Тепловой аккумулятор для автомобиля

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный технический университет имени П.О.Сухого(72) Авторы Шабловский Ярослав Олегович Киселевич Валентин Владимирович(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный технический университет имени П.О. Сухого(57) 1. Тепловой аккумулятор для автомобиля, состоящий из внешнего и внутреннего корпусов, между которыми обеспечена тепловая изоляция, и теплообменной трубки, сообщенной с системой охлаждения двигателя и расположенной в объеме внутреннего корпуса, заполненного теплоаккумулирующим материалом, способным испытывать обратимые фазовые превращения, отличающийся тем, что внутренний корпус выполнен в форме опрокинутого усеченного конуса, а в качестве теплоаккумулирующего материала использовано кристаллическое вещество, обладающее множественным полиморфизмом. 2. Тепловой аккумулятор для автомобиля по п. 1, отличающийся тем, что в качестве кристаллического вещества, обладающего множественным полиморфизмом, использован нитрит калия 2 или гексафторофосфат калия 6. 82122012.04.30 Полезная модель относится к машиностроению, а именно к устройствам предпускового прогрева двигателей внутреннего сгорания в условиях низких температур. Известен тепловой аккумулятор (ТА) для автомобиля 1, состоящий из внешнего и внутреннего корпусов, между которыми обеспечена тепловая изоляция, в объеме внутреннего корпуса размещена блочная матрица с гибкими медными капсулами, заполненными теплоаккумулирующим материалом, способным испытывать обратимое фазовое превращение (ФП). Блоки матрицы разделены каналами для прохода охлаждающей жидкости двигателя, нагревающей (в процессе зарядки ТА) и охлаждающей (в процессе разрядки ТА) теплоаккумулирующий материал. Интенсивное накопление/расходование тепловой энергии в ТА происходит при достижении температурой охлаждающей жидкости значения, равного температуре плавления/кристаллизации теплоаккумулирующего материала. Недостатками данного ТА являются сложность изготовления матрицы и высокая вероятность разгерметизации ее капсул в процессе эксплуатации. Известен ТА 2, содержащий изолированный при помощи вакуумной теплоизоляции цилиндрический корпус, внутри которого перпендикулярно его оси размещены капсулы,выполненные в виде кольцевых дисков и заполненные теплоаккумулирующим материалом, способным претерпевать обратимое ФП плавление-кристаллизация. Недостатками данного ТА являются сложность изготовления и заполнения капсул, а также высокая вероятность их разгерметизации в процессе эксплуатации. Известен ТА 3, состоящий из внешнего и внутреннего корпусов, между которыми обеспечена вакуумная теплоизоляция. В объеме внутреннего корпуса, заполненного теплоаккумулирующим материалом, способным испытывать обратимое ФП плавлениекристаллизация, расположены трубопроводы для прохода теплоносителей зарядки (отработавшие газы) и разрядки (охлаждающая жидкость). Недостатками данного ТА являются, во-первых, перегрев охлаждающей жидкости двигателя, вызванный присутствием в пределах одного корпуса двух теплоносителей (газового и жидкостного), а во-вторых, недостаточная надежность теплоаккумулирующей системы из-за необходимости размещения на входе и выходе трубопроводов разделительных клапанов. Наиболее близким к заявляемому устройству является ТА 4, состоящий из внешнего и внутреннего корпусов, теплоизолированных при помощи минеральной ваты. Во внутреннем корпусе ТА, заполненном теплоаккумулирующим материалом (фторид бериллия 2),способным претерпевать обратимое полиморфное превращение, размещены газовая (соединенная с системой выхлопа двигателя) и жидкостная (соединенная с зарубашенным пространством двигателя) теплообменные трубки. Недостатками данного ТА являются перегрев охлаждающей жидкости двигателя из-за размещения в одном корпусе газового и жидкостного теплоносителей, неоправданно высокая температура разрядки (130 С для фторида бериллия) и невозможность использования теплоаккумулирующих материалов с большим скачком удельного объема в точке ФП. Задачей предлагаемого технического решения является усовершенствование ТА, предотвращающее перегрев охлаждающей жидкости двигателя, позволяющее использовать теплоаккумулирующие материалы с большим скачком удельного объема в точке ФП и обеспечивающее более гибкую балансировку температурного режима. Поставленная задача решается тем, что в ТА, состоящем из внешнего и внутреннего корпусов, между которыми обеспечена тепловая изоляция, и теплообменной трубки, сообщенной с системой охлаждения двигателя и расположенной в объеме внутреннего корпуса, заполненного теплоаккумулирующим материалом, способным испытывать обратимые ФП, внутренний корпус выполнен в форме опрокинутого усеченного конуса, а в качестветеплоаккумулирующего материала использовано кристаллическое вещество, обладающее множественным полиморфизмом, например нитрит калия 2 или гексафторофосфат калия 6. 2 82122012.04.30 Выполнение корпуса ТА в форме опрокинутого усеченного конуса минимизирует эффект воздействия на корпус механических напряжений, обусловленных скачком удельного объема теплоаккумулирующего материала в точке ФП, что в свою очередь избавляет от необходимости ограничиваться при выборе теплоаккумулирующего материала веществами, незначительно изменяющими при ФП свой объем. Использование в качестве теплоаккумулирующих материалов неорганических кристаллов, обладающих множественным полиморфизмом, обеспечивает наличие у ТА не одной, а по крайней мере двух различных температур теплового разряда. В свою очередь ступенчатый разряд ТА обеспечивает более гибкую балансировку температурного режима. Устройство состоит из внешнего 1 и внутреннего 2 корпусов, между которыми обеспечена вакуумная или порошково-вакуумная теплоизоляция 3. Внутри корпуса 2, заполненного теплоаккумулирующим материалом 4, размещена гофрированная спиралевидная трубка 5, соединенная при помощи патрубков входа 6 и выхода 7 с системой охлаждения двигателя (на фигуре не показана). Для снижения тепловых потерь перемычки 8 и втулки 9 выполняют из материала с низким коэффициентом теплопроводности. Работа ТА осуществляется следующим образом. ТА заряжается во время работы двигателя (на чертеже не показан), когда нагретая его сбросной теплотой охлаждающая жидкость нагнетается через входной патрубок 6 для циркуляции по спиралевидной трубке 5 и возвращается через патрубок выхода 7 в систему охлаждения двигателя. Циркулирующая по трубке 5 охлаждающая жидкость нагревает теплоаккумулирующий материал 4, испытывающий при этом последовательность обратимых полиморфных превращений с поглощением теплоты. Тепловая изоляция 3 поддерживает температуру теплоаккумулирующего материала 4 на уровне, превышающем температуру его полиморфных превращений, и обеспечивает хранение аккумулированной тепловой энергии. ТА разряжается перед запуском холодного двигателя в результате теплообмена между охлаждающей жидкостью, циркулирующей по трубке 5, и теплоаккумулирующим материалом 4. Остывание теплоаккумулирующего материала 4 в процессе указанного теплообмена сопровождается последовательностью полиморфных превращений с выделением теплоты. Нагретая ею охлаждающая жидкость через выходной патрубок 7 поступает к двигателю и разогревает его. Теплофизические характеристики используемых в заявляемом ТА полиморфных теплоаккумулирующих веществ приведены в таблице. Вещество 2 6 Таким образом, заявленное усовершенствование ТА предотвращает перегрев охлаждающей жидкости двигателя, позволяет использовать теплоаккумулирующие материалы с большим скачком удельного объема в точке ФП, а также обеспечивает более гибкую балансировку температурного режима. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3