| 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) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2161759
СПОСІБ І ПРИСТРІЙ ДЛЯ ТРАНСФОРМАЦІЇ ТЕПЛОВОЇ ЕНЕРГІЇ
Ім'я винахідника: Самхан І.І .; Золотарьов Г.В.
Ім'я патентовласника: Самхан Ігор Ісаакович
Адреса для листування: 150014, г.Ярославль, ул.Б. Жовтнева 73, кв.87, Самхану І.І.
Дата початку дії патенту: 1998.06.04
Робоче середовище зниженого тиску випаровується у випарнику при поглинанні теплової енергії низькотемпературного джерела. Далі робоче середовище стискається в компресорі і подається в струменевий апарат, де змішується з рідким потоком, що надходить з сепаратора, встановленого після конденсатора. В конденсатор направляється потік робочого середовища з струминного апарату, де він охолоджується при передачі тепла високотемпературного приймача. Використання винаходу дозволить підвищити енергетичну ефективність термотрасформаціі за рахунок зниження питомої споживання енергії.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до теплоенергетики, зокрема до процесів перетворення теплової енергії порівняно низького температурного рівня в теплову енергію підвищеного температурного рівня, і може бути використано для тепло- і холодопостачання.
Широко відомі парокомпресійні способи термотрансформаціі [1], що включають випаровування робочого середовища при зниженому тиску, що супроводжується поглинанням теплової енергії низькотемпературного джерела, стиск робочого середовища в пароподібному стані за допомогою компресора, охолодження і конденсацію робочого середовища з передачею виділяється при цьому теплової енергії більш високотемпературного приймача і зниження тиску робочого середовища (як правило, дросселированием) перед випаровуванням.
Відомий пароструминний спосіб термотрансформаціі [2], обраний в якості аналога, найбільш близького до пропонованого винаходу за сукупністю ознак (прототип), що полягає в випаровуванні частини робочого середовища зниженого тиску за рахунок поглинання теплової енергії низькотемпературного джерела, стиснення цієї частини робочого середовища в струменевому апараті змішанням її з іншою частиною робочого середовища, що має більш високий тиск, охолодження і конденсацію робочого середовища після струминного апарату з передачею виділяється при цьому теплової енергії більш високотемпературного приймачу, поділ робочого середовища на частини, зниження тиску однієї з частин робочого середовища (дросселированием або детандірованіем) і її випаровування при контакті з низькотемпературним джерелом, підвищення тиску іншій частині робочого середовища насосом і її випаровування за допомогою високотемпературного джерела енергії. У цьому способі в струменевий апарат подають два потоки пара з різним тиском.
Відомо пристрій для трансформації теплової енергії (холодильник або тепловий насос), що включає циркуляційний контур з встановленими в ньому послідовно випарником, струменевим апаратом, охолоджувачем (конденсатором), дроселем або детандером, і додатковий циркуляційний контур (комунікації), що містить насос і випарник високого тиску і підключений до основного контуру з боку насоса між охолоджувачем і дроселем, а з боку випарника високого тиску - до струменевого апарату. Струменевий апарат відомого пристрою є пароструйним ежектором, в якому змішуються два струмені пари різного тиску [2].
Відомий спосіб характеризується рядом переваг, таких як простота реалізації, надійність експлуатації і порівняно невелика вартість. Однак його енергетична ефективність порівняно мала і поступається ефективності парокомпрессионних способів.
Метою пропонованого винаходу є підвищення енергетичної ефективності термотрансформаціі за рахунок зниження питомої споживання в процесі механічної роботи або теплоти високотемпературного джерела.
Зазначена мета досягається тим, що в способі трансформації теплової енергії, що включає випаровування частини робочого середовища зниженого тиску з поглинанням теплової енергії низькотемпературного джерела, змішання потоків частин робочого середовища в струменевому апараті, охолодження потоку робочого середовища з передачею теплової енергії високотемпературного приймачу, поділ робочого середовища на частини і зниження тиску однієї з частин робочого середовища, в струменевому апараті змішують потоки рідкої і парообразной частин робочого середовища, причому останню подають в струменевий апарат компресором.
