Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С ДВИГАТЕЛЕМ СТИРЛИНГА
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С ДВИГАТЕЛЕМ СТИРЛИНГА

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА С ДВИГАТЕЛЕМ СТИРЛИНГА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: энергомашиностроение и транспорт. Сущность изобретения: отработанные газы из камеры сгорания 7 по трубопроводу 16 подают в нагреватель 18 машины Вюлемье-Такониса 3, где отдают свое тепло рабочему телу машины 3, за счет которого генерируется холод в охладителе 23. Охлаждаемая жидкость системы комбинированного охлаждения 4 двигателя 1 поступает после радиатора 26 в охладитель 23, где дополнительно охлаждается ниже температуры окружающей среды, отдавая тепло рабочему телу машины Вюлемье-Такониса 3. Охлажденная жидкость насосом 27 подается в холодильник 10, где снижает минимальную температуру цикла двигателя Стирлинга до значений ниже значения температуры окружающей среды. 1 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: 2099564
Класс(ы) патента: F02G5/00
Номер заявки: 96103671/06
Дата подачи заявки: 21.02.1996
Дата публикации: 20.12.1997
Заявитель(и): Кириллов Николай Геннадьевич
Автор(ы): Кириллов Николай Геннадьевич
Патентообладатель(и): Кириллов Николай Геннадьевич
Описание изобретения: Изобретение относится к области теплоэнергетики и газовых регенеративных машин, работающих по циклу Стирлинга, предназначено для получения механической и электрической энергии в транспортных и энергетических устройствах.
Известно устройство машины Вюлемье-Такониса, представляющей собой механически замкнутую систему, состоящую из холодильной машины и двигателя, причем последний развивает такую мощность, которая необходима холодильной машине. Цикл осуществляется за счет подвода теплоты от внешнего источника. Наивысшая температура цикла в зависимости от типа источника теплоты может меняться в широком диапазоне значений, например, от 500 до 1500 К. В качестве рабочего тела используются вещества, не разрушающие озоновый слой, например гелий, воздух и т. д. Однако мощность, вырабатываемая машиной Вюлемье-Такониса, полностью расходуется на привод холодильной машины, что не позволяет использовать ее для получения полезной электрической энергии [1]
Известно выражение для определения максимального коэффициента полезного действия (к.п.д.) тепловой машины:

