RU2133000C1 - Method and device for conversion of heat - Google Patents

Method and device for conversion of heat Download PDF

Info

Publication number
RU2133000C1
RU2133000C1 RU97114350A RU97114350A RU2133000C1 RU 2133000 C1 RU2133000 C1 RU 2133000C1 RU 97114350 A RU97114350 A RU 97114350A RU 97114350 A RU97114350 A RU 97114350A RU 2133000 C1 RU2133000 C1 RU 2133000C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotors
rotation
pressure
processes
blades
Prior art date
Application number
RU97114350A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU97114350A (en
Original Assignee
Чепкасов Юрий Петрович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Чепкасов Юрий Петрович filed Critical Чепкасов Юрий Петрович
Priority to RU97114350A priority Critical patent/RU2133000C1/en
Publication of RU97114350A publication Critical patent/RU97114350A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2133000C1 publication Critical patent/RU2133000C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Drying Of Solid Materials (AREA)

Abstract

FIELD: thermal engines, thermal transformers and thermal pumps; drying and evaporating devices. SUBSTANCE: method consists in simultaneous compression and expansion of different portions of gaseous working medium at balanced heat exchange between them through contact of working medium of both processes with one and the same regenerative surfaces followed by restoration of pressure to initial level in adiabatic processes. Used as working medium in one of cycle is mixture of gases and steam which is transformed into liquid phase in the course of compression. Liquid phase is removed from cycle. Restoration of pressure of remaining mixture is effected at constant temperature. EFFECT: enhanced efficiency of drying and evaporating. 4 cl, 6 dwg 2

Description

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в трансформаторах тепла, энергоэкономичных устройствах для сушки и выпаривания, например, пищевых продуктов а также в качестве низкотемпературных тепловых двигателей. The invention relates to heat engineering and can be used in heat transformers, energy-efficient devices for drying and evaporation, for example, food products and also as low-temperature heat engines.

Из технической литературы известно большое количество способов преобразования тепла (термодинамических циклов) с рабочим телом как в виде пара низкокипящей жидкости, так и газа, например воздуха. Ближе всего к предлагаемому способу является способ по патенту России 2062413, заключающийся в том, что преобразование тепла осуществляют посредством двух одновременных процессов сжатия и расширения разных порций газа с сбалансированным теплообменом между ними посредством контакта рабочего тела обоих процессов с одними и теми же регенеративными поверхностями с последующим восстановлением давления до первоначального в адиабатных условиях. Этот способ трансформации тепла, по своему характеру являясь расщепительным, обладает уникальными техническими характеристиками. Например, при увеличении асимметрии циклов его эффективность превышает аналогичные показатели (при тех же температурных соотношениях) цикла Карно примерно в два раза. Высокая эффективность расщепительного цикла по патенту 2062413 делают его перспективным и в других областях использования трансформаторов тепла, например в процессах сушки и выпаривания. From the technical literature there are a large number of methods for converting heat (thermodynamic cycles) with a working fluid both in the form of a pair of low-boiling liquid and gas, such as air. Closest to the proposed method is the method according to Russian patent 2062413, which consists in the fact that the heat is converted by two simultaneous processes of compression and expansion of different portions of gas with balanced heat transfer between them by contacting the working fluid of both processes with the same regenerative surfaces, followed by restoration of pressure to initial pressure under adiabatic conditions. This method of heat transformation, by its nature being a splitting one, has unique technical characteristics. For example, with an increase in the asymmetry of the cycles, its efficiency exceeds the similar indicators (at the same temperature ratios) of the Carnot cycle by about two times. The high efficiency of the splitting cycle according to patent 2062413 make it promising in other areas of use of heat transformers, for example, in drying and evaporation processes.

Из литературы известны способы применения тепловых насосов для этих целей, например, см. книгу: Е.И.Янтовский; Л.А.Левин. "Промышленные тепловые насосы. " Москва. Энергоиздат 1989 г. стр.45-65. В рассмотренных в книге примерах тепловой насос используют как средство утилизации отходящего тепла посредством большого количества теплообменных аппаратов, что оправдано в крупном производстве и совершенно непригодно для бытового применения. From the literature there are known methods of using heat pumps for these purposes, for example, see the book: E.I. Yantovsky; L.A. Levin. "Industrial heat pumps." Moscow. Energy Publishing House 1989 p. 45-65. In the examples discussed in the book, the heat pump is used as a means of utilizing waste heat through a large number of heat exchangers, which is justified in large-scale production and completely unsuitable for domestic use.

