RO135245A2 - Motor sonic, cu combustie externă care functioneaza cu aer cald sau alte gaze compresibile, aproape perfect termodinamic - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un motor sonic, la care în loc de regeneratorul termic, foloseşte un schimbător de presiune. Motor sonic, conform invenţiei, este alcătuit dintr-un cilindru (a) care conţine un piston de lucru, un cilindru (b) în care se deplasează pistonul de compresie, un încălzitor (c), un schimbător de presiune şi un răcitor (f), motor în care aerul comprimat, refulat din cilindrul (b) de compresie, ajunge în încălzitor (c), unde este încălzit la temperatura maximă a ciclului, după care ajunge în schimbătorul de presiune unde recuperează energia de la aerul evacuat din cilindrul (a) motor şi astfel energizat intră în cilindrul de lucru, deplasând pistonul, care la rândul lui acţionează pistonul compresor care comunică cu încălzitorul (c) pe parcursul întregii curse a acestuia, iar la sfârşitul acestei curse de admisie, comunicarea cu încălzitorul (c) se întrerupe iar pe perioada cursei de revenire a pistonului, aerul, după ce a traversat schimbătorul de presiune unde a cedat energia sa, ajunge în răcitor (f), unde se răceşte la temperatura minimă a ciclului, după care este aspirat în cilindrul (b) al cărui piston apoi îl comprimă, această circulaţie a agentului de lucru fiind controlată de un sistem mecanic cu supape, în cilindrul (a) de lucru şi prin intermediul unui sistem de supape automate în cilindrul (b) de compresie, iar poziţionarea în aval sau amonte, a încălzitorului (c) şi a răcitorului (f), faţă de schimbătorul de presiune depinde de construcţia şi performanţa termică a acestuia.

Description

OHCJUL DE 3TAT PENTRU INVENȚII Șl MĂRCI Cerere de brevet de Invenție

Nr.

Data depozit

MOTOR SONIC, CU COMBUSTIE EXTERNA, CARE FUNCȚIONEAZĂ CU AER CALD SAU ALTE GAZE COMPRESIBILE, APROAPE PERFECT TERMODINAMIC - Descriere

Prezenta propunerea de invenție se refera la un motor sonic*, cu combustie externa si circuit închis, care funcționează cu aer cald sau alte gaze compresibile, aproape perfect termodinamic , la care transferul de energie intre agentul de lucru primar (cald, de înalta presiune) si secundar (rece, de joasa presiune) este ameliorat cu ajutorul unui schimbător de presiune (recuperator sonic), cu rotor cu unde de presiune *. Aceasta constituie o perfecționare (toppizare) a celor zece (10) brevete de invenție principale ^1l-20, cu autor Traian Vuia:

BE 205.058 - 1908, “Moteur ă air chaud ă cycle ferme

FR 395.754 - 1908, “Moteur a air chaud, a cicle ferme”

BE 211 606 - 1908 , Moteur â air chaud ă cycle ferme — Brevet de perfectionnement pour brevet principale BE 205.058”

DE------------1908, “Heisluftmaschinenanlage ”

AU------------1908, “Heisluftmaschinenanlage ”

CH 48145 - 1908, “Heisluftmaschinenanlage”

GB 27,033 - 1908, “An improved system of hot air engine with closed circuit”

HU 47071 - 1908, “Zart kotfolyammal biro holeggep”

CA 1.18376-1909, “Systems of hot air engine with closed circuit”

US 1,169,308 - 1909, “ Hot-Air Engine with Closed Circuit dintre care am considerat ca fiind reprezentativ, brevetul de invenție US 1,169,308 - 1909, “ Hot-Air Engine with ClosedCircuit”²⁰’²/

Este cunoscut motorul pe care Sădi Camot (1796 -1832) ²²‘²⁸ l-a făcut public pentru prima data, in studiul publicat in anul 1824. Acest motor cunoscut si sub numele de motorul perfect termodinamic,care a ramas o referința, funcționează după un ciclu termic (ideal) compus din doua procese de compresie si destindere izoterme*, la care transferul de energie intre acestea se face printr-un proces de compresie si destindere de entropie minima (adiabat) *.

Sunt cunoscute motoarele istorice, care au avut ca ținta ipotetica funcționarea după ciclul termic ideal, Camot, revendicate de Robert Stirling (1790 - 187 8)²⁹’³¹, John Ericsson (1803 - 1889)^{32,33 35}, Traian Vuia (1872 -1950) ¹¹²¹ si alții. La acestea izotermarea compresiei si destinderii, este realizata prin procedeul „izotermării induse”, fundamentat teoretic astazi de Ion Pomojnicu (1939 - ) si

Arpad Torok³⁹, iar transferul de energie intre agentul de lucru primar (cald, de înalta presiune) si secundar (rece, de joasa presiune) se realizează cu ajutorul unui aparat (regenerator*, recuperator*), prin schimb termic. Fata de motorul Camot acestea prezintă dezavantajul ca transferul de energie intre cele doua izoterme se face printr-un proces izocor sau izobar, ceeace reduce eficienta motorului.

