RU2730865C1 - Apparatus for producing energy of a water-ice phase transition with a plate heat exchanger - Google Patents

Apparatus for producing energy of a water-ice phase transition with a plate heat exchanger Download PDF

Info

Publication number
RU2730865C1
RU2730865C1 RU2019133588A RU2019133588A RU2730865C1 RU 2730865 C1 RU2730865 C1 RU 2730865C1 RU 2019133588 A RU2019133588 A RU 2019133588A RU 2019133588 A RU2019133588 A RU 2019133588A RU 2730865 C1 RU2730865 C1 RU 2730865C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ice
water
container
heat exchanger
antifreeze
Prior art date
Application number
RU2019133588A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ирина Георгиевна Ершова
Дмитрий Витальевич Поручиков
Алексей Николаевич Васильев
Михаил Аркадьевич Ершов
Андрей Александрович Новиков
Николай Ильич Гребенщиков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
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 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ)
Priority to RU2019133588A priority Critical patent/RU2730865C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2730865C1 publication Critical patent/RU2730865C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D15/00—Other domestic- or space-heating systems
    • 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
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C1/00—Producing ice
    • 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
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C1/00—Producing ice
    • F25C1/12—Producing ice by freezing water on cooled surfaces, e.g. to form slabs

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

FIELD: refrigerating equipment.
SUBSTANCE: invention relates to refrigeration engineering and can be used in agriculture, namely at agro-industrial enterprises and in systems of heat accumulators, as well as for heating of agricultural facilities. As a result of using the invention, it becomes possible to obtain energy of a water-ice phase transition and use it for heating agricultural facilities, at agro-industrial enterprises and in heat accumulator systems, as well as for heating of agricultural objects due to the fact that device is equipped with capacity, coolant, evaporator, plate heat exchanger, compressor, condenser, throttle valve, solar collector, device for ice movement, circulating pumps, water, antifreeze, which enable to obtain energy of water-ice phase transition.
EFFECT: technical task of the proposed invention is use of energy of a water-ice phase transition for heating of agricultural objects, at enterprises of agro-industrial complex and in systems of thermal accumulators, and also for heating of agricultural objects.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к холодильной технике и может быть использовано в сельском хозяйстве, а именно на предприятиях агропромышленного комплекса и в системах тепловых аккумуляторов, а также для отопления сельскохозяйственных объектов.The invention relates to refrigeration equipment and can be used in agriculture, namely at the enterprises of the agro-industrial complex and in heat accumulator systems, as well as for heating agricultural facilities.

Известна система отопления жилого дома, содержащая расположенный в подвале дома бассейн, в котором находится система вода-лед-вода, тепловой насос, расположенный с возможностью охлаждения воздуха в воздушном слое, расположенном над верхним слоем воды, и нагревом воздуха в отапливаемом помещении (патент РФ № 2412401, МПК F24D 15/04, опубл. 20.02.2011, Бюл. № 5). Система содержит водяной насос, установленный с возможностью перекачивания воды из нижнего слоя в верхний слой, и вентилятор, установленный с возможностью откачивания воздуха через вытяжную трубу из указанного воздушного слоя в атмосферу вне дома, при этом указанный воздушный слой дополнительно сообщен с атмосферой.Known heating system of a residential building, containing a pool located in the basement of the house, in which there is a water-ice-water system, a heat pump located with the ability to cool air in an air layer located above the upper layer of water, and heating the air in a heated room (RF patent No. 2412401, IPC F24D 15/04, publ. 20.02.2011, bull. No. 5). The system contains a water pump installed with the ability to pump water from the lower layer to the upper layer, and a fan installed with the possibility of pumping air through the exhaust pipe from the specified air layer into the atmosphere outside the house, while the specified air layer is additionally communicated with the atmosphere.

Недостатками известной системы является высокая стоимость и сложность изготовления.The disadvantages of the known system are high cost and manufacturing complexity.