Настоящее изобретение решает задачу создания компактного, энергетически эффективного устройства для сушки и выпаривания в бытовых условиях или условиях передвижных устройств, например при сушке ягод, фруктов, соков, зерна или зеленой травяной массы. The present invention solves the problem of creating a compact, energy-efficient device for drying and evaporation in domestic conditions or conditions of mobile devices, for example, when drying berries, fruits, juices, grains or green grass mass.

Эта задача решается тем, что в расщепительном тепловом насосе по патенту N 2062413 рабочим телом одного из циклов используют непосредственно смесь воздуха с паром воды после прохождения ими выпариваемого или осушаемого продукта, причем пар воды в процессе сжатия переходит в жидкую фазу, которую удаляют из оборота, а оставшейся части смеси восстанавливают давление, либо используют последовательно во втором, термобалансирующем первый, цикле при постоянной температуре. This problem is solved by the fact that in the splitting heat pump according to patent N 2062413, the working fluid of one of the cycles directly uses a mixture of air with water vapor after they pass the evaporated or dried product, and the water vapor in the compression process goes into the liquid phase, which is removed from circulation, and the rest of the mixture is restored pressure, or used sequentially in the second, thermally balancing first, cycle at a constant temperature.

Устройством, осуществляющим изотермические процессы по этому способу может стать двухроторная машина с цилиндрическим корпусом, внутри которого концентрично ему расположены коаксиально друг другу два ротора с развитой регенеративной поверхностью внутри рабочих камер. A device that performs isothermal processes by this method can be a two-rotor machine with a cylindrical body, inside of which two rotors with a developed regenerative surface inside the working chambers are concentrically arranged to it one another.

Недостатком этого устройства является то, что регенеративные пластины подвижны (относительно лопастей) в окружном направлении, что трудно выполнить с высокой степенью надежности на высоких скоростях вращения роторов. Более совершенное устройство регенератора предложено в описании к авторскому свидетельству СССР N 1377459, где теплообменные пластины выполнены волнистыми и соединены между собой радиальными швами, проходящими по гребням волн, пакеты имеют силовые пластины, имеющие в поперечном сечении форму клина острием к оси вращения, и пакеты прикреплены к лопастям роторов посредством сильфонов. The disadvantage of this device is that the regenerative plates are movable (relative to the blades) in the circumferential direction, which is difficult to perform with a high degree of reliability at high rotor speeds. A more perfect regenerator device is proposed in the description of the USSR author's certificate N 1377459, where the heat transfer plates are made wavy and interconnected by radial seams passing along the wave crests, the packages have force plates having a wedge cross-section with a tip to the axis of rotation, and the packages are attached to the rotor blades by means of bellows.

Основным недостатком этого устройства является радиальная неустойчивость этой "пружины" в поле центробежных сил. При вращении пакет вынужден скользить по поверхности цилиндра, прижимаясь к нему с силой, пропорциональной квадрату скорости, что неизбежно приведет к разрушению того и другого. The main disadvantage of this device is the radial instability of this "spring" in the field of centrifugal forces. During rotation, the package is forced to slide on the surface of the cylinder, clinging to it with a force proportional to the square of the speed, which will inevitably lead to the destruction of both.

Настоящее изобретение решает задачу обеспечения абсолютной надежности работы регенератора. The present invention solves the problem of ensuring the absolute reliability of the regenerator.

Задача решается тем, что регенеративные пластины расположены перпендикулярно оси вращения роторов непосредственно на лопастях так, что в момент смыкания рабочих камер пластины одной контрлопасти занимают промежутки между пластинами другой. The problem is solved in that the regenerative plates are located perpendicular to the axis of rotation of the rotors directly on the blades so that at the moment of closing of the working chambers, the plates of one counter-blade occupy the gaps between the plates of the other.

В патенте - прототипе не обозначен вид привода неравномерного вращения роторов. Из технической литературы известно много механизмов неравномерного вращения. Это и рычажно-кулисные и кривошипно-шатунные механизмы, основным недостатком которых является наличие неуравновешенных масс и трудность получения оптимальных параметров неравномерного вращения. The prototype patent does not indicate the type of drive for the uneven rotation of the rotors. From the technical literature there are many mechanisms of uneven rotation. These are lever-link and crank mechanisms, the main disadvantage of which is the presence of unbalanced masses and the difficulty of obtaining optimal parameters of uneven rotation.

