початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2213912

СОНЯЧНИЙ ЕНЕРГЕТИЧНИЙ КОМПЛЕКС

Ім'я винахідника: Єжов В.С.
Ім'я патентовласника: Курський державний технічний університет
Адреса для листування: 305040, г.Курск, вул. 50 років Жовтня, 94, КДТУ, ОНБ, Проректору з наукової роботи КДТУ
Дата початку дії патенту: 2001.11.05

Пристрій відноситься до геліотехніці, а саме до засобів отримання тепла, холоду і електрики за допомогою сонячної енергії. Пристрій містить геліоприймача, що складається з геліопокритія з каналами, які розділені поперечними перегородками, що утворюють ступені підйому, виконаними з пористого матеріалу висотою, рівній висоті підняття рідини в капілярі, і порожнисті парові камери висотою, що дорівнює діаметру парового бульбашки, і забезпечені нижнім колектором і верхнім барабаном , ежектор, конденсатор, акумулятор тепла, випарник, акумулятор холоду, дросель, турбогенератор з конденсатором, з'єднані між собою системою трубопроводів з гідрозатворів, причому турбогенератор пов'язаний електропроводів з електричним акумулятором. Технічний результат досягається за рахунок підвищення ефективності та розширення функціональних можливостей пристрою.

ОПИС ВИНАХОДИ

Пропонований винахід відноситься до геліотехніці, зокрема до засобів отримання тепла, холоду і електрики за допомогою сонячної енергії.

Відома система сонячного теплопостачання будівлі, яка містить геліоприймача, пов'язаний з ним прямими і зворотними трубопроводами акумулятор тепла, теплообмінник передачі тепла, циркуляційний насос, який регулює рухливий екран, ежектор, встановлений в повітряному обсязі акумулятора тепла, запірно-регулююча арматура [1].

До недоліків відомого пристрою відносяться наявність циркуляційного насоса і регулює екрану, що знижує ефективність і ККД пристрою, а й залежність температури охолоджуваного агента від температури зовнішнього повітря, що обмежує параметри одержуваного енергоносія.

Більш близьким до пропонованого пристрою є сонячна установка кондиціонування повітря, що складається з геліоприймача, виконаного з геліопокритія з каналами для теплоносія, циркуляційного насоса, компресора, випарника, конденсатора, акумулятора тепла, дроселя, теплообмінників, запірно-регулюючої апаратури (магнітних вентилів), з'єднаних між собою системою трубопроводів, яка працює в режимі отримання тепла в холодний період і в режимі отримання холоду в теплий період [2, с. 323].

Недоліками відомого пристрою є необхідність використання циркуляційного насоса і компресора, що ускладнює його конструкцію, знижує ефективність і надійність, а й неможливість одночасного отримання різних видів енергії: тепла, холоду, електрики, що обмежує функціональний діапазон пристрою.

Завданням, на вирішення якої спрямовано пропоноване винахід, є підвищення ефективності використання сонячної енергії та розширення функціональних можливостей пристрою.

Поставлена ​​задача реалізується в сонячному енергетичному комплексі, що містить геліоприймача, виконаний з геліопокритія з каналами, які розділені поперечними перегородками, що утворюють ступені підйому, виконаними з пористого матеріалу з порами у вигляді вертикальних конічних капілярів, звернених вершиною усіченого конуса вгору, висотою, рівною або меншою висоти підйому рідини силами поверхневого натягу, і порожнисті парові камери висотою, що дорівнює діаметру парового бульбашки робочої рідини, а нижні і верхні торці каналів геліоприймача забезпечені нижнім колектором і верхнім барабаном, відповідно, ежектор, конденсатор, акумулятор тепла, випарник, акумулятор холоду, дросель, турбогенератор з конденсатором, з'єднані між собою системою трубопроводів, забезпеченою запірно-регулюючої апаратурою і гідрозатворів, причому турбогенератор пов'язаний електропроводів з електричним акумулятором.

Технічним результатом пропонованого винаходу є одночасне отримання за допомогою сонячної енергії тепла, холоду і електрики.

На кресленні представлений пропонований сонячний енергетичний комплекс. Сонячний енергетичний комплекс (ПЕК) містить геліоприймача 1, що складається з геліопокритія 2, каналів 3 циркуляції робочого тіла (парожидкостной суміші), які розділені поперечними перегородками, що утворюють ступені підйому 4, виконаними з пористого матеріалу з порами у вигляді вертикальних конічних капілярів 5 висотою рівною H _1, і порожнисті парові камери з висотою, рівною Н _2, причому нижні і верхні торці каналів 3 геліоприймача 1 з'єднані з нижнім колектором 7 і верхнім барабаном 8 відповідно, який в свою чергу пов'язаний трубопроводами через вентиль 9 з ежектором 10, конденсатором 11, акумулятором тепла 12, випарником 13, акумулятором холоду 14 і через дросель 15 і гідрозатвор 16 висотою h з нижнім колектором 7, а через вентиль 17 з турбогенератором 18 і конденсатором 19, і з'єднаних з рештою системи трубопроводів, причому турбогенератор 18 з'єднаний електропроводів з електричним акумулятором 20 .

