RU2368793C1 - Heat-pipe jet engine - Google Patents

Heat-pipe jet engine Download PDF

Info

Publication number
RU2368793C1
RU2368793C1 RU2008104520/06A RU2008104520A RU2368793C1 RU 2368793 C1 RU2368793 C1 RU 2368793C1 RU 2008104520/06 A RU2008104520/06 A RU 2008104520/06A RU 2008104520 A RU2008104520 A RU 2008104520A RU 2368793 C1 RU2368793 C1 RU 2368793C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
wick
bellows
condensation chamber
edge
Prior art date
Application number
RU2008104520/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Сергеевич Ежов (RU)
Владимир Сергеевич Ежов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет"
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курский государственный технический университет"
Priority to RU2008104520/06A priority Critical patent/RU2368793C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2368793C1 publication Critical patent/RU2368793C1/en

Links

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

FIELD: engine and pumps.
SUBSTANCE: heat-pipe jet engine relates to power engineering and can be used to recover secondary and natural thermal resources, particularly to convert thermal power into mechanical power. Proposed engine comprises housing coated with wick from inside and plugged by a bush, evaporator chamber in contact with hot medium, closure with inlet hole, condensation chamber incorporating rod with valve and staying in contact with cold medium. Portion of the housing outer surface is coated with bellows in the area of condensation chamber. Lower end face wall edges are jointed to the edge of inner board of circular reservoir with its outer board edge being rigidly jointed to the bellows lower edge. Reservoir outer board center is connected to working member. Spaces between bellows and housing, as well as condensation chamber vapor space are intercommunicated via branch pipes passing the openings of the bush, wick and housing.
EFFECT: higher efficiency and reliability.
3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано для утилизации вторичных тепловых энергоресурсов и низкопотенциальной тепловой энергии природных источников, а именно для трансформации тепловой энергии в механическую.The present invention relates to power engineering and can be used for the disposal of secondary thermal energy and low potential thermal energy of natural sources, namely, the transformation of thermal energy into mechanical.

Известно устройство (тепловой двигатель) для утилизации тепла огнетехнического агрегата, содержащее последовательно соединенные между собой парогенератор (испарительную камеру), подключенный к огнетехническому агрегату (горячей среде), силовую турбину, помещенную в корпус (рабочую камеру), конденсатор (испарительную камеру), питательный насос, подогреватель и воздушный теплообменник (Авт.св. СССР №769038, МПК F01K 17/06, 1980).A device (heat engine) for heat recovery of a fire-fighting unit is known, comprising a steam generator (evaporation chamber) connected in series to each other, connected to a fire-fighting unit (hot medium), a power turbine placed in a housing (working chamber), a condenser (evaporation chamber), and a feed pump, heater and air heat exchanger (Autost. St. USSR No. 769038, IPC F01K 17/06, 1980).

Недостатками известного устройства (теплового двигателя) являются невозможность утилизации низкопотенциальных вторичных тепловых энергоресурсов, тепловых ресурсов природных источников, громоздкость конструкции, невозможность создания возвратно-поступательного движения, что сужает область его применения и снижает эффективность.The disadvantages of the known device (heat engine) are the inability to utilize low-potential secondary thermal energy resources, the heat resources of natural sources, the bulkiness of the structure, the inability to create reciprocating motion, which narrows its scope and reduces efficiency.

Более близким к предлагаемому изобретению является теплотрубный двигатель, содержащий помещенные в одном корпусе: испарительную камеру, покрытую изнутри фитилем, торцевая стенка которой изнутри покрыта полосами пористого материала, и находящуюся в контакте с горячей средой, отделенную от нее перегородкой адиабатно-изоэнтропную камеру, заполненную фитилем, в которой помещен корпус с размещенной в нем силовой турбиной, насаженной на вал с питательным насосом, кольцевой резервуар, и конденсационную камеру, также изнутри покрытую фитилем, являющимся продолжением фитиля испарительной камеры, и находящуюся в контакте с холодной средой (Патент РФ №2287709, МПК F01K 25/00, 2006).Closer to the proposed invention is a heatpipe engine containing placed in one casing: an evaporation chamber coated inside with a wick, the end wall of which inside is covered with strips of porous material, and in contact with a hot medium, separated from it by an adiabatic-isentropic chamber filled with a wick in which a housing is placed with a power turbine located in it, mounted on a shaft with a feed pump, an annular tank, and a condensation chamber, also internally covered with a wick , which is a continuation of the wick of the evaporation chamber, and which is in contact with a cold environment (RF Patent No. 2287709, IPC F01K 25/00, 2006).

Основными недостатками известного теплотрубного двигателя являются сложность конструкции, обусловленная наличием в корпусе силовой турбины с вращающимся валом и узлами его герметизации и сложностью создания возвратно-поступательного движения рабочему органу, что снижает его надежность и эффективность.The main disadvantages of the known heat pipe engine are the design complexity due to the presence of a power turbine with a rotating shaft and its sealing units and the difficulty of reciprocating the working body, which reduces its reliability and efficiency.

Техническим результатом, на решение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности и эффективности теплотрубного двигателя.The technical result, the solution of which the invention is directed, is to increase the reliability and efficiency of the heat pipe engine.

Технический результат достигается тем, что теплотрубный двигатель возвратно-поступательного движения (ТТДВПД) включает в себя помещенные в одном корпусе испарительную камеру, покрытую изнутри фитилем, верхняя торцевая стенка которой покрыта полосами пористого материала, и находящуюся в контакте с горячей средой, отделенную от нее перегородкой конденсационную камеру, также изнутри покрытую фитилем, являющимся продолжением фитиля испарительной камеры, и находящуюся в контакте с холодной средой; причем фитиль покрыт втулкой, установленной с некоторым зазором относительно верхней и нижней торцевых стенок корпуса, перегородка снабжена центральным впускным отверстием, внутри конденсационной камеры к центру торцевой стенки прикреплен шток с клапаном, часть наружной поверхности корпуса, образующая конденсационную камеру, покрыта снаружи сильфоном, жестко прикрепленным к корпусу своей верхней кромкой, края нижней торцевой стенки соединены с кромкой внутреннего борта кольцевого резервуара, кромка внешнего борта которого, в свою очередь, жестко соединена с нижней кромкой сильфона, а центр - с наружным штоком, соединенным с рабочим органом (на фиг.1 не показан); полость между сильфоном и корпусом и паровое пространство конденсационной камеры сообщаются между собой через патрубки, проходящие через отверстия во втулке, фитиле и корпусе.The technical result is achieved by the fact that the heat pipe reciprocating engine (TTDVPD) includes an evaporation chamber placed in one housing, covered with a wick from the inside, the upper end wall of which is covered with strips of porous material, and which is in contact with the hot medium, separated from it by a partition a condensation chamber, also internally covered with a wick, which is a continuation of the wick of the evaporation chamber, and which is in contact with a cold medium; moreover, the wick is covered with a sleeve installed with some clearance relative to the upper and lower end walls of the housing, the partition is provided with a central inlet, a rod with a valve is attached to the center of the end wall, a part of the outer surface of the housing, which forms the condensation chamber, is covered on the outside with a bellows rigidly attached to the body with its upper edge, the edges of the lower end wall are connected to the edge of the inner side of the annular tank, the edge of the outer side of which, in its Before rigidly connected to the lower edge of the bellows, and the center - with an outer rod connected to the working member (not shown in Figure 1); the cavity between the bellows and the housing and the vapor space of the condensation chamber communicate with each other through nozzles passing through the holes in the sleeve, wick and housing.

В основе работы предлагаемого ТТДВПД лежит высокая эффективность передачи теплоты в тепловых трубах, которые делятся на три участка: зона испарения (подвода теплоты), адиабатная зона (переноса теплоты) и зона конденсации (отвода теплоты), покрытых изнутри фитилем и частично заполненных рабочей жидкостью - переносчиком теплоты, в качестве которой используются вода, спирты, хладоны, жидкие металлы т.д. (Харитонов В.В. и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. Минск, Выш. школа, 1988, с.106).The basis of the proposed TTDVPD is the high efficiency of heat transfer in heat pipes, which are divided into three sections: the evaporation zone (heat supply), the adiabatic zone (heat transfer) and the condensation zone (heat removal), covered from the inside with a wick and partially filled with working fluid - heat carrier, which is used as water, alcohols, freons, liquid metals, etc. (Kharitonov V.V. et al. Secondary heat and energy resources and environmental protection. Minsk, Higher school, 1988, p. 106).

На фиг.1-3 представлен предлагаемый ТТДВПД.Figure 1-3 presents the proposed TTDVPD.