Este cunoscuta situația contradictorie creata de WJ.M.Rankine (1820-1872) care atribuie lui John Ericsson³⁵ numai meritul motorului revendicat in anul 1851. In lucrarea “A Manual of the Steam Engine and Other Prime Movers”, capitolul 276 “ Heat Received and Rejected at Constant Pressures Joule ’s Engine” ⁴⁰ face referire la lucrarea lui Wiliam Thomson (1824 - 1907) in care este comentat motorul lui James Prescott Joule în care sunt folosite regeneratorul și răcitorul astfel încât aerul să primească și să cedeze căldura nu la o pereche de izoterme, ci la o pereche de izobare. Din aceasta cauza, primul ciclul termic al motorului caloric Ericsson³⁵ compus din doua adiabate de compresie si destindere, intersectate de doua izobare de cedare si primire a căldurii, este cunoscut astăzi sub numele de ciclul termic Joule-

Brayton, deși motorul cu aer, a fost făcut public de James Prescott Joule ⁴¹ numai în anul 1851, iar motorul cu presiune constantă și combustie internă, inventat de George Brayton ^{42 43} numai in anul 1872.0 clarificare a acestei confuzii, din punct de vedere istoric o face Sier Robert si din punct de vedere științific Ivo Kolin⁴⁶; primul nu amintește de motorul Joule acesta nefiind de fapt realizat practic, iar al doilea evita sa atribuie acestui ciclu termic numele de,piciul termic Joule-Brayton ci mai de graba ar fi înclinat sa ii atribuie numele de ,piclul termic Joule- Ericsson.

Este cunoscut de asemenea motorul gândit de George Cayley (1773 - 1857)⁴⁴'^4S, considerat ca fiind cu combustie interna si turbina cu gaze de ardere, larg aplicata astăzi, si la a cărei dezvoltare a contribuit si Traian Vuia (1925) ⁴⁹'⁵². Ciclul termic al motorului Cayley este de fapt, același cu ciclu de funcționare al turbinei cu gaze de ardere, compus din: compresie, încălzire la presiune constanta urmata de destindere. Principala diferența este aceea ca motorul Cayley folosește un compresor si detentor cu piston , în timp ce turbina cu gaze de ardere utilizează compresoare și detentoare rotative, de tipul compresor centrifugal si turbina. Primul compresor centrifugal folosit la o astfel de aplicație a fost studiat si construit in Romania, de Ion Vladea (1907-1975)⁵³ si a fost folosit la supralimentarea motoarelor de avion IAR-14K IVc32 1000A. La aceast motor echipat cu turbina si compresor centrifugal, izotermarea compresiei si destinderii se realizează prin fragmentare intr-un număr de trepte ^{î2 55}, o soluție constructiva complexa din punct de vedere mecanic, inferioara termodinamic si mecanic izotermarii induse Pomojnicu ¹ >³⁶’³⁸, aplicata la mașinile cu piston. In forma ei cea mai avansata, turbina cu gaze de ardere poate funcționa după un ciclu termic „toppizat, (apropiat de ciclul termic Camot²²'⁸⁷), la care pentru transferul de energie intre izoterme a fost ameliorat cu ajutorul unui recuperator de energie termica⁵⁶ (preheater)⁵⁷, de tip Ericsson³⁴ sau Vuia ⁴. Aceast motor prezintă dezavantajul ca gazele rezultate din ardere, cu temperatura ridicata, au influențat negativ structura si funcționarea mecanica a turbinei. Din aceasta cauza recuperatorul de energie termica a fost înlocuit cu un schimbător de presiune ^59,60 in care gazul care intră în turbină a fost deja răcit de către undele de expansiune, în rotorul de unde de presiune.

Schimbătorul de presiune, pe care l-am numit aici “recuperator de energie sonic”, folosit la toppizarea ciclului termic, utilizează undele de șoc⁵⁸, pentru un schimb de presiune dinamic. Acesta a fost revendicat de Claude Seippel (1900-1986), în anul 1940⁵⁹·⁶⁰. Conform P. H. Azoury⁶¹ si N. Mueller⁶², schimbătorul de presiune este un aparat folosit pentru schimbul direct de energie, fara pierderi, între doua curgeri care sunt inițial la niveluri diferite de presiune; un fluid (primar) care se destinde exercitând forțele sale de presiune pentru a comprima un alt fluid (secundar). Limitele de presiune ale compresiei și destinderii nu trebuie să fie egale. Aceasta poate fi folosit la procesul de compresie si destindere izentropa din ciclul termic Camot, nerezolvat încă din punct de vedere mecanic printr-o soluție tehnica care sa permită fabricația la scara industriala. Deși astăzi aplicația sa majoră este la supraalimentarea motoarelor de automobile ⁶³‘⁷⁰, inițial a fost destinat toppizării ciclului termic al turbinei cu gaze⁵⁹.

Prezenta undelor de presiune in funcționarea unui motor Stirling a fost evidențiata in studiile lui T. Finkelstein si A.J. Organ⁷¹ ’⁷⁴ in care considera ca, curgerea nestaționară, compresibila, se datoreaza la cel puțin doua fenomene fizice generate la rândul lor de relația dintre distribuția presiunii si debitului, respectiv:

efecte vâscoase, uneori cunoscute sub numele de disiparea vâscoasă, si efecte acustice care fac ca informațiile despre presiune sa se deplaseze la viteza locală a sunetului „a” combinată cu viteza particulelor, „u”. Cu alte cuvinte, o schimbare de presiune inițiată pe o față a pistonului într-o anumită poziție unghiulară a arborelui cotit nu este resimțită la capătul îndepărtat al circuitului de gaz până când arborele cotit nu s-a rotit mai departe.

Condițiile in care apar undele de presiune (sonice) au fost determinate experimental de D.H. Rix⁷⁷ (1984), pe un motor Știri ing de tip „a”, cu pistoane opuse si prin simulare de Organ (1982), bazat pe metoda caracteristicilor. Prin studiile lor (1993, 1997) aceștia au demonstrat ca la oscilații ale pistonului de pana la 7000/min sunt generate unde de presiune alternante (înainte si înapoi) prin țesătura regeneratorului, modificând caracterul schimbului de energie. Aceste studii sunt foarte importante deoarece scot in evidenta existenta undelor de presiune in funcționarea unui motor de tip Stirling, dar prezintă dezavantajul ca nu precizează daca modifica sau nu procesul izobar sau izocor de transfer al energiei intre izoterme si in ce mod.

