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 RU2035667

теплоелектрогенератор

Ім'я винахідника: Яригін Валерій Іванович [RU]; Клепіков Володимир Васильович [RU]; Купцов Геннадій Олександрович [RU]; Візгалов Анатолій Вікторович [RU]; Вольф Людовик Рейнольд [NL]
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "СЕП-Росія"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1992.07.06

Використання: в комунально-побутовій техніці. Суть винаходу: термоемісійні перетворювачі містять емітери, колектори, теплові труби і загальну систему охолодження. Інвертор включений в систему енергопостачання. Теплообмінник-рекуператор розміщений в середовищі газів, що відходять між керамічними пальниками і теплообмінником з можливістю нагріву повітря після вентилятора. Теплові труби встановлені у верхній частині топкового пристрою і взаємодіють з колекторами і системою охолодження. Система охолодження утворює з теплообмінником, водяним кожухом охолодження, системою опалення та / або бойлером системи гарячого водопостачання єдиний контур циркуляції теплоносія. Керамічні пальника виконані у вигляді пальників інфрачервоного випромінювання. Емітери розташовані в зоні їх випромінювання і скоммутіровани разом з колекторами на інвертор.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до теплоенергетики і може бути використано в комунально-побутовій техніці, зокрема в техніці місцевого тепло- і електропостачання житлових будинків.

Відомий двоконтурний газовий водонагрівач, застосовуваний для комплексного центрального теплопостачання (гаряче водопостачання і опалення) житлових будинків, виробничих підприємств, для потреб сільського господарства [1] Водонагрівач містить топку, контактну камеру нагріву води системи гарячого водопостачання з баком-акумулятором і циркуляційним насосом, теплообмінну камеру , виконану у вигляді циліндричного корпусу зі штуцером підведення зворотної мережної води із систем опалення та штуцером відводу води, сполученим через мережевий насос і перегрівник з системами опалення. Теплообменная камера оточена водяною сорочкою, а всередині містить трубчастий перегрівник. Водонагрівач може працювати в двох-і одноконтурному режимі.

Однак газовий водонагрівач має низьку ефективність внаслідок неповного теплообміну.

Відома обігрівальне система, яка використовується на дачах, будинках-фургонах, суднах і т. Д. Для обігріву приміщень [2] Обігрівальна система містить закриту камеру згоряння, яка запалюється полум'ям від паливного газу і оточена топкової камерою, по якій проходить теплоносій. Тепло віддається теплоносія, який безпосередньо або побічно передає його нагрівається приміщенню за допомогою передавального пристрою (вентилятора) з електромотором, що живиться електричним струмом, отриманим за допомогою термоелектричного генератора в полум'я топки. В даному випадку термоелектричний генератор використовується як додатковий пристрій, що сприяє передачі тепла обігрівається приміщенню.

Таким чином, для роботи опалювальної системи додатково використовують отримується високотемпературне тепло крім традиційного методу. Однак недостатньо повно використовуються можливості високотемпературного тепла.

Відомий газовий котел панельного опалення "SUPER" VR-W / B, розроблений голландською фірмою АТАG, який використовують для гарячого водопостачання та опалення будинків [3] Газовий котел має модульну будову. Він являє собою прямокутний корпус, в якому модульно розміщені топковий пристрій, блок управління (мікропроцесор), регулювальна арматура "газ безпеку регулювання", циркуляційний насос, бойлер, термостатичний змішувальний вентиль, трьохпозиційний розподільний вентиль, димова труба, системи підведення і відведення повітря, газу і води.

Топковий пристрій з водяним охолодженням повністю укладено в кожух, включаючи теплообмінник з високоякісної сталі з колектором для газів, що відходять, керамічну плоску пальник з розташованим над нею вентилятором і з електронним запальним пристроєм. Блок управління (мікропроцесор) з цифровими показаннями функцій і помилок стежить за перебігом всіх функцій і власним програмуванням, з запам'ятовуючим пріоритетним перемиканням для управління трьохпозиційним розподільним вентилем. Залежно від положення трипозиційного вентиля нагріта в теплообміннику вода може надходити в бойлер для нагріву мережної води, яку потім використовують для гарячого водопостачання, або на радіатор для опалення приміщення, або за двома напрямками одночасно. Вбудований в котел насос працює і як накопичувально-нагрівальний пристрій з автоматичним холостим ходом насоса і автоматичним блокуванням насоса (опалювальний циркуляційний насос працює поза опалювальних періодів щодня 5 хв, щоб уникнути глухих посадок через корозію).