Наиболее близкой к предлагаемой передаче является передача зубчатыми эллиптическими колесами, описанная, например, в книге С.Н.Кожевников и др. "Механизмы". Москва. , Машиностроение, 1976 г., стр. 156 - 159. Передача этими колесами может быть полностью уравновешена и надежна в эксплуатации, но характер неравномерного вращения также не является оптимальным для динамики двухроторной машины. Closest to the proposed transmission is the transmission of gear elliptical wheels, described, for example, in the book of S. N. Kozhevnikov and others. "Mechanisms". Moscow. , Mechanical Engineering, 1976, pp. 156 - 159. The transmission with these wheels can be fully balanced and reliable in operation, but the nature of uneven rotation is also not optimal for the dynamics of a two-rotor machine.

Настоящее изобретение решает задачу создания передачи, полностью подчиненной оптимальной динамике двухроторной машины. The present invention solves the problem of creating a transmission completely subordinate to the optimal dynamics of a two-rotor machine.

Эта задача решается тем, что радиусы делительных линий зубчатой передачи задают из условия, что неравномерное движение ведомого звена представляет собой сумму двух простых движений: переносного, равномерного вращения и относительного, гармонического колебательного с амплитудой, определяемой числом лопастей на роторах. This problem is solved by the fact that the radii of the dividing lines of the gear set from the condition that the uneven movement of the driven link is the sum of two simple movements: portable, uniform rotation and relative, harmonic vibrational with an amplitude determined by the number of blades on the rotors.

Предлагаемый способ поясняют фиг. 1; фиг. 5 и фиг. 6. На фиг. 1 изображена P - Y диаграмма воздуха с нанесенной сеткой изотерм T1; T2; T3 и термодинамическими циклами по предлагаемому способу.The proposed method is illustrated in FIG. 1; FIG. 5 and FIG. 6. In FIG. 1 shows a P - Y diagram of air with a grid of isotherms T 1 ; T 2 ; T 3 and thermodynamic cycles according to the proposed method.

На фиг. 5 изображена принципиальная схема устройства для сушки и выпаривания с механическим приводом. In FIG. 5 shows a schematic diagram of a device for drying and evaporation with a mechanical drive.

На фиг. 6 изображена принципиальная схема устройства для сушки с тепловым приводом. Устройство для осуществления изотермических процессов по способу поясняют фиг. 2; фиг. 3 и фиг. 4. In FIG. 6 is a schematic diagram of a heat driven drying apparatus. A device for carrying out isothermal processes according to the method is illustrated in FIG. 2; FIG. 3 and FIG. 4.

На фиг. 2 изображено поперечное сечение двухроторной машины, а на фиг. 3 ее окружное сечение А - А. In FIG. 2 shows a cross section of a two-rotor machine, and FIG. 3 its circumferential section A - A.

На фиг. 4 изображена пара зубчатых колес предлагаемого привода. In FIG. 4 shows a pair of gears of the proposed drive.

Устройство для осуществления изотермических частей циклов по предлагаемому способу (см. фиг. 2 и фиг. 3) состоит из цилиндрического корпуса 1 с впускными 2 и 5 и выпускными 4 и 5 окнами. Внутри цилиндра размещены два ротора с лопастями 6 на одном и 7 на другом. Каждая лопасть выполнена с радиаторами из теплообменных пластин 8. Устройство изображено в момент, когда оба ротора имеют одинаковую скорость, но один ускоряется, а другой замедляет свое вращение. A device for the implementation of the isothermal parts of the cycles of the proposed method (see Fig. 2 and Fig. 3) consists of a cylindrical body 1 with inlet 2 and 5 and outlet 4 and 5 windows. Inside the cylinder there are two rotors with blades 6 on one and 7 on the other. Each blade is made with radiators from heat transfer plates 8. The device is shown at the moment when both rotors have the same speed, but one accelerates and the other slows down.

Привод неравномерного вращения роторов состоит из ведущей шестерни 9 с маховиком 10 и ведомого колеса 11 с двумя цевками 12, входящими в зацепление с пазом 13, представляющим собой годограф цевки на маховике 10. The drive of the uneven rotation of the rotors consists of a pinion gear 9 with a flywheel 10 and a driven wheel 11 with two sprockets 12 engaged with a groove 13, which is a hodograph of the sprocket on the flywheel 10.

