RU2723263C1 - Система солнечного теплоснабжения с регулируемой поглощательной способностью - Google Patents

Система солнечного теплоснабжения с регулируемой поглощательной способностью Download PDF

Info

Publication number
RU2723263C1
RU2723263C1 RU2019122714A RU2019122714A RU2723263C1 RU 2723263 C1 RU2723263 C1 RU 2723263C1 RU 2019122714 A RU2019122714 A RU 2019122714A RU 2019122714 A RU2019122714 A RU 2019122714A RU 2723263 C1 RU2723263 C1 RU 2723263C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coolant
dispersed phase
solar
heat
concentration
Prior art date
Application number
RU2019122714A
Other languages
English (en)
Inventor
Юрий Максимович Коломеец
Original Assignee
Юрий Максимович Коломеец
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 Юрий Максимович Коломеец filed Critical Юрий Максимович Коломеец
Priority to RU2019122714A priority Critical patent/RU2723263C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2723263C1 publication Critical patent/RU2723263C1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S90/00Solar heat systems not otherwise provided for
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/20Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

Изобретение относится к системам солнечного теплоснабжения, использующим энергию солнца и преобразующим ее в тепло, и может быть использовано для нужд отопления и водоснабжения горячей водой промышленных и гражданских объектов. Система солнечного теплоснабжения включает солнечный коллектор с жидким теплоносителем, содержащим дисперсную фазу с высокими светопоглощающими свойствами, а также рекуперативный теплообменник, насос и модуль для регулирования концентрации дисперсной фазы в жидком теплоносителе, связанные системой трубопроводов в первичный циркуляционный контур, при этом упомянутый модуль выполнен с возможностью разделения теплоносителя на два потока, один из которых содержит дисперсную фазу в максимальной концентрации, а другой - в минимальной, снабжен двумя выходными патрубками с автоматически управляемыми регулирующими клапанами, а также системой автоматического регулирования с датчиком температуры. Упомянутый модуль может быть выполнен в виде сепаратора центробежного, гидродинамического либо электростатического типа, очистительного сепаратора с гравитационным разделением, фильтра, производящего разделение под воздействием разности давления на фильтрующий элемент. Альтернативой регулирующим клапанам может служить трехходовой кран. Технический результат - повышение стабильности работы системы за счет устранения причин седиментационной неустойчивости теплоносителя при одновременном расширении диапазона регулирования поглощательной способности солнечного коллектора и теплопроизводительности системы. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Изобретение относится к системам солнечного теплоснабжения, использующим энергию солнца и преобразующим ее в тепло, и может быть использовано для нужд отопления и водоснабжения горячей водой промышленных и гражданских объектов.
Известные системы солнечного теплоснабжения содержат замкнутый первичный контур, в котором последовательно соединены посредством трубопроводов солнечный коллектор, потребитель тепловой энергии (бак-аккумулятор со встроенным теплообменным аппаратом или другой теплообменник), насос и запорно-регулирующая арматура. Ключевым элементом таких систем является солнечный коллектор, который представляет собой теплообменный аппарат, принимающий солнечную радиацию, преобразующий ее в тепловую энергию и передающий последнюю жидкому теплоносителю первичного контура [Книга о «Солнце». Руководство по проектированию систем солнечного теплоснабжения. Изд-во Viessmann (Киев: «Злато-Граф»), 2010. 194 страницы].
При использовании в солнечном коллекторе жидкого теплоносителя последний должен обладать низкой температурой кристаллизации, низкой коррозионной активностью, низкой токсичностью и одновременно высокой теплоемкостью и теплопроводностью, а также высокой светопоглощающей способностью. Поскольку теплоноситель постоянно движется и находится в коллекторе под воздействием солнечной радиации весьма ограниченное время, важнейшей характеристикой, определяющей эффективность работы такой системы в целом, является скорость нагрева теплоносителя, напрямую зависящая от его светопоглощающей способности.
