Термосифон

Изобретение предназначено для применения в области теплоэнергетики, а именно при использовании низкопотенциального тепла, в том числе и тепла грунта. Термосифон с испарителем теплового насоса, включающий термосифон, содержащий рабочее тело, обладающее способностью перехода из жидкого состояния в газообразное и обратно, и имеющий испарительную и конденсаторные части, причем термосифон содержит герметичную тепловую трубу, содержащую рабочее тело, обладающее способностью перехода из жидкого состояния в газообразное и обратно, и имеющую испарительную и конденсаторные части, конденсаторная часть тепловой трубы ограничивает вместе с внешним корпусом, крышкой и нижней платформой полость испарителя теплового насоса, имеющую патрубки для подвода жидкой фазы рабочего тела теплового насоса и отвода газообразной фазы рабочего тела теплового насоса, таким образом, конденсаторная часть тепловой трубы образует внутренний корпус испарителя теплового насоса, между внешним и внутренним корпусом испарителя теплового насоса установлен промежуточный корпус, имеющий отверстия в нижней части с возможностью прохода через них жидкой или газообразной фазы рабочего тела теплового насоса, циркулирующего внутри испарителя теплового насоса, между внутренним корпусом и промежуточным корпусом имеются направленные вертикально трубки-сопла с возможностью поступления в них жидкой фазы рабочего тела теплового насоса под давлением, причем испаритель теплового насоса имеет внутренние поверхности. Кроме того, внешний корпус испарителя теплового насоса, его внутренний корпус и промежуточный корпус или их части имеют конусообразную форму и расположены так, что имеют общую вертикальную ось симметрии, а внутренние поверхности испарителя теплового насоса, в том числе внутреннего корпуса, имеют оребрение. Изобретение позволяет существенно уменьшить тепловой напор между грунтом и рабочим телом в испарителе теплового насоса при одновременном уменьшении габаритов устройства, а также использовать энергию сжатой жидкости, поступающую из конденсатора теплового насоса в испаритель. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к использованию низкопотенциального тепла грунта.

Известны термосифоны, содержащие внутри герметичного корпуса рабочее тело, обладающее способностью фазового перехода, при этом испарительная часть помещается в грунте, а конденсаторная часть расположена над поверхностью Земли с возможностью использования скрытой теплоты конденсации рабочего тела на полезные нужды.

Известен термосифон, содержащий рабочее тело, обладающее способностью перехода из жидкого состояния в газообразное и обратно, и имеющий испарительную и конденсаторные части (см. Справочник по теплообменникам. Москва. ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ. 1987. том.2, стр.104-105). Недостатком указанной конструкции является возникновение сравнительно высоких тепловых напоров при теплопередаче, между конденсаторной частью термосифона и потребителем тепла (например испарителем теплового насоса).

Задача изобретения - создать устройство, обеспечивающее теплопередачу между грунтом и рабочим телом в испарителе теплового насоса при существенно уменьшенном тепловом напоре и одновременно добиться существенного уменьшения габаритов устройства.

Поставленная задача решается тем, что термосифон с испарителем теплового насоса, включающий термосифон, содержащий рабочее тело, обладающее способностью перехода из жидкого состояния в газообразное и обратно, и имеющий испарительную и конденсаторные части, согласно изобретению термосифон содержит герметичную тепловую трубу, содержащую рабочее тело, обладающее способностью перехода из жидкого состояния в газообразное и обратно, и имеющую испарительную и конденсаторные части, конденсаторная часть тепловой трубы ограничивает вместе с внешним корпусом, крышкой и нижней платформой полость испарителя теплового насоса, имеющую патрубки для подвода жидкой фазы рабочего тела теплового насоса и отвода газообразной фазы рабочего тела теплового насоса, таким образом, конденсаторная часть тепловой трубы образует внутренний корпус испарителя теплового насоса, между внешним и внутренним корпусом испарителя теплового насоса установлен промежуточный корпус, имеющий отверстия в нижней части с возможностью прохода через них жидкой или газообразной фазы рабочего тела теплового насоса, циркулирующего внутри испарителя теплового насоса, между внутренним корпусом и промежуточным корпусом имеются направленные вертикально трубки-сопла с возможностью поступления в них жидкой фазы рабочего тела теплового насоса под давлением, причем испаритель теплового насоса имеет внутренние поверхности. Для интенсификации циркуляции рабочего тела внешний корпус испарителя теплового насоса, его внутренний корпус и промежуточный корпус или их части могут иметь конусообразную форму и располагаться так, чтобы иметь общую вертикальную ось симметрии, а внутренние поверхности испарителя теплового насоса, в том числе внутреннего корпуса, могут иметь оребрение.

