×
23.11.2018
218.016.a06d

ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002673037
Дата охранного документа
21.11.2018
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Теплоаккумулирующее устройство относится к области теплотехники, более конкретно к теплоаккумулирующим устройствам, использующим скрытую теплоту фазовых переходов рабочего вещества для обеспечения комфортных условий дыхания при использовании изолирующих дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде путем охлаждения вдыхаемого воздуха, а также для достижения требуемого теплового режима источников энергии (ИЭ) при их циклической работе в качестве их защиты от кратковременных воздействий внешних тепловых потоков. Теплоаккумулирующее устройство содержит корпус, имеющий одну или несколько полостей, заполненных теплоаккумулирующим фазопереходным рабочим веществом. Новым является выполнение фазопереходного рабочего вещества в виде гидрофобных гранул, содержащих углеродный наноматериал (УНМ) и магнитный дисперсный материал, заключенные в герметичную пленочную оболочку, заполненную гидрофильной жидкостью, сообщающуюся с охлаждаемой средой. Гранулы содержат смесь из низкоплавких парафинов из ряда СН-СН с температурой плавления 16,7-36,7°С, УНМ выполнен в виде углеродных нанотрубок «Таунит» с металлоксидным катализатором. Техническими результатами изобретения являются улучшение массогабаритных характеристик, сохранение постоянной величины энтальпии от цикла к циклу, повышение надежности работы устройства. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области теплотехники, более конкретно к теплоаккумулирующим устройствам, использующим скрытую теплоту фазовых переходов рабочего вещества для обеспечения комфортных условий дыхания при использовании изолирующих дыхательных аппаратов на химически связанном кислороде путем охлаждения вдыхаемого воздуха, а также для достижения требуемого теплового режима источников энергии (ИЭ) при их циклической работе, в качестве их защиты от кратковременных воздействий внешних тепловых потоков.

Теплоаккумулирующие устройства обеспечивают тепловой режим радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Для аккумулирования тепла в них наряду с теплоемкостью конструкции корпуса устройства используются обратимые эндотермические процессы плавления рабочих веществ, сопровождающиеся дополнительным поглощением тепла при фазовых превращениях этих веществ из твердого в жидкое состояние после достижения ими температуры фазового перехода. Такие устройства, как правило, представляют собой тонкостенные металлические емкости конечных геометрических размеров с гладкой или оперенной поверхностью, герметичный объем которых заполняется плавящимся рабочим веществом (1. В.А. Алексеев. Охлаждение радиоэлектронной аппаратуры с использованием плавящихся веществ. Под ред. А.В. Ревякина, М.: Энергия, 1975. с. 6, 2. С.П. Нечепаев, В.В. Бучок. Разработка конструкции малогабаритного блока РЭА и системы его охлаждения на основе плавящегося вещества. - Ж. Вопросы радиоэлектроники. Серия: Общие вопросы радиоэлектроники (Тепловые режимы, термостатирование и охлаждение радиоэлектронной аппаратуры), выпуск 12, 1987. с. 20-25, 3. И.А. Зеленев, А.Ф. Клишин, В.М. Ковтуненко, А.Ф. Шабарчин. Методы обеспечения теплового режима автоматических межпланетных станций «Венера» в атмосфере планеты. - Ж. Космические исследования, Т.XXVI, выпуск 1, М.: Наука, 1988, с. 33-36.

После окончания работы РЭА или прекращения воздействия пиковых внешних тепловых потоков происходит остывание рабочего вещества и его затвердевание вследствие теплообмена с окружающей средой. Время между повторными включениями РЭА должно быть таким, чтобы рабочее вещество успело полностью затвердеть к началу следующего цикла включения аппаратуры. Плавящееся рабочее вещество в устройстве располагается в емкостях или полостях, которые должны быть герметичными для предотвращения выливания из них расплавленной массы рабочего вещества. Обычно емкость выполняется из металлического корпуса с высокой теплопроводностью (чаще из алюминиевых сплавов), а ИЭ или весь блок с РЭА размещаются снаружи или внутри емкости.

Применительно к использованию в аппаратах для защиты органов дыхания для снижения температуры газовоздушной среды на вдохе из-за ее нагрева при химическом поглощении диоксида углерода и влаги химическим поглотителем из выдыхаемого воздуха, возможны следующие варианты работы устройства:

- охлаждение воздуха в режиме рекуперативного теплообменника, при котором выдыхаемый пользователем воздух охлаждает плавящееся рабочее тело ниже температуры затвердевания и при вдохе охлажденное рабочее тело снижает температуру от регенерированного воздуха до комфортного уровня:

- второй вариант предусматривает охлаждение газовоздушной среды на вдохе исключительно за счет тепла фазового перехода, так как теплосодержание хотя и нагретой, но обезвоженной газовоздушной среды вполне укладывается в весовые характеристики аппарата.

