ФАЗОПЕРЕХОДНЫЙ ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР

Тепловой аккумулятор относится к области теплотехники и может использоваться для повышения надежности систем отопления и горячего водоснабжения промышленных, сельскохозяйственных, бытовых помещений. Может быть использован 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 №2253807 С1 по МПК F24H 7/00 заявлено 30.08.2004, опубликовано 10.06.2005, Бюл. №16), который представляет собой корпус с теплоизоляцией и твердым теплоаккумулирующим материалом, внутри которого расположены подводящий и отводящий трубопроводы в виде змеевиков, отличающийся тем, что он снабжен пневматическими вибраторами, волноводы которых закреплены на упомянутых трубопроводах перед входом в аккумулятор, и гасителями вибраций, размещенными в местах прохождения трубопроводов через корпус.
Недостатком данного устройства является применение воздушного вибратора, для работы которого требуется компрессор, потребляющий значительное количество электроэнергии, что приводит к излишним экономическим затратам. Также установка пневматических вибраторов на трубопроводы не повышает интенсивность отвода теплоты из толщи теплоаккумулирующего материала, где теплота продолжает передаваться лишь за счет теплопроводности теплоаккумулирующего материала.
Известно изобретение, выбранное в качестве ближайшего аналога, (патент РФ №2292002 С1 по МПК F24H 7/00 заявлено 07.10.2005, опубликовано 20.01.2007, Бюл. №2) под названием «Тепловой аккумулятор», 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.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель- повышение энергетической эффективности работы фазопереходного теплового аккумулятора.
Техническим результатом является  увеличение скорости процесса теплопередачи, а соответственно и скорости зарядки аккумулятора.
Такой технический результат достигается тем, что фазопереходный тепловой аккумулятор включает корпус с теплоизоляцией, фазопереходным теплоаккумулирующим материалом и магнитострикционным вибратором, внутри которого расположены подводящий и отводящий трубопроводы в виде змеевиков, причем магнитострикционный вибратор расположен на корпусе теплового аккумулятора.
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 8, и гасители вибрации 7.
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 8, 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.
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 8 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 7, изготовленные из вакуумированной резины.