Este cunoscut motorul cvasi Camot revendicat de Andrei Vasile Chrisoghilos ^76-83 . Acesta prezintă dezavantajul ca procesul de compresie si destindere izentrop se realizează cu ajutorul unui sistem mecanic complex, de tipul piston, declarat adiabat, dar in realiate fara posibilitate de izolare termica din cauza construcției mecanice, cu componentele calde si reci incorporate unele in altele.

Este cunoscuta si metoda de energizare a aerului comprimat cu care este alimentat motorul (detentorul) Guy Negre (1941 - 2016), prin încălzire si creșterea presiunii prin unda de soc⁸⁶. Aceasta metoda prezintă dezavantajul ca aparatele folosite nu permit o recuperare a energiei termice iar recuperarea energiei din aerul comprimat evacuat se face numai parțial si nu in mod continuu.

Scopul invenției este acela de perfecționa motorul revendicat de Traian Vuia prin invenția principala, astfel ca acesta sa funcționeze după un ciclu termic apropiat de ciclul termic ideal Camot, prin ameliorarea procesului de transfer al energiei intre agentul termic rece (de joasa presiune) si agentul termic cald (de înalta presiune).

Astfel ecuația energetică a mecanismului bazat pe dinamica fluidelor, responsabil de transferul de energie, este exprimat în următoarea formă diferențială⁸⁷

BA -1 _ 1 - _ 1 dp —=—V-e+ — f V + —— Dtp p p dt unde:

h_o entalpia totală, (J/kg) p densitatea fluidului, (kg/m3) q fluxul de transfer termic, (W/m2)

V viteza particulei de fluid, (m/s) p presiunea statica, (N/m2) f coeficient t timp

Partea stângă a ecuației reprezintă rata netă de energie obținută de o particulă fluidă, in unitatea de timp, iar in partea dreapta primul termen reprezintă transferul de energie prin transfer de căldură, al doilea este transferul de energie prin forțele de forfecare și amestec turbionar, iar al treilea este transferul de energie prin acțiunea forțelor de presiune (schimbul de presiune). In condițiile in care motoarele opozabile care lucrează după ciclul termic Stirling si Ericsson-Vuia, izotermate, au o eficienta mai mica decât eficienta motorului Chrisoghilos care lucrează după ciclul cvasi - Camot*, putem trage concluzia ca procesul de transfer de energie prin intermediul forțelor de presiune aplicat la motorul cvasi - Camot este realizat cu entropie minima, fata de procesul de transfer de energie prin schimb termic, aplicat la motoarele Stirling, Ericsson - Vuia, se realizează un schimb de energie mai mic. Deci pentru ca transferul de energie sa fie unul care sa genereze eficienta, ar trebui ca aparatul folosit sa asigure nu numai un schimb termic ci si un schimb de presiune.

Problema tehnica care trebuie rezolvata prin aceasta invenție consta in complectarea motorului cu aer cald si circuit închis revendicat prin invenția principala la care transferul de energie se face cu ajutorul unui recuperator de energie termica, cu un aparat care sa permită si transferul de energie prin acțiunea forțelor de presiune ⁸⁷

RO 135245 Α2 //

Motorul sonic, cu combustie externa, care funcționează cu aer cald sau alte gaze compresibile, aproape perfect termodinamic, (motor ideal Camot), conform invenției complementare, rezolva problema tehnica si înlătură dezavanatjele menționate mai sus prin aceea ca la elementele constitutive cunoscute ale motorului conform invenției principale, se adauga un schimbător de presiune (recuperator sonic) care va ameliora transferul de energie prin acțiunea forțelor de presiune ⁸⁷, intre agentul de lucru primar (cald, de înalta presiune) si secundar (rece, de joasa presiune). Acest aparat cunoscut sub numele de “ schimbător de presiune”, este numit in continuare “recuperator sonic” deoarece funcționarea se bazeaza pe generarea de unde sonice de compresie si destindere. Acesta asigura in principal transferul de energie prin acțiunea forțelor de presiune si in mai mica măsură un schimb termic intre cele doua medii de lucru.

In continuare se prezintă un exemplu de realizare a motorului sonic, cu combustie externa, care funcționează cu aer cald sau alte gaze compresibile, aproape perfect termodinamic (toppizat), conform invenției complementare, in legătură si cu figurile 1, 2, 3 si 4, care reprezintă:

fig.l structura motorului cu aer cald si circuit închis, conform invenției principale;

fig.2 structura motorului sonic, cu combustie externa, care funcționează cu aer cald sau alte gaze compresibile, aproape perfect termodinamic (toppizat), conform invenției complementare, la care in locul recuperatorului pentru energie termica folosit de Traian Vuia este folosit un schimbător de presiune;

fig.3 structura motorului sonic, cu combustie externa, care funcționează cu aer cald sau alte gaze compresibile, aproape perfect termodinamic (toppizat), conform invenției complementare, la care in in plus fata de recuperatorul pentru energie termica folosit de Traian Vuia este folosit si un schimbător de presiune; fig.3 un desen in explozie a schimbătorului de presiune (recuperatorului sonic).

Motorul sonic, cu combustie externa, care funcționează cu aer cald sau alte gaze compresibile, aproape perfect termodinamic (toppizat), conform invenției complementare, este alcătuit ca si motorul cu aer cald si circuit închis conform invenției principale, dintr-un cilindru a care conține un piston de lucru, un cilindru b în care se deplasează pistonul de compresie, un încălzitor c, un schimbător recuperator e e¹ și un racitor/. Aerul comprimat, refulat din cilindrul de compresie b trece prin tubul exterior al schimbătorului - recuperator e e^l și intră în reîncălzitor sau încălzitorul c unde este încălzit la temperatura maximă a ciclului și intră în cilindrul de lucru a, deplasând pistonul. Acest cilindru comunica cu încălzitorul c pe parcursul întregii curse a pistonului. La sfârșitul acestei curse de admisie, comunicarea cu încălzitorul c se întrerupe iar pe perioada cursei de revenire a pistonului, aerul, după ce a traversat tubul central al schimbătorului de caldura-recuperator e e¹ și de asemenea racitorul /, în cazul în care acesta s-a răcit la temperatura minimă a ciclului, este aspirat în cilindrul b al cărui piston apoi îl comprima prin tubul exterior al schimbătorului de caldura-recuperator e e¹, în încălzitorul c. Acesta circulație a agentului de lucru, care servește ca mijloc de transport pentru căldura, de la cilindrul a la cilindrul b, este controlata de un sistem mecanic cu supape în cilindrul de lucru a și prin intermediul unui sistem de supape automate în cilindrul de compresie b\ aceste supape nefiind necesar a fi descrise.

Conform invenției principale, schimbătorul de caldura-recuperator e e¹ este compus din două tuburi concentrice sub forma unei serpentine, sau din mai multe elemente similare legate în paralel, sau dintr-un cilindru metalic care conține un fascicol de tuburi mai mici, cunoscut sub numele de schimbător de căldură multitubular. Fluidul traversează aceste tuburi în direcții opuse. Fluidul cald refulat din cilindrul de lucru a, intră în tubul central, cedeaza căldura sa tubului exterior prin care circula fluidul rece care provine din cilindrul de compresie b. Există, prin urmare, un schimb continuu de căldură între cele doua fluide. Racitorul / este o serpentina imersata într-un lichid care este răcit sau reînnoit prin metodele obișnuite. Acesta poate consta de asemenea dintr-un fascicol de tuburi răcite cu aer, cunoscut si sub numele de racitor de aer.

Instalația poate cuprinde si un rezervor de aer comprimat r. înlocuirea aerului pierdut prin neetanseitati se face cu ajutorul unui compresor auxiliar care trimite aerul comprimat în rezervor, sau în cazul în care nu există niciun rezervor, în încălzitor, de îndată ce presiunea scade sub limita dorită sau prestabilită.

P

Potrivit invenției complementare, asa cum rezulta din figura 2, la structura prezentata in figura l, in locul, schimbătorului de caldura-recuperator e e¹ se folosește un aparat - schimbător de presiune. In acesta are loc transferul de energie prin acțiunea forțelor de presiune ⁶², intre agentul de lucru primar (cald, de înalta presiune) si secundar (rece, de joasa presiune), cat si un transfer redus de energie termica. Daca la motorul conform invenției complementare, recuperarea de energie termica nu este apropiata de aceea realizata cu recuperatorul de energie termica conform invenției principale, sau altfel zis performanta sistemului nu este apropiata de aceea a motorului Camot, atunci sistemul conform invenției complementare, cu structura prezentata in figura 2, va fi complectat cu un recuperator de energie termica conform invenției principale, structura acestuia fiind prezentata in figura 3.

Aparatul cu unde schimbătoare de presiune, prezentat in explozie in figura 3, este un schimbător de presiune care folosește conceptul transferului direct a presiunii intre fluide, aflate in stare gazoasa sau lichida, cu parametrii de stare diferiti. Aceasta consta dintr-un rotor 3, cunoscut si sub numele de “Rotor cu unde depresiune - (Wavepressure rotor) ”, cu canale drepte, dispuse in jurul axei sale 1. Acesta se rotește intr-o carcasa exterioara 4 (stator), intre doua placi de capat 2 si 5, fiecare avand cateva deschideri care asigura curgerea fluidului prin canale si racorduri care asigura legătură cu instalația exterioara. Numărul deschiderilor si al racordurilor variaza de la o aplicație la alta.

In aceast aparat energia este transferata intre doua curgeri ale unui fluid aflat in stare de gaz, prin scurt contact direct, in canalele de curgere ale rotorului, numite si celule. In aceaste canale are loc fenomenul fizic prin care, daca doua fluide de presiuni diferite sunt aduse in contact direct, presiunea de echilibru se atinge mai repede decât in cazul amestecului. Astfel in schimbătorul de presiune sunt generate unde de soc instabile care produc curgeri stabile de gaz, unde presiunea fluxului de ieșire poate fi mai mare decât cea a fluxului de intrare. Undele de compresie si destindere sunt inițiate in canalele rotorului prin rotatia acestuia si realizarea unei legaturi hidraulice intre capetele canalelor si deschiderile din plăcile de capat staționare,. Astfel, spre deosebire de curentul uniform dintr-un motor cum ar fi motorul Pomojnicu-Chrisoghilos, in care compresia sau destinderea se realizează in spatii diferite, in cazul schimbătorului de presiune, ambele procese se dezvolta in acelas spațiu.

Rotoarele cu unde depresiune⁶⁷ nu folosesc componente mecanice precum pistoane sau palete pentru a comprima fluidul. In schimb, creșterea presiunii se obține generând unde de compresie in geometrii adecvate. S-a demonstrat ca pentru aceleași numere Mach de intrare si ieșire, presiunea castigata in dispozitivele de curenti dependenti de timp, poate fi mai mare decât in dispozitivele cu curenti stabili In prezent mașinile cu unde de presiune ⁶⁸ sunt folosite ca supraalimentatoare cu unde de presiune la motoarele cu ardere interna, sau pentru toppizarea turbinelor cu gaz. Sunt folosite si la instalațiile hidraulice unde agentii de lucru sunt in stare lichida.

Motorul sonic, cu combustie externa, care funcționează cu aer sau orice alt gaz compresibil, aproape perfect termodinamic, conform invenției complementare, prezintă avantajul ca face posibila funcționarea după un ciclu termic apropiat de ciclul termic al motorului perfect termodinamic Camot, la care procesele de transfer intre izoterme sunt cvasi izentrope (adiabate). ⁶⁰

Folosirea schimbătorului de presiune pentru transferul de energie prin acțiunea forțelor de presiune ⁶², intre agentul de lucru primar (cald, de înalta presiune) si secundar (rece, de joasa presiune), permite temperaturi mai mari de încălzire deoarece gazul care intră în pistonul cald (cilindrul motor) a fost deja răcit de undele de destindere, în schimbătorul de presiune. Deoarece adaosul de căldură are loc la presiuni și temperaturi mai mari, cat și datorită faptului că lucrul de destindere și comprimare în rotorul cu unde de presiune sunt egale, presiunea totală în motorului toppizat depășește cu 15 -20% aceea a motorului netoppizat. Aceasta in condițiile in care aportul de energie din exterior (solara sau de orice alt fel) este mai inie, iar lucrul mecanic realizat de cilindrul detentor (de lucru) este mai mare decât la un motor netoppizat⁶⁰.

Un alt avantaj este acela ca procedeul de toppizare propus permite ca motorul sa fie realizat la scara industriala, folosindu-se componente aflate in fabricația de serie din domeniul mașinilor si aparatelor din industria frigorifica sau auto, care nu mai ridica probleme tehnologice si de fiabilitate.

Motorul toppizat prin echiparea cu schimbător de presiune, va fi mai compact decât motorul echipat cu recuperator bazat pe schimbul termic si va fi unul ecologic cu eficienta ridicata.

întocmit

Data: 09 martie 2020

Ing. Dunțitru Mihalcea

* Note explicative pentru termenii neuzuali, folositi in redactarea propunerii de invenție:

Izotermat	Procedeu de menținere la temperatura constanta a unui proces termic, cum ar fi compresia sau destinderea unui gaz
Proces termic de entropie minima (adiabat)	Transformarea care are loc într-un sistem izolat termic, fara schimb de căldură cu exteriorul. In general, un proces care se petrece destul de repede față de viteza cu care are loc schimbul de căldură, poate fi considerat adiabatic, chiar dacă izolarea termică fata de mediul exterior nu este perfectă, de exemplu: propagarea undelor prin gaze..
Toppizat	Termen derivat din cuvântul englez “top”, sinonim cu cuvântul romanesc “varfuire”, neutilizabil.
Schimbător de presiun; Rotor cu unde de presiune; Recuperator sonic	Aparat folosit pentru transferul de energie prin acțiunea forțelor de presiune intre un agent de lucru primar/cald, de înalta presiune) si unul secundar (rece, de joasa presiune). Este numit si “rotor cu unde de presiune” sau “recuperator sonic deoarece funcționarea se bazeaza pe generarea de unde sonice de compresie si destindere. Acesta asigura in principal transferul de energie prin acțiunea forțelor de presiune si in mai mica măsură un transfer de energie termica prin schimb termic intre cele doua medii de lucru aflate in contact direct.
Motor sonic	Motor echipat cu recuperator sonic
Regenerator	Aparat folosit pentru schimbul termic, intre doi agenti aflati in curgere alternativa si intermitenta.
Recuperator	Aparat folosit pentru schimbul termic intre doia agenti aflati in curgere permanenta.

MOTOR SONIC, CU COMBUSTIE EXTERNA, CARE FUNCȚIONEAZĂ CU AER CALD SAU ALTE GAZE COMPRESIBILE, APROAPE PERFECT TERMODINAMIC - Bibliografie

1. Mihalcea, D. (2013) Motorul Pomojnicu - Chrisoghilos , cu combustie externa, aproape perfect termodinamic” | Editura MidoPrint, Cluj Napoca 2013 | ISBN 978-606-8379-05-04. CIP 621.412 (ediția revizuita Cluj Napoca 2017| ISBN 978-973-0-22980-6)

2. Mihalcea, D. (2016) „Motorul Vuia, cvasi perfect termodinamic, cu aer cald si circuit inchis”| Prelegere ținută la Academia Română - Secția de Științe tehnice cu ocazia simpozionul “110 ani de la istoricul zbor a lui Traian Vuia” | București, 8 aprilie 2016.

3. Mihalcea, D. (2016) „Engine Vuia, Quasi-Perfect Thermodynamic, with Hot Air and Closed Circuit” | Conferința 1SEC 2016, din 24-26 aug.2016, Northumbria University, Newcastle, UK, organizata cu ocazia aniversarii a 200 de ani de la publicarea de către Robert Stirling a invenției GB 4081 „Improvements for diminishing the consumption offuel and in particular an engine capable ofbeing applied to the moving (of) machinery on a principie entirely new”.

