Тепловой насос

 

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для выработки тепловой и электрической энергии. Цель изобретения - повышение энергетической эффективности путем использования природной теплоты и атмосферного давления. Для этого тепловой насос имеет контур циркуляции водяного пара с расширителем испарителем 5, и контур циркуляции воды, включающий расширитель-испаритель 5. В насосе имеется эжектор 4 и контур циркуляции атмосферного воздуха, а также включенные в контур циркуляции воды три кожухотрубных теплообменника 6, 7, 8 и насосы 1.1-14, имеются по крайней мере две вакуумные камеры 9,10 для создания и поддержания вакуума в расширителе-испарителе 5. За счет, расширения атмосферного воздуха обеспечивается выработка не только тепловой, но и электрической энергии, осуществляемая двумя воздушными турбинами 1 и 2, установленными на общем валу с электрическим генератором 3. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИЛЛИСтИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111 (s1)s F 25 В 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

28

О

1у (21) 4676205/06 (22) 11.04.89 .(46) 23.03.92.Бюл.М 11 (75) А.А. Горборуков (53) 621.57(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1204891, кл. F 25 В 29/00, l986. (54) ТЕПЛОВОЙ НАСОС (57) Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано для выработки тепловой и электрической энергии. Цель изобретения — повышение энергетической эффективности путем исйользования:природной теплоты и атмосферного давления.

Для этого тепловой насос имеет контур циркуляции водяного пара с расширителемиспарителем 5. и контур циркуляции воды, включающий расширитель-испаритель 5, В насосе имеется эжектор 4 и контур циркуляции атмосферного воздуха, а также включенные в контур циркуляции воды три кожухотрубных теплообменника 6, 7, 8 и насосы 11-14, имеются по крайней мере две вакуумные камеры 9, 10 для создания и поддержания вакуума в расширителе-испарителе 5. За счет. расширения атмосферного воздуха обеспечивается выработка не только тепловой, но и электрической энергии, осуществляемая двумя воздушными турбинами 1 и 2, установленными на общем валу с электрическим генератором 3. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

1721415

40

55

Изобретение относится к тепловым насосам и может быть использовано для выработки электрической и тепловой энергии, Известен тепловой насос, содержащий контур циркуляции рабочего тела, в который последовательно включены компрессор, конденсатор, дроссель и испаритель. Недостатком насоса является необходимость больших затрат энергии на привод установки.

Известен также тепловой насос, содержащий последовательно включенные в циркуляционный контур компрессор, водяной форконденсатор, воздушный конденсатор, ресивер, переохладитель хладагента, дроссель и испаритель, . Недостатком данного насоса также являются большие затраты энергии.

Наиболее близким к предлагаемому является тепловой насос, содержащий контур циркуляции водяного пара с расширителемиспарителем, в котором вакуум создается компрессором, а сжатый газ после компрессора подается в конденсатор, Однако и известный насос имеет такой недостаток, как большой запас энергии, подводимой к компрессору.

Целью изобретения является повышение энергетической эффективности, Тепловой насос, содержащий контур циркуляции водяного парэ с расширителемиспарителем и контур циркуляции воды, включающий расширитель-испаритель, дополнительно содержит размещенный внутри расширителя-испарителя эжектор, подключенный к расширителю-испарителю контур циркуляции атмосферного воздуха. включенный в контур циркуляции водяного пара перед расширителем-испарителем и после него регенеративный теплообменник, а также два теплообменника, включенных последовательно как в контур циркуляции воды, так и в контур циркуляции водяного пара после регенеративного теплообменника. Кроме того, к контуру циркуляции атмосферного воздуха подключены параллельно одна другой по крайней мере две вакуумные камеры. На входе и выходе контура циркуляции водяного пара размещены турбины и связанный с ними генератор, На чертеже изображена принципиальная схема теплового насоса.

Тепловой насос состоит из двух турбин

1 и 2 с электрическим генератором 3, эжектора 4, размещенного в расширителе-испарителе 5, регенерэтивного кожухотрубного теплообменника 6. кожухотрубных теплообменников 7 и 8, вакуумных камер 9 и 10, водяных насосов 11-14, вентилей 15-27. а также клапанов 28-31. Трубопроводы насоса составляют контур 32 циркуляции водяного пара, контур 33 циркуляции воды, и контур 34 циркуляции атмосферного воздуха, Тепловой насос работает следующим образом, Перед пуском в работу расширитель-испаритель 5, теплообменники 7 и 8, а также вакуумная камера 9 заполняются водой насосом 12. Затем насосом 14 при закрытом вентиле 25 и открытых вентилях 24 и 23 вода из камеры 9 перекачивается в камеру 10.

При этом в камере 9 клапан 31 автоматически закрывается воздухом, клапан 30 открывается, а в расширителе-испарителе 5 создается вакуум. Вентили 16-22 открыты.

При открытии вентиля 15 атмосферный воздух силой атмосферного давления Р=

=1 ата проталкивается через проточную часть воздушной турбины 1, где, расширяясь до давления Р=0,2 эта, совершает механическую работу генератора 3, и через трубную часть теплообменника 6 устремляется в сопла Лаваля эжектора 4, в котором воздух расширяется до конечного давления

Р=0,025 ата. При входе в камеру смешения эжектора 4 струя расширенного воздуха захватывает водяные пары кипящей в разреженном объеме воды, а смесь пара с воздухом при торможении в диффузоре эжектора 4 сжимается и через вентиль 18 выбрасывается в межтрубное пространство теплообменника 6, где паровоздушная смесь производит нагрев поступающего из турбины 1 холодного воздуха. Из теплообменника 6 паровоздушная смесь направляется в межтрубное . пространство теплообменников 7 и 8, где в теплообменнике 7 происходит полная конденсация водяных паров, а в теплообменнике 8— охлаждение отделенного от водяных паров воздуха до начального исходного состояния.

При этом конденсация водяных паров в теплообменнике 7 и охлаждение воздуха в теплообменнике 8 производятся частично охлажденной водой из расширителя-испарителя 5, которая циркуляционным насосом

11 через вентиль 21 направляется в трубное пространство теплообменников 7 и 8, из которых она через вентиль 17 в подогретом виде возвращается в расширитель-испаритель 5, и цикл повторяется снова.

Формула изобретения

1, Тепловой насос, содержащий контур циркуляции водяного пара с расширителемиспарителем и контур циркуляции воды, включающий в себя расширитель-испари1721415 вательно как в контур циркуляции воды, так и после регенеративного теплообменника в контур циркуляции водяного пара.

Составитель Ю. Суков

Редактор И. Шулла Техред М.Моргентал КоРРектор С. Шевкун

Заказ 944 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 тель, отл ич а ющийся тем, что.c целью повышения энергетической эффективности путем использования природной теплоты и атмосферного давления, тепловой насос дополнительно содержит размещенный внутри расширителя-испарителя эжектор„ подключенный к расширителю-испарителю контур циркуляции атмосферного воздуха, включенный в контур водяного пара перед расширителем-испарителем и после него регенеративный теплообменник, а также два теплообменника, включенных последо5 2, Насоспоп1,отличающийся тем что к контуру циркуляции атмосферного воздуха подключены параллельно одна другой по крайней мере две вакуумные камеры.

3. Насос по пп.1 и 2, о т л и ч а ю щ и й10 с я тем, что на входе и выходе контура циркуляции водяного пара размещены турбины и связанный с ними генератор,