительных объемов второго компонента многокомпонентной первой текучей среды и сконденсированной жидкой фазы текучей среды, образующихся во время перетекания жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды из накопительной емкости в емкость испарителя.In FIG. 3 illustrates an embodiment of a heat transfer device in which a capacitor is provided sufficient to accumulate additional volumes of a second component of a multicomponent first fluid and a condensed liquid phase of a fluid generated during a flow of a liquid phase of a first component of a multicomponent first fluid and a second component of a multicomponent first fluid from the storage tank to the evaporator tank.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯMODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION

В соответствии с заявленным изобретением предложен способ теплопередачи и устройство, реализующее заявленный способ. Устройство теплопередачи, представленное на фиг. 1, содержит одну или более емкость (1) испарителя, к которой подводится тепло, посредством источника тепла, причем емкость (1) заполнена многокомпонентной первой текучей средой, находящейся в жидкой фазе, причем первый компонент многокомпонентной первой текучей среды переходит в парообразную фазу при температуре меньшей, чем температура перехода в парообразную фазу второго компонента многокомпонентной первой текучей среды, или второй компонент представляет собой не кипящую текучую среду.In accordance with the claimed invention, a heat transfer method and a device that implements the claimed method. The heat transfer device shown in FIG. 1 comprises one or more evaporator vessels (1) to which heat is supplied by means of a heat source, the vessel (1) being filled with a multicomponent first fluid in the liquid phase, the first component of the multicomponent first fluid being transferred to the vapor phase at a temperature lower than the transition temperature to the vapor phase of the second component of the multicomponent first fluid, or the second component is a non-boiling fluid.

В качестве первого компонента текучей среды, находящейся в жидкой фазе используют воду, спирт, эфиры, фреоны, ацетон или их смеси.As the first component of the fluid in the liquid phase, water, alcohol, ethers, freons, acetone, or mixtures thereof are used.

В качестве второго компонента первой текучей среды, находящейся в жидкой фазе, имеющих высокую температуру перехода в парообразную фазу, по сравнению с первым компонентом, используют этиленгликоль, диэтиленглиголь, триэтиленгликоль, глицерин, либо масла или растворы солей.Compared to the first component, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerin, or oils or salt solutions are used as the second component of the first fluid in the liquid phase having a high vapor phase temperature.

Емкость (1) испарителя соединена с конденсатором (3) трубопроводом (2), конденсатор (3) соединен с накопительной емкостью (5) трубопроводом (4), которые заполнены второй текучей средой, находящейся в газообразной фазе.The capacity (1) of the evaporator is connected to the condenser (3) by a pipeline (2), the condenser (3) is connected to the storage tank (5) by a pipe (4), which are filled with a second fluid in the gaseous phase.

В качестве второй текучей среды, находящейся в газообразной фазе, используют воздух, углекислый газ, азот, гелий, водород.As the second fluid in the gaseous phase, air, carbon dioxide, nitrogen, helium, hydrogen are used.

В качестве емкости (1) испарителя может выступать резервуар, выполненный в форме многогранника, тела вращения или их комбинации, а также в форме змеевика или группы змеевиков. Также могут быть использованы несколько емкостей испарителя, например, в виде нескольких резервуаров, соединенных между собой соответствующими каналами для перемещения текучих сред.A reservoir made in the form of a polyhedron, a body of revolution, or a combination thereof, as well as in the form of a coil or a group of coils can act as a tank (1) of the evaporator. Several evaporator tanks may also be used, for example, in the form of several tanks interconnected by respective channels for moving fluids.

После заполнения емкости испарителя многокомпонентной первой текучей средой в жидкой фазе и заполнения трубопровода (2), конденсатора (3), трубопровода (4) и накопительной емкости (5) второй текучей средой, находящейся в газообразной фазе, к емкости испарителя подводят тепло посредством сжигания топлива, нагрева с помощью электрических источников, теплом уходящих газов от турбогенераторов, сбросным теплом теплоэнергетических установок и технологических установок, солнечной и геотермальными источниками тепла или их комбинации. Также нагрев может быть осуществлен любым другим способом, известным из уровня техники.After filling the evaporator tank with a multicomponent first fluid in the liquid phase and filling the pipe (2), condenser (3), pipe (4) and storage tank (5) with a second fluid in the gaseous phase, heat is supplied to the evaporator tank by burning fuel , heating with electric sources, heat from flue gases from turbogenerators, waste heat from heat and power plants and process plants, solar and geothermal heat sources, or a combination thereof. Also, heating can be carried out by any other method known in the art.

Во время нагревания емкости (1) испарителя происходит испарение первого компонента первой текучей среды, находящейся в жидкой фазе, и переход жидкой фазы первого компонента текучей среды в парообразную фазу текучей среды. Причем, переход жидкой фазы первого компонента текучей среды в парообразную фазу происходит раньше, чем переход жидкой фазы второго компонента текучей среды в парообразную фазу. При испарении первого компонента жидкой фазы первой текучей среды и повышении давления в емкости испарителя (1) парообразная фаза первого компонента первой текучей среды смешивается с многокомпонентной первой текучей средой в жидкой фазе, находящейся в емкости 1 испарителя, посредством трубопровода 8. Подмешивание осуществляется посредством использования запорного устройства 7', установленного на трубопроводе 2.During the heating of the evaporator tank (1), the first component of the first fluid in the liquid phase is vaporized and the liquid phase of the first fluid component is transferred to the vapor phase of the fluid. Moreover, the transition of the liquid phase of the first component of the fluid into the vapor phase occurs earlier than the transition of the liquid phase of the second component of the fluid into the vapor phase. When the first component of the liquid phase of the first fluid is vaporized and the pressure in the evaporator tank rises (1), the vapor phase of the first component of the first fluid is mixed with the multicomponent first fluid in the liquid phase located in the tank 1 of the evaporator via a line 8. Mixing is carried out by using a shut-off valve device 7 'mounted on the pipeline 2.

