RU2102632C1 - Two-phase gravitational motor - Google Patents
Two-phase gravitational motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2102632C1 RU2102632C1 RU96104919A RU96104919A RU2102632C1 RU 2102632 C1 RU2102632 C1 RU 2102632C1 RU 96104919 A RU96104919 A RU 96104919A RU 96104919 A RU96104919 A RU 96104919A RU 2102632 C1 RU2102632 C1 RU 2102632C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- turbine
- liquid
- steam
- housing
- thermosiphon
- Prior art date
Links
Landscapes
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области гравитационных двигателей с внешним подводом тепла и может быть использовано для преобразования энергии низкопотенциальных источников тепла в механическую энергию с более высоким КПД. The invention relates to the field of gravitational engines with external heat supply and can be used to convert the energy of low-grade heat sources into mechanical energy with higher efficiency.
Известно устройство гравитационного двигателя (патент ФРГ 2951574, кл. F 03 3/00, 1981), содержащее резервуар с жидкостью высотой (H), в котором установлена вертикально движущаяся замкнутая цепь с колоколами на звеньях, на дне которой под колоколами установлен участок подвода тепла, а в верхней части резервуара холодильник. A device of a gravitational engine is known (German patent 2951574, class F 03 3/00, 1981), which contains a reservoir with a liquid of height (H), in which a vertically moving closed circuit with bells on links is installed, at the bottom of which a heat supply section is installed under the bells and at the top of the tank is a refrigerator.
Колокола последовательно заполняются паром кипящей на участке подвода тепла жидкости в нижней части резервуара. Возникает подъемная сила и цепь движется, совершая механическую работу, в верхней части резервуара пар сбрасывается в холодильник, а сконденсированная жидкость возвращается в резервуар. The bells are successively filled with boiling steam in the liquid heat supply area in the lower part of the tank. There is a lifting force and the chain moves, performing mechanical work, in the upper part of the tank the steam is discharged into the refrigerator, and the condensed liquid is returned to the tank.
Недостатками лифтовых двигателей являются:
большие утечки тепла из-за больших габаритов;
большие гидравлические сопротивления движению цепи с колоколами, а следовательно, небольшие скорости движения цепи и небольшая снимаемая мощность.The disadvantages of elevator engines are:
large heat leakage due to large dimensions;
high hydraulic resistance to the movement of the chain with bells, and consequently, low speed of the chain and small removable power.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство парового термосифонного двигателя Ренкина. (T. Nguyeu, M. Mochizuku "Thermosyphon Rankine Engine" Heat Recovery Systems. CHP. Volume 15.1995 p. 73). The closest in technical essence to the claimed device is a device of a steam thermosiphon engine Rankine. (T. Nguyeu, M. Mochizuku "Thermosyphon Rankine Engine" Heat Recovery Systems. CHP. Volume 15.1995 p. 73).
Это устройство содержит вертикально расположенный цилиндрический герметичный корпус термосифона, частично заполненный жидкостью, с устройством подвода тепла к жидкости в нижней части, с адиабатической паровой средней зоной и холодильником в верхней зоне, в паровой зоне термосифона установлены паровые сопла и паровая турбина соосно с цилиндрическим корпусом, вал турбины соединен с электродвигателем, установленным внутри корпуса термосифона. This device contains a vertically arranged cylindrical sealed thermosyphon case, partially filled with liquid, with a device for supplying heat to the liquid in the lower part, with an adiabatic steam middle zone and a refrigerator in the upper zone, steam nozzles and a steam turbine are aligned with the cylindrical body in the steam zone of the thermosyphon, the turbine shaft is connected to an electric motor installed inside the thermosiphon housing.
Недостатками этого двигателя являются:
низкий КПД (Heat Recovery Systems CHP Volume 15, 1995) паросилового цикла Ренкина, так как в цикле используется сухой насыщенный пар, полученный от низкопотенциального источника тепла;
не используется кинетическая энергия кипящей жидкости.The disadvantages of this engine are:
low efficiency (Heat Recovery Systems CHP Volume 15, 1995) of the Rankine steam-powered cycle, since the cycle uses dry saturated steam obtained from a low-grade heat source;
kinetic energy of boiling liquid is not used.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно возможность увеличения КПД преобразования энергии низкопотенциального тепла, используя кинетическую энергию кипящей жидкости. The objective of the invention is to remedy these disadvantages, namely the possibility of increasing the efficiency of energy conversion of low potential heat using the kinetic energy of a boiling liquid.
