Устройство для получения тепла и холода

Устройство для получения тепла и холода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет повысить теплои холодопроизводительность и снизить энергозатраты на поддержание т-рного режима в камере. На входе в первую полость теплообменника установлен дополнительньй дроссель. Шестилинейный двухпозиционный вентиль 14 связывает компрессор с конденсатором 4. Испаритель 1 и конденсатор выполнены в виде коаксиально расположенных сосудов, образующих боковую Утенку 10 камеры. Теплообменник расположен под камерой, компрессор - над испарителем 1 и конденсатором 4. Каждый электрод компрессора вьтолнен многосекционным с диэлектрическими прокладками между секциями. Устройство может.работать как в режиме холодильника , так и в режиме теплового насоса. За счет внешней электрической энергии происходит сжатие рабочего тела от минимального давления до максимального. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. (О (Л со О) О5 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1 6 17 А 1 (so 4 F 25 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4080170/23-06 (22) 11.05.86 (46) 15.01.88. Бюл. У 2 (71) Научно-исследовательский институт строительной физики Госстроя СССР (72) С.А.Сидорцев (53) 621.57 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 520493, кл. F 25 В 21/00, 1972. (54) УСТРО11СТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛА

И ХОЛОДА (57) Изобретение позволяет повысить тепло- и холодопроизводительность и снизить энергозатраты на поддержание т-рного режима в камере. На входе в первую полость теплообменника установлен дополнительный дроссель, Шестилинейный двухпо з ицио нный вентиль

14 связывает компрессор с конденсатором 4. Испаритель 1 и конденсатор выполнены в виде коаксиально расположенных сосудов, образующих боковую стенку 10 камеры. Теплообменник расположен под камерой, компрессор— над испарителем 1 и конденсатором 4.

Каждый электрод компрессора выполнен многосекционным с диэлектрическими прокладками между секциями. Устройство может. работать как в режиме холодильника, так и в режиме теплового насоса. За счет внешней электрической энергии происходит сжатие рабочего тела от минимального давления до максимального.-1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1366817

40

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к устройствам для получения тепла и холода.

Цель изобретения — повышение тепло- и холодопроизводительности и снижение энергозатрат на содержание температурного режима в камере.

На фиг,l изображено устройство, разрез, на фиг.2 — разрез А-А на фиг,l; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.l; на фиг.4. — термодинамический цикл устройства, работающего в режиме холодильника; на фиг.5 — расположение регулирующих органов устройства при работе в режиме теплового насоса; на фиг.б †. термодинамический цикл устройства, работающего в режиме теплового насоса.

Устройство содержит испаритель 1, вторую полость 2 регенеративного теплообменника, электрохимический компрессор 3, конденсатор 4, первую полость 5 регенеративного теплообменника, дроссель 6 на выходе из первой полости регенеративного теплообменника, клеммы 7 для подключения источника постоянного тока, регулятор 8 напряжения, оребрение 9, боковую теплоизоляционную стенку 10 камеры, крышку 11 заглушку 12, второй дроссель 13 на входе в первую полость регенеративного теплообменника, шестилинейный двухпозиционный вентиль 14 и фартук 15.

Электрохимический компрессор 3 содержит полость 16 высокого давления, полость 17 низкого давления, пористый электрод 18 высокого давления, пористый электрод 19 низкого давления, электролитную мембрану 20, металлический сетчатый материал 21,теплоизоляционную стенку 22, диэлектрические прокладки 23 и тоководы 24.

В качестве рабочего тела в предлагаемом устройстве может быть использована смесь газов, например аммиака с водородом, в нестехиометрическом составе: 1 моль раб. тела:=

1 моль NH + 0,5 моль Н, а в качестве электролитной мембраны 20 может быть использован. пористый диэлектрический сухарь, пропитанный насыщенным водным раствором соли аммония с проводимостью по комплексному иону NH4 типа (ИН4)1$04 NH401

NHÄNO,. к

Предлагаемое устройство может работать в двух режимах: в режиме холодильника и в режиме теплового насоса.

В режиме холодильника устройство работает следующим образом.

К клеммам 7 подводится напряжение от источника постоянного тока, От них электрическая энергия через регулятор 8 напряжения подводится к электродам 1 8 и 19 электрохимического компрессора 3. Пары хладагента, находящиеся в полости 17 низкого давления, ионизуются на трехфазной границе раздела электрод — электролит — рабочее тело, в виде ионов ИН проходят через электролитную мембрану 20,и рекомбинируют на трехфазной границе электрод — электролит — рабочее тело в полости высокого давления (процесс сжатия рабочего тела, которому соответствует участок 25 — 26 на фиг.4).

Рабочий процесс сжатия в компрессоре

3 состоит в ионизации рабочего тела низкого давления Р„„ в полости 17 по реакции NH > + Е Н вЂ” е - NH на границе электрод 19 — мембрана 20, перетоке ионов NH4 через слой электролита под действием градиента .электростатического поля, рекомбинации йонов NH4 на границе мембрана 20— электрод 18 по реакции NH4+ е - NH +

+ H в полости 16 высокого давления при давлении Р„ „„ . Теплота, равная работе сжатия пара хладагента на заданном перепаде давлений, через се тку 21 и оребрение 9 отводится от электродного блока, включающего электроды 18 и 19 и электролит 20, в окружающую среду. Из полости 16 пары хладагента поступают в конденса тор 4, где переохлаждаются (участок

26-27) при температуре конденсации

Т,„ и конденсируются (участок 2728 на фиг.4) при этой температуре, при этом теплота конденсации через наружную поверхность конденсатора и оребрение 9 сбрасывается в окружающую среду. Из конденсатора 4 рабочее тело поступает в полость 5 теплообменника, где охлаждается (участок 2829), и через дроссель б поступает в испаритель 1. Дроссель 13 при этом находится в нерабочем положении и не препятствует движению рабочего тела.