Смесь парообразной фазы первого компонента первой текучей среды и жидкой фазы многокомпонентной первой текучей среды и вторая текучая среда в газообразной фазе перемещаются в конденсатор (3) по трубопроводу (2). Трубопровод (2) соединяет емкость (1) испарителя с конденсатором (3) и обеспечивает перемещение по нему смеси первой и второй текучих сред. Длина парового трубопровода составляет от 10 м до более чем 1 км. Давление в испарителе при переходе жидкой фазы второй текучей среды в газообразную фазу больше давления в накопительной емкости на 1-10 атмосфер и более. Трубопровод (2) может быть реализован посредством нескольких трубопроводов, соединенных между собой каналами для прохождения текучей среды.The mixture of the vapor phase of the first component of the first fluid and the liquid phase of the multicomponent first fluid and the second fluid in the gaseous phase are transferred to the condenser (3) through the pipeline (2). The pipeline (2) connects the tank (1) of the evaporator with a condenser (3) and provides movement of the mixture of the first and second fluids through it. The length of the steam pipeline is from 10 m to more than 1 km. The pressure in the evaporator during the transition of the liquid phase of the second fluid into the gaseous phase is 1-10 atmospheres or more higher than the pressure in the storage tank. The pipeline (2) can be implemented through several pipelines interconnected by channels for the passage of fluid.

Смесь парообразной фазы первого компонента первой многокомпонентной текучей среды, многокомпонентной первой текучей среды и второй текучей среды в газообразной фазе поступает в конденсатор, где она охлаждается до температуры насыщения и отдает тепло приемнику тепловой энергии, после конденсации парообразная фаза первого компонента многокомпонентной первой текучей среды переходит в сконденсированную жидкую фазу первого компонента многокомпонентной первой текучей среды. Конденсатор может представлять собой смешивающий конденсатор, либо поверхностный конденсатор, или их комбинации. В частности, конденсатор может представлять собой трубный пучок, состоящий из нескольких змеевиков. Верхние трубы змеевиков соединены с трубопроводом (2), а нижние - с трубопроводом (4).The mixture of the vapor phase of the first component of the first multicomponent fluid, the multicomponent first fluid and the second fluid in the gaseous phase enters the condenser, where it is cooled to the saturation temperature and transfers heat to the heat energy receiver, after condensation, the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid passes into the condensed liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid. The capacitor may be a mixing capacitor, or a surface capacitor, or combinations thereof. In particular, the capacitor may be a tube bundle consisting of several coils. The upper pipes of the coils are connected to the pipeline (2), and the lower ones to the pipeline (4).

Сконденсированная жидкая фаза первого компонента многокомпонентной первой текучей среды, жидкая фаза многокомпонентной первой текучей среды и вторая текучая среда в газообразной фазе поступают в конденсатор и выходит из конденсатора под действием повышенного давления в емкости испарителя и поступает в трубопровод (4), соединяющий конденсатор (3) с накопительной емкостью (5), в которой происходит накопление сконденсированной жидкой фазы многокомпонентной первой текучей среды и второй текучей среды в газообразной фазе, с повышением давления.The condensed liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid, the liquid phase of the multicomponent first fluid and the second fluid in the gaseous phase enter the condenser and exit the condenser under increased pressure in the evaporator tank and enter the pipeline (4) connecting the condenser (3) with a storage tank (5) in which the condensed liquid phase of the multicomponent first fluid and the second fluid accumulates in the gaseous phase, with increasing pressure Nia.

Длина каждого из трубопровода (2), конденсатора (3), трубопровода (4), составляет от 10 м до 10 км. Также возможен вариант, в котором трубопровод (2), конденсатор (3), трубопровод (4) представляют собой единый трубопровод с одинаковым поперечным сечением, либо множество трубопроводов с различными поперечными сечениями, причем трубопроводы соединены последовательно или параллельно. Возможен также вариант, в соответствии с которым единый трубопровод представляет собой коаксиальную трубчатую конструкцию, разделенную по меньшей мере одним теплоизолирующим слоем. Причем парообразная фаза текучей среды подается по внешнему кольцевому пространству, а сконденсированная жидкая фаза текучей среды возвращается по внутреннему кольцевому пространству, либо наоборот подача осуществляется по внутреннему кольцевому пространству, а возврат осуществляется по внешнему кольцевому пространству. В частном случае длина единого трубопровода, составляет 70 м, а площадь поперечного сечения единого трубопровода, составляет 0,00002 м2.The length of each of the pipeline (2), condenser (3), pipeline (4) is from 10 m to 10 km. It is also possible that the pipeline (2), the condenser (3), the pipeline (4) are a single pipeline with the same cross-section, or a plurality of pipelines with different cross-sections, the pipelines being connected in series or in parallel. It is also possible that the single pipeline is a coaxial tubular structure separated by at least one heat insulating layer. Moreover, the vaporous phase of the fluid is supplied through the outer annular space, and the condensed liquid phase of the fluid is returned through the inner annular space, or vice versa, the flow is carried out through the inner annular space, and the return is carried out through the outer annular space. In a particular case, the length of a single pipeline is 70 m, and the cross-sectional area of a single pipeline is 0.00002 m2.

Накопительная емкость (5) может представлять собой резервуар, выполненный в форме многогранника, тела вращения или их комбинации. Также накопительная емкость может быть выполнена в виде нескольких резервуаров, соединенных между собой соответствующими каналами для перемещения текучих сред. Трубопровод (4) соединен с накопительной емкостью (5) посредством впускного отверстия в накопительной емкости.The storage tank (5) may be a reservoir made in the form of a polyhedron, a body of revolution, or a combination thereof. Also, the storage tank can be made in the form of several tanks interconnected by appropriate channels for moving fluids. The pipeline (4) is connected to the storage tank (5) through an inlet in the storage tank.

Изменение уровня текучей среды в накопительной емкости можно отслеживать с помощью датчика уровня жидкости или любым другим средством контроля уровня жидкости, известным из уровня техники. Средство контроля уровня жидкости может быть дополнительно выполнено с возможностью управления открытия/закрытия запорного устройства (7), а также с возможностью контроля/отслеживания уровня жидкости в емкости (1) испарителя.The change in fluid level in the storage tank can be monitored using a liquid level sensor or any other means of monitoring the liquid level known in the art. The liquid level control means can be additionally configured to control the opening / closing of the shut-off device (7), as well as to control / monitor the liquid level in the tank (1) of the evaporator.

