RU1806276C

RU1806276C - Steam-liquid engine

Info

Publication number: RU1806276C
Application number: SU914901327A
Authority: RU
Inventors: Иван Тимофеевич Атманов
Original assignee: И.Т.Атманов
Priority date: 1991-01-10
Filing date: 1991-01-10
Publication date: 1993-03-30

Abstract

Использование: в области тепловых двигателей с жидким поршнем, преимущественно в качестве привода насосов, вентил торов , электрогенераторов, а также в качестве двигателей плавучих, колесных и других транспортных средств. Сущность изобретени : в парожидкостном двигателе, содержащем испаритель, парожидкостный канал, холодильник и нагнетательно-всасы- вающую трубу, заполненные рабочей жидкостью , выполн ющей функции рабочего тела и одновременно жидкого поршн ; гидравлический насос и камеру, заполненную газовой смесью, испаритель выполнен в виде заглушенного с торца канала, вдоль образующих которого установлены полые ребра, внутренн полость каждого из которых сообщена с каналом испарител и парожидкостным каналом. Наружна поверхность испарител имеет тепловой контакт с нагревающей средой. Парожидкостный канал и холодильник выполнены в виде двух коаксиальных труб, расположенных вертикально , причем нижний конец внутренней и нижний конец наружной труб подсоединены соответственно к всасывающей и нагнетательной трубам с образованием каналов U-образной формы. Верхний участок внутренней трубы имеет форму конуса, на боковой поверхности которого выполнены отверсти , и расположен на входе в испаритель . В камере с газовой смесью над уровнем жидкости установлено рабочее колесо гидротурбины, над которым размещен выходной участок нагнетательной трубы. Вал турбины имеет герметичный выход за пределы камеры, а в парожидкостном участке канала между внутренней и наружной трубами размещена вставка, выполненна в виде продольных каналов одинакового сечени и формы, заполн ющих все сечение межтрубного пространства и установленных ниже уровн отверстий в конической части внутренней трубы, 3 з.п. ф-лы, 3 ил.Usage: in the field of heat engines with a liquid piston, mainly as a drive for pumps, fans, electric generators, and also as engines of floating, wheeled and other vehicles. SUMMARY OF THE INVENTION: in a vapor-liquid engine containing an evaporator, a vapor-liquid channel, a refrigerator and a suction and discharge pipe filled with a working fluid that functions as a working fluid and at the same time a fluid piston; the hydraulic pump and the chamber filled with the gas mixture, the evaporator is made in the form of a channel muffled from the end, along the generators of which there are hollow ribs, the internal cavity of each of which is in communication with the evaporator channel and the vapor-liquid channel. The outer surface of the evaporator is in thermal contact with the heating medium. The vapor-liquid channel and the refrigerator are made in the form of two coaxial pipes arranged vertically, the lower end of the inner and lower ends of the outer pipes being connected respectively to the suction and discharge pipes to form U-shaped channels. The upper section of the inner pipe has the shape of a cone, on the side surface of which holes are made, and is located at the entrance to the evaporator. In the chamber with the gas mixture above the liquid level, the impeller of the turbine is installed, over which the outlet section of the discharge pipe is located. The turbine shaft has a tight outlet outside the chamber, and in the vapor-liquid section of the channel between the inner and outer pipes there is an insert made in the form of longitudinal channels of the same cross section and shape, filling the entire cross-section of the annulus and set below the level of the holes in the conical part of the inner pipe, 3 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Изобретение относитс к области тепловых двигателей, а более конкретно к двигател м внешнего нагрева с жидким поршнем, и может найти применение в качестве привода насосов, вентил торов, электрогенераторов, а также в качестве двигателей плавучих, колесных и летательных транспортных средств.The invention relates to the field of heat engines, and more particularly, to external heat engines with a liquid piston, and can be used as a drive for pumps, fans, electric generators, and also as engines for floating, wheeled and aircraft vehicles.

Целью изобретени вл етс повышение КПД, эффективности преобразовани The aim of the invention is to increase efficiency, conversion efficiency

работы термодинамического цикла, устойчивости и надежности работы.thermodynamic cycle, stability and reliability.