Для достижения поставленной задачи в "двухфазный гравитационный двигатель", содержащий термосифон с корпусом, частично заполненным жидкостью, и установленной в нем турбиной, внутри корпуса под турбиной вертикально установлена труба с зазорами относительно корпуса термосифона и ротора турбины, а в зазоре между боковой поверхностью трубы и корпусом установлено, как минимум, одно парожидкостное сопло турбины, при этом турбина выполнена парожидкостной, а уровень кипящей жидкости находится выше турбины. To achieve this goal, a “two-phase gravity engine” containing a thermosiphon with a housing partially filled with liquid and a turbine installed in it, a pipe with gaps vertically installed inside the housing under the turbine relative to the thermosiphon housing and turbine rotor, and in the gap between the side surface of the pipe and at least one steam-liquid nozzle of the turbine is installed in the casing, while the turbine is made of liquid-vapor, and the level of boiling liquid is located above the turbine.
Сущность изобретения поясняется схемой, приведенной на чертеже. Устройство "двухфазного гравитационного двигателя" содержит вертикальный цилиндрический герметичный корпус термосифона (1), нижняя часть которого, заполненная жидкостью, является теплоприемником (Q1), а верхняя часть холодильником (Q2). В жидкостной полости корпуса (1) установлена кооксиально труба (2), которая имеет зазор (3) между днищем корпуса (1) и ее нижним торцом и кольцевой зазор между боковой поверхностью трубы (2) и внутренней поверхностью корпуса (1). В корпусе (1) над верхним торцом трубы (2) с зазором установлен ротор парожидкостной турбины (4) соосно с корпусом (1) и трубой (2) в подшипниках (5), а лопатки турбины (4) расположены в кольцевом зазоре. Перед лопатками турбины (4) в кольцевом зазоре установлены неподвижно парожидкостные сопла (7). Вал (8) турбины (4) соединен с электрогенератором (9).The invention is illustrated by the diagram shown in the drawing. The device "two-phase gravitational engine" contains a vertical cylindrical sealed thermosiphon housing (1), the lower part of which is filled with liquid, is a heat sink (Q 1 ), and the upper part is a refrigerator (Q 2 ). A pipe (2) is installed in the liquid cavity of the housing (1), which has a gap (3) between the bottom of the housing (1) and its lower end and an annular gap between the side surface of the pipe (2) and the inner surface of the housing (1). In the housing (1) above the upper end of the pipe (2) with a clearance, the rotor of the steam-liquid turbine (4) is installed coaxially with the housing (1) and the pipe (2) in the bearings (5), and the turbine blades (4) are located in the annular gap. In front of the turbine blades (4), stationary vapor-liquid nozzles (7) are installed in the annular gap. The shaft (8) of the turbine (4) is connected to an electric generator (9).
Устройство работает следующим образом. Труба (2) разделяет кипящую жидкость на два потока; на жидкостной поток в трубе (2) и на парожидкостной поток в кольцевом зазоре, в котором жидкость под действием сил гравитации и вязкости поднимается вверх, приобретая кинетическую энергию, затем соплами (7) ускоряется и направляется (дроссилируется) на лопатки турбины (4). The device operates as follows. The pipe (2) divides the boiling liquid into two streams; to the liquid flow in the pipe (2) and to the vapor-liquid flow in the annular gap, in which the liquid rises up under the influence of gravity and viscosity, acquiring kinetic energy, then it is accelerated and directed (throttled) by the nozzles (7) onto the turbine blades (4).
На выходе из кольцевого зазора отработанный парожидкостной поток разделяется на два паровой и жидкостной. Пар поступает в холодильник, а жидкость через центральную зону турбины (4) по трубе (2) опускается в зону начала кипения. Сконденсированная жидкость из холодильника также стекает в трубу (2). At the exit from the annular gap, the spent vapor-liquid stream is divided into two steam and liquid. The steam enters the refrigerator, and the liquid through the central zone of the turbine (4) through the pipe (2) falls into the boiling start zone. Condensed liquid from the refrigerator also drains into the pipe (2).
