RU2256861C2 - Method of creating of working medium flow and rotor-type power-transforming device for realization of the method - Google Patents

Method of creating of working medium flow and rotor-type power-transforming device for realization of the method Download PDF

Info

Publication number
RU2256861C2
RU2256861C2 RU2003109354/06A RU2003109354A RU2256861C2 RU 2256861 C2 RU2256861 C2 RU 2256861C2 RU 2003109354/06 A RU2003109354/06 A RU 2003109354/06A RU 2003109354 A RU2003109354 A RU 2003109354A RU 2256861 C2 RU2256861 C2 RU 2256861C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
working medium
energy
heat
converting device
Prior art date
Application number
RU2003109354/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003109354A (en
Inventor
В.К. Баев (RU)
В.К. Баев
В.М. Фомин (RU)
В.М. Фомин
Д.В. Чусов (RU)
Д.В. Чусов
А.Д. Фролов (RU)
А.Д. Фролов
Т.А. Макарюк (RU)
Т.А. Макарюк
З.Р. Исмагилов (RU)
З.Р. Исмагилов
В.Н. Пармон (RU)
В.Н. Пармон
М.А. Керженцев (RU)
М.А. Керженцев
Н.В. Шикина (RU)
Н.В. Шикина
Original Assignee
НИУ "Институт теоретической и прикладной механики СО РАН"
НИУ "Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН"
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 НИУ "Институт теоретической и прикладной механики СО РАН", НИУ "Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН" filed Critical НИУ "Институт теоретической и прикладной механики СО РАН"
Priority to RU2003109354/06A priority Critical patent/RU2256861C2/en
Publication of RU2003109354A publication Critical patent/RU2003109354A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2256861C2 publication Critical patent/RU2256861C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: method and device can be also used in chemical industry, power engineering. Direction and intensity of working medium flow is preset according to the method by form of rotor and its cellular structure being permeable at different directions. Catalytic material is used as cellular material; moreover power and mass exchange processes and chemical interaction take place inside the body of rotor including its developed surface. Rotor-type power-transforming device has at least one rotor mounted onto shaft for rotation, working medium supply and removal collectors. Rotor can have any geometric shape, for example, disc, cone, truncated cone or sphere being permeable at different directions of high-porous cellular material to form channels inside body of rotor for letting working medium flow. Working medium and heat removal collector is placed along periphery of rotor. Permeable rotor is made of material having non-uniform permeability and is provided with heat-exchange surface. Heat-exchange surface is disposed at one side of rotor which side is opposite to one-directed flow of working medium or it can be placed inside rotor when flows of working medium are oriented at different directions. As a cellular material the catalytic material or ceramic either metal carrier onto surface of which carrier the catalyst is applied. As a catalyst at least one noble metal and/or metal oxide is applied. Metal can be chosen from the group containing IV period transition metals. Direction and intensity of working medium flow can be adjusted according to the method as well as mass- heat-exchange processes can be intensified. Method also allows increasing heat output from unit of area of heat-exchange surface.
EFFECT: improved efficiency of operation.
8 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в энергетике, теплотехнике, химических технологиях и прочих областях производственной деятельности и в быту.The invention relates to the field of engineering and can be used in energy, heat engineering, chemical technologies and other areas of industrial activity and in everyday life.

Известны энергопреобразующие устройства с многодисковыми роторами многофункционального назначения, использующие поверхности трения для перемещения рабочих сред и одновременного осуществления тепло- и массообменных процессов, например, (патент РФ №2133935, F 28 D 11/02, 30.01.1998 г.; патент РФ №2167369, F 24 F 3/14, 21.06.1999 г.), а также теплоэлектрогенератор - устройство для одновременной выработки тепла и электроэнергии, содержащий корпус-нагреватель с камерой горения, блок вентилятора с двигателем, дисковый ротор, входные и выходные патрубки (патент РФ №2166702, F 24 H 6/00, 01.11.1999 г. - прототип).Known energy-converting devices with multi-disk rotors for multifunctional purposes, using friction surfaces to move working media and simultaneously implement heat and mass transfer processes, for example, (RF patent No. 2133935, F 28 D 11/02, 01/30/1998; RF patent No. 2167369 , F 24 F 3/14, 06/21/1999), as well as a heat generator - a device for the simultaneous generation of heat and electricity, comprising a heater body with a combustion chamber, a fan unit with an engine, a disk rotor, inlet and outlet pipes (RF patent No. 2166702, F 24 H 6/00, November 1, 1999 - prototype).

