Комплексная система нагрева рабочей жидкости на основе электрогидравлического теплового насоса

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ электрогидравлического теплового насоса,содержащей гелиоколлектор,теплообменник,циркуляционный насос, электронагреватель, пульт управления характеризующаяся тем, что система дополнительно снабжена солнечным генератором,соединенным с блоком управления и через зарядное устройство с аккумуляторной батареей, генератором импульсных токов и солнечным коллектором, а насос выполнен в виде полого корпуса, внутренняя часть которого состоит, как минимум, из двух,последовательно расположенных отсеков А, Б, С,ДП, разделнных перегородками на плоскости которых выполнены сквозные отверстия в виде сопел Лаваля, при этом каждый отсек снабжн диаметрально расположенными электродами,связанными с генератором импульсных токов, а подача электричества на них осуществляется поочередно для каждого отсека. Технический результат. Повышение КПД,снижение затрат на электроэнергию,расширение области использования за счет применения комплексной системы нагрева рабочей жидкости в сельском хозяйстве для приготовления удобрений нитрирования, изотирования почвы, приготовления эмульсий.(76) Ревинов Николай Михайлович Абдыгалиев Серик Бактович(54) КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА НАГРЕВА РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТЕПЛОВОГО НАСОСА(57) Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно, к комплексным системам нагрева рабочей жидкости,преобразующим электрическую и солнечную энергии в тепловую, которые могут быть использованы для нагрева рабочей жидкости преимущественно в замкнутых системах теплоснабжения жилых,общественных и промышленных зданий. Помимо этого, систему можно использовать в сельском хозяйстве для приготовления удобрений - нитрирования и азотирования почвы, приготовления эмульсий,очистки и обеззараживания сточных вод. Сущность изобретения заключается в том, что в системе нагрева Изобретение относится к области теплоэнергетики - к комплексным системам нагрева рабочей жидкости на основе теплового электрогидравлического насоса, преобразующим электрическую и солнечную энергию в тепловую,которые могут быть использованы для нагрева теплоносителя преимущественно в замкнутых системах теплоснабжения жилых, общественных и промышленных зданий, обогрева сооружений и установок, можно использовать в сельском хозяйстве. Помимо этого комплексную систему нагрева РЖ можно использовать в сельском хозяйстве для приготовления удобрения,нитрирования и азотирования почвы, приготовления эмульсий. Известна энергетическая установка,включающая ветростанцию (ВЭС), электрически соединнную с электронагревателем бака аккумулятора, гидравлически сообщнного с гелиоконцентратором характеризующаяся тем, что бак-аккумулятор выполнен в виде бродильной камеры со шнековыми питателями загрузочным и разгрузочным, имеющими обратные клапаны,причем загрузочный питатель имеет бункер, а на разгрузочном шарнирно установлен параболоцилиндрический гелиоконцентратор с тепловым экраном, фотодатчиком и механизмом слежения за азимутом солнца, и дополнительно снабжена ветроэлектростанцией (ВЭС) и бункером с герметическим затвором для сбора и перегрузки полученных минеральных удобрений.(Смотри предварительный патент РК 15753 кл. 03 9/00 24 2/42 опубл. 16.05.2005 г. Бюл. 5) Недостатком данной установки является сложность изготовления, малая эффективность,возможность е применения при наличии биогазового материала, а также достаточного активного и ветрового источников. Известен тепловой насос (варианты), состоящий из полого корпуса, снабжнного входным всасывающим патрубком для нагревательного теплоносителя и выходным нагнетательным патрубком для отвода нагретого теплоносителя,выставленного совместно с электроприводом на раме, содержащий внутри корпуса, с возможностью вращения на валу привода, рабочее роторное колесо и соосно размещнный статор, образующие между собой кольцевые зазоры, характеризующиеся тем,что статор представляет собой крыльчатку,выполненную в виде кольцевого диска, на переферийной части которого радиально установлены лопатки, имеющие угол наклона лопаток к плоскости диска от 90 до 80, при этом кольцевой зазор между статором и рабочим роторным колесом имеет ширину не более 0,5 мм.