Известен незамерзающий состав, описанный в патенте US 4759864, опубл. 1988.07.26, который содержит, масс. %, этиленгликоль до 90-95; алифатическую одноосновную кислоту С612 или ее соль 0,1-5,0; тетраборат натрия 0,1-5,0; толилтриазол или бензотриазол 0,1-5,0. Для приготовления рабочего теплоносителя концентрат разбавляют добавлением 25-75 мас. % воды. Состав не токсичен, не проявляет заметной коррозионной активности. Однако скорость нагрева известного теплоносителя относительно невелика, что свидетельствует о невозможности обеспечить достаточно высокую эффективность работы солнечного нагревателя с таким теплоносителем.
Для повышения скорости нагрева используют светоабсорбирующие теплоносители, содержащие в своем составе красители, затемняющие прозрачный носитель, либо нанодисперсные или молекулярнодисперсные компоненты, поглощающая способность которых выше, чем у жидкого теплоносителя.
Известен седиментационно устойчивый теплоноситель с повышенной абсорбционной способностью для солнечного коллектора (RU 2557611, опубл. 2015.07.27), включающий 50 мас. % 1,2-пропандиола, 0,5 мас. % нанодисперсного углерода или 0,1 мас. % нигрозина и остальное - воду, который позволяет повысить скорость нагрева теплоносителя в 5-6 раз и значительно увеличить эффективность работы системы солнечного теплоснабжения. Однако теплопроизводительность системы с таким теплоносителем является нерегулируемой, что при слабом отборе тепла, например, при отсутствии тепловой нагрузки в теплый период года, чревато стагнацией. Далее может начаться кипение и испарение теплоносителя, которое вызовет резкий скачок давления. Стагнация способна привести к химическому разложению теплоносителя и вызвать разрушение системы.
Известен жидкий теплоноситель (DE 4131516, опубл. 1993.04.08) преимущественно для солнечных коллекторов, содержащий тонко измельченный совместно с антиоксидантами, в основном, на основе фенола, порошок алюминия с размером частиц от 80 нм до 1 мкм в количестве 0,5-10% по объему, добавки, препятствующие агломерации частиц и поверхностно-активные вещества на основе алкиларилэтоксилатов. Добавка алюминиевого порошка к известным теплоносителям (воде, гликолям, маслам), сообщает теплоносителю высокую теплопроводность, при этом не требует постоянного перемешивания или очень высоких скоростей циркуляции с соответствующей высокой турбулентностью. Солнечный коллектор с известным теплоносителем достаточно сложного состава решает проблему повышения абсорбционной способности и увеличения скорости нагрева, но не дает возможности регулировать светопоглощение и предотвращать стагнацию системы солнечного теплоснабжения в случае недостаточно интенсивной передачи тепла потребителю.
В качестве наиболее близкого аналога предлагаемой системы выбрана система с регулируемым светопропусканием/светопоглощением солнечного коллектора с жидким теплоносителем, содержащим диссоциирующие в жидком теплоносителе красители и мелкоструктурную дисперсную фазу в виде ферромагнитных частиц, например, порошкового кобальта или порошка окиси железа (RU 2395043, опубл. 20.07.2010). Для регулирования светопоглощения и теплопроизводительности известная система, содержащая солнечную панель с каналами для циркуляции жидкого теплоносителя, подводящие и отводящие патрубки, соединенные в циркуляционный контур с теплообменником и гидронасосом, снабжена врезанным в контур циркуляции теплоносителя модулем для изменения концентрации введенных в теплоноситель ферромагнитных частиц, выполненным в виде снабженной осадочным карманом или конусом магнитной ловушки с обмоткой от регулируемого, преимущественно в автоматическом режиме, источника тока, при этом увеличение тока вызывает оседание ферромагнитных частиц в магнитной ловушке, осветление теплоносителя и уменьшение светопоглощения. При уменьшении или отключении тока концентрация ферромагнитных частиц в теплоносителе увеличивается.
