Теплоиспользующая низкотемпературная установка

(71) Заявител й револЩйн" сковский ордена Ленина и ордена энергетический институт тябрьс ИСПОЛЬЗУЮЩАЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУР УСТАНОВКА 4) гии и замкнутый цн для теплоносителя, ниэкотемпературные ми энерготрзисформи теплообменные аппаОднако в известно на экономичность в внешнего источника Целью изобретения является повышениеэкономичности при использовании в качествеисточника энергии внешнего источника тепла.Эта цель достигается тем, что к замкну.тому виркуляционному контуру параллельно ему подключена дополнительная ветвь с блоками диэлектрических преобразователей теп.ла и расположенным между ними теплоприемником, имеющим тепловой контакт с внешним источником тепла, причем ветвь к контуру подключена между теплообменными ац.фй паратами и низкотемпературными блоками,а ее блоки диэлектрических преобразователей тепла электрически связаны с низкотемпера.турными блоками контура. Изобретение относится к холодильнои технике для получения и поддержания низких температур.Известна теплоиспользующая низкотемперзтурнзя установка, содержащая низкотемпературный блок с.диэлектрическими энерготрзнсформирующими элементами, которые подвергаются периодическому воздействию электрическим полем. В стадии наложения электрического поля тепло отводится. через тепловые ключи в окружающую среду, а в стадии уменьшения электрического поля к энер. готрансформирующим элементам подводится тепло от охлаждаемого объекта через тепловые ключи 111.Однако для данной устзновки требуются относительно большое число тепловых ключей, которые имеют недостаточную надежиосп, и высоковольтный источник электроэнергии, повышающий электроопасность системы,Наиболее близкой к предложенной по технической сущности и достигаемому результату является теплоиспользующзя низкотемпературная установка, содержащая источник энерркуляционныи контуркоторый включеныблоки с диэлектрически.рующими элементами ираты 12.й установке недостаточ.следствие использованияэлектрической энергии3 983401На чертеже представлена схема предложенной теплоиспользующей низкотемпературной установки.Установка содержит ниэкотемпературные блоки 1 и 2 с диэлектрическими энерготрансформирующими элементами 3, электрические выводы 4, блоки 5 и 6 диэлектрических преобразователей тепла с диэлектрическими эиерготраисформируюшими элементами 7, вытеснитель 8, теплообменйик 9 подвода, 0 тепла от охлаждаемого объекта, теплообмен. ные аппараты 10 и 11, теплоприемник 12, внешний источник 13 тепла и вентили 14. За счет электрокалорического эффекта элементы 3 блока 1 охлаждаются, что приводит кпонижению температуры теплоносителя, кото.рый последовательно охлаждается от темпе.ратуры окружающей среды (на входе вблок 1) до температуры охлаждаемого объек.та (на выходе из блока 1). Теплоносительс низкой температурой поступает в теплообменник 9, где осуществляется внешний15 подвод тепла Оо, Затем теплоноситель поступает в блок 2, где в эту фазу цикланапряжение на элементах 3 увеличиваетсяи воспринимает тепло поляризации, послеблока 2 теплоноситель соединяется с потоком из блока 6, понижает свою температуру в теплообменном аппарате 11 и поступа.ет под вытеснитель 8, Первая фаза цикла закончена.Во второй фазе цикла вытеснитель 8 движется вниз, теплоноситель проходит черезтеплообменный аппарат 11, откуда (с темпе.ратурой окружающей среды) одна часть егонаправляется в блок 6 диэлектрических преобразователей тепла, а другая - в низкотемпературный блок 2. Одна часть потокапроходит через блок 6 в теплоприемник 12и далее через блок 5 в теплообменный аппарат 10 и в полость под вытеснителем 8. Вэтой фазе работа элементов 7 в блоках 5 и6 противоположна предыдущей фазе, т,е.в блоке 6 элементы 7 охлаждаются и переходят из парафазы в сегнетофазу. При этомв блоке 6 напряжение на выводах 4 уменьшается от максимального значения до минимального, а в блоке 5 на выводах 4 напря 4 Ожение увеличивается от минимального до максимального, Таким образом, процесс преобразования энергии внешнего источника 13 тепла в электрическую энергию осуществляетсяв блоках 5 и 6 с частотой изменения на.пряжения, равной частоте движения вытеснителя 8,В это время другая часть потока теплоносителя проходит через теплообменник 9,низкотемпературный блок 1, теплообменный Установка работает следующим образом.