Известен генератор льда и способ генерирования льда, содержащий теплообменник, систему подвода исходной воды и средство удаления льда, замкнутый контур, который образован емкостью для размещения исходной воды и генерируемого льда, подающим трубопроводом, проточным насосом, теплообменником, клапаном и отводной трубой (патент РФ № 2454616, МПК F25C 1/12, F 25 C 5/18, опубл. 27.06.2012. Бюл. № 18).Known ice generator and method of generating ice, containing a heat exchanger, a system for supplying source water and means for removing ice, a closed loop, which is formed by a container for placing source water and generated ice, a supply pipeline, a flow pump, a heat exchanger, a valve and a drain pipe (RF patent No. 2454616, IPC F25C 1/12, F 25 C 5/18, publ. 27.06.2012. Bull. No. 18).

Недостатками известного генератора является то, что оборудование позволяет получить лед, не используя энергию фазового перехода вода-лед, малой производительности, работает в периодическом режиме с высокими энергетическими затратами.The disadvantages of the known generator is that the equipment allows to obtain ice without using the energy of the water-ice phase transition, low productivity, and operates in a periodic mode with high energy costs.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство генерирования льда, которое содержит эластичную мембрану, насос, насадку, воду, корпус, хладагент, слой воды и чешуек льда (патент РФ № 2490567, МПК F25C 1/00, F25C 1/12, опубл. 20.08.2013, Бюл. № 23). В устройстве на внешнюю поверхность эластичной мембраны насосом через насадку подают воду, которая равномерно орошает внешнюю поверхность мембраны. Мембрану устанавливают на корпус, куда периодически подают и удаляют хладагент. В результате теплообмена через мембрану между водой и хладагентом часть воды замерзает, и на поверхности мембраны образуются чешуйки льда.The closest in technical essence to the proposed invention is an ice-generating device that contains an elastic membrane, a pump, a nozzle, water, a housing, a coolant, a layer of water and ice flakes (RF patent No. 2490567, IPC F25C 1/00, F25C 1/12, publ. 08/20/2013, bull. No. 23). In the device, water is pumped through a nozzle to the outer surface of the elastic membrane, which evenly irrigates the outer surface of the membrane. The membrane is installed on the housing, where refrigerant is periodically supplied and removed. As a result of heat exchange through the membrane between water and refrigerant, part of the water freezes, and ice flakes form on the membrane surface.

Недостатками известного устройства является то, что оно работает в периодическом режиме с высокими энергетическими затратами, не используя энергию фазового перехода вода-лед.The disadvantages of the known device is that it operates in a batch mode with high energy costs, without using the energy of the water-ice phase transition.

Технической задачей предлагаемого изобретения является использование энергии фазового перехода вода-лед для отопления сельскохозяйственных объектов, на предприятиях агропромышленного комплекса и в системах тепловых аккумуляторов, а также для отопления сельскохозяйственных объектов.The technical problem of the present invention is to use the energy of the water-ice phase transition for heating agricultural facilities, at the enterprises of the agro-industrial complex and in heat accumulator systems, as well as for heating agricultural facilities.