На фиг.1 изображена принципиальна схема парожидкостного двигател ; на фиг.2 - вариант подвода нагревающей среды в виде органического топлива, сжигаемого в межреберном пространстве испарител с помощью горелочных устройств; на фиг.З - схема подвода тепла к испарителю с помощью солнечного концентратора.Figure 1 shows a schematic diagram of a steam-liquid engine; figure 2 - option of supplying a heating medium in the form of fossil fuels burned in the intercostal space of the evaporator using burner devices; in Fig. 3 is a diagram of the heat supply to the evaporator using a solar concentrator.

GOGO

Двигатель содержит последовательно соединенные испаритель 1, парожидкост- ный канал 2 и холодильник 3. Испаритель 1 выполнен в виде заглушенного с торца канала 4, вдоль образующих которого установлены полые ребра 5, внутренн полость каждого из которых сообщена с каналом 4 испарител 1 парожидкостным каналом 2, а сверху заглушена, причем часть объема заполнена смесью пара рабочей жидкости и не конденсирующихс в диапазоне рабочих температур газов, Парожидкостный канал 2 и холодильник 3 выполнены в виде двух коаксиальных труб, расположенных вертикально , причем нижний конец внутренней трубы 6 подсоединен к всасывающей трубе 7 большего сечени с образованием канала U-образной формы, а нижний конец наружной трубы 8 подсоединен к нагнетательной трубе 9 меньшего сечени так же с образованием канала U-образной формы, при этом верхний участок 10 внутренней трубы имеет форму конуса с вершиной, распб/юженной на входе в испаритель, на боковой поверхности которого выполнены отверсти 11, а верхн часть всасывающий трубы 7 совмещена с камерой 12, заполненной газовой смесью, в которой над уровнем жидкости установлено рабочее колесо 13 гидротурбины , над которым размещен выходной участок 14 нагнетательной трубы 9 в виде усеченного конуса, ось которого направлена на лопатки 15 рабочего колеса 13, а вал 16 турбины имеет герметичный выход за пределы камеры 12, при этом в парожидко- стном участке канала 2 между внутренней 6 и наружной 8 трубами размещена вставка 17, выполненна в виде продольных каналов одинакового сечени и формы, заполн ющих все сечение межтрубного пространства, и установленна ниже уровн отверстий в конической части 10 внутренней трубы 6. Внутренние поверхности испарител покрыты слоем капилл рно-пористого материала. Повод тепла к испарителю производитс с помощью нагревающей среды либо в виде различных теплоносителей , либо потока солнечного излучени . Кроме этого, в качестве источника тепла могут использоватьс радиоизотопные источники тепла. Пример использовани в качестве нагревающей среды высокотемпературного теплоносител представлен на фиг.2. Испаритель 1 окружен теплоизолиро- ванным кожухом 18с образованием камер сгорани 19 в каждом из промежутков между ребрами, в основании которых размещены горелки 20. В нижней части кожуха 18 между ребрами выполнены отверсти дл подвода в камеры сгорани 19 топлива поThe engine contains a series-connected evaporator 1, a vapor-liquid channel 2 and a refrigerator 3. The evaporator 1 is made in the form of a channel 4, which is muffled from the end, along which a hollow rib 5 is installed, the internal cavity of each of which is connected to the channel 4 of the evaporator 1 by a vapor-liquid channel 2, and drowned on top, and part of the volume is filled with a mixture of steam of the working fluid and non-condensing gases in the range of operating temperatures, the vapor-liquid channel 2 and the refrigerator 3 are made in the form of two coaxial pipes located vertically, with the lower end of the inner pipe 6 connected to the suction pipe 7 of a larger cross section with the formation of the channel U-shaped, and the lower end of the outer pipe 8 connected to the discharge pipe 9 of a smaller cross section also with the formation of the channel U-shaped, with the upper section 10 of the inner pipe has the shape of a cone with a top, pocked / southerly at the entrance to the evaporator, on the side surface of which holes 11 are made, and the upper part of the suction pipe 7 is aligned with the chamber 12 filled with a gas mixture, in which over The impeller 13 of the hydraulic turbine is installed on top of the liquid, over which the outlet section 14 of the injection pipe 9 is arranged in the form of a truncated cone, the axis of which is directed to the blades 15 of the impeller 13, and the turbine shaft 16 has a tight outlet outside the chamber 12, while in the liquid-vapor a section of the channel 2 between the inner 6 and the outer 8 pipes is an insert 17 made in the form of longitudinal channels of the same cross section and shape, filling the entire cross-section of the annular space, and installed below the level of the openings in the conical part 10, the inner pipe 6. The inner surface coated with a layer evaporator wick-porous material. The heat is brought to the evaporator by means of a heating medium either in the form of various heat carriers or a stream of solar radiation. In addition, radioisotope heat sources may be used as a heat source. An example of the use of a high temperature coolant as a heating medium is shown in Fig. 2. The evaporator 1 is surrounded by a thermally insulated casing 18 with the formation of the combustion chambers 19 in each of the spaces between the fins, at the base of which the burners 20 are located. In the lower part of the casing 18 there are openings between the fins for supplying fuel to the combustion chambers 19