В отличие от двигателя прототипа, в котором на лопатки турбины подается пар, в предлагаемом двигателе на лопатки трубины подается парожидкостная смесь, которая разгоняется под действием подъемных сил паровых пузырей. Unlike the prototype engine, in which steam is supplied to the turbine blades, in the proposed engine, a vapor-liquid mixture is supplied to the pipe blades, which accelerates under the action of the lifting forces of the steam bubbles.
Для доказательства задачи изобретения рассмотрим одну секцию двигателя в виде замкнутой вертикальной петли с поперечным сечением одного сопла турбины и сравним с аналогичной петлей устройства прототипа при одинаковой производительности пара и при одинаковых параметрах пара. To prove the objectives of the invention, we consider one section of the engine in the form of a closed vertical loop with a cross section of one nozzle of the turbine and is comparable with a similar loop of the prototype device with the same steam productivity and the same steam parameters.
Теплоноситель вода. Сечение каналов (3х2)см2, S=6•10-4м2. Высота парожидкостной зоны H=0,5 м. Массовое паросодержание X=0,1 м. Высота паровой зоны прототипа H=0,5 м. Поворотные части каналов вверху и внизу на 180o с радиусом R-0,1 м, которые соответственно являются зоной полной конденсации и зоной подвода тепла, в которой достигается заданное паросодержание. Давление в зоне кипения ρкип = 1 атм, следовательно, tкип=100o.The coolant is water. The cross section of the channels (3x2) cm 2 , S = 6 • 10 -4 m 2 . The height of the vapor-liquid zone H = 0.5 m. The mass vapor content of X = 0.1 m. The height of the vapor zone of the prototype H = 0.5 m. The rotary parts of the channels above and below 180 o with a radius of R-0.1 m, which respectively are a zone of complete condensation and a zone of heat supply, in which a given steam content is achieved. The pressure in the boiling zone ρ bale = 1 ATM, therefore, t bale = 100 o .
Расчет проводился по программе "Смоголев И.П. Анисимов В.В. и др.", "Программный комплекс для гидравлического расчета потерь давления на персональном компьютере" Атомная энергия. т. 70, с. 402, 1991 г. и материалами справочника ИЕ Идельчик. "Справочник по гидравлическим сопротивлениям" М. Машиностроение 1975, с.26. The calculation was carried out according to the program "Smogolev I.P. Anisimov V.V. et al.", "Program complex for hydraulic calculation of pressure loss on a personal computer" Atomic energy. t. 70, p. 402, 1991 and materials of the reference book IE Idelchik. "Handbook of hydraulic resistance" M. Engineering 1975, p.26.
В результате расчетов: для предлагаемого двигателя расход парожидкостного потока G=583,9 кг/час, скорость парожидкостной смеси V=46 м/сек, плотность ρ = 5,77 кг/м3, расход пара Gпар=0,0267 м3/сек, мощность парожидкостной струи N1=169 Вт.As a result of the calculations: for the proposed engine, the flow rate of the vapor-liquid flow G = 583.9 kg / h, the velocity of the vapor-liquid mixture V = 46 m / s, the density ρ = 5.77 kg / m 3 , the steam flow G steam = 0.0267 m 3 / sec, the power of the vapor-liquid jet N 1 = 169 watts.
Для двигателя прототипа: при тех же габаритах и параметрах, но в нижнем повороте канала вся жидкость превращается в сухой пар. Расход пара Gn=0,0267 м3/сек,скорость пара V"=44,5 м/сек, плотность пара ρ″ = 0,597 кг/м3 мощность паровой струи N2=16 Вт.For the prototype engine: with the same dimensions and parameters, but in the lower bend of the channel, all the liquid turns into dry steam. Steam consumption G n = 0.0267 m 3 / s, steam velocity V ″ = 44.5 m / s, steam density ρ ″ = 0.597 kg / m 3 steam jet power N 2 = 16 W.
