ТЕПЛОВОЙ НАСОС

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и предназначена для преобразования низкопотенциальной теплоты в полезную высокопотенциальную и может быть использована в системах центрального и автономного теплоснабжения с холодильными и парокомпрессионными установками.
Известна система горячего водоснабжения, [Пат. №2386901 Российская Федерация, МПК F24D 11/02 Система горячего водоснабжения / заявители и патентообладатели Харитонов Б.П., Харитонов А.Б.; №2009108810/03; заявл. 12.03.2009; опубл. 20.04.2010], включающая контур водоподогревателя с потребителями горячей воды и контур компрессионного теплового насоса, конденсатор которого включен в контур водоподогревателя, а испаритель выполнен в виде воздушного теплообменника, утилизирующего тепло наружного воздуха, при этом испаритель теплового насоса размещен в кожухе с образованием входной и выходной камер и перепускного канала, а входное и выходное окна кожуха снабжены регулируемыми заслонками.
Недостатком конструкции является ее сложность и недостаточная степень надежности.
За прототип принят тепловой насос, [Пат. №2008582 Российская Федерация, МПК F25B 29/00 Тепловой насос / заявители и патентообладатели Мартынов А.В., Разумовский А.В., Синицын Г.Я., Шильдкрет В.М.; №4803040/06; заявл. 19.03.1990; опубл. 28.02.1994], содержащий включенные в замкнутый циркуляционный контур рабочего тела компрессор, конденсатор, дроссель и испаритель с магистралью низкопотенциального источника тепла, теплоизолированный кожух с размещенным внутри него теплообменником и постконденсатор в контуре рабочего тела, а постконденсатор и теплообменник последовательно включены перед испарителем в магистраль низкопотенциального источника тепла.
Недостатком прототипа является недостаточная эффективность теплового насоса в связи с «засорами» парокомпрессионного контура в условиях низких температур.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение эффективности теплового насоса в условиях низких температур наружного воздуха.
Указанный технический результат достигается тем, что в тепловом насосе, содержащем включенный в замкнутый циркуляционный контур рабочего тела компрессор, конденсатор и испаритель с магистралью низкопотенциального источника тепла, теплоизолированный кожух с размещенным внутри него последовательно включенными в магистраль низкопотенциального источника тепла, теплообменника и постконденсатора в контуре рабочего тела, согласно полезной модели, между испарителем и постконденсатором вертикально установлено средство для динамической магнитной обработки хладагента, включающее цилиндрический корпус с размещенными в нем соосно кольцевыми магнитами, обращенными одноименными полюсами друг к другу, при этом внутренние кольцевые магниты выполнены плавающими с возможностью перемещения вдоль оси, причем отверстия кольцевых магнитов выполнены в виде усеченных конусов, уменьшающихся от входного отверстия к выходному.
Технический результат, заключающийся в повышении эффективности теплового насоса, достигается за счет подбора диаметров проходных отверстий дополнительного средства для динамической магнитной обработки хладагента и дополнительных гидравлических сопротивлений путем выполнения магнитов с внутренними отверстиями уменьшающимися к выходному отверстию. Дополнительное средство осуществляет обработку хладагента, выполняет функцию дроссельного вентиля, организуя виброобработку. Все это позволяет производить активизацию хладагента при проходе его по вертикальной оси и структуризацию молекул при магнитной обработке. Выполнение магнитов с сужающимися отверстиями обеспечивает постепенное ступенчатое снижение давления, что, в свою очередь, увеличивает скорость потока хладагента, улучшает качественные характеристики теплового насоса, позволяющего работать в условиях низких температур наружного воздуха, повышая тем самым эффективность теплового насоса.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг 1 показана технологическая схема теплового насоса, на фиг 2 показано средство для динамической магнитной обработки хладона.
Тепловой насос (фиг 1) содержит включенные в замкнутый циркуляционный контур рабочего тела компрессор 1, конденсатор 2, испаритель 3 с магистралью низкопотенциального источника тепла 4, теплоизолированный кожух 5 с размещенным внутри него теплообменником 6 и компрессором 1. Постконденсатор 7 в контуре рабочего телаи теплообменник 6 последовательно включены перед испарителем 3 в магистраль низкопотенциального источника тепла 4. Между испарителем 3 и постконденсатором 7 вертикально установлено средство 8 для динамической магнитной обработки хладагента. Магистраль системы теплоснабжения 9 проходит через конденсатор 2 к теплоносителю (на чертеже не показан). Средство 8 для динамической магнитной обработки хладагента (фиг 2) состоит из цилиндрического корпуса 10 с крышками 11. В корпусе 10 размещены неподвижные магниты 12, 13 и плавающий магнит 14 (плавающих магнитов может быть несколько), диаметры которых выполнены уменьшающимися от входного отверстия к выходному, размеры отверстий магнитов 12, 13 и 14 в виде усеченных конусов также выполнены уменьшающимися к выходному отверстию. Неподвижные магниты 12, 13 и подвижный магнит 14 расположены одноименными полюсами друг к другу с образованием зазоров 15 и 16.
Тепловой насос работает следующим образом: сухой насыщенный пар хладагента под давлением поступает в компрессор 1 где происходит его сжатие с отдачей тепла в теплоизолированном кожухе 5 теплоносителю в магистрали низкопотенциального источника тепла 4 до заданных давления и температуры в теплообменнике 6. В конденсаторе 2 осуществляется конденсация хладагента при постоянном давлении за счет отдачи тепла теплоносителю в магистрали системы теплоснабжения 9. Жидкий хладагент поступает в постконденсатор 7, установленный перед средством 8 для динамической магнитной обработки хладагента, где температура хладагента снижается, нагревая теплоноситель в магистрали низкопотенциального источника тепла и поступающий затем на нагрев в теплообменник 6. В средстве для динамической магнитной обработки хладагента 8 осуществляется омагничивание и виброобработка потока хладагента при прохождении конусного отверстия верхнего неподвижного магнита 12 от полюса N к полюсу S, прохождения подвижного магнита 14 от полюса S к полюсу N и отверстия нижнего неподвижного магнита 13 от полюса N к полюсу S. Переполюсовка обеспечивает лучшие условия омагничивания и в результате омагничивания происходит структуризация молекул жидкости хладагента. А виброобработка происходит за счет колебания подвижного магнита 14 вдоль по оси средства 8 для динамической магнитной обработки хладагента, что повышает жидкотекучесть хладагента, повышает скорость потока и снижает давление, что приводит к лучшим условиям конденсации. Затем жидкий хладагент поступает на испаритель 3, где кипит при постоянном давлении при подводе тепла от теплоносителя в магистрали низкопотенциального источника тепла, поступающего из теплообменника 6.