Фазопереходная тепловая рубашка для аккумулятора

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам для подогрева и поддержания рабочей температуры малых электрических аккумуляторов и гальванических элементов, и конкретно касается фазопереходной тепловой рубашки для аккумулятора. Фазопереходная тепловая рубашка для аккумулятора содержит наружный слой, выполненный из теплоизоляционного материала, несколько внутренних слоев, выполненных из крупнопористых материалов, изолированных друг от друга алюминиевой фольгой, пропитанных фазопереходными теплоаккумулирующими веществами, и последний, прилегающий к аккумулятору, слой электроизоляции с высокой теплопроводностью. В качестве фазопереходных веществ во внутренних слоях последовательно от наружного к последнему слою рубашки используются додекан, декан, нонан. Техническим результатом изобретения является повышение морозоустойчивости аккумулятора. 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам для подогрева и поддержания рабочей температуры малых электрических аккумуляторных батарей и гальванических элементов.

Известен тепловой фазопереходный теплоаккумулирующий материал (тепловая рубашка), содержащий предельные углеводороды - октан, нонан и тетрадекан при следующем соотношении компонентов, мас. %: октан - (52,5-54,1); нонан - (43,9-45,5); тетрадекан - остальное [Патент РФ №2282652, МПК С09К 5/06, 2006].

Основным недостатком известного фазопереходного теплоаккумулирующего материала является использование одного слоя, заполненного фазопереходным материалом, состоящего из смеси нескольких компонентов, с одной температурой плавления и теплотой фазового перехода, что сужает температурный интервал тепловой защиты аккумулятора и, таким образом не позволяет поддерживать в более широком диапазоне рабочую температуру аккумулятора, что снижает его морозоустойчивость.

Известно устройство для тепловой защиты автомобильного аккумулятора (патент №170667 от 03.05.2017, МПК F02B 77/11 (2006.01), U1). Техническим результатом полезной модели является повышение длительности времени автономного поддержания требуемой температуры аккумулятора в условиях низких температур окружающего воздуха, который достигается за счет того, что устройство для тепловой защиты аккумулятора автомобиля, содержащее кожух, отличающееся тем, что кожух выполнен в виде замкнутого эластичного контейнера, внутренняя полость которого заполнена веществом, аккумулирующим тепло, входное отверстие внутренней полости контейнера соединено через теплопровод с теплообменником, смонтированным на двигателе внутреннего сгорания автомобиля, при этом внутри теплопровода перед входным отверстием контейнера установлен тепловой диод.

Недостатком устройства является необходимость изготовления теплопровода от теплообменника.

Более близким к предлагаемому изобретению является аккумулятор для поддержания пусковой температуры двигателя внутреннего сгорания (ДВС) строительной машины в период межсменной стоянки, представляющий собой чехол, закрепленный на рубашке и поддоне двигателя. Чехол (тепловая рубашка) состоит из первого, второго и третьего слоев. Первый слой представляет собой материал из прочной армирующей сетки нитей полиэстера с закрепленными ячейками, на которую с обеих сторон нанесен слой пластифицированного поливинилхлорида. Второй слой выполнен на основе вспененного полиэтилена, покрытого алюминиевой фольгой и к нему прикреплен третий слой, представляющий собой отдельные секции, заполненные фазопереходным теплоаккумулирующим материалом [Патент РФ №2431056, МПК F02N 19/00, 2011].

Недостатки известного теплового аккумулятора следующие: 1) жесткая конструкция первого слоя чехла, выполненного из прочной армирующей сетки нитей полиэстера с закрепленными ячейками, на которую с обеих сторон нанесен слой пластифицированного поливинилхлорида, которая не позволяет его использовать для покрытия небольших по размеру гальванических элементов и аккумуляторов; 2) применение одного слоя, заполненного фазопереходным материалом, что снижает температурный интервал тепловой защиты аккумулятора и его морозоустойчивость.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение морозоустойчивости аккумулятора.

