Компрессионный тепловой насос
Изобретение относится к оборудованию для отопления жилых и производственных зданий. Компрессионный тепловой насос содержит испаритель, компрессор, конденсатор, дроссельный вентиль и отделитель жидкости. Испаритель и конденсатор выполнены в виде кожуховихревых теплообменников, содержащих патрубки подачи и отвода рабочего агента и патрубки подачи и отвода, соответственно низкопотенциального теплоносителя и высокопотенциального теплоносителя, улиткообразный коллектор с направляющим аппаратом и торцевыми стенками, на внутренней и внешней поверхности которых выполнены микроканалы, а со стороны внешней поверхности установлен кожух. Использование изобретения позволит разработать малогабаритный высокопроизводительный тепловой насос. 2 ил.
Изобретение относится к оборудованию для отопления жилых и производственных зданий.
Известны компрессионные тепловые насосы для отопления жилых и производственных зданий (1, 2), содержащие испаритель, компрессор, конденсатор, дроссельный вентиль, отделитель жидкости.
Известны также аммиачные и фреоновые кожухотрубные испарители, а также конденсаторы следующих типов: горизонтальные кожухотрубные, кожухозмеевиковые, элементные; вертикальные кожухотрубные и двухтрубные (3). Охлаждаются водой, воздухом при свободной конвекции или при побудительном движении, а также воздухом с одновременным орошением водой, испаряющейся на поверхности конденсатора. Поверхность теплообмена в этих испарителях и конденсаторах в зависимости от производительности составляет от 20 до 300 квадратных метров. Недостатком этих испарителей и конденсаторов является большая металлоемкость (от 1100 кг до 16 т).
Известны также разработки микроканалов (4), размеры которых составляют величину от нескольких десятков микрон до пятисот микрон и более. Благодаря этому реализуются экстремально высокие соотношения поверхность-объем порядка от 10 до 50 тысяч единиц на метр.
Известны также вихревые камеры (5), (6), позволяющие осуществлять интенсивный теплообмен.
Задача изобретения - разработать малогабаритный и в то же время высокопроизводительный тепловой насос.
Поставленная задача решается созданием компрессионного теплового насоса, содержащего испаритель, компрессор, конденсатор, дроссельный вентиль, отделитель жидкости, отличающегося тем, что испаритель и конденсатор выполнены в виде кожуховихревых теплообменников, содержащих патрубки подачи и отвода рабочего агента и патрубки подачи и отвода соответственно низкопотенциального и высокопотенциального теплоносителя; улиткообразный закручивающий коллектор с направляющим аппаратом и торцевыми стенками, на внутренней и внешней поверхности которых выполнены микроканалы, а со стороны внешней поверхности установлен кожух.
Компрессионный тепловой насос представлен на фиг.1 и 2, где
1 - испаритель; 2 - компрессор; 3 - конденсатор; 4 - дроссельный вентиль; 5 - отделитель жидкости; 6 - патрубок подачи рабочего агента; 7 - патрубок отвода рабочего агента; 8 - патрубок подачи низкопотенциального теплоносителя; 9 - патрубок отвода низкопотенциального теплоносителя; 10 - патрубок подачи высокопотенциального теплоносителя; 11 - патрубок отвода высокопотенциального теплоносителя; 12 - кожух; 13 - торцевая стенка; 14 - микроканалы на внутренней поверхности торцевой стенки; 15 - микроканалы на внешней поверхности торцевой стенки; 16 - улиткообразный закручивающий коллектор с направляющим аппаратом.
Компрессионный тепловой насос работает следующим образом. Низкопотенциальный теплоноситель (например, теплая вода из геотермального источника) по патрубку 8 подается в испаритель 1 с кожухом 12 через улиткообразный коллектор с направляющим аппаратом 16, закручивается и через торцевую стенку 13 с микроканалами 14 и 15 передает тепло рабочему агенту (например, фреону). Благодаря высокой скорости вращения и наличию микроканалов достигается высокий коэффициент тепломассообмена. Далее рабочий агент через патрубок 6 подается в компрессор 2, сжимается и через патрубок 7 и патрубок 6 поступает в конденсатор 3, где происходит передача тепла высокопотенциальному теплоносителю, который отводится через патрубок 9, далее рабочий агент поступает в дроссельный вентиль 4 и в отделитель жидкости 5 и затем в испаритель 1.
Источники информации
1. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника. Справочник. / Под общей редакцией В.А.Григорьева и В.М.Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1983, с.367.
2. Ю.М.Петин, А.П.Бурдуков «Технологии использования геотермального и сбросного тепла промпредприятий». // Наука в Сибири, январь 2006 г. №1, с.11, http://www-sbras.nsk./HBC/.
3. Теплотехнический справочник, т.1. / Под ред. В.Н.Юренева и П.Д.Лебедева. М.: энергия, 1978, 743 с., с.419, 421.
4. В.Кузнецов, В.Накоряков «Микро- и нанотехнологии при производстве водорода для перспективных энергетических устройств». /Наука в Сибири, январь 2006. №1, http: // www-sbras.nsk./HBC/.
5. А.С. СССР №827921, F26B 17/10, B01J 8/14. Вихревая камера для проведения процессов тепломассообмена/В.И.Кислых, С.С.Кутателадзе, В.А.Кубышев, Е.П.Шелудяков, Г.Е.Чепурин, С.И.Чемоданов, Е.И.Синайко, Э.П.Волчков. Опубл. 07.05.81. Бюл. №17.
6. Кутателадзе С.С., Кислых В.И., Волчков Э.П., Шелудяков Е.П., Ядыкин А.Н. Гидродинамика вихревой камеры с протоком зернового материала. // Тепломассообмен и сепарация в сельскохозяйственных процессах. Сб. Науч. тр. АН СССР. Сиб. Отд. 1980. - С.7-24.
Компрессионный тепловой насос, содержащий испаритель, компрессор, конденсатор, дроссельный вентиль, отделитель жидкости, отличающийся тем, что испаритель и конденсатор выполнены в виде кожуховихревых теплообменников, содержащих патрубки подачи и отвода рабочего агента и патрубки подачи и отвода соответственно низкопотенциального теплоносителя и высокопотенциального теплоносителя, улиткообразный закручивающий коллектор с направляющим аппаратом и торцевыми стенками, на внутренней и внешней поверхности которых выполнены микроканалы, а со стороны внешней поверхности установлен кожух.