Устройство для сушки пищевых продуктов с механическим приводом (см. фиг. 5) состоит из двух двухроторных машин 14 и 15 с общим приводом неравномерного вращения (не показано), Машина 14 с гетерогенными рабочими камерами, а машина 15 с гомогенными. Нижние окна машины 14 соединены между собой и емкостью 16 для сбора конденсата. Бункер 17 для размещения осушаемого продукта соединен с машинами и атмосферой воздуховодами. The device for drying food products with a mechanical drive (see Fig. 5) consists of two two-rotor machines 14 and 15 with a common drive of uneven rotation (not shown), Machine 14 with heterogeneous working chambers, and machine 15 with homogeneous ones. The lower windows of the machine 14 are interconnected and a tank 16 for collecting condensate. The hopper 17 for accommodating the drained product is connected to the machines and the atmosphere with air ducts.

Устройство для сушки продуктов с тепловым приводом (см. фиг. 6) состоит также из двух двухроторных машин с общим приводом. Обе машины трехсекционные (каждый ротор имеет по 5 лопастей). Машина 18 с гетерогенными рабочими камерами, а машины 19 с гомогенными. В нижней части машины 18 выхлоп компрессорной части соединен со всасом детандерной и емкостью 20 для сбора конденсата. Высушиваемый продукт размещают в бункере 21, соединенном с машинами воздуховодом. Источником движения машин и тепла для сушки продукта служит теплообменник 22, питаемый пламенем горелки 23. The device for drying products with a thermal drive (see Fig. 6) also consists of two two-rotor machines with a common drive. Both machines are three-sectional (each rotor has 5 blades). Machine 18 with heterogeneous working chambers, and machine 19 with homogeneous ones. In the lower part of the machine 18, the exhaust of the compressor part is connected to the inlet of the expander and the condensate collecting tank 20. The product to be dried is placed in a hopper 21 connected to the machines with an air duct. The source of the movement of machines and heat for drying the product is a heat exchanger 22, fed by the flame of the burner 23.

Устройство работает следующим образом:
Ведущая шестерня 9, вращаясь равномерно, вращает ведомое колесо 11, а вместе с ним один из роторов с угловой скоростью:

Figure 00000002

Второй ротор вращается от ведомой шестерни 9, смещенной относительно первой на угол 180 градусов со скоростью:
Figure 00000003

Таким образом, момент количества движения системы роторов:
∑M1 = ω1J12J2 = J0ω0 = const;
(при равенстве моментов инерции роторов J1=J2=J0). В момент, когда оба ротора имеют одинаковую скорость (фиг. 2), наружные поверхности лопастей 6 и 7 перекрывают впускные и выпускные окна, но уже в следующий момент лопасть 6 начинает открывать впускное окно 2 для всасывания в левую часть устройства, подключенную как компрессор. В правой части, подключенной как детандер, открывается окно 3 для впуска сжатого газа и окно 4 для выпуска отработанного в детандере газа. Лопасти 6 в этот отрезок времени движутся с ускорением, а лопасти 8 замедляются, поэтому рабочие камеры компрессорной части сокращают свой объем, происходит сжатие, пока замедляющаяся нижняя лопасть 7 не откроет окно выхлопа компрессора 5, после чего начнется процесс выталкивания сжатого газа из рабочей камеры компрессора. Поступление сжатого газа в детандерную, левую часть прекратится, когда окно 3 перекроет нижняя лопасть 7. В рабочей камере детандера с этого момента заканчивается процесс заполнения и начинается процесс расширения, который продолжается до момента, пока лопасти 6 и 7 не поменяются местами в момент равенства скоростей. С этого момента все процессы повторятся, но уже с другими порциями газа.The device operates as follows:
The pinion gear 9, rotating uniformly, rotates the driven wheel 11, and with it one of the rotors with an angular speed:
Figure 00000002

The second rotor rotates from the driven gear 9, offset relative to the first by an angle of 180 degrees at a speed:
Figure 00000003

