MD658Z

MD658Z - Cooler for heat engine with Stirling cycle

Info

Publication number: MD658Z
Application number: MDS20130050A
Authority: MD
Inventors: Юрий САИНСУС; Анатол СИДОРЕНКО; Алексей КОНЕВ; Юрий РУССЕВ; Валентин ЛЯПИН; Валерий ДИМИТРИУ; Игнат ЦИГАНУ; Мария РУССЕВА
Original assignee: ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ИНЖЕНЕРИИ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ "D. Ghitu" АНМ
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-02-28
Also published as: MD658Y

Abstract

The invention relates to propulsion engineering, in particular to engines running on Stirling cycle and can be used in the field of mechanical engineering.The cooler for heat engine with Stirling cycle comprises a body with nozzles for admission and removal of gaseous heat-transfer agent (4) in its upper part (1) and nozzles for admission and discharge of cooling fluid (5) in its lower part (2). Inside the body is placed a heat exchanger (3), made in the form of metal ribs with high thermal conductivity, mounted on an axle, which is fixed in the side walls of the body by means of sealing gaskets (6) and (7) with screws (8) and nuts (9).

Description

Invenţia se referă la construcţia motoarelor, în special la motoarele, care lucrează conform ciclului Stirling şi poate fi utilizată în industria constructoare de maşini. The invention relates to the construction of engines, in particular to engines, which work according to the Stirling cycle and can be used in the machine building industry.

Este cunoscut procedeul de schimb de căldură, în care mărirea intensităţii schimbului de căldură se obţine prin mărirea vitezei relative a mediilor din straturile relativ subţiri, din aşa-numitul substrat termic al mediilor cu conductibilitate termică moleculară de la suprafaţă mică, sub acţiunea forţelor centrifuge. Suprafeţele corpurilor se rotesc intensiv şi, ca rezultat, are loc transmiterea cinetică a căldurii [1]. The heat exchange process is known, in which the increase in the intensity of the heat exchange is obtained by increasing the relative speed of the mediums in the relatively thin layers, from the so-called thermal substrate of the mediums with molecular thermal conductivity from a small surface, under the action of centrifugal forces. The surfaces of the bodies rotate intensively and, as a result, the kinetic transmission of heat takes place [1].

Dezavantajul acestui procedeu constă în utilizarea unui răcitor cu o construcţie sofisticată, care include un şir de piese de precizie înaltă cu o poziţionare exactă a lor, şi necesită o pregătire bună a personalului pentru asamblarea lui. The disadvantage of this process is the use of a cooler with a sophisticated construction, which includes a series of high-precision parts with their exact positioning, and requires a good training of personnel to assemble it.

Este cunoscut motorul Stirling, care conţine un cilindru, în care sunt amplasate un piston de dilatare şi unul de comprimare, ce separă în cilindru cavitatea fierbinte de cea rece. Răcitorul include o cămaşă de răcire cu conducte pentru admisia şi evacuarea lichidului pentru răcire. Cămaşa de răcire este dotată cu un colector de jos şi unul de sus. Încălzitorul, regeneratorul şi răcitorul sunt conectate într-o ramură, care uneşte cavitatea fierbinte cu cea rece a cilindrului. Răcitorul este executat în formă de canale inelare, formate prin intermediul unor bucşe introduse în găuri. Lucrul motorului se efectuează sub acţiunea proceselor termofizice [2]. The Stirling engine is known, which contains a cylinder, in which an expansion and a compression piston are placed, which separates the hot cavity from the cold one in the cylinder. The cooler includes a cooling jacket with piping for the coolant inlet and outlet. The cooling jacket is equipped with a lower and an upper collector. The heater, the regenerator and the cooler are connected in a branch, which joins the hot and cold cavity of the cylinder. The cooler is executed in the form of annular channels, formed by means of bushings inserted into the holes. The work of the engine is performed under the action of thermophysical processes [2].

Dezavantajul acestui motor constă în construcţia complexă a răcitorului. The disadvantage of this engine is the complex construction of the cooler.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în simplificarea construcţiei răcitorului cu păstrarea unui randament mare în procesul de transmitere a căldurii de la agentul termic gazos la lichidul, ce răceşte maşina termică cu ciclul Stirling. The problem that the present invention solves consists in simplifying the construction of the cooler while maintaining a high efficiency in the heat transfer process from the gaseous heat agent to the liquid, which cools the Stirling cycle heat engine.

Răcitorul, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un corp cu racorduri de admisie şi evacuare a agentului termic gazos în partea de sus a lui şi racorduri de admisie şi evacuare a lichidului de răcire în partea de jos a lui. În interiorul corpului este amplasat un schimbător de căldură, executat în formă de nervuri din metal cu o conductibilitate termică înaltă, montate pe un ax, care este fixat în pereţii laterali ai corpului prin garnituri de etanşare şi cu şuruburi şi piuliţe. The cooler, according to the invention, removes the disadvantages mentioned above in that it includes a body with inlet and outlet connections of the gaseous thermal agent in its upper part and inlet and outlet connections of the cooling liquid in its lower part. Inside the body there is a heat exchanger, executed in the form of metal ribs with a high thermal conductivity, mounted on a shaft, which is fixed in the side walls of the body by sealing gaskets and with screws and nuts.

Invenţia se explică prin desenul din figură, care reprezintă schema răcitorului pentru maşina termică cu ciclul Stirling. The invention is explained by the drawing in the figure, which represents the scheme of the cooler for the Stirling cycle heat engine.

Răcitorul pentru maşina termică cu ciclul Stirling include un corp cu racorduri de admisie şi evacuare a agentului termic gazos 4 în partea de sus 1 a lui şi racorduri de admisie şi evacuare a lichidului de răcire 5 în partea de jos 2 a lui. În interiorul corpului este amplasat un schimbător de căldură 3, executat în formă de nervuri din metal cu o conductibilitate termică înaltă, montate pe un ax, care este fixat în pereţii laterali ai corpului prin garnituri de etanşare 6 şi 7 cu şuruburi 8 şi piuliţe 9. The Stirling cycle heat engine cooler includes a body with gas heating medium inlet and outlet connections 4 at its top 1 and coolant inlet and outlet connections 5 at its bottom 2. Inside the body there is a heat exchanger 3, executed in the form of metal ribs with a high thermal conductivity, mounted on a shaft, which is fixed in the side walls of the body by sealing gaskets 6 and 7 with screws 8 and nuts 9 .

Răcitorul pentru maşina termică cu ciclul Stirling funcţionează în felul următor. The Stirling cycle heat engine cooler works as follows.

Lucrul maşinii termice cu ciclul Stirling are loc sub acţiunea proceselor termofizice. Agentul termic gazos 4 cu presiune înaltă circulă prin partea de sus 1 a corpului răcitorului, transmite căldură nervurilor schimbătorului de căldură 3, care la rândul lor, prin intermediul peretelui comun al schimbătorului de căldură 3 transmit căldura nervurilor, care se află în partea de jos 2 a corpului, unde circulă lichidul de răcire, care răceşte maşina termică. Garnitura de etanşare 7 ermetizează cavitatea din partea de jos 2 a corpului, iar garnitura de etanşare 6 ermetizează partea de sus 1 a corpului. Cu ajutorul garniturilor de etanşare 6 şi 7, şuruburilor 8 şi piuliţelor 9 se face ermetizarea sigură a părţilor de sus 1 şi de jos 2 ale corpului şi, totodată, transmiterea eficace a căldurii prin intermediul unei piese unice a schimbătorului de căldură 3, care este executat dintr-un metal cu conductibilitate termică înaltă. The work of the heat engine with the Stirling cycle takes place under the action of thermophysical processes. The high-pressure gaseous heat agent 4 circulates through the upper part 1 of the cooler body, transmits heat to the fins of the heat exchanger 3, which in turn, through the common wall of the heat exchanger 3, transmit the heat of the fins, which are located at the bottom 2 of the body, where the coolant circulates, which cools the thermal machine. The sealing gasket 7 seals the cavity in the lower part 2 of the body, and the sealing gasket 6 seals the upper part 1 of the body. With the help of gaskets 6 and 7, screws 8 and nuts 9, the safe sealing of the upper 1 and lower 2 parts of the body is made and, at the same time, the effective transmission of heat through a single part of the heat exchanger 3, which is made of a metal with high thermal conductivity.

O aşa construcţie permite de a transmite cantităţi de căldură mari din conturul de lucru al maşinii termice cu ciclul Stirling printr-o construcţie simplă. Such a construction allows to transmit large amounts of heat from the working circuit of the Stirling cycle heat engine through a simple construction.

În baza cercetărilor a fost elaborată o construcţie a acestui dispozitiv. S-au făcut teste de laborator, care au arătat că cantitatea de energie termică transmisă prin răcitor este suficientă pentru a răci eficient maşina termică cu ciclul Stirling, cu toate că construcţia răcitorului şi tehnologia asamblării sunt foarte simple. Based on the research, a construction of this device was developed. Laboratory tests were done, which showed that the amount of thermal energy transmitted through the cooler is sufficient to efficiently cool the Stirling cycle heat engine, although the cooler's construction and assembly technology are very simple.

1. RU 2130156 C1 1999.05.10 1. RU 2130156 C1 1999.05.10

2. SU 1692205 A1 1994.08.15 2. SU 1692205 A1 1994.08.15

Claims

Stirling cycle heat engine cooler including a body with gaseous heat medium inlet and outlet connections (4) at its top (1) and coolant inlet and outlet connections (5) at its bottom down (2) his; inside the body there is a heat exchanger (3), executed in the form of metal ribs with a high thermal conductivity, mounted on a shaft, which is fixed in the side walls of the body by sealing gaskets (6) and (7) with screws (8) and nuts (9).