Лифтовый двигатель: уровень жидкости в резервуаре H=0,5 м, колокол полусферической формы V= 0,0267 м3 заполняется паром за 1 сек. С учетом только гидравлического сопротивления скорость подъема колокола V=0,15 м/сек, подъемная сила P=26,7 кг, развиваемая мощность N3=40 Вт.Elevator engine: the liquid level in the tank is H = 0.5 m, the hemispherical bell V = 0.0267 m 3 is filled with steam for 1 second. Taking into account only hydraulic resistance, the speed of the bell lifting is V = 0.15 m / s, the lifting force is P = 26.7 kg, and the developed power is N 3 = 40 W.
Сравнивая результаты, можно сделать вывод, что при одинаковых тепловых затратах наиболее эффективным преобразователем тепловой энергии в механическую является предлагаемый "двухфазный гравитационный двигатель". Comparing the results, we can conclude that with the same heat costs, the proposed "two-phase gravitational engine" is the most efficient converter of thermal energy into mechanical energy.
N1=169 Вт, N2=16 Вт, N3=40 Вт.N 1 = 169 watts, N 2 = 16 watts, N 3 = 40 watts.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96104919A RU2102632C1 (en) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | Two-phase gravitational motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96104919A RU2102632C1 (en) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | Two-phase gravitational motor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2102632C1 true RU2102632C1 (en) | 1998-01-20 |
RU96104919A RU96104919A (en) | 1998-04-20 |
Family
ID=20178027
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96104919A RU2102632C1 (en) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | Two-phase gravitational motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2102632C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111466224A (en) * | 2020-05-18 | 2020-07-31 | 赖仕川 | Circulation lift type plant light filling equipment |
RU2810845C1 (en) * | 2022-11-08 | 2023-12-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Two-phase gravity motor |
-
1996
- 1996-03-18 RU RU96104919A patent/RU2102632C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
T.Nguyeu, M.Mochizuku. Thermosyphon Rankine Engine. Heat Recovery Systems. CHP. V. 15, 1995, p. 73. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111466224A (en) * | 2020-05-18 | 2020-07-31 | 赖仕川 | Circulation lift type plant light filling equipment |
RU2810845C1 (en) * | 2022-11-08 | 2023-12-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Two-phase gravity motor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102217007B1 (en) | Energy recovery-recirculation turbine integrated with capillary gas compressor | |
US4441321A (en) | Compact mist flow power generator | |
EP0015742A1 (en) | Wet steam turbine | |
US4430861A (en) | Open cycle OTEC plant | |
US4603553A (en) | Ballistic cold water pipe | |
US7971436B2 (en) | Rotary steam engine | |
RU2102632C1 (en) | Two-phase gravitational motor | |
KR870002857A (en) | Degassing device for condensate circulating in electric power plant | |
CA1168554A (en) | Method of and means for lifting water and generating power therefrom | |
CN209704656U (en) | Heat U-shaped tower tube multiphase flow boosting turbine efficient circulation power generator | |
RU2102631C1 (en) | Two-phase gravitational motor operation | |
JPS57148011A (en) | Motive power generator employing low-temperature energy source for natural circulating force | |
RU77942U1 (en) | HEATING SYSTEM AND HYDRODYNAMIC HEAT GENERATOR | |
RU2234618C2 (en) | Gravitation steam-power hydroelectric station | |
US4750330A (en) | Recovery as hydroelectric power the energy lost in steam condensation | |
RU27395U1 (en) | GRAVITY STEAM POWER HYDROPOWER STATION | |
RU2002128409A (en) | GRAVITY STEAM POWER HYDROPOWER STATION | |
RU2024780C1 (en) | Power extracting plant of water jet type | |
JPS5612006A (en) | Steam-gas mixing type turbine prime mover | |
RU2078248C1 (en) | Engine | |
RU2013743C1 (en) | Method of conversion of thermal energy | |
KR100477065B1 (en) | Solar power generation system | |
RU2079726C1 (en) | Ejector-condenser | |
SU277133A1 (en) | MAGNITO HYDRODYNAMIC AND CONVERTER | |
CA1187768A (en) | Method of and means for lifting water and generating power therefrom |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150319 |