AT507217B1

AT507217B1 - PROCESS FOR USE OF HEAT

Info

Publication number: AT507217B1
Application number: AT19752008A
Authority: AT
Original assignee: Htps Hirschmanner Kg
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-03-15
Also published as: WO2010070034A2; AT507217A4; WO2010070034A3; EP2376838A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung von Wärme, bei dem ein Arbeitsmedium im Inneren eines schnell rotierenden Rotors (5) in thermischen Kontakt mit einer inneren Wärmeübergangsfläche (6a) eines ringförmigen Gasraums (6) gebracht wird, um Wärme bei einer niedrigen Temperatur abzugeben und bei dem ein Arbeitsmedium mit einer äußeren Wärmeübergangsfläche (6b) des ringförmigen Gasraums (6) gebracht wird, um Wärme bei einer höheren Temperatur aufzunehmen. Ein verbesserter Wirkungsgrad wird dadurch erreicht, dass die Wärmeübertragung im Bereich der inneren Wärmeübergangsfläche (6a) durch Wärmestrahlung vorzugsweise über radiale Lamellen (9, 10) erfolgt, die einerseits mit dem Gasraum (6) und andererseits mit dem Arbeitsmedium thermisch in Verbindung stehen.Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for using heat, in which a working medium in the interior of a rapidly rotating rotor (5) is brought into thermal contact with an inner heat transfer surface (6a) of an annular gas space (6) to release heat at a low temperature and wherein a working medium having an outer heat transfer surface (6b) of the annular gas space (6) is brought to receive heat at a higher temperature. An improved efficiency is achieved in that the heat transfer in the region of the inner heat transfer surface (6a) by thermal radiation preferably via radial blades (9, 10), which are thermally connected on the one hand with the gas space (6) and on the other hand with the working medium.Weiter The invention relates to a device for carrying out the method.

Description

österreichisches Patentamt AT507 217 B1 2010-03-15Austrian Patent Office AT507 217 B1 2010-03-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung von Wärme, bei dem ein Arbeitsmedium im Inneren eines schnell rotierenden Rotors in thermischen Kontakt mit einer inneren Wärme-übergangsfläche eines ringförmigen Gasraums gebracht wird, um Wärme bei einer niedrigen Temperatur abzugeben und bei dem ein Arbeitsmedium mit einer äußeren Wärmeübergangs-fläche des ringförmigen Gasraums gebracht wird, um Wärme bei einer höheren Temperatur aufzunehmen.Description: The invention relates to a method of utilizing heat in which a working medium inside a rapidly rotating rotor is brought into thermal contact with an internal heat transfer surface of an annular gas space to release heat at a low temperature and at Working medium with an outer heat transfer surface of the annular gas space is brought to absorb heat at a higher temperature.

[0002] Verfahren zur Nutzung der Wärme im obigen Sinn kann man grob einteilen in Kreisprozesse zur Gewinnung von mechanischer Arbeit aus Wärmeenergie und in Verfahren zur Umwandlung von Wärmeenergie, beispielsweise im Sinne einer Wärmepumpe, bei denen Wärme von einem Temperaturniveau auf ein anderes Temperaturniveau gebracht wird. Die Anmelder der vorliegenden Anmeldung haben solche Verfahren entwickelt, bei denen schnelllaufende Zentrifugen eingesetzt werden, die einen im Wesentlichen ringförmigen Gasraum aufweisen. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der WO 2005/049973 A offenbart. Weitere bekannte Verfahren sind aus der DE 38 12 928 A oder der DE 38 07 783 A zu entnehmen.Method for using the heat in the above sense can be roughly divided into cycles for obtaining mechanical work from heat energy and in processes for the conversion of heat energy, for example in the sense of a heat pump in which heat is brought from one temperature level to another temperature level , Applicants have developed such methods using high speed centrifuges having a substantially annular gas space. Such a method is disclosed, for example, in WO 2005/049973 A. Further known methods can be taken from DE 38 12 928 A or DE 38 07 783 A.

