Стиснутий гарячий робочий газ проходить по трубках через холодильник, передаючи тепло теплоносія децентралізованої системи теплопостачання. У холодильнику встановлені поперечні пластини з отворами малого діаметру. Трубки холодильника проходять через пластини, одні з яких через одну з'єднані з протилежними сторонами зовнішньої стінки корпусу, утворюючи секції холодильника з протилежним рухом теплоносія. Інші пластини розташовані між першими і зовнішньої стінки корпусу не стосуються. Використання винаходу дозволить підвищити термодинамічну ефективність теплового насоса. 1 мул.
Винахід відноситься до області холодильних газових регенеративних машин, що працюють за зворотним циклом Стірлінга і використовуваних як теплових насосів для систем децентралізованого теплопостачання.
Відомо пристрій кожухотрубного теплообмінника, що забезпечує поперечне обтікання охолоджуваних трубок охолоджуючої середовищем і складається з кожуха, трубного пучка і неперекривающіхся поперечних перегородок кільцевого типу в корпусі теплообмінника (В.А. Андрєєв. Теплообмінні апарати для в'язких рідин. Ленінград, "Енергія", 1971, стор . 109).
Недоліком даного пристрою є те, що пропоноване розташування поперечних перегородок викликає велику кількість поворотів охолоджуючої рідини, що призводять до збільшення гідравлічного опору при обтіканні пучка внутрішніх трубок теплообмінника.
Відомо пристрій холодильника концентричного типу для двигунів Стірлінга, що складається з пучка труб малого діаметра, трубних дощок для їх кріплення, зовнішньої і внутрішньої стінок корпусу теплообмінника (В.Н. Данилич, С.І. Єфімов, В.А. Дзвонів, М.Г . Круглов, А.Г. Шувалов. Двигуни Стірлінга. М. "Машинобудування", 1977, с. 113).
Недоліками даного пристрою є, то що висока теплообмінна поверхню досягається шляхом значного зменшення діаметра трубок, що приводить до ускладнення технології виготовлення і вартості теплообмінника.
Відомо пристрій холодильної машини Стірлінга, що складається з теплообмінника навантаження, холодильника, регенератора, робочого поршня, що витискує, приводу, порожнин стиснення і розширення (Архарів А.М. Марфенін І.В. Микулин Е. І. Теорія і розрахунок кріогенних систем. М. "Машинобудування", 1978, стор. 296).
Недоліком даного пристрою є те, що інтенсифікація теплообміну в холодильнику і збільшення ефективності роботи холодильної машини досягається в тому числі і шляхом зменшення діаметра трубок і збільшення їх кількості в даному теплообміннику, що призводить до зростання гідравлічного опору при проходженні робочого газу машини через холодильник.
Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні винаходу, полягає в підвищенні термодинамічної ефективності теплового насоса на основі холодильної машини Стірлінга.
Для досягнення цього технічного результату, тепловий насос, що включає в себе теплообмінник навантаження, регенератор, робочий поршень, витіснювач, привід, порожнини стиснення, розширення і холодильник з патрубками для подачі і відведення теплоносія децентралізованої системи теплопостачання, що складається з пучка труб, трубних дощок для їх кріплення, зовнішньої і внутрішньої стінок корпусу, забезпечений поперечними пластинами з отворами малого діаметру, перші з яких через одну з'єднані з протилежними сторонами зовнішньої стінки корпусу, образ я секції холодильника з протилежним рухом теплоносія децентралізованої системи теплопостачання (охолоджуючої середовища), інші, розташовані між першими, зовнішньої стінки корпусу не стосуються, при цьому трубки холодильника проходять через дані пластини.
Введення до складу теплового насоса Стірлінга холодильника з поперечними пластинами, в яких є отвори малого діаметра, дозволяє отримати нову властивість, що полягає в інтенсифікації теплообміну в холодильнику за рахунок підвищення внутрішньої теплообмінної поверхні холодильника і турбуленізаціі руху теплоносія.
На кресленні зображений холодильник теплового насоса Стірлінга.
Корпус холодильник складається з внутрішньої і зовнішньої концентричних стін, відповідно 1 і 2, нижній і верхній трубних дощок, відповідно 3 і 4, що мають отвори для установки трубок 5 холодильника. Усередині корпусу, між зовнішньою 2 і внутрішньої 1 стінками, розташовані поперечні пластини двох типів з отворами малого діаметру 6. Пластини першого типу 7 кріпляться до протилежних сторонах зовнішньої стінки 2 в шаховому порядку, через одну. Пластини другого типу 8 стінки 2 цієї статті не стосуються. Пластини типу 7 і 8 кріпляться до внутрішньої стінки 1, через них також проходять і кріпляться трубки 5. Пластини типу 7 розбивають корпус холодильника на секції з протилежним рухом теплоносія системи теплопостачання, наприклад секції 9 і 10. Для подачі і відведення охолоджуючої середовища передбачені, відповідно , патрубки 11, 12. Міжтрубний простір холодильника обмежена знизу і зверху трубними дошками 3, 4, а з боків стінками 1 і 2.