Теплотрубный двигатель возвратно-поступательного движения состоит из корпуса 1, покрытого изнутри фитилем 2, покрытым, в свою очередь, втулкой 3, установленной с некоторым зазором относительно верхней 4 и нижней 5 торцевых стенок корпуса 1, внутри которого по ходу движения пара расположены: испарительная камера 6, внутренняя поверхность торцевой стенки 4 которой покрыта полосами капиллярного материала 7, соединенными с фитилем 2. Имеются перегородка 8 с центральным впускным отверстием 9, конденсационная камера 10, внутри которой к центру нижней торцевой стенки 5 прикреплен шток 11 с клапаном 12 для закрытия и открытия впускного отверстия 9; причем часть наружной поверхности корпуса 1, образующая конденсационную камеру 10, покрыта снаружи сильфоном 13, жестко прикрепленным к нему своей верхней кромкой, края нижней торцевой стенки 5 соединены с кромкой внутреннего борта кольцевого резервуара 14, кромка внешнего борта которого, в свою очередь, жестко соединена с нижней кромкой сильфона 13, а центр - со штоком 15, соединенным с рабочим органом (на фиг.1 не показан); полость между сильфоном 13 и корпусом 1 и паровое пространство конденсационной камеры 10 сообщаются между собой через патрубки 16, проходящие через отверстия во втулке 3, фитиле 2 и корпусе 1.The reciprocating heatpipe engine consists of a housing 1, covered internally with a wick 2, covered in turn with a sleeve 3 mounted with some clearance relative to the upper 4 and lower 5 end walls of the housing 1, inside of which, in the direction of steam movement: 6, the inner surface of the end wall 4 of which is covered with strips of capillary material 7 connected to the wick 2. There is a partition 8 with a central inlet 9, a condensation chamber 10, inside of which the lower center end wall 5 is attached to the valve stem 11, 12 for closing and opening the inlet 9; moreover, the part of the outer surface of the housing 1, which forms the condensation chamber 10, is coated on the outside with a bellows 13 rigidly attached to it by its upper edge, the edges of the lower end wall 5 are connected to the edge of the inner side of the annular tank 14, the edge of the outer side of which, in turn, is rigidly connected with the lower edge of the bellows 13, and the center with the stem 15 connected to the working body (not shown in figure 1); the cavity between the bellows 13 and the housing 1 and the vapor space of the condensation chamber 10 communicate with each other through nozzles 16 passing through the holes in the sleeve 3, the wick 2 and the housing 1.

В основе работы предлагаемого ТТДВПД лежит высокая эффективность передачи теплоты в тепловых трубах, которые делятся на три участка: зона испарения (подвода теплоты), адиабатная зона (переноса теплоты) и зона конденсации (отвода теплоты), покрытых изнутри фитилем и частично заполненных рабочей жидкостью - переносчиком теплоты, в качестве которой используются вода, спирты, хладоны, жидкие металлы т.д. (Харитонов В.В. и др. Вторичные теплоэнергоресурсы и охрана окружающей среды. Минск, Выш. школа, 1988, с.106).The basis of the proposed TTDVPD is the high efficiency of heat transfer in heat pipes, which are divided into three sections: the evaporation zone (heat supply), the adiabatic zone (heat transfer) and the condensation zone (heat removal), covered from the inside with a wick and partially filled with working fluid - heat carrier, which is used as water, alcohols, freons, liquid metals, etc. (Kharitonov V.V. et al. Secondary heat and energy resources and environmental protection. Minsk, Higher school, 1988, p. 106).

Предлагаемый теплотрубный двигатель возвратно-поступательного движения работает следующим образом.The proposed heat pipe engine reciprocating works as follows.

