RU194499U1

RU194499U1 - PHASE TRANSITION HEAT BATTERY

Info

Publication number: RU194499U1
Application number: RU2019118767U
Authority: RU
Inventors: Петр Леонидович Лекомцев; Константин Сергеевич Калугин; Михаил Леонидович Шавкунов
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2019-12-12

Abstract

Тепловой аккумулятор может использоваться для повышения надежности систем отопления и горячего водоснабжения промышленных, сельскохозяйственных, бытовых помещений. Может быть использован для выравнивания графиков пиковой нагрузки котельных, а также для выравнивания графиков выработки теплоты в системах на базе возобновляемых источников энергии. Фазопереходный тепловой аккумулятор, включающий корпус с теплоизоляцией, теплоаккумулирующим материалом, выполненым из фазопереходного вещества, и магнитострикционным вибратором, расположеным на корпусе теплового аккумулятора, внутри которого расположены подводящий и отводящий трубопроводы в виде змеевиков. Техническим результатом является увеличение скорости процесса теплопередачи, а соответственно и скорости зарядки аккумулятора. 1 ил.A heat accumulator can be used to increase the reliability of heating and hot water systems in industrial, agricultural, and domestic premises. It can be used to equalize the peak load schedules of boiler houses, as well as to align the heat generation schedules in systems based on renewable energy sources. Phase-transitional heat accumulator, including a housing with thermal insulation, heat-accumulating material made of phase-transition material, and a magnetostrictive vibrator located on the body of the heat accumulator, inside which there are inlet and outlet pipelines in the form of coils. The technical result is to increase the speed of the heat transfer process, and accordingly the charging speed of the battery. 1 ill.

Description

Тепловой аккумулятор относится к области теплотехники и может использоваться для повышения надежности систем отопления и горячего водоснабжения промышленных, сельскохозяйственных, бытовых помещений. Может быть использован для выравнивания графиков пиковой нагрузки котельных, а также для выравнивания графиков выработки теплоты в системах на базе возобновляемых источников энергии.A heat accumulator belongs to the field of heat engineering and can be used to increase the reliability of heating and hot water systems in industrial, agricultural, and domestic premises. It can be used to equalize the peak load schedules of boiler houses, as well as to align the heat generation schedules in systems based on renewable energy sources.

Известен «Тепловой аккумулятор» (патент РФ №2253807 С1 по МПК F24H 7/00 заявлено 30.08.2004, опубликовано 10.06.2005, Бюл. №16), который представляет собой корпус с теплоизоляцией и твердым теплоаккумулирующим материалом, внутри которого расположены подводящий и отводящий трубопроводы в виде змеевиков, отличающийся тем, что он снабжен пневматическими вибраторами, волноводы которых закреплены на упомянутых трубопроводах перед входом в аккумулятор, и гасителями вибраций, размещенными в местах прохождения трубопроводов через корпус.The well-known "Thermal battery" (RF patent No. 2253807 C1 according to IPC F24H 7/00 is claimed on August 30, 2004, published on June 10, 2005, Bull. No. 16), which is a case with thermal insulation and solid heat-accumulating material, inside of which there is a supply and a discharge pipelines in the form of coils, characterized in that it is equipped with pneumatic vibrators, the waveguides of which are mounted on the said pipelines before entering the battery, and vibration dampers located in the places where the pipelines pass through the housing.

Недостатком данного устройства является применение воздушного вибратора, для работы которого требуется компрессор, потребляющий значительное количество электроэнергии, что приводит к излишним экономическим затратам. Также установка пневматических вибраторов на трубопроводы не повышает интенсивность отвода теплоты из толщи теплоаккумулирующего материала, где теплота продолжает передаваться лишь за счет теплопроводности теплоаккумулирующего материала.The disadvantage of this device is the use of an air vibrator, which requires a compressor that consumes a significant amount of electricity, which leads to unnecessary economic costs. Also, the installation of pneumatic vibrators in pipelines does not increase the intensity of heat removal from the thickness of the heat-accumulating material, where heat continues to be transmitted only due to the heat conductivity of the heat-accumulating material.

Известно изобретение, выбранное в качестве ближайшего аналога, (патент РФ №2292002 С1 по МПК F24H 7/00 заявлено 07.10.2005, опубликовано 20.01.2007, Бюл. №2) под названием «Тепловой аккумулятор», который представляет собой корпус с изоляцией и твердым теплоаккумулирующим материалом, внутри которого расположены подводящий и отводящий трубопроводы в виде змеевиков, отличающийся тем, что он снабжен магнитострикционными вибраторами со спектром частот 21,3 кГц и амплитудой колебаний 0,1 мм, волноводы которых закреплены на упомянутых трубопроводах перед входом в аккумулятор.The invention is known, selected as the closest analogue (RF patent No. 2292002 C1 according to IPC F24H 7/00, filed October 7, 2005, published January 20, 2007, Bull. No. 2) under the name "Thermal battery", which is a housing with insulation and solid heat-accumulating material, inside which there are inlet and outlet pipelines in the form of coils, characterized in that it is equipped with magnetostrictive vibrators with a frequency spectrum of 21.3 kHz and an oscillation amplitude of 0.1 mm, the waveguides of which are fixed on the said pipelines before entering battery.

