RU2677310C2 - Method and device for heating objects - Google Patents
Method and device for heating objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2677310C2 RU2677310C2 RU2016132330A RU2016132330A RU2677310C2 RU 2677310 C2 RU2677310 C2 RU 2677310C2 RU 2016132330 A RU2016132330 A RU 2016132330A RU 2016132330 A RU2016132330 A RU 2016132330A RU 2677310 C2 RU2677310 C2 RU 2677310C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compressor
- air
- atmosphere
- heat exchanger
- cylinder
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B30/00—Heat pumps
- F25B30/02—Heat pumps of the compression type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/02—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect
- F25B9/04—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using Joule-Thompson effect; using vortex effect using vortex effect
Abstract
Description
Изобретение относится к теплотехнике, а точнее к тепловым насосам и может быть использовано для обогрева жилых, производственных помещений или иных объектов путем разделения воздушного потока на холодную и горячую составляющие, трансформации энергии давления подаваемого воздуха в холодный и горячий потоки, последующего выброса холодного воздуха в атмосферу и забора из атмосферы более теплого воздуха, чем выбрасываемый.The invention relates to heat engineering, and more specifically to heat pumps, and can be used for heating residential, industrial premises or other objects by dividing the air flow into cold and hot components, transforming the pressure energy of the supplied air into cold and hot flows, and then emitting cold air into the atmosphere and intake from the atmosphere of warmer air than emitted.
Известны различные конструкции тепловых насосов, которые наиболее часто содержат компрессор, конденсатор, испаритель, теплообменник, дроссельный клапан в качестве запорно-регулирующей трубопроводной арматуры, а в качестве хладагентов служат, как правило, фреоны. Эффективность таких насосов зависит от перепада температур между хладагентом и наружным теплоносителем и возможности отбора тепла, определяющейся нижней температурой фреона, которая составляет около -30°С; при этом коэффициент преобразования (отношение полученной теплоты к затраченной работе) составляет около 4 ед. Недостатками известных тепловых насосов являются опасность загрязнения окружающей среды фреонами, аммиаком и др., а также неработоспособность при температурах ниже температуры жидкого фреона.Various designs of heat pumps are known, which most often contain a compressor, a condenser, an evaporator, a heat exchanger, a butterfly valve as shut-off and control valves, and freons, as a rule, serve as refrigerants. The effectiveness of such pumps depends on the temperature difference between the refrigerant and the external coolant and the possibility of heat extraction, determined by the lower temperature of the freon, which is about -30 ° C; at the same time, the conversion coefficient (the ratio of the received heat to the spent work) is about 4 units. The disadvantages of the known heat pumps are the danger of environmental pollution by freons, ammonia, etc., as well as inoperability at temperatures below the temperature of liquid freon.
Известен тепловой насос [Пиралишвили Ш.А., Поляев В.М., Сергеев М.Н. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения. / Под ред. А.И. Леонтьева. - М.: УНПЦ «Энергомаш», 2000. - 412 с.], содержащий компрессор, подключенный через теплообменный аппарат к устройствам вихревой трубы с дополнительным потоком и низкотемпературной вихревой трубы. Выход подогретого потока низкотемпературной трубы соединен с приосевой зоной вихревой трубы с дополнительным потоком. Выход подогреваемого потока вихревой трубы с дополнительным потоком через теплообменный аппарат подключен к активному соплу эжектора. Выход охлажденного потока вихревых труб через низкотемпературный источник тепла присоединен к пассивному соплу эжектора, играющего роль сжимающего холодный поток устройства. Камера смешения эжектора соединена со входом в компрессор, привод которого осуществляется от электромотора. К недостаткам указанного теплового насоса относятся: сложность конструкции, низкий коэффициент полезного действия за счет использования эжектора.Known heat pump [Piralishvili Sh.A., Polyaev V.M., Sergeev M.N. Vortex effect. Experiment, theory, technical solutions. / Ed. A.I. Leontiev. - M .: UNPTs "Energomash", 2000. - 412 p.], Containing a compressor connected via a heat exchanger to the devices of the vortex tube with an additional stream and a low-temperature vortex tube. The outlet of the heated stream of the low-temperature pipe is connected to the axial zone of the vortex pipe with an additional stream. The output of the heated vortex tube flow with an additional flow through the heat exchanger is connected to the active nozzle of the ejector. The output of the cooled stream of vortex tubes through a low-temperature heat source is connected to a passive nozzle of the ejector, which plays the role of compressing the cold stream of the device. The mixing chamber of the ejector is connected to the entrance to the compressor, the drive of which is carried out from an electric motor. The disadvantages of this heat pump include: design complexity, low efficiency due to the use of an ejector.
