RU2547680C1 - Аккумулятор теплоты с фазопереходным материалом - Google Patents
Аккумулятор теплоты с фазопереходным материалом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2547680C1 RU2547680C1 RU2013152593/06A RU2013152593A RU2547680C1 RU 2547680 C1 RU2547680 C1 RU 2547680C1 RU 2013152593/06 A RU2013152593/06 A RU 2013152593/06A RU 2013152593 A RU2013152593 A RU 2013152593A RU 2547680 C1 RU2547680 C1 RU 2547680C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- phase transition
- vertical tubes
- electric heating
- transition material
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
Landscapes
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
Abstract
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для аккумулирования тепловой энергии. Сущность изобретения в том, что аккумулятор теплоты с фазопереходным материалом, содержащий корпус, заполненный теплоаккумулирующим материалом с фазовым переходом в зоне рабочих температур, поверхность теплообмена и электронагревательный элемент, содержит промежуточную крышку и приемник солнечного излучения, поверхность теплообмена состоит из вертикальных трубок, расположенных внутри во всем объеме бака-аккумулятора и заполненных материалом с фазовым переходом, и кожухов электронагревательных элементов, установленных в вертикальных трубках, причем теплоноситель проходит снизу вверх по межтрубному пространству, а сверху над промежуточной и герметичной крышкой расположена свободная полость, выполняющая роль камеры для расширения фазопереходного материала из вертикальных трубок, а дно бака-аккумулятора выполнено приемником солнечного излучения. При таком выполнении повышается эффективность аккумулирования тепла и теплообмена с теплоносителем системы за счет увеличения и равномерного расположения площади поверхности теплообмена по всему объему бака-аккумулятора. 4 ил.
Description
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для аккумулирования тепловой энергии, преимущественно солнечной и ветровой.
Известен высокотемпературный аккумуляторный нагреватель [1], содержащий корпус, снабженный со стороны его внутренней поверхности слоем теплоизоляции, в котором соосно корпусу размещен теплоаккумулирующий элемент, снабженный кожухом. Теплоаккумулирующий элемент выполнен в виде блока из параллельных рядов полых цилиндров, заполненных веществом, изменяющим свое агрегатное состояние в интервале рабочих температур, причем цилиндры установлены в овальных отверстиях, выполненных в кожухе, и расположены в каждом ряду параллельно и перпендикулярно относительно цилиндров смежных рядов. Разогрев высокотемпературного аккумуляторного нагревателя может производиться как горячим газом, так и электрическим нагревателем. В первом случае через кожух пропускается горячий газ до тех пор, пока не расплавится вещество, которым заполнены теплоаккумулирующие элементы, после чего разогрев прекращается и производится продувка нагревателя нагреваемым газом. При разогреве аккумуляторного нагревателя с помощью электричества в кожух помещают электронагреватели, тепло от которых расплавляет вещество в теплоаккумулирующих элементах.
Недостатком данного нагревателя является неэффективное использование фазопереходных теплоаккумулирующих материалов для аккумулирования тепла из-за низкой теплопроводности твердых фазопереходных материалов в большом объеме бака и низкого теплообмена с теплоносителем по всему объему и необходимость периодического снятия и установки электронагревателя при разогреве нагревателя с помощью электричества.
Известна установка для осуществления способа работы аккумулятора теплоты на фазовом переходе [2]. Установка состоит из вертикального кожухотрубного теплообменника, имеющего в нижней части входную камеру и трубную доску, в которой укреплены, например, четыре группы трубок, причем последние выходят соответственно в четыре выпускных камеры, каждая из которых имеет на выходе в сеть запорное устройство, соответственно. Между трубной доской и камерой расположено межтрубное пространство. Для четырех групп трубки расположены таким образом, что вокруг каждой из трубок одной группы расположены трубки трех других групп по вершинам правильного шестиугольника.
Недостаток такого устройства и способа теплового аккумулирования на фазовом переходе заключается в том, что теплопередача осуществляется в определенной последовательности, которую трудно осуществлять автоматически, а если вручную, то это не удобно.
