SE458716B - Vaetskeuppvaermningssystem med vaermelager - Google Patents

Description

458 716 i 2 inte visas frånsett bottendelen 12. för att säkerställa en leds genom tegelstenarna en relativt kort sträcka till närmaste platta 13. Därefter går det inåt längs Heat pipen 15 omfattar ett vertikalt, ångningsrör 16, som är slutet i sin ne Kondensorn 18 är nedsänkt i en vattentank 21. som har ett inlopps- rör 22 och ett utloppsrör 23. , där det kondenseras på dennas väggar och, såsom visas av pilarna i fig. 1, rinner tillbaka ner utmed förångarens 16 väggar, där det åter förångas och sålunda bildas ett kontinuerligt kretslopp. Denna heat pipeprincip är väl känd och möjliggör en hög hastighet på värmeöverföringen mellan för- ângaren 16 och kondensorn 18. 3 458 716 Tegelstenarnas 11 temperatur kommer att stiga under den period elenergi tillföres dessa till ett maximalt värde på några huundra grader, från vilket värde temperaturen faller under den period då värme avtappas. Således varierar den potentiella värmetillgån- gen för föràngaren 16 med tiden.

Likaledes krävs vanligtvis att vattnet som lämnar tanken 21 via röret 23 skall ha en temperatur strax under 100°C, trots att-tem- peraturen på vattnet, som inströmmar genom röret 22, kan variera från kallt till nästan samma värde som det genom röret 23 utgåen- de vattnet, beroende på värmeuttaget hos resten av centralvärme- systemet. Vid vissa tillfällen kan pumpen stoppas så att vatten- flödet genom tanken 21 blir litet. Under dessa omständigheter kan det mycket väl förekomma en felanpassning mellan värmet som till- förs förângaren 16 och det som bortförs av vattnet genom röret 23.

I synnerhet kan det mycket väl finnas en tendens hos vattnet i tanken 21 att koka på ett icke acceptabelt sätt.

Dessa förhållanden förbättras genom den automatiska regleringen av hastigheten med vilken värmet överförs uppåt i heat pipen 15.

I kondensorn 18 anordnas en reservoar 25 med öppen övre ände som medelst en struktur 26 är fast placerad i förhållande till konden- sorn 18. En evakuerad bälg 27 är fäst inuti tanken 25. Alltefter- som ångtrycket i kondensorn 18 stiger och sjunker kommer det att orsaka att bälgen 27 förkortas respektive förlängs.

Under en kort tidsperiod tenderar värmetillförseln från tegelste- narna 11 och plattorna 13 till förångaren 16 att vara i huvudsak konstant, medan om det sker en flödesminskning eller temperatur- ökning av vattnet som strömmar genom röret 22 kommer värmemängden som bortförs genom vattnet som lämnar röret 22 att minska. Under dessa omständigheter kommer temperaturen hos ångan i förângaren 16 och kondensorn 18 att tendera att öka och därmed kommer bälgen 27 att förkortas. Vid normal drift orsakar kylningen av ånqän i kondensorn 18 att vatten uppsamlas i reservoaren 25 på utsidan av bälgen 27. När ångans temperatur och tryck ökar och bälgen 27 för- kortas, kommer det därför att finnas utrymme i reservoaren 25 för att uppsamla mer vatten. Som en följd härav kommer mängden av vat- 458 716 4 js så att dess kokpunkt, vid gällande , är endast litet högre än den högsta v vattnet som lämnar röret 23. Värme- arbetstryck i kondensorn 18 älgen 27 så att den undantränger så från reservoaren 25 när trycket i kondensørn 18 ligger på omkring 0,4 ata. mycket av vätskan som möjligt Den är också utformad att s 458 716a mängd tills värmeöverföringen är noll vid omkring 95°C. Om inte något vatten strömmar omkring kondensorn 18, uppnår det stilla- stående vattnet 95°C och inget mer händer förrän kallare vatten från radiatorerna tränger in.

Fig. 2 visar ett alternativ till den övre delen av anordningen enligt fig. 1, där bälgen 27 är utformad att avkänna tryckskill- naden mellan kondensorn 18 och trycket av vattnet i tanken 21, vilket i allmänhet kommer att ligga ett litet bestämt värde över atmosfärstrycket. För detta ändamål ventileras bälgens 27 inre till kondensorns inre genom löst inpassade cylindriska element 28, 29 medan hela bälgen är nedsänkt i tankens 21 vatten.