4. Mihalcea, D. (2016) “TRAIAN VUIA - Inventatorul motorului cu aer cald si circuit inchis”| Cluj Napoca, 2017. ISBN 978-973-0-22980-6 înregistrata in anul 2016, sub acelas ISBN cu titlul “Constructorul Primului Motor cu Aer Cald si Circuit închis, Cvasi-Perfect Termodinamic, de Presiune înalta” | Cluj Napoca 2016|

5. Mihalcea, D. (2016) “TRAIAN VUIA - Integrala Invențiilor Revendicate pentru Motorul cu Aer Cald și Circuit închis”| Cluj Napoca | ISBN 978-973-0-22981 -3

6. Mihalcea, D. (2016) „MOTOARELE ERICSSON, JOULE, BRAYTON, VUIA: Confuzie, Paralelism, sau Noutate”! Manuscris, Cluj Napoca 2016 .

7. Mihalcea, D. TRAIAN VUIA | ISBN 978

8. Mihalcea, D. (sep. 2017) “TRAIAN VUIA - Studiu pentru reconstruirea motorului Vuia, cu aer cald și circuit închis” | Cluj Napoca 2017| ISBN 978-973-0-25472-3.

9. Mihalcea D. (2017) Motorul Sonic Vuia | Cluj Napoca 2017.

10. Mihalcea, D. (May - August 2018) “Hot air engine developed and patented by Traian Vuia, aRomanian performance for 21 st century”| Romanian joumal of technical Sciences applied mechanics, Voi. 63, N° 3, P. 253-275, Bucharest.

11. VUIA Trajan, Brevetul de invenție BE 205.058, “Moteur â air chaud â cycle ferme - Ap. D. 06 Jan.

1908, Acc.D. 31 Jan. 1908

12. VUIA Trajan, Brevetul de invenție FR 395.754, “Moteur a air chaud, a cicle ferme”, Ap.D. 28 Oct.

1908, Acc.D 17 March 1909

13. VUIA Trajan, Brevetul de invenție BE 211 606 , Moteur â air chaud â cycle ferme” - Brevet de perfectionnement pour brevet principale BE 205.058- Ap.D 30 Oct.1908, Acc. D 16 Nov. 1908.

14. VUIA Trajan, Brevetul de invenție DE, “Heisluftmaschinenanlage”, Ap.D. 04 Dez. 1908.

15. VUIA Trajan, Brevetul de invenție AU, “Heisluftmaschinenanlage”, Ap.D. 07 Dez. 1908.

16. VUIA Trajan, Brevetul de invenție CH 48145, “Heisluftmaschinenanlage”, Ap.D. 09 Dez. 1908, Acc.D. 16Sept.l910

17. VUIA Trajan, Brevetul de invenție GB 27,0339, “An improved system of hot air engine with closed circuit”. Ap.D. 12 Dec. 1908, Acc.D. 13 Dec. 1909.

18. VUIA Trajan, Brevetul de invenție HU47071, “Zart korfolyammal biro holeggep”. Ap.D 18 Dec. 1908, Acc.D 19 Nov. 1909,

19. VOU1A Trajan, Brevetul de invenție CA 1.18376, “Systems of hot air engine with closed circuit”, Ap.D. 8 Jan.1909, Acc.D. 18 May 1909,

20. VUIA Trajan, Brevetul de invenție US 1,169,308, “ Hot-Air Engine with Closed Circuit”, Ap.D. 06 Jan. 1909, Acc.D. 25 Jan. 1916.

21. Dosarul aplicației pentru brevetul de invenție US 1,169,308, “ Hot-Air Engine with Closed Circuit”!, National Archives at Kansas City| 1909-1915.

22. Camot, S. |„Reilections sur la puissance motrice du feu sur Ies machines propres a developper cette / puissance”| Librăria Chez Bacheller, Paris | (1824).

23. Thomson, Wiliam (Lord Kelvin| “An Account of Camot's Theory of the Motive Power of Heat - with Numerica! Results Deduced from Regnault's Experiments on. Steam.| Transactions of the Edinburgh Royal Society, XVI. January 2 [(1849)

24. Camot, S. „Reflections on the Motive Power of Heat”| editată prin grija lui R. H., Thurston, New York, John Wiley & Sons. (1897).

25. Thomson, W. „An Account of Camot's Theory of the Motive Power of Heat”| Editată prin grija lui R. H., Thurston, New York, John Wiley & Sons. (1897)

26. Diesel Guemez, J. Fiolhais, C. și Fiolhaisc, M. (2002) „Sădi Camot on Camot’s theorem” | American Journal ofPhysic, nr.70 (1).

27. Guemez, J. Fiolhais, C. și Fiolhaisc, M. (2002) „Sădi Camot on Camot’s theorem” | American Journal ofPhysic, nr70 (1).

28. Thoma, Jean | Entropy as thermal charge: an application of bond graphs inspired by Camot and his cycle Zug-Geneva, 2009.

29. Stirling Robert | Brevetul de invenție GB 4081 „Improvements for diminishing the consumption offuel and in particular an engine capable ofbeing applied to the moving (of) machinery on a principie entirely new”, publicat pentru prima data in The Engineer, Dec. 14,1917, p. 516 - Part 2 - The Air Engine.

30. Stirling R. si Stirling, J. | Brevetul de invenție GB 5456 „ Improvements in air engines for moving machinery”. (First Stirling engine) A.D. 1827

31. Stirling, R. si Stirling, J. | Brevetul de invenție GB 8652 “Certam improvements in air-engines” (third Stirling engine). A.D. 1840.

32. Ericsson, J. si Braithwaite, J.| Brevetul de invenție UK 5763 Mode or method of converting Liquids into vapour or steam. 31 ian. 1829.