Известен способ интенсификации процессов теплообмена на ограждающих поверхностях, включающий создание на поверхности теплообмена вихревого течения от вращающихся дисков (патент РФ №2122167, F 28 F 13/12, 23.01.1997 г.).A known method of intensifying heat transfer processes on enclosing surfaces, including the creation on the surface of the heat exchange of a vortex flow from rotating disks (RF patent No. 21216167, F 28 F 13/12, 01/23/1997).

Недостатками перечисленных технических решений является низкий кпд дисковых вентиляторов, недостаточная эффективность оребрения (площадь теплообмена), сложности конструктивного оформления систем подачи теплоносителя во вращающиеся роторы.The disadvantages of the above technical solutions are the low efficiency of the disk fans, the insufficient efficiency of the fins (heat exchange area), the complexity of the design of the systems for supplying the coolant to the rotating rotors.

Известен теплообменник по А.с. №901809, F 28 D 19/04, 09.04.80 - техническое решение - способ организации течения рабочей среды в теплообменнике роторного типа. Недостатком данного способа работы устройства является недостаточная его эффективность организации течения рабочей среды.Known heat exchanger for A.S. No. 901809, F 28 D 19/04, 04/09/80 - technical solution - a method for organizing the flow of a working medium in a rotary heat exchanger. The disadvantage of this method of operation of the device is its insufficient organization of the flow of the working environment.

Известны высокоэффективные аппараты с использованием высокопористых ячеистых материалов: теплообменник (патент РФ №2078295, МКИ F 28 D 9/00, 08.06.1993 г.), химические реакторы, фильтры (А.М.Беклемышев. Структурные и гидравлические свойства высокопористых ячеистых материалов на металлической основе, Пермь, 1998).Known high-performance devices using highly porous cellular materials: heat exchanger (RF patent No. 2078295, MKI F 28 D 9/00, 06/08/1993), chemical reactors, filters (AM Beklemyshev. Structural and hydraulic properties of highly porous cellular materials on metal base, Perm, 1998).

Известен каталитический двигатель (патент РФ №2135804, F 02 G 1/4, 27.08.99), основанный на каталитическом окислении топлива во внешней камере сгорания. Двигатель может применяться для выработки электрической или механической энергии. Цилиндр с поршнем расположен внутри камеры сгорания таким образом, что его боковая поверхность образует внутреннюю теплообменную стенку камеры сгорания. Камера сгорания заполнена трехмерной каталитической структурой, которая может быть образована, например, высокопористым ячеистым носителем с открытыми ячейками. Множество частиц катализатора связано с трехмерным носителем через слой вторичного носителя с высокой удельной поверхностью.Known catalytic engine (RF patent No. 2135804, F 02 G 1/4, 08/27/99), based on the catalytic oxidation of fuel in an external combustion chamber. The engine can be used to generate electrical or mechanical energy. A cylinder with a piston is located inside the combustion chamber in such a way that its side surface forms an internal heat exchange wall of the combustion chamber. The combustion chamber is filled with a three-dimensional catalytic structure, which can be formed, for example, by a highly porous open-cell cellular carrier. A plurality of catalyst particles are bound to a three-dimensional support through a secondary support layer with a high specific surface area.

Известен термоэлектрический генератор (патент РФ №2197054, Н 02 N 3/00, 20.01.03), преобразующий тепло сжигания жидкого или газообразного топлива, включающий камеру каталитического сжигания топлива, содержащую катализатор, и термоэлектрические преобразователи. В частности, камера каталитического сжигания образована, по крайней мере, одним термоэлектрическим преобразователем и заполнена трехмерной структурой, содержащей катализатор и расположенной на высокотемпературной поверхности термоэлектрического преобразователя. В качестве трехмерной структуры камера каталитического сжигания заполнена металлическим или керамическим высокопористым ячеистым материалом, на который нанесен катализатор. Каталитическое сжигание топлива осуществляется на поверхности термоэлектрического преобразователя либо в непосредственной близости от нее. Для сжигания различных топлив подобраны оптимальные составы каталитических материалов, а также соотношение топливо/воздух таким образом, что температура в каталитической камере сжигания регулируется от 105 до 600°С.Known thermoelectric generator (RF patent No. 2197054, N 02 N 3/00, 01/20/03), which converts the heat of combustion of liquid or gaseous fuel, including a catalytic fuel combustion chamber containing a catalyst, and thermoelectric converters. In particular, the catalytic combustion chamber is formed by at least one thermoelectric converter and is filled with a three-dimensional structure containing a catalyst and located on the high-temperature surface of the thermoelectric converter. As a three-dimensional structure, the catalytic combustion chamber is filled with metal or ceramic highly porous cellular material on which the catalyst is applied. Catalytic combustion of fuel is carried out on the surface of the thermoelectric converter or in the immediate vicinity of it. For the combustion of various fuels, the optimal compositions of the catalytic materials were selected, as well as the fuel / air ratio in such a way that the temperature in the catalytic combustion chamber is regulated from 105 to 600 ° C.

