| 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 RU2290575
ВСТАНОВЛЕННЯ ДЛЯ ОХОЛОДЖЕННЯ І НАГРІВУ ПОВІТРЯ
Ім'я винахідника: приліпити Юрій Петрович (RU); Приліпити Єгор Юрійович
Ім'я патентовласника: приліпити Юрій Петрович (RU); Приліпити Єгор Юрійович
Адреса для листування: 142531, Московська обл., М Електрогорськ, вул. Кржижановського, 27, кв.15, Ю.П. приліпити
Дата початку дії патенту: 2005.04.28
Винахід відноситься до систем кондиціонування повітря в салонах і кабінах пасажирських або вантажних транспортних засобів. Установка для охолодження і нагрівання повітря містить блок термоелектричних батарей з джерелом живлення і каналами для протоки рідкого теплоносія з боку гарячих і холодних теплопереходов. Теплопереходи підключені до замкнутим контурам циркуляції гарячого і холодного теплоносіїв. Контур циркуляції холодного теплоносія включає радіатор-охолоджувач повітря і перший циркуляційний насос. Контур циркуляції гарячого теплоносія включає радіатор-обігрівач і другий циркуляційний насос. Радіатор-обігрівач і радіатор-охолоджувач забезпечені вентиляторами для продувки через них, відповідно, нагрівається і охолоджується повітря. Блок термоелектричних батарей встановлений в корпусі з утворенням двох рівних за обсягом порожнин. На холодних і гарячих теплопереходах встановлені теплообмінні радіатори, коефіцієнт упаковки яких складає не менше 1000 м 2 / м 3. В результаті досягається спрощення конструкції, поліпшення вагових і габаритних характеристик, зниження експлуатаційних витрат, підвищення екологічної безпеки при експлуатації установки.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до систем кондиціонування повітря в салонах і кабінах пасажирських або вантажних транспортних засобів і може бути використано в холодильній техніці.
Відомі вітчизняні та зарубіжні автомобільні кондиціонери, які забезпечують охолодження і нагрівання повітря і конструктивно складаються з компресора з електромагнітною муфтою, конденсатора з електровентилятором, ресивера-осушувача, кліматичного блоку, патрубків і шлангів, що з'єднують окремі частини установки, датчиків і електронних приладів управління, причому привід компресора здійснюється приводним ременем від двигуна автомобіля через електромагнітну муфту (див. С.Т.Степанов і ін. Автомобільні кондиціонери. Москва, "Легіон-Автодата", 2001, с.6 - 18).
Однак такий кондиціонер має порівняно високе енергоспоживання, оскільки компресор відбирає від двигуна від 1,1 до 3,7 кВт потужності. Крім того, даний кондиціонер пред'являє високі вимоги до герметичності контуру циркуляції холодоагенту, а в якості останніх використовуються екологічно шкідливі фтор-містять хлор холодоагенти.
Більш прості в експлуатації і екологічно безпечні установки, в яких використовується термоелектричний ефект Пельтьє, наприклад установки для охолодження або нагрівання повітря в замкнутому просторі, а й для обробки потоків повітря, що подається в салони транспортних засобів.
Відома конструкція термоелектричного кондиціонера, що містить кожух, розділений на канали основного і допоміжного потоків повітря перегородкою, термобатареи, одні спаї яких розташовані з боку каналу основного потоку повітря, а інші - з боку каналу допоміжного потоку повітря, і вентилятори, встановлені в кожному з цих каналів , що мають вхідні і вихідні отвори. Вихідні отвори каналів розташовані у протилежних торців кожуха і спрямовані в протилежні сторони, при цьому торцеві стінки кожного з каналів, розташовані протилежно вихідних отворів, виконані опуклими в сторону цих отворів, причому вхідні отвори згаданих каналів виконані на їх бічних стінках, а вихідні отвори повідомлені з вентиляторами (див. патент RU №2029687, кл. У 60 Н 3/00, 27.02.1995).
Однак, незважаючи на простоту конструкції даного кондиціонера, основним недоліком його є низька теплова ефективність холодного і гарячого теплоперехода і наявність в тракті охолодженого повітря електровентилятора, що виділяє в процесі роботи теплоту, яка підігріває охолоджене повітря і, тим самим, знижує ефективність роботи кондиціонера.
Найбільш близьким за технічною сутністю і досягається результату є термоелектричний кондиціонер, що містить блок термоелектричних батарей з джерелом живлення блоку термоелектричних батарей і каналами для протоки рідкого теплоносія з боку гарячих і холодних теплопереходов, кожен з яких підключений, відповідно, до замкнутого контуру циркуляції гарячого і холодного теплоносіїв , причому контур циркуляції холодного теплоносія включає радіатор-охолоджувач повітря і перший циркуляційний насос, а контур циркуляції гарячого теплоносія включає радіатор-обігрівач і другий циркуляційний насос, причому вхід останнього підключений до виходу каналу протоки рідкого теплоносія з боку гарячих теплопереходов блоку термоелектричних батарей, вихід другого циркуляційного насоса підключений до входу гарячого теплоносія в радіатор-обігрівач, а вихід гарячого теплоносія з радіатора-нагрівника підключений до входу в канал протоки рідкого теплоносія з боку гарячих теплопереходов блоку термоелектричних батарей, при цьому радіатор-обігрівач і радіатор-охолоджувач забезпечені вентиляторами для продувки через них, відповідно, нагрівається і охолоджується повітря (див. патент RU №2129492, кл. У 60 Н 3/00, 27.04.1999).
Однак цей кондиціонер вимагає установки в салоні автомобіля або іншого транспортного засобу додаткового радіатора прийому тепла з вентилятором і спеціально влаштовуються повітропроводів. Застосування ж каналів для протоку рідкого теплоносія як з боку тепловиділяючих (гарячих), так і з боку теплопоглащающіх (холодних) теплопереходов (спаїв) термоелектричних батарей не вирішує до кінця проблеми інтенсифікації теплопередачі тепла по спаям, враховуючи високі щільності теплових потоків на спаях, що досягають в залежно від робочої висоти гілок термоелектричних батарей одиниць і десятків Вт / см 2. Такі щільності теплових потоків можна відводити під час вимушеної конвекції води, що рухається в каналі зі швидкістю не менше 4 м / с. Однак це вимагає значних енергетичних витрат на прокачування теплоносія (див. Іванов О.А. Охолодження апаратури РЛС. Москва, Військове видавництво МО СРСР, 1975 г., с.23).
Технічним результатом, на досягнення якого спрямована винахід, є спрощення конструкції, поліпшення вагових і габаритних характеристик, зниження експлуатаційних витрат, підвищення екологічної безпеки при експлуатації установки для охолодження і нагрівання повітря.
Зазначений технічний результат досягається за рахунок того, що установка для охолодження і нагрівання повітря містить блок термоелектричних батарей з джерелом живлення блоку термоелектричних батарей і каналами для протоки рідкого теплоносія з боку гарячих і холодних теплопереходов, кожен з яких підключений, відповідно, до замкнутого контуру циркуляції гарячого і холодного теплоносіїв, причому контур циркуляції холодного теплоносія включає радіатор-охолоджувач повітря і перший циркуляційний насос, а контур циркуляції гарячого теплоносія включає радіатор-обігрівач і другий циркуляційний насос, причому вхід останнього підключений до виходу каналу протоки рідкого теплоносія з боку гарячих теплопереходов блоку термоелектричних батарей , вихід другого циркуляційного насоса підключений до входу гарячого теплоносія в радіатор-обігрівач, а вихід гарячого теплоносія з радіатора-нагрівника підключений до входу в канал протоки рідкого теплоносія з боку гарячих теплопереходов блоку термоелектричних батарей, при цьому радіатор-обігрівач і радіатор-охолоджувач забезпечені вентиляторами для продувки через них, відповідно, нагрівається і охолоджується повітря, причому вхід першого циркуляційного насоса підключений до виходу каналу протоки рідкого теплоносія з боку холодних теплопереходов блоку термоелектричних батарей, вихід першого циркуляційного насоса підключений до входу холодного теплоносія в радіатор-охолоджувач, а вихід холодного теплоносія з радіатора-охолоджувача підключений до входу в канал протоки рідкого теплоносія з боку холодних теплопереходов блоку термоелектричних батарей, блок термоелектричних батарей встановлений в корпусі, внутрішній об'єм якого блок термоелектричних батарей ділить на дві рівні за обсягом порожнини з утворенням останніми, відповідно, каналу для протока гарячого і холодного теплоносія, при цьому на холодних і гарячих теплопереходах блоку термоелектричних батарей встановлені теплообмінні радіатори, коефіцієнт упаковки яких складає не менше 1000 м 2 / м 3.
Як джерело живлення блоку термоелектричних батарей може бути використаний автомобільний електрогенератор.
Джерело живлення блоку термоелектричних батарей може бути забезпечений стабілізатором струму, включеним в ланцюг автомобільного електрогенератора.
Як показали проведені дослідження, істотний вплив на роботу установки надає організація процесу знімання тепла з гарячого і холодного теплопереходов. Було виявлено, що установка блоку термоелектричних батарей в корпусі, внутрішній об'єм якого блок термоелектричних батарей ділить на дві рівні за обсягом порожнини з утворенням останніми, відповідно, каналу для протока гарячого і холодного теплоносія, з установкою на холодних і гарячих теплопереходах блоку термоелектричних батарей теплообмінних радіаторів , коефіцієнт упаковки яких складає не менше 1000 м 2 / м 3, і організацією двох контурів циркуляції рідкого теплоносія дозволяє ефективно знімати тепло теплопереходов, при цьому було виявлено, що коефіцієнт упаковки теплообмінного радіатора, тобто відношення поверхні теплообміну до повного об'єму радіатора, повинен бути не менше 1000 м 2 / м 3. Як такого радіатора може бути використаний радіатор з сітчастим або сферичним насадкою, коефіцієнт упаковки якого становить від 1150 до 6857 м 2 / м 3, або пластинчато-ребристий радіатор, коефіцієнт упаковки якого становить від 600 до 1840 м 2 / м 3 (див. В.М.Кейс, А.Л.Лондон. Компактні теплообмінники. Москва-Ленинград, Госенергоіздат, 1962).
На кресленні представлена схема установки для охолодження і нагрівання повітря.
 |
Установка містить:
|
Установка для охолодження або нагрівання повітря містить замкнуті контури циркуляції холодного і гарячого теплоносіїв, наприклад води або тосола. Контур циркуляції холодного теплоносія включає радіатор-охолоджувач 7 повітря і циркуляційний насос 6. Вхід останнього підключений до виходу каналу протоки рідкого теплоносія з боку холодних теплопереходов блоку термоелектричних батарей 3. Вихід циркуляційного насоса 6 підключений до входу холодного теплоносія в радіатор-охолоджувач 7, а вихід холодного теплоносія з радіатора-охолоджувача 7 підключений до входу в канал протоки рідкого теплоносія з боку холодних теплопереходов блоку термоелектричних батарей 3. Контур циркуляції гарячого теплоносія включає радіатор-обігрівач 12 і циркуляційний насос 11, причому вхід останнього підключений до виходу каналу протоки рідкого теплоносія з боку гарячих теплопереходов блоку термоелектричних батарей 3. вихід циркуляційного насоса 11 підключений до входу гарячого теплоносія в радіатор-обігрівач 12, а вихід гарячого теплоносія з радіатора-нагрівника 12 підключений до входу в канал протоки рідкого теплоносія з боку гарячих теплопереходов блоку термоелектричних батарей 3. радіатор обігрівач 12 і радіатор-охолоджувач 7 забезпечені вентиляторами, відповідно, 13 і 8 для продувки через них, відповідно, нагрівається і охолоджується повітря. Блок термоелектричних батарей 3 встановлений в корпусі, внутрішній об'єм якого блок термоелектричних батарей 3 ділить на дві рівні за обсягом порожнини з утворенням останніми, відповідно, каналу для протока гарячого і холодного теплоносія. На холодних і гарячих теплопереходах блоку термоелектричних батарей встановлені теплообмінні радіатори, відповідно, 4 і 9, коефіцієнт упаковки яких складає не менше 1000 м 2 / м 3.
Як джерело живлення блоку термоелектричних батарей може бути використаний автомобільний електрогенератор 1.
Джерело живлення блоку термоелектричних батарей може бути забезпечений стабілізатором струму 2, включеним в ланцюг автомобільного електрогенератора 1, і блоком управління 14.
Працює установка для охолодження або нагрівання повітря в замкнутому просторі або потоці наступним чином.
При запущеному двигуні автомобільний генератор 1 виробляє електричний струм, який регулюється за допомогою стабілізатора струму 2 і від якого живиться блок термоелектричних батарей 3. В результаті ефекту Пельтьє при проходженні струму на одній стороні блоку термоелектричних батарей 3 поглинається тепло (холодні спаї), на іншій стороні блоку термоелектричних батарей 3 виділяється тепло, яка дорівнює загальній кількості поглиненого на холодних спаях тепла і спожитої блоком термоелектричних батарей 3 електричної потужності постійного струму. Електроживлення циркуляційних насосів 6 і 11 і вентиляторів 8 і 13 здійснюється і від автомобільного генератора 1. Стабілізатором струму 2 можна задавати живить струм блоку термоелектричних батарей 3 і його "полюсовку", забезпечуючи режими: "обігрів", "вентиляція", "помірне охолодження" , "сильне охолодження", в залежності від температури навколишнього повітря.
