RU2010105705A

RU2010105705A - Способ преобразования тепловой энергии при низкой температуре в тепловую энергию при относительно высокой температуре при помощи механической энергии и наоборот

Info

Publication number: RU2010105705A
Application number: RU2010105705/06A
Authority: RU
Inventors: Бернхард АДЛЕР (AT); Бернхард АДЛЕР
Original assignee: Бернхард АДЛЕР (AT); Бернхард АДЛЕР
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2008-07-21
Publication date: 2011-08-27
Also published as: ES2635512T3; CA2694330A1; KR20100051060A; BRPI0814333A2; PL2183529T3; JP2010534822A; AT505532B1; EP2183529B1; CN101883958B; AU2008281301A1; RU2493505C2; CA2694330C; JP5833309B2; AT505532A1; NZ582993A; WO2009015402A1; AU2008281301B2; DK2183529T3; HUE033411T2; EP2183529A1

Abstract

1. Способ преобразования тепловой энергии при низкой температуре в тепловую энергию при относительно высокой температуре и наоборот при помощи механической энергии, при этом используется рабочее вещество, проходящее через процесс замкнутой термодинамической циркуляции, и такой процесс циркуляции включает следующие технологические операции: ! - адиабатическое сжатие рабочего вещества, ! - изобарическое выведение тепла из рабочей среды при помощи теплообменного вещества, ! - обратимая адиабатическая релаксация рабочего вещества, ! - изобарическое подведение тепла в рабочую среду при помощи теплообменного вещества при помощи теплообменного вещества, ! при этом для повышения или понижения давления рабочего вещества во время сжатия или релаксации рабочее вещество передается в основном радиально наружу или внутрь относительно оси вращения, что вызывает увеличение или уменьшение центробежной силы, действующей на рабочее вещество, отличающийся тем, что рабочее вещество во время процесса замкнутой циркуляции, также как теплообменные вещества, направляется вокруг оси вращения в целях подведения и отведения тепла таким образом, чтобы энергия потока рабочего вещества в основном сохранялась во время процесса замкнутой циркуляции. ! 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочее вещество является газообразным на протяжении всего процесса циркуляции. ! 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве рабочего вещества используется благородный газ, в частности криптон, ксенон, аргон, радон, или их смесь. ! 4. Способ по одному из пп.1-2, отличающийся тем, что давление в процессе замкнутой циркуляции равно величине

Claims

1. Способ преобразования тепловой энергии при низкой температуре в тепловую энергию при относительно высокой температуре и наоборот при помощи механической энергии, при этом используется рабочее вещество, проходящее через процесс замкнутой термодинамической циркуляции, и такой процесс циркуляции включает следующие технологические операции:

- адиабатическое сжатие рабочего вещества,

- изобарическое выведение тепла из рабочей среды при помощи теплообменного вещества,

- обратимая адиабатическая релаксация рабочего вещества,

- изобарическое подведение тепла в рабочую среду при помощи теплообменного вещества при помощи теплообменного вещества,

при этом для повышения или понижения давления рабочего вещества во время сжатия или релаксации рабочее вещество передается в основном радиально наружу или внутрь относительно оси вращения, что вызывает увеличение или уменьшение центробежной силы, действующей на рабочее вещество, отличающийся тем, что рабочее вещество во время процесса замкнутой циркуляции, также как теплообменные вещества, направляется вокруг оси вращения в целях подведения и отведения тепла таким образом, чтобы энергия потока рабочего вещества в основном сохранялась во время процесса замкнутой циркуляции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочее вещество является газообразным на протяжении всего процесса циркуляции.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве рабочего вещества используется благородный газ, в частности криптон, ксенон, аргон, радон, или их смесь.

4. Способ по одному из пп.1-2, отличающийся тем, что давление в процессе замкнутой циркуляции равно величине, превышающей 50 бар, в частности свыше 70 бар, в основном, желательно 100 бар.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что процесс циркуляции выполняется в непосредственной близости от критической точки газообразного рабочего вещества.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что тепло выводится и подается при помощи теплообменного вещества с показателем адиабаты Каппа ~1, в частности жидкого теплообменного вещества.

7. Устройство для реализации способа по одному из пп.1-6 с компрессором (1), релаксационным устройством (3) и соответствующим теплообменником (2, 4) для подвода или отвода тепла, в котором компрессор (1) и релаксационное устройство (3) смонтированы таким образом, что могут вращаться вокруг оси вращения, и эти компрессор и релаксационное устройство (1, 3) сконструированы таким образом, что рабочее вещество в компрессоре (1) в основном передается радиально наружу относительно оси вращения или в основном передается радиально внутрь в расширительном устройстве (3), вследствие чего повышается или понижается давление за счет увеличения или уменьшения центробежной силы, действующей на рабочее вещество, при этом данное устройство отличается тем, что теплообменники (2, 4) сконструированы в расчете на совместное вращение с компрессором (1) и релаксационным устройством (3), в которых рабочее вещество направляется вокруг оси вращения во время процесса замкнутой циркуляции, таким образом, энергия потока рабочего вещества в основном сохраняется во время процесса замкнутой циркуляции.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что каждый из теплообменников (2, 4) имеет, по меньшей мере, одну трубу (9), подающую жидкий теплоноситель.

9. Устройство по п.7 или 8, отличающееся тем, что релаксационное устройство (3) соединяется напрямую с компрессором (1) через теплообменники (2, 4).

10. Устройство по п.7, отличающееся тем, что рабочие колеса (1', 3') компрессора и релаксационного устройства (1, 3) смонтированы на общем моментном вале (5').

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что предусмотрен корпус (6), который вращается совместно с рабочими колесами (1') компрессора (1) и релаксационного устройства (3).

12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что рабочие колеса (1', 3') находятся внутри неподвижного корпуса (6').

13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что труба (9) теплообменника (2) частично заходит в корпус (6').

14. Устройство по п.7, отличающееся тем, что предусмотрен устойчивый к кручению корпус (8), в который помещены компрессор (1) и релаксационное устройство.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что два теплообменника (2, 4) встроены в корпус (8).

16. Устройство по п.7, отличающееся тем, что предусмотрена по меньшей мере одна свободно вращающаяся трубопроводная система (17), в которой циркулирует рабочее вещество.

17. Устройство по п.16, отличающееся тем, что трубопроводная система (17) снабжена трубами линейного сжатия (18), идущими в радиальном направлении.

18. Устройство по п.16 или 17, отличающееся тем, что трубопроводная система (17) снабжена релаксационными трубами (20), изогнутыми в направлении, противоположном направлению вращения моментного вала (5').

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что релаксационные трубы (20) кругообразно изогнуты в поперечном сечении.

20. Устройство по п.18, отличающееся тем, что релаксационные трубы (20) имеют изгиб с таким радиусом поперечного сечения, который постоянно убывает в сторону центра вращения (30).

21. Устройство по п.16 или 17, отличающееся тем, что трубопроводная система (17) имеет в своем составе турбину (31), которая вращается относительно трубопроводной системы (17).

22. Устройство по п.21, отличающееся тем, что турбина (31) расположена в положении, устойчивом к кручению.

23. Устройство по п.21, отличающееся тем, что турбина (31) снабжена электродвигателем (38) для произведения перемещения относительно трубопроводной системы (17).

24. Устройство по п.16, отличающееся тем, что идущие в осевом направлении секции трубопроводной системы (17) окружены коаксиально расположенными трубами (19) теплообменников (2, 4).

25. Устройство по п.10, отличающееся тем, что электродвигатель или генератор (5) соединен с моментным валом (5') или трубопроводной системой (17).