[0003] Um solche Verfahren wirtschaftlich einsetzen zu können, sind extrem hohe Drehzahlen der Zentrifuge erforderlich und es ist notwendig, die Reibungsverluste so gering wie möglich zu halten. Überdies werden hohe Anforderungen an den Wärmeübergang gestellt, so dass die Realisierung solcher Verfahren schwierig ist.In order to use such methods economically, extremely high speeds of the centrifuge are required and it is necessary to keep the friction losses as low as possible. Moreover, high demands are placed on the heat transfer, so that the realization of such methods is difficult.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der oben beschriebenen Art insbesondere so wie es aus der erstgenannten Druckschrift der Anmelder der vorliegenden Anmeldung beschrieben ist, so weiterzubilden, dass optimale Wirkungsgrade und eine Möglichkeit der wirtschaftlichen Anwendung erreicht werden. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben, die dem obigen Kriterium genügt.Object of the present invention is to develop a method of the type described above in particular as it is described in the first-mentioned document of the applicant of the present application, so that optimal efficiencies and a possibility of economic application can be achieved. Another object of the present invention is to provide an apparatus for carrying out such a method which satisfies the above criterion.

[0005] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben dadurch gelöst, dass die Wärmeübertragung im Bereich der inneren Wärmeübergangsfläche durch Wärmestrahlung vorzugsweise über radiale Lamellen erfolgt, die einerseits mit dem Gasraum und andererseits mit dem Arbeitsmedium thermisch in Verbindung stehen.According to the invention, these objects are achieved in that the heat transfer takes place in the region of the inner heat transfer surface by heat radiation, preferably via radial lamellae, which are thermally connected on the one hand with the gas space and on the other hand with the working medium.

[0006] Allgemein wird in thermischen Maschinen der Wärmetransport primär durch Wärmeleitung und durch Konvektion bewerkstelligt. Wärmeleitung findet beispielsweise in den Wärmeübertragungsflächen von Wärmetauschern statt, als Konvektion wird der Wärmetransport durch Bewegung eines Arbeitsmediums oder Wärmeträgermediums bezeichnet. In der Regel handelt es sich dabei um erzwungene Konvektion, bei der das Wärmeträgermedium durch Pumpen bewegt wird. Für die meisten bisher realisierten praktischen Anwendungen haben sich diese Wärmetransportmechanismen als effizient und praktikabel erwiesen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass für Verfahren der oben beschriebenen Art in Zusammenhang mit der schnelllaufenden Zentrifuge Probleme auftreten, die eine praktische Umsetzung zu wirtschaftlichen Bedingungen behindern.Generally, in thermal engines, the heat transfer is accomplished primarily by heat conduction and convection. Heat conduction takes place, for example, in the heat transfer surfaces of heat exchangers, as convection, the heat transfer by movement of a working medium or heat transfer medium is called. In general, this is forced convection, in which the heat transfer medium is moved by pumping. For most practical applications realized so far, these heat transport mechanisms have proven to be efficient and practical. It has been found, however, that problems occur in processes of the type described above in connection with the high-speed centrifuge, which hinder a practical conversion to economic conditions.

[0007] Überraschenderweise können diese Probleme dadurch vermieden werden, dass zumindest im Bereich der inneren Wärmeübergangsfläche eine Wärmeübertragung durch Strahlung eingesetzt wird. Auf diese Weise können die Verluste durch mechanische Reibung wesentlich verringert werden, was den Gesamtwirkungsgrad entsprechend verbessert. Um die an sich geringere Wärmemenge auszugleichen, die durch Strahlung übertragen werden kann, ist es von besonderem Vorteil, wenn die Wärmeübergangsflächen als radiale Lamellen ausgebildet sind, so dass die Übertragungsflächen entsprechend vergrößert werden. Ein zusätzlicher Vorteil der Übertragung über radiale Lamellen liegt darin, dass die Abstände zwischen den Wärmeübergangsflächen sehr gering gehalten werden können.Surprisingly, these problems can be avoided in that at least in the region of the inner heat transfer surface heat transfer by radiation is used. In this way, the losses can be substantially reduced by mechanical friction, which improves the overall efficiency accordingly. To compensate for the smaller amount of heat that can be transmitted by radiation, it is particularly advantageous if the heat transfer surfaces are formed as radial lamellae, so that the transfer surfaces are increased accordingly. An additional advantage of the transmission via radial lamellae is that the distances between the heat transfer surfaces can be kept very low.