Известна конструкция теплоаккумулирующего устройства, герметичный корпус которого выполнен в виде радиатора из алюминиевого сплава, наполненного плавящимся рабочим веществом (в данном случае парафином). В.А. Алексеев. Охлаждение радиоэлектронной аппаратуры с использованием плавящихся веществ. Под ред. А.В. Ревякина, М.: Энергия, 1975, стр. 71-72.

С помощью такой конструкции осуществляется отвод тепла от полупроводниковых приборов.

Известна конструкция теплоаккумулирующего устройства на основе фазопереходного рабочего вещества, представляющая собой корпус с заполненной натрием емкостью, разделенной на несколько герметичных отсеков с плоским основанием, служащим теплоприемником при работе электронного блока, размещенного на нем с хорошим тепловым контактом (США, патент №3328642, кл. 361/705, 1964 г.).

Основными недостатками вышеперечисленных конструкций являются:

- необходимость герметизации и, как следствие, сложная технология изготовления такого рода теплоаккумулирующих устройств, что приводит к ухудшению массогабаритных характеристик аппаратуры, работающей в пиковых режимах включения, и снижению надежности;

- наличие газовых областей во внутренних полостях конструкции, ухудшающих теплообмен.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является тепло-аккумулирующее устройство (пат. РФ №2306494, МПК F24H 7/00, опубл. 20.09.2007) на основе фазопереходного рабочего вещества, для обеспечения требуемого теплового режима источников энергии при их циклической работе, а также в качестве их защиты от кратковременных воздействий внешних тепловых потоков. Устройство содержит корпус, имеющий полости, заполненные теплоаккумулирующим фазопереходным рабочим веществом, в качестве рабочего вещества использована композиция формоустойчивого материала, у которого фазопереходное вещество не вытекает из объема этого материала после расплавления и пребывания в жидком состоянии в процессе перегрева.

Основными недостатками вышеперечисленных конструкций являются:

- необходимость герметизации и, как следствие, сложная технология изготовления такого рода теплоаккумулирующих устройств, что приводит к ухудшению массогабаритных характеристик аппаратуры, работающей в пиковых режимах включения, и снижению надежности.

Задачами изобретения являются уменьшение массы теплоаккумулирующего устройства, упрощение технологии его изготовления, улучшение теплообмена, обеспечение стабильной работы устройства за счет отказа от герметизации корпуса.

Техническими результатами настоящего изобретения являются

- улучшение массогабаритных характеристик, что особенно актуально для бортовой аппаратуры;

- сохранение постоянной величины энтальпии от цикла к циклу;

- повышение надежности.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в тепло-аккумулирующем устройстве, содержащем корпус, имеющий одну или несколько полостей, заполненных теплоаккумулирующим фазопереходным рабочим веществом, фазопереходное рабочее вещество выполнено в виде гидрофобных гранул, содержащих углеродный наноматериал (УНМ) и магнитный дисперсный материал, заключенные в герметичную пленочную оболочку, заполненную гидрофильной жидкостью, сообщающуюся с охлаждаемой средой.

Гранулы могут содержать смесь из низкоплавких парафинов из ряда С16Н3620Н42 с температурой плавления 16,7-36,7°С.

УНМ могут быть выполнены в виде углеродных нанотрубок «Таунит».

Магнитным материалом может служить оксид никеля, заключенный в УНМ в процессе каталитического синтеза УНМ.

В состав гранул может быть также введен дисперсный магнитный порошок из ферромагнетиков, предпочтительно магнетита.

В качестве гидрофильной жидкости могут использоваться гидрогели.

Корпус может быть выполнен из немагнитного материала и содержать снабженный устройством для изменения полярности электромагнит, либо постоянный магнит, установленный с возможностью изменения пространственного положения.

Выполнение фазопереходного рабочего вещества выполнено в виде гидрофобных гранул, содержащих углеродный наноматериал и магнитный дисперсный материал, заключенные в герметичную пленочную оболочку, заполненную гидрофильной жидкостью, сообщающуюся с охлаждаемой средой обеспечивают изменение спина гранул при поглощении тепла, что обеспечивает увеличение скорости теплопереноса выше скорости переноса за счет теплопроводности под действием только градиента тепла.

Выполнение гранул содержащими смесь из низкоплавких парафинов из ряда С16Н3620Н42 с температурой плавления 16,7-36,7°С обеспечивают достижение заданной температуры плавления эвтектики путем подбора двух или более марок парафина.