Однако для их функционирования требуются дополнительные устройства для транспортировки, распределения сред по поверхности проницаемой насадки и (или) их смешения до поступления в аппарат.However, their functioning requires additional devices for transportation, distribution of media over the surface of the permeable nozzle and (or) their mixing before entering the apparatus.

Задачей предлагаемого изобретения является возможность регулирования направления и интенсивность течения рабочей среды, интенсификация массо-теплообменных процессов, в том числе увеличение теплосъема с единицы площади теплообменной поверхности.The objective of the invention is the ability to control the direction and intensity of the flow of the working medium, the intensification of mass-heat transfer processes, including the increase in heat removal per unit area of the heat transfer surface.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе организации течения рабочей среды в энергопреобразующем устройстве роторного типа необходимое направление и интенсивность течения рабочей среды задают геометрической формой ротора и его структурой, проницаемой в различных направлениях, выполненной из ячеистого материала. В качестве ячеистого материала использован каталитический материал, а процессы энергетического, массового обмена и химического взаимодействия происходят внутри тела ротора с участием его развитой поверхности.The problem is solved due to the fact that in the method of organizing the flow of the working fluid in a rotary-type energy converting device, the necessary direction and intensity of the flow of the working fluid are set by the geometric shape of the rotor and its structure, permeable in different directions, made of cellular material. Catalytic material was used as the cellular material, and the processes of energy, mass exchange and chemical interaction occur inside the rotor body with the participation of its developed surface.

Способ реализуется в энергопреобразующем устройстве роторного типа, которое содержит, по крайней мере, один ротор, установленный на валу с возможностью вращения и коллекторы подвода и отвода рабочей среды. Ротор выполнен любой геометрической формы, например, в виде плоского диска, конуса, усеченного конуса, шара, из проницаемого в различных направлениях ячеистого материала (ВПЯМ) с образованием каналов для протекания рабочей среды. Ротор может быть выполнен из материала с неоднородной проницаемостью. Ротор по периферии снабжен коллектором отвода рабочей среды и тепла. Ротор может быть снабжен поверхностью теплообмена, которая размещена с одной стороны ротора, противоположной однонаправленному потоку рабочей среды, или внутри ротора, при разнонаправленных потоках рабочей среды. В качестве ячеистого материала использован каталитический материал. В качестве каталитического материала использован керамический или металлический носитель, на который нанесен катализатор. В качестве катализатора на носитель нанесен, по крайней мере, один благородный металл, и/или оксид металла, выбранного из группы, включающей переходные металлы IV периода.The method is implemented in an energy-converting device of a rotor type, which contains at least one rotor mounted on a shaft with the possibility of rotation and collectors for supplying and discharging a working medium. The rotor is made of any geometric shape, for example, in the form of a flat disk, cone, truncated cone, ball, from cellular material that is permeable in different directions (HPM) with the formation of channels for the flow of the working medium. The rotor may be made of a material with heterogeneous permeability. The rotor on the periphery is equipped with a collector for the removal of the working medium and heat. The rotor may be provided with a heat exchange surface, which is placed on one side of the rotor, opposite to the unidirectional flow of the working medium, or inside the rotor, with multidirectional flows of the working medium. As the cellular material used catalytic material. As a catalytic material, a ceramic or metal support is used, on which the catalyst is applied. At least one noble metal and / or oxide of a metal selected from the group consisting of transition metals of the fourth period is supported on the support as a catalyst.

Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень.These features are not identified in other technical solutions when studying the level of this technical field and, therefore, the solution is new and has an inventive step.