(Смотри патент на полезную модель России 55104 кл. МПК 24 33/00). Недостатком данного насоса является сложность конструкции, наличие деталей, работающих на больших скоростях оборотов, что приводят их к быстрому износу и требует замены, невысокий коэффициент полезного действия (КПД), а также шумовой эффект при работе. Известен электрогидравлический насос,содержащий корпус, разделнный на отсеки,образованным параболическим экраном и перегородкой с отверстиями, установленного между ними расположенные электроды,характеризующиеся тем, что корпус выполнен, как минимум, из двух противоположно расположенных электроразрядных отсеков, между которыми дополнительно размещена примная камера,сообщнная с выходным патрубком, при этом отверстия в перегородках, разделяющих примную камеру и электроразрядные отсеки, примную камеру и выводной патрубок, выполнены в виде сопел Лаваля, а отражающие параболические экраны установлены в электроразрядных отсеках своей вогнутой поверхностью обращены в сторону примной камеры и образуют канал между своим наружным контуром и внутренней поверхностью корпуса насоса.(Смотри патент РК 22230 кл. МПК 04 1/16,опубл. 15.01.2010 г. Бюл. 1). Недостатком данного изобретения является то,что для его применения необходим дополнительный источник электроэнергии, а также то, что данный насос не обладает достаточной гидравлической мощностью. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является энергоустановка,включающая бак-аккумулятор с электродвигателем,электроаккумулятор, циркуляционный насос с электродвигателем, ветроэлектростанцию (ВЭС),установленную на опоре и соединенную через тепловое реле с электродвигателем, бака аккумулятора с электродвигателем циркуляционного насоса и гелиоколлектор гидравлически соединенный с баком-аккумулятором и циркуляционным насосом, характеризующаяся тем, что бак-аккумулятор выполнен в виде биогазового генератора, снабженного датчиком температуры, шнековой мешалкой, загрузочным и разгрузочным герметичными люками иобразным гидравлическим затвором, установленного в грунте ниже глубины промерзания почвы и снабженного двумя теплообменниками, один из которых соединен с гелиоколлектором, а другой выполнен с возможностью присоединения к системе отопления потребителей, на опоре ВЭС установлены гелиоколлектор и фотопреобразователь, которые снабжены механизмом слежения за солнцем.(Смотри предварительный патент РК 15433 кл. МПК 7 03 9/00 24 2/42. Опубл. 15.02.2005 г. Бюл. 2) Недостатком данной установки является е сложность изготовления, а также то, что необходимо е размещение основных узлов на глубину промерзания почвы, что затрудняет е техническое и ремонтное обслуживание. Задачей изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а также создание такой комплексной системы нагрева рабочей жидкости, которая обеспечила бы получение следующего технического результата. 1. Повышение КПД 2. Снижение затрат на электроэнергию. 3. Расширение области использования за счт применения отработанной рабочей жидкости в сельском хозяйстве для подогрева, нитрирования,азотирования и обеззараживания воды. Поставленная задача решается тем, что в комплексной системе нагрева рабочей жидкости,содержащей гелиоколлектор,теплообменник,циркуляционный насос,электронагреватель,электроаккумулятор,пульт управления,характеризующейся тем, что система дополнительно снабжена солнечным генератором, соединенным с блоком управления и через зарядное устройство с аккумуляторной батареей, генератором импульсных токов и с солнечным коллектором, а насос выполнен в виде корпуса, внутренняя часть которого состоит,как минимум,из двух последовательно расположенных отсеков А,Б,С,ДП, разделнных перегородками, на плоскости которых выполнены отверстия в виде сопел Лаваля, причм каждый отсек снабжн диаметрально расположенными электродами,связанными с генератором импульсных токов, а подача электричества на них подается поочередно для каждого отсека. На фиг.1 - представлена общая схема комплексной системы нагрева. На фиг.2 - показана перегородка с отверстиями в виде сопел Лаваля. На фиг.3 - разрез по АА фиг.2. Система состоит из насоса 1, внутренняя часть которого разделена на отсеки А, Б, С, ДП посредством перегородок 2, внутри каждого отсека диаметрально расположены электроды 3, бака ресивера (БР) 4 с теплообменником (ТО) 5,генератора импульсных токов (ГИТ) 6, солнечного генератора (СГ) 7, солнечного коллектора (СК) 8,блока управления (БУ) 9, аккумуляторной батареи(АБ) 10, зигзагообразного патрубка 11, и выходного патрубка 12. На