где Tmin минимальная температура цикла,
Tmax максимальная температура цикла.
Чем ниже Tmin, тем выше к.п.д. Однако, поскольку отвод теплоты обычно осуществляется в окружающую среду, то Tmin ограничена температурой окружающей среды [2]
Известна энергетическая установка с двигателем Стирлинга, предназначенная для подводного аппарата, которая включается в себя двигатель Стирлинга, систему подачи топливной смеси и систему охлаждения двигателя водой. Однако минимальная температура цикла не может быть ниже температуры охлаждающей забортной воды [3]
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, заключается в повышении к.п.д. двигателя Стирлинга.
Для достижения этого технического результата энергетическая установка с двигателем Стирлинга, включающая двигатель Стирлинга, систему подачи топливной смеси, систему охлаждения, снабжена тепловой машиной Вюлемье-Такониса, выполненной в виде механической замкнутой системы, причем отработанные газы от двигателя проходят через охладитель машины Вюлемье-Такониса.
Введение в состав энергетической установки с двигателем Стирлинга тепловой машины Вюлемье-Такониса позволяет получить новое свойство, заключающееся в использовании теплового потенциала отработанных газов для получения холода и снижения минимальной температуры цикла двигателя Стирлинга, что приводит к повышению его к.п.д.
На чертеже изображена энергетическая установка с двигателем Стирлинга.
Энергетическая установка с двигателем Стирлинга состоит из двигателя Стирлинга 1, системы подачи топливной смеси 2, машины Вюлемье-Такониса 3, системы комбинированного охлаждения двигателя Стирлинга 4, системы охлаждения машины Вюлемье-Такониса 5.
Двигатель Стирлинга 1 включает в себя поршневую группу 6, камеру сгорания 7 с встроенным в нее нагревателем 8, регенератор 9, холодильник 10 и кривошипно-шатунный механизм для передачи полезной работы (на чертеже не показан). Двигатель Стирлинга 1 через камеру сгорания 7 связан с системой подачи топливной смеси и отвода отработанных газов 2. В состав системы входят: устройство забора воздуха 11; теплообменник подогрева воздуха 12; канал 13 для подачи воздуха в камеру сгорания 7; трубопровод подачи топлива 14 с топливной форсункой 15; трубопровод отвода отработанных газов 16 с устройством для их выпуска в атмосферу 17. Система подачи топливной смеси и отвода отработанных газов 2 соединена с машиной Вюлемье-Такониса 3 через нагреватель 18, который с регенератором 19 и холодильником 20 составляет блок теплообменников линии двигателя машины Вюлемье- Такониса 3, а холодильник 21, регенератор 22 и охладитель 23 составляют линию холодильной машины Вюлемье-Такониса 3. Движение и порядок распределения рабочего тела машины Вюлемье-Такониса 3. Движение и порядок распределения рабочего тела внутри машины обеспечивается возвратно-поступательным движением поршневой группы 24. Для пуска машины предусмотрено устройство, связанное с приводом двигателя Стирлинга (не показано).
Система комбинированного охлаждения 4 двигателя Стирлинга 1 включает в себя трубопроводы циркуляции охлаждающей жидкости 25, которая контактирует через разделяющие поверхности с рабочими телами двигателя Стирлинга 1 и машины Вюлемье-Такониса 3, соответственно в холодильнике 10 и охладителе 23, а также с окружающей средой в радиаторе 26. Циркуляция охлаждающей жидкости осуществляется насосом 27.
Система охлаждения 5 машины Вюлемье-Такониса 3 состоит из радиатора 28, насоса 29 и трубопроводов 30, обеспечивающих циркуляцию воды через холодильники 20, 21.
Подача потока воздуха из окружающей среды в радиаторы 26, 28 осуществляется соответственно вентиляторами 31, 32. Привод вентиляторов 31, 32 и насосов 27, 29 осуществляется от распределительного вала двигателя Стирлинга 1 (не показан).
Энергетическая установка работает следующим образом.
В камеру сгорания 7 двигателя Стирлинга 1 подается воздух по каналу 13 из окружающей среды через заборное устройство 11, который предварительно подогревается в теплообменнике 12, и горючее, соответственно по трубопроводу 14, которое разбрызгивается с помощью форсунки 16. Образовавшееся в результате сгорания тепло передается рабочему телу двигателя Стирлинга 1 через нагреватель 8. Полученное тепло через теплообменники 8, 9, 10 реализуется в возвратно-поступательное движение поршневой группы 6, что позволяет получать полезную работу в виде механической или электрической энергии.
Отработанные газы из камеры сгорания 7 по трубопроводу 16 подаются в нагреватель 18 машины Вюлемье-Такониса 3, где отдают свое тепло рабочему телу машины, за счет которого, используя теплообменники 19, 20, 21, 22 и возвратно-поступательное движение поршневой группы 24, генерируется холод в охладителе 23. Отработанные газы из нагревателя 18 поступают в теплообменник 12, где остаточным теплом подогревается воздух, подаваемый в камеру сгорания 7, а затем через устройство 17 выпускается в атмосферу.
Получаемый в охладителе 23 холод используется для повышения к.п.д. двигателя Стирлинга 1, так как известно по формуле определения максимального к. п.д.

где Tmin минимальная температура цикла,
Tmax максимальная температура цикла, что чем ниже минимальная температура цикла, тем выше к.п.д. двигателя. Для этой цели охлаждаемая жидкость системы комбинированного охлаждения 4 после холодильника 10 сначала подается в радиатор 26, где охлаждается до температуры окружающей среды, отдавая полученное тепло от рабочего тела в холодильнике 10 потоку воздуха, прогоняемого через радиатор 26 с помощью вентилятора 31, а затем поступает в охладитель 23 по трубопроводам 25, где дополнительно охлаждается ниже температуры окружающей среды, отдавая тепло рабочему телу машины Вюлемье-Такониса. Охлажденная жидкость насосом 27 подается в холодильник 10, где снижает минимальную температуру цикла двигателя Стирлинга до значений ниже значения температуры окружающей среды.
Для охлаждения машины Вюлемье-Такониса насосом 29 подается вода в холодильники 20, 21, где ей передается тепло от рабочего тела машины, затем вода поступает в радиатор 28 по трубопроводам 30, где отдает полученное тепло воздуху из окружающей среды. Воздух прокачивается вентилятором 32.
Источники информации
1. Архипов А.М. Марфенина И.В. Микулин Е.И. Теория и расчет криогенных систем. М. Машиностроение, 1978. стр. 305.
2. Чирков Ю.Г. Занимательно об энергетике. М. Молодая гвардия, 1981. - стр.76.
3. Батырев А.Н. Кошеверов В.Д. Лейкин О.Ю. Корабельные ядерные энергетические установки зарубежных стран. С-Пб. Судостроение, 1994, стр.213 прототип.
Формула изобретения: Энергетическая установка с двигателем Стирлинга, состоящая из двигателя Стирлинга, системы охлаждения, системы подачи топливной смеси, отличающаяся тем, что снабжена тепловой машиной, работающей за счет теплоты отработанных газов двигателя и генерирующей холод, для снижения минимальной температуры цикла двигателя Стирлинга.