Технический результат достигается применением фазопереходной тепловой рубашки для аккумулятора, содержащей наружный слой, граничащий с окружающей средой, выполненный из теплоизоляционного материала, следующие за ним три внутренних слоя, выполненных из крупнопористых материалов, пропитанных фазопереходными, теплоаккумулирующими веществами, состоящими из предельных углеводородов, которые изолированы друг от друга алюминиевой фольгой и последний, примыкающий к аккумулятору, слой электроизоляции с высокой теплопроводностью, причем в качестве фазопереходных веществ в трех внутренних слоях последовательно от наружного к последнему слою используются: додекан, декан и нонан.

Принципиальное устройство фазопереходной тепловой рубашки для аккумулятора приведено на фиг. 1 (на фиг. 1 приведен пример фазопереходной тепловой рубашки, состоящей из трех слоев).

Фазопереходная тепловая рубашка для аккумулятора содержит, примыкающий к окружающей среде наружный слой 1, выполненный из теплоизоляционного материала, внутренний слой 2, выполненный из крупнопористого материала, пропитанного додеканом, внутренний слой 3, выполненный из крупнопористого материала, пропитанного деканом, внутренний слой 4, выполненный из крупнопористого материала, пропитанного нонаном, которые изолированы друг от друга алюминиевой фольгой 5 и последний слой электроизоляции 6 с высокой теплопроводностью.

В основу работы фазопереходной тепловой рубашки для аккумулятора положены физико-химические характеристики веществ, предложенных в качестве фазопереходных теплоаккумулирующих материалов, (таблица 1 на фиг. 2) [Справочник химика, т.1 - М.-Л.: Химия, 1965, 1080 с; Справочник химика, т. 2 - М.-Л.: Химия, 1965, 1168 с] которые показывают, что свойства предельных углеводородов различаются между собой и каждый из них обеспечивает определенный температурный интервал при котором выделяется теплота фазового перехода.

На фиг. 2 в табличной форме представлены физико-химические свойства нонана, декана, додекана.

Характеристики производимого и доступного для использования додекана (синонимы: н-додекан, додекан ХЧ): регистрационный номер СAS NR 112-40-3, ТУ 6-09-4518-77, содержание основного вещества не менее 99,0% [Электронный ресурс: ООО "Кемикал Лайн" (Chemical Line) http://www.chemline.ru/catalog/l/166/?sphrase_id=4377, дата обращения 11.01.2019], [Электронный ресурс: Первый машиностроительный портал информационно-поисковая система http://www.1bm.ru/techdocs/kgs/tu/519/info/97938/, дата обращения 11.01.2019].

Характеристики производимого и доступного для использования декана (синонимы: н-декан, декан ХЧ): регистрационный номер СAS №: 124-18-5, ТУ 2631-154-44493179-13, массовая доля основного вещества, %,

Предложенные предельные углеводороды, используемые в качестве фазопереходных теплоаккумулирующих материалов: нонан, декан и додекан, имеющие относительно высокую теплоту фазового перехода жидкое - твердое, помещенные в отдельных слоях, позволяют получить конструкцию фазопереходной тепловой рубашки для аккумулятора, обеспечивающей нормальную работу аккумулятора в широком температурном интервале от минус 10°С до минус 60°С, т.е. в области низких температур (при температурах выше минус 10°С аккумулятор запускается и работает без потери его емкости и силы тока без подогрева).