Известно использование вихревых труб в качестве холодильников. В парокомпрессорной холодильной машине [Пиралишвили Ш.А., Поляев В.М., Сергеев М.Н. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения. / Под ред. А.И. Леонтьева. - М.: УНПЦ «Энергомаш», 2000. - 412 с.] вихревая труба использована как расширительное устройство с функциями конденсатора и переохладителя. Здесь горячая составляющая потока охлаждается на периферии вихревой трубы посредством контакта с водой, находящейся в межрубашечном пространстве. К недостаткам данного устройства можно отнести низкий к.п.д., а также то, что горячая составляющая потока не используется для обогрева какого-либо объекта.It is known to use vortex tubes as refrigerators. In the steam compressor refrigeration machine [Piralishvili Sh.A., Polyaev V.M., Sergeev M.N. Vortex effect. Experiment, theory, technical solutions. / Ed. A.I. Leontiev. - M .: UNPTs "Energomash", 2000. - 412 p.] The vortex tube is used as an expansion device with the functions of a condenser and subcooler. Here, the hot component of the flow is cooled at the periphery of the vortex tube by contact with water located in the inter-shell space. The disadvantages of this device include the low efficiency, as well as the fact that the hot component of the stream is not used to heat any object.
Более близким к предлагаемому изобретению является тепловой насос [Патент RU 2152567, 10.07.20002], включающий компрессор с приводом, в который воздух поступает из атмосферы и из обогреваемого помещения с помощью смесителя, а подогретый воздух после вихревого энергоразделителя потока подается в обогреваемое помещение. Недостатком данного устройства является низкая эффективность за счет падения давления горячего потока при выпуске воздуха в обогреваемое помещение. Гораздо эффективнее подавать воздух в компрессор после теплообменника, т.е. без потери давления горячего потока.Closer to the proposed invention is a heat pump [Patent RU 2152567, July 10, 20002], including a compressor with a drive into which air enters from the atmosphere and from a heated room using a mixer, and heated air after a vortex energy separator flows into a heated room. The disadvantage of this device is the low efficiency due to the pressure drop of the hot stream when the air is released into the heated room. It is much more efficient to supply air to the compressor after the heat exchanger, i.e. without loss of pressure of a hot stream.
Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является разработка экологически безопасного теплового насоса, обладающего высокой эффективностью благодаря использованию в качестве теплоносителя экологически безопасного вещества - воздуха. В предлагаемом решении отсутствуют дополнительный теплообменный аппарат и эжектор на горячем потоке, к.п.д. которого ниже, чем к.п.д. компрессора примерно в два раза, отработанный воздух выбрасывается в атмосферу, что упрощает конструкцию, а также снижены затраты энергии, потери температуры и давления горячего потока воздуха.The technical result, the solution of which the invention is directed, is the development of an environmentally friendly heat pump that is highly efficient due to the use of an environmentally friendly substance - air, as a heat carrier. In the proposed solution, there is no additional heat exchanger and ejector on a hot stream, efficiency which is lower than the efficiency the compressor is approximately twice, the exhaust air is emitted into the atmosphere, which simplifies the design, and also reduced energy costs, loss of temperature and pressure of the hot air stream.