По мере заполнения накопительной емкости сконденсированной жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и жидкой фазы многокомпонентной первой текучей среды давление в накопительной емкости повышается со снижением объема, занимаемого второй текучей средой в газообразной фазе, и повышением давления в конденсаторе и испарительной емкости.As the storage tank of the condensed liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the liquid phase of the multicomponent first fluid fill up, the pressure in the storage tank increases with a decrease in the volume occupied by the second fluid in the gaseous phase and an increase in pressure in the condenser and the evaporation tank.

При достижении заданного уровня жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и многокомпонентной первой текучей среды в одной или более накопительной емкости (5) обеспечивают доступ парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды из емкости (1) испарителя в накопительную емкость (5) по одному или более возвратному трубопроводу (6) с помощью запорного устройства (7). Запорное средство (7) представляет собой одно выбранное из группы, содержащей: клапан, управляемый вручную, клапан, управляемый автоматически, обратный клапан.Upon reaching a predetermined level of the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the multicomponent first fluid in one or more storage tanks (5), the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid from the storage tank (1) of the evaporator is accessed one at a time or more return line (6) using a shut-off device (7). The locking means (7) is one selected from the group consisting of: a manually operated valve, an automatically controlled valve, a check valve.

Так как давление в испарительной емкости будет выше, чем давление в накопительной емкости, при открытии запорного устройства парообразная фаза первого компонента многокомпонентной первой текучей среды будет перемещаться из емкости испарителя в накопительную емкость для выравнивания давления в емкостях. После выравнивания давления в емкостях жидкая фаза многокомпонентной первой текучей среды будет перетекать из накопительной емкости (5) в емкость испарителя (1).Since the pressure in the evaporation tank will be higher than the pressure in the storage tank, when the shut-off device is opened, the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid will move from the evaporator tank to the storage tank to equalize the pressure in the tanks. After equalizing the pressure in the tanks, the liquid phase of the multicomponent first fluid will flow from the storage tank (5) to the evaporator tank (1).

Во время выравнивания давления в емкостях поступающая в накопительную емкость парообразная фаза первого компонента первой текучей среды будет конденсироваться на поверхности жидкой фазы многокомпонентной текучей среды в накопительной емкости, а также на стенках накопительной емкости, которые имеют температуру ниже, чем температура поступающей в накопительную емкость парообразной фазы первого компонента первой текучей среды из емкости испарителя, что приведет к снижению давления в накопительной емкости и замедлению слива накопленной жидкой фазы многокомпонентной текучей среды в накопительной емкости и не позволит обеспечить необходимую непрерывную подачу теплоты к потребителю теплоты.During pressure equalization in containers, the vapor phase of the first component of the first fluid entering the storage tank will condense on the surface of the liquid phase of the multicomponent fluid in the storage tank, as well as on the walls of the storage tank, which have a temperature lower than the temperature of the vapor phase entering the storage tank the first component of the first fluid from the tank of the evaporator, which will lead to a decrease in pressure in the storage tank and slow down the discharge of accumulated liquid phase of the multicomponent fluid in the storage tank and will not allow to provide the necessary continuous supply of heat to the heat consumer.

Более того, во время открытия доступа парообразной фазы первого компонента первой текучей среды в накопительную емкость с выравниванием давления в накопительной емкости и емкости испарителя, процесс конденсации в конденсаторе будет продолжаться, и сконденсированная жидкость не будет проходить в накопительную емкость и будет накапливаться в конденсаторе, что приведет к сокращению его внутреннего объема и соответственно площади поверхности конденсации, со снижением эффективности теплопередачи. Для преодоления вышеуказанного недостатка необходимо увеличить внутренний объем конденсатора, либо установить дополнительную емкость 3' конденсатора, соединенную с конденсатором, этот вариант предложен на фиг. 3. Причем объем дополнительной емкости должен быть достаточным для вмещения дополнительных объемов второго компонента многокомпонентной первой текучей среды и сконденсированной жидкой фазы текучей среды, образующихся во время перетекания жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды из накопительной емкости (5) в емкость испарителя (1).Moreover, during the opening of the vapor phase of the first component of the first fluid to the storage tank with equalization of the pressure in the storage tank and the evaporator tank, the condensation process in the condenser will continue, and the condensed liquid will not pass into the storage tank and will accumulate in the condenser, which will lead to a reduction in its internal volume and, accordingly, the surface area of the condensation, with a decrease in heat transfer efficiency. To overcome the above drawback, it is necessary to increase the internal volume of the capacitor, or to install an additional capacitor 3 'capacitor connected to the capacitor, this option is proposed in FIG. 3. Moreover, the volume of the additional capacity must be sufficient to contain additional volumes of the second component of the multicomponent first fluid and the condensed liquid phase of the fluid formed during the flow of the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid from the storage tank (5 ) to the evaporator tank (1).

Наличие второй текучей среды в газообразной фазе в накопительной емкости будет препятствовать конденсации парообразной фазы на стенках накопительной емкости и на поверхности сконденсированной жидкой фазы многокомпонентной текучей среды в накопительной емкости за счет низкого коэффициента диффузии между газом и паровой фазой текучей среды, что способствует повышению давления в накопительной емкости и ускорению скорости слива жидкой фазы многокомпонентной текучей среды в накопительной емкости в период перемещения парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды из емкости испарителя в накопительную емкость для выравнивания давления в емкостях.The presence of a second fluid in the gaseous phase in the storage tank will prevent condensation of the vapor phase on the walls of the storage tank and on the surface of the condensed liquid phase of the multicomponent fluid in the storage tank due to the low diffusion coefficient between the gas and the vapor phase of the fluid, which increases the pressure in the storage tank capacity and accelerate the discharge rate of the liquid phase of a multicomponent fluid in the storage tank during the period of movement of the vapor phase the first component of the first multicomponent fluid from the evaporator vessel to the collecting tank to equalize the pressure in the tanks.

Коэффициент диффузии зависит от давления и температуры:The diffusion coefficient depends on pressure and temperature:

K=k0*P0/P*(Т/Т0)1,5,K = k0 * P0 / P * (T / T0) 1.5,

где P – давление,where P is the pressure

T – температура.T is the temperature.