трубопроводам 21 к горелкам 20 и воздуха по трубопроводам 22, подключенным к коллекторам 23 и 24 соответственно, К воздушному коллектору 24 подключенpipelines 21 to the burners 20 and air through pipelines 22 connected to the manifolds 23 and 24, respectively, connected to the air manifold 24

воздухопровод 25, а на теплоизолирован- ном кожухе 18 установлена выхлопна труба 26, в которой размещен регенеративный воздушный теплообменник 27, подключенный с одной стороны к воздухопроводу 25,the air duct 25, and an exhaust pipe 26 is installed on the heat-insulated casing 18, in which a regenerative air heat exchanger 27 is placed, connected on one side to the air duct 25,

ас другой стороны к входному воздуховоду 28. Пример использовани солнечного излучени представлен на фиг.З. Испаритель 1 помещен в фокус солнечного концентратора 29. Торцева поверхность испарител по5 крыта тепловой изол цией 30, а вокруг его боковой поверхности с селективным покрытием размещены светопроницаемые панели 31.on the other hand, to the inlet duct 28. An example of the use of solar radiation is shown in FIG. The evaporator 1 is placed in the focus of the solar concentrator 29. The end surface of the evaporator 5 is covered with thermal insulation 30, and translucent panels 31 are placed around its side surface with selective coating.

Парожидкостный двигатель работаетVapor-liquid engine running

0 следующим образом.0 as follows.

Перед началом работы двигатель заправл етс рабочей жидкостью, а в испаритель 1 и камеру 1-2 вводитс неконденсирующийс газ. Затем к рабочемуBefore starting work, the engine is charged with working fluid, and non-condensing gas is introduced into the evaporator 1 and chamber 1-2. Then to the worker

5 телу в испарителе 1 подводитс , а в холодильнике 3 от него отводитс теплота, Тепло нагревающей среды передаетс рабочему телу двигател в виде парогазОвой смеси и жидкости. Жидкость рабочего тела закипа0 ет, а неконденсирующийс газ нагреваетс , что приводит к увеличению в нем давлени парогазовой смеси. Под действием давлени парогазовой смеси рабоча жидкость перемещаетс по внутренней трубе 6, кана5 лам вставки 17 и холодильнику 3 и поступает соответственно во всасывающую 7 и нагнетательную 9 трубы. Поскольку диаметр внутренней трубы 6 значительно меньше диаметра всасывающей трубы 7, а диаметр5, the body is supplied to the evaporator 1, and heat is removed from it in the refrigerator 3. The heat of the heating medium is transferred to the working fluid of the engine in the form of a gas-vapor mixture and liquid. The fluid of the working fluid boils, and the non-condensing gas heats up, which leads to an increase in the pressure of the vapor-gas mixture in it. Under the pressure of the vapor-gas mixture, the working fluid moves through the inner pipe 6, channels 5 of the insert 17 and the refrigerator 3 and enters the suction 7 and discharge 9 pipes, respectively. Since the diameter of the inner pipe 6 is much smaller than the diameter of the suction pipe 7, and the diameter

0 наружной трубы 8 значительно больше диаметра нагнетательной трубы 9, подъем жидкости в нагнетательной трубе 9 будет существенно выше, чем во всасывающей 7. В результате, замыкание конца нагнета5 тельной трубы 9 на всасывающую 7 через камеру 12 и турбину в рабочим колесом 13 обеспечивает, во-первых, преобразование кинетической энергии струи жидкости в крут щий момент на валу 16 рабочего колеса 130 of the outer pipe 8 is much larger than the diameter of the discharge pipe 9, the rise in liquid in the discharge pipe 9 will be significantly higher than in the suction 7. As a result, the closure of the end of the discharge pipe 9 to the suction 7 through the chamber 12 and the turbine in the impeller 13 provides first, the conversion of the kinetic energy of the liquid jet into torque on the shaft 16 of the impeller 13