[0008] Wie bereits oben ausgeführt, kann das Verfahren der oben beschriebenen Art als Wärmekraftprozess ausgebildet sein, bei dem mechanische Arbeit gewonnen wird, indem das 1/6 österreichisches Patentamt AT507 217B1 2010-03-15As already stated above, the method of the type described above may be formed as a heat power process in which mechanical work is obtained by the 1/6 Austrian Patent Office AT507 217B1 2010-03-15

Arbeitsmedium in einem Kreislauf geführt wird, bei dem es zunächst an der inneren Wärmeübergangsfläche abgekühlt wird, danach verdichtet wird, danach an der äußeren Wärmeübergangsfläche erwärmt wird und danach unter Gewinnung mechanischer Arbeit entspannt wird.Working medium is circulated in which it is first cooled to the inner heat transfer surface, then compressed, then heated to the outer heat transfer surface and then relaxed to obtain mechanical work.

[0009] Alternativ ist es jedoch auch möglich, dass das Arbeitsmedium in einem Kreislauf geführt wird, bei dem es zunächst an der inneren Wärmeübergangsfläche abgekühlt wird, danach vorzugsweise in einem Umgebungswärmetauscher erwärmt wird, danach an der äußeren Wärmeübergangsfläche weiter erwärmt wird und danach die Wärme an einen Verbraucher abgibt. Ein solcher Prozess entspricht dem einer Wärmepumpe. Im Fall von Kühlbedarf kann das Arbeitsmedium nach dem Durchströmen der inneren Wärmeübergangsfläche selbstverständlich auch zum Kühlen verwendet werden.Alternatively, however, it is also possible that the working medium is guided in a circuit in which it is first cooled to the inner heat transfer surface, then preferably heated in an ambient heat exchanger, then further heated to the outer heat transfer surface and then the heat to a consumer. Such a process corresponds to that of a heat pump. In the case of cooling demand, the working medium after flowing through the inner heat transfer surface can of course also be used for cooling.

[0010] Eine besonders einfache und effiziente Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahren ist gewährleistet, wenn das Arbeitsmedium im Wesentlichen in Axialrichtung durch den Rotor geführt wird. Besonders günstig ist es dabei, wenn im Rotor eine Temperaturdifferenz von mindestens 100 K, vorzugsweise von mindestens 300 K und besonders vorzugsweise von mindestens 500 K aufgebaut wird. Auf diese Weise werden hohe Wirkungsgrade erreicht.A particularly simple and efficient embodiment of the method according to the invention is ensured when the working medium is guided substantially in the axial direction through the rotor. It is particularly advantageous if a temperature difference of at least 100 K, preferably of at least 300 K and particularly preferably of at least 500 K is built up in the rotor. In this way, high efficiencies are achieved.

[0011] Weiters betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Nutzung von Wärme in mechanische Arbeit, mit einem Rotor, in dem ein im Wesentlichen ringförmiger Gasraum angeordnet ist, an dessen innerem Umfang ein erster Wärmetauscher vorgesehen ist und an dessen äußerem Umfang ein zweiter Wärmetauscher vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass der erste Wärmetauscher ortsfeste Wärmetauscherflächen und rotierende Wärmetauscherflächen aufweist, zwischen denen die Wärmeübertragung primär durch Strahlung erfolgt. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt einen hohen Wirkungsgrad dank geringst möglicher mechanischer Verluste. Besonders günstig ist - wie bereits oben ausgeführt - wenn die ortsfesten Wärmetauscherflächen und die rotierenden Wärmetauscherflächen als radiale Lamellen ausgebildet sind, die ineinandergreifend angeordnet sind. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn erste Lamellen fest mit einer starren Längsachse verbunden sind und wenn zweite Lamellen mit der Innenwand des Gasraums verbunden sind. Auf diese Weise wird ein besonders robuster und einfacher mechanischer Aufbau erreicht. Vorteilhafter Weise durchströmt dabei das Arbeitsmedium die starre Längsachse in Längsrichtung.Furthermore, the present invention relates to a device for using heat in mechanical work, with a rotor in which a substantially annular gas space is arranged, on the inner circumference of a first heat exchanger is provided and provided on the outer circumference of a second heat exchanger is. According to the invention, it is provided that the first heat exchanger has fixed heat exchanger surfaces and rotating heat exchanger surfaces, between which heat is transferred primarily by radiation. A device according to the invention has a high efficiency thanks to the lowest possible mechanical losses. Is particularly favorable - as stated above - when the stationary heat exchanger surfaces and the rotating heat exchanger surfaces are formed as radial lamellae, which are arranged intermeshing. It is particularly advantageous if first fins are firmly connected to a rigid longitudinal axis and if second fins are connected to the inner wall of the gas space. In this way, a particularly robust and simple mechanical construction is achieved. Advantageously, the working medium flows through the rigid longitudinal axis in the longitudinal direction.