I ytterligare inte visade utföranden kan bälgen 27 reagera för skillnader mellan trycket i kondensorn 18 och atmosfärstrycket ge- nom att bälgen 27 anordnas i den tanken 21 omgivande luften. Som tillägg till den automatiska regleringen av temperaturen pà vatt- net som lämnar röret 23, kan den faktiska uppnådda temperaturen inställas genom att anbringa en lämplig yttre axialkraft på bäl- gen 27, exempelvis medelst en fjäder. Alternativt kan den rela- tiva axiella placeringen av tanken 25 och bälgen 27 enligt fig. 1 regleras, för att ändra det tryck i kondensorn 18 vid vilket all vätska blir instängd i reservoaren 25.

I fig. 3 bildas reservoaren 25 delvis mellan bälgen 27 och en yt- terligare koaxiell bälg 30. Bälgarna 27 och 30 är tätande förbund- na med varandra i sina nederändar medan bälgen 27 i sin överdel är tätande förbunden med kondensorn 18 och bälgen 30 i sin över- del är tätande förbunden med förångaren 16. Den övre delen av för- ångaren 16 är inpassad i kondensorns 18 undre del så att en li- ten spalt uppstár genom vilken vätska som kondenserats på konden- sorväggarna sipprar ner och håller reservoaren full av vätska upp till nivån av förângarens 16 överkant. När arbetstrycket ökar, åstadkommes i denna utföringsform större utrymme i reservoaren 25 för vätskan, så att mängden av vätska som cirkulerar snabbt mins- kas, och funktionssättet blir ett flöde av all kondenserad vätska in i reservoaren 25, snarare än ett flöde av en_del kondenserad vätska och kondensation av ånga däri. 458 716 6 från kondensorn 18 till förångaren 16, såsom genom användning av en veke eller en porös del, vilket är välkänt vid heat pipes. 7 458 716 I alla utföringsformer enligt ovan är mängden av fluid i heat pipen 15 så vald att vätskan som rinner ner för förângningsväggen förångas innan den når bottnen. Värmeöverföringen från förângaren 16 till kondensorn 18 är därför bestämd av hastigheten med vilken vätskefilmen kan rinna från kondensorn 18 till förångaren 16.

Smalheten hos förångaren 16 innebär att, för vilken som helst mängd av cirkulerande vatten, tjockleken av vattenfilmen och därmed vär- meöverföringen är mindre känslig för tegeltemperaturen än vad som skulle vara fallet om förångaren 16 vore lika stor som kondensorn 18. Detta beror pà att endast en liten del av det cirkulerande vatt- net finns i förångaren 16.

I fig. 4 har kondensorns 18 övre vägg 20 en nedåt sluttande konisk form så att ånga, som kondenseras på väggen 20, rinner neråt och inåt för att falla ner i reservoaren 25, vilken är stelt förbunden med kondensorn 18.

Inuti reservoaren 25 är en bälgs 27 ändar tätt förbundna med ett lock 32 resp. med reservoarens 25 botten 33. Allteftersom trycket i kondensorn ökar förkortas bälgen 27 tills röret 31 vilar på bottnen 33 och locket 32 stöter emot rörets 31 övre ände. När locket 32 sålunda är helt nedsänkt mot bottnen 33, är en sköld 34, f som är upphängd i stänger 35 fästa i locket 32, anordnad att pre- cis tillsluta heat pipens övre del, för att förhindra värmeöverfö- ring genom konvektion av vattenånga.

När trycket i kondensorn 18 sjunker, kommer locket 32 att röra sig uppåt, vilket i sin tur gör att skölden 34 upplyfts, så att fullt ångflöde mellan heatpipen 15 och kondensorn 18 âterställs.

Kondensorns 18 inre evakueras och tillförs vatten genom en under- tryckstätning 36.

I fig. 4 är utloppsröret 23 beläget under väggens 20 övre kant.

Vid stationär drift av systemet sker huvuddelen av vörmeöverförin- gen genom kondensorns 18 sidovägg 19 och värmeväxlingsytorna 24.

Största delen av kondensatet kommer således att bildas på sido- väggen och därmed inte rinna ner i reservoaren 35. Emellertid, när 458 716 t f _ s- vattentemperaturen i tanken 21 börjar öka, kommer temperaturen på vattnet inuti den koniska väggen 20, vilket är något avskilt från huvudströmmen som lämnar utloppet 23, att öka med en viss eftersläpning så att kondensat fortsätter att bildas på den ko- niska väggen 20 och rinna ner i reservoaren 25, vilken kommer att få sin kapacitet ökad genom sammantryckning av bälgen 27 i bero- ende av det ökade trycket i heat pipen 15.

