Устройство для аккумулирования и передачи тепла

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК Т 904 ОБРЕТЕНИ ПАТЕН ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АККУМУЛИРОВАНИЯ И ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛА(57) Использование: для обогрева людей иживотных, подвергающихся воздействию Изобретение относится к устройствам многоразового действия для накопления тепловой энергии и передачи запасенного тепла в иэотермическом режиме в течение всего времени действия. Названные устройства содержат обратимо аккумулирующее тепло вещества и процессы и предназначены для использования в технике, в быту для обогрева людей и животных, подвергающихся воздействию низких температур (геологи, рыбаки, охотники, личный состав СА и ВМФ и т,д,), сушки обуви, одежды и т.д., прогрева различных участков тела с терапевтическими целями и т.п.Эффективность подобных устройств оценивают как по общим параметрам, например, способности длительное время сохранять на поверхности необходимую температуру (изотермичность поверхностей) по времени тепловыделения и времени взведения. так и по удельным характеристикам, в частности по величине 55 А 61 Г 7/08, Г 24 Л 1/О Фнизких температур и прогрева различных участков тела с терапевтическими целями, Цель изобретения: повышение эффективности работы устройства при направленном теплосьеме. Сущность изобретения: устройство состоит из гер- . метичного эластичного контейнера с размещенной в нем пористой эластичной матрицей с нанесенной на ее поверхность смеси глицерина с поверхностно- активным веществом, поры которой заполнены веществом, выделяющим тепло при кристаллизации. 2 ил,полезного эффе объема,Известны устройства для аккумулирова, ния и передачи тепла, содержащие контей.нер с теплоаккумулирующим веществом. аНедостатком этих устройств является относительно небольшая тепловая емкость и неравномерная отдача тепла, обусловленная непрерывным снижением температуры на их поверхности.фь.Известны также устройства для аккуму- С лирования и передачи тепла, содержащие С контейнер, снаряженный веществами, способными к процессам обратимого аккумули-, рования тепла за счет фазового перехода(изЫ твердого в жидкое и наоборот).Основным недостатком известных уст-ройств является то, что конструкция карпу са, обеспечивающая работу устройств, не позволяет осуществить равномерность обогрева иэделий сложной формы, рабочие температуры поверхностей или чрезмерно высоки и могут вызвать ожоги незащищенкта на единицу массы илиных кожных покровов, или недостаточныдля обогрева (до 96 Г),Иэ известных устройств для аккумулирования и передачи тепла по техническойсущности и наибольшему количеству существенных признаков, совпадающих с заявляемым объектом, выбрано в качествепрототипа устройства для аккумулирования, сохранения и передачи тепла. В этомрешении герметичный эластичный контейнер заполнен смесью кристаллического тиосульфата натрия с добавкой 2-5смесиводы и сахара для замедления скорости кри сталлизации.Наиболее существенными недостатками прототипа являются:невозможностьприменения устройства для обеспеченияравномерности двухсторонней передачитепла (для двустороннего теплосъема, двустороннего обогрева) под нагрузкой (при 20поджатии), т.к. объемактивного вещества вжидком состоянии в данном случае существенно меньше, чем в твердом, кристаллическом, что обуславливает образованиевоздушных полостей, исключающих равноМерность тепловь 1 х потоков с его поверхностей и равномерность распределениянагрузок на устройство,Кроме того, в устройстве-прототипе от носительно мало использован тепловой эф- З 0фект фазовых переходов,Это"связано с тем,что после кристаллизации расплавгенноймассы образуется жесткая,монолитная масса вещества. Кроме неудобства в пользовании контейнером зто предопределяет ЗБнеравномерность теплосъема с нагретогоустройства, существенно увеличивает время взведения (выход на режим),Цель изобретения - устранение названнь 1 х недостатков и повышение эффективности (улучшеййе эксплуатационныххарактеристик) устройства при найравленном теплосъеме.Указанная цель достигается тем, что вгерметичном контейнере из эластичного материала размещена пористая эластичнаяматрица, на всю площадь поверхностй нарукных и внутренних пор которой нанесенаСмесь глицерина с поверхностно-активными веществами типа СМС (синтетические 50моющие вещества)а матрица заполненавеществом, способным к процессу обратй- мого аккумулирования тепла за счет фазовых переходов,Благодаря этому заявляемое устройство 55обеспечивает локальную кристаллизациюрасплавленного материала-аккумуляторатепла внутри полостейматрицы,причем этотМатериал при затвердевании в условиях заяв-ляемого герметичного контейнера образует только монодисперсные кристаллы (одногоразмера) с максимальным размером меньшим, чем средний диаметр единичной парыв матрице. Этим достигнута возможностьсохранения эластичности контейнера послекристаллизации и практически полная компенсация разности обьемов материала-аккумулятора тепла в твердом и жидком(расплавленном) состоянии (разность объемов незначима),В заявляемом устройстве благодаря появлению эффекта локальной кристаллизации обнаружены новые свойства(эластичность теплоаккумулирующего вещества в устройстве после,остывания,уменьшение времени активации, изотермичность всей поверхности при двухстороннем теплоотводе; достаточно высокиедопустимые нагрузки на устройство в процессе тепловыделения и тепловой активации и т,д.), которые не проявляются ни водном из известных объектов, содержащихподобные или близкие признаки.