1. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов, содержащее по меньшей мере один концентратор солнечных лучей, гелиопоглощающую поверхность в его фокусном пространстве и примыкающую к ней объемную зону лучевого и конвективного нагрева, где размещаются термообрабатываемые продукты, отличающееся тем, что гелиопоглощающая поверхность и зона лучевого и конвективного нагрева выполнены при помощи теплоизолированного днища с расположенными в нем технологическими емкостями, заполненными теплоаккумулирующим материалом и герметично закрытыми гелиопоглощающими теплопроводными пластинами с теплоотводами, и теплоизолирующих стенок и потолка, образующих совместно корпус гелиотермической печи, снабженный замкнутой нагреваемой воздушной полостью, где размещены средства технологического оснащения гелиотермической печи, причем ее потолок и стенки содержат поле встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей, выполненных в виде пустотелых усеченных четырехгранных пирамид, которые расположены посредством теплоизолирующего материала корпуса гелиотермической печи, так что меньшие основания их находятся на его теплоизолирующей поверхности, а большие основания направлены навстречу солнечным лучам из окружающей среды, при этом грани пирамидальных встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей содержат лучеотражающие поверхности, основания закрыты светопроницаемым теплоизолирующим материалом, а в окружающей среде с помощью несущих материалов и конструкций размещены дополнительные лучеотражающие поверхности, связанные энергетическими каналами с замкнутой нагреваемой воздушной полостью и гелиопоглощающими теплопроводными пластинами гелиотермической печи посредством потоков отраженных солнечных лучей через окружающую воздушную среду и встроенные концентраторы и проводники солнечных лучей, причем дополнительные лучеотражающие технологические поверхности образованы с помощью гибких и/или жестких пластин с зеркальными поверхностями, закрепленных посредством соответствующих несущих конструкций и подручных средств, по меньшей мере часть из которых присоединена к управляющим механизмам с ручными и/или автоматизированными приводами, подключенными к датчикам положения солнечного диска на небосводе и скорости естественного ветра.

2. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что емкости, расположенные в гелиотермической печи, содержат приспособления для их мобильной закладки и выемки подручными средствами и/или управляемыми механизмами.

3. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что в составе теплоаккумулирующего материала, расположенного в герметизированных технологических емкостях, применены смеси парафинов, стеаринов, кремнийорганических материалов и/или вода.

4. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что герметизированные технологические емкости, содержащие теплоаккумулирующий материал, присоединены к предохранительным клапанам предельного давления, выходные каналы которых через отверстия, выполненные в корпусе, соединены со сборником аварийных выбросов и внешним хранилищем теплоаккумулирующего материала.

5. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что в верхней части корпуса гелиотермической печи выполнено отверстие, к которому подключены предохранительный клапан давления воздуха и внутренняя полость короткой воздухоотводящей трубы, содержащей регулируемую задвижку, а в нижней его части, например в днище, выполнен теплоизолированный воздухозаборный канал, входной конец которого соединен с наружной атмосферной средой и к нему присоединена вторая регулируемая задвижка.

6. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что в теплоизолирующих стенках корпуса гелиотермической печи встроены по меньшей мере по одному дверному проему и смотровому окну, нормально закрытому подвижной теплоизолирующей заслонкой.

7. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что в замкнутой воздушной технологической полости установлены осветители, подключенные к внешнему и/или внутреннему источнику электрической энергии.

8. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что к корпусу гелиотермической печи закреплены посредством несущих конструкций и кинематических приспособлений со стопорными механизмами участки листового лучеотражающего материала повышенной прочности в качестве ветрозащитных средств и дополнительных лучеотражающих поверхностей, причем кинематические приспособления со стопорными механизмами сочленены с ручными и/или автоматизированными приводами.

9. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что поддоны и/или емкости, посредством которых размещены термообрабатываемые продукты, содержат индикаторы температуры и интенсивности процессов термообработки последних, а технологические емкости, в которых расположен теплоаккумулирующий материал, содержат измерители температуры, причем информационная система подключена к локальному технологическому компьютеру, закрепленному относительно корпуса гелиотермической печи.

10. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере часть поддонов, посредством которых размещены термообрабатываемые продукты на гелиопоглощающих теплопроводных пластинах и в замкнутой нагреваемой воздушной полости, содержат приспособления в качестве поворотных опор для загрузки и выемки термообрабатываемых продуктов с повышенным удельным весом, в частности, керамических изделий и металлов, при этом к днищу гелиотермической печи снаружи присоединены загрузочные площадки.

11. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что корпус гелиотермической печи выполнен в сборно-разборной конструкции, а лучеотражающие технологические поверхности выполнены быстросъемными.

12. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что к воздухоотводящей трубе присоединен посредством входных термодинамических и аэродинамических средств ветротурбогенератор.

13. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что оно содержит внешнее теплоизолированное хранилище теплоаккумулирующего материала, заполненное последним в жидком и/или расплавленном состоянии, и соединено с технологическими емкостями теплоизолированными циркуляционными трубопроводами, в частности, через насосный агрегат, причем теплоизолированное хранилище теплоаккумулирующего материала термодинамически связано по меньшей мере с одним внешним источником энергии в качестве дополнительного средства повышения в нем температуры.

 

(57) Реферат / Формула:
Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов, содержащее по меньшей мере один концентратор солнечных лучей, гелиопоглощающую поверхность в его фокусном пространстве и примыкающую к ней объемную зону лучевого и конвективного нагрева, где размещаются термообрабатываемые продукты, отличающееся тем, что гелиопоглощающая поверхность и зона лучевого и конвективного нагрева выполнены при помощи теплоизолированного днища с расположенными в нем технологическими емкостями, заполненными теплоаккумулирующим материалом и герметично закрытыми гелиопоглощающими теплопроводными пластинами с теплоотводами, и теплоизолирующих стенок и потолка, образующих совместно корпус гелиотермической печи, снабженный замкнутой нагреваемой воздушной полостью, где размещены средства технологического оснащения гелиотермической печи, причем ее потолок и стенки содержат поле встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей, выполненных в виде пустотелых усеченных четырехгранных пирамид, которые расположены посредством теплоизолирующего материала корпуса гелиотермической печи, так что меньшие основания их находятся на его теплоизолирующей поверхности, а большие основания направлены навстречу солнечным лучам из окружающей среды, при этом грани пирамидальных встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей содержат лучеотражающие поверхности, основания закрыты светопроницаемым теплоизолирующим материалом, а в окружающей среде с помощью несущих материалов и конструкций размещены дополнительные лучеотражающие поверхности, связанные энергетическими каналами с замкнутой нагреваемой воздушной полостью и гелиопоглощающими теплопроводными пластинами гелиотермической печи посредством потоков отраженных солнечных лучей через окружающую воздушную среду и встроенные концентраторы и проводники солнечных лучей, причем дополнительные лучеотражающие технологические поверхности образованы с помощью гибких и/или жестких пластин с зеркальными поверхностями, закрепленных посредством соответствующих несущих конструкций и подручных средств, по меньшей мере часть из которых присоединена к управляющим механизмам с ручными и/или автоматизированными приводами, подключенными к датчикам положения солнечного диска на небосводе и скорости естественного ветра.

2. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что емкости, расположенные в гелиотермической печи, содержат приспособления для их мобильной закладки и выемки подручными средствами и/или управляемыми механизмами.

3. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что в составе теплоаккумулирующего материала, расположенного в герметизированных технологических емкостях, применены смеси парафинов, стеаринов, кремнийорганических материалов и/или вода.

4. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что герметизированные технологические емкости, содержащие теплоаккумулирующий материал, присоединены к предохранительным клапанам предельного давления, выходные каналы которых через отверстия, выполненные в корпусе, соединены со сборником аварийных выбросов и внешним хранилищем теплоаккумулирующего материала.

5. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что в верхней части корпуса гелиотермической печи выполнено отверстие, к которому подключены предохранительный клапан давления воздуха и внутренняя полость короткой воздухоотводящей трубы, содержащей регулируемую задвижку, а в нижней его части, например в днище, выполнен теплоизолированный воздухозаборный канал, входной конец которого соединен с наружной атмосферной средой и к нему присоединена вторая регулируемая задвижка.

6. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что в теплоизолирующих стенках корпуса гелиотермической печи встроены по меньшей мере по одному дверному проему и смотровому окну, нормально закрытому подвижной теплоизолирующей заслонкой.

7. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что в замкнутой воздушной технологической полости установлены осветители, подключенные к внешнему и/или внутреннему источнику электрической энергии.

8. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что к корпусу гелиотермической печи закреплены посредством несущих конструкций и кинематических приспособлений со стопорными механизмами участки листового лучеотражающего материала повышенной прочности в качестве ветрозащитных средств и дополнительных лучеотражающих поверхностей, причем кинематические приспособления со стопорными механизмами сочленены с ручными и/или автоматизированными приводами.

9. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что поддоны и/или емкости, посредством которых размещены термообрабатываемые продукты, содержат индикаторы температуры и интенсивности процессов термообработки последних, а технологические емкости, в которых расположен теплоаккумулирующий материал, содержат измерители температуры, причем информационная система подключена к локальному технологическому компьютеру, закрепленному относительно корпуса гелиотермической печи.

10. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере часть поддонов, посредством которых размещены термообрабатываемые продукты на гелиопоглощающих теплопроводных пластинах и в замкнутой нагреваемой воздушной полости, содержат приспособления в качестве поворотных опор для загрузки и выемки термообрабатываемых продуктов с повышенным удельным весом, в частности, керамических изделий и металлов, при этом к днищу гелиотермической печи снаружи присоединены загрузочные площадки.

11. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что корпус гелиотермической печи выполнен в сборно-разборной конструкции, а лучеотражающие технологические поверхности выполнены быстросъемными.

12. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что к воздухоотводящей трубе присоединен посредством входных термодинамических и аэродинамических средств ветротурбогенератор.

13. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что оно содержит внешнее теплоизолированное хранилище теплоаккумулирующего материала, заполненное последним в жидком и/или расплавленном состоянии, и соединено с технологическими емкостями теплоизолированными циркуляционными трубопроводами, в частности, через насосный агрегат, причем теплоизолированное хранилище теплоаккумулирующего материала термодинамически связано по меньшей мере с одним внешним источником энергии в качестве дополнительного средства повышения в нем температуры.

 