0 турбины, во-вторых, циркул цию рабочей жидкости в контуре парожидкостного двигател и, в-третьих, насыщение рабочей жидкости неконденсирующимс газом при ударе струй.жидкости, выход щих из межло5 паточных промежутков рабочего колеса 13 турбины, о ее поверхность в камере 12, при котором происходит захват жидкой струей неконденсирующегос газа, причем размещение камеры 12 в наиболее холодной части контура двигател позвол ет обеспечить0 of the turbine, secondly, the circulation of the working fluid in the circuit of the steam-liquid engine and, thirdly, the saturation of the working fluid with non-condensing gas upon impact of the jets of fluid leaving the interscapular spaces of the impeller 13 of the turbine on its surface in the chamber 12, in which there is a capture by a liquid stream of non-condensing gas, and the placement of the chamber 12 in the coldest part of the engine circuit allows

максимальное насыщение рабочей жидкости неконденсирующимс газом.maximum saturation of the working fluid with a non-condensing gas.

Процесс расширени парогазовой смеси над жидкостью в парожидкостном канале , как показали исследовани на стекл нных модел х, протекает по принципу затопленных парогазовых струй с образованием в жидкости в конце рабочего хода парогазовых пузырьков и образованием значительного прогиба поверхности жидкости на границе раздела фаз с увеличением площади этой поверхности. Это позвол ет интенсифицировать процесс конденсации отработанного пара в конце рабочего хода за счет увеличени теплообменной поверхности между паром и жидкостью при образовании конуса конденсации и парогазовых пузырьков. Интенсификаци процесса конденсации отработанного пара ускор ет этот процесс и обеспечивает более полную конденсацию отработанного пара. При этом часть образовавшихс пузырьков будет уноситьс с жидкостью в нагнетательную трубу 9, а из нее в камеру 12.The process of expanding a vapor-gas mixture above a liquid in a vapor-liquid channel, as shown by studies on glass models, proceeds according to the principle of flooded vapor-gas jets with the formation of vapor-gas bubbles in the liquid at the end of the working stroke and the formation of a significant deflection of the liquid surface at the interface with an increase in the area of this surface . This makes it possible to intensify the process of condensation of the exhaust steam at the end of the working stroke by increasing the heat exchange surface between the vapor and the liquid during the formation of a condensation cone and vapor-gas bubbles. The intensification of the process of condensation of the exhaust steam accelerates this process and provides a more complete condensation of the exhaust steam. In this case, part of the resulting bubbles will be carried away with the liquid into the discharge pipe 9, and from it into the chamber 12.

При выполнении стенок полых ребер 5 испарител 1 жесткими объемы этих полостей остаютс неизменными при изменении давлени рабочего тела, что требует уменьшени объема этих полостей дл уменьшени мертвого объема двигател . При выполнении стенок полых ребер упругими первоначальный объем этих полостей может быть равен нулю, а по мере повышени давлени рабочего тела стенки ребер будут изгибатьс , увеличива объем этих полостей , а следовательно, и теплообменную поверхность испарител . При понижении давлени рабочего тела в испарителе 1 в конце рабочего хода стенки ребер 5 возвращаютс в первоначальное состо ние, уменьша мертвый объем двигател до минимума , то есть до размеров центрального канала 4 испарител 1, обеспечива , кроме уменьшени мертвого объема двигател , возможность преобразовани вытесненной из полостей ребер 5 испарител 1 парогазовой смеси в дополнительную работу по перемещению рабочей жидкости в процессе рабочего хода, что повышает термодинамическую эффективность цикла предложенного двигател . После конденсации отработанного пара, охлаждени неконденсирующегос газа и отвода тепла от рабочей жидкости в холодильнике 3 завершаютс процессы рабочего хода. Как только давление парогазовой смеси в рабочем объеме за счет конденсации отработанного пара и перехода части газа в жидкость в виде пузырьков станет ниже давлени в камере, начнетс обратное движение жидкости вWhen the walls of the hollow ribs 5 of the evaporator 1 are made rigid, the volumes of these cavities remain unchanged when the pressure of the working fluid changes, which requires a decrease in the volume of these cavities to reduce the dead volume of the engine. When the walls of the hollow ribs are elastic, the initial volume of these cavities can be zero, and as the pressure of the working fluid increases, the walls of the ribs will bend, increasing the volume of these cavities, and therefore the heat exchange surface of the evaporator. When the pressure of the working fluid in the evaporator 1 is reduced at the end of the stroke, the walls of the ribs 5 return to their original state, reducing the dead volume of the engine to a minimum, i.e., to the size of the central channel 4 of the evaporator 1, providing, in addition to reducing the dead volume of the engine, the possibility of conversion of the displaced cavities of the ribs 5 of the evaporator 1 of the vapor-gas mixture in the additional work of moving the working fluid during the stroke, which increases the thermodynamic efficiency of the cycle of the proposed engine. After condensation of the exhaust steam, cooling of the non-condensable gas and removal of heat from the working fluid in the refrigerator 3, the working processes are completed. As soon as the pressure of the gas-vapor mixture in the working volume due to condensation of the spent steam and the transition of a part of the gas into liquid in the form of bubbles becomes lower than the pressure in the chamber, the reverse movement of the liquid into