В процессе эксплуатации системы ферромагнитные частицы при взаимодействии с магнитной ловушкой намагничиваются и слипаются, образуя достаточно прочные агломераты. В результате средний эквивалентный диаметр частиц дисперсной фазы значительно увеличивается, что требует увеличения скорости витания частиц, чтобы предотвратить их оседание. Теплоноситель становится седиментационно неустойчивым. По причине значительной разницы плотностей жидкости-теплоносителя и дисперсной фазы (плотность кобальта 8900 кг/куб. м; окиси железа 5242 кг/куб. м) при движении теплоносителя в зонах со скоростями ниже скорости витания крупные тяжелые ферромагнитные агломераты, причем коррозионно неустойчивые в водной среде, будут оседать, преимущественно в узких каналах теплообменных аппаратов, проточной части трубопроводов и арматуры, что в итоге может привести последние в нерабочее состояние. Кроме того, концентрация дисперсной фазы в теплоносителе будет изменяться локально и неконтролируемо, что приведет к изменению доступного диапазона регулирования поглощательной способности солнечного коллектора и, соответственно, теплопроизводительности системы солнечного теплоснабжения.
Задачей изобретения является разработка стабильно действующей системы солнечного теплоснабжения с регулируемой в широком диапазоне поглощательной способностью солнечного коллектора с жидким теплоносителем, содержащим дисперсную фазу, и соответственным образом регулируемой теплопроизводительностью.
Технический результат предлагаемой системы солнечного теплоснабжения заключается в повышении стабильности ее работы за счет устранения причин, вызывающих укрупнение частиц дисперсной фазы теплоносителя и ухудшение его седиментационной устойчивости, при одновременном расширении диапазона регулирования поглощательной способности солнечного коллектора и теплопроизводительности системы.
Указанный технический результат достигают системой солнечного теплоснабжения, включающей на изменение проходного сечения выходного патрубка и подачу в первичный солнечный коллектор с жидким теплоносителем, содержащим дисперсную фазу с высокими светопоглощающими свойствами, регулирующий ее концентрацию модуль с подводящими и отводящими патрубками, рекуперативный теплообменник и насос, связанные системой трубопроводов в первичный циркуляционный контур, в которой, в отличие от известной системы, модуль, регулирующий концентрацию дисперсной фазы теплоносителя, выполнен с возможностью разделения последнего на два потока: один с максимальной, другой с минимальной концентрацией упомянутой дисперсной фазы, при воздействии центробежных или инерционных, или гравитационных сил, электростатического воздействия, под воздействием разности давления либо или комбинации этих сил, снабжен двумя соответствующими выходными патрубками с автоматически управляемыми регулирующими клапанами либо автоматически управляемым трехходовым краном, а также системой автоматического регулирования, включающей датчик температуры.
Система автоматического регулирования (САР), связанная с регулирующим модулем, действует по принципу обнаружения отклонений регулируемых величин, характеризующих эффективность работы системы солнечного теплоснабжения, а именно, температуры теплоносителя ее первичного и вторичного контуров, от требуемого режима и устранения этих отклонений путем воздействия на условия работы системы и на параметры происходящих в ней процессов.
Вместо пары выходных патрубков с автоматически управляемыми клапанами система может содержать трехходовой кран, управляемый системой автоматического регулирования.
Таким образом, в общем случае предлагаемая система обеспечивает регулировку светопоглощения путем изменения концентрации дисперсной фазы с помощью регулирующего модуля, осуществляющего разделение жидкого теплоносителя на два потока: один с максимальным, другой с минимальным содержанием дисперсной фазы, и их смешения при подаче в первичный циркуляционный контур в устанавливаемом системой автоматического регулирования (САР) соотношении. Конструктивные отличия применяемых на практике регулирующих модулей обусловлены различиями в свойствах дисперсной фазы.
В случае незначительной разницы между плотностью жидкой среды и плотностью дисперсной фазы, а также при высокой дисперсности последней предлагаемая система содержит регулирующий модуль, выполненный на основе сепаратора центробежного, гидродинамического либо электростатического типа.
