ФАЗОПЕРЕХОДНЫЙ ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР

Полезная модель относится к области теплотехники и может использоваться для повышения надежности систем отопления и горячего водоснабжения промышленных, сельскохозяйственных, бытовых помещений, может быть использована для выравнивания графиков пиковой нагрузки котельных, а также для выравнивания графиков выработки теплоты в системах на базе возобновляемых источников энергии.
Известен «Тепловой аккумулятор» (патент РФ №2292002 С1 по МПК F24H 7/00 заявлено 07.10.2019, опубликовано 20.01.2007, Бюл. №2), который представляет собой корпус с изоляцией и твердым теплоаккумулирующим материалом, внутри которого расположены подводящий и отводящий трубопроводы в виде змеевиков, отличающийся тем, что он снабжен магнитострикционными вибраторами со спектром частот 21,3 кГц и амплитудой колебаний 0,1 мм, волноводы которых закреплены на упомянутых трубопроводах перед входом в аккумулятор.
Недостатком теплового аккумулятора по прототипу является то, что возбуждение турбулентного потока в теплообменнике не повышает интенсивность отвода теплоты из толщи теплоаккумулирующего материала, в теплоаккумулирующем материале теплота продолжает передаваться лишь за счет теплопроводности. Также при установке магнитострикционных вибраторов на подводящих и отводящих змеевиках значительную часть энергии поглощают сами теплообменники, а также теплоносители, проходящие по теплообменникам. Оставшейся энергии недостаточно для создания кавитации во всем объеме теплоаккумулирующего материала. Кроме этого, частота в 21,3 кГц не может быть признана оптимальной для различных типов тепловых аккумуляторов.
Известна полезная модель, выбранная в качестве ближайшего аналога (патент РФ №194499 U1 по МПК F24H 7/02 заявлено 17.06.2019, опубликовано 12.12.2019, Бюл. №35) под названием «Фазопереходный тепловой аккумулятор», который представляет собой корпус с теплоизоляцией, фазопереходным теплоаккумулирующим материалом и магнитострикционным вибратором, внутри которого расположены подводящий и отводящий трубопроводы в виде змеевиков, отличающийся тем, что магнитострикцинный вибратор расположен на корпусе теплового аккумулятора.
Недостатком теплового аккумулятора по прототипу является то, что ультразвук в жидкой среде распространяется пучком, площадь которого близка к площади излучающей поверхности. Следовательно, для воздействия на тепловой аккумулятор большого объема потребуется большое количество магнитострикционных вибраторов.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является увеличение площади пучка ультразвука, а следовательно, и объема приводимого в движение расплавившегося теплоаккумулирующего материала.
Такой технический результат достигается тем, что в месте установки магнитострикционного вибратора на внутренней поверхности бака закреплена металлическая рассеивающая линза.
На фиг. 1 представлена схема теплового аккумулятора.
Тепловой аккумулятор включает в себя корпус 1 с теплоизоляцией 2, внутри которого расположен теплоаккумулирующий материал 3, представляющий собой фазопереходное вещество, например парафин. Тепловой аккумулятор имеет подводящий 4 и отводящий трубопровод 5 в виде змеевиков, магнитострикционный вибратор 6 подключенный к ультразвуковому генератору 7, и гасители вибрации 8. В месте установки магнитострикционного вибратора на внутренней поверхности бака закреплена металлическая рассеивающая линза 9.
Тепловой аккумулятор работает следующим образом. Горячий теплоноситель подается в трубопровод 4 и, проходя по нему, отдает теплоту теплоаккумулирующему материалу 3. Одновременно с этим включается ультразвуковой генератор 7, вследствие чего начинает работать магнитострикционный вибратор 6, и т.к. он жестко связан (на молекулярном уровне посредством электросварки) с корпусом 1, то в последнем возникают ультразвуковые колебания, которые эффективно приводят в движение расплавившийся теплоаккумулирующий материал, что значительно увеличивает скорость процесса теплопередачи, а соответственно и скорость зарядки аккумулятора. Рассеивающая линза 9 увеличивает площадь пучка ультразвука, а, следовательно, и объем приводимого в движение расплавившегося теплоаккумулирующего материала.
Аналогично происходит процесс разрядки аккумулятора.
Холодный теплоноситель подается по трубопроводу 5 в нижнюю часть теплового аккумулятора и, проходя по нему, забирает теплоту у теплоаккумулирующего материала 3. Одновременно с этим включается ультразвуковой генератор 7 и магнитострикционный вибратор 6, и далее процесс проходит аналогично, как и при зарядке теплового аккумулятора.
Во избежание распространения колебаний на подающие трубопроводы 4 и 5 в местах их ввода и вывода из корпуса 1 установлены гасители вибрации 8, изготовленные из вакуумированной резины.