Двигун теплового стиску

Двигун теплового стиску, що містить компресор теплового стиску з патрубком підведення робочого тіла і секторами підведення і відведення тепла, що охоплюють частину поверхні ротора з комірками постійного об'єму, попарно з'єднаними каналами, виконаними в статорі паралельно один одному, і розширювальну машину з патрубками підведення і відведення робочого тіла, перший з яких сполучений із сектором підведення тепла, який відрізняється тим, що в компресорі теплового стиску розміщена форсунка подачі низькокиплячого органічного робочого тіла, патрубок відведення робочого тіла від розширювальної машини і сектор відведення тепла компресора теплового стиску підключені до парової порожнини сепаратора, рідинна порожнина якого послідовно сполучена з баком збору конденсату, насосом і форсункою подачі низькокиплячого органічного робочого тіла. Корисна модель відноситься до двигунобудування і може бути використаний при перетворенні теплової енергії в механічну роботу. Відомий двигун теплового стиску, що містить комірки постійного об'єму, розташовані діаметрально протилежно на роторі і з'єднані попарно каналами та наповнені робочим середовищем. Кожна діаметрально протилежна пара комірок постійного об'єму, з'єднана попарно між собою каналами, є окремою герметичною системою і утворює коромисло, що має за центр обертання вал [див. Деклараційний Патент України № 12479, МПК F 63 G 7/04, F 03 G 3/00, опубл. 28.02.97, бюл. №1]. Недоліком відомого двигуна є невисока питома потужність, що обумовлено використанням тільки гравітаційних сил, що забезпечують обертання ротора з дисбалансом мас щодо його осі. Таким чином, для одержання високих значень обертаючого моменту необхідно мати високий дисбаланс мас і, як наслідок, великі габаритні розміри пристрою. Іншим серйозним недоліком двигуна є низька ефективність роботи установки через відсутність процесу стиску робочого тіла до початку підведення тепла в робочому циклі установки, що відповідно до принципів Карно не дозволяє одержати високе значення термічного ККД. За прототип обраний двигун теплового стиску, що містить компресор теплового стиску з патрубком підведення робочого тіла і секторами підведення і відведення тепла, що охоплюють частину поверхні ротора з комірками постійного об'єму, попарно з'єднаними каналами, виконаними в статорі паралельно один одному, і розширювальну машину з патрубками підведення і відведення робочого тіла, перший з який сполучений із сектором підведення тепла [див. Деклараційний Патент України № 35492А, МПК F 03 G 7/06, опубл. 15.03.01, бюл. №2]. Недоліком відомого пристрою є невисокий ККД внаслідок низьких ступенів стиску робочого тіла в компресорі теплового стиску, а також невисокого масового розходу через розширювальну машину, оскільки процес перетворення надлишкового тиску в механічну роботу в розширювальній машині, при використанні як робоче тіло повітря, відбувається неефективно. Збільшення розходу робочого тіла через розширювальну машину призводить до різкого зниження тиску попереднього стиску в компресорі теплового стиску, і, як наслідок, зниження ефективності роботи. Зниження ККД у реальних установках обумовлено також витоками робочого тіла крізь сполучення ротора зі статором, негативний вплив яких, при відносно низьких відборах робочого тіла на розширювальну машину, є значним. Малі витрати робочого тіла крізь розширюва 00 о> 7849 льну машину, у свою чергу, обумовлює невисоку агрегатну потужність установки В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення двигуна теплового стиску шляхом, розміщення в компресорі теплового стиску форсунки подачі низькокиплячого органічного робочого тіла, що забезпечує, з одного боку, помітне підвищення максимального тиску циклу, а з іншого боку - дає можливість підвищити витрати робочого тіла через розширювальну машину Збільшення масових витрат робочого тіла через розширювальну машину відбувається також за рахунок збільшення його ЩІЛЬНОСТІ, що обумовлено наявністю пари низькокиплячего органічного робочого тіла Крім того, двигун теплового стиску оснащений сепаратором, баком збору конденсату і насосом, що дозволить виключити втрати низькокиплячего органічного робочого тіла в атмосферу і здійснити безупинну подачу низькокиплячего органічного робочого тіла у форсунку Розміщення форсунки подачі низькокиплячего органічного робочого тіла в компресорі теплового стиску дозволяє здійснити упорскування низькокиплячего органічного робочого тіла в компресор теплового стиску, де в процесі підведення тепла відбувається перехід його з рідинного в пароподібний стан, що дозволяє здійснити робочий процес з більш високим максимальним тиском при незмінній, у порівнянні з прототипом, температурі джерела тепла Значне збільшення максимального тиску в двигуні теплового стиску дозволяє робити більший відбір робочого тіла до розширювальної машини, не знижуючи