В результате использования изобретения появляется возможность получать энергию фазового перехода вода-лед и использовать ее для отопления сельскохозяйственных объектов, на предприятиях агропромышленного комплекса и в системах тепловых аккумуляторов, а также для отопления сельскохозяйственных объектов, за счет того, устройство снабжено емкостью, хладагентом, испарителем, теплообменником, компрессором, конденсатором, дроссельным вентилем, солнечным коллектором, устройством для перемещения льда, циркуляционными насосами, водой, антифризом, позволяющими получать энергию фазового перехода вода-лед.As a result of the use of the invention, it becomes possible to obtain the energy of the water-ice phase transition and use it for heating agricultural facilities, at enterprises of the agro-industrial complex and in heat accumulator systems, as well as for heating agricultural facilities, due to the fact that the device is equipped with a tank, a refrigerant, an evaporator, a heat exchanger, a compressor, a condenser, a throttle valve, a solar collector, a device for moving ice, circulation pumps, water, antifreeze, allowing to receive the energy of the water-ice phase transition.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство для получения энергии фазового перехода вода-лед с пластинчатым теплообменником, содержащее емкость, циркуляционные насосы, согласно изобретению снабжено испарителем в виде трубки змеевикового типа, пластинчатым теплообменником, компрессором, конденсатором, дроссельным вентилем, солнечным коллектором, устройством для перемещения льда, при этом емкость устройства разделена перегородками с теплоизоляционным материалом на три емкости, емкость для воды с теплообменником, емкость для антифриза с испарителем, и емкость для сбора и растапливания льда, которые соединены трубками с циркуляционными насосами для циркуляции антифриза из емкости для антифриза с испарителем в теплообменник емкости для воды, для циркуляции водоледяной смеси из емкости для сбора и растапливания льда в емкость для воды с теплообменником, для циркуляции холодной водопроводной воды в емкость для сбора и растапливания льда, причем в емкости для антифриза с испарителем установлен блок для электрофизического воздействия, понижающий температуру замерзания антифриза, увеличивая количество получаемой энергии фазового перехода вода-лед, на поверхности теплообменника образуется лед, для отделения льда от поверхности предусмотрен излучатель ультразвука, а внутри теплообменника циркулирует антифриз для переноса энергии фазового перехода вода-лед к теплообменнику потребителя, а лед при помощи устройства для перемещения льда перемещается в емкость для сбора и растапливания льда, в котором установлен нагреватель, соединенный с солнечным коллектором.The above technical result is achieved by the fact that the proposed device for obtaining the energy of the water-ice phase transition with a plate heat exchanger containing a container, circulation pumps, according to the invention is equipped with an evaporator in the form of a coil-type tube, a plate heat exchanger, a compressor, a condenser, a throttle valve, a solar collector, a device for moving ice, while the capacity of the device is divided by partitions with heat-insulating material into three containers, a container for water with a heat exchanger, a container for antifreeze with an evaporator, and a container for collecting and melting ice, which are connected by tubes to circulation pumps for circulating antifreeze from the container for antifreeze with an evaporator into the heat exchanger of the water tank, for circulation of the water-ice mixture from the tank for collecting and melting ice into the water tank with a heat exchanger, for circulating cold tap water into the tank for collecting and melting ice, and in the tank for For antifreeze with an evaporator, an electrophysical unit is installed, which lowers the freezing point of antifreeze, increasing the amount of energy received from the water-ice phase transition, ice forms on the surface of the heat exchanger, an ultrasound emitter is provided to separate ice from the surface, and antifreeze circulates inside the heat exchanger to transfer the energy of the phase transition water-ice to the consumer's heat exchanger, and the ice is transported by means of an ice transfer device to a container for collecting and melting ice, in which a heater is installed, connected to a solar collector.

Для получения и использования энергии фазового перехода вода-лед в предлагаемом устройстве теплообменник выполнен в виде пластин, по которым циркулирует антифриз, на поверхности которых образуется лед, который легко отделяется с поверхности пластин при воздействии излучателя ультразвука. Пластинчатый теплообменник компактный, имеет высокую эффективность.To obtain and use the energy of the water-ice phase transition in the proposed device, the heat exchanger is made in the form of plates through which antifreeze circulates, on the surface of which ice is formed, which is easily separated from the surface of the plates when exposed to an ultrasound emitter. The plate heat exchanger is compact and highly efficient.

В качестве теплового источника для растапливания льда применяется нагреватель, связанный с солнечным коллектором.A heater connected to a solar collector is used as a heat source for melting ice.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором представлена общая схема устройства для получения энергии фазового перехода вода-лед с пластинчатым теплообменником.The essence of the invention is illustrated by a drawing, which shows a general diagram of a device for producing energy of a water-ice phase transition with a plate heat exchanger.

Устройство для получения энергии фазового перехода вода-лед с пластинчатым теплообменником состоит из емкости 1, покрытой теплоизоляционным материалом для уменьшения теплообмена с окружающей средой. Емкость 1 разделена перегородками 2 и 3, также покрытыми теплоизоляционным материалом, на три емкости. Первая емкость 4 с теплообменником 5 заполнена водой, вторая емкость 6 с испарителем 7 заполнена антифризом, третья емкость 8 является емкостью для сбора и растапливания образовавшегося льда и получения водоледяной смеси. Причем высота перегородки 2 не доходит до верхнего края емкости, высота перегородки 3 доходит до верхнего края емкости. Используемый антифриз может быть солевым раствором NaCl концентрацией 20 %, но не ограничивается им. The device for obtaining the energy of the water-ice phase transition with a plate heat exchanger consists of a container 1 covered with a heat-insulating material to reduce heat exchange with the environment. Container 1 is divided by partitions 2 and 3, also covered with heat-insulating material, into three containers. The first container 4 with the heat exchanger 5 is filled with water, the second container 6 with the evaporator 7 is filled with antifreeze, the third container 8 is a container for collecting and melting the formed ice and obtaining a water-ice mixture. Moreover, the height of the partition 2 does not reach the upper edge of the container, the height of the partition 3 reaches the upper edge of the container. The antifreeze used can be, but is not limited to, 20% NaCl brine.