В случае значительной разности плотностей дисперсной фазы и жидкой среды основным элементом регулирующего модуля является очистительный сепаратор типа отстойника, осуществляющий разделение потоков теплоносителя с максимальной и минимальной концентрацией дисперсной фазы под воздействием гравитационных сил, снабженный двумя размещенными на различных уровнях от его днища выходными патрубками с автоматически управляемыми регулирующими клапанами.
В системе солнечного теплоснабжения с солнечным коллектором, жидкий теплоноситель которого содержит грубодисперсную твердую фазу с ограниченным диапазоном размеров частиц, модуль для регулирования концентрации дисперсной фазы в теплоносителе представляет собой фильтр, разделяющий жидкий теплоноситель на два потока: с максимальной и с минимальной концентрацией дисперсных частиц, с использованием разности давлений на фильтрующий элемент.
На фиг. 1-3 приведены схемы представленных выше конкретных вариантов осуществления предлагаемой системы солнечного теплоснабжения с регулируемой светопоглощающей способностью, согласно которым концентрацию дисперсных частиц в жидком теплоносителе регулируют по описанному выше принципу с помощью конструктивно различающихся регулирующих модулей.
На фиг. 4 показана схема с трехходовым краном вместо пары выходных патрубков с автоматически регулируемыми клапанами.
Система, схематично представленная на фиг. 1, содержит соединенные трубопроводами в замкнутый первичный циркуляционный контур следующие элементы: прозрачный солнечный коллектор 1, теплообменник 2, насос 3 и модуль 4, регулирующий концентрацию дисперсной фазы в теплоносителе, плотность которой мало отличается от плотности дисперсионной среды, выполненный в виде сепаратора 5 центробежного, гидродинамического или электростатического типа с двумя выходными патрубками, связанными посредством регулирующих клапанов 6 и 7, управляемых системой автоматического регулирования (САР, не показанной на чертеже), с предусмотренными в сепараторе 5 резервными емкостями, которые предназначены для сбора разделенного теплоносителя, соответственно, с минимальной и максимальной концентрациями дисперсной фазы.
Внутренний объем первичного циркуляционного контура системы заполнен теплоносителем 8 с заданной поглощательной способностью солнечной энергии, который представляет собой дисперсионную среду в виде прозрачной жидкости, содержащую нерастворимую дисперсную фазу. Рекуперативный теплообменник 2 предназначен для передачи теплоты во вторичный контур теплопотребления 9.
На фиг. 2 схематично представлена система солнечного теплоснабжения с регулируемой поглощательной способностью при значительной разности плотности дисперсной фазы и жидкой дисперсионной среды. В этом случае основным элементом модуля 4, регулирующего концентрацию дисперсной фазы в теплоносителе, является очистительный сепаратор (отстойник), в котором разделение теплоносителя происходит под воздействием гравитационных сил.
Предлагаемая система содержит, как описано выше, соединенные трубопроводами в замкнутый первичный циркуляционный контур: прозрачный солнечный коллектор 1 с жидким теплоносителем, содержащим дисперсную фазу, теплообменник 2, насос 3 и модуль 4, регулирующий концентрацию дисперсной фазы в теплоносителе, который содержит отстойник 10 с двумя выходными патрубками, снабженными регулирующими клапанами 6 и 7, управляемыми САР, которые выходят из отстойника 10 на разных уровнях относительно его дна.
На фиг. 3 представлена схема предлагаемой системы солнечного теплоснабжения с регулируемой поглощательной способностью для случая грубой дисперсности твердой фазы с заданным диапазоном размеров частиц. Устройство, как описано выше, содержит соединенные трубопроводами в замкнутый первичный циркуляционный контур прозрачный солнечный коллектор 1 с жидким теплоносителем, содержащим дисперсную фазу, теплообменник 2, насос 3 и регулирующий концентрацию дисперсной фазы в теплоносителе модуль 4, при этом последний содержит фильтр 11, обеспечивающий разделение потоков теплоносителя с минимальной и максимальной концентрациями дисперсной фазы на фильтрующем элементе с использованием сил разности давления и раздельный сбор полученных фракций, для чего соответствующие части фильтра 11 оснащены двумя выходными патрубками с регулирующими клапанами 6 и 7.