Технический результат достигается в способе работы устройства для обогрева, заключающемся в подаче сжатого воздуха двухцилиндровым компрессором с теплообменником за ним в вихревую трубу с патрубком холодного потока, который соединяют с атмосферой, из которой воздух направляют в двухцилиндровый компрессор, отличающемся тем, что с целью повышения эффективности обогрева патрубок горячего потока соединяют через теплообменник в обогреваемом объекте со входом цилиндра высокого давления двухцилиндрового компрессора, а воздух из цилиндров низкого и высокого давления направляют во входной патрубок вихревой трубы.The technical result is achieved in the method of operation of the heating device, which consists in supplying compressed air with a two-cylinder compressor with a heat exchanger behind it into a vortex tube with a cold flow pipe, which is connected to the atmosphere from which air is sent to a two-cylinder compressor, characterized in that in order to increase efficiency the heating pipe of the hot stream is connected through a heat exchanger in the heated object with the inlet of the high-pressure cylinder of the two-cylinder compressor, and air from the cylinder low and high pressure is directed to the inlet of the vortex tube.
Предлагаемое устройство для обогрева приведено на фиг. 1-2.The proposed device for heating is shown in FIG. 1-2.
На фиг. 1 изображена схема вихревой трубы: 1 - вход в улитку вихревой трубы, 2 - регулирующий клапан, 3 - направление движения горячего потока, 4 - выход холодного потока.In FIG. 1 shows a diagram of a vortex tube: 1 - the entrance to the cochlear vortex tube, 2 - control valve, 3 - the direction of movement of the hot stream, 4 - the exit of the cold stream.
Устройство для реализации предлагаемого способа обогрева содержит (фиг. 2) двухцилиндровый компрессор 8 с теплообменником 7 за ним, вихревую трубу 5 с патрубком холодного потока 11, который соединен с атмосферой, при этом двухцилиндровый компрессор также соединен с атмосферой, отличающееся тем, что с целью повышения эффективности обогрева патрубок горячего потока 9 соединен через теплообменник 6 в обогреваемом объекте 10 с цилиндром высокого на входе давления двухцилиндрового компрессора, а выходы из цилиндров низкого и высокого давления соединены с входным патрубком вихревой трубы.A device for implementing the proposed heating method comprises (Fig. 2) a two-
Вихревая труба 5 дает охлаждение на 50°С при давлении 3⋅105 Па, а горячий поток при этом будет иметь температуру около +45°С, что может быть использовано для обогрева помещения. В теплообменнике 7 после компрессора 8 (фиг. 2) воздух охлаждается до комнатной температуры. После вихревой трубы 5 горячий поток отдает тепло в помещение 10 через теплообменник 6. Теплообменник может быть в виде, например, теплого пола. После теплообменника 6 воздух охлаждается до комнатной температуры и поступает на вход в цилиндр компрессора 8. Холодный поток 11 выбрасывается в атмосферу, а вместо него в равном количестве во второй цилиндр компрессора поступает более теплый воздух 12 из атмосферы. Холодный поток можно получить более низкой температуры, повысив давление компрессоре. Тепло от компрессора поступает в помещение, в котором он находится. Компрессор 8 должен быть выполнен двухцилиндровым. На фиг. 2 цилиндры компрессора показаны без разреза, привод компрессора не показан.Vortex
Охладить воздух в вихревой трубе можно до -70°С…-100°С и менее, что увеличит перепад температур между наружным воздухом и охлажденным воздухом. Это дает возможность отбирать энергию из охлажденного наружного воздуха с температурой до -50°С, что невозможно в существующих тепловых насосах.It is possible to cool the air in a vortex tube to -70 ° C ... -100 ° C or less, which will increase the temperature difference between the outside air and the cooled air. This makes it possible to take energy from the cooled outside air with a temperature of up to -50 ° C, which is impossible in existing heat pumps.
Таким образом, кроме электрической энергии, подведенной к компрессору, которая выделится в помещение в виде тепла, будет подведено дополнительное количество тепла с холодного воздуха атмосферы, пропорциональное разности температур между холодным воздушным потоком вихревой трубы и атмосферным воздухом.Thus, in addition to the electric energy supplied to the compressor, which will be released into the room as heat, additional heat will be supplied from the cold air of the atmosphere, proportional to the temperature difference between the cold air stream of the vortex tube and the atmospheric air.
Наиболее эффективной будет схема забора воздуха не из атмосферы, а из вентиляционного канала, где температура воздуха выше, чем атмосферного, а холодный поток также выбрасывается в атмосферу.The most effective scheme will be air intake not from the atmosphere, but from the ventilation duct, where the air temperature is higher than atmospheric and the cold stream is also emitted into the atmosphere.