---

008116
Настоящее предполагаемое изобретение относится к области создания гелиоэнергоустановок, преимущественно бытовых и мобильных, передвижных, ориентированных на сельских жителей или дачников, фермерские хозяйства, малое и среднее предпринимательство, геологические партии, отдаленные и передвижные подразделения оборонного или иного назначения.
Известны бытовые энергетические установки, использующие энергию солнечных лучей для обогрева жилых помещений и получения теплой воды для удовлетворения нужд в крестьянских или фермерских хозяйствах. Типичным техническим решением для таких случаев является создание коллектора солнечной энергии, включающего в себя систему трубопроводов, по которым протекает вода или плоский поток воды, накрытые светопроницаемой теплоизолированной поверхностью, которая выполняется в подавляющем числе случаев с помощью листового стекла при однорядном или двухрядном остеклении.
Известны такие солнечные коллекторы, в которых нагревается воздух, омывающий темные тепло-проводящие пластины, расположенные под принципиально подобной стеклянной поверхностью. Недостатком таких технических решений является низкая технико-экономическая эффективность солнечных коллекторов, их низкий КПД из-за больших тепловых потерь. Они вытекают из того, что при желании максимально использовать энергию солнечной радиации, поступающей на каждый квадратный метр площади, занимаемой солнечным коллектором, стремятся увеличивать долю светопроницаемой поверхности в нем.
При этом адекватно возрастают и тепловые потери, так как тонкое стекло является слабым местом в теплоизоляции внутренней среды солнечного коллектора, а увеличение толщины и числа слоев остекления вызывает повышенные потери солнечной энергии, так как нарастают потери, связанные с поглощением и отражением солнечных лучей.
Уровень техники, а также проблемы и потенциальные возможности в области таких решений детально рассмотрены в монографии Д. Мак-Вейг "Применение солнечной энергии", М., Энергоиздат, 1981 г. Наиболее эффективные решения в этой области изложены в патентных материалах.
Известно применение концентраторов солнечных лучей для увеличения энергосодержания в солнечном коллекторе - гелиопреобразующем светопроницаемом и теплоизолированном пространстве [см. а.с. СССР № 1449703 "Аэродинамическая гелиостанция" F 03G 7/02, F 24J 2/42, опубл. 07.01.89г.]. Данное техническое решение позволяет снизить удельную стоимость гелиоконцентратора в общей стоимости энергетической установки, однако оно не решает задачи снижения тепловых потерь с единицы светопроницаемой площади и не позволяет снизить стоимость бытовых гелиоустановок до конкурентоспособного уровня в сравнении с другими источниками энергии. Тем не менее, указанное техническое решение значительно эффективнее известных гелиоустановок. В частности, известно применение гелиоустановок конкретно для термообработки некоторых продуктов с помощью гелиоконцентратора, сводящего поток солнечных лучей на небольшой участок гелиопоглощающей поверхности и в небольшую объемную зону, где устанавливается емкость для приготовления пищи (см. патент РФ 2109228 "Устройство для преобразования солнечной энергии", F24J2/42, опубл. 20.04.98г.). Такое техническое решение применимо лишь в специфических условиях и лишь в южных регионах России, Украины, а также в экваториальных регионах. С его помощью может осуществляться низкопроизводительное приготовление пищи, в период с середины летнего светового дня, а термообработка других продуктов - промышленных, при температуре, существенно превышающей температуру кипения воды, вообще невозможна. Вместе с тем освоение малонаселенных территорий Сибири и Дальнего Востока, пустынь Средней и Юго-Восточной Азии, Африки требует наличия маломощных источников энергии, прежде всего на основе использования солнечной энергии, ибо доставка нефтепродуктов в таких случаях затруднена, для опреснения морской воды, изготовления и сушки кирпича, черепицы, керамической посуды и других продуктов, а также для приготовления пищи. В обжитых регионах применение солнечной энергии для подобных целей также необходимо из-за непрерывного роста стоимости энергоносителей, быстрого уменьшения их запасов и вредного воздействия на окружающую среду сжигания энергоносителей.
Задачей настоящего технического решения согласно предполагаемому изобретению является создание гелиоэнергетической бытовой и/или передвижной установки для термообработки продуктов, в том числе для приготовления пищи, в которой достигалась бы температура, значительно превышающая точку кипения воды, обеспечивалось бы аккумулирование тепловой энергии, по меньшей мере, на период ненастных дней, когда отсутствует солнечная радиация, чтобы она функционировала зимой и летом, днем и ночью, охватывая значительный спектр термообрабатываемых продуктов, имела доступную цену для различных слоев населения.
Техническим результатом предполагаемого изобретения является создание гелиоэнергетической установки для термообработки продуктов, включая приготовление пищи, которая позволяет накапливать тепловую энергию в бытовых и передвижных условиях на продолжительный период, превышающий обычно встречающееся время ненастной погоды, обеспечивая высокую температуру термообработки продуктов в летнее и зимнее время, в связи с чем она выполнена в виде гелиотермической печи, по подобию русской печи, предназначенной для наружной установки, с замкнутой и хорошо теплоизолированной внутренней полостью, в которую направляют необходимые по энергетическому уровню потоки сол
- 1 -
008116
нечных лучей, преобразуемые в тепло высокотемпературным гелиопоглощающим материалом с повышенной температурой и удельной теплотой плавления, а при отсутствии солнечной радиации - тепловые потоки необходимой интенсивности от гелиотеплоаккумулятора.
Частными техническими результатами предложенного гелиоэнергетического устройства термообработки продуктов являются применение его для обогрева домов, помещений временного и туристического проживания людей, получение электроэнергии для локальных целей собственных нужд, опреснение морской воды, обеспечение жизнедеятельности на островах и материковых отдаленных местностях специализированных отрядов геологов, строителей и т.д.
Хотя предложенное гелиоэнергетическое устройство создано преимущественно для бытовых целей и передвижной гелиоэнергетики, оно имеет значительный спектр общепромышленного применения и его ближайшим аналогом, прототипом выбрано устройство, изложенное в а.с. СССР № 1449703 "Аэродинамическая гелиостанция" F03G7/02, F24J2/42, опубл. 07.01.89г.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что относительно известных технических решений, в том числе относительно указанного прототипа, содержащих по меньшей мере один концентратор солнечных лучей, гелиопоглощающую поверхность, расположенную в пространстве концентрированного потока лучей и примыкающую к ней объемную зону лучевого и конвективного нагрева, где размещены термообрабатываемые продукты, имеются различия в том, что гелиопоглощающая поверхность и зона лучевого и конвективного нагрева выполнены при помощи теплоизолированного днища с расположенными в нем и/или на нем технологическими емкостями, заполненными теплоаккумулирующим материалом и герметично закрытыми гелиопоглощающими теплопроводными пластинами с теплоотводами, например, гофрированными металлическими листами, теплоизолирующих стенок и потолков, образующих совместно корпус гелиотермической печи с замкнутой нагреваемой воздушной полостью, посредством которых размещены средства технологического обеспечения гелиотермической печи, например, поддоны для установки емкостей, содержащих термообрабатываемые продукты, фиксирующие упоры для размещения поддонов на различных температурных уровнях, приспособления и механизмы для перемещения поддонов и емкостей, в том числе для закладки и выемки технологических емкостей, причем, по меньшей мере, потолок гелиотермической печи содержит поле встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей, выполненных преимущественно в виде пустотелых усеченных четырехгранных пирамид, которые расположены в несущем теплоизолирующем материале