На фиг.1 изображено энергопреобразующее устройство роторного типа из ВПЯМ со встречным течением рабочей среды; на фиг.2 изображено энергопреобразующее устройство роторного типа из ВПЯМ со встречным течением рабочей среды и поверхностью теплообмена внутри ротора; на фиг.3 изображено энергопреобразующее устройство роторного типа из ВПЯМ с поверхностью теплообмена, расположенной с противоположной стороны ротора от однонаправленного течением рабочей среды.Figure 1 shows the energy-converting device of the rotor type of HPLM with a counter flow of the working medium; figure 2 shows the energy-converting device of the rotor type of HPLM with a counter flow of the working medium and the heat exchange surface inside the rotor; figure 3 shows the energy-converting device of the rotor type from HPLC with a heat exchange surface located on the opposite side of the rotor from the unidirectional flow of the working medium.

Энергопреобразующее устройство роторного типа содержит, по крайней мере, один ротор 1, установленный на валу с возможностью вращения и имеет коллекторы подвода рабочей среды 2 и отвода рабочей среды и тепла 3. Ротор 1 может быть выполнен любой геометрической формы, например плоский диск, конус, усеченный конус, шар, и так далее, при этом он выполнен проницаемым в различных направлениях из ВПЯМ с образованием каналов для протекания рабочей среды через тело ротора. Проницаемый ротор может быть выполнен с неоднородной проницаемостью или упорядоченной (анизотропной) проницаемостью. Ротор 1 может быть снабжен поверхностью теплообмена 4. Поверхность теплообмена для организации течения может быть установлена, в любой части ротора. При однонаправленном потоке рабочей среды, поверхность теплообмена размещена с противоположной потоку стороны ротора (см. фиг.3). При разнонаправленных потоках рабочей среды поверхность теплообмена размещена внутри тела ротора (см. фиг.2).An energy-converting device of rotor type comprises at least one rotor 1 mounted rotatably on the shaft and has collectors for supplying the working medium 2 and for removing the working medium and heat 3. The rotor 1 can be made of any geometric shape, for example, a flat disk, a cone, a truncated cone, ball, and so on, while it is made permeable in various directions from HPMF with the formation of channels for the flow of the working medium through the rotor body. The permeable rotor can be made with heterogeneous permeability or ordered (anisotropic) permeability. The rotor 1 can be provided with a heat exchange surface 4. A heat exchange surface for organizing the flow can be installed in any part of the rotor. With a unidirectional flow of the working medium, the heat transfer surface is placed on the opposite side of the flow of the rotor (see figure 3). With multidirectional flows of the working medium, the heat transfer surface is placed inside the rotor body (see figure 2).

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Способ организации течения рабочей среды в энергопреобразующем устройстве роторного типа заключается в том, что при вращении ротора, имеющего объемную конфигурацию любой геометрической формы и проницаемого в различных (заданных) направлениях, создается поле давления в рабочей среде, в результате чего возникает движение среды внутри ротора и во внешней среде,A method for organizing the flow of a working medium in a rotary-type energy-converting device is that when the rotor rotates, having a three-dimensional configuration of any geometric shape and permeable in various (predetermined) directions, a pressure field is created in the working medium, as a result of which the medium moves inside the rotor and in the external environment

вследствие созданного на внешней поверхности ротора распределения давления, зависящего от конфигурации ротора.due to the pressure distribution created on the outer surface of the rotor, depending on the configuration of the rotor.

Таким образом, через энергопреобразующее устройство можно обеспечить протекание одной, двух и более рабочих сред, находящихся в непосредственном контакте с ротором. Механическая энергия, необходимая для транспорта рабочих сред и последующего ее использования, передается ротором, а в теле ротора благодаря его развитой внутренней поверхности осуществляются все виды обменных процессов рабочих сред: смешение, теплообмен, химические процессы, разделение фаз и т.д.Thus, through the energy-converting device, it is possible to ensure the flow of one, two or more working media in direct contact with the rotor. The mechanical energy necessary for the transport of working media and its subsequent use is transmitted by the rotor, and in the rotor body, thanks to its developed inner surface, all types of metabolic processes of working media are carried out: mixing, heat transfer, chemical processes, phase separation, etc.

Интенсивность течения рабочих сред задается геометрической формой ротора, неоднородной проницаемостью материала ротора и скоростью его вращения.The intensity of the working fluid flow is determined by the geometric shape of the rotor, the inhomogeneous permeability of the rotor material and its rotation speed.