При давлении, равном 1 кг/см2, и температуре 150°С коэффициент диффузии водяной пар-воздух равен 0,26 см2/сек.At a pressure of 1 kg / cm2 and a temperature of 150 ° C, the diffusion coefficient of water vapor-air is 0.26 cm2 / s.

При использовании в качестве второй текучей среды в газообразной фазе углекислого газа коэффициент диффузии равен 0,14 см2/сек, т.е. скорость конденсации снижается почти в 2 раза.When used as a second fluid in the gaseous phase of carbon dioxide, the diffusion coefficient is 0.14 cm2 / s, i.e. the condensation rate is reduced by almost 2 times.

Отсутствие газа в накопительной емкости приведет к высокой диффузии, и во время поступления паровой фазы первого компонента первой текучей среды из емкости испарителя значительно увеличит время слива. Во время слива текучей среды из накопительной емкости при отсутствии газа в ней давление в накопительной емкости будет повышаться только после того, как выровняются температуры в накопительной емкости и емкости испарителя. Также поступающая из емкости испарителя парообразная фаза первого компонента первой текучей среды будет интенсивно конденсироваться и не давать сливающейся жидкой текучей среды быстро сливаться.The lack of gas in the storage tank will lead to high diffusion, and during the vapor phase of the first component of the first fluid from the tank of the evaporator will significantly increase the drain time. During the discharge of fluid from the storage tank in the absence of gas in it, the pressure in the storage tank will only increase after the temperatures in the storage tank and the evaporator tank are equalized. Also, the vapor phase of the first component of the first fluid coming from the evaporator tank will condense intensively and prevent the merging liquid fluid from merging rapidly.

При конденсации пара выделяется теплота, которая распространяется путем теплопередачи на стенки накопительной емкости и в толщу жидкой текучей среды в накопительной емкости. Стенки накопительной емкости должны иметь минимальную толщину и минимальную аккумулирующую емкость тепловой энергии. Тепловой поток при конденсации пара на поверхности жидкой текучей среды в накопительной емкости через поверхность определяют из следующей зависимости:During steam condensation, heat is released, which is distributed by heat transfer to the walls of the storage tank and into the thickness of the liquid fluid in the storage tank. The walls of the storage tank must have a minimum thickness and a minimum storage capacity of thermal energy. The heat flux during condensation of steam on the surface of a liquid fluid in a storage tank through the surface is determined from the following relationship:

G=α(tk-tвн),G = α (t k -t int ),

где tk - температура конденсации, tвн - температура внутри объема жидкости, α - коэффициент теплопередачи при конденсации.where t k is the condensation temperature, t vn is the temperature inside the liquid volume, α is the heat transfer coefficient during condensation.

Коэффициент α теплопередачи при конденсации зависит от теплопроводности жидкости, находящейся в накопительной емкости. В конкретном случае при добавлении в воду этиленгликоля коэффициент теплопроводности получившейся смеси воды и этиленгликоля будет ниже, чем у воды. У воды λ=0,599 Вт/м*к, у этиленгликоля λ=0,25 Вт/м*к при нормальных условиях. При температуре 100°С у воды λ=0,683 Вт/м*к, у этиленгликоля λ=0,26 Вт/м*к.The coefficient of heat transfer during condensation depends on the thermal conductivity of the liquid in the storage tank. In a specific case, when ethylene glycol is added to the water, the thermal conductivity coefficient of the resulting mixture of water and ethylene glycol will be lower than that of water. For water, λ = 0.599 W / m * k, for ethylene glycol λ = 0.25 W / m * k under normal conditions. At a temperature of 100 ° C for water, λ = 0.683 W / m * k, for ethylene glycol λ = 0.26 W / m * k.

Таким образом добавление этиленгликоля снижает интенсивность конденсации и способствует быстрому сливу накопленной жидкой текучей среды из накопительной емкости в емкость испарителя.Thus, the addition of ethylene glycol reduces the condensation rate and facilitates the rapid discharge of the accumulated liquid fluid from the storage tank into the capacity of the evaporator.

Исходя из указанного выше следует, что вторая текучая среда, находящаяся в газообразной фазе, должна быть выбрана с характеристиками, препятствующими конденсации парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды, поступающей из испарительной емкости, на стенках накопительной емкости и на поверхности жидкой фазы жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды в накопительной емкости, в частности необходимо выбирать газ, имеющий наиболее низкий коэффициент диффузии.Based on the above, it follows that the second fluid in the gaseous phase must be selected with characteristics that prevent the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid from condensing from condensing on the walls of the storage tank and on the surface of the liquid phase of the liquid phase of the first a component of the multicomponent first fluid and a second component of the multicomponent first fluid in the storage tank, in particular it is necessary to choose a gas having the lowest diffusion coefficient.

При этом, первая текучая среда должна быть выбрана с характеристиками, препятствующими передаче тепловой энергии от парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды, поступающей из испарительной емкости, к жидкой фазе первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды в накопительной емкости, а именно жидкая фаза должна иметь наименьший коэффициент теплопроводности.In this case, the first fluid should be selected with characteristics that impede the transfer of thermal energy from the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid coming from the evaporation tank to the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid in the storage tank namely, the liquid phase should have the lowest coefficient of thermal conductivity.

Тепловая энергия передается за счет испарения жидкой текучей среды в испарительной емкости и конденсации парообразной фазы жидкой текучей среды в конденсаторе, используя теплоту фазового перехода. Максимальную теплоту испарения из жидкостей имеет вода. Однако ее использование в условиях Крайнего Севера при низких температурах может привести к разрушению конструкционных узлов и трубопроводов при замерзании. Для предотвращения замерзания в воду в испарительной емкости добавляют антифризные добавки (соли, гликоли, глицерин и т.д.) с температурой перехода в парообразную фазу значительно выше, и имеющие теплопроводность ниже, чем у воды.Thermal energy is transferred due to the evaporation of the liquid fluid in the evaporation tank and the condensation of the vapor phase of the liquid fluid in the condenser using the heat of the phase transition. The maximum heat of vaporization from liquids is water. However, its use in the Far North at low temperatures can lead to the destruction of structural units and pipelines during freezing. To prevent freezing, antifreeze additives (salts, glycols, glycerin, etc.) are added to the water in the evaporation tank with the transition temperature to the vapor phase being much higher and having a thermal conductivity lower than that of water.