При этом емкости 4 и 8 соединены трубкой с циркуляционным насосом 9 для перекачки водоледяной смеси из емкости 8 в емкость 4, которая образовалась при растапливании льда с помощью нагревателя 10, который соединен с солнечным коллектором 11. In this case, the containers 4 and 8 are connected by a tube with a circulation pump 9 for pumping the water-ice mixture from the container 8 to the container 4, which was formed when the ice was melted using the heater 10, which is connected to the solar collector 11.

В емкости 4 расположен пластинчатый теплообменник 5 змеевикового типа, в которой циркулирует антифриз. In the tank 4 there is a coil-type plate heat exchanger 5, in which antifreeze circulates.

В емкость 8 непрерывно подается холодная водопроводная вода из емкости 12 при помощи циркуляционного насоса 13. Причем температура холодной воды в водопроводной сети в отопительный период равна 5 °C; в неотопительный период – 15 °C (Постановление Правительства РФ № 306 от 23.05.2006 (редакция от 16.04.2013) «Об утверждении Правил установления и определения нормативов потребления коммунальных услуг»).The tank 8 is continuously supplied with cold tap water from the tank 12 by means of a circulation pump 13. Moreover, the temperature of cold water in the water supply network during the heating period is 5 ° C; in the non-heating period - 15 ° C (Decree of the Government of the Russian Federation No. 306 dated May 23, 2006 (as amended on April 16, 2013) "On the approval of the Rules for establishing and determining standards for the consumption of utilities").

Лед, образовавшийся на поверхности пластинчатого теплообменника, 5 легко отделяется при помощи воздействия излучателя ультразвука 14, и отрывается от поверхности теплообменника 5. Так как плотность льда меньше плотности воды, лед поднимается вверх в емкости 4, при помощи устройства для перемещения льда 15 (например, вращающегося шнека) лед вываливается в емкость 8. Ice formed on the surface of the plate heat exchanger 5 is easily separated by the action of the ultrasound emitter 14, and detaches from the surface of the heat exchanger 5. Since the density of the ice is less than the density of water, the ice rises up in the container 4 using a device for moving ice 15 (for example, rotating auger) the ice is poured into the container 8.

Полученная энергия фазового перехода вода-лед накапливается внутри пластин теплообменника 5 и в виде жидкого горячего антифриза температурой 65 0С направляется в теплообменник потребителя 16. Отработавший охлажденный антифриз возвращается в емкость 6.The resulting energy of the water-ice phase transition is accumulated inside the plates of the heat exchanger 5 and in the form of a liquid hot antifreeze with a temperature of 65 ° C is sent to the consumer's heat exchanger 16. The spent cooled antifreeze is returned to the tank 6.

Емкость 6 и емкость 4 соединены трубкой с циркуляционным насосом 17 для перекачки антифриза из емкости 6 в пластины теплообменника 5 емкости 4. Tank 6 and tank 4 are connected by a tube with a circulation pump 17 for pumping antifreeze from tank 6 to heat exchanger plates 5 of tank 4.

В емкости 6 расположен испаритель 7 змеевикового типа, в котором циркулирует хладагент. Используемый хладагент может быть фреон R410a, но не ограничивается им. In the tank 6 there is a coil-type evaporator 7 in which the refrigerant circulates. The refrigerant used can be R410a Freon, but is not limited to it.

С наружной стороны емкости 1 со стороны емкости с антифризом 6 расположены компрессор 18, конденсатор 19, дроссельный вентиль 20.On the outside of the tank 1, on the side of the tank with antifreeze 6, there is a compressor 18, a condenser 19, a throttle valve 20.

В конденсаторе 19 тепло забирается и поступает к потребителю (на чертеже позиция не показана). В качестве потребителя может выступать, например, отопительная система помещения сельскохозяйственного объекта, а также сельскохозяйственных объектов.In the condenser 19, heat is taken and supplied to the consumer (not shown in the drawing). The consumer can be, for example, the heating system of the premises of an agricultural facility, as well as agricultural facilities.