Фазопереходную тепловую рубашку аккумулятора изготавливают следующим образом. На лист наружного слоя 1, выполненный из теплоизоляционного материала, накладывают и приклеивают лист внутреннего слоя 2, выполненный из крупнопористого материала [Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия. 1971. с. 595] (крупнопористый материал слоев должен быть выбран исходя из размера молекул углеводородов фазопереходных материалов и условий работы тепловой рубашки), пропитанный фазопереходным веществом - додеканом, который обклеивают листом алюминиевой фольги 5, на которую наклеивают лист внутреннего слоя 3, выполненный из крупнопористого материала, пропитанного фазопереходным веществом - деканом, который обклеивают листом алюминиевой фольги 5, на которую приклеивают лист внутреннего слоя 4, также выполненный из крупнопористого материала, пропитанного фазопереходным веществом - нонаном, который покрывают последним слоем электроизоляции 6 с высокой теплопроводностью. Далее, из полученной многослойной листовой заготовки, изготавливают фазопереходные тепловые рубашки для заданных размеров аккумуляторов. При этом, материал и тепловые характеристики наружного слоя 1 выбирают в зависимости от условий наружной среды расположения аккумулятора, материал, толщину, размеры капилляров внутренних слоев 2, 3, 4 и количество фазопереходных веществ выбирают в зависимости от продолжительности пребывания аккумулятора при отрицательных температурах и определяют расчетно-экспериментальными методами.

Фазопереходная тепловая рубашка аккумулятора работает следующим образом. Защищаемый аккумулятор вставляют в заготовленную рубашку и помещают на рабочее место. При снижении наружной температуры ниже минус 9,6°С начинает замерзать додекан, находящийся в крупных порах листа внутреннего слоя 2 (пористая структура внутренних слоев 2, 3, 4 выбрана из условия равномерного распределения фазопереходного вещества по всему их объему). При замерзании додекан выделяет теплоту фазового перехода в количестве 216,3 кДж/кг, которая, проходя через алюминиевую фольгу 5, слой 3, алюминиевую фольгу 5, слой 4, слой электроизоляции 6, обладающий высокой теплопроводностью, обогревает защищаемый аккумулятор (количество теплоты, теряемой наружу при этом, значительно меньше из-за теплоизоляционных свойств слоя 1). При снижении наружной температуры ниже минус 29,7°С начинает замерзать декан, находящийся в крупных порах листа внутреннего слоя 3. При замерзании декан выделяет теплоту фазового перехода в количестве 164,5 кДж/кг, которая, проходя через алюминиевую фольгу 5, слой 4, слой электроизоляции 6, обладающий высокой теплопроводностью, обогревает защищаемый аккумулятор (количество теплоты, теряемой наружу при этом, значительно меньше из-за теплоизоляционных свойств слоя 1 и теплового сопротивления слоя 2 и алюминиевой фольги 5). При снижении наружной температуры ниже минус 53,7°С начинает замерзать нонан, находящийся в крупных порах листа внутреннего слоя 4. При замерзании нонан выделяет теплоту фазового перехода в количестве 120,26 кДж/кг, которая, проходя через последний слой электроизоляци 6, обладающий высокой теплопроводностью, обогревает защищаемый аккумулятор (количество теплоты, теряемой наружу при этом, значительно меньше из-за теплового сопротивления алюминиевой фольги 5, слоя 3, алюминиевой фольги 5, слоя 2 и теплоизоляционных свойств наружного слоя 1).

Количество внутренних слоев крупнопористого материала, пропитанных фазопереходными веществами и набор этих веществ могут быть увеличены или уменьшены в зависимости от температурного интервала, в котором должна функционировать фазопереходная тепловая рубашка.

Таким образом, в результате использования конструкции фазопереходной тепловой рубашки, выполненной из отдельных слоев фазопереходных теплоаккумулирующих материалов, выполненных из крупнопористого материала, каждый из которых пропитан соответственно додеканом, деканом, нонаном, обладающих своей температурой плавления и теплотой фазового перехода, обеспечивает более широкий температурный интервал морозоустойчивости аккумулятора.

Фазопереходная тепловая рубашка для аккумулятора, содержащая наружный слой из теплоизоляционного материала и несколько изолированных между собой алюминиевой фольгой слоев из крупнопористых материалов, пропитанных фазопереходными теплоаккумулирующими веществами, отличающаяся тем, что в качестве теплоаккумулирующих веществ использованы во втором слое додекан, в третьем слое декан, в четвертом слое нонан, а поверхность последнего слоя, прилегающая к аккумулятору, покрыта слоем электроизоляции с высокой теплопроводностью.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к аккумуляторам холода и может быть использовано в пищевой и мясомолочной промышленности для снятия пиковых нагрузок на холодильное оборудование.

