RU2553090C2 - Тепловая машина, реализующая цикл рейлиса - Google Patents
Тепловая машина, реализующая цикл рейлиса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2553090C2 RU2553090C2 RU2013100405/06A RU2013100405A RU2553090C2 RU 2553090 C2 RU2553090 C2 RU 2553090C2 RU 2013100405/06 A RU2013100405/06 A RU 2013100405/06A RU 2013100405 A RU2013100405 A RU 2013100405A RU 2553090 C2 RU2553090 C2 RU 2553090C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- regenerative
- heat exchanger
- volume
- recuperative
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2242/00—Ericsson-type engines having open regenerative cycles controlled by valves
- F02G2242/40—Piston-type engines
- F02G2242/44—Piston-type engines having two pistons and reverse flow regenerators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к двигателестроению. Тепловая машина реализует цикл Рейлиса и состоит из двух камер разных объёмов, внутри которых расположены вытеснители двухстороннего действия. Вытеснители присоединены через механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное к рабочему валу с маховиком. Объём камеры с низкой температурой присоединён через охлаждающий рекуперативный теплообменник к регенеративному теплообменнику. Объём камеры с высокой температурой присоединён через греющий рекуперативный теплообменник к регенеративному теплообменнику. Объёмы камер со сторон промежуточной температуры и регенеративные теплообменники подсоединены к четырёхходовому газораспределительному клапану. Клапан присоединён через механизм, преобразующий равномерное вращательное движение в прерывистое вращательное движение, и кинематически соединён с рабочим валом. В результате обеспечивается изохорное перетекание газа с одной стороны вытеснителя через рекуперативный, регенеративный теплообменники на другую сторону вытеснителя. Также обеспечивается изобарное перетекание газа из объёма одной камеры со стороны промежуточной температуры через газораспределительный клапан, регенеративный и рекуперативный теплообменники в объём другой камеры в процессе сжатия или расширения. Техническим результатом является повышение КПД тепловой машины. 2 ил.
Description
Изобретение относится к отрасли энергомашиностроения, а конкретно к двигателестроению, и может быть использовано для разработки высокоэкономичных, экологически чистых двигателей.
Предложенное изобретение может быть использовано в тепловых электростанциях, автомобилях, холодильных машинах, тепловых насосах и т.д.
Известен двигатель, работающий по циклу Стирлинга (Уокер Г. Двигатели Стирлинга. - М.: Машиностроение, 1985).
Термодинамический цикл Стирлинга является частным случаем регенеративного цикла Рейлиса, в связи с чем в цикле Стирлинга регенерация тепла внутри цикла частичная и меньше по сравнению с циклом Рейлиса, что уменьшает возможную максимальную достижимую границу термического КПД тепловой машины.
Недостатком термодинамического цикла Стирлинга по сравнению с циклом Рейлиса является частичная регенерация тепла в термодинамическом цикле, чем, в частности, ограничивается максимальный предел термического КПД тепловой машины.
Наиболее близким аналогом является изобретение (US 3751904 опубл. 14.08.1973) тепловая машина, работающая по циклу Стирлинга (частный случай цикла Рейлиса), состоящая из двух камер разных объёмов. Внутри камер расположены вытеснители двухстороннего действия, присоединённые через механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное к рабочему валу с маховиком.
Существенным недостатком этого изобретения является низкая эффективность процесса преобразования тепла в работу и обратно, которое происходит из-за отсутствия разделения изохорного и изобарного процессов в ходе отвода и подвода тепла к рабочему телу (газу).
Технической задачей изобретения является повышение КПД путём полноценной регенерации тепла в течение всего рабочего термодинамического цикла, а также более эффективного теплообмена за счёт разделения изохорного и изобарного процессов в ходе отвода и подвода тепла к рабочему телу.
Технический результат достигается тем, что тепловая машина, реализующая цикл Рейлиса, состоящая из двух камер разных объёмов, внутри которых расположены вытеснители двухстороннего действия, присоединённые через механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное к рабочему валу с маховиком, имеет то, что объём камеры с низкой температурой присоединён через охлаждающий рекуперативный теплообменник к регенеративному теплообменнику, объём камеры с высокой температурой присоединён через греющий рекуперативный теплообменник к регенеративному теплообменнику, а объёмы камер со стороны промежуточной температуры и регенеративные теплообменники подсоединены к четырёхходовому газораспределительному клапану. Клапан присоединён через механизм, преобразующий равномерное вращательное движение в прерывистое вращательное движение, и кинематически соединён с рабочим валом, что обеспечивает изохорное перетекание газа с одной стороны вытеснителя через рекуперативный, регенеративный теплообменники на другую сторону вытеснителя, а также обеспечивается изобарное перетекание газа из объёма одной камеры со стороны промежуточной температуры через газораспределительный клапан, регенеративный и рекуперативный теплообменники в объём другой камеры в процессе сжатия или расширения.