Для всех рассмотренных вариантов осуществления предлагаемой системы солнечного теплоснабжения, схемы которых представлены на фиг. 1-3, функцию выходных патрубков с автоматически регулируемыми клапанами может выполнять смесительный трехходовой кран 12, действие которого подчиняется командам САР. При этом схема включения крана 12 в систему будет иметь вид, представленный на фиг. 4.
Предлагаемая система функционирует следующим образом.
В варианте системы, схема которой представлена на фиг. 1, циркуляция теплоносителя в первичном контуре осуществляется с помощью насоса 3. В прозрачном солнечном коллекторе 1 дисперсная фаза теплоносителя 8 выполняет функцию поглощения солнечного излучения и преобразования ее в тепловую энергию, при этом теплоноситель 8 нагревается.
В случае равенства тепловой энергии, получаемой теплоносителем 8 в первичном контуре и расходуемой во вторичном контуре 9 системы солнечного теплоснабжения (режим теплового баланса), сепаратор 5 выполняет функцию разделения теплоносителя 8 на два потока (с максимальной и минимальной концентрациями дисперсной фазы), при этом регулирующие клапаны 6 и 7 находятся в определенном, заданном САР, положении. Таким образом, в штатной ситуации концентрация дисперсной фазы и поглощательная способность теплоносителя 8 внутри солнечного коллектора 1 не меняются, количество поглощаемой солнечной энергии и теплопроизводительность системы остаются постоянными.
При нарушении баланса, например, в случае уменьшения отбора тепла потребителем, необходимо изменение концентрации дисперсной фазы в теплоносителе в сторону ее уменьшения.
Процесс регулирования с помощью сепаратора можно проследить по представленной на фиг. 1 схеме, в частности, на примере электростатического сепаратора. На входе в сепаратор этого типа частицы дисперсной фазы сталкиваются с отрицательным электродом и приобретают соответствующий заряд. При дальнейшем движении заряженные частицы под действием электрического поля отклоняются в заданную часть сепаратора, и в результате формируются потоки теплоносителя с минимальной и максимальной концентрациями дисперсной фазы, необходимые для регулирования ее концентрации в солнечном коллекторе 1.
В случае уменьшения тепловой нагрузки во вторичном контуре 9 САР, получив сигнал датчика, свидетельствующий о незапланированном повышении температуры теплоносителя, подает команду, согласно которой автоматически изменяется положение регулирующих клапанов 6 и 7, причем именно таким образом, что увеличивается поток теплоносителя с минимальной концентрацией дисперсной фазы (осветленный) и соответственно уменьшается подача потока теплоносителя с максимальной концентрацией дисперсной фазы. В результате при смешивании потоков поглощательная способность теплоносителя уменьшается и количество передаваемой теплоты во вторичный контур снижается.
В случае увеличения тепловой нагрузки во вторичном контуре 9 регулирующие клапаны 7 и 6 по команде САР, получившей сигнал датчика температуры, соответствующим образом изменяют проходное сечение выходного патрубка, обеспечивая увеличение концентрации дисперсной составляющей теплоносителя, его поглощательной способности и количества передаваемой во вторичный контур теплоты.
После выравнивания теплопроизводительности системы и тепловой нагрузки во вторичном контуре 9 регулирующие клапаны 7 и 6 сохраняют новое положение, в системе устанавливается режим теплового баланса с другой постоянной концентрацией дисперсной фазы в теплоносителе.
Изменение теплового баланса и нагрузки во вторичном контуре 9 может быть определено входящим в состав САР датчиком температуры путем измерения отклонений температуры теплоносителя в первичном и/или вторичном контурах от ее значений в заданном диапазоне.