обоих LJ-образных каналах в сторону испарител 1.both LJ-shaped channels towards evaporator 1.

Увеличение количества пузырьков, об разующихс в жидкости в конце рабочего хода, при размещении в парожидкостном канале 2 вставки 17 с продольными каналами одинаковой формы и сечени , заполн ющими все сечение межтрубного пространства, обусловлено следующим. Об0 разование пузырьков в жидкости, движущейс по гладкому каналу под действием расшир ющегос парогазового потока, возможно только при определенных услови х, аналогичных тем, которые имеют место вThe increase in the number of bubbles formed in the liquid at the end of the working stroke when the insert 17 is placed in the vapor-liquid channel 2 with longitudinal channels of the same shape and cross-section, filling the entire cross-section, is due to the following. The formation of bubbles in a fluid moving along a smooth channel under the action of an expanding vapor-gas flow is possible only under certain conditions similar to those in

5 затопленных парогазовых стру х, когда в вершине конуса затопленной парогазовой струи за счет завихрений образуютс пузырьки , движущиес вдоль оси потока, при этом, чем больше диаметр парожидкостного5 flooded vapor-gas jets, when at the apex of the cone of a flooded vapor-gas jet due to turbulence bubbles form along the flow axis, and the larger the diameter of the vapor-liquid

0 канала, тем меньше количество пузырьков будет приходитс на единицу площади сечени канала, так как в затопленных стру х пузырьки формируютс только в вершине конуса затопленной струи. Как показали ис5 следовани на стекл нных модел х при использовании в качестве рабочей жидкости парожидкостного канала 2 начинают образовыватьс уже при диаметрах 4 мм. Поэтому , чем больше будет затопленных струй,0 channel, the smaller the number of bubbles will be per unit cross-sectional area of the channel, since in the flooded jets the bubbles form only at the top of the cone of the flooded jet. As shown by studies on glass models, when a vapor-liquid channel 2 is used as the working fluid, they already begin to form at diameters of 4 mm. Therefore, the more flooded jets there are,

0 тем большее количество пузырьков будет образовыватьс на единицу площади сечени парожидкостного канала 2. Выбор количества каналов во вставке 17 будет определ тьс единичной мощностью двига5 тел , поскольку, чем больше единична мощность двигател , тем большее количество пузырьков требуетс дл обеспечени эффективной регенерации тепла отработанного пара и образовани требуемого коли0 чества пара в испарителе при струйном впрыске в испаритель жидкости в виде брызг и струй при разрыве пузырьков на границе раздела фаз. Поэтому дл увеличени единичной мощности двигател необхо5 димо увеличивать площадь сечени межтрубного пространства парожидкостного канала 2 дл размещени в нем вставки 17 с соответствующим количеством продольных каналов, то есть необходимо обес0 печить пропорциональное увеличение диаметра парожидкостного канала и количества образующихс пузырьков, так как каждый канал вставки 17 вл етс источником образовани пузырьков.0 the greater the number of bubbles will be formed per unit cross-sectional area of the vapor-liquid channel 2. The choice of the number of channels in the insert 17 will be determined by the unit motor power 5, since the larger the unit engine power, the greater the number of bubbles required to ensure efficient heat recovery of the exhaust steam and the formation of the required amount of steam in the evaporator during jet injection into the liquid evaporator in the form of sprays and jets when the bubbles break at the phase boundary. Therefore, to increase the unit power of the engine, it is necessary to increase the cross-sectional area of the annular space of the vapor-liquid channel 2 to place the insert 17 with the corresponding number of longitudinal channels, i.e., it is necessary to ensure a proportional increase in the diameter of the vapor-liquid channel and the number of bubbles formed, since each channel of the insert 17 is is a source of bubble formation.