Изобретение поясняется следующими чертежами.
На фиг. 1 изображена кинематическая схема тепловой машины, реализующей цикл Рейлиса.
Тепловая машина, работающая по циклу Рейлиса, состоит из двух камер разных объемов, камеры меньшего объема 1 и большего объема 2, рабочего вала 3, газораспределительного клапана 4 и вытеснителей 5 и 6, рекуперативного теплообменника охлаждения 7, регенеративного теплообменника 8 с отдачей тепла, рекуперативного теплообменника нагрева 9, регенеративного теплообменника 10 с отдачей тепла, маховика 11, механизма преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное 12, механизма преобразования равномерно-вращательного движения в прерывистое 13 и кинематической связи с рабочим валом 14.
Изобретение предназначено для преобразования тепловой энергии в механическую и обратно. Тепловая машина работает по циклу Рейлиса и состоит из камеры 1 меньшего объёма и камеры 2 большего объёма. Внутри камер расположены вытеснители 5 и 6 двухстороннего действия, двигающиеся в одинаковых фазах и присоединённые через механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное 12 к рабочему валу 3 с маховиком 11. Объём камеры 1 с низкой температурой присоединён через охлаждающий рекуперативный теплообменник 7 к регенеративному теплообменнику 8. Объём камеры 2 с высокой температурой присоединён через греющий рекуперативный теплообменник 9 к регенеративному теплообменнику 10. Объём камер 1 и 2 со стороны промежуточной температуры и регенеративные теплообменники подсоединены к четырёхходовому вращающемуся газораспределительному клапану 4. При этом обеспечивается изохорное перетекание газа с одной стороны вытеснителей 5 и 6 через рекуперативный и регенеративный теплообменники на другую сторону вытеснителя, а также обеспечивается изобарное перетекание газа из объёма одной камеры со стороны промежуточной температуры через газораспределительный клапан 4, регенеративный и рекуперативный теплообменники в объём другой камеры. Газораспределительный клапан 4 соединен через кинематическую связь 14 и механизм преобразования равномерно-вращательного движения в прерывистое 13 с рабочим валом 3.
На фиг.2 изображена диаграмма термодинамического цикла Рейлиса в Р-V координатах, где:
Q1 - подвод тепла в рекуперативный теплообменник 9;
Qrl - тепло, регенерируемое в регенеративном теплообменнике 10;
Qr2 - тепло, регенерируемое в регенеративном теплообменнике 8;
Q2 - отвод тепла из рекуперативного теплообменника 7.
Для осуществления вышеуказанного цикла должно выполняться следующее соотношение:
V2/V1=Р2/Р1=(ТЗ-Т2)/(Т2-Т1),
где:
VI - Объем камеры 1;
V2 - Объем камеры 2;
Р1 - Давление в процессе сжатия рабочего тела;
Р2 - Давление в процессе расширении рабочего тела;
Т1 - Температура рабочего тела в холодильнике;
Т2 - Промежуточная температура;
ТЗ - Температура рабочего тела в нагревателе.
Изобретение направлено на повышение КПД тепловых машин.
