RU2744926C1 - High-temperature rotating disc regenerative heater of working fluid of power plant - Google Patents

High-temperature rotating disc regenerative heater of working fluid of power plant Download PDF

Info

Publication number
RU2744926C1
RU2744926C1 RU2020122978A RU2020122978A RU2744926C1 RU 2744926 C1 RU2744926 C1 RU 2744926C1 RU 2020122978 A RU2020122978 A RU 2020122978A RU 2020122978 A RU2020122978 A RU 2020122978A RU 2744926 C1 RU2744926 C1 RU 2744926C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat exchange
heat
air
temperature
gas
Prior art date
Application number
RU2020122978A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Вениаминович Костюков
Гиви Гурамович Надарейшвили
Кирилл Евгеньевич Карпухин
Геннадий Саитянович Туктакиев
Константин Оттович Азаров
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ")
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт "НАМИ" (ФГУП "НАМИ")
Priority to RU2020122978A priority Critical patent/RU2744926C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2744926C1 publication Critical patent/RU2744926C1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D14/00Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
    • F23D14/46Details, e.g. noise reduction means
    • F23D14/66Preheating the combustion air or gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/026Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat with different heat storage materials not coming into direct contact
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/028Control arrangements therefor
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/34Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Abstract

FIELD: heat engineering.SUBSTANCE: invention relates to the field of heat engineering and can be used in rotating disk regenerative heaters of heat and power plants. The invention consists in the implementation of cellular structure frame heater, in the form of heat exchange cells made in individual glasses with external hex surfaces and the inner surfaces of the channels, inside of each is a ring-shaped cavity between these surfaces, which is placed inside the thermal storage substance that has the ability to change their state of aggregation when approaching and the heat dissipation, and the disks of the heater are made of materials having different coefficients of thermal expansion.EFFECT: prevention of deformation of the cylindrical shape of the heater frame.1 cl, 4 dwg

Description

Область применения изобретения: теплоэнергетическое машиностроение, преимущественно, для печей, их горелок и других частей теплоэнергетических установок или установок в целом, например, таких как микротурбинные электрогенераторы, в составе гибридных силовых установок для генерирования электрического тока и/или тепла. Сущность изобретения: предложена конструкция вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки и последовательность его работы для предотвращения тепловых деформаций каркаса в условиях высоких температур вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки путем изготовления ячеистой структуры каркаса подогревателя, где теплообменные ячейки выполнены в виде отдельных стаканов с внешними шестигранными поверхностями и с внутренними поверхностями каналов, в каждом из которых между указанными поверхностями выполнена кольцеобразная полость, внутри которой размещено термоаккумулирующее вещество, имеющее возможность изменения своего агрегатного состояния при подводе и отводе тепла, а диски подогревателя выполнены из материалов, имеющих разные коэффициенты температурного расширения.The scope of the invention: heat power engineering, mainly for furnaces, their burners and other parts of heat power plants or installations in general, for example, such as microturbine power generators, as part of hybrid power plants for generating electric current and / or heat. The essence of the invention: a design of a rotating disk regenerative heater of a working fluid of a power plant and a sequence of its operation is proposed to prevent thermal deformations of the frame at high temperatures of a rotating disk regenerative heater of a working fluid of a power plant by manufacturing a cellular structure of the heater frame, where the heat exchange cells are made in the form of separate glasses with external hexagonal surfaces and with internal surfaces of channels, in each of which an annular cavity is made between the said surfaces, inside of which there is a thermal storage substance that can change its state of aggregation during the supply and removal of heat, and the heater disks are made of materials with different coefficients of thermal expansion ...

Известна энергетическая установка с высокотемпературным вращающимся дисковым подогревателем, который содержит корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, включающий каркас, состоящий из горячего и холодного торцевых дисков и теплообменных ячеек с внутренним каналом, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и газовых потоков и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски или и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам соответствующим радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, причем теплообменник выполнен с возможностью дожигания изменчивых органических составов (volatile organic compounds VOCs), которые очень огнеопасны и вызывают несчастные случаи при нарушении техники безопасности, и могут запустить взрывы, и являются главным источником загрязнения воздуха (см. патент республики Корея № KR 101431189 В1 (заявка KR 20140067766 А), заявитель SEIN ENT СО LTD (KR), МПК F23C 7/06 и F23L 15/02, опубл. 05.06.2014).Known power plant with a high-temperature rotating disk heater, which contains a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed in it, including a frame consisting of hot and cold end discs and heat exchange cells with an internal channel, installed in the heat exchanger body with the possibility of rotation and alternate communication through its heat exchange cells in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and gas streams and inlet and outlet gas nozzles, and the disk heat exchanger is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas nozzle and the outlet air a nozzle, and from the side of the cold disk - with an outlet gas and an inlet air nozzle, and the gas and air nozzles of the housing are interconnected through the corresponding disks or and channels of the heat exchange cells and are separated by hot and boat discs with corresponding radial and circumferential seals located on the body, and the heat exchanger is designed to post-combustion volatile organic compounds (VOCs), which are highly flammable and cause accidents in case of safety violations, and can trigger explosions, and are the main source of pollution air (see. patent of the Republic of Korea No. KR 101431189 B1 (application KR 20140067766 A), applicant SEIN ENT CO LTD (KR), IPC F23C 7/06 and F23L 15/02, publ. 05.06.2014).

Основным недостатком известной энергетической установки является то, что высокотемпературный вращающийся дисковый подогреватель в ней выполнен с возможностью дожигания изменчивых органических составов, то есть имеет конструкцию, сложную из-за универсальности, выполненную с возможностью предотвращения взрывов и имеющую большой запас прочности на случай их возникновения.The main disadvantage of the known power plant is that the high-temperature rotating disk heater in it is made with the possibility of afterburning variable organic compounds, that is, it has a structure that is complex due to its versatility, made with the possibility of preventing explosions and having a large margin of safety in case of their occurrence.

Известна энергетическая установка с высокотемпературным вращающимся дисковым подогревателем, который содержит корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, включающий каркас, состоящий из горячего и холодного торцевых дисков и теплообменных ячеек с внутренним каналом, установленный в корпусе подогревателя с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый подогреватель выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и/или каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам соответствующим радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, причем подогреватель выполнен с возможностью подогрева газа, содержащего повышенное количество кислорода для последующего его подачи для сжигания в среде кислорода угольной пыли (см. патент Японии № JP 6273747 В2 (заявка JP 2015072092 А), заявитель IHI CORP (

Figure 00000001
I Н I) (JP), МПК F23L 15/02, опубл. 16.04.2015).Known power plant with a high-temperature rotating disk heater, which contains a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed in it, including a frame consisting of hot and cold end discs and heat exchange cells with an internal channel, installed in the heater body with the possibility of rotation and alternate communication through its heat exchange cells in counterflow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas connections, and the disk heater is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas pipe and the outlet air pipe, and from the side of the cold disk - with an outlet gas and an inlet air branch pipe, and the gas and air branch pipes of the housing are connected to each other through the corresponding discs and / or channels of the heat exchange cells and are separated by hot and cold discs, respectively corresponding radial and circumferential seals placed on the housing, and the heater is configured to heat the gas containing an increased amount of oxygen for its subsequent supply for combustion in the oxygen atmosphere of coal dust (see. Japanese patent No. JP 6273747 B2 (application JP 2015072092 A), applicant IHI CORP (
Figure 00000001
I H I) (JP), IPC F23L 15/02, publ. 04/16/2015).

Основным недостатком известной энергетической установки является то, что высокотемпературный вращающийся дисковый подогреватель выполнен с возможностью дожигания изменчивых органических составов, то есть имеет сложную конструкцию контактных уплотнений с возможностью подачи завесы из нейтральных газообразных продуктов, что значительно усложняет эту конструкцию.The main disadvantage of the known power plant is that the high-temperature rotary disk heater is made with the possibility of afterburning variable organic compounds, that is, it has a complex design of contact seals with the possibility of supplying a curtain of neutral gaseous products, which greatly complicates this design.

Известна энергетическая установка с высокотемпературным вращающимся дисковым теплообменником, который содержит корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, включающий каркас, состоящий из горячего и холодного торцевых дисков и теплообменных ячеек с внутренним каналом, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам соответствующими радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе, причем теплообменник выполнен с возможностью дожигания изменчивых органических составов (volatile organic compounds VOCs), которые очень огнеопасны и вызывают несчастные случаи при нарушении техники безопасности, и могут запустить взрывы, и являются главным источником загрязнения воздуха (см. патент республики Кореи № KR 101324203 B1 (KR 20120124091 А), заявитель ENBION INC. (KR), МПК F23D 14/66, F23G 7/06, F23L 15/02, опубл. 13.11.2012).Known power plant with a high-temperature rotating disk heat exchanger, which contains a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed in it, including a frame consisting of hot and cold end discs and heat exchange cells with an internal channel, installed in the body of the heat exchanger with the possibility of rotation and alternating communication through its heat exchange cells in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas connections, and the disk heat exchanger is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas connection and the outlet air connection, from the side of the cold disk - with an outlet gas and an inlet air branch pipe, and the gas and air branch pipes of the body are connected to each other through the corresponding discs and channels of the heat exchange cells and are divided according to the hot and cold discs, respectively radial and circumferential seals located on the casing, and the heat exchanger is designed to burn volatile organic compounds (VOCs), which are highly flammable and cause accidents if safety precautions are violated, and can trigger explosions, and are the main source of air pollution ( cm. Patent of the Republic of Korea No. KR 101324203 B1 (KR 20120124091 A), applicant ENBION INC. (KR), IPC F23D 14/66, F23G 7/06, F23L 15/02, publ. 13.11.2012).

Основным недостатком известной энергетической установки является то, что высокотемпературный вращающийся дисковый подогреватель выполнен с возможностью дожигания изменчивых органических составов, то есть имеет сложную конструкцию смешивания горячих и охлажденных газов с возможностью подачи к ним от внешнего источника нейтральных газообразных продуктов, что значительно усложняет эту конструкцию при незначительном снижении нагрузки на механические уплотнения ротора.The main disadvantage of the known power plant is that the high-temperature rotating disk heater is made with the possibility of afterburning variable organic compounds, that is, it has a complex design for mixing hot and cooled gases with the possibility of supplying them from an external source of neutral gaseous products, which significantly complicates this design with insignificant reducing the load on the mechanical seals of the rotor.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый теплообменник энергетической установки, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник энергетической установки выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе (см. патент РФ № RU 2005960, МПК F23L 15/02 заявитель Производственное объединение «ГАЗ» (Горьковский автомобильный завод (RU)), Конвенционный приоритет 26.05.1992 RU 92 5055034.Known high-temperature rotating disk heat exchanger of a power plant containing a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed therein, containing a frame consisting of cold and hot end discs and heat exchange cells, installed in the heat exchanger body with the possibility of rotation and alternating communication through its heat exchange cells in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas nozzles, and the disk heat exchanger of the power plant is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas nozzle and the outlet air nozzle, and from the side of the cold disk - with an outlet gas and an inlet air branch pipe, and the gas and air branch pipes of the casing are interconnected through the corresponding discs and channels of the heat exchange cells and are separated by hot and cold discs by radial and circumferential seals located on the body (see. RF patent No. RU 2005960, IPC F23L 15/02 applicant Production Association "GAZ" (Gorky Automobile Plant (RU)), Convention priority 26.05.1992 RU 92 5055034.

Основным недостатком известной конструкции является то, что для предотвращения деформации высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника при его работе используются части каркаса с разной жесткостью и теплоемкостью, при этом авторы утверждают, что это должно привести к сближению температур холодного и горячего торцовых дисков. Это утверждение спорное, так как ступенчатая конструкция корпуса и коническая форма теплопередающих элементов не может гарантировать необходимый для выравнивания температур теплообмен от газа к воздуху через промежуточный твердый теплоноситель каркаса теплопередающих элементов, потому что его теплоемкость и интенсивность передачи не может гарантировать охлаждение газа и подогрев воздуха до одинаковой или близкой по значению температуры, потому что при этом постоянно падает разность температур (тепловой напор теплопередачи) соответственно между газом или воздухом и промежуточным твердым теплоносителем, а эффективность выравнивания их температур на торцевых дисках во времени динамически быстро снижается и соответственно невозможно избежать большой разности температур и изменения формы каркаса и вследствие этого приобретения им за счет тепловых деформаций грибообразной формы.The main disadvantage of the known design is that in order to prevent deformation of the high-temperature rotating disk heat exchanger during its operation, parts of the frame with different rigidity and heat capacity are used, while the authors argue that this should bring the temperatures of the cold and hot end disks closer together. This statement is controversial, since the stepped design of the body and the conical shape of the heat transfer elements cannot guarantee the heat exchange from gas to air necessary for equalizing temperatures through the intermediate solid heat carrier of the frame of the heat transfer elements, because its heat capacity and transmission intensity cannot guarantee gas cooling and air heating up to equal or close in value to the temperature, because at the same time the temperature difference (thermal head of heat transfer) between the gas or air and the intermediate solid heat carrier, respectively, is constantly falling, and the efficiency of equalizing their temperatures on the end discs dynamically decreases in time and, accordingly, it is impossible to avoid a large temperature difference and a change in the shape of the frame and, as a result, it acquires a mushroom-like shape due to thermal deformations.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый подогреватель энергетической установки, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе подогревателя с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый подогреватель энергетической установки выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе (см. авторское свидетельство СССР № SU 1345015 дополнительное к а. с. СССР №580410, МПК F23L 15/02, авторы Л.Я. Еременко и В.И. Гришин, Заявитель ПРЕДПРИЯТИЕ П/Я А-3513, опубл. 15.10.87).Known high-temperature rotating disk heater of a power plant containing a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed therein, containing a frame consisting of cold and hot end discs and heat exchange cells, installed in the heater body with the possibility of rotation and alternating communication through its heat exchange cells in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas nozzles, and the disk heater of the power plant is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas nozzle and the outlet air nozzle, and from the side of the cold disk - with an outlet gas and an inlet air branch pipe, and the gas and air branch pipes of the casing are interconnected through the corresponding discs and channels of the heat exchange cells and are separated by hot and cold discs by radial and circumferential seals located on the body (see. USSR author's certificate No. SU 1345015 additional to a. from. USSR No. 580410, IPC F23L 15/02, authors L.Ya. Eremenko and V.I. Grishin, Applicant P / I ENTERPRISE A-3513, publ. 10/15/87).

Основным недостатком известного подогревателя энергетической установки является то, что компенсация деформации высокотемпературного вращающегося дискового подогревателя при его работе происходит путем создания возможности адаптации разделительных рабочих уплотнений к грибообразной форме каркаса вращающегося дискового регенератора вследствие возможности изменения формы радиальных уплотнений разделителя потоков газа и воздуха, что является мало эффективным даже при попытке автоматической адаптации из-за постоянного неравномерного износа уплотнений и невозможности их постоянной адаптации к грибообразно деформированной в рабочем состоянии поверхности горячего и холодного дисков, так как температура отдельных участков поверхности и соответственно величина их деформации постоянно меняется.The main disadvantage of the known power plant heater is that the compensation of deformation of the high-temperature rotating disk heater during its operation occurs by making it possible to adapt the separating working seals to the mushroom shape of the rotating disk regenerator frame due to the possibility of changing the shape of the radial seals of the separator of gas and air flows, which is not very effective even when trying to automatically adapt due to the constant uneven wear of the seals and the impossibility of their constant adaptation to the mushroom-shaped surface of the hot and cold discs deformed in the working state, since the temperature of individual surface areas and, accordingly, the magnitude of their deformation is constantly changing.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела энергетической установки, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе подогревателя с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый подогреватель энергетической установки выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе (см. авторское свидетельство СССР № SU 1476253 А2, МПК F23L 15/02, Заявитель ЦЕНТРАЛЬНОЕ ПРОЕКТНО-КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО "РЕМСТРОЙПРОЕКТ", опубл. 30.04.89).Known high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of a power plant, containing a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed therein, containing a frame consisting of cold and hot end discs and heat exchange cells, installed in the heater body with the possibility of rotation and alternating communication through its heat exchange cells in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heater of the power plant is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas pipe and the outlet air pipe, and from the side of the cold disk - with an outlet gas and an inlet air branch pipe, moreover, the gas and air branch pipes of the housing are connected to each other through the corresponding discs and channels of the heat exchange cells and are separated by hot and x Cold discs with radial and circumferential seals located on the body (see. USSR author's certificate No. SU 1476253 A2, IPC F23L 15/02, Applicant CENTRAL DESIGN BUREAU "REMSTROYPROEKT", publ. 04/30/89).

Основным недостатком известного подогревателя рабочего тела энергетической установки то что для компенсации деформации высокотемпературного вращающегося дискового подогревателя при его работе создается возможность адаптации и уменьшения грибообразности формы каркаса вращающегося дискового регенеративного подогревателя и разделителя потоков газа и воздуха путем подогрева части каркаса саморазогреваемым каталитическим покрытием, что является мало эффективным из-за износа уплотнений и грибообразно деформированной в рабочем состоянии поверхности горячего и холодного дисков и износа каталитического покрытия.The main disadvantage of the known heater of the working fluid of the power plant is that to compensate for the deformation of the high-temperature rotating disk heater during its operation, it is possible to adapt and reduce the mushroom shape of the frame of the rotating disk regenerative heater and separator of gas and air flows by heating a part of the frame with a self-heating catalytic coating, which is not very effective due to wear of the seals and mushroom-like deformed surface of hot and cold discs and wear of the catalytic coating.

Известен высокотемпературный вращающийся теплообменник энергетической установки, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник энергетической установки выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячей части со входным и выходным газовым патрубком, входным и выходным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие каналы теплообменных ячеек (см. авторское свидетельство СССР № RU 2555624 С2, МПК F24H 3/02, Заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославская государственная сельскохозяйственная академия", опубл. 10.07.2015).Known high-temperature rotating heat exchanger of a power plant, containing a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed therein, containing a frame consisting of cold and hot disks and heat exchange cells, installed in the heat exchanger body with the possibility of rotation and communication through its heat exchange cells in the countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas nozzles, and the disk heat exchanger of the power plant is configured to communicate in counterflow, respectively, from the hot part with the inlet and outlet gas nozzles, the inlet and outlet air nozzles, and the gas and the air nozzles of the body are interconnected through the corresponding channels of the heat exchange cells (see USSR inventor's certificate No. RU 2555624 C2, IPC F24H 3/02, Applicant Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Profession onal education "Yaroslavl State Agricultural Academy", publ. 10.07.2015).