Thus, the angular momentum of the rotor system:
∑ M 1 = ω 1 J 1 + ω 2 J 2 = J 0 ω 0 = const;
(with equal moments of inertia of the rotors J 1 = J 2 = J 0 ). At the moment when both rotors have the same speed (Fig. 2), the outer surfaces of the blades 6 and 7 overlap the inlet and outlet windows, but already at the next moment, the blade 6 begins to open the inlet window 2 for suction in the left part of the device, connected as a compressor. On the right side, connected as an expander, a window 3 opens for the inlet of compressed gas and a window 4 for the release of gas exhausted in the expander. The blades 6 in this period of time move with acceleration, and the blades 8 slow down, so the working chambers of the compressor part reduce their volume, compression occurs until the slowing down lower blade 7 opens the exhaust window of the compressor 5, after which the process of pushing the compressed gas from the working chamber of the compressor begins . The flow of compressed gas into the expander, the left part will stop when the window 3 closes the lower blade 7. In this working chamber of the expander, the filling process ends and the expansion process begins, which continues until the blades 6 and 7 exchange places at the same speed . From this moment, all processes will be repeated, but with other portions of gas.

Описанный тип машин по сравнению с другими объемными машинами обладает уникальным свойством: внутри рабочих камер присутствует вихревое движение, обдувающее стенки камер и тем мощное, чем больше скорость. Направление вихря показано на фиг. 2 стрелкой. Первопричиной возникновения вихря является вращение роторов с разными скоростями так, что внутри рабочих камер противоположные стенки-лопасти периодически имеют разные угловые скорости, так же, как и прилегающие к ним слои газа, разница центробежных сил, возникающих в них, и вызывает вихревое движение всего объема газа. Сильное вихревое движение делает газ как бы сверхтеплопроводящим и только недостаточное увеличение теплоотдачи газ - стенка вынуждает прибегнуть к оребрению поверхностей лопасти пластинами 8. Сильное влияние стенки на термодинамический процесс внутри камеры дает основание назвать эти камеры гетерогенными. В машинах 15 и 19 (фиг. 5 и 6), таких же по устройству, но предназначенных для адиабатных процессов, вместо оребрения лопастей применяют теплоизоляцию их. Такие камеры названы гомогенными. The described type of machines in comparison with other three-dimensional machines has a unique property: inside the working chambers there is a vortex movement, blowing around the walls of the chambers and the more powerful, the greater the speed. The direction of the vortex is shown in FIG. 2 arrow. The root cause of the vortex is the rotation of rotors with different speeds so that inside the working chambers opposite wall-blades periodically have different angular velocities, just like the adjacent gas layers, the difference in the centrifugal forces arising in them, and causes the vortex movement of the entire volume gas. A strong vortex movement makes the gas superconducting, as it were, and only an insufficient increase in gas heat transfer - the wall forces to resort to fins of the blade surfaces with plates 8. The strong influence of the wall on the thermodynamic process inside the chamber gives grounds to call these chambers heterogeneous. In machines 15 and 19 (Fig. 5 and 6), the same in design, but intended for adiabatic processes, instead of finning the blades, they are insulated. Such chambers are called homogeneous.