Использование УНМ в виде углеродных нанотрубок «Таунит» обеспечивает фиксацию температуры плавления смеси, повышение ее теплопроводности и поддержание формы гранул при их разогреве.

Использование в качестве магнитного материала металлоксидного катализатора синтеза УНТ в виде оксида никеля, заключенного в УНТ в процессе каталитического синтеза обеспечивает упрощение технологии изготовления УНТ.

Введение в состав гранул дисперсного магнитного порошка из ферромагнетиков, предпочтительно магнетита, либо железного порошка обеспечивает применения других модификаций УНТ «Таунит» со слабыми магнитными свойствами металлоксидного катализатора, либо вообще без катализатора.

Использование в качестве гидрофильной жидкости гидрогелей обеспечивает возможность изменения спина (разворота) гранул под действием магнитных сил. При этом с охлаждаемой средой будут взаимодействовать разогретые стороны гранул, что увеличивает скорость переноса тепла, создавая при этом дополнительный эффект, заключающийся в возможности уменьшения массы рабочего тела.

Выполнение корпуса из немагнитного материала и снабжение его устройством для изменения полярности электромагнита, либо постоянного магнита, установленного с возможностью изменения пространственного положения, позволяет управлять положением гранул при работе устройства.

Таким образом, обеспечивается стабильная работа теплоаккумулирующего устройства.

Примеры выполнения предлагаемого устройства иллюстрируются чертежами, представленными на фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 показан общий вид теплоаккумулирующего устройства при начальном положении теплопоглощающих гранул.

На фиг. 2 показано то же, что на фиг. 1, при развороте гранул на 180 градусов.

Перечень позиций:

1. корпус;

2. вход линии подачи охлаждаемой среды;

3. выход линии подачи охлаждаемой среды;

4. вход охлаждающей среды;

5. выход охлаждающей среды;

6. оболочка;

7. гранула;

8. гидрогель;

9. магнитопровод;

10. катушка электромагнита.

Устройство содержит корпус 1, выполненный из немагнитного материала (аустенитная сталь, алюминий) либо пластмассы (полипропилен, поликарбонат и др. Корпус 1 снабжен патрубками: вход линии подачи охлаждаемой среды 2, выход линии подачи охлаждаемой среды 3, вход охлаждающей среды 4 и выход охлаждающей среды 5. В полости корпуса 1 помещена оболочка 6, выполненная из полиэтиленовой, фторопластовой либо полиимидной пленки (определяется характеристиками охлаждаемой среды). В оболочку 6 помещены гранулы 7 из смеси низкоплавких парафинов из ряда С16Н3620Н42 с температурой плавления 16,7-36,7°С, модифицированной углеродными нанотрубками «Таунит» с магнитным материалом в виде оксида никеля, заключенного в УНТ в процессе каталитического синтеза. В состав гранул может быть введен дисперсный магнитный порошок из ферромагнетиков, предпочтительно магнетита. Пространство между гранулами 7 в оболочке 6 заполнено гидрогелем 8 производства ф. «Гельтек» в виде «Ультрагеля» высокой, средней и пониженной вязкости (бесцветный), предназначенного для ультразвуковых исследований, допплерографии и терапии. На внешней поверхности корпуса 1 закреплен магнитопровод 9, соединенный с катушкой электромагнита 10, соединенного с блоком питания (не показан). Вместо электромагнита может использоваться компактный постоянный магнит, предпочтительно ниобиевый, но его применение требует дополнительного устройства для изменения полярности путем его разворота.

Устройство работает следующим образом.

В качестве примера ниже описан рекуперативный режим работы устройства при использовании в средствах защиты органов дыхания. Выдыхаемый воздух через вход линии подачи охлаждаемой среды 2 поступает в корпус 1 Корпус и расположенный в нем оболочка 6 принимают температуру, близкую к температуре пользователя - около 37°С. Эту температуру принимает и прилегающий к оболочке 6 слой гранул 7 и гидрогель 8. Далее поток газовоздушной смеси через выход линии подачи охлаждаемой среды 3 поступает на химическую регенерацию, в процессе которой он очищается от диоксида углерода и воды и при этом разогревается до температуры выше 60°С. При вдохе газовоздушная смесь через патрубок 3 вновь поступает в полость аппарата 1, в которой отдает избыток тепла через оболочку 6 слою гранул 7 и гидрогелю 8 и охлажденная до комфортной температуры порядка 40-45°С поступает на вдох пользователя. Так как система работает с накоплением тепла, происходит постепенное повышение температуры вдыхаемой газовоздушной смеси. Для снижения температуры на вдохе включается питание катушки электромагнита 10, магнитное поле через магнитопровод 9 воздействует на гранулы 7, которые при взаимодействии с магнитным материалом гранул разворачиваются вокруг своей оси, как показано на фиг. 2. Процесс охлаждения газовоздушной среды повторяется как описано выше, но уже с одновременным отводом тепла через заднюю стенку оболочки 6 за счет охлаждения хладагентом (например, выдыхаемым воздухом) проходящим через патрубки вход охлаждающей среды 4 и выход охлаждающей среды 5. Частота переключений катушки электромагнита 10 зависит от степени нагрузки пользователя и времени защитного действия.