В основу роботи пропонованого СЕК поряд з використанням сонячної енергії, принципів дії ежекторной холодильної машини і турбогенератора покладено властивість рідини створювати в капілярах капілярний тиск, що визначається за формулою Лапласа



де - Коефіцієнт поверхневого натягу, Н / м;

r '- середній радіус кривизни меніска рідини в капілярі, м;

і підйом рідини за рахунок цього тиску на висоту (прийняту за висоту ступені підйому)



де g - прискорення вільного падіння, м / с ^2;

- Кут змочування, град;

r - радіус капіляра, м;

r = r'cos (В разі повного змочування cos = 1).

Для забезпечення руху парожидкостной суміші в ступені підйому 4 тільки вгору капіляри 5 повинні володіти позитивним капілярним потенціалом, для чого виконані у формі вертикальних усічених конусів (нижній радіус r ₁ більше верхнього радіуса r ₂ [3, с. 303, 304].

Для забезпечення підйому парожидкостной суміші і підвищення тиску пара в каналах 3 геліоприймача 1 від тиску робочої рідини Р _до на I-го ступеня 4 до тиску Р ₀ на верхній передбачений ступінчастий підйом парожидкостной суміші на висоту Н ₁ на кожного ступеня 4, для чого на вході в капіляри 5 кожному ступені підйому 4 створюється вільна поверхня рідини за рахунок її властивості при кипінні утворюватибульбашки пара діаметром



де d ₀ - діаметр бульбашки пари, м;

f - частота утворення бульбашок пари, 1 / с;

- Щільність рідини і пара, відповідно, кг / м ³ [4, с. 153], розмір якого прийнято за відстань Н ₂ між ступенями підйому рідини 4 і, відповідно, висоту парової камери 6.

В якості робочої рідини СЕК можуть бути використані вода, аміак, різні види хладонов в залежності від призначення одержуваного пара і параметрів теплоносія.

СЕК працює наступним чином.

Перед початком роботи контур СЕК заповнюється таким чином, щоб були заповнені ступені підйому 4, парові камери 6 в каналах 3 геліоприймача 1 до заповнення наполовину верхнього барабана 8. У міру нагрівання геліоприймача 1 робоча рідина нагрівається і починає рухатися в каналах 3 вгору, а в циркуляційному контурі, утвореному опускним трубопроводом з гідрозатворів 16, висота якого h забезпечує опір рівне різниці робочих тисків у верхньому барабані 8, Р ₁ і конденсаторі 11, Р ₂ і ділянкою конденсатопроводу від дроселя 15 до нижнього колектора 7, вниз за рахунок сил природного циркуляційного тиску Р _e аналогічно руху рідкого теплоносія в системах опалення [5, с. 300], створюючи тим самим загальний рух рідини в контурі циркуляції геліоприймача 1 і виділяючи пар з рідини, що нагрівається. У міру нагрівання робочої рідини під стінами каналів 3, що примикають до геліопріемному покриттю 2, починається її кипіння, що тягне за собою утворення парових бульбашок, які локалізуються в парових камерах 6, висота яких Н ₂ обумовлена діаметром парового бульбашки d ₀ і визначається за рівнянням ( 3). При цьому частина парових камер 6, віддалена від геліопокритія 2, ще заповнена робочою рідиною, і тут триває рух рідини за рахунок природного циркуляційного тиску Р _е. При збільшенні потоків тепла від геліопокритія 2 ширина парової прошарку в парових камерах 6 збільшується до значення S, величину якої приймають в залежності від інтенсивності сонячного опромінення і властивостей геліопокритія 2.

Парові прошарку в парових камерах 6 обумовлюють створення на вході в кожну щабель підйому 4 і, відповідно, на вході в кожен капіляр 5 вільну поверхню рідини, утворену зовнішньої плівкою парового міхура, забезпечуючи тим самим підйом парової суміші за рахунок капілярних сил в кожному ступені підйому 4 через капіляри 5, форма яких у вигляді звужується до верху конуса з радіусами r ₁ і r _2, відповідно, визначає рух парожидкостной суміші тільки вгору в сторону вершини конуса (кут конусності приймається за рекомендаціями для конічних насадков [6, с. 298]. При цьому в капілярах 5 створюється капілярний тиск, що дозволяє підняти парожідкостная суміш в кожному ступені 4 на висоту, меншу або рівну H _1, яка визначається за формулою (2) і уточнене значення якої приймають з конструктивних міркувань. в результаті тиск на кожній вишеследующей ступені 4 зростає в порівнянні з тиском на попереднього ступеня на величину капілярного тиску Р _с, що визначається за формулою (1), і, таким чином, тиск пари на виході з барабана 8 буде більше тиску на вході рідини в нижній колектор 7 геліоприймача 1 на величину

P = _P c n ... (4),

де n - число ступенів капілярного підйому, шт.