Способ, примененный для сушки или выпаривания продукта, осуществляют следующим образом. Подогретый воздух, проходя через продукт в камерах 17 (фиг. 5), насыщается влагой до 100%-ной влажности, одновременно понижая температуру с Т2 до Т1. Изобарный процесс 4 - 1 (см. фиг. 1). Эта смесь поступает в компрессорную часть машины 14, где сжимается от давления P1 до давления P2 при постоянной температуре T1 (процесс 1 - 2 фиг. 1). Благодаря тому, что парциальное давление пара в насыщенной смеси зависит только от температуры, сжатие насыщенной смеси при постоянной температуре приводит к тому, что излишняя влага выпадает в жидкую фазу на пластинах 8 (см. фиг. 2 и 3) и сбрасывается центробежными силами на стенки цилиндра и уносится потоком воздуха через окно 5 в сосуд 16 (фиг. 5). Тепло конденсации пара и сжатия воздуха воспринимается пластинами 8, оставшаяся часть смеси с давлением P2 поступает на всас детандерной части через окно 3 (фиг. 2), где расширяется от давления P2 до P3, воспринимая из пластин 8 все тепло, приобретенное в процессе 1 - 2, и производя внешнюю работу. Выхлоп детандера поступает в компрессорную часть машины 15 (см. фиг. 5) с гомогенными рабочими камерами, где сжимается до давления P0, поднимая температуру до T2 (адиабата 3-4). Вторая часть машины 15 подключена как вентилятор сушильного бункера 17. К потоку прогоняемого им через осушаемый продукт воздуха подмешивают горячий выхлоп адиабатного компрессора, что компенсирует потери тепла при испарении влаги в осушаемом продукте. Работу компрессоров и вентилятора только частично возмещает работа детандерной части (процесс 2-3 фиг. 1). Остальная часть восполняется механическим приводом, например электромотором или ДВС.The method used for drying or evaporating the product is as follows. The heated air passing through the product in the chambers 17 (Fig. 5) is saturated with moisture to 100% humidity, while lowering the temperature from T 2 to T 1 . Isobaric process 4 - 1 (see Fig. 1). This mixture enters the compressor part of machine 14, where it is compressed from pressure P 1 to pressure P 2 at a constant temperature T 1 (process 1 - 2 of Fig. 1). Due to the fact that the partial pressure of the vapor in the saturated mixture depends only on temperature, the compression of the saturated mixture at a constant temperature leads to the fact that excess moisture falls into the liquid phase on the plates 8 (see Fig. 2 and 3) and is discharged by centrifugal forces to the walls cylinder and is carried away by the air flow through the window 5 into the vessel 16 (Fig. 5). The heat of vapor condensation and air compression is absorbed by the plates 8, the remaining part of the mixture with pressure P 2 enters the inlet of the expander part through window 3 (Fig. 2), where it expands from pressure P 2 to P 3 , absorbing all the heat acquired from the plates 8 process 1 - 2, and doing external work. The expander exhaust enters the compressor part of the machine 15 (see Fig. 5) with homogeneous working chambers, where it is compressed to a pressure P 0 , raising the temperature to T 2 (adiabat 3-4). The second part of the machine 15 is connected as a fan of the drying hopper 17. The hot exhaust of the adiabatic compressor is mixed with the air flowing through it through the product to be dried, which compensates for heat loss during evaporation of moisture in the product to be dried. The operation of the compressors and the fan is only partially compensated by the operation of the expander part (process 2-3 of Fig. 1). The rest is made up by a mechanical drive, such as an electric motor or internal combustion engine.

Работа устройства для сушки и выпаривания с тепловым приводом (фиг. 6) отличается от устройства с механическим приводом тем, что дополнительные, третьи рабочие камеры используют для термокомпенсации основного цикла, причем рабочим телом здесь используют воздух из окружающей среды. Работа осуществляется следующим образом. Воздух с 100% влажностью из бункера 21 поступает в компрессорную часть гетерогенной машины 18, где его сжимают до давления P2 (изотерма 1 - 2, фиг. 1) с конденсацией части влаги и выбросом ее в нижней части с выхлопом в резервуар 20. Выхлоп компрессорной части поступает в первый детандер, где давление оставшейся части снижается до P0. Выхлоп этого детандера подогревается в теплообменнике 22 до температуры T2, смешивается с воздухом вентиляции закрытой камеры бункера. Подогрев осуществляют от пламени горелки 23. Параллельно с этим циклом проводят второй, в котором воздух из окружающей среды сжимают в дополнительных рабочих камерах гомогенной машины 19 до давления P'2 и подъемом температуры до температуры сушильной камеры T1 (процесс 2-3, фиг. 1), после чего он поступает во второй детандер гетерогенной машины, где его расширяют до давления P'3 с использованием всей теплоты конденсации влаги и производством внешней работы. Выхлоп этого детандера поступает в основной компрессор гомогенной машины 19, где он поднимает давление до P0 и температуру (3 - 4, фиг. 1) Выхлоп этого компрессора направляют в часть бункера 21 для открытой сушки.The operation of the device for drying and evaporation with a thermal drive (Fig. 6) differs from the device with a mechanical drive in that additional, third working chambers are used for thermal compensation of the main cycle, and air from the environment is used with a working fluid here. The work is as follows. Air with 100% humidity from the hopper 21 enters the compressor part of the heterogeneous machine 18, where it is compressed to a pressure P 2 (isotherm 1 - 2, Fig. 1) with condensation of part of the moisture and its discharge in the lower part with the exhaust into the reservoir 20. Exhaust the compressor part enters the first expander, where the pressure of the remaining part is reduced to P 0 . The exhaust of this expander is heated in the heat exchanger 22 to a temperature T 2 , mixed with the ventilation air of the closed chamber of the hopper. The heating is carried out from the flame of the burner 23. In parallel with this cycle, a second is carried out, in which the air from the environment is compressed in additional working chambers of the homogeneous machine 19 to a pressure P ' 2 and by raising the temperature to the temperature of the drying chamber T 1 (process 2-3, FIG. 1), after which it enters the second expander of a heterogeneous machine, where it is expanded to a pressure P ' 3 using all the heat of condensation of moisture and performing external work. The exhaust of this expander enters the main compressor of the homogeneous machine 19, where it raises the pressure to P 0 and the temperature (3 - 4, Fig. 1). The exhaust of this compressor is sent to the part of the hopper 21 for open drying.

