RU126372U1

RU126372U1 - STIRLING'S ENGINE

Info

Publication number: RU126372U1
Application number: RU2012106977/06U
Authority: RU
Inventors: Владимир Самойлович Кукис; Виктор Анатольевич Романов; Михаил Романович Петриченко; Максим Игоревич Куколев; Владимир Сергеевич Дворцов
Original assignee: Владимир Самойлович Кукис; Виктор Анатольевич Романов
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2013-03-27

Abstract

Двигатель Стирлинга содержит полость расширения, полость сжатия, нагреватель и холодильник, отличающийся тем, что он оборудован тепловым накопителем и вихревой трубкой (трубкой Ранка), снабженной двумя выходами и одним входом, при этом один из выходов вихревой трубки связан через холодильник и полость сжатия с тепловым накопителем, а другой выход связан через тепловой накопитель и нагреватель с полостью расширения, при этом последняя соединена с входом вихревой трубки.The Stirling engine contains an expansion cavity, a compression cavity, a heater and a refrigerator, characterized in that it is equipped with a heat storage device and a vortex tube (Rank tube) equipped with two outputs and one input, while one of the outputs of the vortex tube is connected through a refrigerator and a compression cavity to thermal storage, and the other output is connected through a thermal storage and heater with an expansion cavity, while the latter is connected to the input of the vortex tube.

Description

Предложение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению и может быть использовано для повышения эффективности работы двигателей с внешним подводом теплоты, в частности - двигателя Стирлинга.The proposal relates to mechanical engineering, namely to engine building and can be used to increase the efficiency of engines with external heat supply, in particular, the Stirling engine.

Известна и широко распространена конструктивная схема двигателя Стирлинга (Уокер Г. Двигатели Стирлинга. - М.: Машиностроение, 1985. - С.85, рис.4.2.), содержащая: полость расширения, полость сжатия, регенератор, нагреватель и холодильник.A well-known and widespread structural scheme of the Stirling engine (Walker G. Stirling engines. - M.: Mashinostroenie, 1985. - P.85, Fig. 4.2.), Containing: expansion cavity, compression cavity, regenerator, heater and refrigerator.

Недостатками этой конструктивной схемы двигателя Стирлинга являются:The disadvantages of this structural design of the Stirling engine are:

значительные затраты мощности на преодоление гидравлического сопротивления в регенераторе (что приводит к снижению эффективной мощности двигателя и увеличивает «мертвые объемы» в нем);significant power consumption for overcoming hydraulic resistance in the regenerator (which leads to a decrease in the effective engine power and increases the "dead volumes" in it);

значительный отвод теплоты от рабочего тела в холодильнике и существенные внешние затраты энергии на организацию охлаждения рабочего тела в холодильнике;significant removal of heat from the working fluid in the refrigerator and significant external energy costs for the organization of cooling of the working fluid in the refrigerator;

существенные затраты энергии на сжатие рабочего тела в полости сжатия.significant expenditure of energy on the compression of the working fluid in the compression cavity.

Данная конструктивная схема двигателя Стирлинга является наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и принята за прототип.This design diagram of the Stirling engine is the closest to the proposed technical essence and is taken as a prototype.

Задачей предложения является повышение эффективной мощности и экономичности двигателя Стирлинга за счет:The objective of the proposal is to increase the effective power and efficiency of the Stirling engine due to:

полного исключения затрат части мощности на преодоление гидравлического сопротивления в регенераторе в результате исключения данного устройства из конструкции двигателя;the complete exclusion of the cost of part of the power to overcome the hydraulic resistance in the regenerator as a result of the exclusion of this device from the engine design;

снижения потерь энергии рабочего тела при отводе теплоты от него в холодильнике и снижения внешних затрат энергии на организацию охлаждения рабочего тела в холодильнике;reduce energy losses of the working fluid during heat removal from it in the refrigerator and reduce external energy costs for organizing the cooling of the working fluid in the refrigerator;

снижения затрат энергии на сжатие в полости сжатия за счет уменьшения количества сжимаемого в нем рабочего тела;reducing the energy consumption for compression in the compression cavity by reducing the amount of working fluid compressed in it;

предварительного подогрева в тепловом накопителе сжатого холодного рабочего тела перед его поступлением в нагреватель.preheating in a heat storage device of a compressed cold working fluid before it enters the heater.