Основным недостатком известного теплообменника энергетической установки то, что для уменьшения искажения формы каркаса вращающегося дискового регенератора разделителя потоков газа и воздуха путем полного разделения воздушного и газового каналов созданы сложные по форме тракты движения воздуха и горячих газов, что приводит к усложнению конструкции высокотемпературного вращающегося теплообменника энергетической установки и средств организации принудительного газообмена.The main disadvantage of the known heat exchanger of a power plant is that in order to reduce the distortion of the shape of the frame of the rotating disk regenerator of the separator of gas and air flows by completely separating the air and gas channels, air and hot gas paths of complex shape have been created, which leads to a complication of the design of the high-temperature rotating heat exchanger of the power plant. and means of organizing forced gas exchange.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела энергетической установки, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый подогреватель энергетической установки выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе (см. авторское свидетельство СССР № SU 580410, МПК F23L 15/02, авторы изобретения В.И. Гришин, В.С. Назаренко, Т.С. Добряков, С.Я. Михайлов и Е.И. Носков, Заявитель ПРЕДПРИЯТИЕ П/Я А-3513, опубл. 03.11.77).Known high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of a power plant, containing a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed therein, containing a frame consisting of cold and hot end discs and heat exchange cells, installed in the heat exchanger body with the possibility of rotation and alternating communication through its heat exchange cells in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heater of the power plant is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas pipe and the outlet air pipe, and from the side of the cold disk - with an outlet gas and an inlet air branch pipe, moreover, the gas and air branch pipes of the body are connected to each other through the corresponding discs and channels of the heat exchange cells and are separated according to the hot and cold discs with radial and circumferential seals located on the body (see. USSR author's certificate No. SU 580410, IPC F23L 15/02, inventors V.I. Grishin, V.S. Nazarenko, T.S. Dobryakov, S. Ya. Mikhailov and E.I. Noskov, Applicant ENTERPRISE PO Box A-3513, publ. 03.11.77).

Основным недостатком известного теплообменника является то, что для компенсации деформации высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя при его работе создается возможность адаптации разделительных рабочих уплотнений к грибообразной форме каркаса вращающегося дискового регенеративного подогревателя в части использования автоматической адаптации боковых уплотнений разделителя потоков газа и воздуха, что является мало эффективным из-за быстрого износа уплотнений и боковой поверхности каркаса, горячего и холодного дисков в их рабочем деформированном грибообразном состоянии.The main disadvantage of the known heat exchanger is that in order to compensate for the deformation of the high-temperature rotating disc regenerative heater during its operation, it becomes possible to adapt the separating working seals to the mushroom-shaped frame of the rotating disc regenerative heater in terms of the use of automatic adaptation of the side seals of the separator of gas and air flows, which is not very effective due to the rapid wear of the seals and the side surface of the frame, hot and cold discs in their working deformed mushroom-like state.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела энергетической установки, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый подогреватель энергетической установки выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе (см. авторское свидетельство СССР № SU 208162 А1, МПК F23L 15/02, заявитель Подольский машиностроительный завод им. Серго Орджоникидзе, опубл. 29.12.67).Known high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of a power plant, containing a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed therein, containing a frame consisting of cold and hot end discs and heat exchange cells, installed in the heat exchanger body with the possibility of rotation and alternating communication through its heat exchange cells in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heater of the power plant is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas pipe and the outlet air pipe, and from the side of the cold disk - with an outlet gas and an inlet air branch pipe, moreover, the gas and air branch pipes of the body are connected to each other through the corresponding discs and channels of the heat exchange cells and are separated according to the hot and cold discs with radial and circumferential seals located on the body (see. USSR author's certificate No. SU 208162 A1, IPC F23L 15/02, applicant Podolsk machine-building plant named after Sergo Ordzhonikidze, publ. 12/29/67).

Основным недостатком известного подогревателя является то, что для компенсации деформации высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника при его работе создается «возможность» адаптации к грибообразной форме каркаса вращающегося дискового регенераторативного подогревателя, деформированного под воздействием неравномерного поля температур, путем использования адаптивного механизма управления разделительными рабочими радиальными уплотнениями разделителя потоков газа и воздуха, что является мало эффективным из-за постоянного износа уплотнений и поверхности горячего и холодного дисков в деформированном грибообразном рабочем состоянии вне зависимости от формы каркаса регенеративного подогревателя и уплотнений к нему из-за их постоянно изменяющейся температуры и соответственно постоянно меняющейся величины термической деформации.The main disadvantage of the known heater is that to compensate for the deformation of the high-temperature rotating disk heat exchanger during its operation, it is possible to adapt to the mushroom-shaped frame of the rotating disk regenerative heater, deformed under the influence of an uneven temperature field, by using an adaptive control mechanism for separating working radial seals of the flow divider gas and air, which is not very effective due to constant wear of the seals and the surface of hot and cold discs in a deformed mushroom-like working state, regardless of the shape of the regenerative heater frame and seals to it due to their constantly changing temperature and, accordingly, the constantly changing value of thermal deformation ...

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный теплообменник энергетической установки, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый теплообменник энергетической установки выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе (см. патент РФ № RU 2441188, МПК F28F 27/00, F28D 19/047, заявитель БАЛКЕ-ДЮРР ГМБХ (DE), опубл. 27.01.2012).Known high-temperature rotating disk regenerative heat exchanger of a power plant, containing a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed therein, containing a frame consisting of cold and hot end discs and heat exchange cells, installed in the heat exchanger body with the possibility rotation and alternating communication through its heat exchange cells in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas nozzles, and the disk heat exchanger of the power plant is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas nozzle and the outlet air nozzle, and from the side a cold disk - with an outlet gas and an air inlet pipe, and the gas and air pipes of the housing are connected to each other through the corresponding discs and channels of the heat exchange cells and are separated by a hot and cold disk radial and circumferential seals located on the body (see. RF patent No. RU 2441188, IPC F28F 27/00, F28D 19/047, applicant BALKE-DURR GMBH (DE), publ. 27.01.2012).

Основным недостатком известного теплообменника и компенсации его грибообразной деформации является то, что при работе высокотемпературного вращающегося дискового теплообменника осуществляется сложная последовательность действий и путем использования сложного механизма управления ими при попытке создания бесконтактного уплотнения и поддержания постоянного оптимального зазора в уплотнении при помощи управляемых по температуре сложных стержневых механизмов, расположенных по всем поверхностям уплотнений, что в условиях постоянно меняющегося из-за нагрева-охлаждения отдельных элементов каркаса вследствие постоянного изменения распределения температур по поверхности каркаса.The main disadvantage of the known heat exchanger and compensation for its mushroom-like deformation is that when a high-temperature rotating disk heat exchanger operates, a complex sequence of actions is carried out and by using a complex control mechanism when trying to create a contactless seal and maintaining a constant optimal gap in the seal using complex temperature-controlled rod mechanisms located on all surfaces of the seals, which is constantly changing due to heating and cooling of individual elements of the frame due to a constant change in the temperature distribution over the surface of the frame.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела энергетической установки, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый подогреватель энергетической установки выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе (см. авторское свидетельство на изобретение СССР № SU 613193 А1, МПК F28D 19/04, F23L 15/02, авторы Маркман Яков Абрамович, Геращенко Борис Авксентьевич, Бородянский Моисей Евсеевич, Ушаков Иван Кириллович, Вайнштейн Леонид Петрович, Заявитель ПРЕДПРИЯТИЕ П/Я А-3513, опубл. 27.10.2011.)Known high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of a power plant, containing a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed therein, containing a frame consisting of cold and hot end discs and heat exchange cells, installed in the heat exchanger body with the possibility of rotation and alternating communication through its heat exchange cells in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heater of the power plant is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas pipe and the outlet air pipe, and from the side of the cold disk - with an outlet gas and an inlet air branch pipe, moreover, the gas and air branch pipes of the body are connected to each other through the corresponding discs and channels of the heat exchange cells and are separated according to the hot and cold discs with radial and circumferential seals located on the body (see. USSR inventor's certificate No. SU 613193 A1, IPC F28D 19/04, F23L 15/02, authors Yakov Abramovich Markman, Boris Avksentievich Gerashchenko, Moisey Evseevich Borodyansky, Ivan Kirillovich Ushakov, Leonid Petrovich Vainshtein, Applicant YA-3513 P / , publ. 27.10.2011.)

Основным недостатком известного подогревателя является, то что для компенсации грибообразной деформации высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки путем использования механизма, следящего за поддержанием заданных зазоров в уплотнениях при его работе, необходима сложная последовательность действий при попытке создания почти бесконтактного уплотнения и поддержания оптимального минимального зазора по всей длине уплотнений при помощи управляемых по температуре сложных заранее настраиваемых следящих механизмов, расположенных по всем поверхностям уплотнений, возникнут сложности по синхронному управлению ими, что не позволяет достичь оптимального минимального зазора по всей длине уплотнений из-за постоянного неравномерного износа плит уплотнений при грибообразном деформированном рабочем состоянии каркаса, также износа составляющих следящий механизм роликов и кулачков вследствие воздействия постоянно меняющегося поля температур и это соответственно приведет к неконтролируемому силовому контакту уплотнений, увеличению износа сопряженных поверхностей и нарушению работы уплотнений при тепловой деформации ротора.The main disadvantage of the known heater is that to compensate for the mushroom-like deformation of the high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant by using a mechanism that monitors the maintenance of the specified gaps in the seals during its operation, a complex sequence of actions is required when trying to create an almost contactless seal and maintain the optimal minimum the gap along the entire length of the seals with the help of complex temperature-controlled, pre-settable follower mechanisms located on all surfaces of the seals, difficulties will arise in their synchronous control, which does not allow achieving the optimal minimum gap along the entire length of the seals due to constant uneven wear of the seal plates with deformed working condition of the frame, as well as wear of the rollers and cams that make up the follower mechanism due to the influence of a constantly changing tempera tour and this will accordingly lead to uncontrolled force contact of the seals, increased wear of the mating surfaces and disruption of the seals during thermal deformation of the rotor.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый подогреватель энергетической установки, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе подогревателя с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый подогреватель энергетической установки выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе (см. патент на изобретение РФ № RU 2432540, МПК F28D 17/00 заявитель БАЛКЕ-ДЮРР ГМБХ (DE), опубл. 27.10.2011.)Known high-temperature rotating disk heater of a power plant containing a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed therein, containing a frame consisting of cold and hot end discs and heat exchange cells, installed in the heater body with the possibility of rotation and alternating communication through its heat exchange cells in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas nozzles, and the disk heater of the power plant is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas nozzle and the outlet air nozzle, and from the side of the cold disk - with an outlet gas and an inlet air branch pipe, and the gas and air branch pipes of the casing are interconnected through the corresponding discs and channels of the heat exchange cells and are separated by hot and cold discs by radial and circumferential seals located on the body (see. RF patent for invention No. RU 2432540, IPC F28D 17/00 applicant BALKE-DURR GMBH (DE), publ. 27.10.2011.)

Основным недостатком известного подогревателя является то, что для компенсации деформации высокотемпературного вращающегося дискового подогревателя при его работе используется сложная последовательность действий при попытке создания бесконтактного уплотнения и поддержания удаляемого расхода перетекающих составляющих перетоков воздушного и газового потоков через оптимальный зазор в уплотнении при помощи отсасывания воздуха и/или газа составляющих утечки, в зоне расположенных по всем поверхностям уплотнений, преимущественно в радиальном направлении, позволяющего стабилизировать распределение потоков воздуха и газа и их температур по поверхности каркаса, что должно уменьшить грибообразные деформации, но это не возможно, так как температуры поверхности каркаса подогревателя и уплотнений постоянно неравномерно меняются вследствие инерционности процесса теплообмена в изменяемом поле температур.The main disadvantage of the known heater is that to compensate for the deformation of the high-temperature rotary disk heater during its operation, a complex sequence of actions is used when trying to create a contactless seal and maintain the removable flow rate of the overflowing components of the air and gas flows through the optimal gap in the seal by sucking air and / or gas leakage components, in the area of seals located on all surfaces, mainly in the radial direction, which allows stabilizing the distribution of air and gas flows and their temperatures over the frame surface, which should reduce mushroom-like deformations, but this is not possible, since the surface temperatures of the heater frame and seals constantly vary unevenly due to the inertia of the heat transfer process in a variable temperature field.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый подогреватель энергетической установки, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе подогревателя с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый подогреватель энергетической установки выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе (см. патент на изобретение РФ № RU 2119127 С1, МПК F23L 15/02, F28D 19/04 заявитель Аппаратебау Ротемоле Брандт унд Критцлер ГмбХ (DE), опубл. 20.09.1998.)Known high-temperature rotating disk heater of a power plant containing a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed therein, containing a frame consisting of cold and hot end discs and heat exchange cells, installed in the heater body with the possibility of rotation and alternating communication through its heat exchange cells in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas nozzles, and the disk heater of the power plant is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas nozzle and the outlet air nozzle, and from the side of the cold disk - with an outlet gas and an inlet air branch pipe, and the gas and air branch pipes of the casing are interconnected through the corresponding discs and channels of the heat exchange cells and are separated by hot and cold discs by radial and circumferential seals located on the body (see. RF patent for invention No. RU 2119127 C1, IPC F23L 15/02, F28D 19/04 applicant Apparatus Rotemole Brandt und Kritzler GmbH (DE), publ. 20.09.1998.)

Основным недостатком известного подогревателя является то, что для компенсации деформации высокотемпературного вращающегося дискового подогревателя при его работе используется сложная последовательность действий и регулируемых уплотнений при попытке создания бесконтактного уплотнения и поддержания разделения воздушной и газовых полостей через оптимальный зазор в уплотнении при помощи потока разделительного газа, компенсирующего и предотвращающего перетечки воздуха и газа, при этом окружные и радиальные уплотнения образуют поверхности уплотнения, расположенные в общей плоскости и беззазорно переходящие друг в друга в местах стыка и с возможностью автоматического поддержания беззазорного контакта, и подачи запорного газа в зазоры уплотнений, позволяющих по мнению автора стабилизировать распределение температур и постоянство зазоров по поверхности каркаса, что в условиях термической грибообразной деформации каркаса в условиях постоянно меняющегося поля температур и нестационарного теплообмена приведет нарушению условий контакта и быстрому износу контактирующих поверхностей уплотнений и каркаса.The main disadvantage of the known heater is that to compensate for the deformation of the high-temperature rotary disk heater during its operation, a complex sequence of actions and adjustable seals is used when trying to create a contactless seal and maintain the separation of air and gas cavities through an optimal gap in the seal using a separating gas flow, which compensates and preventing leakage of air and gas, while the circumferential and radial seals form sealing surfaces located in a common plane and gap-free passing into each other at the joints and with the possibility of automatically maintaining gap-free contact, and supplying a blocking gas to the gaps of the seals, which, according to the author, stabilize temperature distribution and constancy of gaps over the frame surface, which under conditions of thermal mushroom-like deformation of the frame under conditions of a constantly changing temperature field and unsteady heat transfer Replacement will lead to a violation of the contact conditions and rapid wear of the contacting surfaces of the seals and the frame.

Известен высокотемпературный вращающийся регенеративный дисковый подогреватель энергетической установки, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе подогревателя с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем регенеративный дисковый подогреватель энергетической установки выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе (см. авторское свидетельство СССР № SU 881517, МПК F28D 19/04, F23L 15/02, заявитель Горьковский автомобильный завод (Производственное объединение "ГАЗ"), опубл. 15.11.1981).Known high-temperature rotating regenerative disk heater of a power plant, containing a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed therein, containing a frame consisting of cold and hot end discs and heat exchange cells, installed in the heater body with the possibility rotation and alternating communication through its heat exchange cells in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas nozzles, and the regenerative disk heater of the power plant is configured to communicate in counterflow, respectively, from the hot disk side with the inlet gas nozzle and the outlet air nozzle, and the sides of the cold disk - with an outlet gas and an inlet air branch pipe, and the gas and air branch pipes of the body are connected to each other through the corresponding discs and channels of the heat exchange cells and are separated according to the hot and cold discs with radial and circumferential seals located on the body (see. USSR author's certificate No. SU 881517, IPC F28D 19/04, F23L 15/02, applicant Gorky Automobile Plant (Production Association "GAZ"), publ. 11/15/1981).

Основным недостатком известного подогревателя является то, что для компенсации деформации каркаса высокотемпературного вращающегося дискового подогревателя при его работе и возникновении термических деформаций ротора, его грибообразное коробление устраняется по мнению заявителя строгой фиксацией ротора относительно корпуса посредством взаимодействия кольца с кольцевой канавкой через антифрикционные накладки. Таким образом по мнению заявителя устраняется перекос уплотняемых поверхностей ротора, что исключает раскрытие зазоров между этими поверхностями и уплотнениями и тем самым это уменьшает перетоки теплообменивающихся сред - воздуха и газа. Механическое выравнивание грибообразной формы теплопередающей поверхности каркаса ротора не может быть полностью компенсировано, например, вследствие наличия нерегулируемых технологических зазоров в соединениях, что приведет к перекосу и быстрому износу контактирующих поверхностей каркаса подогревателя, его уплотнений и соответственно нарушению работы уплотнений.The main disadvantage of the known heater is that in order to compensate for the deformation of the frame of the high-temperature rotating disk heater during its operation and the occurrence of thermal deformations of the rotor, its mushroom-like warpage is eliminated, according to the applicant, by strict fixation of the rotor relative to the housing by means of the interaction of the ring with the annular groove through the anti-friction linings. Thus, in the opinion of the applicant, the skew of the sealing surfaces of the rotor is eliminated, which excludes the opening of the gaps between these surfaces and the seals and thereby reduces the flow of heat exchanging media - air and gas. Mechanical alignment of the mushroom shape of the heat transfer surface of the rotor frame cannot be fully compensated, for example, due to the presence of unregulated technological gaps in the joints, which will lead to distortion and rapid wear of the contacting surfaces of the heater frame, its seals and, accordingly, disruption of the seals.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела энергетической установки, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе подогревателя с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый подогреватель энергетической установки выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе (см. авторское свидетельство СССР № SU 800579 А1, МПК F28D 19/00, F23L 15/02, заявитель Горьковский автомобильный завод (Производственное объединение "ГАЗ"), опубл. 30.01.1981).Known high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of a power plant, containing a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor installed therein, containing a frame consisting of cold and hot end discs and heat exchange cells, installed in the heater body with the possibility of rotation and alternating communication through its heat exchange cells in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas pipes, and the disk heater of the power plant is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk with the inlet gas pipe and the outlet air pipe, and from the side of the cold disk - with an outlet gas and an inlet air branch pipe, moreover, the gas and air branch pipes of the housing are connected to each other through the corresponding discs and channels of the heat exchange cells and are separated by hot and x Cold discs with radial and circumferential seals located on the body (see. USSR author's certificate No. SU 800579 A1, IPC F28D 19/00, F23L 15/02, applicant Gorky Automobile Plant (Production Association "GAZ"), publ. 01/30/1981).

По утверждению заявителя выполнение на горячей стороне каркаса поперечных каналов, сообщенных входными отверстиями с воздушным подводящим патрубком, а выходными - с воздушным отводящим патрубком позволяет обеспечить охлаждение торца каркаса на горячей стороне, уменьшить коробление каркаса за счет выравнивания температуры поверхности каркаса и повысить надежность работы регенератора. Но при этом заявитель не учитывает возможность грибообразного коробления всего жесткого каркаса, состоящего из монолитных шестигранных ячеек, в которых установлены теплопередающие элементы в виде конических вставок, которые постоянно поочередно омываются с одной стороны разогреваемым ими холодным воздухом, а с другой - горячими газами, вследствие чего термические грибообразные деформации каркаса под их воздействием не смогут полностью компенсироваться меньшими деформациями охлаждаемого горячего диска. Потому что этого недостаточно для устранения грибообразной формы каркаса и это не позволит полностью устранить термическую грибообразную деформацию каркаса подогревателя энергетической установки, потому что неравномерный разогрев жесткого каркаса по длине каждого канала теплообменных ячеек с постоянно меняющейся и разной на поверхности каркаса температурой с достижением разных температур на горячем и холодном их концах создаст разные величины радиального расширения элементов жесткого каркаса, что приведет к появлению грибообразной термической деформации жесткого каркаса и также приведет к быстрому износу уплотнений и контактирующих с ним поверхностей каркаса. Охлаждение горячего диска лишь частично может уменьшить грибообразность термической деформации жесткого каркаса.According to the applicant, the execution of transverse channels on the hot side of the frame, communicated by the inlet openings with the air inlet pipe, and the outlet openings with the air outlet pipe, allows cooling the frame end on the hot side, reducing the warping of the frame by leveling the temperature of the frame surface and increasing the reliability of the regenerator. But at the same time, the applicant does not take into account the possibility of mushroom-like warping of the entire rigid frame, consisting of monolithic hexagonal cells, in which heat transfer elements are installed in the form of conical inserts, which are constantly alternately washed on one side by cold air heated by them, and on the other by hot gases, as a result of which thermal mushroom-like deformations of the frame under their influence cannot be fully compensated by smaller deformations of the cooled hot disk. Because this is not enough to eliminate the mushroom-like shape of the frame and this will not allow to completely eliminate the thermal mushroom-like deformation of the frame of the power plant heater, because the uneven heating of the rigid frame along the length of each channel of the heat exchange cells with constantly changing and different temperatures on the frame surface with the achievement of different temperatures on the hot and their cold ends will create different values of radial expansion of the elements of the rigid frame, which will lead to the appearance of mushroom-shaped thermal deformation of the rigid frame and will also lead to rapid wear of the seals and the surfaces of the frame in contact with it. Cooling the hot disk can only partially reduce the mushroom-like thermal deformation of the rigid frame.

Известен высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела малоразмерной газотурбинной энергетической установки, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, содержащий каркас, состоящий из холодного и горячего торцевых дисков и теплообменных ячеек, установленный в корпусе подогревателя с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем дисковый подогреватель энергетической установки, выполненной в виде в малоразмерной газотурбинной энергетической установки, исполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски и каналы теплообменных ячеек и разделены по горячему и холодному дискам радиальными и окружными уплотнениями, размещенными на корпусе (см. патент РФ № RU 2623133 С1, МПК F02C 7/08, заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" (RU), опубл. 27.01.2012.)Known high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of a small-sized gas turbine power plant, containing a housing with inlet and outlet air pipes and inlet and outlet gas pipes and a rotor installed in it, containing a frame consisting of cold and hot end disks and heat exchange cells, installed in the heater body with the possibility of rotation and alternate communication through its heat exchange cells in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas nozzles, and the disk heater of the power plant, made in the form of a small-sized gas turbine power plant, is made with the possibility of communication in countercurrent, respectively, from the side a hot disk with an inlet gas nozzle and an outlet air nozzle, and from the side of the cold disk with an outlet gas and an inlet air nozzle, and the gas and air nozzles of the body with They are connected to each other through corresponding discs and channels of heat exchange cells and are separated by hot and cold discs by radial and circumferential seals located on the body (see. RF patent No. RU 2623133 C1, IPC F02C 7/08, applicant Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Moscow Polytechnic University" (RU), publ. 27.01.2012.)

По утверждению заявителя выполнение на горячей стороне каркаса и вокруг теплообменных ячеек поперечных охлаждающих каналов, сообщенных входными отверстиями с воздушным подводящим патрубком, а выходными - с воздушным отводящим патрубком позволяет обеспечить охлаждение торца каркаса на горячей стороне и каркаса с теплообменными ячейками, уменьшить коробление каркаса за счет выравнивания температуры поверхности диска и ячеек каркаса и повысить надежность работы регенератора. Но при этом заявитель не учитывает возможность грибообразного коробления всего жесткого каркаса, состоящего из монолитных шестигранных ячеек, в которых установлены теплопередающие элементы в виде вставок, которые постоянно омываются с одной стороны разогреваемым ими холодным воздухом, а с другой - горячими газами, а при этом теплообменные ячейки в виде теплопередающих пакетов жестко связаны со стенками каркаса и не имеют тепловой изоляции от охлаждающих каналов, вследствие чего термические деформации каркаса из-за его постоянного подогрева от теплообменных ячеек не смогут компенсироваться меньшими деформациями охлаждаемого горячего диска и внешних шестигранных стенок каждой из ячеек каркаса, а их охлаждение не сможет поддерживать каркас в недеформированном состоянии его цилиндрической формы, так как внешние стенки ячеек каркаса не теплоизолированы от их внутренних частей, то есть от стенок каналов с теплопередающими элементами в виде пакетов, и жестко механически с ними связаны, по этой причине реальное состояние и деформации каркаса определяются нагревом от тепла теплопередающих пакетов и их термического и механического деформационного воздействия на каркас и деформации каркаса из-за неравномерного реального распределения температур по несущим конструкциям каркаса, но при этом термическая деформация будет иметь более сложную форму.According to the applicant, the execution of transverse cooling channels on the hot side of the frame and around the heat exchange cells communicated by the inlet openings with the air inlet pipe, and the outlet openings with the air outlet pipe, allows to provide cooling of the frame end on the hot side and the frame with heat exchange cells, to reduce the warping of the frame due to equalizing the temperature of the surface of the disk and the cells of the frame and increase the reliability of the regenerator. But at the same time, the applicant does not take into account the possibility of mushroom-like warping of the entire rigid frame, consisting of monolithic hexagonal cells, in which heat transfer elements are installed in the form of inserts, which are constantly washed on one side by cold air heated by them, and on the other by hot gases, and at the same time heat exchange cells in the form of heat transfer packages are rigidly connected to the walls of the frame and do not have thermal insulation from the cooling channels, as a result of which thermal deformations of the frame due to its constant heating from heat exchange cells cannot be compensated for by smaller deformations of the cooled hot disk and the outer hexagonal walls of each of the cells of the frame, and their cooling will not be able to maintain the frame in an undeformed state of its cylindrical shape, since the outer walls of the frame cells are not thermally insulated from their inner parts, that is, from the channel walls with heat transfer elements in the form of packages, and are rigidly mechanically connected to them, therefore For this reason, the real state and deformations of the frame are determined by heating from the heat of the heat transfer packages and their thermal and mechanical deformation effect on the frame and deformation of the frame due to the uneven real temperature distribution over the supporting structures of the frame, but thermal deformation will have a more complex shape.

Наиболее близким техническим решением является устройство вращающегося дискового регенератора, по патенту РФ № RU 2623133 С1, который наиболее близок предлагаемому изобретению по решаемой задаче и имеет при работе наибольшее число действий, совпадающих с действиями по предлагаемому изобретению.The closest technical solution is the device of a rotating disk regenerator, according to RF patent No. RU 2623133 C1, which is the closest to the proposed invention in terms of the problem being solved and has the greatest number of actions during operation that coincide with the actions of the proposed invention.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение работоспособности каркаса ротора высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки путем предотвращения деформации его цилиндрической формы под воздействием постоянно действующего и изменяющегося поля температур теплообменных ячеек, воздействующего в условиях высоких температур на вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела энергетической установки, путем сохранения цилиндрической формы его несущей части каркаса высокотемпературного вращающегося дискового подогревателя энергетической установки за счет стабилизации температурного поля несущих конструктивных элементов каркаса и устранения возможности его деформирующего воздействия на каркас при возвратно колебательном теплообмене в теплообменных ячейках за счет повышения постоянства температур несущих конструктивных элементов путем их термофизической теплоизоляции, то есть стабилизации поля температур и сохранения равномерности поля температур на шестигранных поверхностях несущих конструктивных элементов за счет устранения знакопеременного термического колебательного воздействия на несущие шестигранные части, как при изменении режимов работы энергетической установки, так и при циклическом нагреве и охлаждении теплообменных ячеек, путем сглаживания колебаний температуры за счет поглощения термоаккумулирующим веществом при его плавлении избытка тепла от горячего газа и отдачи холодному воздуху недостающего ему тепла термоаккумулирующим веществом при его застывании.The technical objective of the present invention is to improve the performance of the rotor frame of a high-temperature rotating disc regenerative heater of the working medium of a power plant by preventing deformation of its cylindrical shape under the influence of a constantly acting and changing temperature field of heat exchange cells, acting at high temperatures on the rotating disc regenerative heater of the working medium of a power plant, by preserving the cylindrical shape of its supporting part of the frame of a high-temperature rotating disk heater of a power plant due to stabilization of the temperature field of the supporting structural elements of the frame and eliminating the possibility of its deforming effect on the frame during reciprocating vibrational heat exchange in heat exchange cells by increasing the constancy of temperatures of the supporting structural elements by their thermophysical thermal insulation , that is, stabilization of the field m temperature and maintaining the uniformity of the temperature field on the hexagonal surfaces of the bearing structural elements by eliminating the alternating thermal vibrational effect on the bearing hexagonal parts, both when changing the operating modes of the power plant, and during cyclic heating and cooling of heat exchange cells, by smoothing temperature fluctuations due to absorption by thermal storage a substance during its melting of excess heat from a hot gas and the return to cold air of the heat it lacks by a thermal storage substance when it solidifies.

При реализации последовательности действий, соответствующей работе высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки решается поставленная техническая задача и достигаются следующие, описанные ниже технические результаты.When implementing the sequence of actions corresponding to the operation of the high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant, the technical problem is solved and the following technical results described below are achieved.

Техническая задача решается тем, что ниже описанные технические результаты реализуются при работе высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки в следующей последовательности действий, позволяющих предотвратить деформации цилиндрической формы высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки, содержащего корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и установленный в нем ротор, включающий каркас 1, состоящий из горячего 2 и холодного 3 торцевых дисков и теплообменных ячеек 4 с внутренним каналом 5, установленный в корпусе подогревателя с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки 4 в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела энергетической установки выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска 2 со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска 3-е выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски 2 или 3 и каналы 5 теплообменных ячеек 4 и раздельны по горячему 2 и холодному 3 дискам соответствующими радиальными 6 и окружными 7 уплотнениями, размещенными на корпусе.The technical problem is solved by the fact that the technical results described below are realized when the high-temperature rotating disk regenerative heater of the working medium of the power plant is operated in the following sequence of actions to prevent deformations of the cylindrical shape of the high-temperature rotating disk regenerative heater of the working medium of the power plant containing a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas nozzles and a rotor installed in it, including a frame 1, consisting of hot 2 and cold 3 end disks and heat exchange cells 4 with an internal channel 5, installed in the heater body with the possibility of rotation and alternate communication through its heat exchange cells 4 in the countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas nozzles, and the high-temperature rotating disc regenerative heater of the working fluid energy The chemical installation is configured to communicate in counterflow, respectively, from the side of the hot disk 2 with the inlet gas nozzle and the outlet air nozzle, and from the side of the cold disk the 3rd outlet gas and inlet air nozzles, and the gas and air nozzles of the housing are connected to each other through the corresponding disks 2 or 3 and channels 5 of heat exchange cells 4 and are separated by hot 2 and cold 3 discs by corresponding radial 6 and circumferential 7 seals located on the body.

При этом радиальное уплотнение 6 обычно бывает размещено в диаметральной плоскости сечения соответствующего диска 2 или 3 между воздушным и газовым потоками, а окружное уплотнение 7 ротора - по окружному периметру соответствующего диска 2 или 3 и при этом радиальные 6 и окружные 7 уплотнения ротора установленные на корпусе, выполнены лабиринтными, потому что у каркаса во время работы на различных режимах и при возвратно колебательном режиме регенеративного теплообмена постоянно поддерживаются цилиндрическая форма внешней боковой поверхности каркаса и плоская форма поверхности торцевых дисков 2 или 3 высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки и величины зазоров в лабиринтных уплотнениях, что позволяет создать условия для бесконтактной работы лабиринтных уплотнений. При необходимости по периметру боковой поверхности ротора могут быть установлены дополнительные уплотнения, например, для разделения агрессивных сред и предотвращения их попадания во внутренние каналы каркаса ротора. Эти признаки почти полностью повторяют совокупность, свойства и достигаемые в прототипе при его работе известные технические результаты, заключающиеся в снижении утечек и перетечек и в выравнивании поля температур по поверхностям горячего 2 и холодного 3 дисков, что может снизить экстремальные значения термических деформаций и повысить равномерность их распределения по указанным поверхностям. Повышение качества работы высокотемпературного вращающегося дискового подогревателя достигается эффективной работой уплотнений 6 и 7 и высоким качеством разделения потоков воздуха и газа. В первую очередь, вне зависимости от вида и конструкции уплотнений, качество их работы характеризуется стабильностью положения уплотнений относительно ротора и отсутствием изменения формы уплотнений 6 и 7 и сопряженных с ними поверхностей уплотнения торцевых дисков 2 и 3 в этом процессе, который определяется во время эксплуатации постоянством рабочего зазора между корпусом, уплотнениями и ротором, основной предпосылкой которого является постоянство формы ротора, которая не должна зависеть от изменения распределения поля температур по поверхности холодного 3 и горячего 2 торцевых дисков и теплового состояния каркаса 1 и теплообменных ячеек 4. Повышение стабильности и равномерности распределения поля температур по поверхностям горячего 2 и холодного 3 дисков, вследствие поддержания стабильной температуры поверхности теплообменных ячеек 4 и их торцевых поверхностей стаканов 10 и дисков 2 и 3, что повышает стабильность цилиндрической формы ротора вращающегося подогревателя, причем, радиальные 6 и окружные 7 уплотнения ротора на корпусе, выполнены лабиринтными, горячий 2 и холодный 3 торцевые диски выполнены из материалов, отношение коэффициентов линейного расширения которых обратно пропорциональным отношению приростов средних рабочих температур торцевых дисков 2 и 3, теплообменные ячейки 4 установлены между торцевыми дисками 2 и 3 и выполнены в виде стаканов 10 с внешними шестигранными поверхностями 11 с внутренними поверхностями 12 каналов 5, в каждом из которых между указанными поверхностями выполнена кольцеобразная полость 13, внутри которой размещено термоаккумулирующее вещество 14, имеющее возможность при рабочей температуре и подводе тепла изменения своего агрегатного состояния с твердого на жидкое, а при отводе тепла - обратно, таким образом каждая теплообменная ячейка 4 выполнена с возможностью возвратно колебательного теплообмена, путем изменения агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества 14 с возможностью за счет отбора тепла на нагрев и плавление термоаккумулирующего вещества 14 от горячего рабочего газа и соответственно его охлаждения, а при остывании и застывании термоаккумулирующего вещества за счет отдачи тепла его застывания - подогрева холодного воздуха, при этом теплообменные ячейки 4 установлены между торцевыми дисками 2 и 3 с возможностью крепления, по меньшей мере с одной точкой 8 жесткого крепления на каждом диске 2 или 3, а, по меньшей мере, каждые две точки 8 жесткого крепления стаканов на соседних дисках 2 и 3 расположены в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной и/или тангенциальной к оси вращения ротора плоскости сечения дисков 2 и 3, проходящей через ось симметрии каждого стакана 10 со стороны шестигранной поверхности 11, а зазор между стаканами 10 выбран из условия достижения возможности их свободного взаимного расширения при максимальной рабочей температуре.In this case, the radial seal 6 is usually placed in the diametrical plane of the section of the corresponding disc 2 or 3 between the air and gas flows, and the circumferential seal 7 of the rotor is located along the circumferential perimeter of the corresponding disc 2 or 3, while the radial 6 and circumferential 7 seals of the rotor are mounted on the housing , are made labyrinthine, because the frame during operation in various modes and in the reciprocating oscillatory mode of regenerative heat exchange constantly maintains the cylindrical shape of the outer side surface of the frame and the flat shape of the surface of the end disks 2 or 3 of the high-temperature rotating disc regenerative heater of the working fluid of the power plant and the size of the gaps in labyrinth seals, which makes it possible to create conditions for non-contact operation of labyrinth seals. If necessary, additional seals can be installed along the perimeter of the side surface of the rotor, for example, to separate aggressive media and prevent them from entering the internal channels of the rotor frame. These features almost completely repeat the totality, properties and the known technical results achieved in the prototype during its operation, consisting in reducing leaks and leakages and in leveling the temperature field along the surfaces of hot 2 and cold 3 discs, which can reduce the extreme values of thermal deformations and increase their uniformity. distribution over the indicated surfaces. Improving the quality of operation of the high-temperature rotary disc heater is achieved by the efficient operation of seals 6 and 7 and high quality separation of air and gas streams. First of all, regardless of the type and design of the seals, the quality of their work is characterized by the stability of the position of the seals relative to the rotor and the absence of changes in the shape of the seals 6 and 7 and the associated sealing surfaces of the end disks 2 and 3 in this process, which is determined during operation by the constancy working gap between the housing, seals and the rotor, the main prerequisite of which is the constancy of the rotor shape, which should not depend on changes in the temperature field distribution over the surface of the cold 3 and hot 2 end disks and the thermal state of the frame 1 and heat exchange cells 4. Increasing the stability and uniformity of distribution temperature fields along the surfaces of hot 2 and cold 3 discs, due to the maintenance of a stable surface temperature of heat exchange cells 4 and their end surfaces of glasses 10 and discs 2 and 3, which increases the stability of the cylindrical shape of the rotor of the rotary heater, moreover, the radial 6 and circumferential 7 rotor seals on the body, made labyrinthine, hot 2 and cold 3 end disks are made of materials, the ratio of the linear expansion coefficients of which is inversely proportional to the ratio of increases in the average operating temperatures of end disks 2 and 3, heat exchange cells 4 are installed between end disks 2 and 3 and are made in the form of glasses 10 with external hexagonal surfaces 11 with internal surfaces 12 of channels 5, in each of which an annular cavity 13 is made between these surfaces, inside of which a thermal storage substance 14 is placed, which has the ability at operating temperature and heat supply to change its aggregate state from solid to liquid, and when heat is removed, vice versa, thus each heat exchange cell 4 is made with the possibility of reciprocating vibrational heat exchange, by changing the state of aggregation of the thermal storage substance 14 with the possibility, due to the extraction of heat for heating and melting moaccumulating substance 14 from the hot working gas and, accordingly, its cooling, and during the cooling and solidification of the thermoaccumulating substance due to the release of the heat of its solidification, the heating of cold air, while the heat exchange cells 4 are installed between the end discs 2 and 3 with the possibility of fastening, at least with one point 8 of the rigid attachment on each disc 2 or 3, and at least every two points 8 of the rigid attachment of the glasses on adjacent discs 2 and 3 are located in the diametrical plane of the section of their bases, located radial and / or tangential to the axis of rotation of the rotor the plane of section of disks 2 and 3, passing through the axis of symmetry of each glass 10 from the side of the hexagonal surface 11, and the gap between the glasses 10 is selected from the condition of achieving the possibility of their free mutual expansion at the maximum operating temperature.

Все ниже указанные технические результаты по сохранению и поддержанию постоянства цилиндрической формы каркаса высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки, при его работе улучшаются под совместным действием ранее указанных факторов, термоаккумулирующего вещества и его температурно-стабилизирующего воздействия в теплообменных ячейках стаканов 10, которые выполнены с внешними шестигранными поверхностями 11 и с внутренними поверхностями 12 каналов 5, в каждом из которых между указанными поверхностями выполнена кольцеобразная полость 13, внутри которой размещено термоаккумулирующее вещество 14, имеющее возможность при рабочей температуре и подводе тепла изменения своего агрегатного состояния с твердого на жидкое, а при отводе тепла - обратно, таким образом каждая теплообменная ячейка 4 выполнена с возможностью возвратно колебательного теплообмена, путем изменения агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества 14 с возможностью отбора тепла от рабочего газа термоаккумулирующим веществом за счет тепла плавления, и с возможностью подогрева холодного воздуха путем отдачи термоаккумулирующим веществом тепла застывания. Назовем этот процесс термофизической теплоизоляцией несущих частей каркаса 1.All the technical results indicated below for maintaining and maintaining the constancy of the cylindrical shape of the frame of the high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant, during its operation, are improved under the combined action of the previously mentioned factors, the thermal storage substance and its temperature-stabilizing effect in the heat exchange cells of the glasses 10, which are made with external hexagonal surfaces 11 and with internal surfaces 12 of channels 5, in each of which an annular cavity 13 is made between these surfaces, inside of which a thermal storage substance 14 is located, which has the ability, at operating temperature and heat supply, to change its state of aggregation from solid to liquid, and when removing heat - back, thus each heat exchange cell 4 is made with the possibility of reciprocating vibrational heat exchange, by changing the state of aggregation of the thermal storage substance 14 during the possibility of extracting heat from the working gas by a thermal storage substance due to the heat of melting, and with the possibility of heating cold air by giving the heat of solidification from the thermal storage substance. Let us call this process thermophysical thermal insulation of the supporting parts of the frame 1.

Для уменьшения деформирующего воздействия перепадов температур на каркас и снижения величин его термических деформаций без необходимости создания сложных условий и конструкций для выравнивания и стабилизации поля температур по несущим элементам конструкции каркаса во время его работы обычно необходимо изменить конструкцию каркаса 1 и последовательность действий при его работе, приводящих к снижению деформаций и изменению цилиндрической формы каркаса. Это достигается в предложенной конструкции за счет использования следующих отличительных признаков предложенного высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки и получения взаимосвязанных с ними причинно-следственными связями технических результатов.To reduce the deforming effect of temperature drops on the frame and reduce the magnitude of its thermal deformations without the need to create complex conditions and structures for leveling and stabilizing the temperature field along the load-bearing elements of the frame structure during its operation, it is usually necessary to change the structure of the frame 1 and the sequence of actions during its operation, leading to reduce deformations and change the cylindrical shape of the frame. This is achieved in the proposed design through the use of the following distinctive features of the proposed high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant and obtaining interrelated cause-and-effect relationships of technical results.

1. Радиальные 6 и окружные 7 уплотнения ротора на корпусе, выполнены лабиринтными, что позволяет уменьшить возможность перетечек воздуха и газа между воздушным и газовым контурами каркаса при противоточном движении воздуха и газа и устранить их отрицательного влияние на тепловое состояние каркаса.1. Radial 6 and circumferential 7 rotor seals on the body are labyrinthine, which makes it possible to reduce the possibility of air and gas flow between the air and gas circuits of the frame during counterflow air and gas and eliminate their negative effect on the thermal state of the frame.

2. Холодный 3 и горячий 2 торцевые диски выполнены из материалов отношение коэффициентов линейного расширения которых обратно пропорциональным отношению приростов средних рабочих температур дисков, что позволяет устранить взаимную неравномерность теплового расширения дисков под действием разных рабочих температур, таким образом при нагреве до рабочих температур и в условиях возвратно колебательного теплообмена, воздействие которого на торцевые диски не возможно устранить, уменьшается так называемая грибообразная деформация каркаса.2. Cold 3 and hot 2 end disks are made of materials, the ratio of the linear expansion coefficients of which is inversely proportional to the ratio of increases in the average operating temperatures of the disks, which makes it possible to eliminate the mutual unevenness of thermal expansion of the disks under the influence of different operating temperatures, thus, when heated to operating temperatures and under conditions reciprocating vibrational heat transfer, the effect of which on the end discs cannot be eliminated, the so-called mushroom-shaped deformation of the frame decreases.

3. На торцевых дисках 2 и 3 и во внутреннем канале 5 каждой теплообменной ячейки 4 происходит возвратно колебательный теплообмен со знакопеременным термическим колебательным воздействием из-за попеременного взаимодействия с торцевыми дисками 2 и 3 и внутренними каналами 5 каждой теплообменной ячейки 4, то горячих газов, то холодного воздуха, которые невозможно устранить из-за свойств регенеративного процесса теплообмена. Но при этом уменьшается неравномерность деформации отдельных взаимно противолежащих частей торцевых дисков 2 и 3 под воздействием соответствующих входящих в каналы теплообменных ячеек 4 каркаса 1 соответственно попеременно то горячих газов, то холодного воздуха, в том числе до и после теплообмена, так как указанные в п. 2 свойства материалов дисков 2 и 3 уменьшают относительную деформацию их частей в условиях возвратно колебательного теплообмена, при которых начальные и конечные температуры поверхностей горячего 2 и холодного 3 дисков соответственно для нагреваемого воздушного потока и соответственно охлаждаемого газового потока, так как набегающий воздушный поток входит в ротор через холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора, а выходит из него через горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора в виде уходящего нагретого воздушного потока, а газовый поток входит в ротор через горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора и выходит через холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора в виде уходящего охлажденного газового потока, так как перепады температур между горячими и холодными частями торцевых дисков 2 и 3, находящимися под воздействием соответственно охлаждаемого горячего потока газа и нагреваемого холодного воздушного потока будут соответствующим образом пропорциональны, таким образом и термические деформации указанных противолежащих частей торцевых дисков 2 и 3 будут пропорциональны, а общие величины линейных изменений размеров частей дисков 2 и 3 будут почти одинаковыми, что уменьшит общую грибообразность деформации всего каркаса 1, даже с учетом динамики теплообменного процесса.3. On the end discs 2 and 3 and in the inner channel 5 of each heat exchange cell 4, there is a reciprocal vibrational heat exchange with an alternating thermal vibrational effect due to the alternating interaction with the end discs 2 and 3 and the inner channels 5 of each heat exchange cell 4, then hot gases, then cold air, which cannot be eliminated due to the properties of the regenerative process of heat exchange. But at the same time, the unevenness of the deformation of individual mutually opposite parts of the end disks 2 and 3 under the influence of the corresponding heat exchange cells 4 of the frame 1 entering the channels, respectively, alternately hot gases, then cold air, including before and after heat exchange, since those indicated in p. 2, the properties of the materials of disks 2 and 3 reduce the relative deformation of their parts under conditions of reciprocating vibrational heat exchange, at which the initial and final temperatures of the surfaces of the hot 2 and cold 3 disks, respectively, for the heated air flow and, accordingly, for the cooled gas flow, since the incoming air flow enters the rotor through the cold end disk 3 of the frame 1 of the rotor, and leaves it through the hot end disk 2 of the frame 1 of the rotor in the form of an outgoing heated air flow, and the gas flow enters the rotor through the hot end disk 2 of the frame 1 of the rotor and exits through the cold end disk 3 of the frame 1 rotor in the form of an outgoing the cooled gas flow, since the temperature differences between the hot and cold parts of the end disks 2 and 3, which are under the influence of the respectively cooled hot gas flow and the heated cold air flow, will be correspondingly proportional, thus the thermal deformations of the said opposite parts of the end disks 2 and 3 will be proportional, and the total values of linear changes in the dimensions of the parts of the disks 2 and 3 will be almost the same, which will reduce the overall mushroom-like deformation of the entire frame 1, even taking into account the dynamics of the heat exchange process.

4. Поддержание постоянства температуры (путем термического изменения агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества 14) каждого стакана 10 позволяет повысить стабильность формы и размеров каждого из стаканов 10, холодного 3 и горячего 2 дисков и уменьшить их деформирующее влияние на термические деформации всего каркаса 1, так как несущие части с шестигранными поверхностями 11 теплообменных ячеек 4 будут находиться при относительно стабильной температуре.4. Maintaining a constant temperature (by thermally changing the state of aggregation of the thermoaccumulating substance 14) of each glass 10 makes it possible to increase the stability of the shape and dimensions of each of the glasses 10, cold 3 and hot 2 disks and reduce their deforming effect on thermal deformations of the entire frame 1, since the load-bearing parts with hexagonal surfaces 11 of the heat exchange cells 4 will be at a relatively stable temperature.

5. Сохранение цилиндрической формы каркаса 1 путем сохранения постоянства размеров и формы его несущих основные механические нагрузки частей с шестигранными поверхностями 11 теплообменных ячеек 4 высокотемпературного вращающегося дискового подогревателя энергетической установки за счет стабилизации температурного поля указанных несущих основную силовую нагрузку конструктивных элементов каркаса 1 и устранения возможности их деформирующего воздействия на каркас 1 при возвратно колебательном теплообмене в теплообменных ячейках 4 за счет повышения постоянства температур указанных несущих конструктивных элементов путем их термофизической теплоизоляции, то есть стабилизации поля температур и сохранения равномерности поля температур на частях с шестигранными поверхностями 11 несущих конструктивных элементов при возвратно колебательном теплообмене и изменении режимов работы энергетической установки за счет устранения знакопеременного термического колебательного воздействия на несущие силовые нагрузки части с шестигранными поверхностями 11 при нагреве и охлаждении теплообменных ячеек 4 путем сглаживания колебаний температуры вследствие поглощения термоаккумулирующим веществом 14 при его плавлении избытка тепла от горячего газа и отдачи холодному воздуху недостающего тому тепла термоаккумулирующим веществом 14 при его застывании.5. Preservation of the cylindrical shape of the frame 1 by maintaining the constancy of the dimensions and shape of its bearing the main mechanical loads of the parts with hexagonal surfaces 11 heat exchange cells 4 of the high-temperature rotating disk heater of the power plant due to stabilization of the temperature field of the specified structural elements of the frame 1 carrying the main power load and eliminating the possibility of them deforming effect on the frame 1 with reciprocating vibrational heat exchange in heat exchange cells 4 by increasing the constancy of the temperatures of the said load-bearing structural elements by means of their thermophysical thermal insulation, that is, stabilizing the temperature field and maintaining the uniformity of the temperature field on parts with hexagonal surfaces 11 of the load-bearing structural elements during reciprocal vibrational heat exchange and changing the operating modes of the power plant due to the elimination of the alternating thermal vibrational effect on the load-bearing power plants loading of the part with hexagonal surfaces 11 during heating and cooling of heat exchange cells 4 by smoothing temperature fluctuations due to absorption by the thermal storage substance 14 during its melting of excess heat from the hot gas and the return to cold air of the missing heat by the thermal storage substance 14 when it solidifies.

6. Поддержание постоянства температур торцовых поверхностей стаканов 10 приведет к повышению стабильности рабочих температур дисков 2 и 3 путем оборотного возвратно колебательного перетекания тепла от перегретой или переохлажденной поверхности дисков 2 и 3 к термоаккумулирующему веществу 14 в полости стакана 10 и обратно. Для улучшения протекания этого процесса контактирующие торцовые поверхности стаканов 10 и дисков 2 и 3 могут быть соединены, например, пайкой теплопроводящим легко деформируемым материалом, такое выполнение предпочтительно при небольшом перепаде температур регенеративного процесса, или - теплоизолированы при большой разнице температур воздушного и газового потоков, то есть крепление стаканов 10 должно осуществляться в соответствии с требованиями, предъявляемыми к конструкции каркаса 1 и условиями его работы.6. Maintaining the constancy of the temperatures of the end surfaces of the nozzles 10 will lead to an increase in the stability of the operating temperatures of the disks 2 and 3 by means of a reverse reciprocating oscillatory flow of heat from the overheated or supercooled surface of the disks 2 and 3 to the thermal storage substance 14 in the cavity of the nozzle 10 and back. To improve the flow of this process, the contacting end surfaces of the nozzles 10 and the disks 2 and 3 can be connected, for example, by soldering with a heat-conducting easily deformable material, such an implementation is preferable with a small temperature difference of the regenerative process, or - thermally insulated with a large temperature difference between the air and gas flows, then there is a fastening of glasses 10 must be carried out in accordance with the requirements for the structure of the frame 1 and the conditions of its operation.

7. На холодном 3 и горячем 2 дисках равномерность температурного поля и соответственно формы и линейных размеров дисков 2 и 3 будет поддерживаться автоматически за счет теплопередачи и попеременного нагрева - охлаждения соответствующих дисков от торцов стаканов 10 теплообменных ячеек 4 с учетом требований, предъявляемых к конструкции каркаса 1 и к условиям его работы.7. On cold 3 and hot 2 discs, the uniformity of the temperature field and, accordingly, the shape and linear dimensions of discs 2 and 3 will be maintained automatically due to heat transfer and alternate heating - cooling of the corresponding discs from the ends of the glasses 10 heat exchange cells 4, taking into account the requirements for the frame structure 1 and to the conditions of its work.

8. При этом (см. п. 7) параллельное и синхронное изменение общих линейных размеров и поддержание формы и взаимных размеров оппозитно расположенных частей дисков 2 и 3 приведет к уменьшению изгибных деформаций стаканов 10, вследствие постоянства взаимного радиального расстояния их точек крепления от оси вращения на соответствующей части дисков 2 и 3;8. In this case (see clause 7) a parallel and synchronous change in the overall linear dimensions and the maintenance of the shape and mutual dimensions of the opposed parts of the disks 2 and 3 will lead to a decrease in the bending deformations of the glasses 10, due to the constancy of the mutual radial distance of their attachment points from the axis of rotation on the corresponding part of discs 2 and 3;

9. Выполнение теплообменных ячеек 4 в виде стаканов 10 с внешними шестигранными поверхностями 11 и с внутренними поверхностями 12 каналов 5 и установка их между торцевыми дисками 2 и 3, по меньшей мере с одной точкой жесткого крепления на каждом диске, а, по меньшей мере, расположение каждых двух точек жесткого крепления стаканов 10 на соседних дисках в диаметральной плоскости сечения их оснований стаканов 10, расположение этих точек в радиальной и/или тангенциальной к оси вращения ротора плоскости сечения дисков 2 или 3, проходящей через ось симметрии каждого стакана 10 со стороны шестигранной поверхности 11 позволяет снизить деформирующее влияние изменения линейных размеров стаканов 10 за счет теплопередачи и попеременного нагрева - охлаждения дисков и стаканов 10 теплообменных ячеек 4.9. Execution of heat exchange cells 4 in the form of glasses 10 with external hexagonal surfaces 11 and with internal surfaces 12 of channels 5 and installing them between end discs 2 and 3, with at least one point of rigid attachment on each disc, and at least the location of each two points of rigid attachment of the glasses 10 on adjacent disks in the diametrical plane of the section of their bases of the glasses 10, the location of these points in the radial and / or tangential to the axis of rotation of the rotor of the plane of the section of the disks 2 or 3 passing through the axis of symmetry of each glass 10 from the hex side surface 11 allows you to reduce the deforming effect of changing the linear dimensions of the nozzles 10 due to heat transfer and alternating heating - cooling of disks and glasses 10 heat exchange cells 4.

10. Выбор зазора между стаканами 10 из условия достижения возможности их свободного расширения при максимальной рабочей температуре позволяет исключить влияние неравномерного нагрева по длине канала 5 соответствующего неравномерного линейного в радиальном направлении расширения поверхностей 11 и 12 стенок каждого стакана 10, и исключить влияние из-за этого его грибообразной формы на форму каркаса 1 подогревателя.10. The choice of the gap between the glasses 10 from the condition of achieving the possibility of their free expansion at the maximum operating temperature makes it possible to exclude the influence of uneven heating along the length of the channel 5 of the corresponding uneven linear in the radial expansion of the surfaces 11 and 12 of the walls of each glass 10, and to exclude the effect of this its mushroom-like shape to the shape of the heater frame 1.

11. В каждом из стаканов 10 между внешней шестигранной поверхностью 11 и поверхностью 12 внутреннего канала 5 выполнена кольцеобразная полость 13, внутри которой размещено термоаккумулирующее вещество 14, имеющее возможность при рабочей температуре и при подводе тепла соответственного изменения своего агрегатного состояния с твердого на жидкое и поглощения тепла плавления, а при отводе тепла - обратно и выделения тепла застывания, таким образом каждая теплообменная ячейка 4 выполнена с возможностью возвратно колебательного теплообмена, путем изменения агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества 14 с возможностью за счет тепла плавления отбора тепла от рабочего газа, а при застывании термоаккумулирующего вещества - отдачи тепла застывания для подогрева холодного воздуха, при этом теплообменные ячейки 4 установлены между торцевыми дисками 2 и 3 с возможностью соответствующего крепления к ним. Такое выполнение теплообменных ячеек 4 позволяет повысить эффективность теплообмена, так как стабильная температура внутренней поверхности 12 канала 5 каждой теплообменной ячейки 4 позволяет увеличить разность температур между ней и газом или воздухом и повысить тепловой напор при теплопередаче. Кроме кристаллических и металлических материалов, имеющих узкий температурный интервал плавления - затвердевания возможно применение аморфных веществ с необходимым более широким интервалом температур плавления, соответствующим указанным выше требованиям интервалом температур изменения агрегатного состояния.11. In each of the glasses 10 between the outer hexagonal surface 11 and the surface 12 of the inner channel 5 there is an annular cavity 13, inside of which there is a thermal storage substance 14, which has the ability at the operating temperature and when heat is supplied to correspondingly change its state of aggregation from solid to liquid and absorption heat of melting, and when heat is removed, back and release of the heat of solidification, thus each heat exchange cell 4 is made with the possibility of reciprocating vibrational heat exchange by changing the aggregate state of the thermal storage substance 14 with the possibility of taking heat from the working gas due to the heat of melting, substances - the release of the heat of solidification for heating cold air, while the heat exchange cells 4 are installed between the end discs 2 and 3 with the possibility of appropriate attachment to them. Such a design of the heat exchange cells 4 makes it possible to increase the efficiency of heat exchange, since the stable temperature of the inner surface 12 of the channel 5 of each heat exchange cell 4 makes it possible to increase the temperature difference between it and gas or air and to increase the heat head during heat transfer. In addition to crystalline and metallic materials that have a narrow melting - solidification temperature range, it is possible to use amorphous substances with the necessary wider melting temperature range corresponding to the above requirements with the temperature range of the change in the state of aggregation.

12. Кроме этого шестигранная форма внешней шестигранной поверхности 11 каждого стакана 10 позволяет повысить жесткость и устойчивость к формоизменяющей деформации каждой отдельной термоаккумулирующей теплообменной ячейки 4.12. In addition, the hexagonal shape of the outer hexagonal surface 11 of each glass 10 makes it possible to increase the rigidity and resistance to shape-changing deformation of each individual thermal storage heat exchange cell 4.

13. Внутренняя кольцеобразная полость 13 может быть заполнена термоаккумулирующим веществом 14 не полностью, то есть с возможностью его объемного расширения, это позволит сохранить форму внутренней поверхности 12 канала 5;13. The inner annular cavity 13 can be filled with thermal storage substance 14 not completely, that is, with the possibility of its volumetric expansion, this will keep the shape of the inner surface 12 of the channel 5;

14. Выбор величины зазора между стаканами 10 производится из условия достижения возможности их свободного расширения при максимальной рабочей температуре и позволяет исключить влияние неравномерного нагрева по длине канала 5, соответствующего неравномерного линейного в радиальном направлении расширения стенок между поверхностями 11 и 12 каждого стакана 10, и исключить влияние появляющейся из-за этого его грибообразной формы, возникающей из-за разной температуры нагрева торцевых поверхностей стакана 10, на форму каркаса 1 подогревателя. При этом учитывается повышение стабильности температуры как шестигранной 11, так и внутренней 12 поверхности канала 5, их разница формы и размеров в холодном и рабочем состоянии.14. The choice of the size of the gap between the glasses 10 is made from the condition of achieving the possibility of their free expansion at the maximum operating temperature and makes it possible to exclude the influence of uneven heating along the length of the channel 5 corresponding to the uneven linear in the radial direction of the expansion of the walls between surfaces 11 and 12 of each glass 10, and to exclude the influence of its mushroom-like shape appearing due to this, arising from different heating temperatures of the end surfaces of the glass 10, on the shape of the frame 1 of the heater. This takes into account the increase in temperature stability of both the hex 11 and the inner 12 surface of the channel 5, their difference in shape and size in the cold and working condition.

15. Кроме этого из-за наличия в каждом из стаканов между шестигранной поверхностью 11 и внутренней поверхностью 12 канала 5 выполненной кольцеобразной полости 13, внутри которой размещено термоаккумулирующее вещество 14, имеющее возможность при рабочей температуре, при подводе тепла изменения своего агрегатного состояния с твердого на жидкое, а при отводе тепла - обратно, то такое выполнение каждой теплообменной ячейки 4 с теплоаккумулирующим веществом 14 в кольцеобразной полости 13 позволяет стабилизировать температуру ячейки 4 и создать непреодолимое препятствие на пути возвратно-колебательного процесса перетока тепла, то есть при этом термоаккумулирующее вещество 14 выполняет функцию термофизической теплоизоляции шестигранной поверхности 11 от возвратно-колебательного процесса перетока тепла от внутренней поверхности 12 канала 5 в пределах возможности поглощения тепла при плавлении-застывании всего количества термоаккумулирующего вещества 14 в полости 13 или отдачи тепла при его застывании, за этими пределами процесса плавления-застывания очевидно будет происходить обычный процесс теплообмена путем контактной передачи тепла.15. In addition, due to the presence in each of the glasses between the hexagonal surface 11 and the inner surface 12 of the channel 5, an annular cavity 13 is made, inside which a thermal storage substance 14 is located, which is capable of changing its state of aggregation from solid to liquid, and when heat is removed, back, then such a design of each heat exchange cell 4 with heat storage substance 14 in the annular cavity 13 allows to stabilize the temperature of cell 4 and create an insurmountable obstacle on the way of the reciprocating oscillatory process of heat flow, that is, in this case, the thermal storage substance 14 performs the function of thermophysical thermal insulation of the hexagonal surface 11 from the reciprocating oscillatory process of heat flow from the inner surface 12 of the channel 5 within the limits of the possibility of heat absorption during melting-solidification of the entire amount of thermal storage substance 14 in cavity 13 or heat transfer when it is lost When melting, beyond these limits of the melting-solidification process, the usual process of heat exchange by contact heat transfer will obviously take place.

Рассмотрим эти признаки и возникающие при работе высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки технические результаты от совместного взаимного воздействия всех описываемых признаков на термическое формоизменение каркаса при его работе.Let us consider these signs and the technical results from the joint mutual influence of all the described signs on the thermal shaping of the frame during its operation, which arise during the operation of a high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of a power plant.

Путем регулирования расходов и температур потоков воздуха и газа, системой регулирования температур и расходов воздушного и газового потоков, используемой преимущественно в составе гибридных силовых установок для генерирования тепла и/или электрического тока, для условий обеспечения правильной работы высокотемпературного вращающегося дискового подогревателя рабочего тела энергетической установки поддерживают близкие или с минимальным возможным перепадом температур потоки у выхода из горячего торцевого диска 2 каркаса 1 ротора уходящего нагретого воздушного потока и охлажденного газового потока, выходящего из ротора через холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора в зоне радиальных 6 и окружных 7 уплотнений ротора, установленных на корпусе и выполненных лабиринтными, так как это будет температура плавления - застывания термоаккумулирующего вещества и по этой причине самым эффективным будет процесс теплопередачи, при котором тепло, отданное горячим газом и полученное холодным воздухом при указанной конечной температуре или близкой к ней, не будет избыточным в горячем газе, тепловыделение при горении не будет избыточным, а тепломассообмен в энергетической установке будет оптимальным.By regulating the flow rates and temperatures of air and gas flows, the system for regulating the temperatures and flow rates of air and gas flows, used mainly in hybrid power plants for generating heat and / or electric current, for the conditions of ensuring the correct operation of the high-temperature rotary disk heater of the working fluid of the power plant support close or with the minimum possible temperature difference flows at the exit from the hot end disk 2 of the rotor frame 1 of the outgoing heated air flow and the cooled gas flow leaving the rotor through the cold end disk 3 of the rotor frame 1 in the zone of radial 6 and circumferential 7 rotor seals installed on housing and made labyrinthine, since this will be the melting temperature - solidification of the thermal storage substance and for this reason the most effective heat transfer process will be, in which the heat given off by the hot gas and received by the cold air at the specified final temperature or close to it, will not be excessive in the hot gas, the heat release during combustion will not be excessive, and the heat and mass transfer in the power plant will be optimal.

На горячем 2 и холодном 3 дисках равномерность температурного поля будет так же поддерживаться автоматически за счет теплопередачи и попеременного нагрева - охлаждения дисков в том числе и за счет возвратно колебательного теплообмена, то есть попеременно направленного теплоперетока с участием стаканов 10 теплообменных ячеек 4, но без учета эффекта термофизической теплоизоляции. По этой причине диски 2 и 3 могут быть выполнены с меньшей конструктивной прочностью и материалоемкостью. Это позволяет создать более равномерное поле температур по поверхностям горячего 2 и холодного 3 дисков, что является очевидным, так эти действия аналогичны конструктивным особенностям и известным действиям при работе прототипа и являются развитием указанных известных действий, потому что при близких температурах и теплофизических свойствах теплообменных ячеек 4 поглощенное и отданное обратно ими тепло должно создать условия для создания однородного поля близких температур на поверхности горячего 2 и 3 холодного дисков. Абсолютно одинаковых температур на указанных поверхностях быть не может из-за того, что теплопередача с необходимой интенсивностью идет только при достаточном перепаде температур между воздухом или газом и теплопередающим материалом каждой теплообменной ячейки 4. Получение такого постоянства поля температур на входе и выходе высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки вероятно вследствие возможности работы установки, например, такой как выполненной в виде микрогазотурбинной гибридной установки, в одном оптимальном выбранном режиме работы турбины и работы системы регулирования расходов и температур тепловых и массовых потоков и регулирования ею температур и расходов воздушного и газового потоков.On hot 2 and cold 3 disks, the uniformity of the temperature field will also be maintained automatically due to heat transfer and alternating heating - cooling of the disks, including due to reciprocating vibrational heat transfer, that is, alternately directed heat flow with the participation of glasses 10 of heat exchange cells 4, but without taking into account the effect of thermophysical thermal insulation. For this reason, discs 2 and 3 can be made with lower structural strength and material consumption. This allows you to create a more uniform temperature field on the surfaces of hot 2 and cold 3 disks, which is obvious, since these actions are similar to the design features and known actions during the operation of the prototype and are the development of these known actions, because at close temperatures and thermophysical properties of heat exchange cells 4 the heat absorbed and returned by them should create conditions for creating a uniform field of close temperatures on the surface of hot 2 and 3 cold disks. Absolutely the same temperatures on these surfaces cannot be due to the fact that heat transfer with the required intensity occurs only with a sufficient temperature difference between air or gas and the heat transfer material of each heat exchange cell 4. Obtaining such a constant temperature field at the inlet and outlet of the high-temperature rotating disk regenerative the heater of the working fluid of the power plant is likely due to the possibility of operation of the installation, for example, such as made in the form of a micro-gas turbine hybrid plant, in one optimal selected operating mode of the turbine and the operation of the system for regulating the flow rates and temperatures of heat and mass flows and its regulation of the temperatures and flow rates of air and gas flows ...

При этом следует отметить, что равномерность распределения температур по горячему 2 и холодному 3 дискам может быть правильно организована путем выбора теплофизических характеристик теплообменных ячеек 4 и времени теплообмена (контакта), чем выше их эффективность, тем ближе будут начальные и конечные температуры поверхностей горячего 2 и холодного 3 дисков соответственно для нагреваемого воздушного потока и соответственно охлаждаемого газового потока, так как набегающий воздушный поток входит в ротор через холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора, а выходит из него через горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора в виде уходящего нагретого воздушного потока, а газовый поток входит в ротор через горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора и выходит через холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора в виде уходящего охлажденного газового потока, чем больше тепла эти потоки отдают и получают от теплопередающих ячеек, тем ближе будут температуры воздуха и газа в частях потоков, проходящих через горячий 2 и холодный 3 торцевые диски каркаса 1.It should be noted that the uniformity of temperature distribution over hot 2 and cold 3 disks can be correctly organized by choosing the thermophysical characteristics of heat exchange cells 4 and the time of heat transfer (contact), the higher their efficiency, the closer the initial and final temperatures of the surfaces of hot 2 and cold 3 discs, respectively, for the heated air flow and, respectively, the cooled gas flow, since the incoming air flow enters the rotor through the cold end disk 3 of the rotor frame 1, and leaves it through the hot end disk 2 of the rotor frame 1 in the form of an outgoing heated air flow, and the gas flow enters the rotor through the hot end disk 2 of the rotor frame 1 and exits through the cold end disk 3 of the rotor frame 1 in the form of an outgoing cooled gas flow, the more heat these flows give and receive from heat transfer cells, the closer the air and gas temperatures will be in parts of streams passing through r hot 2 and cold 3 frame end discs 1.

Выполнение теплообменных ячеек 4 в виде стаканов 10 с внешними шестигранными поверхностями 11 и с внутренними 12 поверхностями каналов 5, в каждом из которых между внешней шестигранной поверхностью 11 и внутренней поверхностью 12 канала 5 выполнена кольцеобразная полость 13, внутри которой размещено термоаккумулирующее вещество 14, которое при рабочей температуре и подводе тепла имеет возможность изменения своего агрегатного состояния с твердого на жидкое, а при отводе тепла -обратно, то есть термоаккумулирующее вещество 14 обеспечивает возможность возвратно колебательного теплообмена, который осуществляется за счет тепла плавления или застывания термоаккумулирующего вещества 14, таким образом осуществляется возвратный колебательный теплообмен за счет тепла плавления или застывания термоаккумулирующего вещества 14 с точкой плавления при нагреве и затвердевания при остывании или другого изменения агрегатного состояния, например, аморфного термоаккумулирующего вещества 14 в диапазоне рабочих температур высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки, что позволяет поддерживать максимально возможный перепад между газом или воздухом и внутренней поверхностью 12 каналов 5 в стаканах 10 теплообменных теплоаккумулирующих ячеек 4, так как ее температура не может стремительно подниматься из-за постоянного теплоотвода или тепло подвода с участием изменения агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества 14. Это явление также повышает эффективность и скорость (то есть затраты времени на передачу единицы теплоты) теплообмена в обоих направлениях теплопередачи, как от охлаждаемого газа к каждой теплоаккумулирующей ячейки 4, так и к нагреваемому воздуху от теплоаккумулирующей ячейки 4. Кроме кристаллических и металлических материалов, имеющих узкий температурный интервал плавления -затвердевания возможно применение аморфных веществ с необходимым соответствующим указанным выше требованиям интервалом температур изменения агрегатного состояния. При этом следует отметить, что процесс плавления аморфного вещества имеет переменную температуру, что позволяет в начальный период цикла получить больший перепад температур на поверхности теплообмена с воздухом и рабочим газом, так как температура в начале плавления ниже, а при застывании - выше средней температуры указанного цикла теплообмена, что позволяет повысить интенсивность и скорость теплообмена на начальной стадии каждой однонаправленной части теплообмена цикла, путем увеличения перепада температур.Execution of heat exchange cells 4 in the form of glasses 10 with external hexagonal surfaces 11 and with internal 12 surfaces of channels 5, in each of which an annular cavity 13 is made between the external hexagonal surface 11 and the internal surface 12 of the channel 5, inside of which there is a thermal storage substance 14, which, when operating temperature and heat supply has the ability to change its state of aggregation from solid to liquid, and when heat is removed, back again, that is, the thermal storage substance 14 provides the possibility of reciprocating vibrational heat exchange, which is carried out due to the heat of melting or solidification of the thermal storage substance 14, thus a return vibrational heat exchange due to the heat of melting or solidification of the thermal storage substance 14 with a melting point during heating and solidification during cooling or other change in the state of aggregation, for example, an amorphous thermal storage substance 14 in the working range clear temperatures of a high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of a power plant, which allows maintaining the maximum possible difference between gas or air and the inner surface of 12 channels 5 in glasses 10 of heat-exchange heat-storage cells 4, since its temperature cannot rapidly rise due to constant heat removal or heat supply involving a change in the state of aggregation of the thermal storage substance 14. This phenomenon also increases the efficiency and speed (that is, the time spent on transferring a unit of heat) of heat transfer in both directions of heat transfer, both from the cooled gas to each heat storage cell 4 and to the heated air from heat storage cell 4. In addition to crystalline and metallic materials having a narrow melting-solidification temperature range, it is possible to use amorphous substances with the necessary temperature range corresponding to the above requirements from changes in the state of aggregation. It should be noted that the melting process of an amorphous substance has a variable temperature, which allows at the initial period of the cycle to obtain a larger temperature difference on the surface of heat exchange with air and working gas, since the temperature at the beginning of melting is lower, and during solidification, it is higher than the average temperature of the specified cycle. heat transfer, which makes it possible to increase the intensity and rate of heat transfer at the initial stage of each unidirectional part of the heat transfer cycle by increasing the temperature difference.

При этом следует отметить, что температура плавления-застывания или другого изменения агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества 14 подбирается из тех соображений по ее выбору, которые определяют наибольший перепад температур на внутренней поверхности 12 канала 5 с учетом термического сопротивления внутренней стенки канала 5 каждого стакана 10 в указанных выше процессах, что должно повысить интенсивность теплопередачи и ее ускорение по времени.It should be noted that the melting-freezing point or other change in the state of aggregation of the thermal storage substance 14 is selected from those considerations of its choice, which determine the largest temperature difference on the inner surface 12 of the channel 5, taking into account the thermal resistance of the inner wall of the channel 5 of each glass 10 in the indicated above processes, which should increase the intensity of heat transfer and its acceleration in time.

Кроме этого внешняя шестигранная форма поверхности 11 каждого стакана 10 позволяет повысить жесткость и устойчивость к формоизменяющей деформации каждой теплоаккумулирующей теплообменной ячейки 4.In addition, the external hexagonal shape of the surface 11 of each glass 10 makes it possible to increase the rigidity and resistance to shape-changing deformation of each heat storage heat exchange cell 4.

Внутренняя кольцеобразная полость 13 может быть заполнена термоаккумулирующим веществом 14 не полностью, то есть с возможностью его свободного объемного расширения и сохранения формы внутренней поверхности 12 канала 5.The inner annular cavity 13 can be filled with the thermal storage substance 14 not completely, that is, with the possibility of its free volumetric expansion and maintaining the shape of the inner surface 12 of the channel 5.

Форма полости может быть выбрана, основываясь на различных требованиях к ней:The shape of the cavity can be chosen based on different requirements for it:

- во-первых это может определяться технологией изготовления теплообменных ячеек 4, например, в зависимости от массовости их изготовления это может быть штамповка при большой серии, тонкостенное точное литье при средней серии или точение при малой ее серии.- firstly, it can be determined by the technology of manufacturing heat exchange cells 4, for example, depending on the mass of their production, it can be stamping with a large series, thin-walled precision casting with an average series, or turning with a small series.

- во-вторых - материалом, который определяет технологию изготовления и последующую работу, так, например, алюминий, легок, дешев и технологичен при изготовлении, но не долговечен из-за своей малой прочности и низкой коррозионной стойкости при знакопеременных термомеханических воздействиях нагрева - охлаждения как от холодного воздуха и так в условиях воздействия горячих химически агрессивных выхлопных газов газовой турбины, а сталь - менее технологична, но более тяжела, прочна и стойка к указанным воздействиям и т.д.- secondly, the material that determines the manufacturing technology and subsequent work, for example, aluminum is lightweight, cheap and easy to manufacture, but not durable due to its low strength and low corrosion resistance under alternating thermomechanical effects of heating - cooling as from cold air and so on under the influence of hot chemically aggressive exhaust gases of a gas turbine, and steel is less technological, but more heavy, durable and resistant to the specified influences, etc.

- в-третьих - последовательностью и технологичностью сборки и последующей работы, так, например, выполнением замкнутой полости для термоаккумулирующего вещества, путем крепления каждой теплообменной ячейки 4 к дискам 2 и 3 в виде отдельных элементов, закрывающих выходные технологические отверстия полости 13, или их выполнение заодно с одним из дисков и т.д.- thirdly, by the sequence and manufacturability of assembly and subsequent work, for example, by making a closed cavity for a thermal storage substance, by attaching each heat exchange cell 4 to discs 2 and 3 in the form of separate elements that close the technological outlet openings of the cavity 13, or their implementation along with one of the disks, etc.

При этом термоаккумулирующее вещество 14 в каждой теплообменной ячейке 4 позволяет поддерживать температуру внутренней поверхности 12 канала 5 практически постоянной для каждой теплообменной ячейки 4, так как очевидно, что с учетом создания необходимого перепада температур путем создания достаточного температурного напора при подводе-отводе тепла для изменения агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества 14 повышается интенсивность и скорость теплообмена. Чем тоньше будет стенка между кольцеобразной полостью 13 внутренней поверхностью 12 канала 5, тем меньше будет потребный температурный напор. Жесткость стакана 10 должна при этом поддерживаться необходимыми расчетными прочностью, жесткостью и устойчивостью внешней формы шестигранной поверхности 11 и торцевых поверхностей каждого стакана 10, которые в меньшей степени участвуют в переменном по направлению движения теплопотока в возвратно колебательном теплообмене.In this case, the thermal storage substance 14 in each heat exchange cell 4 makes it possible to maintain the temperature of the inner surface 12 of the channel 5 practically constant for each heat exchange cell 4, since it is obvious that, taking into account the creation of the necessary temperature difference by creating a sufficient temperature difference in the supply and removal of heat to change the aggregate state of the thermal storage substance 14 increases the intensity and rate of heat transfer. The thinner the wall between the annular cavity 13 and the inner surface 12 of the channel 5 is, the less the required temperature head will be. The stiffness of the nozzle 10 should be maintained by the required design strength, stiffness and stability of the outer shape of the hexagonal surface 11 and the end surfaces of each nozzle 10, which are less involved in the alternating direction of heat flow in the reciprocating vibrational heat exchange.

Чем выше равномерность распределения температур воздуха и газа по дискам 2 и 3, тем меньше неравномерность линейных, вдоль осей каналов стаканов изменения их длины, и меньше разность радиального удлинения дисков 2 и 3, вызывающая изгибные грибообразные деформации частей каркаса 1 и дисков 2 и 3, возникающая вследствие неравномерного нагрева на газовой и воздушной частях подогревателя. И соответственно можно поддерживать меньший зазор в лабиринтных уплотнениях и уменьшить перетечки между воздушным и газовым потоками.The higher the uniformity of the distribution of air and gas temperatures along the disks 2 and 3, the less the unevenness of the linear changes in their length along the axes of the nozzle channels, and the less the difference in the radial elongation of the disks 2 and 3, which causes flexural mushroom deformations of parts of the frame 1 and disks 2 and 3, resulting from uneven heating on the gas and air parts of the heater. And accordingly, it is possible to maintain a smaller gap in the labyrinth seals and reduce the flow between air and gas flows.

При этом маленькую неравномерность размеров указанных частей каркаса 1 подогревателя дополнительно можно компенсировать изменением и/или адаптацией формы поверхности лабиринтных уплотнений 6 и 7, сделав их упруго деформируемыми, например, выполнив их из силикона с термостойким и износостойким покрытием из силицированного пирографита.In this case, a small unevenness in the dimensions of these parts of the frame 1 of the heater can be additionally compensated for by changing and / or adapting the shape of the surface of the labyrinth seals 6 and 7, making them elastically deformable, for example, by making them of silicone with a heat-resistant and wear-resistant coating of siliconized pyrographite.

Выполнение горячего 2 и холодного 3 торцевых дисков из материалов, отношение коэффициентов линейного расширения материалов которых обратно пропорционально отношению приростов средних рабочих температур дисков 2 и 3. Такое выполнение дисков 2 и 3 позволяет достичь расчетным или опытным путем минимизации отклонений от цилиндрической формы каркаса 1 высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки в его рабочем состоянии в условиях постоянного изменения температур поверхностей дисков во время возвратно колебательного теплообмена, а как уже указывалось, что на горячем 2 и холодном 3 дисках равномерность температурного поля будет так же поддерживаться автоматически за счет теплопередачи и попеременного нагрева - охлаждения дисков в том числе и за счет возвратно колебательного теплообмена, попеременно направленного теплоперетока с участием термостабилизирующего воздействия термоаккумулирующего вещества 14 в стаканах 10 теплообменных ячеек 4. Синхронные термические деформации частей дисков 2 и 3, находящихся под воздействием переменных по температуре газового и воздушного потоков не могут привести к чрезмерным внутренним напряжениям в дисках, та как они будут изменять свои размеры пропорционально температуре на их поверхности, то есть части дисков, находящиеся под воздействием горячего газа будут немного больше холодных частей, находящихся под действием холодного воздуха, но общая овализованная цилиндричность дисков 2 и 3 не нарушит общую работоспособность каркаса, так как при расчете и изготовлении дисков 2 и 3 - каркаса 1 радиальные зазоры между ним и корпусом обязательно должны выбираться заведомо больше возможных рабочих термических деформаций каркаса 1. По этой причине диски могут быть выполнены с меньшей конструктивной прочностью и материалоемкостью. При этом следует отметить, что плоско параллельность частей дисков, к которым примыкают радиальные и окружные уплотнения, установленные на корпусе, будет в пределах конструктивных рабочих зазоров, что не позволит нарушить их работоспособность, так как почти равное радиальное изменение размеров дисков 2 и 3 путем ранее указанного выбора коэффициентов их линейного удлинения должно обеспечивать в возвратно колебательном теплообмене цилиндрическую форму каркаса 1 при изменении температур, то есть устранение или уменьшение возможности грибообразной деформации каркаса 1.Making hot 2 and cold 3 end disks from materials, the ratio of the linear expansion coefficients of the materials of which is inversely proportional to the ratio of the increments in the average operating temperatures of disks 2 and 3. a disk regenerative heater of the working fluid of a power plant in its working condition under conditions of constant changes in the temperatures of the surfaces of the disks during the reciprocating oscillatory heat exchange, and as already indicated that on the hot 2 and cold 3 disks, the uniformity of the temperature field will also be automatically maintained due to heat transfer and alternating heating - cooling of disks, including due to reciprocating vibrational heat transfer, alternately directed heat flow with the participation of the thermostabilizing effect of the thermal storage substance 14 in the heat transfer cups 10 nny cells 4. Synchronous thermal deformations of the parts of the disks 2 and 3, which are under the influence of gas and air flows variable in temperature, cannot lead to excessive internal stresses in the disks, since they will change their dimensions in proportion to the temperature on their surface, that is, parts of the disks , under the influence of hot gas will be slightly larger than the cold parts under the influence of cold air, but the general ovalized cylindricity of disks 2 and 3 will not disrupt the overall performance of the frame, since when calculating and manufacturing disks 2 and 3, frame 1 has radial gaps between it and the body must necessarily select a higher than the possible working thermal deformations of the frame 1. For this reason, the discs can be made with lower structural strength and material consumption. It should be noted that the plane parallelism of the parts of the disks, which are adjacent to the radial and circumferential seals installed on the body, will be within the design working clearances, which will not allow them to disrupt their performance, since the almost equal radial change in the dimensions of disks 2 and 3 by way of earlier the specified choice of the coefficients of their linear elongation should ensure in the reciprocating vibrational heat exchange the cylindrical shape of the frame 1 with temperature changes, that is, the elimination or reduction of the possibility of mushroom-like deformation of the frame 1.

При этом теплообменные ячейки выполняют в виде стаканов с внешними шестигранными поверхностями 11 и с внутренними поверхностями 12 каналов 5 и устанавливают между торцевыми дисками 2 и 3, по меньшей мере, с одной точкой 8 жесткого крепления на каждом диске 2 или 3, каждые две точки 8 жесткого крепления стаканов 10 на соседних дисках 2 и 3 располагают в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной и/или тангенциальной к ней плоскости сечения дисков 2 и 3, проходящей через ось симметрии каждого стакана 10, а зазор между стаканами 10 выбирают с возможностью их свободного взаимного расширения при максимальной рабочей температуре. Эти признаки позволяют при одинаковых (как в аналогах и прототипе) температурах на поверхностях горячего 2 и холодного 3 дисков получить одинаковое линейное расширение горячего диска 2 при высокой рабочей температуре за счет малого коэффициента линейного расширения его материала и относительно большое линейное расширение холодного диска 3 с более высоким коэффициентом линейного расширения материала, что при правильном выборе коэффициентов линейного расширения материалов холодного 3 и горячего 2 торцевых дисков обратно пропорциональным отношению приросту средних рабочих температур дисков приведет к тому, что их абсолютные линейные увеличения размеров при расчетных или выбранных рабочих температурах будут практически одинаковыми, а общие грибообразные деформации каркаса 1 будут минимальными. Приростом средних рабочих температур дисков выбирают разности соответствующих абсолютных рабочих температур за вычетом абсолютной начальной температуры нерабочего исходного состояния каркаса 1. Кроме ранее указанных свойств такие признаки позволяют достичь минимальных тангенциальных деформаций и радиальных смещений теплообменных ячеек 4 относительно дисков 2 и 3 при периодически меняющемся поле температур, что должно повысить вследствие этого, их устойчивость и работоспособность в рабочем диапазоне температур, а стабильный прямой и обратный переток тепла от каждого диска 2 или 3 к каждой теплообменной ячейке 4 и обратно при возвратно колебательном теплообмене позволяет повысить стабильность усредненного температурного поля каждого диска. Для этого можно улучшить тепловой контакт торцевых поверхностей стаканов 10 и дисков 2 и 3, например, путем соединения их пайкой легко деформирующимся пластичным припоем. Это справедливо для относительно небольшого перепада температур меду горячим газом и холодным воздухом.In this case, the heat exchange cells are made in the form of glasses with external hexagonal surfaces 11 and with internal surfaces 12 of channels 5 and are installed between the end discs 2 and 3, with at least one point 8 of rigid attachment on each disk 2 or 3, every two points 8 rigid attachment of glasses 10 on adjacent disks 2 and 3 are located in the diametrical plane of the section of their bases, located in the radial and / or tangential plane of the section of disks 2 and 3, passing through the axis of symmetry of each glass 10, and the gap between the glasses 10 is selected with the possibility their free mutual expansion at the maximum operating temperature. These features allow at the same (as in analogs and prototype) temperatures on the surfaces of the hot 2 and cold 3 discs to obtain the same linear expansion of the hot disc 2 at a high operating temperature due to the small coefficient of linear expansion of its material and a relatively large linear expansion of the cold disc 3 with more a high coefficient of linear expansion of the material, which, with the correct choice of the coefficients of linear expansion of the materials of the cold 3 and hot 2 end disks, is inversely proportional to the ratio of the increase in the average operating temperatures of the disks will lead to the fact that their absolute linear increases in size at the calculated or selected operating temperatures will be practically the same the general mushroom-like deformations of the frame 1 will be minimal. By increasing the average operating temperatures of the disks, the differences of the corresponding absolute operating temperatures minus the absolute initial temperature of the inoperative initial state of the frame 1 are chosen. In addition to the previously indicated properties, such features allow achieving minimum tangential deformations and radial displacements of heat exchange cells 4 relative to disks 2 and 3 with a periodically changing temperature field, which should therefore increase their stability and performance in the operating temperature range, and a stable forward and reverse flow of heat from each disk 2 or 3 to each heat exchange cell 4 and back with reciprocating vibrational heat transfer allows increasing the stability of the averaged temperature field of each disk. For this, it is possible to improve the thermal contact of the end surfaces of the nozzles 10 and the disks 2 and 3, for example, by connecting them by soldering with an easily deformable plastic solder. This is true for a relatively small temperature difference between hot gas and cold air.

Если теплообменные ячейки выполняют в виде стаканов 10 с внешними шестигранными поверхностями 11 и с внутренними поверхностями 12 каналов 5 и устанавливают их между торцевыми дисками 2 и 3, по меньшей мере с одной точкой 8 жесткого крепления на каждом диске 2 или 3, а, по меньшей мере, каждые две точки 8 жесткого крепления стаканов 10 на соседних дисках 2 и 3 располагают в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной и/или тангенциальной к ней плоскости сечения соответствующего из дисков 2 или 3, проходящей через ось симметрии каждого стакана 10, то этим достигается устранение воздействие взаимных тепловых деформаций ячеек 4 на торцевые диски 2 и 3 при весьма значительном перепаде температур по длине каждой ячейки 4, так как торцевые поверхности стаканов 10, соприкасающиеся с соответствующим диском 2 или 3 имеют возможность свободного линейного расширения и это не вызывает грибообразную деформацию указанных дисков. Расположение точек 8 жесткого крепления стаканов 10 теплообменных ячеек 4 на соседних дисках 2 или 3 со стороны шестигранной поверхности 11 в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной плоскости сечения дисков 2 или 3, то есть в плоскости, проходящей через ось их вращения в радиальном направлении, позволяет достичь минимального перепада температур между указанными точками, так как эти точки одновременно начинают подвергаться воздействию соответствующего потока воздуха или газа и будут находиться в близких температурных условиях в течение всего процесса периодического возвратно колебательного теплообмена даже если они будут находиться на одном диске.If the heat exchange cells are made in the form of glasses 10 with external hexagonal surfaces 11 and with internal surfaces 12 of the channels 5 and install them between the end discs 2 and 3, with at least one point 8 of rigid attachment on each disc 2 or 3, and at least at least, every two points 8 of rigid attachment of glasses 10 on adjacent disks 2 and 3 are located in the diametrical plane of the section of their bases, located in the radial and / or tangential plane of the section corresponding to it of the disks 2 or 3, passing through the axis of symmetry of each glass 10, then this is achieved by eliminating the effect of mutual thermal deformations of cells 4 on the end disks 2 and 3 with a very significant temperature difference along the length of each cell 4, since the end surfaces of the glasses 10 in contact with the corresponding disk 2 or 3 have the possibility of free linear expansion and this does not cause mushroom-like deformation of these discs. The location of the points 8 of the rigid attachment of the glasses 10 of the heat exchange cells 4 on adjacent discs 2 or 3 from the side of the hexagonal surface 11 in the diametrical plane of the section of their bases located in the radial plane of the section of the discs 2 or 3, that is, in the plane passing through the axis of their rotation in the radial direction, allows you to achieve a minimum temperature difference between the specified points, since these points simultaneously begin to be exposed to the corresponding flow of air or gas and will be in similar temperature conditions during the entire process of periodic reciprocating vibrational heat exchange, even if they are on the same disk.

Расположение точек жесткого крепления 8 стаканов 10 теплообменных ячеек 4 на соседних дисках 2 и 3 в зоне цилиндрической поверхности стаканов позволяет снизить термические деформации стаканов 10, так как их температура поддерживается постоянной за счет изменения агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества 14 в кольцеобразной полости 13 каждого стакана 10, а соответствующие противолежащие части дисков 2 и 3 при этом могут синхронно изменять свои размеры при воздействии горячего газа или холодного воздуха.The location of the points of rigid attachment of 8 glasses 10 heat exchange cells 4 on adjacent discs 2 and 3 in the area of the cylindrical surface of the glasses allows to reduce thermal deformations of the glasses 10, since their temperature is kept constant due to the change in the state of aggregation of the thermal storage substance 14 in the annular cavity 13 of each glass 10, and the corresponding opposite parts of the disks 2 and 3 can simultaneously change their dimensions when exposed to hot gas or cold air.

Не равное удлинение и овализация частей дисков 2 и 3, находящихся под воздействием горячего газа или холодного воздуха, имеет возможность компенсации синхронного смещения стаканов 10 теплообменных ячеек 4 за счет их двухточечного крепления к дискам 2 и 3. При этом возникновение усталостных трещин не будет опасным вследствие малых деформаций этих креплений, так как оппозитно и параллельно расположенные части дисков 2 и 3, находящихся под воздействием соответственно горячего газа или холодного воздуха, будут синхронно удлиняться на почти равные величины, а их деформации будут вызываться только неравномерностью поля их температур, которая будет незначительной.Unequal elongation and ovalization of the parts of the disks 2 and 3, which are under the influence of hot gas or cold air, has the ability to compensate for the synchronous displacement of the glasses 10 of the heat exchange cells 4 due to their two-point attachment to the disks 2 and 3. In this case, the occurrence of fatigue cracks will not be dangerous due to small deformations of these fasteners, since the oppositely and parallel parts of the disks 2 and 3, which are under the influence of hot gas or cold air, respectively, will synchronously lengthen by almost equal values, and their deformations will be caused only by the unevenness of their temperature field, which will be insignificant.

Расположение точек 8 жесткого крепления стаканов 10 теплообменных ячеек 4 на соседних дисках 2 или 3 в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в тангенциальной к радиальной плоскости сечения дисков 2 и 3, позволяет достичь заданного перепада температур между указанными точками, так как эти точки расположены в близких или одинаковы условиях воздействия соответствующего потока воздуха или газа для выбранной внутренней поверхности 12 канала 5 каждой теплообменной ячейки 4 и будут находиться в близких по перепаду температур температурных условиях в течение всего процесса теплообмена, потому что часть потока воздуха или газа, находящаяся в указанном канале 5 теплообменной ячейки 4 будет иметь практически одинаковое распределение температур по длине канала 5, вследствие чего деформации формы каждой ячейки 4 в отдельности и всех ячеек 4 вместе не приведут к изменению формы каркаса 1, а вызовут лишь соответствующий поворот в тангенциальном направлении точек 8 жесткого крепления на одном торцевом диске относительно другого. Деформации взаимного положения дисков 2 и 3 из-за изменения длины теплообменных ячеек 4 будут не значительны, так как градиент распределения температур по длине стаканов 10 не будет менять знак, а средняя температура шестигранной поверхности 11 стаканов 10 каркаса 1 и соответственно его массивной части, примыкающей к шестигранной поверхности 11 стакана 10 за цикл будет меняться незначительно, а перепады температуры на рабочей внутренней поверхности 12 каналов 5 стаканов 10 будут приводить к прямой () или обратной) (бочкообразной форме изменения их стенок, что при достаточной массе стакана будет незначительно влиять на его рабочую длину.The location of the points 8 of the rigid attachment of the glasses 10 of the heat exchange cells 4 on adjacent discs 2 or 3 in the diametrical plane of the section of their bases, located in the tangential to the radial plane of the section of the discs 2 and 3, makes it possible to achieve a given temperature difference between the indicated points, since these points are located close or the same conditions of exposure to the corresponding air or gas flow for the selected inner surface 12 of the channel 5 of each heat exchange cell 4 and will be in temperature conditions close to the temperature difference during the entire heat exchange process, because part of the air or gas flow located in the specified channel 5 the heat exchange cell 4 will have practically the same temperature distribution along the length of the channel 5, as a result of which the deformations of the shape of each cell 4 separately and of all cells 4 together will not lead to a change in the shape of the frame 1, but will only cause a corresponding rotation in the tangential direction of the points 8 of the rigid support on one end disk relative to the other. Deformations of the mutual position of disks 2 and 3 due to a change in the length of the heat exchange cells 4 will be insignificant, since the temperature distribution gradient along the length of the glasses 10 will not change sign, and the average temperature of the hexagonal surface 11 of the glasses 10 of the frame 1 and, accordingly, its massive part, adjacent to the hexagonal surface 11 of the glass 10 per cycle will change insignificantly, and the temperature drops on the working inner surface of the 12 channels 5 of the glasses 10 will lead to direct () or reverse) (barrel-shaped changes in their walls, which, with a sufficient mass of the glass, will insignificantly affect it working length.

Изменение объема при изменении агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества 14 в кольцеобразной полости 13 стакана 10 может быть компенсировано за счет деформации тонкой цилиндрической стенки 12, примыкающей к поверхности 12 внутреннего канала 5 в стакане 10 путем придания ей прямой () или обратной) (бочкообразной формы изменения их цилиндрических стенок. При этом наибольшая бочкообразность может создаваться на наиболее тонкой части внутренней цилиндрической стенки, примыкающей к поверхности 12 канала 5.The change in volume with a change in the aggregate state of the thermal storage substance 14 in the annular cavity 13 of the glass 10 can be compensated for by deformation of the thin cylindrical wall 12 adjacent to the surface 12 of the inner channel 5 in the glass 10 by giving it a direct () or reverse) (barrel-shaped change in their In this case, the greatest barrel shape can be created on the thinnest part of the inner cylindrical wall adjacent to the surface 12 of the channel 5.

При этом движение потоков воздуха и газов с близкими температурами в зоне радиальных 6 и окружных 7 уплотнений ротора, установленных на корпусе вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки, и выполнение этих уплотнений лабиринтными, при указанных выше условиях позволяет достичь минимального зазора и высокой эффективного бесконтактного уплотнения вследствие минимизации грибообразной деформации каркаса 1 и поддержания цилиндрической формы при возвратно колебательном теплообмене.At the same time, the movement of air and gas streams with close temperatures in the zone of radial 6 and circumferential 7 rotor seals installed on the body of a rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant, and the design of these seals labyrinth, under the above conditions allows you to achieve a minimum gap and a high effective contactless seals due to minimization of mushroom-like deformation of the frame 1 and maintaining a cylindrical shape during reciprocating vibrational heat transfer.

Выполнение зазоров между шестигранными стенками 11 стаканов 10 каркаса 1 вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки, которые выбирают из условия возможности обеспечения свободного взаимного радиального расширения от оси симметрии каждого стакана 10 относительно других при его максимальной рабочей температуре без возможности их взаимного контакта и соответственно без появления возможности контактной деформации, такое выполнение исключит деформации от неравномерного нагрева поверхностей дисков 2 и 3 и массивной части стаканов 10.The execution of gaps between the hexagonal walls 11 of the glasses 10 of the frame 1 of the rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant, which are selected from the condition of the possibility of providing free mutual radial expansion from the symmetry axis of each glass 10 relative to the others at its maximum operating temperature without the possibility of their mutual contact and, accordingly, without the appearance of the possibility of contact deformation, such an implementation will eliminate deformations from uneven heating of the surfaces of the disks 2 and 3 and the massive part of the glasses 10.

Предложение поясняется чертежами, на которых показаны:The proposal is illustrated by drawings, which show:

На Фиг. 1 показан частичный разрез каркаса высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки по близко расположенным теплообменным ячейкам;FIG. 1 shows a partial section of the frame of a high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of a power plant along closely spaced heat exchange cells;

На Фиг. 2 показан в изометрии схематический вид каркаса высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки с комплексом уплотнений и частичным разрезом;FIG. 2 is a schematic perspective view of a frame of a high-temperature rotating disk regenerative heater of a working fluid of a power plant with a complex of seals and a partial section;

На Фиг. 3 частично показана схема энергетической установки с горелочным устройством и с размещенным в нем высокотемпературным вращающимся дисковым регенеративным подогревателем рабочего тела энергетической установки, предназначенным для подогрева воздуха и испарения жидкого топлива;FIG. 3 partially shows a diagram of a power plant with a burner device and with a high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant located in it, designed for heating air and evaporating liquid fuel;

На Фиг. 4 показана схема микротурбинной гибридной силовой установки для генерирования электрического тока и приблизительное распределение температур воздушного и газового потоков в ней по регенеративному подогревателю рабочего тела.FIG. 4 shows a diagram of a microturbine hybrid power plant for generating electric current and an approximate temperature distribution of air and gas flows in it over a regenerative heater of a working fluid.

На фиг. 1 и 2 показана принципиальная конструкция каркаса вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки, безотносительно конструктивных особенностей ее выполнения и компоновки энергетической установки.FIG. 1 and 2 show the basic structure of the frame of the rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant, irrespective of the design features of its implementation and the layout of the power plant.

Высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела энергетической установки содержит корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками (см. Фиг. 3) и размещенный в нем ротор, включающий (см. Фиг. 1 и 2) каркас 1, состоящий из горячего 2 и холодного 3 торцевых дисков и теплообменных ячеек 4 с внутренними каналами 5, и установленный в корпусе подогревателя с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки 4 в противотоке соответственно входного и выходного воздушных (поток воздуха условно показан белой стрелкой) и входного и выходного газовых патрубков (поток газа условно показан зачерненной стрелкой) корпуса, причем высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела энергетической установки выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска 2 со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска 3-е выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски 2 и 3 и каналы 5 теплообменных ячеек 4 и разделены по горячему 2 и холодному 3 дискам соответствующими радиальными 6 и окружными 7 уплотнениямии, размещенными на корпусе (условно не показан), причем радиальные 6 и окружные 7 уплотнения ротора размещены на корпусе и выполнены лабиринтными. Горячий 2 и холодный 3 торцевые диски выполнены из материалов, отношение коэффициентов линейного расширения которых выполнено обратно пропорциональным отношению приростов средних рабочих температур соответствующих торцевых дисков 2 и 3. Под приростом температуры надо понимать разность между соответствующей рабочей температурой каждого диска и выбранной начальной температурой холодного состояния, например, такой как комнатная температура, которая обычно принимается равной 20°С. Теплообменные ячейки 4 установлены между торцевыми дисками 2 и 3 и выполнены в виде стаканов 10 с внешними шестигранными поверхностями 11 и с внутренними поверхностями 12 каналов 5, в каждом из которых между поверхностями указаных частей выполнена кольцеобразная полость 13, внутри которой размещено термоаккумулирующее вещество 14, при рабочей температуре и подводе тепла меняющее свое агрегатное состояние с твердого на жидкое, а при отводе тепла - обратно, таким образом каждая теплообменная ячейка 4 выполнена с возможностью возвратно колебательного теплообмена, путем изменения агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества с возможностью путем отбора тепла от горячего рабочего газа термоаккумулирующим веществом 14 за счет тепла его плавления, и путем отдачи тепла застывания термоаккумулирующего вещества - подогрева им холодного воздуха.The high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant contains a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes (see Fig. 3) and a rotor located therein, including (see Figs. 1 and 2) frame 1, consisting of hot 2 and cold 3 end disks and heat exchange cells 4 with internal channels 5, and installed in the heater body with the possibility of rotation and alternate communication through its heat exchange cells 4 in countercurrent, respectively, of the inlet and outlet air (the air flow is conventionally shown by a white arrow) and of the inlet and outlet gas nozzles (the gas flow is conventionally shown by a blackened arrow) of the housing, and the high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant is made with the possibility of communicating in counterflow, respectively, from the side of the hot disk 2 with the inlet gas nozzle and the outlet air nozzle, and from the side they are of the cold disk with the 3rd outlet gas and air inlet pipes, and the gas and air connections of the body are connected to each other through the corresponding disks 2 and 3 and channels 5 of the heat exchange cells 4 and are separated by hot 2 and cold 3 disks by the corresponding radial 6 and circumferential 7 seals , placed on the body (conventionally not shown), and the radial 6 and circumferential 7 seals of the rotor are placed on the body and made labyrinthine. Hot 2 and cold 3 end disks are made of materials, the ratio of the linear expansion coefficients of which is made inversely proportional to the ratio of the increments in the average operating temperatures of the corresponding end disks 2 and 3. The temperature rise should be understood as the difference between the corresponding operating temperature of each disk and the selected initial temperature of the cold state, for example, such as room temperature, which is usually taken equal to 20 ° C. Heat exchange cells 4 are installed between the end discs 2 and 3 and are made in the form of glasses 10 with external hexagonal surfaces 11 and with internal surfaces 12 of channels 5, in each of which an annular cavity 13 is made between the surfaces of these parts, inside which a thermal storage substance 14 is located, with operating temperature and heat supply, changing its state of aggregation from solid to liquid, and when heat is removed - back, thus each heat exchange cell 4 is made with the possibility of reciprocating vibrational heat exchange, by changing the state of aggregation of the thermal storage substance with the possibility of taking heat from the hot working gas by thermal storage substance 14 due to the heat of its melting, and by giving off the heat of solidification of the thermal storage substance - heating cold air by it.

При этом теплообменные ячейки 4 установлены между торцевыми дисками 2 и 3, по меньшей мере с одной точкой 8 жесткого крепления на каждом диске 2 и 3, а, по меньшей мере, каждые две точки 8 жесткого крепления стаканов 10 на соседних дисках 2 и 3 расположены в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной и/или тангенциальной к ней плоскости сечения дисков 2 и 3, проходящей через ось симметрии каждого стакана 10, а зазор 9 между шестигранными поверхностями 11 смежных стаканов 10 теплообменных ячеек 4 выбран из условия достижения возможности их свободного взаимного расширения при максимальной рабочей температуре.In this case, the heat exchange cells 4 are installed between the end discs 2 and 3, with at least one point 8 of rigid attachment on each disc 2 and 3, and at least every two points 8 of the rigid attachment of the glasses 10 on adjacent discs 2 and 3 are located in the diametral plane of the section of their bases, located in the radial and / or tangential plane of the section of disks 2 and 3 to it, passing through the axis of symmetry of each glass 10, and the gap 9 between the hexagonal surfaces 11 of adjacent glasses 10 of the heat exchange cells 4 is selected from the condition of achieving the possibility of them free mutual expansion at maximum operating temperature.

Теплообменные ячейки 4 выполнены в виде стаканов 10 с внешними шестигранными поверхностями 11 и с внутренними поверхностями 12 каналов 5, в каждом из которых между указанными поверхностями выполнена кольцеобразная полость 13, которая заполнена термоаккумулирующим веществом 14, которое при рабочем диапазоне температур и подводе тепла способно менять свое агрегатное состояние с твердого на жидкое, а при отводе тепла - обратно, то есть термоаккумулирующее вещество обеспечивает возможность возвратно колебательного теплообмена, путем изменения агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества с возможностью путем передачи в прямом порядке тепла от рабочего газа в теплообменные ячейки за счет отбора тепла его плавления термоаккумулирующим веществом 14, и в обратном порядке - путем отдачи термоаккумулирующим веществом 14 тепла его застывания - для подогрева холодного воздуха, то есть возвратно колебательный процесс теплообмена, при котором термоаккумулирование происходит за счет отбора тепла его плавления от горячего газа, а возврат холодному воздуху термоаккумилированного тепла - путем отдачи тепла застывания или другого изменения агрегатного состояния, например, из кристаллического и/или аморфного в жидкое.Heat exchange cells 4 are made in the form of glasses 10 with external hexagonal surfaces 11 and with internal surfaces 12 of channels 5, in each of which an annular cavity 13 is made between these surfaces, which is filled with a thermal storage substance 14, which is capable of changing its the state of aggregation from solid to liquid, and when heat is removed - back, that is, the thermal storage substance provides the possibility of reciprocating vibrational heat exchange by changing the state of aggregation of the thermal storage substance with the possibility of transferring heat from the working gas in the direct order to the heat exchange cells due to the extraction of the heat of its melting thermal storage substance 14, and in the reverse order - by giving off the heat of its solidification by the thermal storage substance 14 - for heating cold air, that is, a reciprocating oscillatory process of heat exchange, in which thermal storage occurs due to the extraction of heat and its melting from hot gas, and the return of thermally accumulated heat to cold air - by giving off the heat of solidification or other change in the state of aggregation, for example, from crystalline and / or amorphous to liquid.

Термин «кольцеобразная полость» подразумевает в наиболее простом случае выполнение замкнутой полости с поверхностями в виде прямого круглого цилиндра со стороны единичного внутреннего канала и прямого шестигранного цилиндра с внешней стороны каждого стакана, то есть цилиндра общего вида с прямолинейной образующей и шестигранной направляющей, в том числе и со скругленными углами, сопряженными между собой любыми из известных поверхностей, например, плоскими или половинками торообразных. В общем случае форма кольцеобразной полости 13 может быть и любой другой, определяемой технологическими возможностями производства, например, с нескольким внутренними каналами 5 в каждом стакане. В общем случае термин «кольцеобразная полость» подразумевает только то, что она расположена вокруг каждого внутреннего канала 5 и ограничена с внешней стороны стенкой, примыкающей к шестигранной поверхности 11 соответствующего стакана 10, а с внутренней стороны стенкой с внутренней поверхностью 12 канала 5.The term "annular cavity" means, in the simplest case, the execution of a closed cavity with surfaces in the form of a straight circular cylinder on the side of a single internal channel and a straight hexagonal cylinder on the outside of each glass, that is, a cylinder of general appearance with a straight generatrix and a hexagonal guide, including and with rounded corners, mated to each other by any of the known surfaces, for example, flat or toroidal halves. In the general case, the shape of the annular cavity 13 can be any other, determined by the technological possibilities of production, for example, with several internal channels 5 in each glass. In the general case, the term "annular cavity" means only that it is located around each internal channel 5 and is bounded on the outside by a wall adjacent to the hexagonal surface 11 of the corresponding glass 10, and on the inside by a wall with an internal surface 12 of the channel 5.