[0012] Die Oberflächen der Lamellen sind bevorzugt profiliert ausgebildet, beispielsweise in der Form von kleinen pyramidenförmigen Erhebungen, was dazu dient, die Oberfläche zur Strahlungsübertragung zu vergrößern.The surfaces of the lamellae are preferably formed profiled, for example in the form of small pyramidal elevations, which serves to increase the surface for radiation transmission.

[0013] Um die mechanischen Widerstände zu minimieren ist es weiters von besonderem Vorteil, wenn die Zwischenräume zwischen den ortsfesten Wärmetauscherflächen und den rotierenden Wärmetauscherflächen evakuiert sind, wobei der Druck in den Zwischenräumen vorzugsweise kleiner ist als 1 mbar, vorzugsweise kleiner als 0,1 mbar. Durch die Evakuierung wird zwar der konvektive Wärmetransport zwischen den Wärmeübergangsflächen auf nahezu Null reduziert, was aber im Sinn der vorliegenden Erfindung durchaus beabsichtigt ist, da der Wärmetransport ja primär durch Strahlung erfolgen soll. Gleichzeitig werden aber auch die Verluste bedingt durch die Viskosität der Luft entsprechend reduziert, was die oben beschriebenen Vorteile ergibt.In order to minimize the mechanical resistance, it is also particularly advantageous if the interstices between the stationary heat exchanger surfaces and the rotating heat exchanger surfaces are evacuated, wherein the pressure in the interstices is preferably less than 1 mbar, preferably less than 0.1 mbar , Although the evacuation reduces the convective heat transfer between the heat transfer surfaces to almost zero, this is certainly intended in the sense of the present invention, since the heat transfer is supposed to take place primarily by radiation. At the same time, however, the losses due to the viscosity of the air are correspondingly reduced, which results in the advantages described above.