Повний тиск пара P ₁ на виході верхнього барабана 8 дорівнюватиме

Р ₁ = Р _до + Р ... (5),

де р _до - тиск рідини на вході в нижній колектор 7.

Перенесення рідини і пара в парових камерах 6 від верхньої поверхні нижньої ступені підйому 4 до нижньої поверхні вишерасположенной ступені 10 і, відповідно, до входу в капіляри 11 здійснюється дифузією і конвекцією відповідно до закону тепломассобмена [7, с. 132, 262].

Далі в верхньому барабані при тиску P ₁ з парожидкостной суміші виділяється пар, який ділиться на дві частини, а відокремилася рідина опускається в контур циркуляції. При цьому одна частина отриманого пара з верхньої частини барабана 8 через регулювальний вентиль 9 надходить в ежектор 10, який засмоктує вторинний пар з випарника 13, створюючи там розрідження Р ₃ і знижуючи тиск до Р _2, звідки пар направляється в конденсатор 11, де кондиціонує, віддаючи тепло конденсації теплоносія, який направляють споживачеві і в акумулятор тепла 12, а отриманий конденсат з тиском Р _до ~ Р ₂ (без урахування опорів) частково надходить в нижній колектор 7, змішуючись в циркуляційному контурі з котельної рідиною, частково ж через дросель 15, де дросселируется до тиску розрідження Р _3, в випарник 13, де при розрідженні Р _3, знижується температура кипіння робочої рідини, відбувається її випаровування при низькій температурі з утворенням вторинного пара, засмоктуваного ежектором 10, охолодження хладоагента, який далі направляють споживачеві і в акумулятор холоду 14.

Іншу частину отриманого пара з тиском Р ₁ з верхнього барабана 8 через регулювальний вентиль 17 направляють в турбогенератор 18, що виробляє електричний струм, який відправляють споживачеві і в електричний акумулятор 20, а "пом'ятий пар" після турбогенератора 18 з тиском Р ₃ надходить в конденсатор 19 , де конденсується, віддаючи тепло теплоносія, який направляється далі в тепловий акумулятор 12, що утворився конденсат змішується з рештою конденсатом, що надходять у випарник 13 після дроселя 15.

Кількість і параметри пара, одержуваного в геліоприймача 1 і, відповідно, кількість і параметри всіх видів енергії, що виробляються СЕК, залежать від інтенсивності сонячного опромінення, числа ступенів підйому 4 і площі їх перетину в каналах 3 геліоприймача 1, кількісних і якісних характеристик геліопріемного покриття 2 та іншого обладнання, а й властивостей робочої рідини.

Таким чином, пропонований СЕК забезпечує одночасне отримання тепла, холоду і електрики з використанням сил поверхневого натягу, що збільшує ефективність і розширює діапазон застосування сонячної енергії.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. А.с. СРСР 1657895, М.кл. F 24 J 2/42, 1991.

2. В.Н. Богословський та ін. Кондиціювання повітря і холодопостачання. М .: Стройиздат, 1985, 367 с.

3. А.В. Ликов, Тепломассообмен. Довідник. М .: Енергія, 1978, 480 с.

4. А.М. Кутєпов та ін. Гідродинаміка і теплообмін при паротворенні. М.: Вища. школа, 1977, 352 с.

5. В.Н. Богословський, А.Н. Сканаві. Опалення. М .: Стройиздат, 1991, 736 тс.

6. А. Д. Альтшуль, П.Г. Кисельов. Гідравліка та аеродинаміка. М .: Стройиздат, 1975, 328 с.

7. А.І. Плановський, П.І. Миколаїв. Процеси і апарати хімічної і нафтохімічної технології. М .: Хімія, 1972, 496 с.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Сонячний енергетичний комплекс, що містить геліоприймача, що складається з геліопокритія з каналами, випарник, конденсатор, акумулятор тепла, дросель, ежектор, з'єднаних між собою системою трубопроводів з запірно-регулюючої арматурою, що відрізняється тим, що канали геліоприймача розділені поперечними перегородками, що утворюють ступені підйому, виконаними з пористого матеріалу, з порами у вигляді вертикальних конічних капілярів, звернених вершиною усіченого конуса вгору, висотою, рівною або меншою висоти підйому рідини силами поверхневого натягу, і порожнисті парові камери висотою, що дорівнює діаметру парового бульбашки робочої рідини, нижні і верхні торці каналів забезпечені нижнім колектором і верхнім барабаном, відповідно, з'єднаних з іншим обладнанням, в яке і включені акумулятор холоду, турбогенератор з конденсатором, системою трубопроводів з гідрозатворів, причому турбогенератор пов'язаний електропроводів з електричним акумулятором.

Версія для друку
Дата публікації 12.01.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів