PL237091B1 - System ogrzewania głowicy silnika Stirlinga - Google Patents
System ogrzewania głowicy silnika Stirlinga Download PDFInfo
- Publication number
- PL237091B1 PL237091B1 PL427203A PL42720318A PL237091B1 PL 237091 B1 PL237091 B1 PL 237091B1 PL 427203 A PL427203 A PL 427203A PL 42720318 A PL42720318 A PL 42720318A PL 237091 B1 PL237091 B1 PL 237091B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- stirling engine
- head
- housing
- heating system
- gas
- Prior art date
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002557 mineral fiber Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot 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
- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/055—Heaters or coolers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2254/00—Heat inputs
- F02G2254/10—Heat inputs by burners
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2254/00—Heat inputs
- F02G2254/50—Dome arrangements for heat input
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2258/00—Materials used
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2258/00—Materials used
- F02G2258/20—Materials used having heat insulating properties
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Air Supply (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
System ogrzewania głowicy silnika Stirlinga z palnika biomasowego, charakteryzuje się tym, że zawiera obudowę (11) posiadającą boczny króciec dolotowy (12) dla gazu i bocznym króciec wylotowy (13) dla gazu, przy czym obudowa (11) jest otoczona izolatorami cieplnymi (21, 22, 23) i wyznacza wraz z izolatorami cieplnymi (21, 22, 23) wokół głowicy (1) silnika Stirlinga komorę (2) do wymiany energii cieplnej pomiędzy głowicą (1) silnika Stirlinga a gazem przepływającym od króćca wlotowego (12) do króćca wylotowego (13).
Description
Opis wynalazku
Niniejszy wynalazek dotyczy systemu ogrzewania głowicy silnika Stirlinga.
Silnik Stirlinga to silnik cieplny, przystosowany do przetwarzania energii cieplnej w energię mechaniczną w wyniku dostarczania ciepła z zewnątrz. Silniki Stirlinga mogą być zasilane ciepłem z różnych źródeł.
Znane są między innymi układy, w których występuje silnik Stirlinga zasilany ciepłem z palnika biomasowego.
Z europejskiego zgłoszenia patentowego EP2589870 znany jest układ siłowni do generowania energii elektrycznej z biomasy, który zawiera silnik Stirlinga i gazyfikator do podgrzewania czynnika ogrzewającego silnik Stirlinga. Nie określono jednak szczegółów ogrzewania głowicy silnika Stirlinga.
Z europejskiego zgłoszenia patentowego EP3153774 znany jest system kogeneracji oparty o silnik Stirlinga, zawierający generator zasilany gazem. Rozwiązanie to dotyczy problemu oczyszczania gorących gazów do ogrzewania silnika Stirlinga, nie precyzuje jednak dokładnie, w jaki sposób ogrzewana jest głowica silnika.
Z europejskiego zgłoszenia patentowego EP3008319 znany jest silnik Stirlinga zasilany ciepłem ze spalania biomasy, którego głowica jest otoczona blokiem miedzianym lub aluminiowym, którego zasadnicza część jest obłożona warstwą stali nierdzewnej lub stopem Inconel.
W tego typu rozwiązaniach występuje problem skutecznej absorpcji mocy ze źródła górnego (tj. gorącego, o temperaturze rzędu 500-800°C, w przeciwieństwie do źródła dolnego o temperaturze zbliżonej do temperatury otoczenia). Moc ta powinna być absorbowana na poziomie przekraczającym kilkakrotnie mechaniczną moc wyjściową silnika. Związane jest to z niewielką powierzchnią głowicy silnika, poprzez którą można absorbować energię cieplną. Przykładowo, wskazane byłoby absorbowanie mocy cieplnej na poziomie 200 kW/m2. Takiego poziomu absorbcji mocy nie da się w prosty sposób zrealizować poprzez wstawienie głowicy silnika w strumień gazów spalinowych wydobywających się z palnika biomasy. Prowadzi to do niemożności uzyskania, w standardowych konstrukcjach, dużych mocy z silników Stirlinga zasilanych z palnika biomasy.
