Аккумулятор тепла

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК П 9) (31)О 439 А 1 1)5 Р 24 Н 7/О ТЕ троительный енный коопех разработок ких наук АН Дубицкий, В.Медведев ик задач и а, 1973, с. 1 ССР5,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21) 4892534/06 (22) 19.12.90 (46) 30.07.93. Бюл.М 28 (71) Ленинградский корабле институт, Научно-производств ретив - Центр перспективны "Катран" и Институт химиче Каз ССР (72) А.В. Оста и ен ко, Ю.А В.Л.Джаксон, С.Л,Деменок, и Е.О.Батырбеков (56) Волькенштейн В.С. Сбор общему курсу физики. М.: Нау задача М 8.10,Авторское свидетельство В 1323828, кл. Р 24 Н 7/00, 198Авторское свидетельство М 1788400, кл. Р 24 Н 7/00, 19 (54) АККУМУЛЯТОР ТЕПЛА(57) Использование: в устройствах для аккумулирования тепла, например, обеспечивающих теплоперенос между слоями жидкости с различными температурами. Сущность изобретения: в аккумулятор тепла между упорами 1 и 2 размещен сильфон 4. Упоры 1 и 2 выполнены с внешней стороны обтекаемой формы, центр тяжести аккумулятора смещен к одному из упоров, а на внешней поверхности упоров выполнены канавки, к упору во внутренней полости сильфона 4 может быть прикреплена эластичная камера 6, заполненная жидкостью. Благодаря такому выполнению аккумулятор тепла приобретает способность самопроизвольно перемещаться между слоями жидкости с разными температурами, причем перемещение начинается только после того, как аккумулятор приняли отдал теплоту. 3 з.п.ф-л ы, 3 ил.Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в устройствах для аккумулирования тепла, например, обеспечивающих теплоперенос между слоями жидкости с различными температурами,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей аккумулятора тепла.Дополнительной целью является повышение эксплуатационной надежности и эффективности аккумулятора тепла.На фиг.1 и 2 показан продольный разрез аккумулятора теплоты в различных фазах рабочего цикла; на фиг.З - фазовая диаграмма, поясняющая способего работы.Аккумулятор тепла содержит концевые упоры 1 и 2, между которыми размещены элементы 3 из материала, претерпевающего обратимое мартенситное превращение в рабочем диапазоне температур, и сильфон 4. Оба упора 1 и 2 имеют обтекаемую форму, причем, например упор 1 легче упора 2, например, за счет выполнения наконечника 5 из легкого пластика, Во внутренней полости сильфона 4 может быть размещена жидкость, преимущественно легкокипящая. Эта жидкость может быть помещена в эластичную камеру 6, например из резины, которая закреплена на упоре 2,Сборка аккумулятора осуществляется следующим образом,К упору 2 прикрепляют камеру 6, предварительно заполненную жидкостью, преимущественно легкокипя щей; устанавливают и прикрепляют к упору 2 сильфон 4; и устанавливают и закрепляют сборный упор 1. После этого сильфон 4 сжи мают и между упорами 1 и 2 устанавливают теплоаккумулирующие элементы 3. Устройство готово к работе, При этом элементы 3 находятся в растянутом состоянии.в силу воздействия на них усилия со стороны силь- фона 4.Аккумулятор работает следующим образом. При погружении аккумулятора в жидкость с градиентом температур он становится в вертикальное положении (как поплавок) благодаря смещению центра тяжести. к упору 2. В процессе нагрева в верхних, теплых слоях жидкости аккумулятор запасает теплоту за счет теплоемкости материалов и за счет фазового перехода в газообразное состояние жидкости размещенной в камере 6. При дальнейшем нагреве в элементах 3 реализуется эффект памяти формы, и они сокращаются сближая упоры 1 и 2, и сжимая сильфон 4. Вес элементом конструкции выбран таким образом, чтобы в "холодном" состоянии455055 чивается переход строения кристаллической решетки аустенитной в мартенситную, Именно в этом диапазоне температур реализуется эффект пластичности превращения. Оба фазовых перехода энергоемки.При прямом переходе выделяется, а при обратном поглощается зна ительное количество теплоты, Оба перехода имеют температурный гистерезис, который в зависимости от состава и термомеханической обработки может варьироваться в широком диапазоне температур (1.150 С),Если температура кипеиия н конденсации жидкости, размещенной э сильване, будет ьыше температуры У,ь но ниже темперэтуры А, то при нэгрсэ эккумулятоаккумулятор имел положительную плаву- .честь. Это свойство аккумулятора закладывается на стадии его.проектирования. когдаопределяется вес и объем всех элементов5 конструции, Требуемого уровня плавучести всегда можно добиться варьируя весовые доли металлических деталей, пустот,пластиковых элементов, легкокипящей жидкости,.а также внутренним объемом сильфо 10 на,Таким образом, после реализации эффекта памяти формы аккумулятор с запасенным теплом начинает тонуть. Опускаясь в"холодные" слои жидкости, аккумулятор ос 15 тывает, отдает тепло, При остывании жидкость в сильфоне 4 конденсируется, а придальнейшем остывании реализуется эффектпластичности превращения, т,е, эффект об. ратный эффекту памяти формы. Элемент 320 теряет способность сопротивляться неупругому деформированию и растягивается поддействием сильфона 4, Плавучесть аккумуолятора становится положительной и онвсплывает. Цикл может быть многократно25 повторен.Соотношение температурных интервалов, характеризующих работу аккумулятора, поясняется фазовой диаграммой 7(фиг.З). На фазовой диаграмме 7 по горизон 30 тальной оси отложена температура, а повертикальной - количество мартенситнойфазы. При нагреве металла элементов 3 измартенситной фазы при температуре Ан начала обратимого превращения начинается,35 а при температуре Ак окончания обратимогомартенситного превращения заканчиваетсяпереход строения кристаллической решеткииэ мартенситного в аустенитное состояние.Именно в этом диапазоне температур реа 40 лизуется эффект памяти формы, Наоборот,при охлаждении аустенитного состоянияпри температуре Мн начала прямого превращения начинается, а при темгературеМк окончания прямого превращения закан 1 В 30439ра сначала будет выкипать жидкость, а затем изменяться форма теплоаккумулирующих элементов и, следовательно.уменьшаться плавучесть; а при охлаждениибудет сначала конденсироваться жидкогть 5.и только затем увеличиваться плавучесть,вследствие растягивающего действия сильфона,Использование предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом 10позволяет получить положительный эффект,который заключается в расширении функциональных возможностей аккумулятора.Аккумулятор способен самостоятельно перемещаться между теплыми и холодными 15слоями жидкости. При этом погружение начинается после того как аккумулятор запасся максимально возможным количествомтеплоты (т.е. и в жидкости и в металле теплоаккумулирующих элементов произошли 20фазовые переходы), а всплытие начинаетсяпосле того, как аккумулятор полностью отдал накопленную теплоту,Обтекаемая формы и определеннаяориентация аккумулятора исключает заклинивание его между конструктивными элементами устройств и между соседнимиаккумуляторами при одновременном использовании нескольких аккумуляторов.Сочетание фазовых превращений в ЗОтвердом и жидком материалах позволяетдополнительно повысить теплоемкость аккумулятора.Лунки и/или бороздки на поверхностиаккумулятора повышают его инерционность 35при движении в жидкости и, тем самым,интенсифицируют процессы теплообменамежду аккумуляторами и жидкостью. Интенсификации процесса теплообмена также способствует перемешивание жидкости при самопроизвольном,авторегулируемом движении аккумулятора в вертикальной плоскости. формула изобретения1. Аккумулятор тепла, содержащий установленные с возможностью взаимного перемещения упоры и рлэмещенные междуними теплоаккумулирующие элементы, выполненные из материала, претерпевающеготермоупругое обратимое мартенситное превращение в рабочем диапазоне температур,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения функциональных возможностей, он снабжен сильфоям, размещенныммежду упорами.2, Аккумулятор по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, внешняя поверхностьупоров выполнена обтекаемой формы, иснабжена канавками, прй этом центр тяжести аккумулятора смещен относительно егоцентра в сторону одного из упоров,3. Аккумулятор по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышенияэффективности, он снабжен камерой, выполненной иэ эластичного материала, заполненной преимущественно,легкокипящей жидкостью и закрепленнойна упоре внутри сильфона.4, Аккумулятор по п.З, о т л и ч а ю щ и й-с я тем, что жидкость имеет температурукипения конденсации соответственно вышеи ниже температуры качала прямого и обратного превращения материала теплоаккумулирующих элементов1830439 Составитель А. Остапенехред М,Моргентал нько еда рректо 2518 Тираж ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Пр ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 эв нн