В случае значительной разности плотностей дисперсной фазы и жидкой среды (схема, приведенная на фиг. 2) при равенстве тепловой энергии, получаемой в первичном и расходуемой во вторичном 9 контурах системы солнечного теплоснабжения (режим теплового баланса), регулирующие клапаны 6 и 7 аналогичным образом находятся в фиксированном положении и сохраняют заданные значения проходных сечений выходных патрубков. Теплоноситель 8 нагнетается насосом 3 в отстойник 10, в котором при замедлении движения под воздействием гравитационных сил теплоноситель разделяется на два потока. В зависимости от знака разности плотностей дисперсной фазы и жидкой среды, один из потоков осветляется за счет понижения концентрации частиц, при этом во втором потоке их концентрация увеличивается. Далее потоки протекают по трубопроводам с регулирующими клапанами и выходным патрубкам с клапанами 6 и 7, управляемыми автоматически, иными словами, действующими по команде САР. Заданное положение регулирующих клапанов 6 и 7, определяющее степень открытия проходного сечения выходных патрубков, обеспечивает поступление расчетных количеств осветленного теплоносителя и теплоносителя с повышенной концентрацией дисперсной фазы через резервные емкости в единый трубопровод, где они смешиваются и образуют теплоноситель для солнечного коллектора 1 с необходимой поглощательной способностью. И в этом случае также обеспечивается баланс между теплопроизводительностью первичного контура системы и тепловой нагрузкой во вторичном контуре 9.
В случае уменьшения или увеличения тепловой нагрузки во вторичном контуре 9 по сигналу датчика температуры, который сопровождается командой САР, положение регулирующих клапанов 6 и 7 автоматически изменяется, в соответствии с чем уменьшается или увеличивается концентрация дисперсной фазы в теплоносителе до значений, характерных для наступления баланса между теплопроизводительностью первичного контура и тепловой нагрузкой во вторичном контуре 9.
В случае присутствия в теплоносителе грубодисперсной твердой фазы с заданным диапазоном размеров частиц и относительно небольшой разности плотностей жидкой среды и дисперсной фазы в предлагаемом устройстве (схема на фиг. 3) при равенстве тепловой энергии, получаемой в первичном и расходуемой во вторичном 9 контурах системы (режим теплового баланса), регулирующие клапаны 6 и 7, аналогично предшествующим случаям, находятся в заданном положении. Теплоноситель 8 нагнетается насосом 3 в фильтр 11, где разделяется на два потока. При этом первый поток теплоносителя в фильтре 11 осветляется за счет отделения от него твердой дисперсной фазы, которая остается в части фильтра перед фильтроэлементом поверхностной фильтрации по ходу его движения. Осветленный поток выходит из фильтра 11 через патрубок с регулирующим клапаном 6. Второй поток, который, проходя через эту часть фильтра, захватывает часть осевших частиц и увеличивает свою концентрацию дисперсной фазы, попадает затем в трубопровод и выходной патрубок с регулирующим клапаном 7. Пройдя через клапаны 6 и 7 с соответствующими степенями открытия проходного сечения, осветленный теплоноситель и теплоноситель с повышенной концентрацией дисперсной фазы попадают в единый трубопровод, смешиваются и образуют теплоноситель с заданной поглощательной способностью, необходимой для функционирования солнечного коллектора 1. При этом обеспечивается баланс между теплопроизводительностью первичного контура системы и тепловой нагрузкой вторичного контура 9.
В случае уменьшения или увеличения тепловой нагрузки и изменения температуры во вторичном контуре по сигналу датчика температуры формируется команда САР, согласно которой автоматически изменяются степени открытия проходных сечений выходных патрубков регулирующими клапанами 6 и 7, уменьшая или увеличивая концентрацию дисперсной фазы в теплоносителе, поглощательную способность в солнечном коллекторе 1 и теплопроизводительность первичного контура до наступления ее баланса с тепловой нагрузкой во вторичном контуре.