В емкости 6 установлен блок для электрофизического воздействия 21, который понижает температуру замерзания солевого раствора (антифриза), который затем поступает в пластины теплообменника 5, для увеличения количества намораживаемого льда на ее поверхности и, тем самым, увеличивая количество получаемой энергии фазового перехода вода-лед.A block for electrophysical action 21 is installed in the tank 6, which lowers the freezing point of the saline solution (antifreeze), which then enters the plates of the heat exchanger 5, to increase the amount of freezing ice on its surface and thereby increase the amount of energy received from the water-ice phase transition ...

Работает устройство для получения энергии фазового перехода вода-лед с пластинчатым теплообменником следующим образом.A device for obtaining the energy of the water-ice phase transition with a plate heat exchanger operates as follows.

При поступлении фреона в испаритель 7 емкости 6 происходит его испарение, в результате чего выделившееся тепло поглощается антифризом емкости 6. Компрессор 18 откачивает пары фреона из испарителя 7 емкости 6 и нагнетает их в конденсатор 19. В конденсаторе 19 пары фреона охлаждаются, конденсируются и переходят в жидкое состояние, при этом выделившееся тепло забирается и поступает к потребителю (позиция на чертеже не показана). В качестве потребителя может выступать, например, отопительная система помещения сельскохозяйственного объекта, а также сельскохозяйственных объектов.When freon enters the evaporator 7 of the tank 6, it evaporates, as a result of which the released heat is absorbed by the antifreeze of the tank 6. The compressor 18 pumps out the freon vapor from the evaporator 7 of the tank 6 and pumps them into the condenser 19. In the condenser 19, the freon vapor is cooled, condensed and transferred into a liquid state, while the released heat is taken and supplied to the consumer (the position is not shown in the drawing). The consumer can be, for example, the heating system of the premises of an agricultural facility, as well as agricultural facilities.

Далее жидкий фреон через дроссельный вентиль 20 подается в испаритель 7 емкости 6. На входе фреона в испаритель 7 емкости 6 его давление падает с давления конденсации до давления кипения фреона, происходит вскипание фреона, поступая в трубку испарителя 7 фреон кипит, энергия, необходимая для кипения, в виде тепловой энергии, забирается от поверхности испарителя 7, охлаждая змеевиковую трубку испарителя 7. Цикл циркуляции фреона замыкается.Further, liquid freon through the throttle valve 20 is supplied to the evaporator 7 of the tank 6. At the inlet of the freon to the evaporator 7 of the tank 6, its pressure drops from the condensation pressure to the boiling pressure of freon, the freon boils up, entering the evaporator tube 7, the freon boils, the energy required for boiling , in the form of thermal energy, is taken from the surface of the evaporator 7, cooling the coil tube of the evaporator 7. The freon circulation cycle is closed.

Охлажденный антифриз из емкости 6 перекачивается в пластины теплообменника 5 емкости 4 циркуляционным насосом 17, которая заполнена водой. Емкости 6 и 4 полностью перекрыты перегородкой 3. The cooled antifreeze from the tank 6 is pumped into the plates of the heat exchanger 5 of the tank 4 by the circulation pump 17, which is filled with water. Tanks 6 and 4 are completely covered by a partition 3.

В емкости 4 с водой расположен пластинчатый теплообменник 5, в котором циркулирует антифриз. При поступлении охлажденного антифриза в теплообменник 5 емкости 4 на поверхности пластин в результате понижения температуры происходит образование льда. При этом за счет образования энергии фазового перехода вода-лед одновременно происходит выделение теплоты, которая поглощается антифризом теплообменника 5 емкости 4, жидкий антифриз нагревается до температуры 65 0С и переносится к теплообменнику потребителя 16. Отработавший антифриз в виде жидкости подается в емкость 6. Цикл циркуляции антифриза замыкается.A plate heat exchanger 5 is located in a tank 4 with water, in which antifreeze circulates. When the cooled antifreeze enters the heat exchanger 5 of the container 4, ice forms on the surface of the plates as a result of the temperature drop. At the same time, due to the formation of the energy of the water-ice phase transition, heat is simultaneously released, which is absorbed by the antifreeze of the heat exchanger 5 of the tank 4, the liquid antifreeze is heated to a temperature of 65 0 С and is transferred to the consumer's heat exchanger 16. The spent antifreeze in the form of a liquid is fed into the tank 6. Cycle the antifreeze circulation is closed.

