Тепловой аккумулятор ю. к. рашидова

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ оц 800512 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 131278 (21) 2 б 96315/24-06с присоединением заявки йф(51)М, К Р 24 3 3/02 1 осударственный комнтет СССР по делам нзобретеннй н открытнй(72) Автор изобретения Ю. К. Рашидов Зональный научво-исследовательский и проектный .инс",итуттипового и экспериментального проектирования жилыхи общественных здании "ТашЗНИИЭП"(71 ) Заявитель 54) ТЕПЛОВОИ АККУМУЛЯТОР Ю, К. РАШИДОВА Изобретение. относится к гелиотехнике и предназначено для использования в системах гелиотеплоснабжения.5Известен тепловой аккумулятор, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода аккумулирукхдей среды, разделенный вертикальной коаксиальнои перегородкой на сообщающиеся между собой внутреннюю и наружную полости, и змеевики зарядки и разрядки, установленные соответственно в нижней части внутренней полости и в верхней части наружной полости корпуса 13.Наличие вертикальной перегородки, а также расположение змеевиков зарядки и разрядки соответственно в нижнеи и э верхней частях внутренней и наружной полостей обеспечивает интенсивный теплообмен между теплоносителем, циркулирующим в змеевиках, и аккумулирующеи средой.Недостаток известного аккумулятора в том, что аккумулирование тепла в нем осуществляется одновременно всем объемом аккумулирующей среды. Это увеличивает продолжительность зарядки аккумулятора до температуры, при которой возможен отбор тепла и снижает его аккчмулирующую способность при аккумулировании неоольших количеств тепла в системах гелиотеплоснабжения, характеризующихся переменной и прерывистой теплопроиэводительностью приемника солнечной энергии.Цель изобретения - поэышение аккумулирующей способности.Поставленная цель достигается тем, что аккумулятор дополнительно содержит открытый снизу сосуд, расположенный э нижней части внутренней полости и частично заполненный средой, удельный вес которой меньше удельного веса аккумулирующей среды, и вторую вертикальную перегородку, расположенную коаксиально первой и разделяющей наружную полость на внутренний и внешний отсеки, сообщенные между собой э верхней части непосредственно, а в нижней - каналом, снабженным отводом, введенным в сосуд.. Вторая перегородка может быть выполнена из теплоизоляционного материала.На Фиг. 1 показан тепловой аккумулятор; на фиг, 2 - распределение аккумулирующей среды и среды, частично заполняющей открытый снизуПеред заполнением аккумулятора аккумулирующей средой сосуд 9 должен быть заполнен воздухом или маслом. При использовании воздуха он сам заполняет сосуд, а при использовании масла применяют стакан 17, который заполняется маслом. Это приводит к заполнению сосуда 9 маслом до уровня свободного конца отвода 14, поэтому сосуд 9 необходимо предварительно опустить, чтобы обеспечить почти полное вытеснение воздуха иэ-под сосуда маслом,60 65 сосуд в качестве которой используют воздух в режиме нагрева аккумулирующей среды; на фиг. 3 - то же, в режиме циркуляции холодного теплоносителя через змеевик зарядки; на фиг. 4 - то же, что на фиг. 2, но5 при использовании масла в качестве среды, частично заполняющей сосуд на фиг. 5 в ,то же, что на фиг. 3, но при использовании масла н качестве частично заполняю 10 щей среды.Тепловой аккумулятор содержит корпус 1 с патрубками 2, 3 подвода и отвода аккумулирующей среды, разделенный вертикальной коаксиальной перегородкой 4 на сообщающиеся между собой внутреннюю и наружную полости 5,6, и змеевики 7,8 зарядки и разрядки, установленные соответственно в нижней части внутренней полости 5 и в верхней части наружной полости 20 б корпуса 1. Аккумулятор дополнительно содержит открытый снизу сосуд 9, расположенный в нижней части внутренней полости 5 и частично заполненной воздухом(фиг. 2 и 3)или маслом(фиг. 4 и 5)и вторую вертикальную перегородку 10, расположенную коаксиально первой перегородке 4 и разделяющей наружную полость б на внутренний и внешний отсеки 11, ЗО 12, сообщенные между собой н верхней части непосредственно, а в нижней - каналом 13, снабженным отводом 14, введенным в сосуд 9. Вторая перегородка 10 выполнена из тепло- изоляционного материала.