Пусть вытеснитель 8 движется вверх и при этом, теплоноситель, пройдя теплообменный аппарат 10, приобретает температуру, близкую к температуре окружающей среды. После теплообменного аппарата 10 теплоноситель разделяется на два потока, один из которых направляется в блок 5 диэлектрических преобразователей тепла, а другой - . в низкотемпературный блок 1, Диэлектрические энерготрансформирующие элементы 7 блока 5 имеют более высокую температуру, чем теплоноситель, и поэтому элемента 7 охлаждаются, а теплоноситель нагревается, Более высокая температура. элементов 7 обусловлена предыдущей фазой цикла, в процессе которой они нагревались. Элементы 7 имеют по длине блока 5 (по ходу движения теплоносителя) различные температуры, последовательно увеличивающиеся от температуры окружающей среды до температуры внешнего источника 13 тепла с интервалом 5 - 30 К, В самом блоке 5 теплоноситель нагревается до температуры несколько меньшей, чем температура внешнего источника 13 тепла, но, пройдя через теплоприемник 12, воспринимающий тепло 0 н от внешнего источника 13, дополнительно нагревается последним до его температуры, Горячий тепло- носитель входит в блок 6 диэлектрического преобразователя тепла и нагревает элементы 7 этого блока до температуры выше температуры Кюри, переводя вещество элементов 7 в парафазу, Сам теплоноситель в блоке 6 охлаждается до температуры, близкой к тем.пературе окружающей среды, соединяется с потоком иэ иизкотемпературного блока 2 и окончательно охлаждается в теплообменном аппарате 11, Затем общий поток теплоносителя поступает под вытеснитель 8, На этой фазе цикла иа электрических выводах 4 блока 5 напряжение уменьшается от максимального значения до минимального, а в блоке 6 напряжение на выводах 4 увеличивается от минимального значения до максимального. В этот момент времени на энерготрансформируюших элементах 3 и выводах 4 блока 1 в соответствии с фазой работы элементов 7 блока 5) напряжение уменьшается - идет процесс деполяризации элементов 3,аппарат 10 и возвращается в пространство над вытеснителем 8, При этом процессы в блоках 1 и 2, по сравнению с первой фазой цикла, меняются на противоположные, т.е, в блоке 2 элементы охлаждают теплоноситель, а в блоке 1 от элементов 3 теплоио. ситель отводит тепло поляризации. Температура теплоносителя в блоке 2 уменьшается от температуры окружающей среды до тем983401 5пературы охлаждаемого объекта, а в блоке 1 в это же время увеличивается от температуры охлаждаемого обьекта до температуры несколько выше окружающей среды, В теплообменном аппарате 10 температура теплоносителя уменьшается до температуры окружающей среды, Изменение состояния знерготрансформирующих элементов 7 в блоке 5 и элементов 3 в блоке 2 (так же как элементов 7 в блоке 6 и элементов 3 в блоке 1) происходит синхронно, так как зто изменение состояния осуществляет тепло- носитель, который проходит одновременно. через все блоки. Постепенное увеличение температуры элементов 7 блока 5 приводит к увеличению напряжения через выводы 4 на элементах 3 блока 1, и наоборот, умень. шение температуры элементов 7 блока 5 приводит к соответствующему уменьшению напряжения на элементах 3 блока 1 Отсюда следует, что изменение температуры элементов 7 блоков 5 н 6 приводит в результате электрокалорического эффекта к соответствующему изменению температуры элементов 3 в блоках 12.Экономическая эффективность изобретения заключается в отсутствии внешнего источника электрической энергии и внешней системы управления. б Формула изобретенияТеплоиспользующая низкотемпературная ус.тановка, содержащая источник энергии изамкнутый циркуляционный контур для теплоносителя, в который включены низкотемпературные блоки с диэлектрическими энер.готрансформирующими элементами и тепло.обменные аппараты, о т л и ч а ю щ а я 10 с я тем, что, с целью повышения экономовности при использовании в качестве источникаэнергии внешнего источника тепла, к замкну.тому циркуляционному контуру параллельноему подключена дополнительная ветвь с бло.и ками диэлектрических преобразователей теплаи расположенным между ними теплоприемником, имеющим тепловой контакт с внешнимисточником тепла, причем ветвь к контуруподключена между теплообменными аппарата 2 П ми и низкотемпературными блоками, а ееблоки диэлектрических преобразователей тепла электрически связаны с низкотемпературными блоками контура,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент СЮА У 4136525, кл, 62 - 3,опублик, 1979.2. Авторскде свидетельство СССР У 840621,кл. Г 25 В 21/00, 1979,983401 9882/43 Тираж ВНИИПИ Государстве по делам иэобрете 113035, Москва, Ж, 543 Подпинного комитета СССРний и открытийаушская наб д, 4/5 ак сно щал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель И. СуковП. Коссей Техред О.Неце Корректор И. Ватрущкин