33. Ericsson , J. Brevetul de invenție GB 6409, “Air Engines” , Ap.D. 4 Apr.,1833.

34. Ericsson, J. | Brevetul de invenție US 6,255“ Surface condenser “| 1849.

35. Ericsson, J, | Brevetul de invenție US 8,481, “Engine for Producing Motive Power - Improvement in Air - Engine”, Ap.D. 4 Nov. 1851.

36. Pomojnicu, I.| „Caiete de lucru” | Elaborate în perioada 1970 - 1980

37. Pomojnicu, I. (Teoria termodinamică a ciclului termic Pomojnicu] Manuscris ediția 1982, actualizat în 2010

38. Pomojnicu, I. (2015) „Izotermarea indusa” | Manuscris 18 martie 2015.

39. Torok, A.| Brevetul de invenție RO 128840 Procedee pentru micșorarea exponentului politropic.

[Publicat in anul 2013

40. Rankine, W.J.M. “A Manual of the Steam Engine and Other Prime Movers” | London and Glasgow Richard Griffin and Company, Publisher to the University of Glasgow, 1859.

41. Joule, J. P. “On the Air-Engine”, In Proceedings of the Royal Society of London; Philosophical Transactions ofthe Royal Society, June 19,1851. Publisher: Royal Society ofLondon.

42. Brayton, G.B.| Brevetul de invenție US 125,166, “Improvement in a Gas-Engine”, Ac.D. 2 Apr. 1872.

43. Brayton, G.B. | US 151,468, “Gas-Engine”, Ac.D. Iunie 1874.

44. George Cayley | Description of an Engine for affording Mechanical Power from Air Expanded by Heat\ Nicholson Philosophy Journal, voi. XVIII,, pag. 260,1807.

45. Sier Robert| Hot Air — Caloric and Stirling engines - Volume one — History\ L. A. Maier 1999.

46. Ivo Kolin, “The evolution of heat engine” | Moriya Press 1999| pag.73 | Cayley - Buckett internai combustion engine

47. Giovanni Turco Thefree piston Cayley engine | http://heatenginescience.blogspot.com/2012/02/freepiston-cayley-engine-episode-01.html Padova, 2012.

48. Bryan Lawton| “Sir George Cayley’s Hot Air Engine, 1837” | Newcomen Society - The Piston Engine Revolution. Oct. 25th, 2018.

49. Turbina cu gaze | https://ro.wikipedia.org/wiki/_Turbina cu_gaze

50. Traian Vuia| Scrisoarea adresata lui Caius Brediceanu| 1925

51. Dan Antoniu , loan Buiu, Dan Hadârcă, Radu Homescu și George Cicoș| TRAIAN VUIA - Viata si opera] editura ANIMA București, 2013.

52. Traian Vuia| Planșa nr. 12949 | Groupe Turbo Reducteur pour Avion\ 13 feb. 1940| https://biblacad.ro/Vuia.htni

53. Vladea Ion (1962) | Manual de Termotehnica”| Editura Didactica si Pedagogica, București

54. Popa, Bazil (1986) (Manualul inginerului termotehnician” (MIT), voi 2 (ed. Ed. a 2-a). București: Editura Tehnică.

55. Theil, Helmut (1972) Termotehnică și mașini termice. Litografia Univ. „Politehnica”. Timișoara.

56. Pouria Ahmadi, Ibrahim Dincer, Marc A. Rosen| Exergo-environmental analysis of an integrated organic Rankine cycle for trigeneration (Energy Conyersion and Management 64 (2012) 447- 453.

57. Barzegar H, Ahmadi P, Ghaffarizadeh AR, Saidi MH. Thermo-economic environmental multi-objective optimization of a gas turbine power plant with preheater using evolutionary algorithm. International Journal of Energy Research, 201l;35(5):389-403

58. Dumitrescu L, (1969). Cercetări in tuburile de soc, Editura Academiei, București

59. Meyer, A | Recent Developments in Gas Turbines. Mech. Eng., voi. 69, no. 4, Apr. 1947, p. 273-277.

60. 103. Gerard E. Welch, Daniel E. Paxson, Jack Wilson, Philip H. Snyder |Wave-Rotor-Enhanced Gas Turbine Engine Demonstrator| Prepared at NASA for the Gas Turbine 22 dec. 1925 Operation and Technology for Land, Sea and Air Propulsion and Power Systems Symposium sponsored by The North Atlantic Treaty Organization’s Research and Technology Organization Ottawa, Canada, October 1 & 21,1999

61. P. H. Azoury, “An Introduction to the Dynamic Pressure Exchanger” | Proc Instn Mech Engrs 19651966, Voi 180 Pt 1 No 18, | Downloaded from <joumals.sagepub.com>, at Pennsylvania State University, May 10, 2016.

62. Pezhman Akbari, Razi Nalim, Norbert Mueller “A Review of Wave Rotor Technology and Its Applications”! Journal of Engineering for Gas Turbines and Power OCTOBER 2006, Voi. 128 /717 -735.

63. Kollbrunner, T.A.: Comprex R Supercharging for Passenger Diesel Car Engines. SAE Paper 800884,1981.

64. Hitomi, M.; Yuzuriha, Y.; and Tanaka, K.: The Characteristics of Pressure Wave Supercharged Small Diesel Engine. SAE Paper 890454, 1989.

65. Fatsis Antonios | Regenerated Turboshaft Engines for GroundPower Plants, Topped with Four-Port Wave Rotors | International Journal of Engineering Research & Technology | ISSN: 2278-0181] Voi. 5 Issue 09, September-2016

66. Hirceaga, M. lancu, F. Muller, N. (2005) Wave rotors technology and applications. The 1 Ith International Conference on Vibration Engineering, Timișoara, România, September 27 — 30.