Аккумулятор содержит также третью вертикальную перегородку 15, служащую для интенсификации теплообмена между аккумулирующей средой и змеевиком 8 разрядки, перфорированную 40 трубу 16, расположенную по периметру корпуса 1 и соединенную с патрубком 2, стакан 17, внутри которого с зазором расположен сосуд 9 при использовании масла или различных 45 нефтепродук тов .Подбор среды в сосуде 9 осуществляется исходя из интервала рабочих температур аккумулятора, высоты дополнительной перегородки 10 и высоты Ъ проникновения снободного конца отвода 14 в среду сосуда 9. Аккумулятор заполняется аккумулирукщей средой, например водой, через патрубок 2. Вода при этом поступает во внешний отсек 12, а оттуда по каналу 13, отводу 14, через воздух ( масло), который благодаря своему малому удельному весу всплывает на поверхность поступающей ноды и скапливается в верхней части сосуда 9, во внутреннюю полость 5.Зарядка аккумулятора происходит следующим образом.В начальный момент, когда температура воды в отсеке 12 и во внутренней полости 5 одинакова, воздух(масло) н сосуде 9 и в отводе 14 займет уровень А-А (фиг. 2 и 4),так как воздух(масло)испытывает одинаковое давление воды с обеих сторон перегородки 10.При циркуляции через змеевик 7 зарядки горячего теплоносителя во внутренней полости 5 вода будет нагреваться и подниматься вверх, а в отсеке 11 опускаться вниз. Это приведет к возникнонению циркуляции за счет разности удельных весов холодной и горячей воды и обеспечит интенсивный теплообмен между нодой в полости 5 и змеевиком 7.По мере нагрева воды ее удельный вес будет уменьшаться и давление столба воды на воздух (масло)со стороны полости 5 будет меньше, чем со стороны отсека 12, поэтому уровень воды в отводе 14 начнет подниматься (фиг. 2 и 4) и при достижении в полости 5 рабочей температуры, начнется поступление н нее холодной воды из отсека 12, Нагретая до рабочей температуры вода вытеснится из полости 5 в верхнюю часть отсека 12 и образует там слой горячей воды. Это приведет к возникновению циркуляции по большому контуру (фиг. 1) за счет разности удельных весов воды в полости 5 и в отсеке 12. Воздух (масло) препятствует циркуляции воды по большому контуру и выполняет роль постоянного гидравлического сопротинления, так как для того, чтобы выдавить воздух (масло 1 из отвода 14 на высотунеобходимо давление. Поэтому циркуляция по большому контуру возникает только тогда, когда циркуляционный напор сравнивается или становится больше гидравлического сопротивления воздуха или масла. При этом гидравлическое сопротивление воздуха (масла) не зависит от расхода и поэтому при увеличении подвода тепла к змеевику 7 по большому контуру начинает циркулировать больший расход воды при постоянной величине циркуляционного напора, что обеспечивает почти постоянную температуру воды на выходе из внутреннеи полости 5 н отсек 12.При циркуляции воды по большому контуру она нагревается до рабочейтемпературы аккумулятора за один оборот и тепловой фронт горячей водыв отсеке 12 продвигается сверху внизпропорционально циркуляционному расходу. В процессе аккумулированиявода в отсеке 12 будет расслаиваться на два слоя - горячий, имеющийрабочую температуру аккумулятора, ихолодный,Разрядка аккумулятора осуществляется и= верхней части отсека 12через змеевик 8. разрядки (отбор теплапо закрытой схеме на горячее водоснабжение) и через патрубки 2,3 подвода и отвода аккумулирующей средыотбор тепла по открытой схеме наотопление). При этом змеевик 8 разрядки отбирает тепло от горячейводы, поступающей из верхней частиотсека 12 или отсека 11 в моментодновременнои зарядки, что приводит к возникновенйю циркуляции иинтенсивному теплообмену междузмеевиком 8 и горячей водой, таккак перегородка 15, исключая перемешивание охлажденной воды с горячей, увеличивает циркуляционныйнапор. создает тягу наподобие дымовой трубы, но в обратном направлении. Охлажденная вода опускаетсяв нижнюю часть отсека 12 и вытесняет горячую воду вверх, что нафиг. 