Предлагаемый способ и устройство для обогрева работает следующим образом: забираемый из атмосферы воздух предварительно до входа в компрессор получает тепло от других источников тепла, например, вентиляционных или канализационных каналов, земли, водоемов. Воздух в компрессоре сжимается и через теплообменник, расположенный за компрессором, поступает в вихревую трубу, где разделяется на горячую и холодную составляющие. Холодная составляющая воздуха выбрасывается в атмосферу за пределы обогреваемого объекта, а из атмосферы в другом месте забирается эквивалентное количество воздуха в компрессор. Горячая составляющая потока проходит через теплообменник в отапливаемом помещении и поступает через цилиндр высокого давления обратно в компрессор, где смешивается с полученным из атмосферы воздухом, вновь сжимается и процесс повторяется.The proposed method and device for heating works as follows: air taken from the atmosphere, prior to entering the compressor, receives heat from other heat sources, for example, ventilation or sewer channels, earth, water bodies. The air in the compressor is compressed and through the heat exchanger located behind the compressor enters the vortex tube, where it is divided into hot and cold components. The cold component of air is emitted into the atmosphere beyond the limits of the heated object, and an equivalent amount of air is taken into the compressor from the atmosphere in another place. The hot component of the flow passes through a heat exchanger in a heated room and enters through a high-pressure cylinder back to the compressor, where it is mixed with air received from the atmosphere, is compressed again and the process is repeated.
Таким образом, предлагаемый способ и устройство для обогрева позволят расширить область его применения и упростить конструкцию без использования фреона, снизить затраты на устройство системы обогрева, снизить эксплуатационные расходы системы обогрева, повысить уровень эксплуатационной надежности и эффективности. Отопительные системы на тепловых насосах компактны, не требуют запасов топлива (кроме электричества) и специальных коммуникаций - тепловых сетей и прочее, энергетически и экономически выгодны, и экологически безопасны. Предложенный способ и устройство для обогрева могут быть использованы для децентрализованного отопления в домашнем хозяйстве, в общественных зданиях, в промышленности, а также объектов, наружная температура которых ниже -30°С, например, в районах крайнего севера. Также предлагаемый способ и устройство для обогрева могут быть использованы в летательных аппаратах, ракетах, где для подачи воздуха в вихревую трубу используется набегающий поток (вместо компрессора) при их движении.Thus, the proposed method and device for heating will expand the scope of its application and simplify the design without the use of freon, reduce the cost of the heating system, reduce the operating costs of the heating system, increase the level of operational reliability and efficiency. Heating systems on heat pumps are compact, do not require fuel reserves (except electricity) and special communications - heating networks, etc., are energetically and economically profitable, and environmentally friendly. The proposed method and device for heating can be used for decentralized heating in the household, in public buildings, in industry, as well as objects whose outdoor temperature is below -30 ° C, for example, in the regions of the far north. Also, the proposed method and device for heating can be used in aircraft, rockets, where an incoming flow (instead of a compressor) is used to supply air to the vortex tube during their movement.
Источники информации:Information sources:
1. Пиралишвили Ш.А., Поляев В.М., Сергеев М.Н. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения. / Под ред. А.И. Леонтьева. - М.: УНПЦ «Энергомаш», 2000. - 412 с.1. Piralishvili Sh.A., Polyaev V.M., Sergeev M.N. Vortex effect. Experiment, theory, technical solutions. / Ed. A.I. Leontiev. - M.: UNPTs "Energomash", 2000. - 412 p.