Celowym byłoby zatem opracowanie alternatywnej konstrukcji systemu ogrzewania głowicy silnika Stirlinga, która umożliwiłaby bardziej efektywną absorbcję energii ze strumienia gazów ze spalania biomasy.
Przedmiotem wynalazku jest system ogrzewania głowicy silnika Stirlinga z palnika biomasowego, charakteryzujący się tym, że zawiera obudowę posiadającą boczny króciec dolotowy dla gazu i boczny króciec wylotowy dla gazu, przy czym obudowa jest otoczona izolatorami cieplnymi i wyznacza wraz z izolatorami cieplnymi wokół głowicy silnika Stirlinga komorę do wymiany energii cieplnej pomiędzy głowicą silnika Stirlinga a gazem przepływającym od króćca wlotowego do króćca wylotowego.
Korzystnie, obudowa ma kształt rury o okrągłym przekroju.
Korzystnie, obudowa ma kształt rury o owalnym przekroju.
Korzystnie, obudowa ma kształt rury o wielokątnym przekroju.
Korzystnie, izolatory cieplne są pokryte od strony komory warstwą odbijającą promieniowanie podczerwone.
Korzystnie, obudowa zawiera wewnętrzną przegrodę ograniczającą przestrzeń pomiędzy króćcem wlotowym a króćcem wylotowym ponad górną powierzchnią głowicy silnika Stirlinga.
Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym:
Fig. 1 przedstawia przykład wykonania systemu ogrzewania głowicy silnika Stirlinga o stożkowatym zakończeniu, w widoku w przekroju wzdłużnym;
Fig. 2 przedstawia przykład wykonania systemu ogrzewania głowicy silnika Stirlinga o płaskim zakończeniu, w widoku w przekroju wzdłużnym;
Fig. 3 przedstawia przykład wykonania systemu ogrzewania o obwodzie okrągłym, w widoku w przekroju poprzecznym;
Fig. 4 przedstawia przykład wykonania systemu ogrzewania o obwodzie owalnym, w widoku w przekroju poprzecznym;
Fig. 5 przedstawia przykład wykonania systemu ogrzewania o obwodzie wielokątnym, w widoku w przekroju poprzecznym.
System ogrzewania głowicy silnika Stirlinga przedstawiono w różnych przykładach wykonania na Fig. 1-5, różniących się szczegółami konstrukcyjnymi, które zostaną omówione poniżej. Wspólne cechy tych przykładów są następujące.
PL 237 091 B1
System ogrzewania głowicy 1 silnika Stirlinga zawiera obudowę 11 komory 2, korzystnie w postaci rury zamontowanej współosiowo względem głowicy 1, z bocznym króćcem dolotowym 12 i bocznym króćcem wylotowym 13. Przez króciec dolotowy 12 doprowadzane są gorące gazy z palnika biomasowego, które trafiają do komory 2 utworzonej pomiędzy powierzchnią głowicy 1 a obudową 11, w której obmywają powierzchnię głowicy 1, przekazując jej energię cieplną, co powoduje wzrost temperatury głowicy 1, po czym uchodzą z komory 2 poprzez króciec wylotowy 13.
Obudowa 11 jest otoczona izolatorami cieplnymi 21, 22, 23. Izolator rurowy 21 w postaci rury chroni powierzchnię zewnętrzną obudowy 11. Izolatory płytowe 22, 23 domykają szczelnie komorę 2 od góry i od dołu. Izolatory cieplne 21,22, 23 obniżają straty ciepła z gazów dolotowych do otoczenia systemu ogrzewania.
Obudowa 11 może być wykonana ze stali, korzystnie stali żaroodpornej, lub materiałów ceramicznych odpornych na wysoką temperaturę i gazy wylotowe, aby zapewnić dobrą wytrzymałość względem czynników zawartych w gazach wylotowych z palnika biomasowego.