В конкретном варианте осуществления при кипении воды в емкости испарителя, вода, имеющая более низкую температуру кипения, чем этиленгликоль, имеющий также более низкий коэффициент теплопроводности, будет испаряться, и водяной пар будет поступать по трубопроводу 2 в конденсатор 3. На трубопроводе 2 устанавливают запорное устройство 7', предназначенное для подмешивания смеси воды и этиленгликоля через трубопровод 8 к водяному пару. В этом случае водяной пар будет также содержать этиленгликоль, и под действием повышенного давления в емкости испарителя смесь водяного пара и этиленгликоля будет перемещаться сначала в конденсатор 3 и затем этиленгликоль совместно со сконденсированной водой из конденсатора по трубопроводу 4 будет перемещаться в накопительную емкость 5.In a specific embodiment, when boiling water in an evaporator tank, water having a lower boiling point than ethylene glycol, which also has a lower thermal conductivity, will evaporate and water vapor will flow through line 2 to condenser 3. A shut-off device is installed on line 2 7 ', designed to mix a mixture of water and ethylene glycol through line 8 to water vapor. In this case, the water vapor will also contain ethylene glycol, and under the action of increased pressure in the evaporator tank, the mixture of water vapor and ethylene glycol will first move to the condenser 3 and then ethylene glycol together with the condensed water from the condenser will be transported through the pipeline 4 to the storage tank 5.

При достижении заданного уровня смеси воды и этиленгликоля в накопительной емкости, средство управления уровнем жидкости открывает доступ водяного пара из емкости испарителя в накопительную емкость по возвратному трубопроводу 6 с помощью запорного устройства (7). Водяной пар поступает в накопительную емкость 5 через возвратный трубопровод 6, и благодаря наличию в накопительной емкости 5 воздуха, имеющего низкий коэффициент диффузии, водяной пар будет с меньшей интенсивностью конденсироваться на стенках накопительной емкости и на поверхности воды.Upon reaching a predetermined level of a mixture of water and ethylene glycol in the storage tank, the liquid level control means allows water vapor from the evaporator tank to enter the storage tank through the return pipe 6 using a shut-off device (7). Water vapor enters the storage tank 5 through the return pipe 6, and due to the presence of air having a low diffusion coefficient in the storage tank 5, water vapor will condense at a lower intensity on the walls of the storage tank and on the surface of the water.

Тепловой поток, поступающий вместе с водяным паром из емкости испарителя, не будет быстро поглощаться смесью воды и этиленгликоля ввиду низкой теплопроводности смеси.The heat flow coming together with water vapor from the evaporator tank will not be quickly absorbed by the mixture of water and ethylene glycol due to the low thermal conductivity of the mixture.

В одном варианте осуществления на фиг. 2 возвратный трубопровод (6) представляет собой комбинированный трубопровод, содержащий линию 6 жидкой фазы и линию 6' парообразной фазы. В этом случае по линии 6 жидкой фазы сливается смесь воды и этиленгликоля из накопительной емкости в емкость испарителя, а водяной пар поступает по линии 6' парообразной фазы из емкости 1 испарителя в накопительную емкость.In one embodiment of FIG. 2, the return line (6) is a combined line comprising a liquid phase line 6 and a vapor phase line 6 '. In this case, a mixture of water and ethylene glycol is discharged from the storage tank to the evaporator tank via line 6 of the liquid phase, and water vapor flows through the vapor phase line 6 'from the tank 1 of the evaporator to the storage tank.

Также использование этиленгликоля, имеющего характеристики антифриза, позволит значительно расширить применение заявленного изобретения в условиях Крайнего Севера с низкими температурами.Also, the use of ethylene glycol having antifreeze characteristics will significantly expand the application of the claimed invention in the conditions of the Far North with low temperatures.

Предложенное изобретение позволит обеспечить непрерывный перенос тепла от источника нагрева к удаленно установленному приемнику теплоты, более того, в настоящем изобретении возврат сконденсированной текучей среды будет возможен без учета того, обеспечен ли переход всей второй текучей среды из жидкой фазы в газообразную фазу в емкости испарителя, исключает использование предложенной системы только в циклическом режиме, а обеспечивает возможность непрерывной подачи теплоты к потребителю теплоты.The proposed invention will allow for continuous transfer of heat from the heat source to a remotely installed heat sink; moreover, in the present invention, the return of the condensed fluid will be possible without taking into account whether the entire second fluid is transferred from the liquid phase to the gaseous phase in the evaporator tank, eliminates the use of the proposed system only in cyclic mode, and provides the possibility of continuous supply of heat to the heat consumer.

Заявленное изобретение найдет применение в условиях Крайнего Севера при добыче углеводородов, а также в системах отопления, без использования электричества, необходимого для работы циркуляционного насоса, перекачивающего текучую среду по отопительному контуру, а также когда необходимо обеспечить сжигание доступных углеводородов на значительном расстоянии от потребителя тепла, находящегося в условиях повышенной взрывоопасной окружающей среды, например, на буровой площадке, либо для передачи тепла в подземное пространство.The claimed invention will find application in the Far North in the production of hydrocarbons, as well as in heating systems, without the use of electricity, necessary to operate a circulation pump that pumps fluid through the heating circuit, and also when it is necessary to ensure the burning of available hydrocarbons at a considerable distance from the heat consumer, located in high explosive atmospheres, for example, at a drilling site, or to transfer heat to an underground space.