Применительно к блоку РЭА, разогреваемого за счет тепла, получаемого от ИЭ. При разогреве гранул до температуры плавления также меняется полярность катушки электромагнита и процесс охлаждения ведется аналогично вышеописанному. При выключении ИЭ происходит остывание гранул 7 и их затвердевание за счет передачи теплоты от ИЭ и корпуса в окружающую среду за более длительный период времени. При этом выделяется количество теплоты, поглощенное теплоаккумулирующим устройством в период работы ИЭ.

Изобретение обеспечивает улучшение массогабаритных характеристик, сохранение постоянной величины энтальпии от цикла к циклу; повышение надежности работы устройства.


ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 13.
10.06.2014
№216.012.cf9d

Электротеплоаккумулирующий нагреватель

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для отопления и терморегулирования. Изобретение позволит снизить энергетические потери и повысить эффективность регулирования мощности нагрева. Электротеплоаккумулирующий нагреватель содержит корпус, теплоаккумулирующее вещество и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518920
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.09.2014
№216.012.f794

Способ функционализации углеродных наноматериалов

Изобретение направлено на получение функционализированных углеродных нанотрубок, обладающих хорошей совместимостью с полимерными матрицами. Углеродные нанотрубки подвергают обработке в парах перекиси водорода при температуре от 80°С до 160°С в течение 1-100 ч. Обработку можно проводить в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529217
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.10.2014
№216.012.ff23

Дисперсия углеродных нанотрубок

Изобретение может быть использовано при изготовлении композитов, содержащих органические полимеры. Дисперсия углеродных нанотрубок содержит 1 мас.ч. окисленных углеродных нанотрубок и 0,25-10 мас.ч. продукта взаимодействия органического амина, содержащего в молекуле по крайней мере одну...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531171
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.04.2015
№216.013.40d3

Способ модифицирования углеродных наноматериалов

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при получении стабильных дисперсий в органических растворителях и изготовлении полимерных композитов. Углеродные наноматериалы - нанотрубки или графен, частицы которых содержат на поверхности гидроксильные и/или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548083
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.11.2015
№216.013.9268

Способ озонирования углеродных наноматериалов

Изобретение может быть использовано для получения функционализированных углеродных наноматериалов. Углеродные нанотрубки озонируют в проточном сосуде в присутствии трёхокиси серы или азотной кислоты, ускоряющих воздействие озона на их поверхность. Трёхокись серы или азотную кислоту подают в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569096
Дата охранного документа: 20.11.2015
25.08.2017
№217.015.cbe2

Способ получения мезопористого углерода

Изобретение направлено на получение углеродных материалов с развитой поверхностью и пористостью. Согласно изобретению исходное вещество, представляющее собой смесь водорастворимой фенолформальдегидной смолы, углевода и графеновых нанопластинок, подвергают термообработке при температуре до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002620404
Дата охранного документа: 25.05.2017
16.06.2018
№218.016.62bb

Способ получения графена

Изобретение относится к химической промышленности и нанотехнологии. Кристаллический графит обрабатывают раствором персульфата аммония в серной кислоте, не содержащей свободной воды. Полученное интеркалированное соединение графит выдерживают до его расширения. Затем гидролизуют, промывают водой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002657504
Дата охранного документа: 14.06.2018
21.07.2018
№218.016.73ac

Кумуленовое вещество, способ его получения и применение

Изобретение относится к новому кумуленовому веществу, содержащему цепочку кумулированных двойных углерод-углеродных связей и аминогруппы в качестве «концевых групп», а также возможно гидроксильные группы, полученному новым способом, указанным ниже. Кумуленовое вещество может быть использовано...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002661876
Дата охранного документа: 20.07.2018
31.01.2019
№219.016.b596

Применение композиции, включающей минеральное моторное масло или индустриальное масло, суспензию наноматериала (унм) и поверхностно-активное вещество (пав) для маркировки нефтепродукта, и способ идентификации продукта

