Гелиоустановка

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(72) Авторы Северянин Виталий Степанович Янчилин Павел Фдорович(73) Патентообладатель Учреждение образования Брестский государственный технический университет(57) 1. Гелиоустановка, состоящая из гелиоконцентратора, имеющего возможность поворачиваться в горизонтальной и вертикальной плоскостях при помощи привода, тяг и стоек, цилиндра и опоры с косыми срезами, теплоприемника в оптическом фокусе гелиоконцентратора близкой к сферической форме на колонне, в которой проходят теплопроводы, отличающаяся тем, что на теплоприемник соосно с колонной надет колпак из светопрозрачного материала. 2. Гелиоустановка по п. 1, отличающаяся тем, что полость колпака связана с источниками парникового газа.(56) 1. Делягин Г.Н. и др. Теплогенерирующие установки. - М. Стройиздат, 1986. - С. 8285, рис. 2.7 (аналог). 2. Патент РБ 3998, МПК 24 2/00, 2007 (прототип). Гелиоустановка относится к коммунальной и промышленной теплоэнергетике и может быть использована для нагрева жидких или газообразных теплоносителей в системах теплоснабжения. Известны гелиоустановки, состоящие из солнечных концентраторов в виде параболических зеркал и теплоприемников 1. Недостатки аналогов высокая стоимость оборудования, сложность изготовления и эксплуатации, большая площадь для размещения зеркал. Известны гелиоустановки, имеющие компактный гелиоконцентратор несложного изготовления, теплоприемник в виде сферы, привод гелиоконцентратора простой механической схемы, состоящей из цилиндрических копиров, управляющих положением зеркал гелиоконцентраторов 2. Недостаток прототипа - большие теплопотери от нагретого теплоприемника через конвективные и лучистые обратные теплопотоки, это снижает эффективность нагрева воды в теплоприемнике. Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, состоит в том,чтобы повысить температуру нагреваемой жидкости или при том же нагреве увеличить ее расход, при этом капитальные затраты на это должны быть небольшими. Технический результат - создание теплогенерирующей энергосберегающей теплотехнической установки для систем теплоснабжения различных объектов с умеренными капитальными и текущими затратами. Достигается это тем, что гелиоустановка состоит из гелиоконцентратора, который имеет возможность поворачиваться в горизонтальной и вертикальной плоскостях при помощи привода, тяг и стоек, цилиндра и опоры с косыми срезами, теплоприемника в оптическом фокусе гелиоконцентратора близкой к сферической форме на колонне, в которой проходят теплопроводы, при этом на теплоприемник соосно с колонной надет колпак из светопрозрачного материала, а полость этого колпака связана с источниками парникового газа. На фигуре представлена конструктивная схема предлагаемой гелиоустановки, где обозначено 1 - гелиоконцентратор, 2 - теплоприемник, 3 - колонна, 4 - платформа, 5 - привод,6 - стойка, 7 - тяги, 8 - цилиндр, 9 - щель 10 - опора 11 - рычаг 12 - колпак 13 - внутренний источник парникового газа 14 - внешний источник парникового газа 15 - подача парникового газа 16 - теплопроводы широкая стрелка - свет от Солнца пунктирные стрелки - отражение от конусов сплошные стрелки - движение механизмов. Гелиоустановка состоит из гелиоконцентратора 1 в виде комплекса соосных конусов с зеркальной внутренней поверхностью, конусы собраны на специальном каркасе, не указанном на фигуре. В оптическом фокусе конусов расположен теплоприемник 2 - это зачерненная полая сфера или навитые на сферу трубки. Колонна 3 неподвижно закреплена на своем фундаменте, по которому на подшипниках свободно поворачивается платформа 4 при помощи привода 5 (электродвигатель или соленоид), скорость которого регулируется отдельным устройством. На платформе 4 крепятся стойки 6, на которых висит гелиоконцентратор 1 с тягами 7. Последние шарнирно опираются на косой срез цилиндра 8,свободно перемещающегося по колонне 3 вверх-вниз, его поворот предотвращается штоком, проходящим через щель 9. Цилиндр 8 снизу шарнирно опирается на косой срез опоры 10, имеющей рычаг 11. Он изготовлен из пружинящего эластичного материала, что позволяет поворачиваться опоре 10 на 1/365 часть оборота, когда рычаг 11 соприкасается с движущимся упором на платформе 4 (это достигается соответствующим подбором геометрии и упругих свойств рычага). 2 86042012.10.30 На теплоприемник 2 сверху надет колпак 12 в виде призмы, или цилиндра, или сферы. Самый простой - из плоских стеклянных элементов, скрепленных по прямым линейным контактам ребрами. Внутри колпака 12, на его дне, установлен внутренний источник парникового газа 13 (это, например, простая коробка с отверстиями, заполненная пищевой содой). Внешний источник парникового газа 14 (это баллон с вентилем) может располагаться вне гелиоустановки, а трубка от него проходит в колонне 3 и входит в колпак 12 через подачу парникового газа 15. Внутри колонны 3 проходят также теплопроводы 16,связывающие теплоприемник 2 с внешним теплопотребителем. На один колпак может надеваться другой, создавая добавочный теплоизолирующий слой, прозрачный для солнечных лучей. Гелиоустановка действует следующим образом. Гелиоконцентратор 1 своими зеркальными конусами направляет солнечный поток на теплоприемник 2. Гелиоконцентратор 1 при помощи привода 5, поворотной платформы 4, стоек 6, тяг 7 обходитвокруг теплоприемника 2 по горизонтали, а при помощи цилиндра 8, перемещающегося по щели 9, и опоры 10, управляемой рычагом 11, - по вертикали, т.е. учитывается как суточный,так и годовой ход Солнца. Как известно, парниковый эффект заключается в пропускании газовым слоем всего спектра излучения Солнца и задержании инфракрасной (тепловой) части обратного, отраженного светового потока, излучаемого нагретого прямым потоком тела. Прозрачный колпак 12 работает, во-первых, как газовоздушный теплоизолятор, так и,во-вторых, термосопротивление для лучистого обратного теплопотока, т.е. уменьшается теплоотдача наружу (теплопотери) от теплоприемника 2 конвекцией и радиацией. Так как тепловое излучение здесь идет, в основном, в инфракрасном спектре, то необходимы трехатомные газы, поглощающие эти лучи. Внутренний источник парниковых газов 13 при прямом нагреве Солнцем и отраженным инфракрасным потоком выделяет двуокись углерода и пары воды 232322,т.е. полость колпака 12 заполняется средой, удерживающей обратное излучение теплоприемника 2. Можно использовать и другие газы (метан 4 и т.д.), которые следует подавать из внешнего источника парниковых газов 14, открывая вентиль на нем для подачи парникового газа 15. Более того, в колпаке могут быть различные поглотители, а также добавочные внешние прозрачные колпаки. Такая защита от теплопотерь дешевле вакуумирования полости колпака 12, особенно в обычных эксплуатационных условиях. Нагретый теплоноситель насосом подается тепловому потребителю и возвращается от него теплопроводами 16. Технико-экономический эффект гелиоустановки заключается в повышении ее теплопроизводительности, что является перспективным для применения в системах теплоснабжения без повышения капитальных затрат. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3