Теплопередающее устройство

(9) 01) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) ТЕПЛОПЕРЕДйОЩЕЕ У(ЛРОЙСПЯпрекюущественно для плавучей плат 4 ормы, содержащее первую вертикальнорасположенную герметичную кольцевую.тепловую трубу с пропитанной легкоиспаряющжся аидкию теплоносителемкапилляро-пористой структурой, установленными в поворотных сепараторах роликами с каннллярно-нористьмнаружньм слоем и нагревательньмэлементом, о т л и ч а ю щ е е с ятем, чтое целью повывения энерге 4(5) Р 28 0 15/02/В 63 В 35/44 тических характеристик путем исиользования рассеянной тепловой энергииокружающей среды, устройство дополнительно содержит вторую тепловуютрубу, расположенную соосно с первой внутри нее и образованную установленными с возможностью вращениявнутренней стенкой первой трубы иобоймой, кинематически связаннымимежду собой при помощи редуктора,причем вторая тепловая труба снабже-.на установленными в ее паровом канале турбиной н компрессором, роторыкоторых закреплены на обойме, приэтом турбина и компрессор обращенывходом соответственно к нижней иверхней зонам этой тепловой трубы,а нх выход - к средней эоие, причемисточник тепла размещен вокруг нижней зоны второй тепловой трубы, аее верхняя зова сабаеа теплообменником, 1151812Изобретение относится к судостроению и может быть использовано длякруглогодичных работ в акватории моря при наличии подвижного ледовогопокрова рабочего участка акватории,преимущественно связанных с бурениемморских скважин.Целью изобретения является повьппение энергетических характеристик путем использования рассеянной тепловойОэнергии окружающей среды.На фиг. 1 изображено предлагаемоетеплопередающее устройством на фиг.2 разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 плавучая платформа с предлагаемым 15теплопередающим устройством, общийвид.Плавучая платформа содержит надводное основание 1 с буровым.агрегатом 2 и подводное основание 3 с движителем 4 и якорями 5, источник 6тепла высокого потенциала и теплопередающее устройство. Теплопередающееустройство содержит тепловую трубу 7в виде встроенного в подводное основание 3 герметичного кольцевогоотсека 8 с пропитанной легкоиспаряющимся жидким теплоносителем капиллярно-пористой облицовкой 9 и установленными в поворотных сепараторах 10 роликами 11 с капиллярно-пористым наружным слоем 12.Устройство дополнительно содержитсоосную кольцевому отсеку 8 тепловую трубу 13, образованную установ 35ленными с воэможностью вРащениянаружной 14 и внутренней 15 обоймами, кинематически связанными междусобой посредством редуктора 16,например, волнового. В паровом канале 17 тепловой трубы 13 размещенагазовая турбина 18 и газовый компрес.сор 19, роторы 20 и 21 которых закреплены на внутренней обойме 15,вход 22 турбины 18 соединен с концевой зоной 23 тепловой трубы 13,охваченной источником б тепла высокого потенциала, вход 24 компрессора 19 соединен с другой концевой зоной 25 тепловой трубы 13, снабженнойтеплообменником 26 окружающей среды,50а выходы 27 и 28 турбины 18 и компрессора 19 соединены со среднейзоной 29 тепловой трубы 13,наружнаястенка 30 которой одновременно служит55внутренней стенкойкольцевого отсека 8.,Внутренняя. обойма 15 тепловой трубы 13 установлена на неподвижныхоснованиях 31 (верхнем и нижнем) пос редством подшипников 32. Наружная обойма 14 установлена на внутренней обойме 15 посредством подшипников 33 с уплотнениями 34. Основания 31 снабжены отверстиями 35 для прохода коммуникаций. Источник 6 тепла высокого потенциала снабжен вращающимся токосъемником 36 для подключения к питающим коммуникациям. Редуктор 16 включает в себя эллиптический генератор 37, закрепленный на внутренней обойме 15, гибкое колесо 38, за-крепленное на наружной обойме 14, и жесткое колесо 39, неподвижно закрепленное на подводном основании 3. Тепловая труба 13 снабжена капиллярной структурой 40, пропитанной теплоносителем 41.Концевая эона 25 тепловой трубы 13 вместе с теплообменником 26 выступает за надводное основание 1 для обеспечения контакта с окружающей средой. Кольцевой отсек 8 размещен на уровне ледовэго покрытия для обеспечения контакта с ним нагревателя 7, осуществляющего термическое разрушение льда.Предлагаемое устройство работает следующим образом.Под воздействием теплового потока источника 6 тепла высокого потенциала Т 1 теплоноситель 41, пропитывающий капиллярную структуру 40 в концевой зоне 23 тепловой трубы 13, нагревается,изменяет свое агрегатное состояние и переходит в газообразную фазу, отнимая от источника 6 тепло Я 1 высокого потенциала Т 1, равное его скрытой теплоте нарообраэоваиия, Протекающий процесс характеризуется изотермическим испарением нри температуре Т. На входе 22 турбины 18 устанавливается высокое давление газообразной фазы теплоносителя 41.Под воздействием градиента давления, образованного в результате испарения теплоносителя 41, цоток его газообразной фазы попадает в турбину 18, через ее вход 22 и через ее выход 27 - в среднино зону 29 тепловой трубы 13. При. этом ротор 20 турбины 18, а вместе с ним.