Claims (38)

1. Способ теплопередачи, в котором:1. The method of heat transfer, in which: с помощью источника тепловой энергии осуществляют нагрев по меньшей мере одной или более емкости (1) испарителя, заполненной многокомпонентной первой текучей средой, находящейся в жидкой фазе, и второй текучей среды, находящейся в газообразной фазе, причем первый компонент многокомпонентной первой текучей среды переходит в парообразную фазу при температуре меньшей, чем температура перехода в парообразную фазу второго компонента многокомпонентной первой текучей среды,using a thermal energy source, at least one or more capacity (1) of the evaporator is heated, filled with a multicomponent first fluid in the liquid phase, and a second fluid in the gaseous phase, the first component of the multicomponent first fluid transforms into vapor phase at a temperature lower than the transition temperature to the vapor phase of the second component of the multicomponent first fluid, при этом нагревание вызывает испарение первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и повышение давления в емкости (1) испарителя с образованием парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и перемещение под действием повышенного давления в емкости испарителя (1) парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды, а также второй текучей среды, находящейся в газообразной фазе, из емкости испарителя по трубопроводу (2) в один или более конденсатор (3), в котором обеспечивают конденсацию парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды с отдачей тепловой энергии приемнику тепловой энергии и переход парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды в жидкую фазу первой текучей среды;wherein heating causes the first component of the multicomponent first fluid to vaporize and increase the pressure in the evaporator tank (1) to form the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid and to move the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid under increased pressure in the evaporator tank (1) and the second component of the multicomponent first fluid, as well as the second fluid in the gaseous phase, from the evaporator tank through pipes wire (2) into one or more condenser (3), which provide a condensing vapor phase of the first component of the multicomponent fluid to the first heat-impact thermal energy receiver and the vapor phase transition of the first component of the first multicomponent fluid into the liquid phase of the first fluid; под действием повышенного давления в емкости (1) испарителя обеспечивают:under the action of increased pressure in the tank (1) of the evaporator provide: а) перемещение жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды, а также второй текучей среды, находящейся в газообразной фазе, из одного или более конденсатора (3) по трубопроводу (4) в одну или более накопительную емкость (5), расположенную выше емкости (1) испарителя, при этом одна или более накопительная емкость (5) соединена с одной или более емкостью (1) испарителя одним или более возвратным трубопроводом (б), на котором установлено запорное устройство (7);a) moving the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid, as well as the second fluid in the gaseous phase, from one or more capacitors (3) through a pipe (4) to one or more storage capacities ( 5) located above the capacity (1) of the evaporator, while one or more storage capacity (5) is connected to one or more capacity (1) of the evaporator by one or more return piping (b), on which the shut-off device (7) is installed; б) накопление жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды, а также газообразной фазы второй текучей среды в одной или более накопительной емкости (5);b) the accumulation of the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid, as well as the gaseous phase of the second fluid in one or more storage tanks (5); при достижении заданного уровня жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды в одной или более накопительной емкости (5) обеспечивают доступ парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды из емкости (1) испарителя в накопительную емкость (5) по одному или более возвратному трубопроводу (6) с помощью запорного устройства (7), что приводит к повышению давления в накопительной емкости (5) до значения, при котором высота столба жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды в одном или более возвратном трубопроводе (6) и накопительной емкости (5) обеспечивает перетекание жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды из накопительной емкости (5) в емкость испарителя (1);upon reaching a predetermined level of the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid in one or more storage tanks (5), the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid from the evaporator tank (1) is accessed into the storage tank (5) through one or more return piping (6) using a locking device (7), which leads to an increase in pressure in the storage tank (5) to a value at which the height of the liquid column phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid in one or more return pipes (6) and the storage tank (5) allows the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid to flow from the storage tank (5) into the capacity of the evaporator (1); прекращают доступ парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды из емкости (1) испарителя в накопительную емкость (5) по одному или более возвратному трубопроводу (6) с помощью запорного устройства (7).the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid is no longer accessible from the evaporator tank (1) to the storage tank (5) through one or more return pipes (6) using a shut-off device (7). 2. Способ по п. 1, в котором вторая текучая среда, находящаяся в газообразной фазе, выбрана с характеристиками, препятствующими конденсации парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды, поступающей из испарительной емкости (1), на стенках накопительной емкости и на поверхности жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды в накопительной емкости.2. The method according to claim 1, in which the second fluid in the gaseous phase is selected with characteristics that prevent condensation of the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid coming from the evaporation tank (1) on the walls of the storage tank and on the surface of the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid in the storage tank. 3. Способ по п. 1, в котором первая текучая среда выбрана с характеристиками, препятствующими передаче тепловой энергии от парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды, поступающей из испарительной емкости (1), к жидкой фазе первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды в накопительной емкости.3. The method according to claim 1, wherein the first fluid is selected with characteristics that impede the transfer of thermal energy from the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid coming from the vaporization tank (1) to the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid in the storage tank. 4. Способ по п. 1, в котором предусмотрена емкость конденсатора, достаточная для накопления дополнительных объемов второго компонента многокомпонентной первой текучей среды и сконденсированной жидкой фазы текучей среды, образующихся во время перетекания жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды из накопительной емкости (5) в емкость испарителя (1).4. The method according to claim 1, wherein a capacitor is provided that is sufficient to accumulate additional volumes of the second component of the multicomponent first fluid and the condensed liquid phase of the fluid generated during the flow of the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid media from the storage tank (5) to the evaporator tank (1). 5. Способ по п. 1, в котором мощность источника тепловой энергии составляет менее 20 кВт и более.5. The method according to p. 1, in which the power source of thermal energy is less than 20 kW or more. 6. Способ по п. 1, в котором первый компонент многокомпонентной первой текучей среды, находящейся в жидкой фазе, представляет собой воду, спирт, эфиры, фреоны, ацетон или их смеси.6. The method of claim 1, wherein the first component of the multicomponent first fluid in the liquid phase is water, alcohol, ethers, freons, acetone, or mixtures thereof. 7. Способ по п. 1, в котором второй компонент многокомпонентной текучей среды, находящейся в жидкой фазе, представляет собой этиленгликоль, диэтиленглиголь, триэтиленгликоль, глицерин, масла, растворы солей.7. The method of claim 1, wherein the second component of the multicomponent fluid in the liquid phase is ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerin, oils, salt solutions. 8. Способ по п. 1, в котором по меньшей мере один возвратный трубопровод (б) представляет собой комбинированный трубопровод, содержащий линию жидкой фазы текучей среды и линию парообразной фазы текучей среды.8. The method of claim 1, wherein the at least one return pipe (b) is a combined pipe comprising a line of a liquid phase of a fluid and a line of a vapor phase of a fluid. 9. Способ по п. 8, в котором линия жидкой фазы текучей среды предназначена для возврата многокомпонентной первой текучей среды, находящейся в жидкой фазе, а линия парообразной фазы текучей среды предназначена для поступления парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды из емкости испарителя.9. The method according to claim 8, in which the line of the liquid phase of the fluid is designed to return the multicomponent first fluid in the liquid phase, and the line of the vapor phase of the fluid is designed to receive the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid from the evaporator tank. 10. Способ по п. 1, в котором запорное средство (7) представляет собой одно выбранное из группы, содержащей: клапан, управляемый вручную; клапан, управляемый автоматически; обратный клапан.10. The method according to claim 1, in which the locking means (7) is one selected from the group consisting of: a manually operated valve; valve controlled automatically; check valve. 11. Способ по п. 10, в котором клапан, управляемый автоматически представляет собой привод от поплавка, расположенного в накопительной емкости (5).11. The method according to p. 10, in which the valve controlled automatically is a drive from a float located in the storage tank (5). 