Эффективность преобразования энергии в устройстве с механическим приводом (фиг. 5) выражают следующим образом:

Figure 00000004

может принимать сколь угодно большие значения в зависимости от ΔT = T2-T1, (см. фиг. 1)
так как
Figure 00000005

Но с уменьшением ΔT уменьшается интенсивность процесса сушки. Компромиссное значение ΔT и ξ выбирают в зависимости от места применения. Так для сушки в бытовых условиям ξ оправдано в пределах 10 - 15, для подвижных устройств в пределах 15 - 20, а для крупных стационарных устройств свыше 20.The energy conversion efficiency in a device with a mechanical drive (Fig. 5) is expressed as follows:
Figure 00000004

can take arbitrarily large values depending on ΔT = T 2 -T 1 , (see Fig. 1)
as
Figure 00000005

But with a decrease in ΔT, the intensity of the drying process decreases. A compromise value ΔT and ξ is chosen depending on the place of application. So for drying in domestic conditions ξ is justified within 10-15, for mobile devices within 15-20, and for large stationary devices over 20.

Максимальный КПД использования топлива можно достичь в устройстве с комбинированным приводом: механическим от двигателя внутреннего сгорания и тепловым от выхлопа этого же двигателя. КПД в этом случае может быть в пределах 5 - 10 в зависимости от применения. The maximum fuel efficiency can be achieved in a device with a combined drive: mechanical from an internal combustion engine and thermal from an exhaust of the same engine. Efficiency in this case can be in the range of 5-10 depending on the application.

Claims (4)

1. Способ преобразования тепла посредством одновременных процессов сжатия и расширения разных порций газообразного рабочего тела со сбалансированным теплообменом между ними посредством контакта рабочего тела обоих процессов с одними и теми же регенеративными поверхностями с последующими восстановлением давления до первоначального в адиабатных процессах, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела в одном из циклов используют смесь газов и пара, способного в процессе сжатия переходить в жидкую фазу, которую удаляют из оборота, а восстановление давления оставшейся части смеси производят при постоянной температуре. 1. The method of heat conversion by means of simultaneous processes of compression and expansion of different portions of a gaseous working fluid with balanced heat exchange between them by contacting the working fluid of both processes with the same regenerative surfaces with subsequent restoration of pressure to the initial pressure in adiabatic processes, characterized in that as the working fluid in one of the cycles using a mixture of gases and steam, capable of in the compression process go into the liquid phase, which is removed from circulation, and in pressure stabilization of the remaining part of the mixture is carried out at a constant temperature. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что порцию рабочего тела, состоящего из газа и пара, используют последовательно и во втором, термобалансирующе м первый, цикле. 2. The method according to claim 1, characterized in that a portion of the working fluid, consisting of gas and steam, is used sequentially and in the second, thermally balanced first, cycle. 3. Устройство для осуществления способов по пп.1 и 2, содержащее цилиндрический корпус с двумя коаксиально друг другу и концентрично ему расположенными роторами, каждый с несколькими равномерно расположенными лопастями, совместно образующими круговую цепочку камер с расположенными в них телами с развитой регенеративной поверхностью, и привод неравномерного вращения роторов, отличающееся тем, что регенеративные поверхности образованы пластинами, расположенными перпендикулярно оси вращения роторов непосредственно на лопастях так, что в момент смыкания рабочих камер пластины одной контрлопасти занимают промежутки между пластинами другой. 3. A device for implementing the methods according to claims 1 and 2, comprising a cylindrical body with two rotors coaxial to each other and concentrically located to each other, with several equally spaced blades, together forming a circular chain of chambers with bodies located in them with a developed regenerative surface, and non-uniform rotation of the rotors, characterized in that the regenerative surfaces are formed by plates located perpendicular to the axis of rotation of the rotors directly on the blades so that Currently clamping plates of one of the working chambers kontrlopasti occupy the spaces between the other plates. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что привод неравномерного вращения роторов осуществляют некруглыми колесами, контактные поверхности или делительные радиусы которых образуют по уравнениям
Figure 00000006