Таким образом, в предлагаемой системе солнечного теплоснабжения исключается возможность локального оседания агломератов в солнечном коллекторе и перегрева теплоносителя при отсутствии достаточной тепловой нагрузки. Вся масса дисперсной фазы находится во взвешенном состоянии при расчетной скорости витания находится во взвешенном состоянии, при этом частицы дисперсной фазы двигаются в составе теплоносителя по всему циркуляционному контуру. Возможность эффективного регулирования поглощательной способности солнечного коллектора согласно изменениям тепловой нагрузки в достаточно широком диапазоне путем увеличения либо уменьшения посредством регулирующего модуля концентрации дисперсной фазы в соответствии с поступающими командами САР, формируемыми по сигналу датчика температуры, обеспечивает стабильную работу системы солнечного теплоснабжения, позволяет избежать ее стагнации.

Claims (5)

1. Система солнечного теплоснабжения, включающая солнечный коллектор с жидким теплоносителем, содержащим дисперсную фазу с высокими светопоглощающими свойствами, регулирующий ее концентрацию модуль с подводящими и отводящими патрубками, рекуперативный теплообменник и насос, связанные системой трубопроводов в первичный циркуляционный контур, отличающаяся тем, что модуль, регулирующий концентрацию дисперсной фазы в теплоносителе, выполнен с возможностью разделения последнего на два потока: один с максимальной, другой с минимальной концентрацией упомянутой дисперсной фазы, при воздействии центробежных, или инерционных, или гравитационных сил, электростатического воздействия, под воздействием разности давления либо комбинации этих сил, снабжен двумя соответствующими выходными патрубками с автоматически управляемыми регулирующими клапанами либо автоматически управляемым трехходовым краном, а также системой автоматического регулирования проходного сечения выходных патрубков и скорости потоков разделенного теплоносителя, включающей датчик температуры.
2. Система солнечного теплоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что регулирующий модуль выполнен в виде центробежного, гидродинамического либо электростатического сепаратора, два выходных патрубка которого, снабженные автоматически управляемыми регулирующими клапанами, соединены с резервными емкостями сепаратора, предназначенными для сбора разделенного теплоносителя, одной емкости с минимальной, другой с максимальной концентрацией дисперсной фазы.
3. Система солнечного теплоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что регулирующий модуль выполнен в виде очистительного сепаратора, представляющего собой отстойник, осуществляющий разделение потоков теплоносителя с максимальной и минимальной концентрацией под воздействием гравитационных сил, при этом его выходные патрубки с автоматически регулируемыми клапанами размещены на двух различных уровнях относительно его днища.
4. Система солнечного теплоснабжения по п. 1, отличающаяся тем, что регулирующий модуль выполнен в виде фильтра, осуществляющего разделение потоков теплоносителя с минимальной и максимальной концентрациями дисперсной фазы под воздействием разности сил давления на фильтрующий элемент, при этом его выходные патрубки с установленными регулирующими клапанами размещены непосредственно на участках сбора разделенного теплоносителя.
5. Система солнечного теплоснабжения по одному из пп. 2-4, отличающаяся тем, что выходные патрубки регулирующего модуля в качестве приспособления, регулирующего расход теплоносителя с максимальной и минимальной концентрациями дисперсного вещества, снабжены трехходовым краном.