Крім того, особливостями пропонованого способу, що приводять до отримання технічного результату, є:
- подача в струменевий апарат частини рідкої робочого середовища після її охолодження;
- подача в струменевий апарат додатково частини нагрітої рідкої робочого середовища;
- зниження тиску однієї з частин робочого середовища шляхом дроселювання;
- додаткове охолодження однієї з частин робочого середовища перед її дросселированием;
- використання в якості робочого середовища сумішей рідин з різними температурами кипіння;
- додаткове стиснення рідкої частини робочого середовища перед її подачею в струменевий апарат.
У пристрої для трансформації теплової енергії, що включає циркуляційний контур з встановленими в ньому послідовно випарником, струменевим апаратом, підключеним з можливістю подачі в нього потоку пара, охолоджувачем, дроселем або детандером і комунікаціями для подачі в струменевий апарат додаткових потоків, комунікації підключають струменевий апарат до циркуляційного контуру на ділянці між охолоджувачем і дроселем (детандером) з можливістю подачі рідини, а в циркуляційному контурі на ділянці між струменевим апаратом і випарником встановлений компресор.
Іншими відмітними особливостями пропонованого пристрою є:
- додаткове підключення струменевого апарату до циркуляційного контуру на ділянці між струменевим апаратом і охолоджувачем;
- включення в комунікації насоса для перекачування рідини;
- установка між охолоджувачем і дроселем розділової ємності;
- установка перед дроселем (детандером) додаткового охолоджувача.
Таким чином, в пропонованому способі на відміну від відомого процес стиснення робочого середовища в пароструминних апараті замінюється стисненням парообразной частини робочого середовища спочатку компресором, а потім в парожідкостная струменевому апараті.
У струменевому апараті парожидкостная суміш досягає надзвукових швидкостей, при яких відбувається стрибок тиску з одночасною конденсацією пара і підвищенням температури.
У пропонованому способі на відміну від відомого не потрібно високотемпературний джерело енергії для отримання пара підвищеного тиску, а можливі витрати механічної енергії для проміжного стиснення пари в першого ступеня або стиснення рідини, яка подається в струменевий апарат, набагато менше, ніж аналогічні витрати в парокомпрессионних способі при однаковій ступеня стиснення. Тому енергетична ефективність (або коефіцієнт термотрансформаціі) запропонованого способу значно вище не тільки в порівнянні з способом прототипу, але і в порівнянні і з парокомпрессионних способом.
 |
 |
Сутність запропонованого способу пояснюється принциповою схемою установки для його здійснення, представленої на фіг. 1, і умовним зображенням характерних процесів цього способу в координатах абсолютна температура T - класична ентропія S на фіг. 2.
Пристрій на фіг. 1 включає циркуляційний контур 1, що містить випарник 2, компресор 3, струменевий апарат 4, охолоджувач 5, розділову ємність 6, додатковий охолоджувач 7 і дросельний вентиль 8. Для циркуляції рідкої складової робочого середовища є насос 9 і комунікації 10, 11. Випарник 2 підключений до низькотемпературного джерела теплоти 12, а охолоджувач 5 - до високотемпературного приймача теплоти 13. Додатковий охолоджувач 7 і має зовнішнє охолодження (показано стрілками).
На фіг. 2 представлені наступні процеси зміни стану робочого середовища:
1-2 - випаровування частини робочого середовища з поглинанням теплової енергії низькотемпературного теплового джерела;
2-3 - стиснення пари робочого середовища до проміжного тиску із застосуванням механічного компресора;
3-4-8-7 - змішання парообразной і рідкої частин робочого середовища в струменевому апараті;
4-5 - стиснення робочого середовища в струменевому апараті в результаті стрибків ущільнення;
5-6 - повернення частини нагрітої рідкої робочого середовища в струменевий апарат зі збільшенням її швидкості руху;
5-7 - ізобарно охолодження частини рідкої робочого середовища з передачею теплової енергії зовнішньому споживачеві;
7-8 - витікання частини охолодженої рідкої робочого середовища в струменевий апарат;
7-9 - додаткове охолодження решти робочого середовища;
9-1 - дросселирование випаровується частини робочого середовища.