корпуса гелиотермической печи так, что меньшие основания их находятся на его внутренней поверхности, а большие основания - на наружной поверхности, при этом основания пирамидальных встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей закрыты светопроницаемым теплоизолирующим материалом, а грани их содержат лучеотражаюшие поверхности, при этом в окружающем ге-лиотермическую печь пространстве с помощью несущих материалов и конструкций размещены дополнительные лучеотражаюшие поверхности, энергетически связанные с замкнутой нагреваемой воздушной полостью и гелиопоглощающими теплопроводными пластинами гелиотермической печи посредством потоков отраженных солнечных лучей через окружающую воздушную среду и встроенные концентраторы и проводники солнечных лучей, причем дополнительные лучеотражающие поверхности образованы с помощью гибких и/или жестких материалов, плотно соединенных с тонким слоем лучеотражающего материала и имеющих различные геометрические формы, преимущественно в виде прямоугольников, закрепленных к соответствующим несущим конструкциям, по меньшей мере, часть из которых присоединена к управляющим механизмам с ручными и/или автоматизированными приводами, подключенными через управляющие устройства к индикаторам положения солнечного диска на небосводе и датчикам скорости естественного ветра.
Предложенное техническое решение отражает принципиально новый подход к созданию гелиотер-мических установок и печей, который позволяет экономически эффективно снять традиционный для известных технических решений конструктивно-технологический предел наращивания температуры в их замкнутых нагреваемых воздушных полостях за счет уменьшения тепловых потерь до любого, наперед заданного, уровня при одновременном увеличении площади светопроницаемых поверхностей до максимального уровня.
Это достигается тем, что в базовый несущий и теплоизолирующий материал потолков и стенок в корпусе гелиотермической печи согласно предлагаемому изобретению встраиваются концентраторы и проводники солнечных лучей, которые выполнены в виде усеченных пустотелых четырехгранных пирамид и которые снабжены внутренними лучеотражающими поверхностями на их гранях, направлены своими меньшими (малыми)основаниями внутрь замкнутой нагреваемой воздушной полости, в то время как их большие (могут быть и многократно большие по площади) основания размещены на наружной поверхности корпуса гелиопоглощающей печи. Таким образом, солнечные лучи поступают из окружающей среды на светопроницаемые поверхности значительных размеров больших оснований в лучеконцен-трирующих пирамидах - световодах, а выходят внутрь гелиотермической печи концентрированными потоками-пучками через значительно меньшие по площади основания-проемы. При этом, чем толще стенки и потолок последней, следовательно, чем лучше ее теплоизоляция, тем эффективнее работают пирамидальные концентраторы и проводники солнечных лучей, ибо в таком случае при заданном соотноше
- 2 -
008116
нии площадей входных и выходных оснований угол наклона лучеотражающих граней друг относительно их осей уменьшается и, соответственно, уменьшается число отражений солнечных лучей при прохождении через лучеконцентрирующие пирамиды - световоды. Оба основания каждой из них закрыты тонким светопроницаемым и воздухонепроницаемым теплоизолирующим материалом. В условиях практической реализации толстые теплоизолирующие стенки, потолок и частично днище гелиотермической печи выполняются (по своей толщине) из нескольких ориентировочно параллельных слоев прочного пенистого материала, разделенных воздушными прослойками, и сквозь эти слои закладываются с весьма малыми зазорами встроенные концентраторы и проводники солнечных лучей, в частности, составленные из отдельных элементов - подобных частей упомянуты" пустотелых усеченных пирамид, пристыкованых последовательно друг к другу с закрытыми светопроницаемым материалом основаниями. В этом случае тепловые потери изнутри гелиотермической печи поступают в указанные воздушные прослойки, как и тепловые потери, возникающие от лучевых потоков извне на лучеотражающих поверхностях. Откачивая посредством специальных средств воздух из указанных воздушных прослоек, в частности, внутрь гелио-термической печи, что бывает технологически необходимо и полезно, тепловые потери в подавляющем количестве могут быть утилизированы: печь может выдавать непрерывный поток горячего воздуха для различных применений.
Вместе с тем согласно предполагаемому изобретению температура и мощность гелиотермической печи фиксированных размеров наращиваются за счет установки в окружающем пространстве дополнительных лучеотражающих поверхностей. Отраженные последними солнечные лучи направляются во входные проемы встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей. Образно этот процесс можно представить как принудительное нагнетание, накачивание энергии солнечных лучей внутрь ге-лиотермической печи. Таким образом, принципиально становится возможным наращивание мощности и температуры последней до любых заданных величин, которые ограничиваются лишь температурной устойчивостью конструкции и применяемых материалов. Исходя из этого, температурный режим во внутренней среде гелиотермической печи имеет оптимальное значение в пределах 200-300°С. Более высокие температуры предусматриваются для последней в случае ее особых применений. При температуре 300°С могут быть выбраны наилучшие режимы для приготовления пищи и для термообработки многих других продуктов, а также можно получать пар, с необходимым перегревом и повышенным давлением, для локального производства электроэнергии - для собственных нужд (промышленное исполнение гелиотер-мической печи позволяет осуществлять высокоэффективное гелиопроизводство товарной электроэнергии в необходимых количествах). Для производства электроэнергии применим также производимый печью нагретый воздух, а в турбоэлектрогенераторах - специальные типы фреона для низкотемпературного потребления тепловой энергии при производстве электроэнергии (участки гелиотеплоаккумуляторов часто содержат внутри себя зоны с пониженной температурой).
Лучеотражающие дополнительные поверхности относительно гелиотермической печи могут устанавливаться на значительных расстояниях, а в некоторых случаях на достаточно больших, и по своей лучеотражающей поверхности могут превышать многократно, в 5-10, а иногда и в 50 раз и больше, луче-приемную площадь потолка и стенок. Они выполняются с помощью несущих материалов и конструкций - из тканевых, пленочных и композитных гибких (сворачиваемых) материалов или жестких легких пластин любых форм и размеров, складывающихся в малые объемы для транспортировки. Эти материалы в зависимости от условий размещения и придаваемых функций могут покрываться с одной или двух сторон лучеотражающим материалом - алюминиевой или медной фольгой или высококачественным оцинкованным железом, а также тонким полимерным материалом, напыленным с одной стороны алюминием, медью и др. Стоимость 1 м2 такого лучеотражающего алюминиево-пленочного материала составляет 715 российских рублей.
Стоимость 1 м2 дополнительных лучеотражающих поверхностей с их опорной базой может не превышать 30-60 российских рублей, а каждые 20 м2 их "накачивают" в гелиотермическую печь мощность солнечной радиации около 2-3 кВт на большей части территории России и около 2 кВт в Республике Беларусь, в осредненном по году значении. В сравнении с газовой плитой это весьма значительные мощности. Лучеотражающие дополнительные поверхности, при использовании устройства согласно предполагаемому изобретению малоимущими слоями населения, корректируются (относительно положения солнечного диска на небосводе) вручную, в то время как для обеспечения остальных слоев населения в автоматизированных исполнениях устройства - посредством управляемых электроприводов, а также автономных комплектных приспособлений с радиоуправлением. Последние через устройства управления связаны с индикаторами положения солнечного диска и датчиками скорости ветра, получая управляющие команды от технологического компьютерного устройства. Для повышения эффективности дополнительных лучеотражающих поверхностей, расположенных в окружающем пространстве вокруг гелиотер-мической печи, на корпусе самой печи размещаются дополнительно такие поверхности с ручным или автоматическим регулированием их углового положения для оптимального направления отраженных солнечных лучей внутрь печи. Дополнительные лучеотражающие поверхности могут располагаться в виде лучеконцентрирующей усеченной пирамиды - конфузора, входная поверхность которого значительно превышает светопроницаемую поверхность гелиотермической печи и облегчает согласованное
