Przedmiotem wynalazku sa regenerato¬ ry do silników cieplnych, odbierajace cieplo od zuzytego srodka pednego i oddajace cieplo to swiezemu zimnemu srodkowi. Re¬ generatory znane nie znalazly dotychczas szerszego zastosowania, bo przy niewiel¬ kiej skutecznosci cieplnej przedstawialy stosunkowo duzy opór tarcia przy przeply¬ wie gazów, skutkiem czego straty cisnienia, spowodowane przez regenerator, przewa¬ zaly znacznie zysk cieplny.Powodem zlych wyników pracy z rege¬ neratorami byly zbyt wielkie wymiary prze¬ krójów kanalów przeplywowych, stosowa¬ ne w regeneratorach, skutkiem czego dla o- trzymania energicznej wymiany ciepla na¬ lezalo stosowac mozliwie wielka, ponad szybkosc krytyczna wychodzaca, szybkosc przeplywu, przy której przeplyw gazu sta¬ je sie bardzo burzliwy. Wprawdzie wzra¬ stal przytem wspólczynnik przenikania ciepla, to jest ilosc kalorji, przechodza¬ cych w ciagu1 godlziiny [przez powierzch¬ nie jednego m2 przy róznicy temp. 1° C, jednak temu wzrostowi wspólczynnika to¬ warzyszyly znaczne straty na tarcie, a za¬ tem znaczne straty cisnienia.Wynalazek ma na celu ulepszenie dzia¬ lania regeneratorów i opiera sie na tern, ze przeswit szczeliny przeplywowej regenera¬ tora zmniejsza sie o tyle, ze niewielkie na- ogól przewodnictwo gazów, nieruchomych lub plynacych z predkoscia mniejsza od krytycznej, wystarcza jednak do uzyska¬ nia znacznej wartosci wspólczynnika prze¬ nikania ciepla. Naprzyklad dla powietrzapod cisnieniem atmosferycznem przy sred¬ niej* temperaturze jokoio 600—900°C, wy- - stepujacych w zwyklych warunkach pracy regeneratorów, spólczynnik przenikania cie¬ pla a osiaga wartosc okolo 300, która to wartosc mozna bylo uzyskac w dotychcza¬ sowych regeneratorach tylko przez zasto¬ sowanie wielkich szybkosci.Wynalazek polegal wiec na zmniejsze¬ niu szczeliny dla przeplywu powietrza, naprzyklad ponizej 0,6 mm, w prak- tyczinem wykonaniu az do 0,06 mm, a nawet jeszcze mniej, co powoduje, ze wskutek przewodnictwa cieplnego nieru¬ chomych gazów cieplo przenosi sie na scianki równiez z czastek gazu, znajduja¬ cych sie w srodkowych czesciach przekro¬ ju kanalu przeplywowego, i przytern tak predko, ze mozna sie obejsc bez konwek¬ cyjnego przenoszenia ciepla zapomoca wi¬ rów. Regenerator taki pomimo waskich kanalów przeplywu moze byc uzyty nawet w tych wypadkach, w których trzeba o ile moznosci unikac strat cisnienia, bowiem, nie wplywajac ujemnie na przechodzenie ciepla, przez waskie kanaly regeneratora mozna przeprowadzic gazy z dowolnie ma¬ la predkoscia, ii|p. 3,5—-4 m/sek, mozliwie ponizej 5 m/sek i nigdy powyzej 20 m/sek; powstaja wiec tylko male opory tarcia, ma¬ lp wplywajace na sprawnosc, wzglednie male straty cisnienia.Przewodnictwo cieplne X powietrza, to jest ilosc kaloryj, przechodzacych w godzi¬ nie przez przekrój 1 m2 warstwy powietrza o grubosci X:m i przy róznicy temperatur 1° C dla powietrza pod cisnieniem 1 atm i przy zwyklej dla regeneratora sredniej