патент
№ RU 2624936
МПК F24J2/34

Солнечный водонагреватель

Авторы:
Харитонов Евгений Александрович Анаников Сергей Ваганович Понкратова Светлана Алексеевна
Все (9)
Номер заявки
2016122434
Дата подачи заявки
06.06.2016
Опубликовано
11.07.2017
Страна
RU
Дата приоритета
29.05.2024
Номер приоритета
Страна приоритета
Как управлять
интеллектуальной собственностью
Иллюстрации 
1
Реферат

Изобретение относится к гелиотехнике и предназначено для нагрева воды за счет преобразования солнечной энергии в тепловую энергию и может быть использовано в биотехнологической, пищевой, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности, а также в быту. Солнечный водонагреватель содержит вертикально расположенный прозрачный корпус. Внутри корпуса размещена емкость, окрашенная в черный цвет, с подводящим патрубком для воды, образованная поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров, крышкой и днищем. Внутренний полый цилиндр с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия, расположенные внутри корпуса под днищем емкости. Внутри емкости расположена многозаходная спиралевидная вставка с образованием раздельных каналов. Смежные каналы снабжены в верхней части вставки переливным патрубком. Каждый канал снабжен патрубком для отвода нагретой воды. Технический эффект: повышение эффективности солнечного водонагревателя за счет сокращения времени нагрева воды до заданной температуры. 2 ил.

Формула изобретения

Солнечный водонагреватель, содержащий вертикально расположенный прозрачный корпус, внутри которого размещена емкость, окрашенная в черный цвет, с подводящим патрубком для воды, образованная поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров, крышкой и днищем, внутренний полый цилиндр с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия, расположенные внутри корпуса под днищем емкости, внутри емкости расположена спиралевидная вставка, отличающийся тем, что спиралевидная вставка выполнена многозаходной с образованием раздельных каналов, при этом смежные каналы снабжены в верхней части вставки переливным патрубком и каждый канал снабжен патрубком для отвода нагретой воды.

Описание

Изобретение относится к гелиотехнике и предназначено для нагрева воды за счет преобразования солнечной энергии в тепловую энергию и может быть использовано в биотехнологической, пищевой, сельскохозяйственной и других отраслях промышленности, а также в быту.

Известен солнечный водонагреватель, содержащий корпус с застекленной верхней крышкой, внутри которого размещена емкость для воды, окрашенная в черный цвет или с селективной наружной поверхностью, которая имеет патрубки для подвода холодной воды и отвода нагретой. Водонагреватель расположен горизонтально. Солнечные лучи проходят через застекленную верхнею крышку, падают на емкость, которая поглощает тепло лучей солнца, вода нагревается и выводится из емкости по мере необходимости, см. Н.В. Харченко. Монография. «Индивидуальные солнечные установки». М.: «Энергоатомиздат». 1991 г., с. 56-57, фиг. 25а.

Недостатком известного устройства является длительность нагрева воды, уменьшение длительности нагрева можно решить путем увеличения длины емкости для воды, а следовательно, и размера аппарата, что приводит к увеличению стоимости устройства, к тому же скорость нагрева воды зависит от угла поворота солнца и его высоты над горизонтом.

Наиболее близким по технической сущности является солнечный водонагреватель, содержащий вертикально расположенный прозрачный корпус, внутри которого размещена емкость, окрашенная в черный цвет, с подводящим и отводящим патрубками для воды, емкость для воды образована поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров, крышкой и днищем, внутри емкости расположена спиралевидная вставка, а внутренний полый цилиндр с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия, расположенные внутри корпуса под днищем емкости, см. патент RU №2555611, МПК F24J 2/04 (2006.01), 2014.

Недостатком известного солнечного водонагревателя является длительность нагрева воды, что обусловлено высокой теплопроводностью воды, например, по сравнению с воздухом, тепло нагретой воды быстро рассеивается по всему спиральному каналу, в результате чего скорость нагрева воды в емкости замедляется.