1 изображено пунктирными стрелками. При разрядке аккумуляторачерез патрубки 2 и 3 горячая водазабирается из верхней части отсека 12, а охлажденная - возвращаетсяв нижнюю чзсть отсека через перфорированную трубу 16, которая позволяет равномерно распределить еепо периметру корпуса 1, что обеспечивает минимальное перемешиваниеохлажденнои воды с горячен в отсеке12 даже при наличии принудительнойциркуляции в контуре разрядки,В процессе разрядки тепловой фронтгорячей воды продвигается снизувверх, то есть в обратном направлении его продвижению в процессе зарядки (фиг. 1 поэтому результирующее продвижение теплового фронтагорячей воды в аждый момент времени зависит от соотношения поступающего и отбираемого тепла.При циркуляции холодного теплоносителя через змеевик 7 зарядки изаккумулятора теряется тепло из объема воды, находящейся ниже верхнегоуровня змеевика, причем только извнутреннеи полости 5, так как воздух (масло 1 препятствует движению охлажденнои воды в отсек 12 фиг, 3 и 5и возникновению обратной циркуляции,а дополнительная перегородка 10, выполненная иэ теплоизоляционного материала, уменьшает до минимума теплопотери. Это обеспечивает диодностьзарядки.В предлагаемом тепловом аккумуляторе происходит температурное расслоение аккумулирлщей среды и осуществляется аккумулирование теплатолько в такой части среды, которуюможно нагреть до рабочей температуры.Это сокращает продолжительность зарядки аккумулятора до температуры,при которой возможен отбор тепла, иповышает его аккумулирующую способ -ность, так как аккумулирование даженебольшого количества тепла в аккумуляторе происходит беэ потерь темпе ратурного потенциала, благодаря аккумулированию ке во всем объемеаккумулятора, а только в его части,что уменьшает долю балластного тепла в аккумуляторе и увеличиваетдолю полезного. Хранение тепла доследующего цикла нагрева происходитс теплопотерями, т, е. повышаегсяполезная аккумулирующая способностьаккумулятора.25Формула изобретения 1, Тепловой аккумулятор, содержа 30 щий корпус с патрубками подвода иотвода аккумулирующей среды, разделенный вертикальной коаксиальнойперегородкок на сообщающиеся междусобой внутреннюю и наружную полос 35 ти, н змеевики зарядки и разрядки,установленные соответственно в нижней части внутренней полости и вверхнеи части наружной полости корпуса, о т л и ч а ю щ и й с я теМ,4 О что с целью повышения аккумулирующей способности, аккумулятор дополнительно содержит открытый снизусосуд, расположенный в нижней части внутренней полости и частичнозаполненный средой удельный вес ко 45 торой меньше удельного веса аккумулирующей среды, и вторую вертикальную перегородку, расположеннуюкоаксиально первой и разделяющейнаружную полость на внутренний и50 внешний отсеки, сообщенные междусобой в верхней части непосредственно, а в нижней - каналом, снабженным отводом, введенным в сосуд.2. Аккумулятор по и. 1, о т л и 55 ч а ю щ и и с я тем, что втораяперегородка выполнена из теплоизоляционного материала.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе601 Заявка Великобритании 9 1397013,кл, Р 8 0 1/02, опублик. 1975.800512 Составитель А. Смирноваласенко Техред Г, Маточка Корректор О. Билак актор дписн ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,фил 0372/41 Тираж 835 ВНИИПИ Государственного ко по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауш