DE919210C - Heissgaskolbenmaschine mit einem Regenerator, der aus einer Anzahl nicht miteinander in Waermeberuehrung stehender Schichten aufgebaut ist - Google Patents

Heissgaskolbenmaschine mit einem Regenerator, der aus einer Anzahl nicht miteinander in Waermeberuehrung stehender Schichten aufgebaut ist

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Publication number
DE919210C
DE919210C DEN5331A DEN0005331A DE919210C DE 919210 C DE919210 C DE 919210C DE N5331 A DEN5331 A DE N5331A DE N0005331 A DEN0005331 A DE N0005331A DE 919210 C DE919210 C DE 919210C
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DE
Germany
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regenerator
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hot gas
thermal contact
gas
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Expired
Application number
DEN5331A
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English (en)
Inventor
Bartholomeus Hendrik Schultz
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/053Component parts or details
    • F02G1/057Regenerators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

  • Heißgaskolbenmaschine mit einem Regenerator, der aus einer Anzahl nicht miteinander in Wärmeberührung stehender Schichten aufgebaut ist Die Erfindung bezieht sich auf eine Heißgaskolbenmaschine mit einem Regenerator, der aus einer Anzahl nicht miteinander in thermischer Berührung stehender Schichten aufgebaut ist, die sich senkrecht oder nahezu senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des den Generator durchströmenden Gases erstrecken.
  • Wenn hier von einer Heißgaskolbenmaschine die Rede ist, ist darunter ein Heißgaskolbenmotor, eine nach dem umgekehrten Heißgaskolbenmotorprinzip arbeitende Kühlmaschine und eine Wärmepumpe zu verstehen.
  • Es ist bekannt, Regeneratoren von Heißgaskolbenmaschinen aus einer Anzahl nicht miteinander in thermischer Berührung stehender Schichten aufzubauen. Hierdurch soll die Wärmeleitung durch das Material der Regeneratorfüllmasse von der warmen Seite des Regenerators zur kalten Seite oder umgekehrt verhütet, wenigstens aber verringert werden.
  • Bisher fehlte eine Erkenntnis über die Anzahl von Schichten, die zur Erzielung der erforderlichen Wirkung benötigt wird. Das hat seinen Grund darin, daß die beim Wärmeaustausch des den Regenerator durchströmenden Gases mit der Regeneratorfüllmasse und umgekehrt auftretenden thermischen Erscheinungen sehr verwickelt sind.
  • Die vorliegende Erfindung hat nun erkannt, daß eine minimale Anzahl Schichten anzugeben ist, bei der die Wärmeleitung vernachlässigbar klein ist, während es sich überraschenderweise zeigte, daß ein Zusammenhang besteht zwischen der Anzahl erforderlicher Schichten der Regeneratoren und den Eigenschaften des den Regenerator durchströmenden Gases. Weiter wurde festgestellt, daß ein Maximum für die Anzahl erforderlicher Schichten gegeben werden kann. Das Vorhandensein dieses Maximums stützt sich darauf, daß, wenn der Regenerator aus einer Anzahl nicht miteinander in thermischer Berührung stehender Schichten aufgebaut ist, der schädliche Raum der Heißgaskolbenmaschine bei einer ansteigenden Anzahl Schichten unzulässig groß wird. Dies ist sogar der Fall, wenn die Schichten sehr dicht nebeneinanderliegen.
  • Gemäß der Erfindung ist beim Normalbetrieb des Regenerators die Anzahl Schichten mindestens gleich 1/2 L und höchstens gleich L, wo und a = der mittlere Wärmeübertragungskoeffizient von dem Gase zum Material der Regeneratorfüllmasse in gcal/cm2 Sek. °C; F = die gesamte mit dem Gase in Berührung stehende Oberfläche der Regeneratorfüllmasse in Quadratzentimeter; W = die Wärmekapazität des Gases, das je Sekunde in einer einzigen Richtung den Regenerator durchströmt in gcal/ Sek. °C. Von diesem Regeneratormaterial ist zweckmäßig der effektive Wärmeleitungskoeffizient, d. h. der W ärmeleitungskoeffizient gemäß der Hauptströmungsrichtung des Gases, größer als o,oi gcal/cm2 Sek. °C.
