SU49657A1

SU49657A1 - Heat pump (ram)

Info

Publication number: SU49657A1
Application number: SU182110A
Authority: SU
Inventors: М.А. Велле
Original assignee: М.А. Велле
Priority date: 1935-12-12
Filing date: 1935-12-12
Publication date: 1936-08-31

Description

За последние годы начал примен тьс новый вид отоплени с помощью так называемого теплового насоса (тарана).In recent years, a new type of heating has been applied with the help of the so-called heat pump (ram).

В принципе тепловой насос представл ет собой машину, состо щую из следующих основных частей: испарител , компресС(ра, конденсатораГIn principle, a heat pump is a machine consisting of the following main parts: evaporator, compressor (pa, condenser)

Работа этой машины протекает в такой последовательности. Первоначально как в испарителе, так и в конденсаторе имеетс известное количество какойнибудь жидкости (например NHg) при температуре t.The work of this machine proceeds in such a sequence. Initially, both in the evaporator and in the condenser there is a known amount of some kind of liquid (for example, NHg) at temperature t.

С помощью компрессора создаетс разрежение над поверхностью жидкости в испарителе, в результате чего жидкость начинает там испар тьс . Образовавшиес пары перегон ютс компрессором под давлением в конденсатор. Так как при испарении жидкости поглощаетс тепло, температура жидкости в испарителе понижаетс и притом тем больше, чем больше созданное над ней разрежение.With the help of a compressor, a vacuum is created above the surface of the liquid in the evaporator, as a result of which the liquid begins to evaporate there. The resulting vapors are distilled under pressure into the condenser by a compressor. Since heat is absorbed by evaporation of a liquid, the temperature of the liquid in the evaporator decreases and, moreover, the greater the vacuum created above it.

При нагнетании паров в конденсатор происходит обратное вление, т. е. температура паров, а затем и жидкости в конденсаторе -повышаетс и притом в пр мой зависимости от -величины сдавливани паров.When the vapor is injected into the condenser, a reverse phenomenon occurs, i.e., the temperature of the vapor, and then the liquid in the condenser rises and, moreover, is directly dependent on the magnitude of vapor pressure.

В общем, в результате работы компрессора происходит понижение первоначальной температуры рабочей жидкости в испарителе и повышение температуры жидкости в конденсаторе.In general, as a result of compressor operation, the initial temperature of the working fluid in the evaporator decreases and the temperature of the liquid in the condenser rises.

После того, как жидкость в конденсаторе достаточно нагреетс и ее дальнёйшее нагревание станет излишним, можно приступить к отводу вновь доставл емого в конденсатор тепла, т. е. иначе говор , к эксплоатации отопительной сети.After the liquid in the condenser heats up sufficiently and its further heating becomes superfluous, it is possible to proceed to the removal of the heat that is again delivered to the condenser, i.e. in other words, to the operation of the heating network.

Чтобы при этом не п.роисходило дальнейшее понижение те гтьературы жидкости в испарителе и в нем установилс определенный температурный режим , к жидкости испарител следует подводить извне ровно столько тепла, сколько расходуетс в отопительной сети.So that further reduction of the temperature of the liquid in the evaporator and a certain temperature setting is established in this case, exactly as much heat as is consumed in the heating network must be supplied from the outside to the evaporator liquid.

В силу того, что температура в испарителе достаточно низка, потребное тепло дл него может быть заимствовано от окружающего воздуха или имеющегос источника воды.Due to the fact that the temperature in the evaporator is sufficiently low, the required heat for it can be borrowed from the surrounding air or an existing water source.

В тех случа х, когда источником тепла вл етс вода, последн отдает испарителю свое тепло либо охлажда сь, либо, как это большей частью бывает, превраща сь сама в лед.In those cases, when the heat source is water, the latter gives its heat to the evaporator either to cool or, as it mostly happens, to turn itself into ice.