Газовий котел надійний в роботі, має ККД 93% низьку емісію шкідливих речовин, наприклад NO _х, зручний при обслуговуванні і техуходе, так як складається з окремих модулів.

Зазначений газовий котел панельного опалення "SUPER" VR-W / B є найбільш близьким до винаходу по технічній сутності. Однак виробляється газовим котлом високотемпературне тепло використовується для низькотемпературних цілей, таким чином в повному обсязі використовуються можливості вироблюваного тепла.

Метою винаходу є створення теплоелектрогенератора, який ефективно використовує отримується високотемпературне тепло і служить для виробництва тепла, гарячої води і електроенергії, наприклад, для місцевого тепло- і електропостачання житлових будинків.

Для цього теплоелектрогенератор, що містить корпус, в якому розміщені топковий пристрій з трубою для відводу газів, що відходять, вбудоване в кожух охолодження і включає керамічну пальник, підключену до газопроводу із запірно-регулюючої арматурою, вентилятор з патрубками забору та подачі повітря, запальний пристрій і теплообмінник, з'єднаний трубопроводом з кожухом охолодження і через циркуляційний насос і трипозиційний вентиль з системою опалення і (або) бойлером системи гарячого водопостачання, блок управління вентилятором, запірно-регулюючої арматурою, циркуляційним вентилем і трьохпозиційним вентилем, пропонується додатково забезпечити теплообмінником-рекуператором, термоемісійного перетворювачами, що включають емітери, колектори, теплові труби і загальну систему охолодження, а й інвертором, включеним в систему енергопостачання, при цьому теплообмінник-рекуператор розміщений в середовищі газів, що відходять між керамічними пальниками і теплообмінником з можливістю нагріву повітря після вентилятора, теплові труби встановлені у верхній частині топкового пристрою і взаємодіють з колекторами і системою охолодження, остання утворює з теплообмінником, водяним кожухом охолодження, системою опалення та (або) бойлером системи гарячого водопостачання єдиний контур циркуляції теплоносія, причому емітери розташовані в зоні випромінювання керамічних пальників і разом з колекторами скоммутіровани на інвертор. У теплоелектрогенератор емітери термоемісійних перетворювачів можуть мати форму еліпса або циліндра.

Технічним результатом даного винаходу є використання високотемпературного тепла для виробництва електроенергії і залишився відведеного низькотемпературного тепла для виробництва тепла і гарячої води.

Електроенергію отримують за рахунок перетворення термоемісійного перетворювачами (ТЕП) високотемпературного тепла в електрику. Причому перетворюється тільки частина тепла в електрику, інше тепло відводиться від ТЕП за допомогою теплових труб в систему гарячого водопостачання. Ефективність роботи ТЕП досягається конструктивними особливостями топкового пристрою. Так, емітери ТЕП оточені пальниками інфрачервоного випромінювання, які випромінюють тепло при температурі Т = 1700 ^про С. Така температура досягається за рахунок подачі в пальники підігрітого повітря. Повітря підігрівається у вбудованому між пальниками і металевим теплообмінником теплообміннику-рекуператорі. Теплообмінник-рекуператор влаштований так, що відходять димові гази перед виходом у водяну або повітряну систему охолодження і далі в димову трубу проходять через нього по відповідних каналах, при цьому в сусідніх каналах проходить засмоктуваний вентилятором повітря на пальники, і в результатах повітря нагрівається через стінку від проходять гарячих димових газів. Постійний струм, що виробляється ТЕП, перетворюється на инверторе в змінний струм напругою, придатним для споживання.

Використання термоелектричних перетворювачів в опалювальних системах відомо (див. Європейську заявку N 0290833), проте перетворювачі використовуються як додаткові пристрої для передачі тепла приміщенню. У нашому ж випадку перетворювачі виробляють електроенергію, яка використовується для електропостачання споживача, а вже залишкове тепло додатково використовується для опалення та гарячого водопостачання.

Таким чином, пропоноване винахід має нову сукупність ознак, які полягають в конструктивному виконанні блоку рекуперативних пальників і ТЕП, розміщених в топковому пристрої і взаємодіючих з системою постачання через інвертор і з системою гарячого водопостачання і опалення через систему охолодження. В результаті у пристрої з'являються нові властивості, а саме підвищується ефективність використання високотемпературного тепла, так як тепло використовують для отримання електроенергії, тепла і гарячого водопостачання, тобто отримують новий "надлишковий" ефект.

	На фіг. 1 представлена ​​схема теплоелектрогенератора; на фіг.2 топковий пристрій з термоемісійного перетворювачами без вентилятора з водяною системою охолодження ТЕП, загальний вигляд; на Фіг.3 теплообмінник-рекуператор; на фіг.4 схема теплоелектрогенератора з повітряною системою охолодження ТЕП.

Теплоелектрогенератор містить корпус 1, в якому розміщені блок 2 управління (мікропроцесор) і запірно-регулювальна арматура 3, з'єднані з топковим пристроєм 4, підводи газу 5, повітря 6, води 7, димова труба 8, бойлер 9 з підведенням холодної води 10 і виходом теплої води 11, які підключені до термостатичний змішувальний вентиля 12. Нагріта вода подається в опалювальну систему і бойлер 9 за допомогою циркуляційного насоса 13 і трипозиційного розподільного вентиля 14 (див. фіг.1).

Топковий пристрій 4 укладено у водяній кожух 15 і містить металевий теплообмінник 16, вентилятор 17 для подачі повітря в додатковий теплообмінник-рекуператор 18, звідки підігріте повітря подається на пальники 19 інфрачервоного випромінювання, наприклад циклонного типу, причому форма пальників відповідає формі термоемісійних перетворювачів 20, зовнішня оболонка яких є емітер 21, а внутрішня колектор 22, з'єднаний з тепловою трубою 23. Теплові труби 23 ТЕП 20 оточені водяний (см.фіг. 2) або повітряної (див. фіг. 4) системою 24 охолодження. Форма емітерів 21 (зовнішніх оболонок ТЕП) може мати елліпсность форму (див. Праворуч на фіг.2) або циліндричну (див. Зліва на фіг.2). Газоповітряна суміш в топковому пристрої 4 підпалюється за допомогою електронного поджігательного пристрою 25 (див. Фіг. 2). Генерируемая послідовно скоммутірованнимі ТЕП 20 електрична потужність подається на напівпровідниковий інвертор 26, звідки, перетворена, вона подається споживачеві.

На Фіг.3 представлено перетин теплообмінника-рекуператора 18 із зазначенням повітряних каналів 27 і димових каналів 28, розділених пластинами 29.

Теплоелектрогенератор працює наступним чином

При потребі в теплі і електрики споживач включає блок 2 управління (мікропроцесор), який проводить перевірку всіх функцій системи і потім вивільняє стартовий процес. Чи включається вентилятор 17 і засмоктує повітря через підведення 16 повітря для горіння. У вентиляторі 17 вимірюється кількість повітря (за допомогою диференціального датчика тиску повітря). При досягненні необхідного обсягу блок 2 управління починає через 10 з подачу газу з підведення 5 газу через запірно-регулювальну арматуру 3 і запускає електронне запалювання 25. Газ спрямовується в пальники 19, змішується з повітрям і підпалюється. Так як в конструкції топкового пристрою 4 передбачений додатковий теплообмінник-рекуператор 18, то подається вентилятором 17, підігрівається в ньому до температурі 1000 1400 ^о С, що підвищує температуру горіння до 2100 2500 ^о С, а це в свою чергу дозволяє нагріти радіаційну поверхню інфрачервоних пальників 19 до у 1600 1700 ^про С. З метою зменшення габаритів і підвищення ефективності роботи теплообмінник-рекуператор 18 виконаний у вигляді чергуються повітряних і димових плоских каналів 27, розділених керамічними пластинами 28 (див. фіг.3). Димові гази, проходячи по своїх каналах, віддають тепло через розділові пластини 28 повітрю, хто ходить в сусідньому каналу в пальники 19. Далі димові гази через димову трубу 8 виходять в атмосферу. Тепло, що виділяється в пальниках 9, розподіляється наступним чином: близько 60% тепла передається випромінюванням і конвекцією ТЕП 20, де частково перетвориться в електроенергію, а частково віддається через водяну або повітряну систему 24 охолодження водою чи повітрям; інші 40% тепла передаються через металевий теплообмінник 16 воді, яка подається через підведення 7. Водяний кожух 15, навколишній топковий пристрій 4, запобігає втрати тепла в навколишнє середовище.

Перетворення тепла горіння природного газу в електроенергію відбувається в ТЕП 20 за рахунок ефекту термоеміссіі, який виникає внаслідок емісії електронів з нагрітого до температур ~ 1400 ^о С емітера 21. Електрони, потрапляючи на колектор 22, створюють струм емісії ~ 4 5а / см ^2, що є достатнім для використання в побуті. Форма емітера 21 і колектора 22 може бути різною. Вони можуть утворювати опукло-увігнуті системи, де колектор 22 розташований над емітером 21 (див. Праворуч на фіг.2), і можуть розташовуватися коаксіально, де колектор 22 розміщений всередині емітера 21 (див. Зліва на фіг.2). За рахунок коаксіального розташування досягається збільшення емісійної поверхні, а в результаті і збільшення генерується електричної потужності.

Чи не перетворена в електроенергію частина тепла відводиться від колектора 22 за допомогою жідкометалліческім теплової труби 23 і далі знімається водяній або повітряній системою 24 охолодження. Причому в останньому випадку тепло знімається за допомогою ребер повітряного охолодження, якими оснащені теплові труби 23 ТЕП 20 (див. Фіг.4).

Після проходження води через топковий пристрій 4 вона нагрівається до ~ 90 ^о С і подається за бажанням споживача за допомогою вбудованого циркуляційного насоса 13 і трипозиційного розподільного вентиля 14 в опалювальну систему або в бойлер 9, або за двома напрямками одночасно. Температура подається споживачеві води з бойлера 9 через вихід 11 регулюється за допомогою термостатичного змішувача вентиля 12, приєднаного до виходу теплої води 11 з бойлера 9 і до підводу холодної води 10 в бойлер 9.

Генерируемая послідовно скоммутірованнимі ТЕП 20 електрична потужність подається на напівпровідниковий інвертор 26, де перетворюється до кондиційних параметрів (~ 220 В) і надходить в електричну мережу до споживача.

Всі системи теплоелектрогенератора, описані вище, розміщені в компактному корпусі 1 з габаритними розмірами 1000х800х400 мм. Теплоелектрогенератор нового покоління не тільки відповідають зростаючим екологічним вимогам (низька емісія _NO x і CO _2), але і можуть автономно забезпечувати споживача електроенергією або повертати її в промислову мережу, повертаючи тим самим споживачеві фінансові витрати, понесені ним на момент покупки генератора.

Таким чином, пропонований теплоелектрогенератор володіє новими споживчими властивостями і економічно вигідний, так як самоокупним.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. теплоелектрогенератор, що містить корпус, в якому розміщені топковий пристрій з трубою для відводу газів, що відходять, вбудоване в водяній кожух охолодження і включає керамічну пальник, підключену до газопроводу із запірно-регулюючої арматурою, вентилятор з патрубками забору та подачі повітря, запальний пристрій і теплообмінник , з'єднаний трубопроводом з водяним кожухом охолодження і через циркуляційний насос і трипозиційний вентиль з системою опалення і / або бойлером системи гарячого водопостачання, блок управління вентилятором, запірно-регулюючої арматурою, циркуляційним насосом і трьохпозиційним вентилем, який відрізняється тим, що додатково містить теплообмінник-рекуператор, термоемісійні перетворювачі, що включають емітери, колектори, теплові труби і загальну систему охолодження, а й інвертор, включений в систему енергопостачання, при цьому теплообмінник-рекуператор розміщений в середовищі газів, що відходять між керамічними пальниками і теплообмінником з можливістю нагріву повітря після вентилятора, теплові труби встановлені в верхньої частини топкового пристрою і взаємодіють з колекторами і системою охолодження, остання утворює з теплообмінником, водяним кожухом охолодження, системою опалення та / або бойлером системи гарячого водопостачання єдиний контур циркуляції теплоносія, причому керамічні пальника виконані у вигляді пальників інфрачервоного випромінювання, а емітери розташовані в зоні їх випромінювання і скоммутіровани разом з колекторами на інвертор.

2. Теплогенератор по п.1, що відрізняється тим, що емітери мають форму еліпса.

3. Теплогенератор по п.1, що відрізняється тим, що емітери мають форму циліндра.

Версія для друку
Дата публікації 25.01.2007гг

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