По настоящему изобретению предлагается система (10) аккумулирования энергии, предназначенная для использования с котлом (20). Система (10) аккумулирования энергии содержит множество блоков (101, 102, 103, 104) аккумулирования тепловой энергии.

Изобретение относится к вентиляционному устройству с теплоаккумулирующим блоком для одновременного обеспечения притока и вытяжки воздуха. Вентиляционное устройство, включающее расположенный во внутреннем помещении или в стене здания корпус, содержащий устройство подачи воздуха для подаваемого во внутреннее помещение потока приточного воздуха и устройство подачи воздуха для отводимого из внутреннего помещения потока вытяжного воздуха, теплоаккумулирующий блок для передачи тепла от потока вытяжного воздуха на поток приточного воздуха, и запорно-открывающее устройство для регулирования прохождения воздушных потоков, причем устройство подачи воздуха состоит из вентилятора для потока приточного воздуха и вентилятора для потока вытяжного воздуха, причем теплоаккумулирующий блок содержит два тепловых аккумулятора, а тепловые аккумуляторы во внутреннем помещении в эксплуатационном режиме предназначены для обеспечения одновременной подачи приточного и отведения вытяжного воздуха из помещения непрерывно по всей площади поверхности в зоне входных и выходных отверстий и способны пропускать потоки приточного и вытяжного воздуха, при этом вентиляторы для обеспечения непрерывной работы установлены в направлении подачи воздуха, перед тепловыми аккумуляторами на соответствующих входных и выходных отверстиях потоков приточного и вытяжного воздуха включены запорно-открывающие устройства для обеспечения прохождения воздушных потоков в обе стороны навстречу друг другу, причем тепловые аккумуляторы расположены со стороны всасывания.

Изобретение относится к энергетическим установкам и может быть использовано в системе регенерации энергии полимеризационной установки для получения смол, содержащих каучуки.

Изобретение относится к устройству рекуперации отводимого отработанного тепла с комбинированной выработкой тепла и электроэнергии (СНР) при пиковой электрической нагрузке и к способу его работы.

Изобретение относится к системе аккумулирования тепловой энергии, содержащей аккумулятор (2) энергии, обладающий вертикальным температурным градиентом, и внутреннюю комбинированную холодильно-нагревательную машину (15).

Изобретение относится к аккумулятору тепла для хладагента двигателя транспортного средства. Аккумулятор тепла для хладагента (8) двигателя транспортного средства содержит эластичный накопительный контейнер (2) с внутренней оболочкой (4) и наружной оболочкой (5), между которыми размещены изолирующие средства (6), а также впуск (9) и выпуск (10) для хладагента (8).

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в тепловых аккумуляторах для нагревания и охлаждения рабочей текучей среды с использованием по меньшей мере одной термохимической теплоаккумулирующей среды.

Изобретение относится к способу работы системы (1) для аккумулирования тепловой энергии. Система (1) содержит аккумулятор (2) энергии, обладающий вертикальным температурным градиентом, а способ включает выведение из аккумулятора (2) текучей среды, имеющей первую температуру (T1) и предназначенной для использования в первой теплопоглощающей системе (3).

Изобретение относится к аккумулятору тепловой энергии, содержащему по меньшей мере два туннеля (1а, 1b) для помещения в них текучей среды. Туннели (1а, 1b) соединены друг с другом с обеспечением сообщения между туннелями (1а, 1b) по текучей среде.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, снабженных системами для рекуперации тепла отработавших газов и охлаждения рециркулируемых отработавших газов (РОГ) посредством теплообменника.

Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания. Предложена машина (10) внутреннего сгорания, имеющая предусмотренный для работы на газообразном топливе двигатель (14) внутреннего сгорания, к которому по тракту (16) для свежего газа может подводиться свежий газ.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к системам питания двигателей внутреннего сгорания (ДВС), имеющих возможность работы на сжиженном газовом топливе.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с системами рециркуляции отработавших газов (РОГ). Способ эксплуатации двигателя (10) заключается в том, что направляют продувочный воздух повышенного давления из множества впускных клапанов (2), (4) во второй выпускной коллектор (80), соединенный с заборным каналом (28), через вторую группу выпускных клапанов (6).

Изобретение относится к системам, обеспечивающим облегчение запуска двигателей, работающих в условиях низких температур, в том числе при автономном использовании транспортных средств, удаленных от мест постоянной дислокации.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам подогрева двигателей внутреннего сгорания в зимнее время для дистанционного запуска. Устройство для предпускового обогрева стационарного ДВС включает первую термоэлектрическую секцию, состоящую из термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков, выполненных из разных металлов М1 и М2, концы которых соединены между собой пайкой или сваркой, образуя собой зигзагообразный ряд в форме разомкнутой окружности и кольцевой канал между рядом и наружной поверхностью корпуса, причем длина отрезков металлов М1 и М2 выбирается такой, чтобы верхние спаи зигзагообразного ряда были расположены в зоне основания факела, нижние спаи вышеупомянутого ряда находились вблизи нижнего торца нижнего патрубка, а токовыводы присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенными с преобразователем, где создается требуемые напряжение и сила тока для подзарядки аккумулятора; днище короба тепловой камеры выполнено со щелями, в которые вставлены прямые зигзагообразные ряды, состоящие из термоэмиссионных преобразователей, соединенные между собой на торцах перемычками и электрическими конденсаторами, образуя вторую термоэлектрическую секцию, причем длина отрезков металлов М1 и М2 термоэмиссионных преобразователей выбирается такой, чтобы верхние спаи рядов второй термоэлектрической секции были расположены в зоне тепловой камеры, а нижние вышеупомянутые спаи рядов находились за пределами днища тепловой камеры, часть отрезков термоэмиссионных преобразователей, находящихся в щелях, помещены в планки, выполненные из диэлектрического материала, токовыводы второй термоэлектрической секции присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенными с преобразователем, где создается требуемые напряжение и сила тока для подзарядки аккумулятора; узел подогрева картера состоит из теплового поддона, образующего между ним и картером газовый зазор, снабженного несколькими нижними патрубками, в которые, как и в тепловой камере, вставлены газовые горелки без термоэлектрических секций, аналогичные по устройству с газовой горелкой тепловой камеры, соединенные снизу с распределительным трубопроводом.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к отопительной установке со встроенным термогенератором, и может быть использовано в качестве отопительной установки на углеводородном топливе.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводу подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования, и других машин, гидропривод которых эксплуатируется в условиях отрицательных температур и вдали от стационарных баз.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств. Система транспортного средства содержит датчик (120), устройство обработки (125) и устройство связи (130).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен способ для двигателя.

Изобретение относится к способу и устройству для получения парафиновых теплоаккумулирующих материалов (ПТАМ) из нефтяных и синтетических парафинов, способных поглощать тепловую энергию за счет перехода из одного фазового состояния в другое и выделять ее при обратном переходе.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройствам для подогрева и поддержания рабочей температуры малых электрических аккумуляторов и гальванических элементов, и конкретно касается фазопереходной тепловой рубашки для аккумулятора. Фазопереходная тепловая рубашка для аккумулятора содержит наружный слой, выполненный из теплоизоляционного материала, несколько внутренних слоев, выполненных из крупнопористых материалов, изолированных друг от друга алюминиевой фольгой, пропитанных фазопереходными теплоаккумулирующими веществами, и последний, прилегающий к аккумулятору, слой электроизоляции с высокой теплопроводностью. В качестве фазопереходных веществ во внутренних слоях последовательно от наружного к последнему слою рубашки используются додекан, декан, нонан. Техническим результатом изобретения является повышение морозоустойчивости аккумулятора. 2 ил.

Наверх