Недостатком теплового аккумулятора по прототипу является то, что возбуждение турбулентного потока в теплообменнике не повышает интенсивность отвода теплоты из толщи теплоаккумулирующего материала, в теплоаккумулирующем материале теплота продолжает передаваться лишь за счет теплопроводности. Также при установке магнитострикционных вибраторов на подводящих и отводящих змеевиках значительную часть энергии поглощают сами теплообменники, а также теплоносители, проходящие по теплообменникам. Оставшейся энергии недостаточно для создания кавитации во всем объеме теплоаккумулирующего материала. Кроме этого, частота в 21,3 кГц не может быть признана оптимальной для различных типов тепловых аккумуляторов.The disadvantage of the heat accumulator according to the prototype is that the excitation of a turbulent flow in the heat exchanger does not increase the intensity of heat removal from the thickness of the heat-accumulating material, in the heat-accumulating material, heat continues to be transmitted only due to thermal conductivity. Also, when installing magnetostrictive vibrators on supply and discharge coils, a significant part of the energy is absorbed by the heat exchangers themselves, as well as the heat carriers passing through the heat exchangers. The remaining energy is not enough to create cavitation in the entire volume of the heat-accumulating material. In addition, the frequency of 21.3 kHz cannot be considered optimal for various types of thermal batteries.

Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель- повышение энергетической эффективности работы фазопереходного теплового аккумулятора.The task to which the proposed utility model is aimed is to increase the energy efficiency of the phase-transition heat accumulator.

Техническим результатом является увеличение скорости процесса теплопередачи, а соответственно и скорости зарядки аккумулятора.The technical result is to increase the speed of the heat transfer process, and accordingly the charging speed of the battery.

Такой технический результат достигается тем, что фазопереходный тепловой аккумулятор включает корпус с теплоизоляцией, фазопереходным теплоаккумулирующим материалом и магнитострикционным вибратором, внутри которого расположены подводящий и отводящий трубопроводы в виде змеевиков, причем магнитострикционный вибратор расположен на корпусе теплового аккумулятора.This technical result is achieved by the fact that the phase-transition heat accumulator includes a housing with thermal insulation, phase-transition heat-accumulating material and a magnetostrictive vibrator, inside of which there are inlet and outlet pipelines in the form of coils, and the magnetostrictive vibrator is located on the case of the heat accumulator.

На фиг. 1 представлена схема теплового аккумулятора.In FIG. 1 shows a diagram of a heat accumulator.

Тепловой аккумулятор включает в себя корпус 1 с теплоизоляцией 2, внутри которого расположен теплоаккумулирующий материал 3, представляющий собой фазопереходное вещество, например парафин. Тепловой аккумулятор имеет подводящий 4 и отводящий трубопровод 5 в виде змеевиков, магнитострикционный вибратор 6 подключенный к ультразвуковому генератору 8, и гасители вибрации 7.The heat accumulator includes a housing 1 with thermal insulation 2, inside of which is located a heat-storage material 3, which is a phase-transition substance, for example paraffin. The heat accumulator has a supply 4 and a discharge pipe 5 in the form of coils, a magnetostrictive vibrator 6 connected to an ultrasonic generator 8, and vibration dampers 7.

Тепловой аккумулятор работает следующим образом. Горячий теплоноситель подается в трубопровод 4 и, проходя по нему, отдает теплоту теплоаккумулирующему материалу 3. Одновременно с этим включается ультразвуковой генератор 8, вследствие чего начинает работать магнитострикционный вибратор 6, и т.к. он жестко связан (на молекулярном уровне посредством электросварки) с корпусом 1, то в последнем возникают ультразвуковые колебания, которые эффективно приводят в движение расплавившийся теплоаккумулирующий материал, что значительно увеличивает скорость процесса теплопередачи, а соответственно и скорость зарядки аккумулятора.Thermal battery operates as follows. The hot heat carrier is supplied to the pipeline 4 and, passing through it, gives off heat to the heat-accumulating material 3. At the same time, the ultrasonic generator 8 is turned on, as a result of which the magnetostrictive vibrator 6 starts to work, and since Since it is rigidly connected (at the molecular level by means of electric welding) with the housing 1, in the latter there are ultrasonic vibrations that effectively drive the molten heat-accumulating material, which significantly increases the speed of the heat transfer process and, accordingly, the charging speed of the battery.

Аналогично происходит процесс разрядки аккумулятора.Similarly, the process of discharging the battery.

Холодный теплоноситель подается по трубопроводу 5 в нижнюю часть теплового аккумулятора и, проходя по нему, забирает теплоту у теплоаккумулирующего материала 3. Одновременно с этим включается ультразвуковой генератор 8 и магнитострикционный вибратор 6, и далее процесс проходит аналогично, как и при зарядке теплового аккумулятора.Cold coolant is supplied through pipeline 5 to the lower part of the heat accumulator and, passing through it, takes away heat from the heat-accumulating material 3. At the same time, the ultrasonic generator 8 and magnetostrictive vibrator 6 are turned on, and then the process proceeds similarly as when charging the heat accumulator.

Во избежание распространения колебаний на подающие трубопроводы 4 и 5 в местах их ввода и вывода из корпуса 1 установлены гасители вибрации 7, изготовленные из вакуумированной резины.In order to avoid the propagation of vibrations to the supply pipelines 4 and 5, vibration dampers 7 made of evacuated rubber are installed at the points of their input and output from the housing 1.

Claims

Phase-transitional heat accumulator, including a housing with thermal insulation, phase-transition heat-accumulating material and a magnetostrictive vibrator, inside which there are inlet and outlet pipelines in the form of coils, characterized in that the magnetostrictive vibrator is located on the case of the heat accumulator.