Отбрасыва все промежуточные стадии можно сказать, что получение гор чей воды, идущей на отопление, происходит за счет замерзани другой части воды. Подобный процесс, согласно второму закону термодинамики, не можетBy discarding all the intermediate stages, it can be said that the production of hot water for heating is due to the freezing of another part of the water. A similar process, according to the second law of thermodynamics, cannot

протекать самопроизвольно и требует известных затрат механической энергии. Такие затраты действительно имеют место в виде работы компрессора, который приводитс в движение какимнибудь двигателем.flow spontaneously and requires a known cost of mechanical energy. Such costs do occur in the form of a compressor, which is driven by some kind of engine.

Обычно таким двигателем вл етс электродвигатель, получающий ток от гидросиловой или ветросиловой установки , но никак не двигатель, работающий в результате сгорани топлива, ибо в последнем случае тепло, идущее на отопление, может быть непосредственно получено при сжигании топлива. Впрочем практически возможен еще и такой случай, когда компрессор теплонасоса приводитс в движение тепловым двигателем низконапорного типа, т. е. двигателем, работающим за счет небольшой разности температур.Typically, such an engine is an electric motor that receives current from a hydro-power or wind-powered installation, but not an engine that operates as a result of fuel combustion, because in the latter case, the heat supplied for heating can be directly obtained by burning fuel. However, it is also practically possible that a heat pump compressor is driven by a low-pressure type heat engine, i.e. an engine operating due to a small temperature difference.

Например, может иметь место такой случай. Имеетс источник тепла при температуре, скажем, -|- 30°. Имеетс также холодный источник с температурой -1-5°. Температурный интервал от -{-5° до -|-30° может быть, как известно, использован дл получени механической энергии. В то же врем дл целей отоплени может понадобитьс температура более высока , чем у источника тепла, например в 50°. В этом случае очевидно (так же, как и при наличии ветровой или вод ной энергии) может оказатьс разумным затратить получающуюс механическую энергию на приведение в действие компрессора теплового насоса с целью получени требуемой температуры -1-50.For example, there may be such a case. There is a heat source at a temperature of, say, - | - 30 °. There is also a cold spring with a temperature of -1-5 °. The temperature range from - {- 5 ° to - | -30 ° can, as is known, be used to generate mechanical energy. At the same time, for heating purposes, it may be necessary to have a temperature higher than that of a heat source, for example 50 °. In this case, it is obvious (as well as in the presence of wind or water energy) it may be reasonable to spend the resulting mechanical energy to drive the heat pump compressor in order to obtain the required temperature -1-50.

Итак, наличие температурного перепада между -f-30 и -|-5° дает возможность получить механическую энергию, а наличие последней, т. е. наличие двигател позвол ет в свою очередь достигнуть высокой температуры, могущей удовлетворить нуждам отоплени .So, the presence of a temperature difference between -f-30 and - | -5 ° makes it possible to obtain mechanical energy, and the presence of the latter, i.e., the presence of a motor, in turn, makes it possible to reach a high temperature that can satisfy heating needs.

Предлагаемый тепловой насос (таран), заимствующий теплоту из окружающей среды (воздуха, воды и т. п.), основан на получении высокой температуры за счет имеющегос температурного перепада , не прибега к предварительному получению механической энергии в виде полуфабриката.The proposed heat pump (ram), which borrows heat from the environment (air, water, etc.), is based on obtaining high temperature due to the existing temperature difference, without resorting to the preliminary production of mechanical energy in the form of a semi-finished product.

На чертеже изображена схема теплового насоса (тарана).The drawing shows a diagram of the heat pump (ram).

Пар из котла 7 низкой температуры подводитс с некоторой упругостью по трубе 2 в клапанную коробку 3. Последн снабжена двум клапанами, из которых один 4 открываетс внутрь дл сообщени коробки 3 посредством тру,бы 7 с конденсатором б низкой температуры , а другой 5 открываетс наружу и посредством трубы 8 сообщает коробку 3 с конденсатЪром 9 высокой температуры, сквозь который пропущен трубопровод отопительной сети 70.The steam from the low temperature boiler 7 is supplied with some elasticity through pipe 2 to the valve box 3. The latter is equipped with two valves, of which one 4 opens inwards to communicate box 3 through a pipe, 7 would have a low temperature condenser b, and the other 5 open outwards and through pipe 8, it communicates a box 3 with a high-temperature condensate 9 through which the pipeline of the heating network 70 is passed.