14. Способ по п. 10, в котором второй компонент многокомпонентной текучей среды, находящейся в жидкой фазе, выбран со свойствами, предотвращающими замерзание многокомпонентной первой текучей средой, находящейся в жидкой фазе.14. The method of claim 10, wherein the second component of the multicomponent fluid in the liquid phase is selected with properties that prevent freezing of the multicomponent first fluid in the liquid phase. 15. Устройство теплопередачи, содержащее:15. A heat transfer device comprising: источник тепловой энергии;source of thermal energy; по меньшей мере одну или более емкость (1) испарителя, предназначенную для нагрева источником тепловой энергии и заполненную многокомпонентной первой текучей средой, находящейся в жидкой фазе, и второй текучей среды, находящейся в газообразной фазе, причем первый компонент многокомпонентной первой текучей среды переходит в парообразную фазу при температуре меньшей, чем температура перехода в парообразную фазу второго компонента многокомпонентной первой текучей среды,at least one or more evaporator capacity (1) intended for heating by a heat source and filled with a multicomponent first fluid in the liquid phase and a second fluid in the gaseous phase, the first component of the multicomponent first fluid being vaporized phase at a temperature lower than the transition temperature to the vapor phase of the second component of the multicomponent first fluid, при этом по меньшей мере одна или более емкость (1) испарителя соединена трубопроводом (2) с одним или более конденсатором (3), предназначенным для конденсации парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды с отдачей тепловой энергии приемнику тепловой энергии и для перехода парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды в жидкую фазу первой текучей среды;at least one or more capacity (1) of the evaporator is connected by a pipe (2) to one or more capacitors (3), designed to condense the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid with the transfer of thermal energy to the thermal energy receiver and for the transition of the vapor phase a first component of a multicomponent first fluid into the liquid phase of the first fluid; накопительную емкость (5), соединенную трубопроводом (4) с одним или более конденсатором (3) и расположенную выше емкости (1) испарителя, при этом одна или более накопительная емкость (5) соединена с одной или более емкостью (1) испарителя одним или более возвратным трубопроводом (6), на котором установлено запорное устройство (7);a storage tank (5) connected by a pipeline (4) with one or more condensers (3) and located above the tank (1) of the evaporator, while one or more storage tanks (5) is connected to one or more capacity (1) of the evaporator by one or more return pipe (6), on which the locking device (7); причем накопительная емкость (5) предназначена для накопления жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды, а также газообразной фазы второй текучей среды;moreover, the storage tank (5) is designed to accumulate the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid, as well as the gaseous phase of the second fluid; средство контроля уровня жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды в накопительной емкости (5);means for controlling the level of the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid in the storage tank (5); причем средство контроля уровня выполнено с возможностью управления доступом парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды из емкости (1) испарителя в накопительную емкость (5) по одному или более возвратному трубопроводу (б) с помощью запорного устройства (7) и управления перетеканием жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды из накопительной емкости (5) в емкость испарителя (1).moreover, the level control means is configured to control the access of the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid from the tank (1) of the evaporator to the storage tank (5) through one or more return pipes (b) using a shut-off device (7) and control overflow of the liquid phase the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid from the storage tank (5) to the capacity of the evaporator (1). 16. Устройство по п. 15, в котором вторая текучая среда, находящаяся в газообразной фазе, выбрана с характеристиками, препятствующими конденсации парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды, поступающей из испарительной емкости (1), на стенках накопительной емкости и на поверхности жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды в накопительной емкости.16. The device according to p. 15, in which the second fluid in the gaseous phase is selected with characteristics that prevent condensation of the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid coming from the evaporation tank (1) on the walls of the storage tank and on the surface of the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid in the storage tank. 17. Устройство по п. 15, в котором первая текучая среда выбрана с характеристиками, препятствующими передаче тепловой энергии от парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды, поступающей из испарительной емкости (1), к жидкой фазе первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды в накопительной емкости.17. The device according to p. 15, in which the first fluid is selected with characteristics that impede the transfer of thermal energy from the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid coming from the evaporation tank (1) to the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and second component of the multicomponent first fluid in the storage tank. 18. Устройство по п. 15, в котором предусмотрена емкость конденсатора, достаточная для накопления дополнительных объемов второго компонента многокомпонентной первой текучей среды и сконденсированной жидкой фазы текучей среды, образующихся во время перетекания жидкой фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды и второго компонента многокомпонентной первой текучей среды из накопительной емкости (5) в емкость испарителя (1).18. The device according to p. 15, which provides a capacitor capacitance sufficient to accumulate additional volumes of the second component of the multicomponent first fluid and the condensed liquid phase of the fluid generated during the flow of the liquid phase of the first component of the multicomponent first fluid and the second component of the multicomponent first fluid media from the storage tank (5) to the evaporator tank (1). 19. Устройство по п. 15, в котором мощность источника тепловой энергии составляет менее 20 кВт и более.19. The device according to p. 15, in which the power source of thermal energy is less than 20 kW or more. 20. Устройство по п. 15, в котором первый компонент многокомпонентной первой текучей среды, находящейся в жидкой фазе, представляет собой воду, спирт, эфиры, фреоны, ацетон или их смеси.20. The device according to p. 15, in which the first component of the multicomponent first fluid in the liquid phase is water, alcohol, ethers, freons, acetone, or mixtures thereof. 21. Устройство по п. 15, в котором второй компонент многокомпонентной текучей среды, находящейся в жидкой фазе, представляет собой этиленгликоль, диэтиленглиголь, триэтиленгликоль, глицерин, масла, растворы солей.21. The device according to p. 15, in which the second component of a multicomponent fluid in the liquid phase is ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, glycerin, oils, salt solutions. 22. Устройство по п. 1, в котором по меньшей мере один возвратный трубопровод (6) представляет собой комбинированный трубопровод, содержащий линию жидкой фазы текучей среды и линию парообразной фазы текучей среды.22. The device according to claim 1, in which at least one return pipe (6) is a combined pipe containing a line of the liquid phase of the fluid and the line of the vapor phase of the fluid. 23. Устройство по п. 22, в котором линия жидкой фазы текучей среды предназначена для возврата многокомпонентной первой текучей среды, находящейся в жидкой фазе, а линия парообразной фазы текучей среды предназначена для поступления парообразной фазы первого компонента многокомпонентной первой текучей среды из емкости испарителя.23. The device according to p. 22, in which the line of the liquid phase of the fluid is designed to return the multicomponent first fluid in the liquid phase, and the line of the vapor phase of the fluid is designed to receive the vapor phase of the first component of the multicomponent first fluid from the tank of the evaporator. 24. Устройство по п. 15, в котором запорное средство (7) представляет собой одно выбранное из группы, содержащей: клапан, управляемый вручную; клапан, управляемый автоматически; обратный клапан.24. The device according to p. 15, in which the locking means (7) is one selected from the group consisting of: a manually operated valve; valve controlled automatically; check valve. 25. Устройство по п. 24, в котором клапан, управляемый автоматически представляет собой привод от поплавка, расположенного в накопительной емкости (5).25. The device according to p. 24, in which the valve, controlled automatically is a drive from a float located in the storage tank (5). 26. Устройство по п. 15, в котором второй компонент многокомпонентной текучей среды, находящейся в жидкой фазе, выбран со свойствами, предотвращающими замерзание многокомпонентной первой текучей среды, находящейся в жидкой фазе.26. The device according to p. 15, in which the second component of the multicomponent fluid in the liquid phase is selected with properties that prevent freezing of the multicomponent first fluid in the liquid phase.
RU2017122049A 2017-06-22 2017-06-22 Method and device for heat transfer RU2665754C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017122049A RU2665754C1 (en) 2017-06-22 2017-06-22 Method and device for heat transfer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017122049A RU2665754C1 (en) 2017-06-22 2017-06-22 Method and device for heat transfer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2665754C1 true RU2665754C1 (en) 2018-09-04

