SU49657A1 - Тепловой насос (таран) - Google Patents

Description

За последние годы начал примен тьс  новый вид отоплени  с помощью так называемого теплового насоса (тарана).

В принципе тепловой насос представл ет собой машину, состо щую из следующих основных частей: испарител , компресС(ра, конденсатораГ

Работа этой машины протекает в такой последовательности. Первоначально как в испарителе, так и в конденсаторе имеетс  известное количество какойнибудь жидкости (например NHg) при температуре t.

С помощью компрессора создаетс  разрежение над поверхностью жидкости в испарителе, в результате чего жидкость начинает там испар тьс . Образовавшиес  пары перегон ютс  компрессором под давлением в конденсатор. Так как при испарении жидкости поглощаетс  тепло, температура жидкости в испарителе понижаетс  и притом тем больше, чем больше созданное над ней разрежение.

При нагнетании паров в конденсатор происходит обратное  вление, т. е. температура паров, а затем и жидкости в конденсаторе -повышаетс  и притом в пр мой зависимости от -величины сдавливани  паров.

В общем, в результате работы компрессора происходит понижение первоначальной температуры рабочей жидкости в испарителе и повышение температуры жидкости в конденсаторе.

После того, как жидкость в конденсаторе достаточно нагреетс  и ее дальнёйшее нагревание станет излишним, можно приступить к отводу вновь доставл емого в конденсатор тепла, т. е. иначе говор , к эксплоатации отопительной сети.

Чтобы при этом не п.роисходило дальнейшее понижение те гтьературы жидкости в испарителе и в нем установилс  определенный температурный режим , к жидкости испарител  следует подводить извне ровно столько тепла, сколько расходуетс  в отопительной сети.

В силу того, что температура в испарителе достаточно низка, потребное тепло дл  него может быть заимствовано от окружающего воздуха или имеющегос  источника воды.

В тех случа х, когда источником тепла  вл етс  вода, последн   отдает испарителю свое тепло либо охлажда сь, либо, как это большей частью бывает, превраща сь сама в лед.

Отбрасыва  все промежуточные стадии можно сказать, что получение гор чей воды, идущей на отопление, происходит за счет замерзани  другой части воды. Подобный процесс, согласно второму закону термодинамики, не может

протекать самопроизвольно и требует известных затрат механической энергии. Такие затраты действительно имеют место в виде работы компрессора, который приводитс  в движение какимнибудь двигателем.

Обычно таким двигателем  вл етс  электродвигатель, получающий ток от гидросиловой или ветросиловой установки , но никак не двигатель, работающий в результате сгорани  топлива, ибо в последнем случае тепло, идущее на отопление, может быть непосредственно получено при сжигании топлива. Впрочем практически возможен еще и такой случай, когда компрессор теплонасоса приводитс  в движение тепловым двигателем низконапорного типа, т. е. двигателем, работающим за счет небольшой разности температур.

Например, может иметь место такой случай. Имеетс  источник тепла при температуре, скажем, -|- 30°. Имеетс  также холодный источник с температурой -1-5°. Температурный интервал от -{-5° до -|-30° может быть, как известно, использован дл  получени  механической энергии. В то же врем  дл  целей отоплени  может понадобитьс  температура более высока , чем у источника тепла, например в 50°. В этом случае очевидно (так же, как и при наличии ветровой или вод ной энергии) может оказатьс  разумным затратить получающуюс  механическую энергию на приведение в действие компрессора теплового насоса с целью получени  требуемой температуры -1-50.

Итак, наличие температурного перепада между -f-30 и -|-5° дает возможность получить механическую энергию, а наличие последней, т. е. наличие двигател  позвол ет в свою очередь достигнуть высокой температуры, могущей удовлетворить нуждам отоплени .

Предлагаемый тепловой насос (таран), заимствующий теплоту из окружающей среды (воздуха, воды и т. п.), основан на получении высокой температуры за счет имеющегос  температурного перепада , не прибега  к предварительному получению механической энергии в виде полуфабриката.

На чертеже изображена схема теплового насоса (тарана).

Пар из котла 7 низкой температуры подводитс  с некоторой упругостью по трубе 2 в клапанную коробку 3. Последн   снабжена двум  клапанами, из которых один 4 открываетс  внутрь дл  сообщени  коробки 3 посредством тру,бы 7 с конденсатором б низкой температуры , а другой 5 открываетс  наружу и посредством трубы 8 сообщает коробку 3 с конденсатЪром 9 высокой температуры, сквозь который пропущен трубопровод отопительной сети 70.

При открытии клапана 4 пар получает возможность nfJOTeKaTb из котла 7 низкой температуры в холодный конденсатор б. При этом скорость движени  пара будет увеличиватьс  до тех пор, пока, под динамическим , давлением пара на нижнюю поверхность клапана 4, должно  витьс  резкое повыщение давлени  в клапанной коробке., а значит и нагревание в ней пара.

Повыщенное давление в коробке заставит приоткрытьс  наружу клапан 5, причем- гор чий пар получит возможность выхода в конденсатор 9 высокой температуры, в котором теплота сжижени  передаетс  - теплоносителю отопительной сети JO.

Так как клапанна  коробка 3 соединена трубой 2 с котлом 7 низкой температуры , в котором давление пара в данный момент меньше, чем в коробке 3, то должно произойти через некоторое врем  уменьшение давлени  в коробке . В результате клапан 5 ,должен будет закрытьс , а клапан 4-снова открытьс  и т. д.

Рабочей жидкостью дл  теплового насоса может служить целый р д; веществ , в том числе и вода, а также и пары жидкости, кип щей при низкой температуре.

Небольшие температурные перепады встречаютс  в виде теплых промыщленных вод, подлежащих охлаждению и разности температур воды под лед ным покровом и воздуха в Арктике в зимний период.

касдетс  последней области, то здесь значение теплового насоса (тарана) совершенно очевидно, ибо  сно, что получение тепла в период пол рной зимы так же, а то и бодее соблазнительно , чем получение энергии.

Однако и при использовании тепла промышленной оборотной воды, тепловой насос (таран) сможет представл ть интерес, в особенности, если окажетс , что он будет сам дешевле стоить, а также проще эксплоатироватьс , чем паровые турбины низкого давлени .

Предмет изобретени .

Claims (2)

1. Тепловой насос (таран), заимствующий теплоту из окружающей среды воздуха, воды и т. п., отличающийс  применением коробки с двум  клапанами,

из коих клапан 4, открывающийс  внутрь, предназначен дл  отвода части пара, притекающего из котла низкой температуры, в конденсатор низкой температуры , а клапан 5, открывающийс  наружу, предназначен дл  отвода остальной части пара в конденсатор высокой температуры, в котором теплота сжижени  передаетс  теплоносителю отопительной сети.

2. Применение в тепловом насосе по п. 1 в качестве рабочего вещества паров жидкости, кип щей при низкой температуре.