[0014] Analog zu den Verhältnissen am ersten Wärmetauscher ist es ebenfalls von besonderem Vorteil, wenn der zweite Wärmetauscher ortsfeste Wärmetauscherflächen und rotierende Wärmetauscherflächen aufweist, zwischen denen die Wärmeübertragung primär durch Strahlung erfolgt. Auch hier steht die Verringerung der Reibungsverluste im Vordergrund. An dieser Stelle ist es gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die ortsfesten Wärmetauscherflächen und die rotierenden Wärmetauscherflächen des zweiten Wärmetauschers mit einer die Oberfläche vergrößernden Struktur versehen ist, die etwa mit kleinen pyramidenförmigen Erhebungen ausgestaltet ist. Es ist auch möglich, dass die ortsfesten Wärmetauscherflächen und die rotierenden Wärmetauscherflächen des zweiten Wärmetauschers kegelstumpfförmige Flächen ausgebildet sind, die gegeneinander gerichtet sind. Es hat sich herausgestellt, dass kegelstumpfförmige Flächen hier besonders geeignet sind, um die 2/6 österreichisches Patentamt AT507 217B1 2010-03-15 Wärmeübergangsflächen entsprechend zu vergrößern. Um die mechanischen Belastungen zu Folge der Fliehkräfte gering zu halten, wird jedoch an dieser Stelle in der Regel von der Verwendung von Lamellen abgesehen, um die erreichbaren Drehzahlen nicht einzuschränken. Die etwas ungünstigere Geometrie der kegelstumpfförmigen Wärmetauscherflächen im Vergleich zu den Lamellen fällt hier nicht ins Gewicht, da aufgrund der größeren Umfangsfläche an der Außenseite des Rotors ohnehin mehr Fläche zur Verfügung steht und andererseits aufgrund der hier vorliegenden höheren Temperaturen der Wärmeübergang durch Strahlung entsprechend verbessert ist. Aber auch in diesem Bereich ist es günstig, wenn die Zwischenräume zwischen den ortsfesten Wärmetauscherflächen und den rotierenden Wärmetauscherflächen des zweiten Wärmetauschers evakuiert sind, wobei der Druck vorzugsweise kleiner ist als 1 mbar, vorzugsweise kleiner als 0,1 mbar.Analogous to the conditions at the first heat exchanger, it is likewise of particular advantage if the second heat exchanger has stationary heat exchanger surfaces and rotating heat exchanger surfaces, between which heat is transferred primarily by radiation. Again, the reduction of friction losses in the foreground. At this point, it is provided according to a preferred embodiment of the invention that the stationary heat exchanger surfaces and the rotating heat exchanger surfaces of the second heat exchanger is provided with a surface enlarging structure, which is designed approximately with small pyramidal elevations. It is also possible that the stationary heat exchanger surfaces and the rotating heat exchanger surfaces of the second heat exchanger are formed frusto-conical surfaces which are directed towards each other. It has been found that frusto-conical surfaces are particularly suitable here for correspondingly enlarging the heat transfer surfaces. In order to keep the mechanical loads due to the centrifugal forces low, but apart from the use of fins at this point, in order not to limit the achievable speeds. The somewhat unfavorable geometry of the frusto-conical heat exchanger surfaces in comparison to the lamellae is not significant here, because due to the larger peripheral surface on the outside of the rotor anyway more surface available and on the other hand is improved due to the higher temperatures here, the heat transfer by radiation accordingly. But even in this area, it is advantageous if the spaces between the stationary heat exchanger surfaces and the rotating heat exchanger surfaces of the second heat exchanger are evacuated, wherein the pressure is preferably less than 1 mbar, preferably less than 0.1 mbar.

[0015] Eine weitere Verringerung der Reibungsverluste kann dadurch erreicht werden, dass der Rotor über Magnetlager gelagert ist.A further reduction of the friction losses can be achieved, that the rotor is mounted on magnetic bearings.

[0016] In der Folge wird die vorliegende Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.As a result, the present invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in FIGS.

[0017] Es zeigen Fig. 1 schematisch eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Schnitt und Fig. 2 ein Detail einerweiteren Ausführungsvariante.1 shows schematically a first embodiment of the device according to the invention in section and Fig. 2 shows a detail of a further embodiment variant.

[0018] Die Vorrichtung von Fig. 1 besteht allgemein aus einer Zentrifuge 1 mit einem feststehenden Gehäuse 2 und einer in dem Gehäuse 2 angeordneten starren Achse 3.The apparatus of Fig. 1 generally consists of a centrifuge 1 with a fixed housing 2 and a housing 2 arranged in the rigid axis. 3

[0019] An der Achse 3 ist über Magnetlager 4 ein schnelllaufender Rotor gelagert, der sich typischerweise mit einer Drehzahl von 50.000 min'1 dreht. Im Rotor 5 ist ein ringförmiger Gasraum 6 angeordnet, der eine innere Wärmeübergangsfläche 6a und eine äußere Wärmeübergangsfläche 6b aufweist. Innerhalb der inneren Wärmeübergangsfläche 6a ist ein erster Wärmetauscher 7 angeordnet, der aus ineinandergreifend angeordneten Lamellen 9, 10 besteht. Dabei sind erste Lamellen 9 fest mit der Längsachse 3 verbunden, während zweite Lamellen 10 als Teile des Rotors 5 ausgebildet sind und mit der Innenwand des Gasraumes 6 in gutem thermischen Kontakt stehen. Der Zwischenraum 11 zwischen den Lamellen 9, 10 ist unter Berücksichtigung der erzielbaren Toleranzen so klein wie möglich ausgebildet und auf einen Druck von weniger als 10'3 mbar, vorzugsweise weniger als 10-4 mbar und besonders vorzugsweise weniger als 10'5 mbar evakuiert. Die ortsfesten Wärmetauscherflächen 9a der ersten Lamellen 9 stehen somit durch Wärmestrahlung thermisch in Kontakt mit den rotierenden Wärmetauscherflächen 10a der zweiten Lamellen 10.On the axis 3, a high-speed rotor is mounted on magnetic bearings 4, which typically rotates at a speed of 50,000 min'1. In the rotor 5, an annular gas space 6 is arranged, which has an inner heat transfer surface 6a and an outer heat transfer surface 6b. Within the inner heat transfer surface 6a, a first heat exchanger 7 is arranged, which consists of interleaved lamellae 9, 10. Here, first fins 9 are fixedly connected to the longitudinal axis 3, while second fins 10 are formed as parts of the rotor 5 and are in good thermal contact with the inner wall of the gas chamber 6. Taking into account the achievable tolerances, the intermediate space 11 between the lamellae 9, 10 is made as small as possible and evacuated to a pressure of less than 10'3 mbar, preferably less than 10-4 mbar and particularly preferably less than 10'5 mbar. The stationary heat exchanger surfaces 9a of the first fins 9 are thus thermally in contact with the rotating heat exchanger surfaces 10a of the second fins 10 by thermal radiation.

[0020] Die Zufuhr von Wärme in die Vorrichtung erfolgt über ein Arbeitsmedium, das in einem in Längsrichtung verlaufenden Strömungskanal 12 innerhalb der Längsachse 3 in Längsrichtung strömt. An der Außenseite des Gehäuses 2 ist ein weiterer Wärmetauscher 8 zur Abfuhr der Wärme vorgesehen, wie dies durch die Pfeile 13 angedeutet ist. Dies kann beispielsweise über einen hier nicht dargestellten Flüssigkeitswärmetauscher erfolgen.The supply of heat into the device via a working medium which flows in a longitudinal flow channel 12 within the longitudinal axis 3 in the longitudinal direction. On the outside of the housing 2, a further heat exchanger 8 is provided for dissipating the heat, as indicated by the arrows 13. This can be done for example via a liquid heat exchanger, not shown here.

[0021] In Fig. 2 ist eine besonders vorteilhafte Ausführung des zweiten Wärmetauschers 8 gezeigt. Am Rotor 5 sind dabei kegelstumpfförmige Flächen 14 ausgebildet, die über Wärmestrahlung entsprechend der Pfeile 15 mit zugeordneten kegelstumpfförmigen Flächen 16 des Gehäuses 2 in thermischem Kontakt stehen.In Fig. 2, a particularly advantageous embodiment of the second heat exchanger 8 is shown. On the rotor 5 while frusto-conical surfaces 14 are formed, which are on thermal radiation corresponding to the arrows 15 with associated frustoconical surfaces 16 of the housing 2 in thermal contact.

[0022] Bei der Ausführungsvariante von Fig. 1 sind die Lamellen 9, 10 als im Wesentlichen zylindrische Scheiben dargestellt. Es ist im Rahmen der Erfindung alternativ auch möglich, die Lamellen 9, 10 an ihren jeweiligen Enden im Längsschnitt spitz zulaufend zu gestalten. Die Wärmeübergangsflächen 6a, 6b sind in Fig. 1 glatt dargestellte, es ist hier allerdings auch möglich zur Verbesserung des Wärmeüberganges, eine entsprechende Profilierung vorzusehen. Der Gasraum 6 ist vorzugsweise mit einem Gas mit höherer Atommasse bzw. Molekülmasse gefüllt, wie etwa Argon oder halogenierten Kohlenwasserstoffen. Insbesondere ist es vorteilhaft möglich, Gasgemische von Gasen mit unterschiedlichen Atommassen bzw. Molekülmassen zu verwenden. Dabei liegt im statischen Fall, d.h. bei nicht rotierendem Rotorder Druck im Bereich von 1 bar bis 20 bar. Bei einem Rotor mit einem Außendurchmesser von 300 mm können typi- 3/6In the embodiment of Fig. 1, the slats 9, 10 are shown as substantially cylindrical slices. It is alternatively also possible within the scope of the invention for the lamellae 9, 10 to be tapered at their respective ends in longitudinal section. The heat transfer surfaces 6a, 6b are shown in FIG. 1 smooth, but it is also possible here to improve the heat transfer to provide a corresponding profiling. The gas space 6 is preferably filled with a gas of higher atomic mass or molecular mass, such as argon or halogenated hydrocarbons. In particular, it is advantageously possible to use gas mixtures of gases with different atomic masses or molecular masses. In the static case, i. with non-rotating rotor the pressure in the range of 1 bar to 20 bar. For a rotor with an outer diameter of 300 mm, 3/6

Claims

Austrian Patent Office AT507 217 B1 2010-03-15 speed of 50 000 min " 1 can be achieved. The present invention makes it possible to present heat engines and heat pumps with particularly high efficiencies. A method of using heat in which a working medium inside a high-speed rotor (5) is brought into thermal contact with an inner heat transfer surface (6a) of an annular gas space (6) to discharge heat at a low temperature and at a working medium with an outer heat transfer surface (6b) of the annular gas space (6) is brought to receive heat at a higher temperature, characterized in that the heat transfer in the region of the inner heat transfer surface (6a) by heat radiation preferably via radial blades (9, 10) takes place, which are on the one hand with the gas space (6) and on the other hand with the working medium thermally in communication.

2. The method according to claim 1, characterized in that the working medium is guided in a circuit in which it is first cooled at the inner heat transfer surface (6a), then compressed, then at the outer heat transfer surface (6b) is heated and then under Gaining mechanical work is relaxed.

3. The method according to claim 1, characterized in that the working medium is guided in a circuit in which it is first cooled on the inner heat transfer surface (6a), then preferably in an ambient heat exchanger is heated, then on the outer heat transfer surface (6b) on is heated and then gives the heat to a consumer.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the working medium is guided substantially in the axial direction by the rotor (5), wherein it is preferably guided by a fixed axis (3).

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in the rotor (5) between the inner heat transfer surface (6a) and the outer heat transfer surface (6b) has a temperature difference of at least 100 K, preferably at least 300 K and more preferably of at least 500 K is built.

6. A device for using heat in mechanical work, with a rotor (5) in which a substantially annular gas space (6) is arranged, on the inner circumference of a first heat exchanger (7) is provided and on the outer circumference of a second Heat exchanger (8) is provided, characterized in that the first heat exchanger (7) stationary heat exchanger surfaces (9a) and rotating heat exchanger surfaces (10a), between which the heat transfer takes place primarily by radiation.

7. The device according to claim 6, characterized in that the stationary heat exchanger surfaces (9a) and the rotating heat exchanger surfaces (10a) as a radial blades (9, 10) are formed, which are arranged interdigitated.

8. The device according to claim 7, characterized in that first lamellae (9) are fixedly connected to a rigid longitudinal axis (3) and that second lamellae (10) are connected to the inner wall (6a) of the gas space (6).

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the rigid longitudinal axis (3) has a flow channel (12) for a working medium, the flow-through in the longitudinal direction bar.

10. Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the intermediate spaces (11) between the stationary heat exchanger surfaces (9a) and the rotating heat exchanger surfaces (10a) are evacuated, wherein the pressure in the intermediate spaces (11) is preferably smaller than 1 mbar, preferably less than 0.1 mbar. 4/6 Austrian Patent Office AT507 217B1 2010-03-15

11. The device according to one of claims 6 to 10, characterized in that the second heat exchanger (8) stationary heat exchanger surfaces (16) and rotating heat exchanger surfaces (14), between which the heat transfer takes place primarily by radiation.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the stationary heat exchanger surfaces (16) and the rotating heat exchanger surfaces (14) of the second heat exchanger (8) as a frusto-conical surfaces (14, 16) are formed, which are directed against each other.

13. The apparatus of claim 11 or 12, characterized in that the stationary heat exchanger surfaces (16) and the rotating heat exchanger surfaces (14) of the second heat exchanger (8) is provided with a surface enlarging structure, which is preferably configured with small pyramidal elevations.

14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that the intermediate spaces between the stationary heat exchanger surfaces and the rotating heat exchanger surfaces of the second heat exchanger (8) are evacuated, wherein the pressure is preferably less than 1 mbar, preferably less than 0.1 mbar.

15. Device according to one of claims 6 to 14, characterized in that the rotor is mounted on magnetic bearings. For this 1 sheet drawings 5/6