- 3 -
008116
размещение отдаленных лучеотражающих поверхностей. Указанные дополнительные лучеотражающие поверхности, будучи выполненными повышенной прочности и закрепленными посредством кинематических приспособлений, используются и в ветрозащитных целях.
Весьма эффективной формой гелиотермической печи является цилиндрическая, а при больших ее мощностях - тороидообразная, и при этом лучеотражающие поверхности удобно располагаются на кольцевых, вокруг печи, канатных подвесках, в один или несколько кругов вокруг печи, при этом с помощью кольцевых канатных подвесок лучеотражающие поверхности с регулируемым наклоном поворачиваются согласно передвижению солнечного диска.
В гелиоэнергетическом устройстве согласно предполагаемому изобретению соответственно достигнутым возможностям создания высокой температуры, до 300°C и больше, применяют и высокотемпературный гелиопоглощающий и теплоаккумулирующий материал, расположенный в зоне днища корпуса печи, с помощью технологических емкостей. В частности, возможно применение в качестве такого материала олова, температура плавления которого составляет 232°C, а точка кипения - 2237°С. При этом может быть применен защитный материал, например стеарин или парафин, температура кипения которого составляет 350-450°С. Кроме того, расплавленный материал в технологических емкостях герметично закрывается теплопроводящими металлическими пластинами, содержащими теплоотводы, погруженные в расплавленный материал. Эти пластины могут выполняться посредством гофрированного стального листа, получаемого с помощью штамповки с глубокой вытяжкой. Солнечные лучи, поступающие внутрь печи, поглощаются этими пластинами. Такая конструкция надежно обеспечивает темплоаккумулирова-ние с температурой до 300°С. В отдельных случаях может применяться и алюминий с температурой плавления до 800°С.
Однако более дешевым и эффективным теплоаккумулирующим материалом являются различные смеси стеаринов, солей щелочных металлов, некоторые виды пластмасс и слюды, также с защитными материалами, где это необходимо. При этом можно достигать достаточно высокой удельной теплоты плавления смесей, например до 30-50 ккал/кг и более, за счет чего используется высокая "скрытая" теплоемкость теплоаккумулирующего материала. В случае повышенных требований в части количества аккумулируемой тепловой энергии могут быть применены внешние, хорошо теплоизолированные, технологические емкости, размещаемые стационарно под печью или ниже - под землей, с несколькими вариантами теплоаккумулирующих материалов, в частности с сильно соленой водой. В частности, ниже уровня почвы удобно может быть размещено внешнее хранилище теплоаккумулирующего материала, заполненное смесью стеарина и поваренной соли, в некоторых случаях - с добавлением определенных видов пластмасс, слюды. Для первоначального разогрева этой смеси и перевода ее в жидкое, расплавленное состояние в таком случае используются регулируемые электротеплонагреватели. Этот материал в расплавленном виде посредством насосного аппарата поступает в технологические емкости, расположенные в днище корпуса гелиотермической печи, с применением циркулярного контура из теплоизолированных трубопроводов. В более дешевом и тяжелом исполнении в качестве теплоаккумулирующего материала во внешнем хранилище может быть использован подручный сыпучий материал в виде щебня или даже песка. В таком случае теплобменный контур содержит циркуляционные теплоизолированные воздуховоды с устройством прокачивания воздуха как теплоносителя и/или жидкого высокотемпературного теплоносителя. При этом температура теплоаккумулирующего материала может быть высокой.
В бытовом и передвижном исполнениях гелиоэнергетического устройства согласно предполагаемому изобретению герметизированные технологические емкости с теплоаккумулирующим материалом выполняются переносными, в теплоизолирующем кожухе, с приспособлениями для мобильного закрепления теплоизолирующей крышки и скоб для переноса емкостей вручную. Для закладки и выемки технологических емкостей последние снабжены приспособлениями, посредством которых их захватывают подручными средствами в упрощенных вариантах, а в автоматизированных вариантах - посредством роботизированных приспособлений.
То же предусмотрено и относительно поддонов, на которых размещаются емкости с термообраба-тываемыми продуктами, причем поддоны могут располагаться посредством упоров на различных (по высоте) температурных уровнях, причем упоры могут выдвигаться и убираться посредством ручных приспособлений.
Для уменьшения лучевой тепловой нагрузки на термообрабатываемые продукты, в том числе через их емкости, а также и для других технологических целей перед внутренними проемами встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей устанавливаются лучеотражающие пластины, снабженные ручными или автоматизированными механизмами. В этом случае входящие потоки солнечных лучей направляются на свободные поверхности теплопроводящих пластин, герметизирующих технологические емкости, что содействует непрерывному накоплению тепловой энергии в солнечные периоды. Соответствующие внутренние поверхности стенок и перегородок в замкнутой нагреваемой воздушной полости выполняются лучеотражающими, содействующими направлению потоков солнечных лучей в те или иные зоны печи.
Температура воздуха во внутренней среде печи регулируется подачей воздуха извне и отводом его наружу, к потребителям посредством созданных для этого каналов.
- 4 -
008116
Вышеприведенные пояснения предложенного технического решения согласно предполагаемому изобретению раскрывают целый комплекс дополнительных отличий его от известных технических решений и названного прототипа.
В частности, отличие состоит в том, что указанные емкости, как технологические, так и оперативные, содержат приспособления для их мобильной закладки и выемки, в том числе подручными средствами.
Отличие состоит в том, что технологические емкости, расположенные посредством теплоизолирующего днища гелиотермической печи, дополнительно размещены в локальных теплоизолирующих переносных коробах и содержат приспособления для закрепления съемных теплоизолирующих крышек над их гелиопоглощающими теплопроводными герметизирующими пластинами.
Отличие состоит в том, что относительно корпуса гелиотермической печи закреплены механизмы с ручными и/или автоматическими приводами, которые содержат стропы, связанные одними концами с наматывающими барабанами, а другими концами - с захватами, причем конструкции последних сопряжены своими геометрическими параметрами с ответными конструктивными элементами, содержащимися на поддонах и технологических емкостях.
Отличие состоит в том, что в составе теплоаккумулирующего материала, расположенного в герметизированных технологических емкостях, применены смеси парафинов, стеаринов и/или солей щелочных металлов.
Отличие состоит в том, что в составе теплоаккумулируюшего материала, расположенного в герметизированных технологических емкостях, применены смеси слюды и/или пластмасс с добавками защитных материалов меньшего удельного веса, точка кипения которых превышает значение температуры плавления теплоаккумулирующего материала.
Отличие состоит в том, что в составе теплоаккумулирующего материала, расположенного в герметизированных технологических емкостях, применены легкоплавкие металлы и/или высокотемпературные жидкие теплоносители, преимущественно технические масла и концентрированные растворы солей щелочных металлов совместно с защитной добавкой в виде более легкоплавкого материала меньшего удельного веса, с точкой кипения, превышающей значение температуры плавления металла, например, смеси парафинов и стеаринов.