Наиболее близким к заявляемому является электронагреватель [3], который содержит корпус, разделенный поперечной перфорированной перегородкой на верхнюю и нижнюю камеры, первая из которых снабжена патрубком подвода нагреваемого теплоносителя, а последняя заполнена теплоаккумулирующим веществом с фазовым переходом в зоне рабочих температур и снабжена электронагревательным элементом. Электронагреватель снабжен дополнительной поперечной перегородкой, размещенной в верхней камере с образованием между дополнительной и перфорированной перегородками полости, объем которой равен разности объемов теплоаккумулирующего вещества в твердом и жидком состоянии при температуре плавления вещества. Электронагревательный элемент одним своим концом (нижним) электрически подключен к поперечной перфорированной перегородке, которая выполнена металлической, а боковые стенки корпуса и теплоаккумулирующее вещество выполнены из электроизоляционного материала. Корпус снизу заглушен герметичной пробкой с резьбовым соединением, и сверху - крышкой. К перегородке подключена контактная клемма. В нижней части корпуса находится вторая контактная клемма. Электронагревательный элемент снабжен центральным металлическим основанием, электрически и механически соединенным с перегородкой. К основанию подключен верхний конец электронагревательного элемента. Электронагреватель снабжен воздушником. Для отвода воды служит патрубок. В отопительную систему электронагреватели могут быть включены как в номинальном своем положении, так и повернутыми на 180° относительно своей горизонтальной оси. Соединение электронагревателей осуществлено трубами с помощью соединительных муфт. Электрическое соединение электронагревателей осуществлено резьбовыми муфтами.
Недостатком данного электронагревателя является сложность конструкции, наличие промежуточной камеры, неэффективный теплообмен между фазопереходным теплоаккумулирующим материалом (ФТАМ) и потребителем (помещением) и невозможность его использования для аккумулирования солнечной тепловой энергии напрямую.
Задача изобретения - обеспечение стабильности теплоснабжения зданий от возобновляемых источников энергии за счет использования энергоемких фазовых переходов материалов и повышения теплообмена.
Технический результат, достигаемый в заявляемом изобретении, заключается в повышении эффективности аккумулирования тепла и теплообмена с теплоносителем системы за счет увеличения и равномерного расположения площади поверхности теплообмена по всему объему бака-аккумулятора и возможности использования ее для аккумулирования солнечной тепловой энергии и электроэнергии от ветроэнергетических устройств.
Для достижения этого технического результата корпус аккумулятора теплоты с фазопереходным материалом дополнительно содержит промежуточную крышку и приемник солнечного излучения, поверхность теплообмена состоит из вертикальных трубок, расположенных внутри во всем объеме бака-аккумулятора и заполненных материалом с фазовым переходом, при этом в вертикальных трубках установлены электронагревательные элементы, причем теплоноситель проходит снизу вверх по межтрубному пространству, а сверху над промежуточной и герметичной крышкой расположена свободная полость, выполняющая роль камеры для расширения фазопереходного материала, а дно бака-аккумулятора выполнено приемником солнечного излучения.
Предлагаемый аккумулятор теплоты с фазопереходным материалом иллюстрирован на фигурах 1-4, где фиг.1 - основной вид аккумулятора теплоты с фазопереходным материалом (продольный разрез), фиг.2 - поперечный разрез А-А, фиг.3 - вид сверху промежуточной крышки бака-аккумулятора и фиг.4 - крепление электронагревателя; где 1 - корпус; 2 - рабочее вещество (фазопереходный теплоаккумулирующий материал - ФТАМ); 3 - вертикальные трубки; 4 - дно бака-аккумулятора - приемник солнечного излучения; 5 - промежуточная крышка; 6 - отверстия для пропуска вертикальных трубок; 7 - отверстия для крепежных болтов; 8 - крепежные болты; 9 - полость-камера для расширения ФТАМ; 10 - герметичная крышка бака-аккумулятора; 11, 12 - патрубки подвода и отвода теплоносителя, соответственно; 13 - электронагревательные элементы; 14 - резьбовая обойма; 15 - перемычки крепления резьбовой обоймы с электронагревательным элементом к вертикальной трубке.
Аккумулятор теплоты с фазопереходным материалом содержит корпус 1, рабочее вещество (ФТАМ) 2, заполняющее вертикальные трубки 3, которые крепятся ко дну 4, которое может служить также и приемником концентрированного солнечного излучения (СИ), и промежуточной крышке 5 с отверстиями 6 для пропуска трубок и 7 для крепежных болтов 8, снизу трубки закрыты, а сверху открыты для объемного расширения ФТАМ 2 в свободную полость-камеру 9 под герметичной крышкой 10, которая через уплотнители крепится к основному корпусу бака-аккумулятора гайками и болтами 8. К корпусу бака-аккумулятора 1 привариваются патрубки подвода 11 и отвода 12 теплоносителя. В вертикальные трубки 3 с ФТАМ вставляются электронагревательные элементы 13, которые соединяются электропроводами к источнику электрической энергии, например ветроэнергетической установке. Электронагревательные элементы 13 вкручиваются в резьбовую обойму 14, которая крепится к вертикальным трубкам 3 с ФТАМ перемычками 15.
Аккумулятор теплоты с фазопереходным материалом работает следующим образом.
