Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ТЕПЛОВОЙ НАСОС - НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА В НЕМ
ТЕПЛОВОЙ НАСОС - НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА В НЕМ

ТЕПЛОВОЙ НАСОС - НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА В НЕМ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в теплоэнергетике, в холодильной технике. Сущность изобретения: компрессор выполнен изохорно-политропного типа, цилиндры снабжены системой подогрева-охлаждения рабочего тела внешним воздушным потоком, привод выполнен с возможностью обеспечения после такта всасывания неподвижности поршня на время осуществления изохорного процесса сжатия путем подогрева рабочего тела и затем последующего перемещения поршня для осуществления процессов политропного сжатия, нагнетания и очередного всасывания. Устройство обеспечивает изохорный подогрев хладагента за счет тепла, отбираемого от окружающей среды, уменьшение затрат работы на дожатие газа до максимального давления в цикле. Процесс подогрева рабочего тела при Vхол = const, где Vхол - удельный объем криоагента после расширения или после емкости хранения, делает возможным использование теплового насоса в качестве низкотемпературного теплового двигателя. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2013716
Класс(ы) патента: F25B1/00
Номер заявки: 4671387/06
Дата подачи заявки: 21.02.1989
Дата публикации: 30.05.1994
Заявитель(и): Мирошниченко Олег Иванович
Автор(ы): Мирошниченко Олег Иванович
Патентообладатель(и): Мирошниченко Олег Иванович
Описание изобретения: Изобретение относится к теплонергетике при применении альтернативных источников тепла для производства механической энергии в экологически чистых агрегатах.
Область применения - холодильная техника.
Цель - повышение экономичности обратного цикла на рабочем теле- криоагента типа воздух, азот, аргон и т. д.
Тепловой насос содержит пусковую емкость 1, многоцилиндровый компрессор 2 изохорно-политропного типа, всасывающий коллектор 3, выхлопной коллектор 4, систему обогрева-охлаждения цилиндров 8, механизм 12 принудительного перемещения поршней от нижней мертвой точки к верхней. Высоконапорный охладитель 5 размещен между коллектором 4 и турбиной 6, присоединенной к генератору 7. Вентилятор 9 примыкает к входному патрубку системы 8, а ее выходной патрубок 10 трубопроводами включен в секции 11 охлаждаемых емкостей для хранения продуктов.
Способ работы теплового насоса - низкотемпературного двигателя характеризует обратный цикл 0-1-2-3-0. Из пусковой емкости 1 или турбины 6 отбирают криоагент с параметрами Тонизш ≥ Ткр; Ронизш ≥ 0,1 МПа; So ≥ Sкр; Voмакс ≥ Vкр; Ioмин = const и осуществляют изохорный подогрев криоагента (процесс 0-1) до Т1 ≅ 300 К, при отборе тепла от материала цилиндра, поршня и внешнего потока обогревающего воздуха. После достижения температуры Т1 и давления Р1 поршень перемещают от нижней мертвой точки к верхней, а газ выталкивают из цилиндра при Рмакс = const; Тмакс = const; Iмакс = const в охладитель 5 (политропный процесс 1-2).
В охладителе 5 ведут отбор тепла от рабочего тепла и его передачу в естественный холодный источник при реализации изобарного (Рмакс = const) процесса 2-3.
В турбине 6 осуществляют изоэнтропное - (политропное) (процесс 3-0) расширение газа от Рмакс = const до Рмин = const при Тмакс = 300 К с производством внешней работы и воспроизводят криоагент с параметрами Тнизш о ≥ Ткрит; Рнизш о ≥ 0,1 МПа; So ≥ Sкрит; Vохол макс = const; Ioмин = const для возбуждения цикла 0-1-2-3-0 на рабочем режиме работы установки.
Изобретение относится к теплоэнергетике с применением нетрадиционных источников тепла для производства внешней работы, полезного холода и высокотемпературного тепла. Оно может быть реализовано в сельском хозяйстве, химической промышленности и других отраслях техники.
Известна воздушная холодильная машина (Литвин А. М. Техническая термодинамика. М. -Л. , Госэнергоиздат, 1963, с. 260-261). Она располагает компрессором, охладителем воздуха высокого давления, расширителем сжатого газа с производством внешней работы и подогревателем отработавшего газа при Рмин = const, который включен во всасывающий патрубок компрессора.
Недостаток известной холодильной машины состоит в том, что она осуществляет подогрев хладагента при Рнизш = const и сжатие газа от Рмин= const до Рмакс = const только за счет расхода внешней работы (электронергии).
Цель изобретения - повышение экономичности при реализации обратного цикла на рабочем теле - криоагенте типа воздух, азот и т. д. ; восстановление части общего давления, расходуемого в цикле на производство внешней работы, осуществление в ходе реализации самопроизвольного, естественного процесса при Vхол макс = const за счет нетрадиционных источников тепла при Татм - Тхол ≥ 0; воспроизводство криоагента при Тнизш ≥ Ткрит; Рнизш о ≥ 0,1 МПа; Sхол низш о ≥ Sкр; Vхол макс ≥ Vкрит, Iхор мин о = const осуществлять только за счет работы, получаемой в результате изоэнтропного (политропного) расширения газа от Рмакс = const до Рмин = сonst при Тмакс = 300 К.
Цель достигается тем, что объект изобретения располагает изохорно-политропным многоцилиндровым компрессором с системой обогрева-охлаждения цилиндров снаружи, механизмом выталкивания газа при Рмакс = const из компрессора, высоконапорным внешним охладителем газа при Рмакс = const, расширителем газа от Рмакс = = const до Рмин = const, с генератором для производства электроэнергии, расходуемой на привод элементов компрессора и свободную энергию, при реализации замкнутого термодинамического обратного цикла.
На фиг. 1 дана схема теплового насоса - низкотемпературного двигателя.
Он состоит из емкости 1 для хранения и распределения криоагента, присоединенной к компрессору 2 при помощи всасывающего коллектора 3, который может быть включен и непосредственно в выхлопной патрубок турбины 6.
Компрессор 2 изохорно-политропного типа - многоцилиндровый, выхлопной коллектор 4 присоединен к высоконапорному внешнему охладителю 5, включенному во входной патрубок турбины 6, к валу которой примыкает электрогенератор 7. Компрессор 2 располагает системой внешнего обогрева-охлаждения цилиндров 8 проходящим потоком воздуха, поступающим от вентилятора 9 и отводимым от патрубка 10 в охлаждаемые секции 11 для хранения различных продуктов. Механизм 12 перемещения поршней внутри цилиндров от нижней мертвой точки к верхней, может быть индивидуальным, групповым с механическим, гидравлическим, электрическим либо тепловым приводом.
Способ работы теплового насоса-низкотемпературного двигателя на фиг. 2 и 3 представлен в виде обратного цикла 0-1-2-3-0 в координатах РV и TS.
Из емкости 1, либо непосредственно от турбины 6 в цилиндр компрессора 2 при помощи коллектора 3 подают криоагент с параметрами То≥ Ткрит; Ро ≥ 0,1 МПа; So ≥ Sкрит; Vо макc ≥ Vкр; Iмин = const и осуществляют изохорный, Vхол макс = const подогрев криоагента до Т1 ≅ 300 К с повышением давления газа в цилиндре до уровня Р1 МПа за счет тепла омывающего цилиндр потока воздуха, тепла цилиндра и поршня (процесс 0-1).
После подогрева криоагента до Т1 дожимают газ от Р1 ≥ 0,1 МПа до Рмакс = const политропно (процесс 1-2), выталкивают рабочее тело из цилиндра в охладитель 5 при Рмакс = const, где охлаждают от T2 = const до Т3 = 300 К = const - (процесс 2-3).
В турбине 6 изоэнтропно - (политропно) расширяют газ от Р3макс = const до Рмин о= const и понижают его температуру от Т3= 300 К до Тнизш о≥ Ткрит за счет производства внешней работы. При этом воспроизводят криоагент с параметрами То ≥ Т кр; Ро ≥ 0,1 МПа; So Sкр; Vo макс хол Vкрит; Iо мин = const; для возобновления цикла 0-1-2-3-0 в той же последовательности на рабочем режиме.
Тепловой баланс цикла 0-1-2-3-0
Q1 + Lсжат - Q2 - Lрасш = 0;
Q1, кДж/кмоль - внешнее тепло, потребляемое криоагентом в процессе 0-1;
Q2, кДж/кмоль - высокотемпературное тепло, передаваемое в атмосферу;
Lрасш = пл. 0'-3'-3-0-0' - внешняя работа, производимая в расширителе (фиг. 2) (процесс 3-0).
Lсжат = пл. 1-2-3-3'-1'-1 - внешняя работа, потребляемая компрессором в процессе 1-2 (фиг. 2).
Требования второго закона термодинамики
В периодически действующей машине внешняя тепловая энергия самопроизвольно переходит от горячего источника к холодному и может быть преобразована в высокотемпературное тепло и внешнюю механическую энергию.
ΔT= T2- Tатм > 0; - изохорный процесс Vхол макс = const; P1 = ;
Δ Тʹтепл = Татм - Т1 ≥ 0; - самопроизвольный, без расхода внешней работы, при росте давления. Р1 > Ро;
Δ Тгор = Т2 - Татм > 0; - изобарный процесс охлаждения газа
Δ Т'гор = Т3 - Татм ≥ 0; самопроизвольный. Он обеспечивает уменьшение энтропии при Рмакс = const. S3 < S1;
Холодильный коэффициент
K = = 0
ΣLобщ = Lсжат - Lрасш 0; (56) 1. Отказная заявка СССР на открытие 32-ОТ-6290 от 7.02.1967 г. , автора Мирошниченко О. И.
2. Литвин А. М. Техническая термодинамика, М, -Л. , 1963, с. 258-263.
3. Патент ФРГ N 3010389, кл. F 01 K 25/10, опубл. 1981.
4. Патент ФРГ N 2823447, кл. F 03 G 7/00, опубл. 1981.
5. Патент США N 3668882, кл. 62-77, опубл. 1972.
6. Патент Франции N 2278947, кл. F 03 G 7/00, опубл. 1976.
7. Патент ФРГ N 3425472, кл. F 03 G 7/00, опубл. 1982.
8. Мартыновский В. М. Циклы, схемы характеристики термотрансформаторов. М. : Энергия, 1979.
Формула изобретения: 1. Тепловой насос-низкотемпературный двигатель, содержащий компрессор, расширительное устройство с механизмами обслуживания, систему использования охлажденного воздуха и высокотемпературного тепла и соединительные трубопроводы, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности при реализации обратного цикла на рабочем телекриоагенте, дополнительно содержит емкость хранения пускового криоагента, компрессор выполнен многоцилиндровым изохорно-политропного типа, цилиндры снабжены системой теплообмена рабочего тела с окружающей средой, причем каждый цилиндр через выхлопной коллектор подсоединен к входу расширительного устройства высокого давления, а выходной патрубок последнего через емкость подключен непосредственно к цилиндрам компрессора.
2. Способ получения холода в тепловом насосе-низкотемпературном двигателе путем сжатия криоагента в поршневом компрессоре и его расширения, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности при получении полезного холода, внешней работы и высокотемпературного тепла, криоагент после расширения в расширительном устройстве или из емкости хранения подают в цилиндры компрессора изохорно-политропного типа при Тнизш. Tкр. Pхол. ≥0,1 МПа, Sнизш. Sкрит., Vхол. Vкрит. в процессе перемещения поршня к нижней мертвой точке, ведут изохорный подогрев криоагента внешним потоком атмосферного воздуха при расположении поршня в нижней мертвой точке, а после подогрева криоагента от Тнизш. до T ≅К при Vхол = const перемещают поршень к верхней мертвой точке повышения давления хладагента до Pmax и удаляют из цилиндра при P max = const и отборе тепла от криогента к внешнему потоку атмосферного воздуха, обтекающему наружную поверхность цилиндра, причем после расширения криоагент возвращают в цилиндры компрессора при Тнизш Tкр, Pнизш. ≥0,1 МПа, Sнизш. Vхол Vкр,
где Tнизш и Tкрит - низшая и критическая температуры криоагента;
Pхол - давление криоагента после расширения или после емкости хранения;
Sнизш и Sкрит - низшее и критическое значения энтропии криоагента;
Vхол и Vкрит - удельный объем криоагента после расширения или после емкости хранения и в критической точке.