RU2030615C1

RU2030615C1 - Slot-perforated heater for stirling engine

Info

Publication number: RU2030615C1
Authority: RU
Inventors: Рустам Исмаилович Чембарисов
Priority date: 1991-05-05
Filing date: 1991-05-05
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: engine engineering. SUBSTANCE: heater has housing constructed as two axially alined sleeves having 25-35% perforation which is made up of conical holes. The lesser inlet cross-section of the holes is 20-60 times grater than critical cross-section and grater outlet cross-section is 1.5-2.5 times grater than the inlet one. The holes are inclined to the heater radius by 45-60 deg. EFFECT: enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике, а именно к нагревателям двигателей Стирлинга (ДС). The invention relates to energy, and in particular to heaters of Stirling engines (DS).

Известны нагреватели ДС различных типов и видов - трубчатые, щелевые, башенные, корончатые, эвольвентные и др. Известен также щелевой нагреватель ДС, представляющий собой конструкцию "стакан в стакане" с зазором для рабочего тела между "стаканами" и соединенными по краям воедино, в котором во внутреннюю полость внутреннего "стакана" подводится энергия, например солнечная. В изобретении этот нагреватель принят за прототип и базовый объект. There are well-known DS heaters of various types and types - tubular, slotted, tower, castellated, involute, etc. There is also known a DS slot heater, which is a glass-in-glass design with a gap for the working fluid between the "glasses" and connected at the edges together, in which in the internal cavity of the inner "glass" is supplied energy, such as solar. In the invention, this heater is taken as a prototype and a base object.

Однако такой нагреватель при использовании с источником энергии, содержащем газообразные продукты сгорания, имеет невысокую эффективность, в результате чего невозможна работа источника энергии в оптимальном для ДС режиме, т.е. не обеспечивается необходимая подводимая мощность. However, such a heater, when used with an energy source containing gaseous products of combustion, has a low efficiency, as a result of which it is impossible to operate the energy source in an optimum mode for the DW, i.e. the required input power is not provided.

Целью изобретения является повышение эффективности нагревателя. The aim of the invention is to increase the efficiency of the heater.

Это достигается тем, что тело нагревателя перфорируется со степенью 25-35% равномерной сеткой конических отверстий, меньшее сечение на входе которых в 20-60 раз больше критических, а большее на выходе в 1,5-2,5 раза больше входного конические отверстия, с осевыми (в плане), расположенными под углом 45-60^о к радиусу нагревателя, снабженных патрубками для продуктов сгорания, изолирующими их от рабочего тела.This is achieved by the fact that the heater body is perforated with a degree of 25-35% uniform grid of conical holes, a smaller cross section at the entrance of which is 20-60 times more critical, and a larger one at the output is 1.5-2.5 times larger than the inlet conical holes, with axial (in plan), located at an angle of 45-60 ^about to the radius of the heater, equipped with nozzles for products of combustion, isolating them from the working fluid.

На чертеже изображен нагреватель, где 1 - тело нагревателя, 2 - щель для рабочего тела, 3 - патрубки для продуктов сгорания, 4 - коллекторы. The heater is shown in the drawing, where 1 is the heater body, 2 is the slot for the working fluid, 3 are the nozzles for the products of combustion, 4 are the collectors.

Нагреватель работает следующим образом. The heater operates as follows.

При сгорании топлива во внутреннем пространстве, ограниченном телом нагревателя 1, либо на его периферии продукты сгорания проходят через патрубки 2, отдавая тепло рабочему телу, и отводятся от нагревателя 1 с меньшими газодинамическими потерями, не препятствуя газообмену. Омывание рабочим телом горячих поверхностей патрубков, пронизывающих полость нагревателя, обеспечивает дополнительный подвод теплоты к рабочему телу. Расположение патрубков под углом 45-60^о к радиусу нагревателя способствует возникновению вихревого потока, интенсифицирующего процесс газо- и теплообмена, а коническая форма патрубков уменьшает скорость продуктов сгорания на выходе, т.е. дает возможность им продолжительнее контактировать с нагревателем.When fuel is burned in the internal space bounded by the body of the heater 1, or on its periphery, the combustion products pass through the nozzles 2, giving off heat to the working fluid, and are removed from the heater 1 with less gas-dynamic losses, without interfering with gas exchange. Washing with the working fluid of the hot surfaces of the pipes penetrating the cavity of the heater provides an additional supply of heat to the working fluid. Location pipes 45-60 at an angle to the radius ^of the heater contributes to the vortex flow, intensifying the process gas and heat transfer, and the conical shape of the nozzle reduces the speed of the combustion products at the output, i.e., enables them to contact the heater for longer.

Выбор величин углов и соотношений связан с тем, что если взять угол больше 60^о, утончаются стенки нагревателя и теряется прочность конструкции, если меньше 45^о, то уменьшается вихревой эффект.Selecting the angles and ratios associated with the fact that if we take an angle greater than ^about 60, the heater tapering wall and lost structural integrity if it is less ^{45 °,} the vortex effect is reduced.

Также при увеличении выходного отверстия больше чем в 2,5 раза, конструкция становится менее прочной и может послужить причиной аварии, а если увеличение меньше чем в 1,5 раза, то теряется значение эффекта. Размер (меньшее сечение) и количество (степень перфорации) патрубков для продуктов сгорания оптимизируются исходя из условия газо- и теплообмена расчетом либо подбираются экспериментально. Also, with an increase in the outlet opening by more than 2.5 times, the design becomes less durable and can cause an accident, and if the increase is less than 1.5 times, the value of the effect is lost. The size (smaller cross section) and the number (degree of perforation) of the nozzles for the combustion products are optimized based on the conditions of gas and heat transfer by calculation or are selected experimentally.

Проведенные опыты показали правильность сделанных предпосылок и повышенную эффективность нагревателя. The experiments showed the correctness of the assumptions made and the increased efficiency of the heater.

Claims

A SLIT-PERFORATED STIRLING ENGINE HEATER, comprising a glass-in-glass-type case, wherein there is a gap between the inner surface of the outer glass and the outer surface of the inner one, and the glasses are connected together at the edges of the glasses, characterized in that, in order to increase the efficiency of the heater, the heater body perforated with a degree of 25-35% uniform grid of conical holes, a smaller cross section at the inlet of which is 20-60 times more critical, and a larger cross section at the exit is 1.5-2.5 times larger than the input, conical from holes with axial planes located at an angle of 45-60 ^o to the radius of the heater, equipped with nozzles for combustion products, isolating them from the working fluid.