Предварительно перед началом работы из камер 6 и 10 ТТДВПД удаляют воздух и закачивают рабочую жидкость, которую выбирают в зависимости от температурного потенциала холодной и горячей сред (штуцера для удаления воздуха и подачи рабочей жидкости на фиг.1 не показаны) в количестве, достаточном для заполнения объема пор фитиля 2 и кольцевого резервуара рабочей жидкости 14; после чего корпус 1 ТТДВПД устанавливают вертикально таким образом, чтобы испарительная камера 2 контактировала с горячей средой, а конденсационная камера 10 - с холодной; кольцевой резервуар рабочей жидкости 14 располагался горизонтально, причем в холодном состоянии клапан 12 плотно закрывает впускное отверстие 9. В результате нагрева торца 4 происходит испарение рабочей жидкости в канавках между полосами пористого материала 7, который предотвращает образование паровой пленки на внутренней поверхности торца и таким образом интенсифицирует процесс испарения (Тепловые трубы и теплообменники: от науки к практике. Сборник научных трудов. М., 1990). При этом образуется пар, в испарительной камере 2 создается давление, которое, воздействуя на поверхность клапана 12, жестко связанного через шток 11 и торцевую стенку 5 с упругим сильфоном 13, перемещает его вниз, в результате чего открывается впускное отверстие 9 и полученный пар поступает в конденсационную камеру 10, а оттуда через патрубки 16 в полость между корпусом 1 сильфоном 13, давление в которых уравнивается с давлением в испарительной камере 2, конденсируется там за счет контакта наружной поверхности торцевой стенки 5 и сильфона 13 с холодной средой. В результате давление в камере 10 падает, сильфон 13 сжимается, а клапан 12 перекрывает впускное отверстие 9, после чего в испарительной камере 6 снова начинает повышаться давление. В то же время образовавшийся конденсат за счет сил тяжести стекает в кольцевой резервуар 14, откуда всасывается порами фитиля 2, и под воздействием капиллярных сил адиабатно рабочая жидкость поднимается к верхней торцевой стенке 4, где поглощается полосами пористого материала 7, испаряется на поверхность канавок между ними, и цикл повторяется. При этом глубина погружения фитиля 2 в конденсат в кольцевой камере 14 должна обеспечивать бесперебойную подачу рабочей жидкости в испарительную камеру 6 в интервале длины хода сильфона 13, а ширина зазора между торцевыми стенками 4, 5 и кромками втулки 3 - максимальный расход рабочей жидкости, поступающей в испарительную камеру 6, и конденсата, отводимого из камеры 10.Prior to starting work, air is removed from the chambers 6 and 10 of the TTDVPD and the working fluid is pumped, which is selected depending on the temperature potential of cold and hot media (the nozzles for removing air and supplying working fluid are not shown in Fig. 1) in an amount sufficient to fill the pore volume of the wick 2 and the annular reservoir of the working fluid 14; after which the housing 1 TTDVPD is installed vertically so that the evaporation chamber 2 is in contact with the hot medium, and the condensation chamber 10 is in cold; the annular reservoir of the working fluid 14 was horizontal, and in the cold state, the valve 12 tightly closes the inlet 9. As a result of the heating of the end 4, the working fluid evaporates in the grooves between the strips of the porous material 7, which prevents the formation of a vapor film on the inner surface of the end and thus intensifies evaporation process (Heat pipes and heat exchangers: from science to practice. Collection of scientific papers. M., 1990). In this case, steam is formed, pressure is created in the evaporation chamber 2, which, acting on the surface of the valve 12, rigidly connected through the rod 11 and the end wall 5 with the elastic bellows 13, moves it down, as a result of which the inlet 9 opens and the resulting vapor enters the condensation chamber 10, and from there through the nozzles 16 into the cavity between the housing 1, the bellows 13, the pressure in which is equal to the pressure in the evaporation chamber 2, condenses there by contacting the outer surface of the end wall 5 and the bellows 13 with cold environment. As a result, the pressure in the chamber 10 drops, the bellows 13 is compressed, and the valve 12 blocks the inlet 9, after which the pressure begins to increase again in the evaporation chamber 6. At the same time, condensate formed due to gravity flows into the annular reservoir 14, from where it is absorbed by the pores of the wick 2, and under the influence of capillary forces, the adiabatically working fluid rises to the upper end wall 4, where it is absorbed by the strips of porous material 7, evaporates onto the surface of the grooves between them , and the cycle repeats. In this case, the immersion depth of the wick 2 in the condensate in the annular chamber 14 should ensure uninterrupted supply of the working fluid to the evaporation chamber 6 in the range of the bellows 13 stroke length, and the gap width between the end walls 4, 5 and the edges of the sleeve 3 should be the maximum flow rate of the working fluid entering an evaporation chamber 6, and condensate discharged from the chamber 10.

Таким образом, предлагаемый ТТДВПД обеспечивает возможность получения механической энергии за счет утилизации вторичных тепловых энергоресурсов различного потенциала (энергии сбросных вод, отходящих газов и т.д.), тепловых ресурсов природных источников (энергии солнца, воды и т.д.) в форме возвратно-поступательного движения.Thus, the proposed TTDVPD provides the possibility of obtaining mechanical energy by utilizing secondary thermal energy resources of various potentials (energy from waste water, exhaust gases, etc.), heat resources of natural sources (energy from the sun, water, etc.) in the form of reciprocating - translational motion.