Холодильник працює наступним чином.
Гарячий робочий газ, після процесу стиснення, переміщається через холодильник, проходячи по трубках 5, передає тепло теплоносія системи теплопостачання, що знаходяться в міжтрубному просторі, через стінки трубок 5. Теплоносій подається в міжтрубний простір холодильника через патрубок 11 і потрапляє в секцію 9, обмежену нижньої трубної дошкою 3 і нижньої з пластин типу 7, омиває внутренную стінку 1 і доходить до протилежного боку зовнішньої стінки 2. Пластина типу 8 виявляється всередині цього потоку, а оскільки вона пов'язана зі стінками трубок 5, як і пластина типу 7, то тим самим вони збільшують поверхню теплообміну від робочого газу, що передає тепло стінок трубок 5 і пластин 7, 8, до теплоносія. Потім теплоносій потрапляє в секцію 10, змінюючи свій напрямок на протилежне, де в його потоці знову виявляється пластина типу 8, і т.д. Таке змієобразної рух теплоносія здійснюється до тих пір, поки він не видаляється з корпусу холодильника через патрубок 12. Теплоносій, проходячи по секціях 9, 10 і т. Д. Також проходить і через отвори малого діаметра 6 пластин 7 і 8, під кутом в 90 градусів по відношенню до основного потоку, що забезпечує процес його турбуленізаціі.
2. Андрєєв В.А. Теплообмінні апарати для в'язких рідин. -Л. Енергія, 1971, стор. 109.
3. Данилич В.Н. Єфімов С.І. Дзвонів В.А. Круглов М.Г. Шувалов А.Г. Двигуни Стірлінга. - М. Машинобудування, 1977, с. 113.
4. Архарів А.М. Марфенін І.В. Микулин Є.І. Теорія і розрахунок кріогенних систем. - М. Машинобудування, 1978, стор. 296 - прототип.
Тепловий насос Стірлінга, що включає теплообмінник навантаження, регенератор, робочий поршень, витіснювач, привід, порожнини стиснення, розширення і холодильник з патрубками для подачі і відведення теплоносія децентралізованої системи теплопостачання, що складається з пучка труб, трубних дощок для їх кріплення, зовнішньої і внутрішньої стінок корпусу , що відрізняється тим, що холодильник забезпечений поперечними пластинами з отворами малого діаметру, перші з яких через одну з'єднані з протилежними сторонами зовнішньої стінки корпусу, утворюючи секції холодильника з протилежним рухом теплоносія децентралізованої системи теплопостачання, а інші, розташовані між першими, зовнішньої стінки корпусу не стосуються, при цьому трубки холодильника проходять через дані пластини.
Винахід відноситься до теплотехніки, а точніше до теплових насосів, що застосовуються для утилізації теплової енергії низькопотенційних джерел і передачі цієї енергії при більш високій температурі зовнішнього джерела, наприклад, в системах опалення і гарячого водопостачання житлових і виробничих будівель та приміщень за рахунок охолодження природного або технологічної води
Винахід відноситься до кріогенної техніки, зокрема, до способів очищення кріоагента від домішок, і може бути використано в кріогенних гелієвих і повітророзподільних пристроїв, а також в установках з переробки природного газу
Винахід відноситься до теплотехніки і може бути використано в трансформаторах тепла і низькотемпературних теплових двигунах
Винахід відноситься до області газових регенеративних машин, що працюють за зворотним циклом Стірлінга і використовуваних як теплових насосів для систем децентралізованого теплопостачання
Винахід відноситься до області термодинаміки вологого повітря, точніше до отримання води з атмосферного повітря і осушення повітря приміщень, і може бути використано для отримання прісної води, в т.ч
Винахід відноситься до холодильної техніки, зокрема до установок з гвинтовими компресорами, і стосується теплових насосів з використанням маслозаповнених гвинтових компресорів
Винахід відноситься до теплоенергетики, зокрема до процесів перетворення теплової енергії порівняно низького температурного рівня в теплову енергію підвищеного температурного рівня, і може бути використано для тепло- і холодопостачання
Винахід відноситься до систем кондиціонування повітря і може бути використано в холодильній техніці і теплових насосах
Винахід відноситься до технології перетворення теплової енергії і може бути використано при розробці теплових насосів, холодильників і трансформаторів тепла