temperaturze 600° wynosi 0,0448. Ilosc wiec kaloryj przechodzacych w ciagu go¬ dziny przez powierzchnie 1 m2, warstwy po¬ wietrznej o grubosci 8, czyli wspólczyn¬ nik przenikania ciepla przez powierzchnie tej warstwy powietrza wynosi --'•'"-¦ ¦'¦¦¦.' -X Jezeli wiec szerokosc szczelinowych kanalów regeneratora oznaczymy przez s, to najwieksza dlugosc drogi w powietrzu, przez która cieplo musi przejsc, wynosi tyl- ko p, bo czastki powietrza w srodkowej plaszczyznie szczeliny znajduja sie w naj- wiekszej odleglosci -~ od scian szczeliny.Poniewaz jednak nie wszystkie czastki po¬ wietrza w szczelinie (przyjmujac je w spo- czynku) leza w odleglosci -~ od scian, lecz odleglosc ta zmienia sie od -p do O dla czastek dotykajacych scian kanalu, wiec dla przenikania ciepla miarodajna jest war- tosc srednia ~- -czyli — Ilosc kaloryj, przechodzacych w jednym lub drugim kierunku przez powierzchnie 1 m2 scian w jednej godzinie, a wiec wspól¬ czynnik przenikania ciepla wynosi zatem dla nieruchomego powietrza X a = ~4 a dla szerokosci szczeliny s=0,5 mm _ 4\ _ 4A0448 _ 3 a ~ T _ " 0,00W - 3Ó^4- Warunki nie zmieniaja sie, gdy powie¬ trze nie jest nieruchome, lecz przeplywa przez szczeline z tak mala chyzoscia, ze przeplyw jest spokojny, warstwowy.Warunkowi bardzo malej predkosci przeplywu latwo mozna uczynic zadosc, da¬ jac regeneratorowi tak wielki ogólny prze¬ krój przeplywowy, by ilosc powietrza, przesylanego przez ten przekrój w jed¬ nostce czasu, mogla rzeczywiscie przeply¬ nac z abrana mala predkoscia, „Ogólna ob-. — 2 —jetosc regeneratora ze szczelinami o malej szerokosci jest bardzo mala mimo wielkiego ogólnegt) przekroju przeplywowego, bo dlu¬ gosc regeneratora zmniejsza sie tern wiecej, im mniejsza obrano predkosc przeplywu.Regenerator najlepiej jest wykonac z cienkich plytek, Odleglosc ich na chlodnej stronie regeneratora nie powinna byc wiek¬ sza jak 0,6 mm, odstep ten zmniejszany jest jednak celowo az do 0,06 mm, a nawet mniej, przyczem grubosc blaszek jestrównie mala, mianowicie okolo 0,1—0,2 mm. Je¬ zeli jednak regenerator jest utworzony z ziaren, np. ze zle przewodzacego materja- lu ogniotrwalego, pomiedzy któremi po¬ wstaja kanaly przeplywowe dla ga¬ zów, to wielkosc ziarn masy, wypel¬ niajacej regenerator, nie powinna prze¬ kraczac 4 rampo chlodnej jego stronie.Poniewaz objetosc wlasciwa gazu wzrasta w kierunku od chlodnego do goracego kon¬ ca regeneratora, wiec wzrasta tez predkosc i straty tarcia; poniewaz jednak wraz z temperatura wzrasta tez wspólczynnik przewodnictwa gazu, wiec celem zmniejsze¬ nia strat tarcia moznai stopniowo zwiek¬ szac szerokosc szczeliny ku goretszej stro¬ nie regeneratora, nie pogarszajac przytem warunków przenoszenia ciepla. Ze wzgledu na warunek malej przestrzeni szkodliwej i malych oporów przeplywu, regenerator po¬ winien miec jak najmniejsza dlugosc w kie¬ runku przeplywu. Jezeli jednak regenera¬ tor jest wykonany z metalu, to wystepuja straty, wskutek moznosci przenoszenia sie ciepla z cieplejszego konca regeneratora do zimniejszego. Aby straty te zmniejszyc, dzieli sie w mysl wynalazku mase, groma¬ dzaca cieplo w regeneratorze, na wielka liczbe odcinków, lezacych jeden za drugim w kierunku przeplywu gazu; odcinki te sa oddzielone od siebie warstwami gazu i licz¬ ba ich w stosunku do spadku temperatury miedzy obu koncami regeneratora jest tak wielka, ze spadek temperatury w jednym odcinku jest praktycznie równy zeru, a róz¬ nica temperatur srednich dwóch sasiednich odcinków regeneratora mniej niz 20° C.Przez taki podzial regeneratora na bar¬ dzo krótkie odcinki, przedzielone szczeli¬ nami powietrznemi, zwieksza sie jeszcze znacznie wspólczynnik przenikania ciepla, gdy predkosc przeplywu jest tak mala, ze wynosi tylko maly ulamek krytycznej pred¬ kosci. Wiadomo bowiem, ze gdy gazy wcho¬ dza chocby z najmniejsza chyzoscia w ogra¬ niczony kanal, to u wejscia powstaja wiry, które przemieniaja sie na przeplyw war¬ stwowy dopiero po przejsciu pewnej drogi, tak zwanej drogi zaniku wirów. Wskutek tych wirów wspólczynnik przenikania ciepla wzrasta w obrebie drogi zaniku wirów znacznie ponad wartosc, wynikajaca z sa¬ mej tylko zdolnosci przewodzenia. Jezeli wiec odcinki regeneratora beda dluzsze od drogi zaniku wirów, to u wejscia do kazde¬ go dalszego odcinka rozpoczyna sie nowa droga zaniku wirów, tak, ze mimo malej predkosci przeplyw moze nie byc warstwo¬ wy. Poniewaz dlugosc drogi zaniku wirów zmniejsza sie wraz z szerokoscia szczeliny, odcinki wiec musza byc np. dla szczelin o szerokosci 0,1 mm skrócone do okolo 2 mm.Wzrost wspólczynnika przenikania cie¬ pla wskutek tego podzialu umozliwia sto¬ sowanie wiekszej szerokosci szczeliny, niz w regeneratorze, niepodzielonym w kierun¬ ku jego dlugosci. Tak np. mozna uzyskac v wspólczynnik przenikania ciepla 300 juz przy szerokosci szczelin 1 mm, gdy tylko odcinki beda krótkie.Materjalami dla regeneratora sa prze- dewszystkiem kwarc, nikiel, kobalt lub ich stopy gdyz próby wykazaly, ze materjaly te najlepiej sie do tego nadaja. Mozna jednak rózne odcinki regeneratora wykonywac z róznych materjalów. Moznaby odcinki na¬ razone na najwyzsza temperature wykonac np. z cienkich plytek kwarcowych, najbliz¬ sze odcinki z niklu, a dalsze z miedzi, gli¬ nu lub innego metalu albo stopu.Na rysunku przedstawiono kilka przy- — 3 —kladów wykonania regeneratorów wedlug wynalazku.Fig. 1 przedstawia w widoku zewnetrz¬ nym czesc regeneratora, zlozonego z pro¬ stych, równoleglych pasków, fig. 2—prze¬ krój tegoz regeneratora wzdluz 2—2 na Kg. i. _ Przedstawiony na tych figurach regene¬ rator sklada sie z cienkich, okolo 0,1 mm grubosci, prostych pasków metalowych 1, 0 szerokosci a wynoszacej okolo 2—3 mm.Wzajemnemu przyleganiu pasków 1 zapo¬ biegaja przegradzajace je paski 4 grubo¬ sci okolo 0,06—0,1 mm. Paski 1 osadzone sa we wpustkach ramy 3, zle przewodzacej cieplo; w kazdej wiec wpustce 2 ramy u- mocowany jest