Изобретение раскрывает применение композиции, включающей минеральное моторное масло или индустриальное масло, суспензию углеродного наноматериала (УНМ), представляющего собой «Таунит-М», и поверхностно-активное вещество (ПАВ) для маркировки нефтепродуктов, представляющих собой горюче-смазочные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678457
Дата охранного документа: 29.01.2019
09.02.2019
№219.016.b89a

Способ получения теплопоглощающего материала

Изобретение относится к аккумулированию тепловой энергии для оптимизации температуры поверхности тела человека в экстремальных условиях, снижению температуры на вдохе в средствах индивидуальной защиты органов дыхания, работающих на химически связанном кислороде, а также в средствах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679388
Дата охранного документа: 07.02.2019
Показаны записи 1-10 из 60.
20.02.2013
№216.012.26c5

Способ получения объемного наноструктурированного материала

Изобретение относится к нанотехнологии. Сущность изобретения: в способе получения объемного наноструктурированного материала на подложке электроосаждением металла из электролита на подложку из электропроводного материала, индифферентного по отношению к осаждаемому металлу, на катоде образуют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475445
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.27da

Способ идентификации материала в насыпном виде и устройство для его осуществления

Изобретение относится к нанотехнологическому оборудованию и предназначено для идентификации материалов в насыпном виде и экспресс-контроля микромеханических, реологических и микро-электромеханических характеристик продукции, их стабильности на разных стадиях производства продукта и отклонений...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475722
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.09.2013
№216.012.6f48

Многофункциональная добавка к автомобильному бензину и содержащая ее топливная композиция

Изобретение относится к многофункциональной добавке к автомобильному бензину, содержащей антидетонационные и другие компоненты, а также модифицирующую добавку. В качестве модифицирующей добавки используются углеродные наноматериалы (УНМ), предпочтительно в виде многослойных нанотрубок (УНТ) в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494139
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.12.2013
№216.012.88d0

Способ диспергирования наночастиц в эпоксидной смоле

Изобретение относится к области нанотехнологии и может применяться в отраслях машиностроения, транспорта, строительства, энергетики для повышения прочности и ресурса конструкций из металлических, композиционных полимерных и металлополимерных материалов. Способ диспергирования заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500706
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.06.2014
№216.012.cf9d

Электротеплоаккумулирующий нагреватель

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для отопления и терморегулирования. Изобретение позволит снизить энергетические потери и повысить эффективность регулирования мощности нагрева. Электротеплоаккумулирующий нагреватель содержит корпус, теплоаккумулирующее вещество и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002518920
Дата охранного документа: 10.06.2014
27.09.2014
№216.012.f794

Способ функционализации углеродных наноматериалов

Изобретение направлено на получение функционализированных углеродных нанотрубок, обладающих хорошей совместимостью с полимерными матрицами. Углеродные нанотрубки подвергают обработке в парах перекиси водорода при температуре от 80°С до 160°С в течение 1-100 ч. Обработку можно проводить в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529217
Дата охранного документа: 27.09.2014
20.10.2014
№216.012.ff23

Дисперсия углеродных нанотрубок

Изобретение может быть использовано при изготовлении композитов, содержащих органические полимеры. Дисперсия углеродных нанотрубок содержит 1 мас.ч. окисленных углеродных нанотрубок и 0,25-10 мас.ч. продукта взаимодействия органического амина, содержащего в молекуле по крайней мере одну...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002531171
Дата охранного документа: 20.10.2014
10.01.2015
№216.013.1d6b

Способ получения платинусодержащих катализаторов на наноуглеродных носителях

Изобретение относится к области водородной энергетики, а именно к разработке катализаторов для воздушно-водородных топливных элементов (ВВТЭ), в которых в качестве катализаторов можно использовать платинированные углеродные материалы. Способ получения платинусодержащих катализаторов на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002538959
Дата охранного документа: 10.01.2015
10.04.2015
№216.013.40d3

Способ модифицирования углеродных наноматериалов

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при получении стабильных дисперсий в органических растворителях и изготовлении полимерных композитов. Углеродные наноматериалы - нанотрубки или графен, частицы которых содержат на поверхности гидроксильные и/или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548083
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.04.2015
№216.013.415c

Энергосберегающая двухступенчатая сушильная установка для растительных материалов

Изобретение относится к области сушки растительных материалов, в частности к вакуумным сушилкам периодического действия, и может быть использовано для сушки пищевых продуктов, а именно овощей, грибов, фруктов, зелени и др. Энергосберегающая двухступенчатая сушильная установка для растительных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548230
Дата охранного документа: 20.04.2015
+ добавить свой РИД