Комбінований тепловий приймач для одночасного живлення двигуна стірлінга від двох джерел енергії

Реферат: Теплоприймач теплообмінного циліндра двигуна Стірлінга скомбінований з двох одночасно працюючих теплоприймачів: теплового приймача, який може споживати регульований потік енергії від традиційного джерела невідновлювальної енергії на основі викопного палива, та додаткового теплоприймача, який встановлюється перед теплообмінним циліндром і живиться сонячною енергією, яка надходить через встановлений перед ним концентратор. UA 86215 U (54) КОМБІНОВАНИЙ ТЕПЛОВИЙ ПРИЙМАЧ ДЛЯ ОДНОЧАСНОГО ЖИВЛЕННЯ ДВИГУНА СТІРЛІНГА ВІД ДВОХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ UA 86215 U UA 86215 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до теплових машин і стосується двигунів зовнішнього згоряння двигунів Стірлінга, які зокрема використовують в поєднанні з електрогенераторами для виробництва електричної енергії ("Stirling Engines", G. Walker (1980), Clarenden Press, Oxford). Особливий інтерес викликають силові установки на основі двигуна Стірлінга, які живляться сонячною енергією (Y. Bravo, M. Carvalho, L.M. Serra, С. Monné, S. Alonso, F. Moreno, M. Muñoz. Environmental evaluation of dish-Stirling technology for power generation. Solar Energy, Volume 86, Issue 9, September 2012, Pages 2811-2825). Такі установки є екологічно чистими і мають коефіцієнт перетворення сонячної енергії в електричну співмірний, та навіть вищий, за коефіцієнт корисної дії напівпровідникових панелей (https://share.sandia.gov/news/resources/releases/2008/solargrid.html/ (official site of Sandia National Laboratories)). Головним недоліком роботи силових агрегатів, що працюють від відновлювальних джерел енергії (сонячної і вітрової), є породжена природними факторами (добовими змінами дня і ночі, змінами пір року, погодних і кліматичних умов) нестабільність надходження цих видів енергії в точку розташування установки. Ця нестабільність є об'єктивним чинником і не може бути ліквідована, якщо живити силові агрегати лише вказаними видами енергії. Домогтися стабільної роботи таких установок можна, лише поєднавши їхню роботу з роботою агрегатів, що працюють на невідновлювальних джерелах енергії. Так, наприклад, вітрильники доповнюють двигунами внутрішнього згоряння з трансмісією на гвинт. В основу корисної моделі поставлено задачу домогтися стабільної роботи двигуна Стірлінга, вдавшись до одночасного його живлення двома джерелами енергії, одне з яких є традиційним джерелом невідновлювальної енергії на основі викопного палива, а інше - дарової, сонячної. При цьому передбачається, що відповідний пристрій керування контролює співвідношення потужностей, споживаних з різних джерел енергії, і демпфуючи таким чином нестабільність надходження сонячної енергії, підтримує роботу двигуна в заданому режимі. Поставлена задача вирішується тим, що комбінований теплоприймач для одночасного живлення двигуна Стірлінга може одночасно споживати теплову енергію від двох джерел енергії, одне з яких є джерелом дармової сонячної енергії, а друге - традиційним джерелом енергії, від якого надходить регульований потік енергії, отриманої при згорянні органічного палива. Комбінований тепловий приймач теплообмінного циліндра двигуна Стірлінга, що живиться сонячною енергією, яка надходить через концентратор, поєднується з теплоприймачем, який може споживати регульований потік енергії від традиційного джерела невідновлювальної енергії на основі викопного палива. На кресленні (фіг. 1) зображена схема одночасного живлення двигуна Стірлінга від двох джерел енергії, яка складається з теплоприймача енергії з джерела невідновлювальної енергії, генератора теплової енергії, утвореної від спалювання органічного палива з регулятором її потоку, та теплоприймача сонячної енергії з концентратором сонячної енергії: 1 - теплообмінний циліндр з поршнем-витискачем; 2 - теплоприймач енергії з джерела невідновлюваної енергії: 3 - генератор теплової енергії, утвореної від спалювання органічного палива та регулятор її потоку; 4 - диск-теплоприймач сонячної енергії; 5 - концентратор сонячної енергії. Для стабільнішої роботи двигуна Стірлінга можливо також встановити регулятор потоку сонячної енергії (фіг. 2): 1 - теплообмінний циліндр з поршнем-витискачем; 2 - теплоприймач енергії з джерела невідновлюваної енергії: 3 - генератор теплової енергії, утвореної від спалювання органічного палива та регулятор її потоку; 4 - диск-теплоприймач сонячної енергії; 5 - концентратор сонячної енергії; 6 - регулятор потоку сонячної енергії. Вдень за наявності потоку енергії сонячного випромінювання двигун Стірлінга працює переважно від неї, споживаючи її через додатковий диск-теплоприймач сонячної енергії 4, закріплений на теплообмінному циліндрі 1. Оскільки потік сонячної енергії змінний в часі, то завдяки традиційному приймачу теплової енергії 3, що здатен приймати і регульовано передавати двигуну енергію від спалювання органічного палива, досягається стабільна робота двигуна. На фіг. 3 приведені результати експериментів, в яких двигун Стірлінга одночасно живиться від двох джерел енергії - теплової та променевої, а саме: співвідношення часток теплової і 1 UA 86215 U променевої енергії при одночасному живленні двигуна за умови підтримки сталого числа його обертів (v=256 об./хв). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Теплоприймач теплообмінного циліндра двигуна Стірлінга, який відрізняється тим, що скомбінований з двох одночасно працюючих теплоприймачів: теплового приймача, який може споживати регульований потік енергії від традиційного джерела невідновлювальної енергії на основі викопного палива, та додаткового теплоприймача, який встановлюється перед теплообмінним циліндром і живиться сонячною енергією, яка надходить через встановлений перед ним концентратор. 2 UA 86215 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3