В качестве потребителя 16 может выступать отопительная система помещения сельскохозяйственного объекта, а также сельскохозяйственных объектов.The consumer 16 may be the heating system of the premises of an agricultural facility, as well as agricultural facilities.

На поверхности пластин теплообменника 5 емкости 4 образуется лед, толщина которого не должна превышать 3,5 см, который легко отделяется при помощи излучателя ультразвука 14. Так как плотность льда меньше плотности воды, лед поднимается вверх в емкости 4, при помощи устройство для перемещения льда 15 лед перемещается, и через перегородку 2 вываливается в емкость 8. Уровень воды в емкости 4 поддерживается подачей холодной водопроводной воды из емкости 12 при помощи циркуляционного насоса 13 в емкость 8, а из емкости 8 - поступлением растопленной воды (водоледяной смеси) при помощи циркуляционного насоса 9 в емкость 4.On the surface of the plates of the heat exchanger 5 of the tank 4, ice forms, the thickness of which should not exceed 3.5 cm, which is easily separated with the help of an ultrasound emitter 14. Since the density of ice is less than the density of water, the ice rises up in the tank 4 using a device for moving ice 15 ice moves, and through the partition 2 falls out into the container 8. The water level in the container 4 is maintained by supplying cold tap water from the container 12 with the help of the circulation pump 13 to the container 8, and from the container 8 by the flow of melted water (water-ice mixture) using the circulation pump 9 into container 4.

В емкости 8 установлен нагревательный элемент 10, который соединен с солнечным коллектором 11. В результате нагревания лед растапливается, переходит в жидкое состояние (температурой 0-1оС), и перекачивается из емкости 8 в емкость 4 при помощи циркуляционного насоса 9. В емкость 4 непрерывно подается холодная водопроводная вода из емкости 12 циркуляционным насосом 13. Цикл циркуляции воды замыкается.A heating element 10 is installed in the tank 8, which is connected to the solar collector 11. As a result of heating, the ice melts, turns into a liquid state (with a temperature of 0-1 about C), and is pumped from the tank 8 to the tank 4 using the circulation pump 9. In the tank 4, cold tap water is continuously supplied from the tank 12 by the circulation pump 13. The water circulation cycle is closed.

Излишки водоледяной смеси из емкости 8 могут быть использованы для охлаждения, например, молока, или для охлаждения помещений сельскохозяйственных объектов (на чертеже не указано).Excess water-ice mixture from tank 8 can be used to cool, for example, milk, or to cool the premises of agricultural facilities (not shown in the drawing).

В емкости 6 установлен блок для электрофизического воздействия 21, который понижает температуру замерзания солевого раствора (антифриза), который затем поступает в пластины теплообменника 5, для увеличения количества намораживаемого льда на ее поверхности и, тем самым, увеличивая количество получаемой энергии фазового перехода вода-лед.A block for electrophysical action 21 is installed in the tank 6, which lowers the freezing point of the salt solution (antifreeze), which then enters the plates of the heat exchanger 5, to increase the amount of freezing ice on its surface and, thereby, increasing the amount of energy received from the water-ice phase transition ...

В качество блока для электрофизического воздействия 21 может применяться сверхвысокочастотный генератор (частота магнетрона 2450 МГц, номинальная мощность – 800 Вт, продолжительность 120 с., объем раствора 50 мл), который понижает температуру замерзания эвтектического раствора концентрацией 23,1 % с -21,2 до -25 оС, а раствора концентрацией 20 % – с -16,6 до -18,5 оС. Также в качество блока для электрофизического воздействия 21 может применяться электрогидравлическая установка (напряженность 35 кВ, электрическая емкость 0,2 мкФ, расстояние воздушного зазора 10 мм, между электродами 10 мм, форма электродов «острие-плоскость», 1000 разрядов, объем 2,5 л), при электрогидравлическом воздействии на 20 % раствор наблюдается понижение температуры замерзания с -16,6 до -19 оС.An ultra-high-frequency generator (magnetron frequency 2450 MHz, rated power 800 W, duration 120 s, solution volume 50 ml) can be used as a block for electrophysical action 21, which lowers the freezing point of a eutectic solution with a concentration of 23.1% from -21.2 to -25 o C, and a solution with a concentration of 20% - from -16.6 to -18.5 o C. Also, an electrohydraulic installation (voltage 35 kV, electric capacity 0.2 μF, distance air gap 10 mm, between the electrodes 10 mm, the shape of the electrodes "point-plane", 1000 discharges, volume 2.5 l), with electrohydraulic action on a 20% solution, a decrease in the freezing point from -16.6 to -19 o C. is observed.