Задачей изобретения является повышение эффективности солнечного водонагревателя за счет сокращения времени нагрева воды до заданной температуры.

Техническая задача решается тем, что в солнечном водонагревателе, содержащем вертикально расположенный прозрачный корпус, внутри которого размещена емкость, окрашенная в черный цвет, с подводящим патрубком для воды, образованная поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров, крышкой и днищем, внутренний полый цилиндр с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия, расположенные внутри корпуса под днищем емкости, внутри емкости расположена спиралевидная вставка, согласно изобретению спиралевидная вставка выполнена многозаходной с образованием раздельных каналов, при этом смежные каналы снабжены в верхней части вставки переливным патрубком и каждый канал снабжен патрубком для отвода нагретой воды.

Решение технической задачи позволяет повысить эффективность солнечного нагревателя за счет сокращения времени нагрева воды до заданной температуры, что приводит к удобству его использования в промышленности и быту.

На фиг. 1 изображен общий вид солнечного водонагревателя в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А.

Солнечный водонагреватель состоит из прозрачного корпуса 1, внутри размещена емкость 2, окрашенная в черный цвет, которая образована поверхностями двух коаксиально расположенных цилиндров 3 и 4, днищем 5 и крышкой 6. Внутри емкости расположена многозаходная спиралевидная вставка 7, например, на фиг. 1 и 2 изображена двухзаходная спиралевидная вставка, которая образует два раздельных канала - а и b. Один из каналов, например канал а, снабжен патрубком 8 для подвода холодной воды, а каждый канал снабжен отдельным отводящим патрубком для воды 9 и 9'. Смежные каналы снабжены переливным патрубком 10, расположенным в верхней части многозаходной спиральной вставки. Внутренний полый цилиндр 4 с открытым верхним концом выполнен удлиненным и имеет отверстия 11, которые расположены внутри корпуса под днищем емкости.

Солнечный водонагреватель может работать в периодическом и непрерывном режиме следующим образом.

В начальный момент времени (например, до восхода солнца) канал а через патрубок 8 заполняют холодной водой полностью или частично, при этом остальные каналы воды не содержат.

Нагрев воды осуществляют за счет тепла солнечных лучей, которые проходят через прозрачный корпус 1 и нагревают внешнюю поверхность емкости 2. Благодаря наличию многозаходной спиралевидной вставки 7, вся поглощенная солнечная энергия затрачивается на нагрев объема воды, находящегося в канале а. Дополнительно нагрев воды осуществляется за счет конвекции горячего воздуха из пространства, образованного прозрачным корпусом 1 и емкостью для воды 2, во внутренний полый цилиндр 4, который имеет в нижней части отверстия 11, расположенные внутри корпуса под днищем 5 емкости 2.

Если воду в аппарат подают непрерывно и не отводят из канала а, неиспользованная нагретая вода канала а начинает переливаться через переливной патрубок 10, расположенный в верхней части многозаходной спиральной вставки 7 в смежный канал b, откуда она при необходимости расходуется через отводящий патрубок 9'.

Наличие удлиненного внутреннего цилиндра 4 позволяет устанавливать водонагреватель в любом удобном месте над землей, обеспечивая доступ к водонагревателю максимального количества солнечных лучей.

Цилиндрическая греющая поверхность водонагревателя не зависит от угла поворота солнца. Это существенно упрощает конструкцию аппарата по сравнению с аппаратами, следящими за поворотом солнца.

Солнечный водонагреватель прошел испытания и по сравнению с прототипом показал удобство его эксплуатации, заключающееся в увеличении скорости нагрева воды в 2-4 раза.

Таким образом, совокупность признаков заявленного объекта по сравнению с прототипом обеспечивает повышение эффективности солнечного водонагревателя за счет сокращения времени нагрева, что приводит к удобству его использования в промышленности и быту.

Как компенсировать расходы
на инновационную разработку
Похожие патенты