При открытии клапана 4 пар получает возможность nfJOTeKaTb из котла 7 низкой температуры в холодный конденсатор б. При этом скорость движени пара будет увеличиватьс до тех пор, пока, под динамическим , давлением пара на нижнюю поверхность клапана 4, должно витьс резкое повыщение давлени в клапанной коробке., а значит и нагревание в ней пара.When the valve is opened, 4 pairs get the possibility of nfJOTeKaTb from the low-temperature boiler 7 to the cold condenser b. At the same time, the rate of movement of the steam will increase until, under the dynamic pressure of steam on the lower surface of valve 4, there should be a sharp increase in pressure in the valve box, and hence the heating of steam in it.

Повыщенное давление в коробке заставит приоткрытьс наружу клапан 5, причем- гор чий пар получит возможность выхода в конденсатор 9 высокой температуры, в котором теплота сжижени передаетс - теплоносителю отопительной сети JO.The increased pressure in the box will cause the valve 5 to open slightly, and the hot steam will be able to exit to the high-temperature condenser 9, in which the heat of liquefaction is transferred to the heating medium of the heating network JO.

Так как клапанна коробка 3 соединена трубой 2 с котлом 7 низкой температуры , в котором давление пара в данный момент меньше, чем в коробке 3, то должно произойти через некоторое врем уменьшение давлени в коробке . В результате клапан 5 ,должен будет закрытьс , а клапан 4-снова открытьс и т. д.Since the valve box 3 is connected by a pipe 2 with a low-temperature boiler 7, in which the vapor pressure is currently less than that in box 3, a pressure reduction in the box should occur after some time. As a result, valve 5 will have to close and valve 4 will open again, etc.

Рабочей жидкостью дл теплового насоса может служить целый р д; веществ , в том числе и вода, а также и пары жидкости, кип щей при низкой температуре.The working fluid for a heat pump can be a whole series; substances, including water, as well as vapors of a liquid boiling at a low temperature.

Небольшие температурные перепады встречаютс в виде теплых промыщленных вод, подлежащих охлаждению и разности температур воды под лед ным покровом и воздуха в Арктике в зимний период.Small temperature differences occur in the form of warm industrial waters to be cooled and temperature differences of water under the ice cover and air in the Arctic during the winter period.

касдетс последней области, то здесь значение теплового насоса (тарана) совершенно очевидно, ибо сно, что получение тепла в период пол рной зимы так же, а то и бодее соблазнительно , чем получение энергии. cassettes last area, here the value of the heat pump (ram) is quite obvious, for it is clear that obtaining heat during the polar winter is also tempting more than getting energy.

Однако и при использовании тепла промышленной оборотной воды, тепловой насос (таран) сможет представл ть интерес, в особенности, если окажетс , что он будет сам дешевле стоить, а также проще эксплоатироватьс , чем паровые турбины низкого давлени .However, when using heat from industrial recycled water, a heat pump (ram) can be of interest, especially if it turns out that it will cost less, and it is also easier to operate than low-pressure steam turbines.

Предмет изобретени .The subject matter of the invention.

Claims

1. Heat pump (ram), borrowing heat from the environment of air, water, etc., characterized by the use of a box with two valves,

of which the valve 4, opening inwards, is intended to drain part of the steam flowing from the low temperature boiler to the low temperature condenser, and valve 5, opening to the outside, is intended to drain the rest of the steam to the high temperature condenser, in which the heat of liquefaction is transferred to the heating medium network.

2. Application in the heat pump according to claim 1 as a working substance of liquid vapors boiling at a low temperature.