Izolatory cieplne 21, 22, 23 mogą być wykonane z wysokotemperaturowych materiałów izolacyjnych produkowanych z włókien ceramicznych lub mineralnych i odpowiednio dobranych spoiw oraz wypełniaczy, aby zapewnić dobrą izolację termiczną rury.
Ponadto, izolatory cieplne 21, 22, 23 mogą być pokryte od strony komory 2 warstwą 21A, 22A, 23A odbijającą promieniowanie podczerwone, korzystnie wykonaną z blachy lub folii aluminiowej. Ogrzewanie głowicy 1 następuje wówczas w wyniku dwóch zjawisk: przekazywania ciepła z gazów dolotowych jak również ze skumulowanego promieniowania cieplnego emitowanego z powierzchni 21A, 22A, 23A, wynikającego z geometrii tych płaszczyzn oraz ich usytuowania względem głowicy silnika Stirlinga.
W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 1 i 3, głowica 1 silnika Stirlinga ma stożkowate zakończenie i cylindryczną część główną. Dla tego typu głowic 1 wskazane jest, aby ogrzewać część cylindryczną, w związku z tym system ogrzewania zawiera dodatkowo przegrodę 14 (która może być wykonana z tego samego materiału co obudowa 11 i zamocowana wewnątrz obudowy 11), która tłumi przechodzenie gazów ponad częścią stożkową i kieruje gazy do przejścia wokół części cylindrycznej, dodatkowo powodując ich turbulencję, zwiększającą efekt wnikania ciepła do głowicy silnika Stirlinga.
W przykładzie wykonania przedstawionym na Fig. 2, głowica 1’ silnika Stirlinga ma kształt cylindryczny i płaskie zakończenie, w takim wypadku izolator płytowy 22 może zostać umieszczony bezpośrednio ponad głowicą 1’.
Obudowa może mieć przekrój okrągły 11 jak przedstawiono na Fig. 3, owalny 11’ jak przedstawiono na Fig. 4 lub wielokątny 11” jak przedstawiono na Fig. 5.
Claims (6)
1. System ogrzewania głowicy silnika Stirlinga z palnika biomasowego, znamienny tym, że zawiera obudowę (11, 11’, 11”) posiadającą boczny króciec dolotowy (12) dla gazu i boczny króciec wylotowy (13) dla gazu, przy czym obudowa (11, 11’, 11”) jest otoczona izolatorami cieplnymi (21, 22, 23) i wyznacza wraz z izolatorami cieplnymi (21, 22, 23) wokół głowicy (1, 1’) silnika Stirlinga komorę (2) do wymiany energii cieplnej pomiędzy głowicą (1, 1’) silnika Stirlinga a gazem przepływającym od króćca wlotowego (12) do króćca wylotowego (13).
2. System według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowa (11) ma kształt rury o okrągłym przekroju.
3. System według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowa (11’) ma kształt rury o owalnym przekroju.
4. System według zastrz. 1, znamienny tym, że obudowa (11”) ma kształt rury o wielokątnym przekroju.
5. System według dowolnego z wcześniejszych zastrz., znamienny tym, że izolatory cieplne (21, 22, 23) są pokryte od strony komory (2) warstwą (21A, 22A, 23A) odbijającą promieniowanie podczerwone.