Удельное тепловыделение при фазовом переходе вода-лед: λ=306 кДж/л = 0,085 кВт∙ч/л. Для отопления дома 100 м2 требуется мощность 12,76 кВт. В сутки: 12,76∙24= 306,24 кВт∙ч. Для этого в одном цикле замерзания необходимо: 306,24 (кВт∙ч)/ 0,085 (кВт∙ч/л) = 3602,8 л льда. Объем выработки льда устройства для получения энергии фазового перехода вода-лед составит 150,1 л льда / ч.Specific heat release during the water-ice phase transition: λ = 306 kJ / l = 0.085 kW ∙ h / l. Heating a house of 100 m 2 requires a power of 12.76 kW. Per day: 12.76 ∙ 24 = 306.24 kW ∙ h. To do this, in one freezing cycle it is necessary: 306.24 (kW ∙ h) / 0.085 (kW ∙ h / l) = 3602.8 liters of ice. The volume of ice production of the device for obtaining the energy of the water-ice phase transition will be 150.1 liters of ice / h.

При замораживании 10,75 кг воды выделяется 1 кВт·ч энергии. В одном цикле замерзания в сутки необходимо 10,75·306,24=3292,08 кг воды.When freezing 10.75 kg of water, 1 kWh of energy is released. One freezing cycle per day requires 10.75 * 306.24 = 3292.08 kg of water.

Claims (1)

Устройство для получения энергии фазового перехода вода-лед с пластинчатым теплообменником, содержащее емкость, циркуляционный насос, отличающееся тем, что снабжено испарителем в виде трубки змеевикового типа, пластинчатым теплообменником, компрессором, конденсатором, дроссельным вентилем, солнечным коллектором, устройством для перемещения льда, при этом емкость устройства разделена перегородками с теплоизоляционным материалом на три емкости, емкость для воды с теплообменником, емкость для антифриза с испарителем, и емкость для сбора и растапливания льда, которые соединены трубками с циркуляционными насосами для циркуляции антифриза из емкости для антифриза с испарителем в теплообменник емкости для воды, для циркуляции водоледяной смеси из емкости для сбора и растапливания льда в емкость для воды с теплообменником, для циркуляции холодной водопроводной воды в емкость для сбора и растапливания льда, причем в емкости для антифриза с испарителем установлен блок для электрофизического воздействия, понижающий температуру замерзания антифриза, увеличивая количество получаемой энергии фазового перехода вода-лед, на поверхности теплообменника образуется лед, для отделения льда от поверхности предусмотрен излучатель ультразвука, а внутри теплообменника циркулирует антифриз для переноса энергии фазового перехода вода-лед к теплообменнику потребителя, а лед при помощи устройства для перемещения льда перемещается в емкость для сбора и растапливания льда, в которой установлен нагреватель, соединенный с солнечным коллектором.A device for obtaining the energy of the water-ice phase transition with a plate heat exchanger, containing a container, a circulation pump, characterized in that it is equipped with an evaporator in the form of a coil-type tube, a plate heat exchanger, a compressor, a condenser, a throttle valve, a solar collector, a device for moving ice, when the container of the device is divided by partitions with heat-insulating material into three containers, a container for water with a heat exchanger, a container for antifreeze with an evaporator, and a container for collecting and melting ice, which are connected by tubes with circulation pumps for circulation of antifreeze from the container for antifreeze with an evaporator to the heat exchanger of the container for water, for circulation of a water-ice mixture from a container for collecting and melting ice into a container for water with a heat exchanger, for circulating cold tap water into a container for collecting and melting ice, and a block for electrophysical air is installed in the container for antifreeze with an evaporator action that lowers the freezing point of antifreeze, increasing the amount of energy received from the water-ice phase transition, ice forms on the surface of the heat exchanger, an ultrasound emitter is provided to separate the ice from the surface, and antifreeze circulates inside the heat exchanger to transfer the energy of the water-ice phase transition to the consumer's heat exchanger, and the ice is transported by means of the device for moving ice into a container for collecting and melting ice, in which a heater is installed, connected to a solar collector.
RU2019133588A 2019-10-22 2019-10-22 Apparatus for producing energy of a water-ice phase transition with a plate heat exchanger RU2730865C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019133588A RU2730865C1 (en) 2019-10-22 2019-10-22 Apparatus for producing energy of a water-ice phase transition with a plate heat exchanger