Отличие состоит в том, что герметизированные технологические емкости, содержащие теплоакку-мулирующий материал, присоединены к предохранительным клапанам предельного давления, выходные каналы которых через отверстия, выполненные в корпусе, например, в днище гелиотермической печи, соединены со сборником аварийных выбросов и/или с хранилищем теплоаккумулирующего материала.
Отличие состоит в том, что в верхней части корпуса гелиотермической печи выполнено отверстие, к которому параллельно подключены предохранительный клапан давления воздуха и внутренняя полость теплоизолированной воздухоотводящей трубы, содержащей теплоизолированную регулируемую задвижку, а в нижней его части, например в днище, выполнен теплоизолированный воздухозаборный канал, входной конец которого расположен в наружной атмосферной среде и к нему присоединена вторая теплоизолированная регулируемая задвижка.
Отличие состоит в том, что в верхней части замкнутой нагреваемой воздушной полости размещены под выходными проемами встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей поворотные теплоизолирующие пластины, которые покрыты лучеотражающим материалом и соединены с ручными и/или автоматизированными приводами.
Отличие состоит в том, что в теплоизолирующих стенках корпуса гелиотермической печи встроено по меньшей мере по одному дверному проему и смотровому окну, закрытому подвижной теплоизолирующей пластиной.
Отличие состоит в том, что в замкнутой нагреваемой воздушной технологической полости установлены осветители, подключенные к источнику электрической энергии, в качестве которого применен, например, термоэлектронный прибор.
Отличие состоит в том, что к корпусу гелиотермической печи, например, относительно наружной поверхности ее потолка закреплены посредством несущих конструкций и кинематических приспособлений со стопорными механизмами поворотные участки листового лучеотражающего материала повышенной прочности в качестве ветрозащитных средств и дополнительных лучеотражающих поверхностей, причем кинематические приспособления со стопорными механизмами сочленены с ручными и/или автоматизированными приводами.
Отличие состоит в том, что поддоны и/или емкости, посредством которых размещены термообраба-тываемые продукты, содержат косвенные измерители температуры и интенсивности процессов термообработки последних, например, кипения, а технологические емкости, в которых расположен теплоаккуму-лирующий материал, содержат измерители температуры, причем информационная система подключена, в частности, к локальному технологическому компьютеру, закрепленному относительно корпуса гелио-термической печи.
Отличие состоит в том, что по меньшей мере часть поддонов, посредством которых размещены термообрабатываемые продукты на гелиопоглощающих теплопроводных пластинах и в замкнутой на
- 5 -
008116
греваемой воздушной полости, содержат приспособления в качестве опор качения для загрузки и выемки термообрабаты ваемых продуктов с повышенным весом, например керамических изделий, при этом к днищу гелиотермической печи, снаружи, присоединены загрузочные площадки.
Отличие состоит в том, что фиксирующие упоры для размещения поддонов на различных температурных уровнях в замкнутой нагреваемой воздушной полости содержат кинематические механизмы для их перемещения в зоне траектории вертикальных передвижений поддонов, причем указанные кинематические механизмы присоединены к ручным и/или автоматизированным приводам.
Отличие состоит в том, что в замкнутой нагреваемой воздушной полости размещена емкость, содержащая морскую воду, подводящие и отводящие магистрали которой подключены к водоопреснитель-ной установке.
Отличие состоит в том, что в замкнутой нагреваемой воздушной полости размещена емкость с нагреваемой пресной водой, подключенная входной магистралью к источнику воды, а выходной магистралью - к локальным турбоэлекгрогенерирующим установкам, преимущественно к установкам электроснабжения собственных нужд, при этом выходные теплоэнергетические каналы последних подключены к другим потребителям горячей воды и пара.
Отличие состоит в том, что корпус гелиотермической печи выполнен в пирамидальной, призматической и/или цилиндрической формах и размещен преимущественно над поверхностью почвы на опорных стойках.
Отличие состоит в том, что корпус гелиотермической печи выполнен подобным тороидообразной форме и содержит, в частности, два дверных проема и одну вертикальную перегородку внутри замкнутой нагреваемой воздушной полости.
Отличие состоит в том, что корпус гелиотермической печи выполнен в сборно-разборной конструкции, а дополнительные лучеотражающие поверхности образованы посредством гибких несущих материалов и/или сборных легких пластин из жестких материалов, а их несущие формы выполнены посредством составных конструкций, в том числе вертикальных и горизонтальных несущих элементов, поворотных и стопорных механизмов.
Отличие состоит в том, что к воздухоотводящей трубе присоединено управляемое вытяжное, например ветрозаборное, приспособление, а ее выходной проем подключен к входным термодинамическим и аэродинамическим средствам ветротурбогенератора, установленным над ней.
Отличие состоит в том, что под корпусом гелиотермической печи и/или в ее окружающей среде, ниже уровня почвы, размещено теплоизолированное, в частности передвижное внешнее хранилище теп-лоаккумулирующего материала, заполненное преимущественно смесью стеарина, парафина и поваренной соли и/или технического масла и соединенное теплоизолированными трубопроводами посредством циркулярного насосного агрегата с внутренней полостью герметизированных технологических емкостей, причем в нижней части внешнего хранилища теплоаккумулирующего материала дополнительно размещены теплоэлектронагреватели.
Отличие состоит и в том, что под корпусом гелиотермической печи и/или ниже уровня почвы размещено теплоизолированное внешнее хранилище теплоаккумулирующего материала, заполненное сыпучим веществом, например щебнем, и соединенное теплоизолированным циркуляционным воздухокана-лом и/или каналом жидкого теплоносителя посредством подающего устройства с внутренней полостью герметизированной технологической емкости, в которой, в частности, над теплоаккумулирующим материалом создана воздушная полость, причем во внешнем хранилище теплоаккумулирующего материала размещены управляемые теплоэлектронагреватели и датчики температуры.
Вышеприведенные отличия технического решения согласно предполагаемому изобретению в дополнительных пояснениях не нуждаются - с учетом вышеизложенного, а также с учетом нижеприведенного примера конкретной конструкции и функционирования гелиоэнергетического устройства для термообработки продуктов, в том числе для приготовления пищи.
На фиг. 1 изображено схематичное фронтальное представление гелиотермической печи в разрезе.
На фиг. 2 показан вид сбоку гелиотермической печи в схематичном разрезе.
На фиг. 3 изображено представление о схеме расположения дополнительных лучеотражающих поверхностей.
Гелиотермическая печь 1 содержит днище 2, стенки 3 и потолок 4, где размещено различное технологическое оборудование (фиг. 1).
В потолке и стенках размещены пирамидальные концентраторы 5 и проводники солнечных лучей 6, на гранях 7 которых образованы лучеотражающие покрытия 8 (показаны пунктиром), а меньшие основания 9 и большие основания 10 закрыты светопроницаемым теплоизолирующим материалом (показан пунктиром). Потолок 4, стенки 3 и днище 2 выполнены из базового несущего и теплоизолирующего легкого материала, в частности, пеностекла и пенобетона, в среду которого на всю толщину встроены (вложены) концентраторы 5 солнечных лучей 6. Встроенные концентраторы 5 имеют форму усеченных четырехгранных пустотелых пирамид, вытянутых по длине так, чтобы нижние основания 9 расположились ориентировочно на внутренней поверхности потолков 4 и частично стенок 3, а верхние основания 10 - на внешней их поверхности, когда угол наклона противоположных граней 7 концентратора 5 друг к другу
- 6 -
008116
составляет лишь 5-7°. Концентраторы 5 изготовлены из алюминиевого тонкостенного литья и снабжены лучеотражающими поверхностями 8 из тонкого стекла, на основе технологии покрытия стекла или тонких пленок сверхтонкими слоями алюминия (особо высокой чистоты поверхности). Более перспективным материалом для граней 7 является стекло или углепластик, а несущего материала для нанесения покрытий - стеклопленка толщиной 10-50 мкм, которая принципиально необходима для защиты зеркально отражающего материала от воздействия атмосферы, а в качестве последнего - алюминий или медь, в отдельных случаях - драгоценные металлы.
На конструкции потолка 4 установлены дополнительные лучеотражающие поверхности 11, поворачивающиеся вокруг опоры 12 с помощью механизма 13, условно показанного двусторонней стрелкой, который может представлять собой ручное приспособление с фиксаторами или автоматизированный привод с датчиками положения, тормозом и устройством управления, связанный с технологическим компьютером 14 (фиг. 3). Размещение последнего показано условно, фактически его место - в днище, в отдельных случаях - в стороне от корпуса печи.
В днище 2, в его пенобетонном и пеностеклянном основании выполнены посадочные теплоизолированные места, где размещена емкость 15 с теплоизолирующим кожухом, в котором размещен теплоак-кумулирующий материал 16, который герметически закрыт теплопроводящей гелиопоглощающей пластиной 17с выполненными на ней теплоотводами 18, погруженными в теплоаккумулирующий материал, преимущественно расплавленный. На теплопроводящей, в данном варианте гофрированной, пластине 17 закреплены подставка 19, к которой крепится, охватывая ее, теплоизолирующая крышка, применяемая при выемке емкости 15 из гелиотермической печи 1 (на иллюстрациях теплоизолированная крышка не показана). На подставке 19 свободно расположен поддон 20, который поднимается, вынимается, передвигается с помощью приспособления 21, под которым (и непосредственно в нем) выполнены ниши для перемещающих захватов. С помощью поддона 20 емкость 22 с термообрабатываемыми продуктами может подниматься и устанавливаться на упоры 23. Таких упоров в печи устанавливается по нескольку пар, в различных температурных зонах, и они могут устанавливаться с помощью механизмов, которые на фиг. 1 не показаны.
Кроме того, в верхней части замкнутой нагреваемой воздушной полости расположены механизмы 24 с барабанами 25, стальными лентами 26 и захватами 27. С помощью последних могут захватываться приспособления 21 и поддон 20, а емкость 11 может подниматься. Привод механизма 24 расположен на наружной поверхности стенок 3 (28 - ручной привод, 29 - автоматизированный привод), что показано на
фиг. 2.
Для отражения лучевых потоков 6 в верхней части замкнутой нагреваемой воздушной полости расположены регулируемые лучеотражающие поверхности - заслонки 30, которые снабжены ручными и/или автоматизированными приводами (на иллюстрациях они не показаны). Эти поверхности выполнены из пеностекла или металла с покрытием их алюминиевой (медной) фольгой.
В данном конкретном примере исполнения гелиотермической печи 1 предусмотрено 2 отсека, разделенных перегородкой 31, в котором правый отсек используется для решения локальных энергетических задач. В этом случае установлена емкость 32, заполненная теплоаккумулирующим материалом (не показан), внутри которого размещен трубный коллектор с входной магистралью 33 и управляемой задвижкой 34 и выходной магистралью 35 с задвижкой 36. Подключение через выходную магистраль 35 нагретого пара или паровоздушной смеси к паровой турбине на фиг. 1 не показано.
Работает гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов, в том числе продуктов питания, схематично представленное на фиг. 1-3, следующим образом.
Термообрабатываемые продукты размещаются в емкостях 22. В качестве продуктов может быть пищевая продукция, например, выпекаемые хлебобулочные изделия, или в частности, высушиваемая или обжигаемая керамическая плитка. Емкость 22 размещается на поддоне 20, прилегающем к подставке 19, которая, в свою очередь, примыкает к гелиопоглощающей, герметизирующей технологическую емкость 15, теплопроводящей пластине 17, с выполненными на ней теплоотводами 18. Подставка 19 закреплена относительно теплопроводящей пластины 17 и имеет приспособления, входящие в нижнюю часть приспособлений 21, например, содержащим проемы для соединения с захватами 27. Для этого посредством барабана 25 и ручного28 или автоматизированного 29 приводов стальные ленты 26 опускаются вниз, и посредством захватов 27 зачаливаются через приспособление 21 поддон 20 с емкостью 22. Механизмы зачаливания многовариантны, могут запасовываться вручную подручными средствами или захватываться автоматически, как роботом с компьютерным управлением. Кроме того, и в поддоне 20, и в подставке 19 содержатся опорные места снизу для захвата их непосредственно подручным инструментом.
Солнечные лучи 6 прямого падения, а также отраженные от дополнительных лучеотражающих поверхностей 11, концентрированным потоком поступают на светопроницаемые поверхности больших оснований 10 встроенных концентраторов 5 и проводников (солнечных лучей 6). Луч, проходящий в узкой области вокруг оси внешнего концентратора 5, проходит внутрь гелиотермической печи без отражений, а большая часть лучей попадет на лучеотражающие поверхности 8 его граней 7, и отражаясь, все вместе они концентрированными лучевыми потоками проходят через меньшие основания 9, также закрытые светопроницаемым теплоизолирующим материалом. Лучевые потоки, имея высокую энергетическую
- 7 -
008116
плотность, поступают на теплопроводящие пластины 17 и их теплоотводы 18, передавая тепловую энергию теплоаккумулирующему материалу 16, размещенному в теплоизолированной емкости 15 в днище 2. Когда емкости 22 и 32 отсутствуют, лучевые потоки солнечных лучей 6 поступают, преимущественно, равномерно на теплопроводящие пластины 17, передавая им свою энергию. Если же емкости 22 и 32 установлены, то обеспечивается частичное попадание лучевых потоков на них, а частично посредством лучеотражающих регулируемых приспособлений 30 они поступают на теплопроводящие пластины 17 в дополнительно уплотненном виде, наращивая аккумулируемый запас тепловой энергии.
При желании вводить максимальную величину солнечной энергии внутрь гелиотермической печи 1 с изменением положения солнечного диска на небосводе, что обычно имеет место, угловые положения лучеотражающих технологических поверхностей 11 периодически корректируется с помощью механизма-привода 13 путем поворота вокруг оси - опоры вращения 12. При высокой ветровой нагрузке поверхности 11 устанавливаются в ветрозащитное положение, в том числе ограждая от чрезмерного ветра встроенные концентраторы 5 солнечных лучей 6.
При осредненной по году солнечной радиации мощностью 0,2 кВт/м, за счет лучеотражающих технологических поверхностей, внутрь гелиотермической печи может поступать солнечная энергия мощностью 5-10 кВт при светопроницаемой поверхности ее потолка 4, равной 3 м2, а двух светопроницаемых боковых стенок в сумме - 2 м2, что легко достижимо на широте Москвы и ниже. На эти поверхности поступают отраженные солнечные лучи от дополнительных лучеотражающих поверхностей 11, размещенных в окружающей воздушной среде (это ясно проиллюстрировано на фиг. 2, 3). Такие лучеотражающие поверхности общей площадью 50-100 .м2 легко разместить даже в домашнем хозяйстве. Энергия накапливается в теплоаккумулирующем материале на несколько суток несолнечной погоды, а в крупных промышленных гелиотермических печах мощный теплоэнергетический запас может создаваться на 10 суток и многократно дольше. Имея высокую температуру (200-300°С) в теплоаккумулирующем материале, проводят необходимую термообработку продуктов в емкостях 22, а также выработку тепловой и электрической энергии посредством парообразования в емкостях 32 (в их трубных коллекторах).
При необходимости отправки гелиоэнергетической установки согласно предполагаемому изобретению, например, в туристический лагерь или научную экспедицию, ее разбирают и упаковывают, а емкости 15 с теплоаккумулирующим материалом 16 закрывают переносной теплоизолирующей крышкой, и их вместе упаковывают на транспортном средстве в теплоизолированный короб. В таком состоянии высокая температура, пригодная для нормальной эксплуатации гелиоэнергетической установки, сохраняется в течение нескольких суток. Местное освещение, внутри печи и в окружающей среде, легко получается за счет термоэлектронного или паротурбогенераторного производства электроэнергии. Кроме того, чтобы использовать в качестве внешнего теплоаккумулятора почву, расположенную под гелиоэнергети-ческой печью и вокруг нее, устройство может быть снабжено переносным внешим нагревателем, не теплоизолированным, который размещается на возможной глубине под почвой и соединяется теплоизолированными трубопроводами с высокотемпературным жидким теплоносителем печи.
Для туристических целей индивидуального характера корпус гелиотермической печи может иметь, в упрощенном варианте, размеры 400*600 мм2, а необходимое количество энергии обеспечивается легко перевозимыми дополнительными лучеотражающими поверхностями. Если высокотемпературный теплоноситель остыл и затвердел, запуск печи в действие может быть осуществлен от генератора автомобильного средства с помощью содержащихся в устройстве электронагревателей.
Изложенное показывает, что гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов согласно предлагаемому изобретению удовлетворяет потребности в энергии на бытовом, туристическом, фермерско-колхозном и промышленно-хозяйственном уровнях.
Высокая технико-экономическая эффективность его достигается уже при реализации п.1 формулы изобретения. Однако эффективность устройства возрастает при внедрении нескольких или всех совместимых пунктов формулы изобретения одновременно.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов, содержащее по меньшей мере один концентратор солнечных лучей, гелиопоглощающую поверхность в его фокусном пространстве и примыкающую к ней объемную зону лучевого и конвективного нагрева, где размещаются термообраба-тываемые продукты, отличающееся тем, что гелиопоглощающая поверхность и зона лучевого и конвективного нагрева выполнены при помощи теплоизолированного днища с расположенными в нем технологическими емкостями, заполненными теплоаккумулирующим материалом и герметично закрытыми ге-лиопоглощающими теплопроводными пластинами с теплоотводами, и теплоизолирующих стенок и потолка, образующих совместно корпус гелиотермической печи, снабженный замкнутой нагреваемой воздушной полостью, где размещены средства технологического оснащения гелиотермической печи, причем ее потолок и стенки содержат поле встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей, выполненных в виде пустотелых усеченных четырехгранных пирамид, которые расположены посредством теплоизолирующего материала корпуса гелиотермической печи, так что меньшие основания их на
- 8 -
008116
ходятся на его теплоизолирующей поверхности, а большие основания направлены навстречу солнечным лучам из окружающей среды, при этом грани пирамидальных встроенных концентраторов и проводников солнечных лучей содержат лучеотражающие поверхности, основания закрыты светопроницаемым теплоизолирующим материалом, а в окружающей среде с помощью несущих материалов и конструкций размещены дополнительные лучеотражающие поверхности, связанные энергетическими каналами с замкнутой нагреваемой воздушной полостью и гелиопоглощающими теплопроводными пластинами ге-лиотермической печи посредством потоков отраженных солнечных лучей через окружающую воздушную среду и встроенные концентраторы и проводники солнечных лучей, причем дополнительные луче-отражающие технологические поверхности образованы с помощью гибких и/или жестких пластин с зеркальными поверхностями, закрепленных посредством соответствующих несущих конструкций и подручных средств, по меньшей мере часть из которых присоединена к управляющим механизмам с ручными и/или автоматизированными приводами, подключенными к датчикам положения солнечного диска на небосводе и скорости естественного ветра.
2. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что емкости, расположенные в гелиотермической печи, содержат приспособления для их мобильной закладки и выемки подручными средствами и/или управляемыми механизмами.
3. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что в составе теплоаккумулирующего материала, расположенного в герметизированных технологических емкостях, применены смеси парафинов, стеаринов, кремнийорганических материалов и/или вода.
4. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что герметизированные технологические емкости, содержащие теплоаккумулирующий материал, присоединены к предохранительным клапанам предельного давления, выходные каналы которых через отверстия, выполненные в корпусе, соединены со сборником аварийных выбросов и внешним хранилищем теплоак-кумулирующего материала.
5. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что в верхней части корпуса гелиотермической печи выполнено отверстие, к которому подключены предохранительный клапан давления воздуха и внутренняя полость короткой воздухоотводящей трубы, содержащей регулируемую задвижку, а в нижней его части, например в днище, выполнен теплоизолированный воздухозаборный канал, входной конец которого соединен с наружной атмосферной средой и к нему присоединена вторая регулируемая задвижка.
6. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что в теплоизолирующих стенках корпуса гелиотермической печи встроены по меньшей мере по одному дверному проему и смотровому окну, нормально закрытому подвижной теплоизолирующей заслонкой.
7. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что в замкнутой воздушной технологической полости установлены осветители, подключенные к внешнему и/или внутреннему источнику электрической энергии.
8. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что к корпусу гелиотермической печи закреплены посредством несущих конструкций и кинематических приспособлений со стопорными механизмами участки листового лучеотражающего материала повышенной прочности в качестве ветрозащитных средств и дополнительных лучеотражающих поверхностей, причем кинематические приспособления со стопорными механизмами сочленены с ручными и/или автоматизированными приводами.
9. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что поддоны и/или емкости, посредством которых размещены термообрабатываемые продукты, содержат индикаторы температуры и интенсивности процессов термообработки последних, а технологические емкости, в которых расположен теплоаккумулирующий материал, содержат измерители температуры, причем информационная система подключена к локальному технологическому компьютеру, закрепленному относительно корпуса гелиотермической печи.
10. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере часть поддонов, посредством которых размещены термообрабатываемые продукты на гелиопоглощающих теплопроводных пластинах и в замкнутой нагреваемой воздушной полости, содержат приспособления в качестве поворотных опор для загрузки и выемки термообрабатываемых продуктов с повышенным удельным весом, в частности, керамических изделий и металлов, при этом к днищу гелиотермической печи снаружи присоединены загрузочные площадки.
11. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что корпус гелиотермической печи выполнен в сборно-разборной конструкции, а лучеотражающие технологические поверхности выполнены быстросъемными.
12. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что к воздухоотводящей трубе присоединен посредством входных термодинамических и аэродинамических средств ветротурбогенератор.
13. Гелиоэнергетическое устройство для термообработки продуктов по п.1, отличающееся тем, что оно содержит внешнее теплоизолированное хранилище теплоаккумулирующего материала, заполненное
- 9 -
008116
последним в жидком и/или расплавленном состоянии, и соединено с технологическими емкостями теплоизолированными циркуляционными трубопроводами, в частности, через насосный агрегат, причем теплоизолированное хранилище теплоаккумулирующего материала термодинамически связано по меньшей мере с одним внешним источником энергии в качестве дополнительного средства повышения в нем температуры.
Фиг. 2
- 10 -
008116
Фиг. 3
Евразийская патентная организация, ЕАПВ Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
- 11 -