6. System według dowolnego z wcześniejszych zastrz., znamienny tym, że obudowa (11, 11’, 11”) zawiera wewnętrzną przegrodę (14) ograniczającą przestrzeń pomiędzy króćcem wlotowym (12) a króćcem wylotowym (13) ponad górną powierzchnią głowicy (1) silnika Stirlinga.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL427203A PL237091B1 (pl) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | System ogrzewania głowicy silnika Stirlinga |
| PCT/EP2019/076181 WO2020065008A1 (en) | 2018-09-27 | 2019-09-27 | A system for heating a head of a stirling engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL427203A PL237091B1 (pl) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | System ogrzewania głowicy silnika Stirlinga |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL427203A1 PL427203A1 (pl) | 2020-04-06 |
| PL237091B1 true PL237091B1 (pl) | 2021-03-08 |
Family
ID=68240702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL427203A PL237091B1 (pl) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | System ogrzewania głowicy silnika Stirlinga |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL237091B1 (pl) |
| WO (1) | WO2020065008A1 (pl) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS635148A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スタ−リング・エンジン |
| JP2662612B2 (ja) * | 1988-09-29 | 1997-10-15 | アイシン精機株式会社 | スターリングエンジン |
| DE102006034626A1 (de) * | 2006-07-27 | 2008-01-31 | Gerhard Mauser | Als Erhitzerkopf wirkender Wärmetauscher für Stirlingmotoren |
| EP2589870A1 (en) | 2011-11-07 | 2013-05-08 | Stirling.DK ApS | Updraft gasifier comprising a grate |
| JP2013170454A (ja) * | 2012-02-17 | 2013-09-02 | Sec Elevator Kk | スターリングエンジン用加熱装置及び加熱方法 |
| GB201310449D0 (en) | 2013-06-12 | 2013-07-24 | Microgen Engine Corp Holding Bv | A Stirling Engine |
| EP3153774B1 (en) | 2014-06-06 | 2019-07-17 | Ikerlan, S. Coop | Gas generator suitable for cogeneration systems, especially stirling cogeneration systems |
-
2018
- 2018-09-27 PL PL427203A patent/PL237091B1/pl unknown
-
2019
- 2019-09-27 WO PCT/EP2019/076181 patent/WO2020065008A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020065008A1 (en) | 2020-04-02 |
| PL427203A1 (pl) | 2020-04-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101534894B1 (ko) | 난방 기구용 내장 버너를 갖는 도어 | |
| KR100827468B1 (ko) | 고주파유도가열방식의 전기보일러 | |
| PL237091B1 (pl) | System ogrzewania głowicy silnika Stirlinga | |
| US4140482A (en) | Device for the acoustic damping of a radiant-heating tube for an industrial furnace | |
| RU2293258C1 (ru) | Теплогенератор | |
| RU2011153616A (ru) | Способ подачи воздуха горения в подогреватель воздуха дымовыми газами, устройство подогрева и втулка направления воздуха | |
| RU2383815C1 (ru) | Контактный парогенератор | |
| JPH0213149B2 (pl) | ||
| CN204691863U (zh) | 柴油发动机dpf低温再生点火器专用弯管扰流器 | |
| CN106301084A (zh) | 一种利用中高温流体的温差发电装置 | |
| RU1813975C (ru) | Топочна камера | |
| RU2662018C1 (ru) | Трубчатый подогреватель | |
| RU118400U1 (ru) | Блок утилизатор-рекуператор попутного нефтяного газа | |
| RU67686U1 (ru) | Водогрейный котел | |
| JP2015175506A (ja) | 配管被覆構造 | |
| CN204457956U (zh) | 柴油发动机dpf低温再生点火器径向储热体进油总成 | |
| CN204457954U (zh) | 柴油发动机dpf低温再生点火器专用点火燃烧腔总成 | |
| CN104564249A (zh) | 柴油发动机dpf低温再生点火装置 | |
| RU2225964C1 (ru) | Подогреватель газа | |
| CN214948936U (zh) | 一种节能蒸汽发生器 | |
| CN204457955U (zh) | 柴油发动机dpf低温再生点火器 | |
| RU2467260C2 (ru) | Технологический нагреватель | |
| RU2327082C1 (ru) | Водогрейный котел | |
| US5634457A (en) | Gas heating apparatus | |
| RU25572U1 (ru) | Котел паровой |