Снимают крышку 10 аккумулятора теплоты, и заполняют трубки 3 фазопереходным теплоаккумулирующим материалом 2, и крышку закрывают. Зарядка аккумулятора с фазопереходным материалом теплоты происходит за счет солнечной энергии, направляемой зеркалами на дно 4 бака-аккумулятора - приемника СИ, при этом из-за большой теплопроводности стали трубок 3 и кожуха электронагревательных элементов 13, происходит интенсивное плавление рабочего вещества 2 в них, объемное расширение рабочего вещества происходит в свободную полость-камеру 9 под герметичной крышкой 10. Зарядка может происходить и за счет электрической энергии при подключении источника к электронагревательным элементам 13 в вертикальных трубках 3 с ФТАМ 2, тогда же и греется теплоноситель в межтрубном пространстве бака-аккумулятора, которая подается снизу через патрубок 11 подвода теплоносителя и отводится через патрубок 12 отвода. Если аккумулятор теплоты с фазопереходным материалом используется в традиционных системах теплоснабжения на органическом топливе, рабочее вещество плавится, (аккумулятор заряжается) за счет теплоносителя (горячей воды) в межтрубном пространстве. Во время повышения тепловой нагрузки или отсутствия солнечной энергии аккумулятор разряжается, и теплоноситель в межтрубном пространстве бака-аккумулятора нагревается за счет фазового перехода (кристаллизации) рабочего вещества 2 в трубках 3 равномерно во всем объеме бака-аккумулятора. Кожухи электронагревательных элементов, установленных в вертикальные трубки с ФТАМ, и при отсутствии электрической энергии выполняют роль теплообменников.
Таким образом, предлагаемый аккумулятор теплоты с фазопереходным материалом прост в обслуживании, отличается от известных высокой эффективностью аккумулирования тепла и теплообмена с теплоносителем системы за счет расположения электронагревательных элементов, увеличения и равномерного расположения площади поверхности теплообмена по всему объему бака-аккумулятора.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ
1. Г.И. Бабаянц, П.П. Кузнецов, А.И. Дементьев, В.М. Ярославцев, Г.С. Козак. «Высокотемпературный аккумуляторный нагреватель», авторское свидетельство №857656, F24И 7/00, F28D 17/00, бюл. №31, 23.08.81.
2. Б.З. Токарь, А.А. Плотников, Э.В. Котенко. «Способ работы аккумулятора теплоты на фазовом переходе», авторское свидетельство №RU 2049968 C1, F24H 7/00, 24.02.1992.
3. И.П. Колесниченко, В.В. Фокин. «Электронагреватель», авторское свидетельство № SU 1688071 А1, F24H 7/00, 1/20, бюл. №40, 30.10.91.
Claims (1)
- Аккумулятор теплоты с фазопереходным материалом, содержащий корпус, заполненный теплоаккумулирующим материалом с фазовым переходом в зоне рабочих температур, поверхность теплообмена, электронагревательный элемент, отличающийся тем, что корпус дополнительно содержит промежуточную крышку и приемник солнечного излучения, поверхность теплообмена состоит из вертикальных трубок, расположенных внутри во всем объеме бака-аккумулятора и заполненных материалом с фазовым переходом, и кожухов электронагревательных элементов, установленных в вертикальных трубках, причем теплоноситель проходит снизу вверх по межтрубному пространству, а сверху над промежуточной и герметичной крышкой расположена свободная полость, выполняющая роль камеры для расширения фазопереходного материала, а дно бака-аккумулятора выполнено приемником солнечного излучения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013152593/06A RU2547680C1 (ru) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Аккумулятор теплоты с фазопереходным материалом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013152593/06A RU2547680C1 (ru) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Аккумулятор теплоты с фазопереходным материалом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2547680C1 true RU2547680C1 (ru) | 2015-04-10 |
Family
ID=53296430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013152593/06A RU2547680C1 (ru) | 2013-11-26 | 2013-11-26 | Аккумулятор теплоты с фазопереходным материалом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2547680C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106839428A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-06-13 | 广州凯耀资产管理有限公司 | 一种智能蓄热电锅炉 |