внутренняя обойма 15 и ротор 21 компрессора 19 приводятся во вращение, Турбина 18 расходует Я, тепла высокого потенциала Т, отдает средней зоне 29 тепловой трубы 13 Я тепла среднего потенциала Х (отбросное тепло) и1151 1 О 3производит механическую работу Е. Протекающий процесс характеризуется изоэнтропийным расширением газообразной фазы теплоносителя 41 в турбине 18 и сопровождается снижением тем пературы от Т до Т. Одновременно быстрое вращение связанной с ротором 20 турбины 18 внутренней обоймы 15 преобразуется в сравнительно медленное вращение наружной обоймы 14. Вращение наружной обоймы 14 вызывает планетарное вращение фрикционно связанных с ней роликов1 в сепараторах 10 при этом капиллярнопористые наружные слои 12 роликов 11 15 обкатывается по капиллярно-пористой облицовке 9 кольцевого отсека 8,Работа редуктора 16 основана, как обычно, на том, что быстро вращающийся вместе с внутренней обоймой 15 эллиптический генератор 37 вызывает бегущую волну деформации гибкого колеса 38, взаимодействие которой через зубчатое зацепление с.жестким колесом 39 вызывает медленное вращение о 5 гибкого колеса 38 и связанной с ннм наружной обоймы 14.В средней зоне 29 тепловой трубы 13 газообразная фаза теплоносителя 41.конденсируется. Протекающий. процесс характеризуется изотермической конденсацией при температуре Т . Выделяющееся при этом тепло Я(отбросное тепло) отдается легкоиспаряющемуся жидкому теплоносителю, пропитывающему капиллярно-пористую35 облицовку 9 нарркной стенки 30 средней зоны 29 тепловой трубы 13, служащей одновременно внутренней стенкой кольцевого отсека 8.40Конденсат теплоносителя 41 под воздействием градиента давления, создаваемого в капиллярной структуре 40 эа счет непрерывного испарения в концевой зоне 23, транспортируется по капнллярной структуре 40 обратно в концевую зону 23, где вновь подвергаетсж воздействию источника 6 тепла высокого потенциала Т 1. Проте" кающий процесс характеризуется иэо О энтропийным сжатием и сопровождается повышением температуры от Т доОписываемые четыре процесса образуют замкнутый прямой цикл Ренки на, результатом которого является трансформация тепла 5 высокого потенциала Тв тепло Осредйе го 812 4потенциала Т и производство механи-гческой работы Е, которая тратится на приведение во вращение ротора 21 компрессора 19 и роликов 11 герметичного кольцевого отсека 8, При этом электроэнергия на вращающийся вместе с наружной обоймой 14 источник 6 тепла высокого потенциала Т подается через вращающийся токоснемник 36 от силовой станции платформы.Под воздействием рассеянной тепловой энергии окружающей среды (име. ющей ненулевое значение и при отрицательных температурах по Цельсию), действующей через теплообменник 26, теплоноситель 41, пропитывающий капиллярную структуру 40 в концевой зоне 25 тепловой трубы 13, нагревается, изменяет свое агрегатное состояние и переходит в газообразную фазу. При этом от окружающей среды отнимается тепло о низкого потенциала То. Протекающий процесс харак. теризуется изотермическим испарением при температуре То.В результате принудительного вращения ротора 21 компрессора 19 от ротора 20 турбины 18, передаваемого через внутреннюю обойму 15, поток газообразной фазы теплоносителя 41 с занесенным теплом 0 о через вход 24 засасывается в компрессор 19 и сжимается в нем, Протекающий процесс характеризуется изоэнтропийным сжатием, сопровождается повышением температуры от То до Т и трансформацией тепла 9 низкого потенциала То в тепло О" среднего потенциала Т, Передача тепла от менее нагретой концевой зоны 25 тепловой трубы 13 к ее более нагретой средней зоне 29 оказывается возможной из-за использования компрессором 19 механической работы Ь, совершаемой турбиной 18 эа счет источника 6. Поток сжатой газообразной фазы .теплоносителя 41 через выход 28 компрессора 19 попадает в среднюю 1 эону 29 тепловой трубы 13, где конденсируется, Протекающий процесс характеризуется изотермической конденсацией при температуре Т и сопровождается выделением тепла 9 средне 4 го потенциала Т, Выделяющееся тепИло Я отдается легкоиспаряющемуся жидкому теплоноситело, пропитывающему капиллярно-пористую облицовку 9 наружной стенки 30 средней зоны 29тепловой трубы 13, служащей одновременно внутренней стенкой кольцевогоотсека 8.Конденсат теплоносителя 41 транс, портируется под воздействием гради ента давления, создаваемого в калиллярной структуре 40, обратно к высыхающим участкам капиллярно-пористой облицовки 9 горячей внутренней стенки кольцевого отсека 8 за счет пла нетарного вращения роликов 11 в сепараторах 10, что обеспечивает высокоэффективную передачу тепла Я ледовому покрову. При этом существенно повивается энергетическая эффективность термического разрушения ледового покрова, так как развитый теллообмеиник обеспечивает утилизацию большого количества ниэкопотенциалъного текла Ц при меньших затратах вцсоконотенциального тепла Я 1 при одновременном обеспечении вращения роликов.Заказ 2307/ 133035,ал ППП "Патент", г,уагород, ул.Проектная Тираа 623ИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк Москва, Ж, Раушская наб Подписноеета СССРытий