Тепловой аккумулятор

Полезная модель (тепловой аккумулятор) относится к области теплотехники и может быть использована для улучшения процесса теплопередачи в тепловых аккумуляторах с различными теплоаккумулирующими материалами. Для интенсификации процесса теплопередачи между теплоносителем и теплоаккумулирующим материалом, в тепловом аккумуляторе, содержащем корпус 1 с изоляцией, твердый теплоаккумулирующий материал 2, внутри которого расположены подводящий 3 и отводящий 4 трубопроводы в виде змеевиков, на которых размещены магнитострикционный вибратор с плоским электромагнитным индуктором, подключенные к источнику импульсного тока, согласно полезной модели подводящий и отводящий трубопроводы выполнены в виде последовательно расположенных друг за другом конфузорных 7, диффузорных 8 и цилиндрических 9 участков трубопровода, выполняющих роль турбулизатора.

Полезная модель относится к области теплотехники и может быть использована для улучшения процесса теплопередачи в тепловых аккумуляторах с различными теплоаккумулирующими материалами.

Из существующего уровня техники известен тепловые аккумулятор с твердым теплоаккумулирующим материалом. Амерханов Р.А. Оптимизация сельскохозяйственных энергетических установок с использованием возобновляемых источников энергии. - М.: КолосС, 2003, 532 с.

Известен аккумулятор по а.с. СССР 1657891 A1, опубл. 23.06.1991, кл. F24H 7/00, содержащий корпус с изоляцией и твердым теплоаккумулирующим материалом, внутри которого расположены подводящий и отводящий трубопроводы в виде змеевиков.

Однако представленный аккумулятор имеет серьезный недостаток, связанный с тем, что процесс теплопередачи между теплоносителями и теплоаккумулирующим материалом недостаточно интенсивен в связи с ламинарным потоком теплоносителя в тонком пристенном слое, характеризующемся наличием значительных градиентов скорости, см. - Л. Ландау, Е. Лифшиц. Механика сплошных сред. М.: Полиграфкнига, 1944, 623 с, глава VI «Пограничный слой», § 32. Ламинарный пограничный слой.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является «Тепловой аккумулятор» (RU 2348868 F24H 7/00), содержащий корпус с изоляцией, твердый теплоаккумулирующий материал, внутри которого расположены подводящий и отводящий трубопроводы в виде змеевиков, на которых размещены магнитострикционный вибратор с плоским электромагнитным индуктором, подключенных к источнику импульсного тока.

Известное изобретение, несмотря на ряд достоинств, имеет серьезные недостатки: при низких скоростях движения теплоносителя не происходит разрушения основного ламинарного потока, что приводит к относительно низкой теплоотдачи от теплоносителя к теплоаккумулирующему материалу, либо требуется увеличение мощности циркуляционного насоса для создания турбулентных потоков в основном объеме теплоносителя.

Техническим результатом является интенсификация процесса теплопередачи между теплоносителем и теплоаккумулирующим материалом.

Технический результат достигается тем, что в тепловом аккумуляторе, содержащем корпус с изоляцией, твердый теплоаккумулирующий материал, внутри которого расположены подводящий и отводящий трубопроводы в виде змеевиков, на которых размещены магнитострикционный вибратор с плоским электромагнитным индуктором, подключенные к источнику импульсного тока, согласно полезной модели подводящий и отводящий трубопроводы выполнены в виде последовательно расположенных друг за другом конфузорных, диффузорных и цилиндрических участков трубопровода, выполняющих роль турбулизатора.

Новизной заявленного технического решения является интенсификация процесса теплопередачи между теплоносителем и теплоаккумулирующим материалом за счет конструктивных особенностей подводящего и отводящего трубопроводов, выполняющих роль турбулизаторов, которые обеспечивают разрушение основного ламинарного потока теплоносителя в подводящем и отводящем трубопроводах. Разрушенный ламинарный поток приобретает турбулентный характер, что усиливает конвективный теплообмен, а соответственно и процесс теплопередачи, - см. Тихомиров К.В. Общая теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция. - М.: Стройиздат, 1969 г., стр. 288, Амерханов Р.А., Драганов Б.Х. Теплотехника - М.: Энергоатомиздат, 2006. - 432 с.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 - изображен тепловой аккумулятор, на фиг. 2 - фрагмент трубопровода.

Тепловой аккумулятор включает в себя корпус с изоляцией 1, внутри которого расположены твердый теплоаккумулирующий материал 2 и подводящий 3 и отводящий трубопроводы 4 выполненные в виде змеевиков. На трубопроводах закреплен магнитострикционный вибратор 5 и гасители вибрации 6. Подводящий 3 и отводящий трубопроводы 4 выполнены в виде последовательно расположенных друг за другом конфузорных 7, диффузорных 8 и цилиндрических участков 9, выполняющих роль турбулизатора.

Тепловой аккумулятор работает следующим образом: холодный теплоноситель подается по трубопроводу 3 в нижнюю часть теплового аккумулятора и, проходя по нему, отбирает теплоту у теплоаккумулирующего материала 2, при этом теплоноситель движется внутри трубок. Вихревые зоны, которые возникают на цилиндрических участках 9 за последовательно размещенными на внутренней поверхности трубки конфузорными 7 и диффузорными 8 участками, которые создают дополнительную турбулентность. Турбулентность, которая появляется на границе этих зон, переносится основным течением, увеличивая коэффициент турбулентной температуропроводности на большей длине за турбулизатором. Одновременно с этим включается магнитострикционный вибратор 5. Регулируя частоту и величину электромагнитных импульсов, подбирают оптимальную величину теплопередачи.

Тепловой аккумулятор, содержащий корпус с изоляцией, твердый теплоаккумулирующий материал, внутри которого расположены подводящий и отводящий трубопроводы в виде змеевиков, на которых размещены магнитострикционные вибраторы с плоскими электромагнитными индукторами, подключенными к источнику импульсного тока, отличающийся тем, что подводящий и отводящий трубопроводы выполнены в виде последовательно расположенных друг за другом конфузорных, диффузорных и цилиндрических участков трубопровода, выполняющих роль турбулизатора.