5 При обратном ходе жидкость во внутренней трубе 6, насыщени неконденсирующимс газом, будет двигатьс со значительно большей скоростью, чем в межтрубном пространстве. Поскольку эта жидкость вл етс более холодной, чем5 During the return stroke, the liquid in the inner tube 6, saturated with non-condensable gas, will move at a much higher speed than in the annulus. Since this liquid is colder than

жидкость в межтрубном пространстве, то при своем движении в сторону испарител 1 она будет отбирать тепло от жидкости, движущейс в межтрубном пространстве, обеспечива процесс регенеративного подогрева рабочей жидкости во внутренней трубе 6, движущейс в сторону испарител 1. Нагрев насыщенной неконденсирующимс газом жидкости сопровождаетс выделением из нее газа в виде пузырьков и испарением в них пара, за счет чего пузырьки будут увеличиватьс в размерах. На определенной высоте холодильника 3 температуры жидкостей в межтрубном пространстве и во внутренней трубе 6 сравниваютс . При понижении давлени рабочего тела пузырьки смеси неконденсируютс . При понижении давлени рабочего тела пузырьки смеси неконденсирующихс газов вл ютс очагами испарени в них окружающей рабочей жидкости и аккумулируют ее тепловую энергию. Испарение рабочей жидкости в объем пузырьков сопровождаетс ее охлаждением, в результате чего уменьшаетс количество тепла, передаваемого от рабочего тела окружающей среде в холодильнике 3. Таким образом, в предложенном двигателе осуществл етс двухступенчата регенераци тепла, что существенно повышает его термодинамическую эффективность по сравнению с прототипом. После того, как рабоча жидкость с парогазовыми пузырьками, движущимис по внутренней трубе б, достигнет конического участка с отверсти ми, часть ее вместе с пузырьками будет попадать в межтрубное пространство и затем смешиватьс с рабочей жидкостью, наход щейс в ней, а друга часть в виде брызг от лопнувших пузырьков направитс в испаритель 1. Парообразование жидкости на теплообмен- ной поверхности испарител 1 приведет к повышению давлени парогазовой смеси в рабочем объеме, в результате чего произойдет упруга дефдрмаци стенок ребер 5 испарител 1, что приведет к многократному увеличению теплообменной поверхности испарител . Кроме этого, повышение давлени в рабочем объеме приведет к концентрации пузырьков у границы раздела фаз в межтрубном пространстве при приближении жидкого поршн к испарителю 1 и их несимметричному схлопыванию с образованием высокоскоростных струй из окружающей пузырьки жидкости, нагреваемой в процессе их схлопывани . Эти струи практически мгновенно попадают в испаритель 1 на развитые поверхности с пористым покрытием и распредел ютс по всей теплообменной поверхности. Возможно также, чтоliquid in the annulus, then when it moves towards the evaporator 1, it will take away heat from the fluid moving in the annulus, providing a process of regenerative heating of the working fluid in the inner pipe 6, moving towards the evaporator 1. Heating of the liquid saturated with non-condensing gas is accompanied by the release of gas in the form of bubbles and vapor in them vapor, due to which the bubbles will increase in size. At a certain height of the refrigerator 3, the temperatures of the liquids in the annulus and in the inner tube 6 are compared. As the pressure of the working fluid decreases, the bubbles of the mixture non-condensate. When the pressure of the working fluid decreases, the bubbles of the mixture of non-condensable gases are the foci of evaporation of the surrounding working fluid in them and accumulate its thermal energy. Evaporation of the working fluid into the volume of the bubbles is accompanied by its cooling, as a result of which the amount of heat transferred from the working fluid to the environment in the refrigerator 3 is reduced. Thus, in the proposed engine two-stage heat recovery is carried out, which significantly increases its thermodynamic efficiency compared to the prototype. After the working fluid with vapor-gas bubbles moving along the inner pipe b reaches the conical section with holes, part of it together with the bubbles will fall into the annulus and then mix with the working fluid contained in it, and the other part in the form the spray from the bursting bubbles will be directed to the evaporator 1. The vaporization of the liquid on the heat exchange surface of the evaporator 1 will increase the pressure of the vapor-gas mixture in the working volume, as a result of which the elastic walls are deformed 5 ep evaporator 1, resulting in multiple increase of the heat exchange surface of the evaporator. In addition, an increase in pressure in the working volume will lead to the concentration of bubbles at the phase boundary in the annulus when the liquid piston approaches the evaporator 1 and their asymmetric collapse with the formation of high-speed jets from the surrounding liquid bubbles, heated during their collapse. These jets almost instantly enter evaporator 1 onto developed porous-coated surfaces and are distributed over the entire heat exchange surface. It is also possible that