r = A - R;
Figure 00000007

где R - радиус-вектор образующей ведущей шестерни;
A = const - межцентровое расстояние;
K - коэффициент увеличения переносной скорости 1,1 < K < 2;
φo - угол поворота ведущей шестерни;
n - число лопастей на роторе;
r - радиус-вектор образующей ведомого колеса;
φr - угол поворота ведомого колеса,
причем на участках, образующих
Figure 00000008
зацепление зубчатое, а на остальной части зацепление осуществляют контактом гладких поверхностей колес с одной стороны и цевками на ведомом колесе с поверхностью паза на ведущем колесе, представляющем собой годограф цевки на колесе при движении по заданному условию.
4. The device according to claim 3, characterized in that the non-uniform rotation of the rotors is carried out by non-circular wheels, the contact surfaces or dividing radii of which are formed according to the equations
Figure 00000006

r = A - R;
Figure 00000007

where R is the radius vector of the generator pinion;
A = const is the center-to-center distance;
K - coefficient of increase in portable speed 1.1 <K <2;
φ o - the angle of rotation of the pinion gear;
n is the number of blades on the rotor;
r is the radius vector of the generating wheel;
φ r is the angle of rotation of the driven wheel,
moreover, in the areas forming
Figure 00000008
gear engagement, and on the rest of the engagement is carried out by contacting the smooth surfaces of the wheels on one side and the sprockets on the driven wheel with the groove surface on the drive wheel, which is the hodograph of the sprocket on the wheel when moving according to a given condition.
RU97114350A 1997-08-14 1997-08-14 Method and device for conversion of heat RU2133000C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97114350A RU2133000C1 (en) 1997-08-14 1997-08-14 Method and device for conversion of heat

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97114350A RU2133000C1 (en) 1997-08-14 1997-08-14 Method and device for conversion of heat

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU97114350A RU97114350A (en) 1999-06-10
RU2133000C1 true RU2133000C1 (en) 1999-07-10

Family

ID=20196587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU97114350A RU2133000C1 (en) 1997-08-14 1997-08-14 Method and device for conversion of heat

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2133000C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7124585B2 (en) Scroll-type expander having heating structure and scroll-type heat exchange system employing the expander
SU1386038A3 (en) Method and heat engine for quasiisothermic conversion in compression and expansion of gas
CA2937831C (en) A drive unit with its drive transmission system and connected operating heat cycles and functional configurations
RU2731466C1 (en) Rotary machine of power plant with external supply of heat (embodiments)
US4864826A (en) Method and apparatus for generating power from a vapor
US3157024A (en) Regenerative thermal device
RU2387844C2 (en) Rotary piston engine with heat fed from outside
RU2133000C1 (en) Method and device for conversion of heat
US4693087A (en) Method of generating power from a vapor
JP7473119B2 (en) THERMAL MACHINE CONFIGURED TO PERFORM A THERMAL CYCLE AND METHOD FOR PERFORMING A THERMAL CYCLE WITH SUCH A THERMAL MACHINE - Patent application
US3719438A (en) Rotating piston engine
WO2021053369A1 (en) Temperature differential engine
GB2604542A (en) Plant based upon combined Joule-Brayton and Rankine cycles working with directly coupled reciprocating machines
RU2362881C2 (en) Multicylinder cubical expansion turbine
RU2776606C2 (en) Inertial rotary engine
RU2326256C2 (en) Heat machine &#34;ilo&#34; employing stirling closed cycle
RU2768138C1 (en) Method of converting thermal energy into mechanical energy of rotational movement and device for its implementation
RU2259517C2 (en) Thermocompressor
RU2335636C2 (en) Method of heat engine operation and romanov&#39;s gas-steam turbo-engine
RU1697481C (en) Steam power plant
RU1795237C (en) Heat-utilizing cryogenic rotary gas machine
RU2193106C2 (en) Convection reverse-flow rotary engine
AU751680B2 (en) Stirling cycle engine
Gbashi et al. The effect of different hot source temperature, charge pressure and engine speed on Stirling engine
WO2022225486A2 (en) A generator for use in energy generation systems

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080815