Claims (1)
- Тепловая машина, реализующая цикл Рейлиса, состоящая из двух камер разных объёмов, внутри которых расположены вытеснители двухстороннего действия, присоединённые через механизм преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное к рабочему валу с маховиком, отличающаяся тем, что объём камеры с низкой температурой присоединён через охлаждающий рекуперативный теплообменник к регенеративному теплообменнику, объём камеры с высокой температурой присоединён через греющий рекуперативный теплообменник к регенеративному теплообменнику, а объёмы камер со сторон промежуточной температуры и регенеративные теплообменники подсоединены к четырёхходовому газораспределительному клапану, который присоединён через механизм, преобразующий равномерное вращательное движение в прерывистое вращательное движение, и кинематически соединён с рабочим валом, что обеспечивает изохорное перетекание газа с одной стороны вытеснителя через рекуперативный, регенеративный теплообменники на другую сторону вытеснителя, а также обеспечивается изобарное перетекание газа из объёма одной камеры со стороны промежуточной температуры через газораспределительный клапан, регенеративный и рекуперативный теплообменники в объём другой камеры в процессе сжатия или расширения.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013100405/06A RU2553090C2 (ru) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Тепловая машина, реализующая цикл рейлиса |
PCT/RU2013/000388 WO2014109667A1 (ru) | 2013-01-09 | 2013-05-08 | Тепловая машина, реализующая цикл рейлиса |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013100405/06A RU2553090C2 (ru) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Тепловая машина, реализующая цикл рейлиса |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013100405A RU2013100405A (ru) | 2014-07-20 |
RU2553090C2 true RU2553090C2 (ru) | 2015-06-10 |
Family
ID=51167209
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013100405/06A RU2553090C2 (ru) | 2013-01-09 | 2013-01-09 | Тепловая машина, реализующая цикл рейлиса |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2553090C2 (ru) |
WO (1) | WO2014109667A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BR102016019870B1 (pt) * | 2016-08-26 | 2023-12-26 | Brazil Innovation Commerce Ltda | Motor térmico de ciclo diferencial composto por quatro processos isobáricos, quatro processos isocóricos com regenerador e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor térmico |
WO2018195619A1 (pt) * | 2017-04-25 | 2018-11-01 | Associação Paranaense De Cultura - Apc | Motor térmico de ciclo diferencial composto por quatro processos isobáricos, quatro processos politrópicos com regenerador e processo de controle para o ciclo termodinâmico do motor térmico |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3751904A (en) * | 1970-09-25 | 1973-08-14 | S Rydberg | Heat engines |
RU2189480C2 (ru) * | 2000-02-28 | 2002-09-20 | Андреев Виктор Иванович | Устройство и способ работы двигателя андреева |
RU2189481C2 (ru) * | 2000-04-28 | 2002-09-20 | Андреев Виктор Иванович | Устройство и способ работы двигателя андреева |
-
2013
- 2013-01-09 RU RU2013100405/06A patent/RU2553090C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2013-05-08 WO PCT/RU2013/000388 patent/WO2014109667A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3751904A (en) * | 1970-09-25 | 1973-08-14 | S Rydberg | Heat engines |
RU2189480C2 (ru) * | 2000-02-28 | 2002-09-20 | Андреев Виктор Иванович | Устройство и способ работы двигателя андреева |
RU2189481C2 (ru) * | 2000-04-28 | 2002-09-20 | Андреев Виктор Иванович | Устройство и способ работы двигателя андреева |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013100405A (ru) | 2014-07-20 |
WO2014109667A1 (ru) | 2014-07-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102947575B (zh) | 外燃式闭式循环热机 | |
US20160201599A1 (en) | Method and thermal engine for utilizing waste heat or geothermal heat | |
US3971230A (en) | Stirling cycle engine and refrigeration systems | |
RU2553090C2 (ru) | Тепловая машина, реализующая цикл рейлиса | |
US20050268607A1 (en) | Thermohydrodynamic power amplifier | |
Luo et al. | Decoupled duplex Stirling machine: Conceptual design and theoretical analysis | |
KR101018379B1 (ko) | 작동유체의 온도차를 이용한 밀폐식 외연기관 및 그 출력방법 | |
US20100300096A1 (en) | Systems and Method for Producing Mechanical Energy | |
CN103470399A (zh) | 容积式热机 | |
RU2565933C1 (ru) | Поршневой двигатель замкнутого цикла | |
GB2604542A (en) | Plant based upon combined Joule-Brayton and Rankine cycles working with directly coupled reciprocating machines | |
CN107014100A (zh) | 一种串联式脉管热机 | |
JPS6052307B2 (ja) | 複合機関 | |
Hèyihin et al. | Thermodynamic analysis of the Stirling Duplex machine | |
RU2549273C1 (ru) | Теплообменная часть двигателя стирлинга | |
Mahmood et al. | Fabrication of Stirling Engine and study its characteristics | |
RU2511827C1 (ru) | Способ преобразования теплоты в работу в тепловом двигателе | |
CN102562357A (zh) | 一种中心轴椭圆转子斯特林发动机 | |
CN104454229A (zh) | 一种具有自动旋转输出的杯盖 | |
RU2020144004A (ru) | Система и способ рекуперации отходящего тепла | |
RU2274756C2 (ru) | Способ работы теплового двигателя и двигатель романова | |
RU151039U1 (ru) | Энергоустановка с двигателем стирлинга | |
RU2522142C1 (ru) | Способ преобразования работы в поток теплоты в холодильной машине | |
RU2469203C2 (ru) | Роликолопастной двигатель с внешним подводом тепла | |
RU107551U1 (ru) | Ролико-лопастной двигатель с внешним подводом тепла |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FA92 | Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted) |
Effective date: 20141106 |
|
FZ9A | Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal) |
Effective date: 20150211 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150721 |