плоскости перегородок 2 расположены отверстия 13, выполненные в виде сопел Лаваля. Работа системы осуществляется следующим образом Напряжение солнечного генератора (СГ) 7,поступает в блок управления (БУ) 9 и через зарядное устройство, находящееся в блоке управления 9 на аккумуляторную батарею 10. Напряжение в 12 с аккумуляторной батареи через блок управления 9 поступает на генератор импульсных токов, где преобразуется в импульсы,напряжением 15 кв. Напряжение податся поочередно на каждую пару электродов 3, один из которых заземлен. Между электродами возникает мощный дуговой разряд, при этом происходит быстрый нагрев рабочей жидкости (РЖ). Регулировка частоты амплитуды импульсов и температуры(РЖ) осуществляется блоком управления 9. Рабочая жидкость, находящаяся в рабочем отсеке А под воздействием электрического разряда, возникающего между электродами и резкого возрастания давления продавливается через отверстия 13 в виде сопел Лаваля, выполненные в перегородках 2 и поступает в отсек Б, в котором вновь происходит электрический разряд и РЖ под давлением поступает в отсек С, и так далее в отсек ДП пока не попадет в бак-ресивер 4, в котором происходит е дополнительный нагрев от теплообменника 5, запитанного от солнечного коллектора 8. Применение в системе солнечного коллектора 8 позволит уменьшить количество солнечных генераторов для получения необходимой тепловой энергии, так как солнечные генераторы дороже солнечных коллекторов и, таким образом уменьшить стоимость изделия. В отсеках А, Б, С, ДП электрогидравлического насоса под воздействием кавитации образуется огромное количество кавитационных пузырьков,которые при схлопывании выделяют дополнительную тепловую энергию во много раз превышающую энергию электричества,затраченную на формирование высоковольтных импульсов. В результате электроразряда в РЖ между электродами возникает плазменная зона, в которой быстро образуется парогазовая полость высокого давления. Энергия давления пара и химическая энергия водородного газа, и образующаяся энергия взрыва водорода при разрыве парогазовой полости возбуждает волны высокого давления в РЖ,интенсивно нагревая е. Разделяющие отсеки А, Б, С, ДП перегородки 2,на плоскости которых выполнены отверстия 13 в виде сопел Лаваля, которые расположены так, чтобы при подачи импульсов на электроды происходило поступательное движение РЖ в одном направлении. Таким образом, РЖ постоянно подвергается гидродинамическому воздействию под высоким давлением, которое в эпицентре отсеков достигает порядка 40 Мпа (Мегапаскаль) и очень быстро и эффективно нагревается и через патрубки подачи и обрата постоянно циркулирует по системе отопления до достижения в помещении нормальной температуры. Нагрев РЖ регулируется с помощью датчика температуры (на черт. не показан). Количество выделяемого тепла регулируется частотой подачи импульсов и зависит от их амплитуды, длительности, а также, от структуры самой РЖ. Приращение тепловой энергии обеспечивается от солнечных коллекторов 8, которые подсоединены к теплообменнику 5, находящемуся в баке ресивере 4. Установка полностью питается напряжением,которое поступает от солнечных генераторов 7. В случае выхода из строя солнечных генераторов 7 или разряда аккумуляторных батарей 10 в установке предусмотрена подача энергии от сети переменного тока напряжением 220. На входе РЖ в отсек А насоса 1 предусмотрен зигзагообразный патрубок 11, что позволяет не применять обратный клапан при движении РЖ в определнном направлении. Установка наджна и долговечна в работе, так как не имеет никаких вращательных, колебательных и трущихся механизмов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Система нагрева рабочей жидкости на основе электрогидравлического теплового насоса,содержащая солнечный коллектор, теплообменник,циркуляционный насос,электронагреватель,электроаккумулятор,пульт управления,отличающаяся тем, что система дополнительно снабжена солнечным генератором, соединенным с блоком управления и через зарядное устройство с аккумуляторной батареей, генератором импульсных токов и солнечным коллектором, а насос выполнен в виде полого корпуса, внутренняя часть которого состоит из последовательно расположенных отсеков А, Б, С, Д, разделенных перегородками, на плоскости которых выполнены отверстия в виде сопел Лаваля, при этом каждый отсек снабжен диаметрально расположенными электродами,связанными с генератором импульсных токов.