RU2657067C2 (ru) * | 2016-05-04 | 2018-06-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВО ТГТУ | Сушильная установка с тепловыми аккумуляторами для растительных материалов |
RU2673037C2 (ru) * | 2017-05-16 | 2018-11-21 | Общество с ограниченной ответственностью "НаноТехЦентр" | Теплоаккумулирующее устройство |
RU194499U1 (ru) * | 2019-06-17 | 2019-12-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевская государственная сельскохозяйственная академия" | Фазопереходный тепловой аккумулятор |
CN112815755A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-18 | 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 储能装置 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1265700A (en) * | 1968-10-22 | 1972-03-01 | Bauknecht Gmbh G | Improvements in or relating to thermal storage elements |
SU1688071A1 (ru) * | 1989-07-07 | 1991-10-30 | Ижевский сельскохозяйственный институт | Электронагреватель |
RU2031491C1 (ru) * | 1992-05-18 | 1995-03-20 | Юрий Вячеславович Николаев | Способ терморегулирования высокотемпературной аккумуляторной батареи |
RU2049968C1 (ru) * | 1992-02-24 | 1995-12-10 | Курский Политехнический Институт | Способ работы аккумулятора теплоты на фазовом переходе |
RU65191U1 (ru) * | 2007-01-09 | 2007-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарская государственная академия путей сообшения" (СамГАПС) | Тепловой аккумулятор фазового перехода |
-
2013
- 2013-11-26 RU RU2013152593/06A patent/RU2547680C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1265700A (en) * | 1968-10-22 | 1972-03-01 | Bauknecht Gmbh G | Improvements in or relating to thermal storage elements |
SU1688071A1 (ru) * | 1989-07-07 | 1991-10-30 | Ижевский сельскохозяйственный институт | Электронагреватель |
RU2049968C1 (ru) * | 1992-02-24 | 1995-12-10 | Курский Политехнический Институт | Способ работы аккумулятора теплоты на фазовом переходе |
RU2031491C1 (ru) * | 1992-05-18 | 1995-03-20 | Юрий Вячеславович Николаев | Способ терморегулирования высокотемпературной аккумуляторной батареи |
RU65191U1 (ru) * | 2007-01-09 | 2007-07-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарская государственная академия путей сообшения" (СамГАПС) | Тепловой аккумулятор фазового перехода |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2657067C2 (ru) * | 2016-05-04 | 2018-06-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" ФГБОУ ВО ТГТУ | Сушильная установка с тепловыми аккумуляторами для растительных материалов |
CN106839428A (zh) * | 2016-12-29 | 2017-06-13 | 广州凯耀资产管理有限公司 | 一种智能蓄热电锅炉 |
CN106839428B (zh) * | 2016-12-29 | 2019-08-27 | 吉林瑞科汉斯电气股份有限公司 | 一种智能蓄热电锅炉 |
RU2673037C2 (ru) * | 2017-05-16 | 2018-11-21 | Общество с ограниченной ответственностью "НаноТехЦентр" | Теплоаккумулирующее устройство |
RU194499U1 (ru) * | 2019-06-17 | 2019-12-12 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевская государственная сельскохозяйственная академия" | Фазопереходный тепловой аккумулятор |
CN112815755A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-18 | 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 | 储能装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2547680C1 (ru) | Аккумулятор теплоты с фазопереходным материалом | |
CN104833253A (zh) | 一种带相变蓄热的单罐蓄热装置及其使用方法 | |
CN105605956A (zh) | 高温空气与熔融盐高效储热*** | |
CN101464108A (zh) | 波纹状相变蓄热元件 | |
CN103148723A (zh) | 一种金属网基波纹管式相变蓄热装置 | |
CN204460147U (zh) | 一种热管型蓄热式均温蒸汽发生器 | |
CN203231674U (zh) | 一种金属网基波纹管式相变蓄热装置 | |
CN108332591B (zh) | 一种蓄冷蓄热一体化装置 | |
CN105928407A (zh) | 一种套管相变蓄热换热器 | |
CN207850147U (zh) | 一种环缝流道型熔盐加热器 | |
CN204678943U (zh) | 一种带相变蓄热的单罐蓄热装置 | |
CN100567842C (zh) | 油水交换直热式热水器 | |
CN103528122A (zh) | 一种高效可移动式相变蓄热供热装置 | |
CN205245862U (zh) | 一种带级联式相变蓄热结构的单罐蓄、放热装置 | |
CN110553236B (zh) | 一种储热电锅炉***及其充热运行方法 | |
CN107062639A (zh) | 一种太阳能集热储能装置 | |
KR20120121567A (ko) | 이중 자켓형 태양열 온수기 | |
CN214620778U (zh) | 一种螺旋盘管式相变储热装置 | |
CN105371258A (zh) | 太阳能蒸汽发生装置 | |
RU2680639C2 (ru) | Солнечный воздухонагреватель | |
CN216431667U (zh) | 一种熔盐加热储能蒸汽发生一体化装置 | |
CN103411459A (zh) | 多能源高温蓄热节能装置 | |
CN208108517U (zh) | 一种太阳能环保热水***的太阳能集热装置 | |
KR200457082Y1 (ko) | 난방수 및 온수 공급이 가능한 열교환식 태양열 보일러 | |
CN110953911A (zh) | 一种多能源高温相变蓄热分层装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181127 |