Зображення процесів запропонованого способу на фіг. 2 є умовним і служить для цілей ілюстрації, тому що досить точне зображення цих процесів дуже важко через їх нестаціонарності і змінної маси робочого середовища.
Енергетичний баланс запропонованого способу, як зазвичай, відображає той факт, що кількість енергії, отримане в циклі робочим середовищем, дорівнює кількості енергії, що віддається зовнішньому приймача теплової енергії. Зокрема, сума енергії, що отримується робочим середовищем при випаровуванні Q 1-2 і стиснення Q 2-3 (а можливо, і від інших джерел), дорівнює сумі теплової енергії Q 5-7 і Q 7-9, переданої різними складовими робочого середовища зовнішньому споживачеві.
Ефективність запропонованого способу термотрансформаціі обумовлена застосуванням в якості одного із ступенів стиснення в тепловому насосі або холодильному пристрої парожідкостной струминного апарату.
Пропонований спосіб може бути реалізований з використанням традиційних для теплових насосів і побутових холодильників низкокипящих рідин, наприклад R 12, R 22, R 134a і т.д., або їх сумішей між собою або іншими рідинами (мінеральними або синтетичними маслами, водою і т. д.).
Пропонований спосіб дозволяє значно поліпшити досягнуті раніше техніко-економічні показники процесів термотрансформаціі.
використання джерела
1. Соколов Е. Я., Бродянскій В.М. Енергетичні основи трансформації тепла і процесів охолодження. - М .: Енергоіздат, 1981, с. 14-66.
2. Теплофізичні основи одержання штучного холоду. Довідник. - М .: Харчова промисловість, 1980, с. 50-51.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Спосіб трансформації теплової енергії, що включає випаровування частини робочого середовища зниженого тиску, що супроводжується поглинанням теплової енергії низькотемпературного джерела, змішання потоків частин робочого середовища в струменевому апараті, охолодження потоку робочого середовища з передачею теплової енергії високотемпературного приймачу, поділ робочого середовища на частини, зниження тиску однією з частин робочого середовища, що відрізняється тим, що в струменевому апараті змішують потоки рідкої і парообразной частин робочого середовища, причому останню подають в струменевий апарат компресором.
2. Спосіб за п.1, що відрізняється тим, що в струменевий апарат повертають частину рідкої робочого середовища після її охолодження.
3. Спосіб за пп.1 і 2, що відрізняється тим, що в струменевий апарат подають частину нагрітої рідкої робочого середовища.
4. Спосіб за пп.1 - 3, що відрізняється тим, що зниження тиску однієї з частин робочого середовища проводять дросселированием.
5. Спосіб за пп. 1 - 4, який відрізняється тим, що перед дроселюванням однієї з частин робочого середовища її додатково охолоджують.
6. Спосіб за пп.1 - 5, що відрізняється тим, що в якості робочого середовища використовують суміші рідин з різними температурами кипіння.
7. Спосіб за пп.1 - 3, що відрізняється тим, що рідку частину робочого середовища перед подачею в струменевий апарат додатково стискають.
8. Пристрій для трансформації теплової енергії, що включає циркуляційний контур з встановленими в ньому послідовно випарником, струменевим апаратом, підключеним з можливістю подачі в нього потоку пара, охолоджувачем, дроселем або детандером, і комунікації для подачі в струменевий апарат додаткових потоків, що відрізняється тим, що комунікації підключають струменевий апарат в циркуляційному контуру на ділянці між охолоджувачем і дроселем (детандером) з можливістю подачі рідини, а в циркуляційному контурі на ділянці між струменевим апаратом і випарником встановлений компресор.
9. Пристрій за п.8, що відрізняється тим, що струменевий апарат має додаткове підключення до циркуляційного контуру на ділянці між струменевим апаратом і охолоджувачем.
10. Пристрій за пп.8 і 9, що відрізняється тим, що комунікації містять насос для перекачування рідини.
11. Пристрій за пп.8 - 10, яке відрізняється тим, що між охолоджувачем і дроселем встановлена розподільна ємність.
12. Пристрій за пп. 8 - 11, яке відрізняється тим, що перед дроселем (детандером) встановлено додатковий охолоджувач.
Версія для друку
Дата публікації 30.12.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.