В испарителе 1 аммиак поглощает тепло из холодильной камеры, в результате чего происходит процесс испаре-. ния аммиака (участок 30-31 на фиг.4), 13668 после чего его пары смешиваются с газообразным водородом. Давление насыщенного пара аммиака при Т„,„ = Т .Из иск испарителя 1 рабочее тело (смесь ам5 миака с водородом) поступает во вторую полость 2 регенеративного теплообменника, где нагревается (участок

31-25) до максимальной температуры цикла Т„,„, = Т„,, и поступает в по- 10 лость 17 низкого давления компрессора 3. В нем за счет внешней электрической энергии происходит сжатие рабочего тела от минимального давления Р„,„ до максимального давления 15

Р, = Р,„ . Цикл работы устройства в режиме холодильника замкнут.

В режиме теплового насоса (обогрева объема камеры) устройство работает следующим образом. 20

Дроссель 6 переводится в нерабочее положение (вертикальное на фиг.5), дроссель 13 †..в рабочее (горизонтальное на Лиг.5), а шестилинейный двухпозиционный вентиль 14 — в положение, 25 изображенное на фиг.5. При таком положении дросселей 6 и 13 и вентиля

14 устройство работает как тепловой насос по циклу, изображенному на фиг.6. Испаритель 1 выполняет функцию 30 конденсатора 4, и наоборот. При этом сжатие рабочего тела в компрессоре неизменно, как и в холодильном режиме. Пары хладагента, находящиеся в полости 17 низкого давления, иони, зуются на трехфазной границе раздела. электрод — электролит — рабочее тело

+ в виде ионов NH ïðîõîäÿò через электролитную мембрану 20,и рекомбинируют на трехфазной границе электрод — 40 электролит — рабочее тело в полости

16 высокого давления (процесс сжатия, участок 25-26 на фиг.6). Теплота, равная работе сжатия паров хладагента,на заданном перепаде давлений, че- 45 рез сетку 21 и оребрение 9 отводится от электродного блока, включающего электроды 18 и 19 и электролит 20, в окружающую среду. Из полости 16 пары хладагента поступают в полость 1, В0 выполняющую функцию конденсатора, где переохлаждаются (участок 26-27) при температуре конденсации Т « и конденсируются (процесс 27-28 на фиг.6) при этой же температуре, при этом теплота переохлаждения и конденсации сбрасывается в объем камеры.

Из конденсатора 1 рабочее тело поступает в полость теплообменника 5, где

17 4 охлаждается (участок 28-29), и через дроссель 13 поступает в полость 4, где испаряется, забирая тепло из окружающей среды. Дроссель 6 при этом находится в нерабочем положении и не препятствует движению рабочего тела.

В испарителе 4 аммиак поглощает тепло из окружающей среды, в результате чего происходит процесс испарения аммиака (участок 30-31 на фиг.б), после чего его пары смешиваются с газооб-- разным водородом. Давление насыщЕнно"" го пара аммиака при Т„„= Т„,„, Из испарителя 4 рабочее тело (смесь аммиака с водородом) поступает во вторую полость 2 регенеративного теплообменника, где нагревается (участок

31-25) до максимальной температуры цикла Т, = Т„„, и поступает в полость 17 низкого давления компрессора 3. В нем за счет электрической энергии происходит сжатие рабочего тела от минимального давления Р,„, до а ного Р,= Р„„„. Ци работы устройства в режиме теплового насоса замкнут.

Формула изобретения

1. Устройство для получения тепла и холода, содержащее парожидкостный циркуляционный контур, включающий испаритель, электрохимический компрессор с полостями низкого и высокого давления, разделенными посредством пористых электродов, размещенных с зазором, заполненным электролитом, регенеративный теплообменник с двумя полостями и дросселем на выходе первой из них и конденсатор, причем компрессор подключен к источнику постоянного тока через регулятор напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения тепло- и холодопроизводительности и снижения энергозатрат на содержание температурного режима в камере, оно дополнительно содержит второй дроссель, установленный на входе в первую полость теплообменника, и шестилинейный двухпозиционный вентиль, связывающий компрессор с конденсатором и через теплообменник с соответствующим дросселем и испарителем, а испаритель и конденсатор выполнены в виде коаксиально расположенных сосудов, образующих боковую стенку камеры, теплообменник расположен под камерой, ком1366817

1 прессор — над испарителем и конденсатором и его полости выполнены в вице коаксиально расположенных сосудов, причем полость высокого давления рас-5 положена снаружи, заполнена металлическим сетчатым материалом, а электроды имеют форму сосудов.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч ающе е ся тем, что, сцелью ! повышения эксплуатационной надежности при работе от низковольтного источника постоянного тока, каждый электрод компрессора выполнен многосекционным с диэлектрическими прокладками между секциями.

1366817

1366817

r ir7 0

Vig

Составитель Е. Виноградов

Техр ед Л. Олийнык Корректор Л.Патай

Редактор А.Огар

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 6819/38 Тираж 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

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

i т ф