На фиг. 1 приведен разрез нагревательного устройства, В герметичном контейнере1;йэтотовленном из эластичного материала,размещена пористая эластичная матрица 2,наполненная веществом 3, .обратимо аккумулирующим тепловую энергию (поверхность пор матрицы покрыта слоем смесиглицерина с СМС).Устройство работает следующим образом.Для использования заявляемого объек та в качестве источника длительного обогрева его помещают на несколько минут вкипящую воду, в результате чего плавитсятеплоаккумулирующее вещество в порахматрицы. После этого контейнер извлекаютиз воды, и он в течение нескольких часовобеспечивает постоянство температуры поверхности эа счет тепла, выделяющегосяпри кристаллизации вещества.При воздействии нэ контейнертеплоносителей с температурой менее или более100 С, время активации соответственноувеличивается или уменьшаетсяа время ихарактер действия устройства остается неизменным. Это позвбляет применять заяв-ляемое устройство, например, для обогреваавтомобильных и иных салонов во времястоянки, отдыха и т.п., используя тепло, аккумулированное от работающего двигателяво время движения.Данное техническое рещение позволяет обеспечить: изотермичность всей поверхности контейнера,в том числе и придвухстороннем теплоотводе, включая контакт с поверхностями сложной формы (овал,многогранник и т.п.); увеличить допустимую1790400 35 Заявляемые нагревательные устройства соответствуют всем требованиям, предьяоляемым к изделиям (товарам) народного потребления по безопасности обращения, экологической чистоте, удобству в эксплуатации, времени гарантийного срока хранения, стойкости и прочности к транспортным перегрузкам 50 нагрузку на контейнер, т.к. отсутствуют газовые включения, полости, прослойки, а плотность содержимого контейнера постоянна во всем объеме и не нарушается во время разогрева и теплоотдачи; отсутствуют внутренние растягивэющие или сжимающие нагрузки на.оболочку контейнера при фазовых переходах.Заявляемое устройство состоит из простых по конструкции деталей и может быть изготовлено с применением несложных технологических операций, беэ использования дорогостоящих материалов.Корпус контейнера может быть изготовлен на автоматизированных линиях, например, для формования пакетов из полиэтилена, поливинилхлорида и других термопластичных материалов, резиновых медицинских грелок и емкостей для льда. Матрица может быть изготовлена из пенополиуретана (поролона) ОСТ 6-07-407-75, вспененной губчатой резины (губки) и т.п как из листового материала, так и из отходов производства (обрези).Обработка всей поверхности пор поверхностно-активным веществом заключается в смачивании (пропитке) материала матрицы с последующим отжатием жидкости,Сборка устройства. состоит во введении обработанной пористой матрицы внутрь корпуса эластичного контейнера с последующей пропиткой матрицы расплавленным веществом - аккумулятором тепла (тиосул ьфатом натрия, уксуснокислым натрием, ортофосфатом натрия и др,), причем обьем матрицы равен объему вводимого вещества, После герметизации контейнера устройство готово к применению. Кратность взведения и работы не ограничена, гарантийный срок хранения (эксплуатации) определяется прочностью материала корпуса контейнера,В качестве материала теплового аккумулятора могут быть использованы вещества. способные при переходе из кристаллического состояния о жидкое поглощать тепло, а при кристаллизации выделять его обратно (например, эцетат натрия по патенту США Мг 2220777, кл, 126-263. ортофосфат натрия по патенту США Иг 2677367, кл. 126-263 и Формула изобретенияУстройствО для аккумулирования и передачи тепла, содержэщер, герметичный эластичный контейнер, заполненный веществом, оыделякхцим тепло при кристаллизации, о т.л и ч а ю ще ес я тем, что, с целью повышения эффектив 5 10 15 20 25 30 другие подобные солевые гидратные системы).Были испытаны герметичные устройстоа для аккумулирования и передачи тепла,состоящие из полиэтиленового корпуса сэластичной матрицей из пенополиуретана,пропитанной смесью (раствором) глицерина и синтетического моющего вещества"Кристалл", с последующей пропиткой матрицы расплавленным тиосульфатом натрия(объем матрицы равен объему жидкого наполнителя) и герметизацией корпуса(завариванием пакета). Скомплектованноеустройство общей массой 0,2 кг обеспечивает сохранение температуры на поверхностикорпуса равной 44+ 1 С в течение 2-2,5 притемпературе окружающей среды от 16 до 25На фиг.2 приведены зависимость температуры корпуса устройства от временидля заявляемого устройства и прототипов(кривые 1 и 2 соответственно),Как видно изфиг. 2, время работы заявляемого устройства больше примерно в 1,5раза по сравнению с прототипом (при равной массе наполнителя), э стабильностьтемпературы поверхности (изотермичностьсоответственно выше, кроме того, время достижения рабочей температуры меньше.Аналогичные результаты получены прииспользовании поливинилхлоридэ и резиныдля изготовления корпуса устройства. Проверены следующие марки глицерина поГОСТ 6824-76; динамитный 1,И и высшегосортов, а также сырой глицерин. В качестве поверхностно-активного вещества применяли синтетические моющие оещества "Лотос", "Планета" и др, (температура поверхности и ее изотермичность в пределах погрешности опыта й 0,5 С). ности работы устройства при направленном теппосъеме, о нем размещают пористую эластичную матрицу, на полную поверхность которой нанесенэ смесь глицерина с поверхностно-активным веществом,1790400 Корректор Л,Пилипенк роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 Редакто Заказ 3 Составитель И, СуворовТехред М.Моргентал 57 Тираж Подписное ИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5