2. Патент RU 2152567, 10.07.2000.2. Patent RU 2152567, July 10, 2000.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016132330A RU2677310C2 (en) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | Method and device for heating objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016132330A RU2677310C2 (en) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | Method and device for heating objects |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2016132330A RU2016132330A (en) | 2018-02-08 |
RU2016132330A3 RU2016132330A3 (en) | 2018-06-08 |
RU2677310C2 true RU2677310C2 (en) | 2019-01-16 |
Family
ID=61173986
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016132330A RU2677310C2 (en) | 2016-08-04 | 2016-08-04 | Method and device for heating objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2677310C2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2095699C1 (en) * | 1994-12-07 | 1997-11-10 | Фарадей Филиппович Ерыкалов | Vortex air-conditioner |
RU2152567C1 (en) * | 1999-02-22 | 2000-07-10 | Закрытое акционерное общество "ТС-Технип" | Heat pump |
US6442947B1 (en) * | 2001-07-10 | 2002-09-03 | Matthew P. Mitchell | Double inlet arrangement for pulse tube refrigerator with vortex heat exchanger |
US6644067B2 (en) * | 2000-11-10 | 2003-11-11 | Telmark Cryogenics Limited | Discontinuous cryogenic mixed gas refrigeration system and method |
US7263836B2 (en) * | 2004-05-18 | 2007-09-04 | Schlumberger Technology Corporation | Vortex tube cooling system |
MD4208C1 (en) * | 2011-10-12 | 2013-09-30 | Институт Энергетики Академии Наук Молдовы | Heat pump with vortex tube |
-
2016
- 2016-08-04 RU RU2016132330A patent/RU2677310C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2095699C1 (en) * | 1994-12-07 | 1997-11-10 | Фарадей Филиппович Ерыкалов | Vortex air-conditioner |
RU2152567C1 (en) * | 1999-02-22 | 2000-07-10 | Закрытое акционерное общество "ТС-Технип" | Heat pump |
US6644067B2 (en) * | 2000-11-10 | 2003-11-11 | Telmark Cryogenics Limited | Discontinuous cryogenic mixed gas refrigeration system and method |
US6442947B1 (en) * | 2001-07-10 | 2002-09-03 | Matthew P. Mitchell | Double inlet arrangement for pulse tube refrigerator with vortex heat exchanger |
US7263836B2 (en) * | 2004-05-18 | 2007-09-04 | Schlumberger Technology Corporation | Vortex tube cooling system |
MD4208C1 (en) * | 2011-10-12 | 2013-09-30 | Институт Энергетики Академии Наук Молдовы | Heat pump with vortex tube |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2016132330A3 (en) | 2018-06-08 |
RU2016132330A (en) | 2018-02-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7178348B2 (en) | Refrigeration power plant | |
US7017357B2 (en) | Emergency power generation system | |
CN101072935A (en) | Combined rankine and vapor compression cycles | |
CN110573803A (en) | Zone energy distribution system and method of providing mechanical work and heating a heat transfer fluid of a zone thermal energy circuit | |
CN103954067A (en) | Refrigerating device | |
RU2665752C1 (en) | Installation for combined electrical and cold supply at gas distribution station | |
EP3273169A1 (en) | Heat transfer system | |
US20160363351A1 (en) | Heat exchange apparatus and heat pump apparatus | |
RU182819U1 (en) | HEAT RECOVERY INSTALLATION WITH SEALED CLOSED CIRCUIT | |
CN202382470U (en) | R32 air-cooled water chiller heat pump unit with EVI (enhanced vapor injection) compressor | |
RU2677310C2 (en) | Method and device for heating objects | |
CN203908089U (en) | Refrigeration device | |
KR101977884B1 (en) | Heat pump system for recovery waste heat and coldness | |
US4402193A (en) | Dual open cycle heat pump and engine | |
ES2230266T3 (en) | DEVICE TO PRODUCE COLD WATER FOR THE COOLING OF A SPACE. | |
KR20180067094A (en) | Hybrid heat pump system | |
US10132201B2 (en) | Ultra-high-efficiency closed-cycle thermodynamic engine system | |
US20210025372A1 (en) | Meshod and device to produce alternative energy based on strong compression of atmospheric air | |
KR102044308B1 (en) | Gas engine-driven heat pump type air conditioning and hot water suppling apparatus | |
KR101258096B1 (en) | Two step compression heat pump system | |
US7603861B2 (en) | System for recuperating, increasing and generating energy inherent within a heat source | |
KR200428357Y1 (en) | Cold water/hot water producing system for heat pump | |
JP2020507733A (en) | Operation method of heat pump facility, heat pump facility, power plant, and power plant having heat pump facility | |
CN219433522U (en) | Energy conversion equipment | |
RU2813579C1 (en) | Method for generating alternative energy for aerodrome operation in north conditions and unit for its implementation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190110 |