Claims (1)

Теплотрубный двигатель возвратно-поступательного движения, включающий в себя, помещенные в одном корпусе, испарительную камеру, покрытую изнутри фитилем, верхняя торцевая стенка которой покрыта полосами пористого материала, и находящуюся в контакте с горячей средой, отделенную от нее перегородкой конденсационную камеру, также изнутри покрытую фитилем, являющимся продолжением фитиля испарительной камеры, и находящуюся в контакте с холодной средой, отличающийся тем, что фитиль покрыт втулкой, установленной с некоторым зазором относительно верхней и нижней торцевых стенок корпуса, перегородка снабжена центральным впускным отверстием, внутри конденсационной камеры к центру торцевой стенки прикреплен шток с клапаном, часть наружной поверхности корпуса, образующая конденсационную камеру, покрыта снаружи сильфоном, жестко прикрепленным к корпусу своей верхней кромкой, края нижней торцевой стенки соединены с кромкой внутреннего борта кольцевого резервуара, кромка внешнего борта которого, в свою очередь, жестко соединена с нижней кромкой сильфона, а центр - с наружным штоком, соединенным с рабочим органом, полость между сильфоном и корпусом и паровое пространство конденсационной камеры сообщаются между собой через патрубки, проходящие через отверстия во втулке, фитиле и корпусе. A heatpipe reciprocating engine, comprising, placed in one housing, an evaporation chamber covered from the inside with a wick, the upper end wall of which is covered with strips of porous material, and in contact with the hot medium, the condensation chamber separated from it by a partition, also covered from the inside wick, which is a continuation of the wick of the evaporation chamber, and in contact with a cold medium, characterized in that the wick is covered with a sleeve installed with some clearance In addition to the upper and lower end walls of the housing, the partition is provided with a central inlet, a rod with a valve is attached to the center of the end wall of the condensation chamber, a part of the outer surface of the housing forming the condensation chamber is covered on the outside with a bellows rigidly attached to the housing with its upper edge, and the edges of the lower the walls are connected to the edge of the inner side of the annular tank, the edge of the outer side of which, in turn, is rigidly connected to the lower edge of the bellows, and the center to the outer com connected with the working body, the cavity between the bellows and the housing and the vapor space of the condensation chamber communicate with each other through pipes passing through the holes in the sleeve, wick and housing.
RU2008104520/06A 2008-02-06 2008-02-06 Heat-pipe jet engine RU2368793C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008104520/06A RU2368793C1 (en) 2008-02-06 2008-02-06 Heat-pipe jet engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008104520/06A RU2368793C1 (en) 2008-02-06 2008-02-06 Heat-pipe jet engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2368793C1 true RU2368793C1 (en) 2009-09-27

Family

ID=41169617

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008104520/06A RU2368793C1 (en) 2008-02-06 2008-02-06 Heat-pipe jet engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2368793C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2320879C1 (en) Coaxial-face thermal tube engine
US4030303A (en) Waste heat regenerating system
US20090260361A1 (en) Isothermal power system
US4165614A (en) Self-contained vapor-power plant requiring a single moving-part
CN205448785U (en) Surplus heater of heat pipe of foamed metal fills
KR102353428B1 (en) thermodynamic engine
KR101183815B1 (en) The structure of exhaust gas flow passage of engine in micro combined heat and power unit
RU2368793C1 (en) Heat-pipe jet engine
RU2366821C1 (en) Heat-pipe axial engine
RU2656037C1 (en) Pressure capillary pump
RU2320878C1 (en) Coaxial thermal tube engine
RU2371612C1 (en) Heat-tube pump
RU2283461C1 (en) Heat pipe refrigeration plant
RU2355913C1 (en) Heat tubing pump
LT6635B (en) The atmospheric cold steam engine and operating method thereof
RU2449134C2 (en) Steam turbine multiheat-pipe plant
RU2287709C2 (en) Heat pipe engine
RU2352792C1 (en) Multi-pipe heat and power plant
CN106885385B (en) Individual well hot dry rock thermal energy extraction system
CN103097662A (en) Liquid ring rotating casing steam turbine and method of use thereof
RU2339821C2 (en) Multi-heat-pipe engine
RU2379526C1 (en) Coaxial multi-tube engine
KR200371801Y1 (en) Turbine driving device utilizing physical energy when vaporizing liquefied gas by natural heat or waste heat
RU2368792C2 (en) Heat-pipe jet engine
WO2015016693A1 (en) Thermal hydroelectric power plant

Legal Events

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

Effective date: 20100207