Тепловиділяючі (гарячі) спаи блоку термоелектричних батарей 3 знаходяться в тепловому контакті з теплообмінних радіатором 9, утворюючи гарячий теплопереход. При цьому порожнину корпусу, в якій встановлений радіатор 9, послідовно шлангами 10 з'єднана з циркуляційним насосом 11 і радіатором-обігрівачем 12. При циркуляції теплоносія по замкнутому контуру тепло від тепловиділяючих (гарячих) спаев теплоносієм переноситься в радіатор-обігрівач 12, де за рахунок потоку повітря, створюваного вентилятором 13, тепло відводиться в навколишнє середовище або на обігрів салону автомобіля. Контроль температурних режимів (створення мікроклімату) може здійснюватися за допомогою приладів і датчиків, наприклад термометрів і витратомірів, а управління потоком повітря - за допомогою заслінок, керованих блоком управління 14, установкою.
Повітря, що забирається з навколишнього середовища або з салону транспортного засобу при роботі установки (кондиціонера) в режимі рециркуляції, електричним вентилятором 8 проганяється через радіатор-охолоджувач 7, де він віддає тепло холодного теплоносія і охолоджений надходить в салон транспортного засобу. Відведений теплоносієм тепловий потік поглинається холодними спаями блоку термоелектричних батарей 3.
Розрахунки показують, що застосування автогенератора Г 263 (С.В.Акімов, А.В.Акімов. Автомобільні генераторні установки. Москва, Транспорт, 1995 г., с.39, табл.8) забезпечить функціонування установки холодопродуктивністю в 1500 Вт при температурі навколишнього повітря в 42 ° С. Витрата повітря, що подається в салон транспортного засобу з температурою в 28 ° С, складе 0,1 м 3 / с. Зміна полярності струму харчування блоку термоелектричних батарей 3 дозволяє міняти місцями контури циркуляції гарячого і холодного теплоносіїв. Таким чином, застосування пропонованої установки дозволяє вирішити питання підтримки комфортного мікроклімату в салоні транспортного засобу або іншому замкнутому просторі в різні пори року. Використання теплообмінних радіаторів з високим коефіцієнтом упаковки дозволяє отримати прийнятні вагові та габаритні характеристики установки для охолодження і нагрівання повітря. Перехід на твердотельное охолодження спрощує експлуатацію установки і забезпечує її екологічну безпеку.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
1. Установка для охолодження і нагрівання повітря, що містить блок термоелектричних батарей з джерелом живлення блоку термоелектричних батарей і каналами для протоки рідкого теплоносія з боку гарячих і холодних теплопереходов, кожен з яких підключений, відповідно, до замкнутого контуру циркуляції гарячого і холодного теплоносіїв, причому контур циркуляції холодного теплоносія включає радіатор-охолоджувач повітря і перший циркуляційний насос, а контур циркуляції гарячого теплоносія включає радіатор-обігрівач і другий циркуляційний насос, причому вхід останнього підключений до виходу каналу протоки рідкого теплоносія з боку гарячих теплопереходов блоку термоелектричних батарей, вихід другого циркуляційного насоса підключений до входу гарячого теплоносія в радіатор-обігрівач, а вихід гарячого теплоносія з радіатора-нагрівника підключений до входу в канал протоки рідкого теплоносія з боку гарячих теплопереходов блоку термоелектричних батарей, при цьому радіатор-обігрівач і радіатор-охолоджувач забезпечені вентиляторами для продувки через них, відповідно , що нагрівається і охолоджується повітря, що відрізняється тим, що вхід першого циркуляційного насоса підключений до виходу каналу протоки рідкого теплоносія з боку холодних теплопереходов блоку термоелектричних батарей, вихід першого циркуляційного насоса підключений до входу холодного теплоносія в радіатор-охолоджувач, а вихід холодного теплоносія з радіатора- охолоджувача підключений до входу в канал протоки рідкого теплоносія з боку холодних теплопереходов блоку термоелектричних батарей, блок термоелектричних батарей встановлений в корпусі, внутрішній об'єм якого блок термоелектричних батарей ділить на дві рівні за обсягом порожнини з утворенням останніми відповідно каналу для протока гарячого і холодного теплоносіїв, при цьому на холодних і гарячих теплопереходах блоку термоелектричних батарей встановлені теплообмінні радіатори, коефіцієнт упаковки яких складає не менше 1000 м 2 / м 3.
2. Установка по п.1, що відрізняється тим, що в якості джерела живлення блоку термоелектричних батарей використовують автомобільний електрогенератор.
3. Установка по п.1, що відрізняється тим, що джерело живлення блоку термоелектричних батарей забезпечений стабілізатором струму, включеним в ланцюг автомобільного електрогенератора.
Версія для друку
Дата публікації 29.01.2007гг
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.