RU2019122714A 2019-07-15 2019-07-15 Система солнечного теплоснабжения с регулируемой поглощательной способностью RU2723263C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122714A RU2723263C1 (ru) 2019-07-15 2019-07-15 Система солнечного теплоснабжения с регулируемой поглощательной способностью

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019122714A RU2723263C1 (ru) 2019-07-15 2019-07-15 Система солнечного теплоснабжения с регулируемой поглощательной способностью

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2723263C1 true RU2723263C1 (ru) 2020-06-09

Family

ID=71067522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019122714A RU2723263C1 (ru) 2019-07-15 2019-07-15 Система солнечного теплоснабжения с регулируемой поглощательной способностью

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2723263C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008009553A1 (de) * 2007-05-03 2008-11-06 Luther, Gerhard, Dr.rer.nat. Integrierte außenliegende Wandheizung-ein Verfahren zur Nutzung der massiven Außenwand als ein in ein Gebäudeheiz- und Kühlsystem integrierter thermischer Speicher und als Murokausten- Wärmeübertrager
RU2353821C2 (ru) * 2006-09-04 2009-04-27 Анатолий Анатольевич Дядик Способ работы энергогенерирующей системы и энергогенерирующая система для его осуществления
RU2395043C1 (ru) * 2009-07-27 2010-07-20 Петр Тихонович Харитонов Способ, устройство и магнитная ловушка для регулирования энергоэффективности и светопропускания солнечного коллектора с жидким теплоносителем
RU2559093C1 (ru) * 2014-08-29 2015-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Горностай" Солнечная энергетическая установка
CN108375200A (zh) * 2010-07-05 2018-08-07 玻点太阳能有限公司 太阳能收集的油田应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2353821C2 (ru) * 2006-09-04 2009-04-27 Анатолий Анатольевич Дядик Способ работы энергогенерирующей системы и энергогенерирующая система для его осуществления
DE102008009553A1 (de) * 2007-05-03 2008-11-06 Luther, Gerhard, Dr.rer.nat. Integrierte außenliegende Wandheizung-ein Verfahren zur Nutzung der massiven Außenwand als ein in ein Gebäudeheiz- und Kühlsystem integrierter thermischer Speicher und als Murokausten- Wärmeübertrager
RU2395043C1 (ru) * 2009-07-27 2010-07-20 Петр Тихонович Харитонов Способ, устройство и магнитная ловушка для регулирования энергоэффективности и светопропускания солнечного коллектора с жидким теплоносителем
CN108375200A (zh) * 2010-07-05 2018-08-07 玻点太阳能有限公司 太阳能收集的油田应用
RU2559093C1 (ru) * 2014-08-29 2015-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Горностай" Солнечная энергетическая установка

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0028512B1 (en) Storage and recovery systems for electrically generated energy
US11473852B2 (en) Thermocline thermal energy storage in multiple tanks
RU2723263C1 (ru) Система солнечного теплоснабжения с регулируемой поглощательной способностью
US8580138B2 (en) Nanofluids and a method of making nanofluids for ground source heat pumps and other applications
CN203978407U (zh) 用于稠油热采的太阳能产蒸汽系统
CN207162689U (zh) 供热一次管网平衡调节系统及供热管网
CN206950699U (zh) 溶剂回收装置
CN109682096A (zh) 基于固体颗粒的太阳能储热系统
Abu-Zeid et al. Performance enhancement of flat-plate and parabolic trough solar collector using nanofluid for water heating application
CN203382621U (zh) 一种油泥资源化处理系统
US20140197354A1 (en) Method of making nanaofluids for ground souce heat pumps and other applications
WO2015118527A1 (en) System and method for high capacity pumped energy storage
CN101581657A (zh) 强迫对流多功能液态介质实验回路
CN104766644A (zh) 核反应堆冷却剂中颗粒物的脱除装置及颗粒物脱除方法
CN207350447U (zh) 太阳能供暖系统
Joemann et al. Process steam and chilled water production with CPC-collectors, steam jet ejector chiller and latent heat storages
Singh et al. Experimental investigations of direct absorption solar collectors
CN209605141U (zh) 一种直流锅炉稳压吹管补水系统
WO2015156402A1 (ja) 太陽熱蓄熱システム
TeKippe et al. Model studies of a peripheral feed settling tank
CN112594946B (zh) 一种减小吸热系统下降管振动的方法
Junkratuek et al. Computational fluid dynamics of a horizontal hydrocyclone for freezing desalination
US3125158A (en) Gas-solids heat transport system
CN109826064B (zh) 一种高速公路服务区降温池系统的控制系统
CN117570755A (zh) 壳管式液固相变潜热流化床换热系统及换热方法