ruszt o bardzo waskich szczelinach, okolo 0,06—0,1 mm, utworzo¬ nych równoleglemi sciankami. W ramie 3, jak wskazuje fig. 2, miesci sie wielka ilosc takich rusztów oddzielonych waska szcze¬ lina powietrzna 5 o grubosci okolo 0,06— 1 mm. Gazy przeplywaja przez ruszty re- generatorowe naprzemian w kierunku strzalki 6 i 7. Wskutek tego, ze male po¬ szczególne odcinki regeneratora maja w kierunku przeplywu gazów dlugosc a, wy¬ noszaca niewiele milimetrów, strefa zani¬ ku wirów zajmuje co najmniej dlugosc jed¬ nego odcinka regeneratora. Po wyjsciu ze szczeliny jednego odcinka prad gazu napo¬ tyka w szczelinie 5 zwiekszonyprzekrój, tak ze powstaja zaburzenia i u wejscia do na¬ stepnego odcinka rozpoczyna sie nowa stre¬ fa zaniku wirów. Wskutek tego wspólczyn¬ nik przenikania ciepla moze wzrosnac znacz¬ nie ponad wartosc 4, nawet jezeli predkosc przeplywu jest tylko ulamkiem predkosci krytycznej, przez co górna granica szeroko¬ sci szczeliny dla minimalnej wartosci wspól¬ czynnika przenikania ciepla 300 moze byc przesunieta mniej wiecej do 1 mm.Do zabezpieczenia szerokosci szczeliny miedzy poszczególnemi warstwami pasków metalowych 1 moga sluzyc rozporki, wyko¬ nane z pasków.Fig. 3 przedstawia np. wykonanie, w którem odstep 9 miedzy poszczególnemi warstwami metaJlowych paiskóiw J moze byc zapewniony zapomoca ich karbów 8.Ruszty, tworzace poszczególne odcinki regeneratora, mozna wykonac w bardzo prosty sposób, zwijajac spirale z cienkich i waskich wsteg metalowych 10 (fig. 4) i za¬ bezpieczajac konieczna szczeline miedzy poszczególnemi zwojami spirali.Celem utworzenia regeneratora sklada sie wieksza ilosc takich plaskich spirali, np. z cienkich (okolo 0,1 mm grubosci) tasm, w oslonie ze zlego przewodnika ciepla.Fig. 5 przedstawia taki regenerator w podluznym przekroju. W oslonie 3 z ma- terjalu ogniotrwalego i zle przewodzacego cieplo, tak uszeregowane sa spirale 10, ze pozostaja miedzy niemi szczeliny powietrz¬ ne 5.Zimne gazy plyna w kierunku strzalki 6, a gorace gazy w kierunku strzalki 7, o- grzewajac sie wzglednie ochladzajac.Na fig. 5 widac, ze przekrój regenerato¬ ra wzrasta stopniowo od chlodnego konca 11 do goracego 12, aby tez szczeliny po¬ szczególnych jego odcinków mogly wzra¬ stac w tym samym kierunku. W ten sposób przy najlepszej wymianie ciepla uzyskuje sie najmniejszy opór przeplywu. Regenera¬ tor taki mozna wykonac z szerokoscia szcze¬ liny 0,1 mm w ten sposób, ze szerokosc ta w chlodnym koncu wynosi, np. tylko 0,1 mm, ku goracemu koncowi wzrasta stopnio¬ wo do 0,22 mm. Przy sredniem cisnieniu powietrza 1 atm i predkosci przeplywu w=3,6 m/sek wspólczynnik przenikania cie¬ pla a =1448. Przy spadku temperatury 1000° C miedzy zimnym a goracym koncem i przy calkowitej dlugosci okolo 200 mm strata cisnienia gazu wynosi nie wiecej jak 0,025 atm, a róznica temperatur miedzy ga¬ zem a czescia regeneratora, z która on sie w danej chwili styka, utrzymuje sie poni¬ zej 5° G. — 4. — PL