На фиг.1 изображен термосифон с испарителем теплового насоса в разрезе и стрелками показана циркуляция рабочего тела в испарителе. На фиг.2 - поперечное сечение термосифона в поперечной плоскости, проходящей на уровне отверстий для перетока циркулирующего рабочего тела из области его движения вниз в область его движения вверх.

Термосифон содержит корпус тепловой трубы (1), вертикально забиваемый в землю или засыпаемый грунтом, по всей длине которой рабочее тело имеет возможность испаряться при движении капель жидкости по ее внутренней стенке. Корпус тепловой трубы в ее конденсаторной части окружен промежуточным корпусом (2). Полость испарителя теплового насоса ограничена внешним корпусом (3), снабженным крышкой (6). Конусообразная часть (4) в конденсаторной области тепловой трубы выполняется из теплопроводного материала и ограничивает полость испарителя теплового насоса. Промежуточный корпус (2) в своей нижней части имеет отверстия (5) для прохода циркулирующего в испарителе рабочего тела теплового насоса. Испаритель снабжен патрубком (7) для отвода газообразного рабочего тела в компрессор теплового насоса. Пространство между промежуточным корпусом (2) и внутренним корпусом (1) через вертикальные трубки-сопла (8) сообщается с полостью для жидкой фазы рабочего тела теплового насоса, расположенной под платформой (9). Указанная полость связана по рабочему телу теплового насоса с выходом из конденсатора теплового насоса через патрубок (10).

Работает устройство следующим образом. Рабочее тело внутри герметичного корпуса тепловой трубы (1) в жидкой фазе под действием силы тяжести стекает вниз по внутренним стенкам, постепенно испаряясь и забирая тепло от стенки в испарительной части тепловой трубы. В конденсаторной части тепловой трубы (4) оно отдает тепло рабочему телу теплового насоса. Последнее поступает через патрубок (10) в полость испарителя теплового насоса, образованную внешним корпусом (3), крышкой (6), конденсаторной частью тепловой трубы (4) и нижней платформой (9). Газообразную часть рабочего тела, образующуюся в испарителе, отводят в компрессор теплового насоса (на фиг.1 не показан) через патрубок (7). Рабочее тело теплового насоса, приобретая высокую скорость в трубках соплах (8) из-за разницы давлений на концах указанных трубок-сопел, заставляет интенсивно циркулировать жидкую фазу рабочего тела и парожидкостную смесь внутри испарителя, которая между внутренним корпусом (1) и промежуточным корпусом (2) поднимается вверх, а между внешним корпусом (3) и промежуточным корпусом (2) опускается под действием силы тяжести вниз, где через отверстия (5) вновь попадает в полость между внутренним корпусом (1) и промежуточным корпусом (2). Таким образом, достигается интенсификация теплообмена и, тем самым, существенное снижение необходимого теплового напора при той же тепловой мощности и площади поверхностей испарителя.

1. Термосифон с испарителем теплового насоса, включающий термосифон, содержащий рабочее тело, обладающее способностью перехода из жидкого состояния в газообразное и обратно, и имеющий испарительную и конденсаторные части, отличающийся тем, что термосифон содержит герметичную тепловую трубу, содержащую рабочее тело, обладающее способностью перехода из жидкого состояния в газообразное и обратно, и имеющую испарительную и конденсаторные части, конденсаторная часть тепловой трубы ограничивает вместе с внешним корпусом, крышкой и нижней платформой полость испарителя теплового насоса, имеющую патрубки для подвода жидкой фазы рабочего тела теплового насоса и отвода газообразной фазы рабочего тела теплового насоса, таким образом конденсаторная часть тепловой трубы образует внутренний корпус испарителя теплового насоса, между внешним и внутренним корпусом испарителя теплового насоса установлен промежуточный корпус, имеющий отверстия в нижней части с возможностью прохода через них жидкой или газообразной фазы рабочего тела теплового насоса, циркулирующего внутри испарителя теплового насоса, между внутренним корпусом и промежуточным корпусом имеются направленные вертикально трубки-сопла с возможностью поступления в них жидкой фазы рабочего тела теплового насоса под давлением, причем испаритель теплового насоса имеет внутренние поверхности.

2. Термосифон по п.1, отличающийся тем, что внешний корпус испарителя теплового насоса, его внутренний корпус и промежуточный корпус или их части имеют конусообразную форму и расположены так, что имеют общую вертикальную ось симметрии.

3. Термосифон по п.1, отличающийся тем, что внутренние поверхности испарителя теплового насоса, в том числе внутреннего корпуса, имеют оребрение.