Пример 1:Example 1:

Способ организации течения рабочей среды в энергопреобразующем устройстве, в котором установлен на валу вращения ротор, например, в виде плоского диска из ВПЯМ и имеются коллекторы подвода рабочей среды с каждой стороны ротора (см. фиг.1), и единый отводящий коллектор. Если используют одинаковую среду (“А” и “А”), то данное устройство работает как вентилятор или компрессор с низким уровнем аэродинамического шума благодаря пористости ротора. Если среды “А” и “В” различны, то устройство служит одновременно смесителем.A method of organizing the flow of a working medium in an energy-converting device in which a rotor is mounted on a rotation shaft, for example, in the form of a flat disk made of HPLM and there are collectors for supplying a working medium on each side of the rotor (see Fig. 1), and a single outlet collector. If you use the same environment (“A” and “A”), then this device works as a fan or compressor with a low level of aerodynamic noise due to the porosity of the rotor. If the media “A” and “B” are different, then the device serves as a mixer at the same time.

Пример 2:Example 2:

Способ организации течения рабочей среды в энергопреобразующем устройстве, в котором установлен на валу вращения ротор, например, в виде плоского диска из ВПЯМ, а внутри ротора установлена непроницаемая для сред “А” и “В” поверхность теплообмена и имеются коллекторы подвода рабочей среды с каждой стороны ротора (см. фиг.2), и единый отводящий коллектор.A method of organizing the flow of a working medium in an energy-converting device in which a rotor is mounted on the rotation shaft, for example, in the form of a flat disk made of HPLM, and a heat-exchange surface impermeable to media “A” and “B” is installed inside the rotor and there are collectors for supplying the working medium from each side of the rotor (see figure 2), and a single outlet manifold.

При этом дополнительный подвод или отвод тепла может осуществляться лучистым теплообменом с каждой из сторон, а перепад температур между средами “А” и “В” может быть использован для выработки электроэнергии, например, с помощью термоэлектрических преобразователей.In this case, an additional supply or removal of heat can be carried out by radiant heat exchange from each side, and the temperature difference between the media “A” and “B” can be used to generate electricity, for example, using thermoelectric converters.

Пример 3:Example 3:

Способ организации течения рабочей среды в энергопреобразующем устройстве, в котором установлен на валу вращения ротор, например, в виде плоского диска из ВПЯМ и имеется коллектор подвода рабочей среды с одной стороны ротора (см. фиг.3), а поверхность теплообмена размещена с другой (одной) стороны ротора, противоположной однонаправленному потоку рабочей среды, причем тепловыделение (теплопоглощение) может происходить на внутренней поверхности ротора за счет химических реакций, сорбционных процессов или фазовых переходов.A method of organizing the flow of a working medium in an energy-converting device in which a rotor is mounted on a rotation shaft, for example, in the form of a flat disk made of HPLM and there is a collector for supplying a working medium on one side of the rotor (see Fig. 3), and the heat exchange surface is placed on the other ( one) of the rotor side, opposite to the unidirectional flow of the working medium, moreover, heat release (heat absorption) can occur on the inner surface of the rotor due to chemical reactions, sorption processes or phase transitions.

Использование заявляемого устройства роторного типа для проведения химичесих процессов.The use of the inventive rotary type device for carrying out chemical processes.

Для изготовления ротора заявляемого энергопреобразующего устройства используют керамический или металлический ВПЯМ. Преимущественно на ВПЯМ наносят вторичный носитель из γ-Аl2О3. Во вторичный носитель вводят каталитически активную композицию, состоящую, например, из одного или нескольких благородных металлов (Pt, Pd, Pt/Pd/Rh и др.) или оксидов переходных металлов (Сr2О3, СuО, СоО, МnО, их композиции и др.). Выбор материала основы (ВПЯМ) и состава каталитической композиции определяется параметрами процесса (состав, температура, агрессивность среды).For the manufacture of the rotor of the inventive energy converting device using ceramic or metal VPNM. Preferably, a secondary carrier of γ-Al 2 O 3 is applied to the HPLM. A catalytically active composition is introduced into the secondary carrier, consisting, for example, of one or more noble metals (Pt, Pd, Pt / Pd / Rh, etc.) or transition metal oxides (Cr 2 O 3 , CuO, CoO, MnO, their compositions and etc.). The choice of base material (HPLM) and the composition of the catalytic composition is determined by the process parameters (composition, temperature, aggressiveness of the medium).

Пример 4. Для сжигания топлива (природного газа) использовали ротор в виде плоского диска, изготовленный из керамического ВПЯМ с вторичным носителем, в качестве каталитической композиции ввели оксид марганца и мелкодисперсный палладий в количествах соответственно 5 и 0,1 мас.% по отношению к массе вторичного носителя либо мелкодисперсную платину в количестве 0,5 мас.% по отношению к массе вторичного носителя. Предварительно ротор нагрели до температуры зажигания (200-250°С), затем включили подачу природного газа и воздуха, в каналах ротора начался процесс окисления природного газа с выделением тепла, и нагрев ротора отключили. На выходе получили горячий воздух.Example 4. To burn fuel (natural gas), a flat disk rotor made of ceramic HPLM with a secondary carrier was used, manganese oxide and finely dispersed palladium in amounts of 5 and 0.1 wt.%, Respectively, were introduced as a catalyst composition secondary carrier or finely divided platinum in an amount of 0.5 wt.% in relation to the weight of the secondary carrier. Previously, the rotor was heated to the ignition temperature (200-250 ° C), then the natural gas and air supply was turned on, the process of natural gas oxidation with heat generation started in the rotor channels, and the rotor heating was turned off. At the exit we got hot air.

Пример 5. Для процесса очистки промышленных газовых выбросов, содержащих органические соединения, оксид углерода и мелкодисперсную сажу, использовали ротор, изготовленный из металлического ВПЯМ (никеля, нихрома, инвара, коррозионно-стойкой стали). На ВПЯМ нанесен вторичный носитель γ-Аl2О3. В качестве активного компонента нанесена мелкодисперсная платина в количестве 0,5 мас.% по отношению к массе вторичного носителя. В случае, если температура очищаемых газов ниже 200-250°С, ротор предварительно прогревали. Затем включили подачу очищаемых газов и озоновоздушной смеси. В каналах ротора происходило окисление органических соединений и оксида углерода. Твердые частицы сажи задерживались в порах и окислялись. На выходе получили воздух, очищенный от токсичных компонентов и частиц сажи.Example 5. For the process of purification of industrial gas emissions containing organic compounds, carbon monoxide and fine soot, a rotor made of metallic HPLM (nickel, nichrome, Invar, corrosion-resistant steel) was used. Secondary carrier γ-Al 2 O 3 is deposited on the HPLM. Finely dispersed platinum is applied as an active ingredient in an amount of 0.5 wt.% With respect to the weight of the secondary carrier. If the temperature of the purified gases is below 200-250 ° C, the rotor was preheated. Then turned on the supply of purified gases and ozone-air mixture. In the channels of the rotor, the oxidation of organic compounds and carbon monoxide occurred. Particulate matter particles were trapped in the pores and oxidized. The output received air purified from toxic components and soot particles.

Приведенные примеры показывают работоспособность заявляемого изобретения. Описанные в примерах составы катализаторов не являются исчерпывающими. Ротор заявляемого устройства, изготовленный из ВПЯМ, может обладать такими качествами, как жаростойкость, прочность, низкое гидравлическое сопротивление, высокоразвитая поверхность, длительный ресурс работы, в зависимости от его назначения.The above examples show the efficiency of the claimed invention. The compositions of the catalysts described in the examples are not exhaustive. The rotor of the inventive device, made of VPNM, may have such qualities as heat resistance, strength, low hydraulic resistance, highly developed surface, long service life, depending on its purpose.

Экспериментальная проверка предлагаемого технического решения показала, что максимальный напор транспортируемой рабочей среды (воздуха) соответствует скоростному напору, определенному по окружной скорости вращающегося диска, а расход соответствует расходным характеристикам центробежных вентиляторов соответствующих размеров с учетом гидравлической проницаемости дисков. При этом при полностью открытых обеих или одной торцевых сторон диска обеспечивался равномерный вход рабочей среды (воздуха) в осевом направлении.An experimental verification of the proposed technical solution showed that the maximum pressure of the transported working medium (air) corresponds to the velocity head determined by the peripheral speed of the rotating disk, and the flow rate corresponds to the flow characteristics of centrifugal fans of appropriate sizes, taking into account the hydraulic permeability of the disks. In this case, with both sides of one or two end faces of the disk fully open, a uniform inlet of the working medium (air) in the axial direction was ensured.

Эффективные коэффициенты теплоотдачи на непроницаемой поверхности теплообмена, имеющей надежный тепловой контакт с металлическим ВПЯМ, составлял величину 500-1500 Вт/м2 °К - в зависимости от материала ротора и его плотности. Исследования проводились на дисках роторах диаметром от 100 до 220 мм при скоростях вращения до 6000 об/мин, толщина дисков 7-16 мм. Материал - медь и нержавеющая сталь.The effective heat transfer coefficients on an impermeable heat transfer surface having reliable thermal contact with metallic HPLM were 500–1500 W / m 2 ° K, depending on the material of the rotor and its density. The studies were carried out on disks with rotors with a diameter of 100 to 220 mm at rotation speeds of up to 6000 rpm, the thickness of the disks is 7-16 mm. Material - copper and stainless steel.

По сравнению с многодисковыми энергопреобразующими устройствами (прототипом) предлагаемый способ и устройство позволяют при тех же окружных скоростях ротора и расходных сред иметь в ~ 4 раза больший напор и в ~ 5 раз меньший размер ротора в осевом направлении, с существенно большими возможностями реализации тепло-массообменных и других процессах энергопреобразования.Compared with multi-disk energy-converting devices (prototype), the proposed method and device allow at the same peripheral speeds of the rotor and flow media to have ~ 4 times greater head and ~ 5 times smaller rotor size in the axial direction, with significantly greater possibilities for realizing heat and mass transfer and other energy conversion processes.

Предельные возможности устройств лимитируются механическими свойствами проницаемых материалов.The ultimate capabilities of devices are limited by the mechanical properties of permeable materials.

Claims (9)

1. Способ организации течения рабочей среды в энергопреобразующем устройстве роторного типа, отличающийся тем, что направление и интенсивность течения рабочей среды задают формой ротора и его ячеистой структурой, проницаемой в различных направлениях, в качестве ячеистого материала использован каталитический материал, причем процессы энергетического, массового обмена и химического взаимодействия происходят внутри тела ротора с участием его развитой поверхности.1. A method of organizing the flow of a working medium in a rotary-type energy converting device, characterized in that the direction and intensity of the flow of the working medium is determined by the shape of the rotor and its cellular structure, permeable in different directions, the catalytic material is used as the cellular material, and the processes of energy, mass exchange and chemical interactions occur inside the rotor body with the participation of its developed surface. 2. Энергопреобразующее устройство роторного типа, содержащее, по крайней мере, один ротор, установленный на валу с возможностью вращения, коллекторы подвода и отвода рабочей среды, отличающееся тем, что ротор выполнен любой геометрической формы, например диск, конус, усеченный конус, шар, из проницаемого в различных направлениях ячеистого материала с образованием каналов внутри тела ротора для протекания рабочей среды, при этом коллектор отвода рабочей среды и тепла размещен по периферии ротора.2. An energy-converting device of a rotor type, comprising at least one rotor mounted on a shaft rotatably, collectors for supplying and discharging a working medium, characterized in that the rotor is made of any geometric shape, for example, a disk, a cone, a truncated cone, a ball, from permeable in different directions of the cellular material with the formation of channels inside the rotor body for the flow of the working medium, while the collector of the removal of the working medium and heat is placed on the periphery of the rotor. 3. Энергопреобразующее устройство роторного типа по п.2, отличающееся тем, что проницаемый ротор выполнен из материала с неоднородной проницаемостью.3. The energy-converting device of the rotor type according to claim 2, characterized in that the permeable rotor is made of a material with inhomogeneous permeability. 4. Энергопреобразующее устройство роторного типа по любому из пп.2 и 3, отличающееся тем, что ротор снабжен поверхностью теплообмена.4. The energy-converting device of the rotor type according to any one of paragraphs.2 and 3, characterized in that the rotor is equipped with a heat exchange surface. 5. Энергопреобразующее устройство роторного типа по п.4, отличающееся тем, что поверхность теплообмена размещена с одной стороны ротора, противоположной однонаправленному потоку рабочей среды.5. The energy-converting device of the rotor type according to claim 4, characterized in that the heat transfer surface is placed on one side of the rotor opposite to the unidirectional flow of the working medium. 6. Энергопреобразующее устройство роторного типа по п.4, отличающееся тем, что поверхность теплообмена размещена внутри ротора при разнонаправленных потоках рабочей среды.6. The energy-converting device of the rotor type according to claim 4, characterized in that the heat transfer surface is placed inside the rotor with multidirectional flows of the working medium. 7. Энергопреобразующее устройство роторного типа по любому из пп.2-6, отличающееся тем, что в качестве ячеистого материала использован каталитический материал.7. The energy-converting device of the rotor type according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the catalytic material is used as the cellular material. 8. Энергопреобразующее устройство роторного типа по п.7, отличающееся тем, что в качестве каталитического материала использован керамический или металлический носитель, на который нанесен катализатор.8. The energy-converting device of the rotor type according to claim 7, characterized in that the ceramic or metal carrier on which the catalyst is applied is used as the catalytic material. 9. Энергопреобразующее устройство роторного типа по п.8, отличающееся тем, что в качестве катализатора на носитель нанесен, по крайней мере, один благородный металл, и/или оксид металла, выбранного из группы, включающей переходные металлы IV периода.9. The rotary-type energy-converting device according to claim 8, characterized in that at least one noble metal and / or a metal oxide selected from the group consisting of transition metals of the IV period are deposited on the support as a catalyst.
RU2003109354/06A 2003-04-02 2003-04-02 Method of creating of working medium flow and rotor-type power-transforming device for realization of the method RU2256861C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109354/06A RU2256861C2 (en) 2003-04-02 2003-04-02 Method of creating of working medium flow and rotor-type power-transforming device for realization of the method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003109354/06A RU2256861C2 (en) 2003-04-02 2003-04-02 Method of creating of working medium flow and rotor-type power-transforming device for realization of the method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003109354A RU2003109354A (en) 2004-10-10
RU2256861C2 true RU2256861C2 (en) 2005-07-20