при движении рабочей жидкости к испарителю 1 часть ее, насыщенна парогазовыми пузырьками, в виде пены войдет в испаритель 1. Однако в обоих случа х в испарительwhen the working fluid moves to the evaporator, 1 part of it, saturated with vapor and gas bubbles, will enter the evaporator 1 in the form of foam. However, in both cases, the evaporator

попадет ограниченное, дозированное количество жидкости, котора полностью испар етс на теплообменной поверхности испарител 1. Жидкий поршень при обратном ходе останавливаетс у входа в испари0 тель 1 из-за резкого увеличени давлени в рабочем объеме в результате описанных выше процессов, что существенно уменьшает необратимые потери на нагревание жидкости и последующий отвод тепла без совер5 шени работы. Перед входом в испаритель 1 пузырьки сжимаютс с повышением термодинамического потенциала их содержимого , которое выбрасываетс из жидкого поршн в испаритель 1 с образованиемa limited, metered amount of liquid will fall, which completely evaporates on the heat exchange surface of evaporator 1. During the reverse stroke, the liquid piston stops at the inlet of evaporator 1 due to a sharp increase in pressure in the working volume as a result of the processes described above, which significantly reduces irreversible losses heating the liquid and subsequent heat removal without perfect work. Before entering the evaporator 1, the bubbles are compressed with an increase in the thermodynamic potential of their contents, which is ejected from the liquid piston into the evaporator 1 with the formation

0 брызг и струй, возвраща тем самым в зону0 spray and jets, thus returning to the zone

нагрева парогазовую смесь повышенногоheating steam-gas mixture of increased

потенциала дл повторного использовани ,reuse potential

а также дозированное количество жидкости.as well as a dosed amount of liquid.

На этом завершаютс процессы обрат5 ного хода, после чего термодинамический цикл повтор етс в указанной последовательности .This completes the backwash processes, after which the thermodynamic cycle is repeated in the indicated sequence.

Унос из рабочего объема с пузырьками неконденсирующегос газа в процессе ра0 бочего хода компенсируетс посто нным подводом такого же количества неконденсирующегос газа в рабочий объем с жидкостью , насыщенной этим газом, подаваемой по внутренней трубе 6 во врем обратногоThe ablation from the working volume with non-condensing gas bubbles during the working stroke is compensated by the constant supply of the same amount of non-condensing gas into the working volume with the liquid saturated with this gas supplied through the inner pipe 6 during the return

5 хода, что позвол ет поддерживать в рабочем объеме посто нное количество неконденсирующегос газа. Это позвол ет повысить устойчивость и надежность работы двигател , а отсутствие обратных клапа0 нов в контуре двигател обеспечивает дополнительное повышение его надежности .5 strokes, which allows to maintain a constant amount of non-condensing gas in the working volume. This makes it possible to increase the stability and reliability of the engine, and the absence of check valves in the engine circuit provides an additional increase in its reliability.

Работа теплогенератора, изображенного на фиг.2, в котором в качестве нагреваю5 щейсреды используетс высокотемпературный теплоноситель в виде сжигаемого органического топлива, осуществл етс следующим образом. В горелки 20 каждой камеры сгорани 19 по0 даетс по трубопроводам 21 и 22 соответственно топливо и воздух, которые после смешени сгорают в камере сгорани 19, передава теплоту через стенки ребер 5 испарител 1 рабочему телу двигател . Дымо5 вые газы из камеры сгорани 19 отвод тс в выхлопную трубу 26, где охлаждаютс , отдава в регенеративном теплообменнике 27 теплоту воздуху, подаваемому в камеру сгорани , что обеспечивает утилизацию тепла дымовых газов, и повышает температуру горени , в результате повышаетс КПД тепло- генератора и обеспечиваетс полное сгорание топлива.The operation of the heat generator shown in Fig. 2, in which a high-temperature heat carrier in the form of combustible fossil fuel is used as the heating medium, is carried out as follows. Fuel and air are supplied to the burners 20 of each combustion chamber 19 through pipes 21 and 22, respectively, which, after mixing, burn in the combustion chamber 19, transferring heat through the walls of the fins 5 of the evaporator 1 to the working fluid of the engine. Flue gases from the combustion chamber 19 are discharged to the exhaust pipe 26, where they are cooled, giving heat in the regenerative heat exchanger 27 to the air supplied to the combustion chamber, which ensures utilization of the heat of the flue gases, and increases the combustion temperature, as a result of which the efficiency of the heat generator and complete combustion of fuel is provided.

