Аккумулятор тепла
Изобретение позволяет снизить энергозатраты и улучшить качество регулирования тепловлажностного состава приточного воздуха . Последовательно расположены канал (К) 1 наружного воздуха, подающий воздуховод 2, включенные параллельно по воздуху два теплообменника ГГО) 3,4 первого подогрева , камера 5 орошения с насосом 6 и приводным регулирующим клапаном 7 водяного контура 8, терморегулятор (ТР) 9 т-ры и точки росы ТО 10 второго подогрева, вентилятор 11 и ТР 12 приточного воздуха.Все ТО по теплоносителю присоединены последовательно к прямой и обратной линиям 13, 14 теплосети. На входе теплоносителя в ТО 3 размещен регулирующий клапан 15, привод которого соединен с ТР 9. ТО 3 содержит обводную линию 16, на которой расположен регулирующий клапан 17. К 18 рециркуляционного воздуха подключен к К 1. В К 21 смеси наружного и рециокуляционного воздуха размещен ТР 22. Сдвоенный воздушный клапан 24 размещен на воздуховоде 2 и обводном воздушном К 23 ТО 10. ТР 25 расположен на выходе теплоносителя из ТО 4. В обводном трубопроводе 26 теплосети размещен регулирующий клапан 27. Контур 8 содержит трубопроводы 29-31 подпитки, циркуляции и нагнетания и трубопроводы 32,33 поддающий и отводящий хояодоснабжения. 1 ил. сл с
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я>з F 24 Н 7/00
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
6д
1с) ф
i Ю (а (21) 4892534/06 (22) 19.12.90 (46) 30.07.93. Бюл.М 28 (71) Ленинградский кораблестроительный институт, Научно-производственный кооператив — Центр перспективных разработок
"Катран" и Институт химических наук АН
Каз ССР (72) А.В.Остапенко, Ю.А.Дубицкий, В.Л.Джаксон, С.Л.Деменок, В.В.Медведев и Е.О.Батырбеков (56) Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. M. Наука, 1973, с. 126, задача М 8.10.
Авторское свидетельство СССР
hh 1323828, кл. F 24 Н 7/00, 1985, Авторское свидетельство СССР
f4 1788400, кл. F 24 Н 7/00, 1988. (54) АККУМУЛЯТОР ТЕПЛА, 5U„, 1830439А1 (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 принял и отдал теплоту. 3 з.п.ф-л ы, 3 ил.
1830439
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 повы. шение эксплуатационной надежности и эффективности аккумулятора тепла.
На фиг.1 и 2 показан продольный разрез аккумулятора теплоты в различных фазах рабочего цикла; на фиг.3 — 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 сильфона 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 -,àêèì образом, чтобы в "холодном" состоянии
55 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 сил ьфоне, будет ьыше температуры М„, но ниже темперэтуры А„, то при нэгрсэ" эккумулятоаккумулятор имел положительную плаву- . честь. Это свойство аккумулятора закладывается на стадии его.проектирования. когда определяется вес и объем всех элементов констру«ции, Требуемого уровня плавучести всегда можно добиться варьируя весовые доли металлических деталей, пустот, пластиковых элементов, легкокипящей жид-. кости,.а также внутренним объемом сильфо10
Таким образом, после реализации эффекта памяти формы аккумулятор с запасенным теплом начинает тонуть. Опускаясь в
"холодные" слои жидкости, аккумулятор остывает, отдает тепло, При остывании жидкость в сильфоне 4 конденсируется, а при дальнейшем остывании реализуется эффект пластичности превращения, т.е, эффект об. ратный эффекту памяти формы. Элемент 3
20 теряет способность сопротивляться неупругому деформированию и растягивается под действием сильфона 4. Плавучесть аккумуо лятора становится положительной и он всплывает. Цикл может быть многократно повторен.
Соотношение температурных интервалов, характеризующих работу аккумулятора, поясняется фазовой диаграммой 7 (фиг.3). На фазовой диаграмме 7 по горизон30 тальной оси отложена температура, а по вертикальной — количество мартенситной фазы. При нагреве металла элементов 3 из мартенситной фазы при температуре Ан начала обратимого превращения начинается, 35 а при температуре А» окончания обратимого мартенситного превращения заканчивается переход строения кристаллической решетки иэ мартенситного в аустенитное состояние.
Именно в этом диапазоне температур реа40 лизуется эффект памяти формы, Наоборот, при охлаждении аустенитного состояния при температуре Мн начала прямого превращения начинается, а при температуре
Мк окончания прямого превращения закан1830439 ра сначала будет выкипать жидкость, а затем изменяться форма теплоаккумулирующих элементов и, следовательно. уменьшаться плавучесть; а при охлаждении будет сначала конденсироваться жидкогть 5. и только затем увеличиваться плавучесть, вследствие растягивающего действия сильфона, Использование предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом 10 позволяет получить положительный эффект, который заключается в расширении функциональных возможностей аккумулятора.
Аккумулятор способен самостоятельно перемещаться между теплыми и холодными 15 слоями жидкости. При этом погружение начинается после того как аккумулятор запасся максимально возможным количеством теплоты (т.е. и в жидкости и в металле теплоаккумулирующих элементов произошли 20 фазовые переходы), а всплытие начинается после того, как аккумулятор полностью отдал накопленную теплоту.
Обтекаемая формы и определенная ориентация аккумулятора исключает закли- 25 нивание его между конструктивными элементами устройств и между соседними аккумуляторами при одновременном использовании нескольких аккумуляторов.
Сочетание фазовых превращений в ЗО твердом и жидком материалах позволяет дополнительно повысить теплоемкость аккумулятора.
Лунки и/или бороздки на поверхности аккумулятора повышают его инерционность. 35 при движении в жидкости и, тем самым, интенсифицируют процессы теплообмена между аккумуляторами и жидкостью. Интенсификации процесса теплообмена также способствует перемешивание жидкости при самопроизвольном,авторегулируемом движении аккумулятора в вертикальной плоскости.
Формула изобретения
1. Аккумулятор тепла, содержащий установленные с возможностью взаимного перемещения упоры и размещенные между ними теплоаккумулирующие элементы, выполненные из материала, претерпевающего термоупругае обратимое мартенситное превращение в рабочем диапазоне температур, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен сивьфоном, размещенным между упорами.
2. Аккумулятор по и 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, внешняя поверхность упоров выполнена обтекаемой формы, и снабжена канавками, прй этом центр тяжести аккумулятора смещен относительно его центра в сторону одного из упоров. 3. Аккумулятор по пп.1 и 2, отл и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности, он снабжен камерой, выполненной иэ эластичного материала, заполненной преимущественно, легкокипящей жидкостью и закрепленной на упоре внутри сильфона.
4. Аккумулятор по п.3, о т л и ч а ю щ и й- с .я тем, что жидкость имеет температуру кипения конденсации соответственно выше и ниже температуры начала прямого и обратного превращения материала теплоаккумулирующих элементов..
1830439
Я%
Составитель А. Остапенко
Техред М,Моргентал Корректор Н. Гунько
Редактор
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101
Заказ 2518 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