тиску попереднього стиску Збільшення масових витрат робочого тіла через розширювальну машину відбувається також за рахунок збільшення його ЩІЛЬНОСТІ, ЩО обумовлено наявністю пари низькокиплячего органічного робочого тіла Сполучення патрубка відведення робочого тіла від розширювальної машини і сектора відведення тепла із сепаратором спрямовано на запобігання втрат низькокиплячего органічного робочого тіла в атмосферу Сполучення рідинної порожнини сепаратора з баком збору конденсату низькокиплячего органічного робочого тіла, насосом і форсункою подачі низькокиплячего органічного робочого тіла дозволяє здійснити безупинну подачу низькокиплячего органічного робочого тіла в сектор підведення тепла компресора теплового стиску Сутність корисної моделі пояснюється кресленням, де зображений двигун теплового стиску Двигун теплового стиску містить компресор теплового стиску з патрубком 1 підведення робочого тіла і секторами підведення 2 і відведення З тепла, що охоплюють частину поверхні ротора 4 з комірками 5 постійного об'єму, попарно з'єднаними каналами 6, виконаними в статорі 7 паралельно один одному, і розширювальну машину 8 з патрубками підведення 9 і відведення 10 робочого тіла Патрубок підведення 9 робочого тіла сполучений із сектором підведення тепла 2 Патрубок відведення 10 робочого тіла від розширювальної машини 8 і сектор відведення тепла 3 сполучені із паровою порожниною сепаратора 11, рідинна порожнина якого послідовно сполучена з баком 12 збору конденсату, насосом 13 і форсункою 14 подачі низькокиплячего органічного робочого тіла Двигун теплового стиску працює наступним чином При обертанні ротора 4 кожна з комірок постійного об'єму 5 з попередньо стиснутим робочим тілом послідовно сполучається із сектором підведення 2 тепла, де в результаті підведення тепла відбувається випаровування низькокиплячего органічного робочого тіла, подаваного форсункою 14 подачі низькокиплячего органічного робочого тіла, і підігрів робочого тіла, у результаті чого температура і тиск робочого тіла підвищуються Частина робочого тіла через патрубок підведення 9 відводиться до розширювальної машини 8, де енергія надлишкового тиску перетворюється в механічну роботу Інша частина робочого тіла повертається в комірки 5 У процесі подальшого обертання ротора 4 комірка 5 послідовно сполучається з каналами 6, виконаними в статорі 7, через які частка робочого тіла переноситься на суміжні, стосовно каналу 6 комірки 5 ротора 4 Таким чином, в міру того як розглянута комірка 5 наближається до сектора відведення 3 тепла у результаті послідовного відведення робочого тіла через канали 6 тиск у комірці 5 знижується При сполученні комірки 5 із сектором відведення 3 тепла відбувається очищення комірки 5 і наповнення іі свіжим повітрям з патрубка 1 підведення робочого тіла, унаслідок чого середня температура в комірці 5 знижується, і встановлюється атмосферний тиск При подальшому обертанні ротора 4 комірка 5 послідовно сполучається з каналами 6, через які здійснюється, підведення робочого тіла від суміжних комірок 5, що супроводжується східчастим підвищенням тиску і температури в комірці 5 Таким чином, у комірці 5, до моменту сполучення її із сектором підведення 2 тепла, встановлюється тиск попереднього стиску, а при сполученні із сектором 2, внаслідок підведення тепла, у комірці 5 встановлюється максимальний тиск циклу Після відведення частини робочого тіла до розширювальної машини 8 цикл повторюється Робоче тіло, що містить пару низькокиплячего органічного робочого тіла, з патрубка 10 відведення робочого тіла від розширювальної машини 8 і сектора відведення 3 тепла направляється в сепаратор 11, де відбувається відділення пари низькокиплячего органічного робочого тіла від повітря Із сепаратора 11 повітря направляється в атмосферу, а конденсат низькокиплячего органічного робочого тіла - у бак 12 збору конденсату, звідки низькокипляче органічне робоче тіло насосом 13 направляється у форсунку 14 подачі низькокиплячего органічного робочого тіла Описаний процес здійснюється в кожній комірці ротора, що забезпечує безупинну роботу двигуна теплового стиску До переваг запропонованого технічного рішення, у порівнянні з прототипом варто віднести наступне • підвищення коефіцієнта корисної ди за рахунок більш повного використання тепла утилізаційного контуру, • можливість реалізації більшої потужності за рахунок підвищення КІЛЬКОСТІ робочого тіла, що 7849 проходить через розширювальну машину, • можливість використання теплової енергїі низького температурного потенціалу Економічний ефект від використання корисної моделі утворюється за рахунок більш ефективного використання теплової енергії. ФІГ. Комп'ютерна верстка Д Дорошенко Підписне Тираж 28 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул Урицького, 45, м Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності', вул Глазунова, 1, м Київ-42, 01601