Работа солнечного теплогенератора, изображенного на фиг.З, осуществл етс следующим образом. Солнечное излучение с помощью концентратора 29 концентрируетс и передаетс в солнечный теплообменников котором поток излучени проходит через светопроницаемые панели 31 и попадает на селективное покрытие поверхности испарител , В результате стенки испарител разогреваютс , передава теплоту рабочему телу двигател .The operation of the solar heat generator shown in Fig. 3 is carried out as follows. Solar radiation by means of a concentrator 29 is concentrated and transmitted to the solar heat exchangers where the radiation flux passes through the light-permeable panels 31 and enters the selective coating of the surface of the evaporator. As a result, the walls of the evaporator are heated, transferring heat to the working fluid of the engine.

Таким образом, предложенный двигатель обладает повышенным КПД, высокой устойчивостью и надежностью работы за счет двойной регенерации энергии, повышенной поверхности испарител , минимального мертвого объема, поддержани посто нного количества неконденсирующегос газа в рабочем объеме и отсутстви обратных клапанов в контуре парожидкост- ного двигател . Кроме этого, сем энергии с вала гидротурбины 13, установленной в контуре двигател , позвол ет расширить область его применени , а установка в парожидкостном канале вставки 17 с продольными каналами одинакового размера и формы позвол ет увеличить единичную мощность двигател .Thus, the proposed engine has improved efficiency, high stability and reliability due to double energy recovery, increased surface of the evaporator, minimal dead volume, maintaining a constant amount of non-condensing gas in the working volume and the absence of check valves in the circuit of the vapor-liquid engine. In addition, this energy from the shaft of a hydraulic turbine 13 installed in the engine circuit allows expanding the scope of its application, and the installation of an insert 17 with longitudinal channels of the same size and shape in the vapor-liquid channel allows increasing the unit power of the engine.

Claims

SUMMARY OF THE INVENTION 1. A vapor-liquid engine comprising interconnected evaporator, vapor-liquid channels, a refrigerator, discharge and suction pipes filled with a working fluid and a liquid piston with liquid, as well as a hydraulic pump and a chamber filled with a gas mixture, characterized in that In order to increase efficiency and expand functionality by generating additional energy, it is additionally equipped with an insert and placed in the chamber

a hydraulic turbine with an impeller, the shaft of which is hermetically removed outside the chamber, while the vapor-liquid channel and the refrigerator are made in the form of two

vertically arranged coaxial pipes, the pipes in the lower part being connected respectively internally to the suction larger section and outer to the discharge smaller section

with the formation of U-shaped channels, while the discharge pipe has an outlet end in the form of a truncated cone and is placed by it in the chamber above the impeller of a hydraulic turbine, the upper end

the vapor-liquid channel is connected to the evaporator, made in the form of a channel muffled from the upper end, the outer surface of which is formed by hollow ribs located along the generatrix,

and the inner surface is covered with a layer of capillary-porous material, while the upper end of the inner pipe is made with a cone-shaped top, on the side surface of which there are holes, and

placed at the inlet to the evaporator, and the insert is placed in the annulus of the vapor-liquid channel under the upper end of the inner pipe and is made with longitudinal channels of the same shape and cross section.

2. The engine according to claim 1, with the fact that the walls of the hollow ribs of the evaporator channel are made of elastic plates with the latter adjoining each other in the initial state.

3. The engine according to claim 1, characterized in that the evaporator has a thermally insulated casing with a draft pipe, and a burner flame installed in the gap between each pair of fins of the evaporator is used as a heating medium.

4. The engine according to claim 1, on the basis of the fact that it is equipped with a solar concentrator, and the evaporator is placed in the focus of the solar concentrator and has a two-layer transparent casing.

Figure 1

fig 2