Решение поставленной задачи достигается тем, что из полости расширения рабочее тело направляется в вихревую трубку (трубку Ранка), где поток рабочего тела разделяется на два - холодный, который направляется вначале в холодильник, а затем в полость сжатия, и горячий, который направляется в тепловой накопитель и нагревает находящееся там теплоаккумулирующее вещество, и где осуществляется предварительный нагрев холодного сжатого рабочего тела перед его поступлением в нагреватель.The solution to this problem is achieved by the fact that from the expansion cavity the working fluid is directed into a vortex tube (Rank tube), where the flow of the working fluid is divided into two - cold, which is sent first to the refrigerator, and then to the compression cavity, and hot, which is sent to the heat the drive and heats the heat storage substance located there, and where the pre-heating of the cold compressed working fluid is carried out before it enters the heater.

Анализ предлагаемого решения и известных позволяет сделать вывод о его соответствии условиям патентоспособности полезной модели.An analysis of the proposed solution and the known ones allows us to conclude that it meets the patentability conditions of the utility model.

Предложение поясняется рисунком (фиг.1), где изображена принципиальная схема предлагаемого двигателя Стирлинга.The proposal is illustrated in the figure (figure 1), which shows a schematic diagram of the proposed Stirling engine.

Предлагаемый двигатель Стирлинга содержит: горячую 1 и холодную 2 полости, нагреватель 3, холодильник 4, тепловой накопитель 5 с аккумулирующим эффектом, вихревую трубку (трубку Ранка) 6 и работает следующим образом:The proposed Stirling engine contains: hot 1 and cold 2 cavities, heater 3, refrigerator 4, heat storage 5 with an accumulating effect, a vortex tube (Rank tube) 6 and works as follows:

После расширения в горячей полости 1 рабочее тело направляется в вихревую трубку (трубку Ранка) 6 (принцип действия которой описан в статье Гуцол А.Ф. Эффект Ранка / А.Ф.Гуцол // Успехи физических наук, 1997. - Т.167. - №6. - С.665-687), где поток рабочего тела разделяется на два - холодный, который направляется вначале в холодильник 4, а затем в полость сжатия 2, и горячий, который направляется в тепловой накопитель 5, где часть его энергии передается в форме теплоты теплоаккумулирующему веществу, нагревая его. В тепловой накопитель 5 поступает и та часть холодного рабочего тела, которая была сжата в полости сжатия 2. В тепловом накопителе 5 холодное рабочее тело нагревается от горячего теплоаккумулирующего вещества, смешивается с потоком горячего рабочего тела, поступившего из вихревой трубки (трубки Ранка) 6, после чего объединенный поток рабочего тела направляется в нагреватель 3. Здесь рабочее тело дополнительно получает энергию с потоком теплоты, поступающим от внешнего источника, и направляется в полость расширения 1, где в процессе расширения внутренняя энергия рабочего тела преобразуется в механическую работу.After expansion in the hot cavity 1, the working fluid is directed into a vortex tube (Rank tube) 6 (the principle of operation of which is described in the article by Gutsol A.F. Rank Effect / A.F. Gutsol // Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 1997. - T.167. - No. 6. - S.665-687), where the flow of the working fluid is divided into two - cold, which is sent first to the refrigerator 4, and then to the compression cavity 2, and hot, which is sent to the heat storage 5, where part of its energy It is transferred in the form of heat to a heat-accumulating substance, heating it. The part of the cold working fluid that was compressed in the compression cavity 2 also enters the heat accumulator 5. In the thermal storage 5, the cold working fluid is heated by hot heat-accumulating substance, mixed with the flow of the hot working fluid coming from the vortex tube (Rank tube) 6, after which the combined flow of the working fluid is directed to the heater 3. Here, the working fluid additionally receives energy with the heat flux coming from an external source, and is sent to the expansion cavity 1, where in the process it is expanded The internal energy of the working fluid is converted into mechanical work.

По сравнению с прототипом в предлагаемом двигателе Стирлинга обеспечивается повышение эффективной мощности и экономичности за счет:Compared with the prototype in the proposed Stirling engine provides an increase in effective power and efficiency due to:

полного исключения затрат части мощности на преодоление гидравлического сопротивления в регенераторе;the complete exclusion of the cost of part of the power to overcome the hydraulic resistance in the regenerator;

Claims

The Stirling engine contains an expansion cavity, a compression cavity, a heater and a refrigerator, characterized in that it is equipped with a heat storage device and a vortex tube (Rank tube) equipped with two outputs and one input, while one of the outputs of the vortex tube is connected through a refrigerator and a compression cavity to thermal storage, and the other output is connected through a thermal storage and heater with an expansion cavity, while the latter is connected to the input of the vortex tube.