Claims (9)

10 15 20 25 30 9 458 716 Patentkrav
1. l. Vâtskeuppvärnningssysten för att upphetta en första vätska. vilket innefattar ett värnelager (10), son skall upphettas till en relativt hög tenperatur medelst vid lågbelastning ut- tagen elenergi, vilket lager är terniskt förbundet med en be- hållare (2l).'som innehåller den första vätskan, vilken skal? upphettas till en temperatur son är lägre än nämnda relativt höga tenperatut. k ä n n e t e c k n a t av att den termiska förbindelsen utgöres av en heat pipe (15. 16. 18). som inne- fattar en förångningszon (16) i termisk kontakt med värne- lagret (10) och en kondensationszon (18) i termisk kontakt med behållaren (21). att zonerna är inbördes förbundna genon en eller flera ledningar (15), att förångningszonen. kondensa- tionszonen och ledningen eller ledningarna är hernetiskt till- slutna och innehåller en förutbestämd nängd av en flyktig andra vätska, och så anordnade att efter det att den andra vätskan förångats i förångningszonen. strömmar den genom led- ningen eller en av ledningarna till kondensationszonen där den kondenserar. och därifrån återvänder den till förångningszonen genom ledningen eller en annan av ledningarna. att mängden av den andra vätskan är vald att vara tillräckligt liten, så att i drift värneöverföringshastigheten från förångningszonen till kondensationszonen bestäms av hastigheten hos den andra vätskans returflöde mot förångningszonen snarare än av hastig- heten hos den förångade andra vätskans flöde mot kondensa- tionszonen. eller med andra ord av värmeöverföringen till för- ångningszonen från kondensationszonen. och att en regleran- ordning (25. 27) är anordnad att uppsanla en förutbestämd volym av den andra vätskan. och att denna volym är varierbar i beroende av trycket inuti den av en heat pipe konstituerade terniska förbindelsen. så att mängden av andra vätska som cirkulerar i den termiska förbindelsen progressivt minskas när trycket däri ökar. 10 15 20 25 30 35 458 716 m
2. 2. Vätskeuppvärnningssystem enligt krav 1. k ä n n e - t e c k n a t av en reservoaranordning (25). uppsanla den andra vätskan upp till en förutbe medel för att ändra volymen hos den andra väts anordningen i förbindelsen. son är anordnad stånd nivå, och kan i reservoar- beroende av ändringen i tryck i den terniska
3. 3. Vätskeuppvärnningssysten enligt krav 2. k ä n n e - - t e c k n a t av att väggen (20) i kondensationszonen (18) ovanför reservoaren (25) har nedåt konvergent fors. kondensatet son bildas därpå kommer att rinna neråt ner i reservoaren. varigenon och falla
4. 4. Vätskeuppvärmningssysten enligt något av föregående krav. k ä n n e t e c k n a t av att värmelagret (10) innefattar en massa av fast material (ll) som upphettas av elektriska not- ståndelement.
5. 5. Våtskeuppvärnningssysten enligt krav 4, t e c k n a t k ä.n n e - av att metallplåtar (13) är i termisk förbin- delse med förångníngszonen och sträcker sig in i det fasta materialet.
6. 6. vätskesuppvärnningssysten enligt något av föregående krav. k ä n n e t e c k n a t av att kondensationszonens (18) ut- sida. inuti behållaren (21), är försedd ned värneväxlar- flänsar. korrugeringar eller andra värmevåxlingsytor (24).
7. 7. Vätskeuppvârnningssysten enligt krav 2. t e c k n a t k ä n n e - av att reservoaranordningen (25) innefattar en tät kapsel (27) son minskar i volym när trycket ökar. i kondensorn
8. 8. Vätskeuppvårnningssysten enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att en ventilanordning (34) är an- ordnad att strypa flödet av den förângade andra vätskan längs ledningen (15) när temperaturen eller trycket i kondensorn ökar. n 458 716
9. 9. Vätskeuppvärmningssystem enligt något av föregående krav. k ä n n e t e c k n a t av att den första vätskan år vatten och att behållaren är förbunden med ett centralväruesysten för varmvatten.