67. lancu, F. Piechna, J. Muller, N. (2005). Numerical Solutions for Ultra-Micro Wave Rotors (UpWR), American Institute of Aeronautics and Astronautic.

68. Spring, P. Onder, C.H. Guzzella, L., (2007) EGR control of pressure-wave supercharged IC engines. Control Engineering Practice 15, 1520-1532

69. Weber, F. Guzzella, L. Onder, C., (2002). Modeling of a pressure wave supercharger including externai exhaust gas recirculation. IMECHE Journal of Automobile Engineering, 216(D3), 217—235.

70. Hiereth, H., (1989) | “Car Tests With a Free-Running Pressure-Wave Charger—A Study for an Advanced Supercharging System, ” SAE Paper 890 453. 10 Welch, G. E., 2000, OverView ofWave-Rotor Technology for Gas Turbine Engine Topping Cyclesf Novei Aero Propulsion Systems International Symposium, The Institution of Mechanical Engineers, London, pp. 2—17.

71. Organ, Allan J., (1992). Thermodynamics and Gas Dynamics of the Stirling Cycle Machine. Cambridge University Press.

72. Allan J. Organ “ The Regenerator and the Stirling Engine” Wiley Blackwell (1 Jan 1997) ISBN-10: 1860580106, ISBN-13: 978-1860580109

73. Theodor Finkelstein, Allan J Organ |Air Engines: The History, Science, and Reality of the Perfect Engine] Publisher: ASME Press (American Society of Mechanical Engineers); 1 edition September 1, 2001|Cap 10.3 Pressure and flowrate, pag 152-155.

74. A.J. Organ (2008). Why Air? (http://web.me.eom/allan.j.o/Cornrnunicable_Insight/Why_air.html).

75. Rix, D.H. (1984). An enquiry into gas process asymmetry in the Stirling cycle machine. PhD dissertation, Engineering Department, University of Cambridge.

76. Chrisoghilos V.A. BR 8108832 - 1980, „Processo e maquina para a obtencao da transformacao quase isotermica nos processos de compressao ou de expansao de gas”

77. Chrisoghilos V.A. JPS 57501789 - 1980-------------------------------------

78. Chrisoghilos V.A. SU 1386038 - 1980 „Sposob kvasiizotermiceskovo preobrazovania prisjatin i rassirenii gaza i teplovaia mașina dlea ego osusestvlenia”

79. Chrisoghilos V.A.WO 8201220 - 1980, „Procede et machine pour l’obtention de la transformation quasi isotherme dans Ies processus de compression ou de detente de gaz”

80. Chrisoghilos V.A. RO 77965 - 1980, „Procedeu și mașină pentru obținerea transformării cvasi izotermice în procesele de comprimare sau extindere a gazelor”

81. Chrisoghilos V.A. EP 0062043 - 1980, „Procede et machine pour l’obtention de la transformation quasi isotherme dans Ies processus de compression ou de detente de gaz”

82. Chrisoghilos V.A. DE 31 71813.2, - 1981 „Verfahrenn und Machine zur Durchfuerung einer Quasi Isotherrmischen Zustandsaenderung bei Gaskompressions oder Expansionsvorgaengen”

83. Chrisoghilos V.A. US 4,502,284 -1981, „Method and engine for the obtainment of quasi isothermal transformation in gas compression and expansion”

84. Chrisoghilos V.A. CA 1203693 -1982, „Procede et machine pour l’obtention de la transformation quasi isotherme dans Ies processus de compression ou de detente de gaz”

85. Chrisoghilos V.A. IT 1150789 -1982, „Procedimento e apparecchiatura per l’obtenimento di una trasformazione quasi isotermica nel processo di compressione e expansione di gas”.

86. Negre, G. Negre, C. Brevetul de invenție US006,334,435Bl Method for operating pollution - free engine expansion chamber and expansion chamber therefore, publicat in anul 2002

87. A.K. Ababneha,*, C.A. Garrisb, A.M. Jawameha, H. Tlilana „Investigation of the Mach Number Effects on Fluid-to-Fluid Interaction in an Unsteady Ejector with a Radial-Flow Diffuser „ | Jordan Journal of Mechanical and Industrial Engineering, Volume 3, Number 2, June. 2009, Pages 131- 140.

întocmit: L Data: 09 martie 2020

Ing. Dumitru Mihalcea //

MOTOR SONIC, CU COMBUSTIE EXTERNA, CARE FUNCȚIONEAZĂ CU AER CALD SAU ALTE GAZE COMPRESIBILE, APROAPE PERFECT TERMODINAMIC - Revendicări c—-----

Claims (2)

1. Motor sonic, cu combustie externa care funcționează cu aer cald sau alte gaze compresibile, aproape perfect termodinamic, conform invenției principale US 1,169,308, “ Hot-Air Engine -with Closed Circuit, cu autor Traian Vuia, caracterizat prin aceea ca in scopul transferului energiei de la agentul de lucru primar (de presiune ridicata) la agentul secundar (de presiune joasa), folosește un aparat schimbător de presiune de tipul rotor cu unde de presiune, denumit si recuperator sonic de energie .

2. Motor sonic, cu combustie externa care funcționează cu aer cald sau alte gaze compresibile, aproape perfect termodinamic, conform revendicării nr.l, caracterizat prin aceea ca in scopul funcționarii după un ciclu termic Camot pentru transferul energiei de la agentul de lucru primar (de presiune ridicata) la agentul secundar (de presiune joasa), in plus fata de schimbătorul de presiune folosește si un recuperator de energie termica.