Family

ID=63460135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017122049A RU2665754C1 (en) 2017-06-22 2017-06-22 Method and device for heat transfer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2665754C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2707013C1 (en) * 2018-09-28 2019-11-21 Александр Михайлович Деревягин Heat transfer method and device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4745906A (en) * 1986-05-22 1988-05-24 European Atomic Energy Community (Euratom) Passive heat transfer device
JP5556897B2 (en) * 2010-11-01 2014-07-23 富士通株式会社 Loop heat pipe and electronic device using the same
WO2014191512A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Euro Heat Pipes Heat transfer device with diphasic fluid
RU2553827C1 (en) * 2014-02-25 2015-06-20 Александр Михайлович Деревягин Heat transfer method and device
EP2756251B1 (en) * 2011-09-14 2016-04-06 Euro Heat Pipes Capillary-pumping heat-transport device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4745906A (en) * 1986-05-22 1988-05-24 European Atomic Energy Community (Euratom) Passive heat transfer device
JP5556897B2 (en) * 2010-11-01 2014-07-23 富士通株式会社 Loop heat pipe and electronic device using the same
EP2756251B1 (en) * 2011-09-14 2016-04-06 Euro Heat Pipes Capillary-pumping heat-transport device
WO2014191512A1 (en) * 2013-05-29 2014-12-04 Euro Heat Pipes Heat transfer device with diphasic fluid
RU2553827C1 (en) * 2014-02-25 2015-06-20 Александр Михайлович Деревягин Heat transfer method and device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2707013C1 (en) * 2018-09-28 2019-11-21 Александр Михайлович Деревягин Heat transfer method and device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9394771B2 (en) Single well, self-flowing, geothermal system for energy extraction
KR20110003760A (en) Evaporative desalination apparatus of sea water using phase changing fluids
US9279601B2 (en) Solar energy system
JP6268714B2 (en) Geothermal power generation system
JP2019534442A (en) Sub-atmospheric heating and cooling system
KR101794180B1 (en) Method and device for discharging a thermal stratification storage tank
CN102190340A (en) Multistage double effect distillation seawater desalination technology with heating seawater by solar energy
CN102381796A (en) Solar photovoltaic photothermal integrated device for seawater desalination
RU2553827C1 (en) Heat transfer method and device
US20240141807A1 (en) Thermoutilizer
RU2665754C1 (en) Method and device for heat transfer
UA119555C2 (en) Passive two-phase cooling circuit
RU2707013C1 (en) Heat transfer method and device
Abadi et al. Combined evaporator and condenser for sorption cooling systems: A steady-state performance analysis
RU2643930C2 (en) Method and device for heat transfer
CN212198569U (en) Low-energy-consumption wastewater evaporation separation device based on refrigerant circulation
KR101974014B1 (en) Evaporative Desalination Apparatus, Desalination Method and System therewith
CN111252834A (en) Low-energy-consumption wastewater evaporation separation method based on refrigerant circulation
JP5124884B2 (en) Medium temperature melting type refrigerating heat engine evaporation concentrator
JP6524489B2 (en) Hot spring creation device and hot spring formation hot spring thermal power generation system
EP2535096B1 (en) System and its use for desalinating seawater
WO2024135407A1 (en) Ammonia vaporizer
JP2012087989A (en) Steam supply apparatus and steam supply system using solar heat
Dakkama Experimental investigation of MOF adsorption system for ice making, freeze water desalination and cooling applications
RU1776937C (en) Solar heat supply system