  • In der Zeichnung zeigt Fig. i schematisch eine Ausführungsform eines Heißgaskolbenmotors mit einem Regenerator nach der Erfindung; Fig. 2 zeigt in vergrößertem Maßstabe den Regenerator, der z. B. in der Maschine nach Fig. i verwendet werden kann.
  • Der Heißgaskolbenmotor nach Fig. i hat einen Kolben i, der in einem Zylinder 2 bewegbar ist, sowie einen Kolben 3, der im Zylinder q. spielt. Sowohl der Kolben i als auch der Kolben 3 sind durch einen Triebstangenmechanismus 5 bzw. 6 mit einer gemeinsamen Kurbel -7 gekuppelt. Der Raum 8 oberhalb des Verdrängers i ist der warme Raum der Maschine. Diesem Raum wird mittels des Brenners 9 Wärmeenergie zugeführt. Die Verbrennungsgase durchströmen den Erhitzer io und verlassen ihn bei ii.
  • Der warme Raum 8 steht durch die Kanäle für das Arbeitsmittel im Erhitzer io, Regenerator i2, Kühler 13 mit dem Raum 1q. rechts vom Kolben 3 in Verbindung. Der letztgenannte Raum ist der sogenannte kalte Raum der Maschine. Der Regenerator ist aufgebaut aus einer Anzahl Schichten, die quer zur Durchströmungsrichtung des Gases durch den Regenerator angeordnet sind. Gemäß Fig. 2 besteht dieser Regenerator aus einem Regeneratorgehäuse 2o, das eine aus dreizehn Schichten 21 bestehende Füllmasse enthält. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind in der Füllmasse parallel geschaltete Kanäle 22 für das Arbeitsmittel vorgesehen.
  • Die gesamte mit dem Gase in Berührung stehende Oberfläche F dieses Regenerators beträgt 3000 cm2. Die Wärmekapazität W des Gases, das je Sekunde den Regenerator in einer einzigen Richtung durchströmt, ist gleich 1,5 gcal/Sek. °C und der Wärmeübertragungskoeffizient a gleich o,oi gcal/cm2 Sek. °C. Aus diesen Daten folgt, daß für diesen Regenerator so daß die Anzahl Schichten des Regenerators wenigstens io und höchstens 2o betragen muß. Wird der Regenerator nach derErfindung in einer Kaltgaskühlmaschine verwendet, so wird L z. B. mindestens 5o betragen, so daß bei dieser Anwendung die Anzahl Schichten mindestens 25 sein muß.
  • Selbstverständlich, kann die Erfindung nicht nur Anwendung finden bei den oben geschilderten Regeneratoren, bei denen die Schichten mit sich parallel erstreckenden Kanälen versehen sind, sondern auch bei anderen Regeneratoren, z. B. bei Drahtregeneratoren, bei denen die Kanäle in den Schichten beliebig verlaufen.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Heißgaskolbenmaschine mit einem Regenerator, der aus einer Anzahl nicht miteinander in thermischer Berührung stehender Schichten aufgebaut ist, die sich senkrecht oder nahezu senkrecht zur Hauptströmungsrichtung des den Regenerator durchströmenden Gases erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß beim Normalbetrieb des Regenerators die Anzahl Schichten mindestens gleich 1/2 I_ und höchstens gleich L ist, wo und a = der mittlere W ärmeübertragungskoeffizient von dem Gase zum Material der Regeneratorfüllmasse in gcal/Cm2 Sek. °C, F = die gesamte mit dem Gase in Berührung stehende Oberfläche der Regeneratorfüllmasse in Quadratzentimeter, W = die Wärmekapazität des Gases, das je Sekunde in einer einzigen Richtung den Regenerator durchströmt in gcal/Sek. °C.
DEN5331A 1951-04-07 1952-04-05 Heissgaskolbenmaschine mit einem Regenerator, der aus einer Anzahl nicht miteinander in Waermeberuehrung stehender Schichten aufgebaut ist Expired DE919210C (de)

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