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019133588A RU2730865C1 (en) 2019-10-22 2019-10-22 Apparatus for producing energy of a water-ice phase transition with a plate heat exchanger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2730865C1 true RU2730865C1 (en) 2020-08-26

Family

ID=72238019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019133588A RU2730865C1 (en) 2019-10-22 2019-10-22 Apparatus for producing energy of a water-ice phase transition with a plate heat exchanger

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2730865C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490567C1 (en) * 2012-09-10 2013-08-20 Сергей Викторович Коровкин Method of ice generation
CN107504552A (en) * 2017-09-15 2017-12-22 国网天津市电力公司电力科学研究院 A kind of solar energy earth source heat pump joint energy supplying system and its progress control method
RU2686717C1 (en) * 2018-11-20 2019-04-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет туризма и сервиса" (ФГБОУ ВО "РГУТИС") Apartment heating system
RU193062U1 (en) * 2019-07-17 2019-10-11 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Heat exchanger for water-ice phase transition energy

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490567C1 (en) * 2012-09-10 2013-08-20 Сергей Викторович Коровкин Method of ice generation
CN107504552A (en) * 2017-09-15 2017-12-22 国网天津市电力公司电力科学研究院 A kind of solar energy earth source heat pump joint energy supplying system and its progress control method
RU2686717C1 (en) * 2018-11-20 2019-04-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет туризма и сервиса" (ФГБОУ ВО "РГУТИС") Apartment heating system
RU193062U1 (en) * 2019-07-17 2019-10-11 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ" (ФГБНУ ФНАЦ ВИМ) Heat exchanger for water-ice phase transition energy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU193062U1 (en) Heat exchanger for water-ice phase transition energy
RU2686717C1 (en) Apartment heating system
US4474031A (en) Heatpump
Eames et al. An experimental investigation into the integration of a jet-pump refrigeration cycle and a novel jet-spay thermal ice storage system
US3404536A (en) In situ flash freezing and washing of concentrated solutions
RU194308U1 (en) Heat exchanger for water-ice phase transition energy
CN108151386B (en) Refrigerating system for making ice by brine and operation method
RU2732603C1 (en) Apparatus for producing energy of a water-ice phase transition
RU192027U1 (en) HEAT EXCHANGE DEVICE FOR WATER TREATMENT SYSTEM BY RECRYSTALLIZATION METHOD
US3385074A (en) Freeze crystallization, washing and remelting on a common rotary surface
KR100881328B1 (en) Heat Pump apparatus
RU2169032C1 (en) Device for effective preparation of fresh water by condensation of water vapor from air
RU2730865C1 (en) Apparatus for producing energy of a water-ice phase transition with a plate heat exchanger
RU2767525C1 (en) Ice generator on flat heat exchanger with electrophysical effect
RU2732581C1 (en) Apparatus for producing energy of water-ice phase transition
RU2733527C1 (en) Device for obtaining energy of water-ice phase transition with thermoelectric module
RU2769853C2 (en) Device for producing energy of water-ice phase transition
RU2715858C1 (en) Apparatus for producing energy of a water-ice phase transition
JP2023501489A (en) A device that collects water vapor in the atmosphere
JP2560104B2 (en) In-pipe ice making unit and in-pipe ice making method
RU2655732C1 (en) Energy-saving refrigeration unit with combined natural and artificial cold accumulator for livestock farms
RU2423824C1 (en) Refrigerating plant for milk cooling using natural and artificial cold
RU197873U1 (en) DEVICE FOR PRODUCING ICE WATER
WO2015099547A1 (en) Feed collector, particularly for a multiple source heat pump
EA012195B1 (en) Device for deicing for an air-cooler for the refrigerated showcase of shop equipment