Family

ID=35842760

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003109354/06A RU2256861C2 (en) 2003-04-02 2003-04-02 Method of creating of working medium flow and rotor-type power-transforming device for realization of the method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2256861C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492570C1 (en) * 2012-04-06 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) Multifunctional magnetohydrodynamic (mhd) machine
RU2614304C1 (en) * 2016-01-12 2017-03-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Heat exchanger

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492570C1 (en) * 2012-04-06 2013-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук (ИТПМ СО РАН) Multifunctional magnetohydrodynamic (mhd) machine
RU2614304C1 (en) * 2016-01-12 2017-03-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный аграрный университет" Heat exchanger

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5356242B2 (en) NOx forming catalyst with little or no ammonia and carbon monoxide double oxidation catalyst
US8006484B2 (en) Systems and methods for reducing emissions of internal combustion engines using a fuel processor bypass
CA2396471C (en) Catalytic devices
US8518846B2 (en) Method of producing noble metal-supported powder, noble metal-supported powder and exhaust gas purifying catalyst
US3641763A (en) Gas turbine catalytic exhaust system
US9181838B2 (en) Temperature maintenance and regulation of vehicle exhaust catalyst systems with phase change materials
US8899025B2 (en) Devices, systems and methods for reducing an emission from a combustion reaction
US9566552B2 (en) Temperature maintenance and regulation of vehicle exhaust catalyst systems with phase change materials
CN107930626B (en) VOCs waste gas treatment catalyst and preparation method thereof
US4054417A (en) Regenerative-filter-incinerator device
RU2256861C2 (en) Method of creating of working medium flow and rotor-type power-transforming device for realization of the method
JP2001517292A (en) Rotary regenerative oxidizer
US6838063B2 (en) Hydrogen supply device
CN110280265A (en) A kind of multi-metal oxide catalyst and preparation method thereof for catalysis DPF passive regeneration under low temperature
JPH10141049A (en) Exhaust emission control converter
JP2019173583A (en) Exhaust emission control device for vehicle
US8092579B2 (en) Thermal shock resistant soot filter
US9976467B2 (en) Exhaust system
JP2003313006A (en) Hydrogen supply apparatus
KR20100113539A (en) Catalytic active coating of ceramic honeycomb bodies, metal surfaces and other catalyst carriers for waste air purification systems and burner systems
JP2019152189A (en) Exhaust gas purification device
CN210686093U (en) Oxidation type particle trap
JP4102080B2 (en) Fuel reformer
RU2191624C2 (en) Chromium-nickel catalyst for complex cleaning of waste gases from nitrogen oxides and carbon monoxide
JPH02169007A (en) Particulate collecting filter

Legal Events

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

Effective date: 20130403