На Фиг. 1 показаны стаканы 10 теплообменных ячеек 4, которые жестко закреплены на дисках 2 и 3 в точках жесткого крепления 8 с возможностью образования между внешними сопряженными шестигранными поверхностями 11 стаканов 10 зазоров 9, которые в свою очередь выбираются из условия свободного радиального взаимного (возможно симметричного) расширения стаканов 10 от их осей (показаны условно штрих-пунктирными линиями), так как реальная величина смещения каждого стакана 10 относительно оси зависит от мест жесткого крепления соответствующего стакана 10. Так, например, при радиальном попарном жестком креплении стакана 10 к каждому диску 2 или 3 из-за разницы местных температур и коэффициентов теплового расширения стаканов 10 и дисков 2 или 3 будет происходить овализация формы стакана 10 и местная деформация с изменением формы каналов 5, а диски 2 и 3 свою общую форму изменят незначительно, потому что при достаточной длине стакана 10 в каркасе 1 он под действием не одинаковых температур от воздействия горячего газа и холодного воздуха синхронного формоизменения дисков по типу овализации и каждого отдельного стакана 10 теплообменной ячейки 4, то есть отдельный стакан 10 может слегка изогнуться, не значительно влияя на цилиндрическую форму всего каркаса 1. Расположение, по меньшей мере, двух точек жесткого крепления стаканов теплообменных ячеек 4 на соседних дисках 2 и 3 в диаметральной плоскости сечения оснований стаканов 10 теплообменных ячеек 4, расположенной в тангенциальной к ней плоскости сечения дисков 2 и 3, т.е. в плоскости перпендикулярной радиальной плоскости сечения, позволяет достичь минимального перепада температур между указанными точками, так как эти точки расположены в близких или одинаковы условиях воздействия воздуха или газа для выбранной рабочей внутренней поверхности 12 канала 5 каждой теплообменной ячейки 4 и будут находиться в относительно близких температурных условиях в течение всего процесса теплообмена, потому что часть потока воздуха или газа, находящаяся в указанном канале 5 стакана 10 теплообменной ячейки 4 будет иметь практически одинаковое распределение температур по длине ее внутреннего канала 5, вследствие чего термические деформации как в целом линейных размеров каркаса 1, так и формы каждой ячейки 4 в отдельности и всех ячеек вместе не приведут к изменению цилиндрической формы каркаса 1, а вызовут лишь при условии центрально симметричного их расположения относительно оси вращения каркаса 1 соответствующий поворот одного торцевого диска относительно другого или если средняя температура шестигранной поверхности 11 стаканов 10 теплообменных ячеек 4 каркаса 1 из-за массивности теплообменной части стаканов 10, стабилизации температуры их теплообмена путем плавления термоаккумулирующего вещества 14 и ограниченного времени цикла теплообмена будет меняться незначительно, а перепады температуры на рабочей внутренней поверхности 12 канала 5 и шестигранной поверхности 11 стаканов 10 будут приводить к прямой ( ) или обратной) (бочкообразной форме деформации стенки, примыкающей к внутренней поверхности 12 каналов 5, что при достаточной массе стакана 10 будет незначительно влиять на его рабочую длину. При попарно встречном расположении точек жесткого крепления стаканов, поворота не будет, а возможна лишь ранее указанная небольшая деформация стаканов 10. Наибольшая бочкообразность может создаваться на возможно наиболее тонкой стенке внутренней поверхности 12 цилиндрической стенки канала 5, так как она имеет достаточную гибкость, наименьшую жесткость и малое сопротивление к изменению формы.FIG. 1 shows the glasses 10 of the heat exchange cells 4, which are rigidly fixed on the disks 2 and 3 at the points of rigid attachment 8 with the possibility of forming between the outer mating hexagonal surfaces 11 of the glasses 10 gaps 9, which in turn are selected from the condition of free radial mutual (possibly symmetric) expansion glasses 10 from their axes (shown conventionally by dash-dotted lines), since the real value of the displacement of each glass 10 relative to the axis depends on the places of rigid attachment of the corresponding glass 10. For example, with radial pairwise rigid attachment of the glass 10 to each disk 2 or 3 due to the difference in local temperatures and coefficients of thermal expansion of glasses 10 and discs 2 or 3, the shape of the glass 10 will ovalize and local deformation with a change in the shape of channels 5, and discs 2 and 3 will change their overall shape slightly, because with a sufficient length of the glass 10 in frame 1, it is under the influence of not the same temperatures from the influence of g hot gas and cold air of synchronous shaping of the discs by the type of ovalization and each separate glass 10 of the heat exchange cell 4, that is, a separate glass 10 can bend slightly without significantly affecting the cylindrical shape of the entire frame 1. The location of at least two points of rigid attachment of the glasses heat exchange cells 4 on adjacent discs 2 and 3 in the diametrical plane of the section of the bases of the glasses 10 of the heat exchange cells 4, located in the tangential plane of the section of discs 2 and 3, i.e. in the plane perpendicular to the radial plane of the section, allows you to achieve a minimum temperature difference between the indicated points, since these points are located in close or identical conditions of exposure to air or gas for the selected working inner surface 12 of the channel 5 of each heat exchange cell 4 and will be in relatively close temperature conditions during the entire heat exchange process, because part of the air or gas flow located in the specified channel 5 of the glass 10 of the heat exchange cell 4 will have practically the same temperature distribution along the length of its internal channel 5, as a result of which thermal deformations are generally of the linear dimensions of the frame 1 and and the shape of each cell 4 separately and of all cells together will not lead to a change in the cylindrical shape of the frame 1, but will only cause them to be centrally symmetrical relative to the axis of rotation of the frame 1, the corresponding rotation of one end disk relative to the other, or if the average temperature of the hexagonal surface of 11 glasses 10 heat exchange cells 4 of the frame 1 due to the massiveness of the heat exchange part of the glasses 10, the stabilization of the temperature of their heat exchange by melting the thermal storage substance 14 and the limited time of the heat exchange cycle will change insignificantly, and the temperature drops on the working inner surface 12 of the channel 5 and the hexagonal surface 11 of the glasses 10 will lead to a direct () or reverse) (barrel-shaped deformation of the wall adjacent to the inner surface 12 of the channels 5, which, with a sufficient mass of the glass 10, will insignificantly affect its working length. With a pairwise opposite arrangement of the points of rigid attachment of the glasses, there will be no rotation, and only the previously indicated slight deformation of the glasses 10 is possible. The greatest barrel shape can be created on the possibly thinnest wall of the inner surface 12 of the cylindrical wall of the channel 5, since it has sufficient flexibility, the least rigidity and low resistance to shape change.

Очевидно, что в каждом стакане 10 теплообменной ячейки 4 внутренних каналов 5 может быть несколько, это определяется только требуемой интенсивностью теплообмена, которая в первую очередь определяется суммарной требуемой площадью теплообмена, то есть суммарной площадью внутренней поверхности 12 внутренних каналов 5 каждой теплообменной ячейки 4.It is obvious that in each glass 10 of the heat exchange cell 4 there can be several internal channels 5, this is determined only by the required heat exchange rate, which is primarily determined by the total required heat exchange area, that is, the total area of the inner surface 12 of the internal channels 5 of each heat exchange cell 4.

На Фиг. 2 на виде со стороны горячего диска 2 условно показаны зачерненной стрелкой поток газа, а белой стрелкой поток воздуха.FIG. 2, in the view from the side of the hot disk 2, the gas flow is conventionally shown with a blackened arrow, and an air flow with a white arrow.

Очевидно, что указанный высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела энергетической установки может быть использован во множестве вариантов в различных конструкциях энергетических установок, в том числе в качестве подогревателя для подогрева любого рабочего тела, такого как воздух, жидкое или газообразное топливо, например, в наиболее предпочтительной конструкциях горелок, при этом он может быть там же также использован как испаритель жидкого топлива энергетической установки и т.п. При этом технические результаты высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки будут определять его соответствующие свойства и положительные качества для каждого агрегата используемого вида энергетических установок, такие как высокая теплопередача и теплоотдача возвратно колебательного теплообмена от тепла плавления - застывания термоаккумулирующего вещества 14, ускорение указанного процесса из-за увеличенного перепада температур при теплообмене с термоаккумулирующим веществом 14 соответственно горячего газа или холодного воздуха, возникающего вследствие относительного постоянства температуры каждой внутренней поверхности 12 каждого канала 5 теплообменных ячеек 4, поддерживаемой изменением агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества 14, увеличенный срок службы каркаса 1 вследствие уменьшения термических деформаций несущих конструкций каркаса 1, за счет повышения постоянства температур указанных несущих конструктивных элементов путем их термофизической теплоизоляции, то есть стабилизации поля температур и сохранения равномерности поля температур на частях, то есть на внешних шестигранных поверхностях 11 стенок стаканов 10 теплообменных ячеек 4, несущих основную силовую нагрузку, примыкающих к шестигранным поверхностям 11 других несущих силовые нагрузки конструктивных элементов, например, торцевых дисков 2 и 3 при возвратно колебательном теплообмене и изменении режимов работы энергетической установки за счет устранения знакопеременного термического колебательного воздействия на несущие силовые нагрузки части стаканов 10 с шестигранными поверхностями 11 при нагреве и охлаждении теплообменных ячеек 4 путем сглаживания колебаний температуры вследствие поглощения термоаккумулирующим веществом 14 при его плавлении избытка тепла от горячего газа и отдачи холодному воздуху недостающего тому тепла термоаккумулирующим веществом 14 при его застывании.It is obvious that the specified high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant can be used in many variants in various designs of power plants, including as a heater for heating any working fluid, such as air, liquid or gaseous fuel, for example, in the most preferred burner designs, whereby it can also be used there as an evaporator for liquid fuel of a power plant and the like. At the same time, the technical results of a high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of a power plant will determine its corresponding properties and positive qualities for each unit of the type of power plant used, such as high heat transfer and heat transfer of reciprocating vibrational heat exchange from the heat of melting - solidification of the thermal storage substance 14, acceleration of the specified process due to the increased temperature difference during heat exchange with the thermal storage substance 14, respectively, of hot gas or cold air, arising due to the relative constancy of the temperature of each inner surface 12 of each channel 5 of the heat exchange cells 4, supported by a change in the aggregate state of the thermal storage substance 14, an increased service life of the frame 1 due to a decrease thermal deformations of the supporting structures of the frame 1, by increasing the constancy of the temperatures of the indicated supporting structures clear elements by their thermophysical thermal insulation, that is, stabilizing the temperature field and maintaining the uniformity of the temperature field on parts, that is, on the outer hexagonal surfaces 11 of the walls of the glasses 10 heat exchange cells 4 carrying the main power load, adjacent to the hexagonal surfaces 11 other bearing power loads of structural elements , for example, end disks 2 and 3 with reciprocating vibrational heat transfer and changing the operating modes of the power plant due to the elimination of the alternating thermal vibrational effect on the bearing power loads of the part of the glasses 10 with hexagonal surfaces 11 during heating and cooling of heat exchange cells 4 by smoothing temperature fluctuations due to absorption by thermal storage substance 14 during its melting of excess heat from the hot gas and return to cold air of the lack of heat by the thermal storage substance 14 when it solidifies.

На фиг. 3 показана конструкция высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки из предпочтительной области использования в составе горелочного устройства, определяемой указанными выше свойствами и техническими результатами, достигаемыми при использовании предложенного регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки, например, в виде частично представленной схемы установки с горелочным устройством и с размещенным в нем высокотемпературным вращающимся дисковым регенеративным подогревателем рабочего тела энергетической установки, предназначенным для подогрева дополнительного воздуха, испарения жидкого и/или подогрева газообразного топлива. Технические результаты и данная преимущественная область использования при этом будут определяться ранее указанными свойствами и достигаемыми регенеративным подогревателем рабочего тела техническими преимуществами, заключающимися в повышенной надежности, определяемой поддержанием формы каркаса регенеративного подогревателя при изменяющихся режимах работы установки и тепловой нагрузки на него и в его высоких удельных показателях, таких как теплоотдача на единицу объема или массы каркаса вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки, так как величина передачи тепла возвратно колебательного теплообмена и интенсивность теплопередачи в отдельной теплообменной ячейке при изменении агрегатного состояния вещества возвратно колебательного теплообмена намного выше, чем теплопередача нагрева - охлаждения твердого материала в теплообменной ячейке той же массы.FIG. 3 shows the design of a high-temperature rotating disk regenerative heater of a working fluid of a power plant from the preferred area of use as part of a burner device, determined by the above properties and technical results achieved when using the proposed regenerative heater of a working fluid of a power plant, for example, in the form of a partially presented scheme of an installation with a burner a device and with a high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant placed in it, designed for heating additional air, evaporating liquid and / or heating gaseous fuel. The technical results and this predominant area of use will be determined by the previously indicated properties and the technical advantages achieved by the regenerative heater of the working fluid, which consist in increased reliability, determined by maintaining the shape of the regenerative heater frame under varying operating modes of the installation and the thermal load on it and in its high specific indicators. , such as heat transfer per unit volume or mass of the frame of a rotating disk regenerative heater of the working fluid of a power plant, since the amount of heat transfer of the reciprocating vibrational heat exchange and the intensity of heat transfer in a separate heat exchange cell when the aggregate state of the substance of the reciprocal vibrational heat transfer changes is much higher than the heat transfer of heating - cooling solid material in a heat exchange cell of the same mass.

Горелочное устройство 17 (см. фиг. 3) включает патрубок подвода первичного воздуха (на фиг. 3 условно не показан), патрубок 15 подвода холодного дополнительного воздуха с холодной стороны 18 регенеративного подогревателя рабочего тела его вход в теплообменные ячейки 4 со стороны холодного диска 3 каркаса 1 высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки, внутри которого воздух подогревается от тепла теплообменных ячеек 4, при этом также может испаряться и подогреваться жидкое и/или газообразное топливо, которое в виде паров смешивается с дополнительным воздухом, выходит со стороны горячего диска 2 и через патрубок 16 подачи горячего дополнительного воздуха поступает в горелочное устройство 17, смешивается с первичным воздухом, воспламеняется, и с горячей стороны 19 поступает вновь через горячий диск 2 в теплообменные ячейки 4, нагревая их и снижая температуру рабочего тела перед основным распылителем топлива (показан условно пунктиром) горел очного устройства 17, что позволяет эффективно испарить жидкое и/или подогреть газообразное топливо и создать оптимальные условия для смешивания первичного воздуха и основного топлива, воспламенения и сгорания основной порции топливо-воздушной смеси. Регулирование расхода дополнительного воздуха и дополнительного количества топлива позволяет достичь оптимальных условий для испарения жидкой части топлива и/или подогрева газообразного (или газифицированного жидкого) топлива и последующего подогрева первичного воздуха вместе с порцией основного топлива во всем диапазоне расходов первичного воздуха. Средства указанного регулирования расходов дополнительного воздуха, дополнительного топлива, а также их соотношение с расходом первичного воздуха и величиной порции основного топлива общеизвестны, очень разнообразны, и по этой причине не могут быть целесообразно и подробно рассмотрены в объеме данного предлагаемого изобретения.The burner device 17 (see Fig. 3) includes a primary air supply pipe (not shown in Fig. 3), a pipe 15 for supplying cold additional air from the cold side 18 of the regenerative heater of the working fluid, its entrance to the heat exchange cells 4 from the side of the cold disk 3 frame 1 of a high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of a power plant, inside which the air is heated from the heat of heat exchange cells 4, while liquid and / or gaseous fuel can also be evaporated and heated, which is mixed with additional air in the form of vapors and comes out from the side of the hot disk 2 and through the branch pipe 16 for supplying hot additional air enters the burner device 17, mixes with the primary air, ignites, and from the hot side 19 enters again through the hot disk 2 into the heat exchange cells 4, heating them and reducing the temperature of the working fluid in front of the main fuel atomizer ( shown condition clearly dotted line) burner device 17, which allows you to effectively evaporate liquid and / or preheat gaseous fuel and create optimal conditions for mixing primary air and main fuel, ignition and combustion of the main portion of the fuel-air mixture. Adjusting the flow rate of additional air and additional amount of fuel allows you to achieve optimal conditions for the evaporation of the liquid part of the fuel and / or heating the gaseous (or gaseous liquid) fuel and subsequent heating of the primary air together with a portion of the main fuel over the entire range of primary air flow rates. Means of the specified regulation of the consumption of additional air, additional fuel, as well as their relationship with the consumption of primary air and the size of the portion of the main fuel are well known, very diverse, and for this reason cannot be expediently and in detail considered within the scope of this proposed invention.

Такое предпочтительное использование, то есть в теплоэнергетической установке внутри ее горелки, выполненной с высокотемпературным вращающимся дисковым регенеративным подогревателем рабочего тела, обусловлено свойствами, присущими предложенной конструкции подогревателя и основано на таких его свойствах, как саморегулируемость теплообмена, высокие надежность, работоспособность, повышенные удельные показатели тепловой отдачи теплообменных ячеек и ускоренный теплообмен в них.Such a preferred use, that is, in a heat and power plant inside its burner, made with a high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid, is due to the properties inherent in the proposed design of the heater and is based on such properties as self-regulation of heat transfer, high reliability, performance, increased specific heat recoil of heat exchange cells and accelerated heat transfer in them.

Так как в горелку трудно и не целесообразно встраивать средства регулирования системы управления подачей дополнительного воздуха и изменяющихся условий горения дополнительной порции топлива с целью дополнительного выравнивания поля температур на дисках каркаса ротора подогревателя, применяемого для предварительного подогрева первичного воздуха, так как этот процесс не требует особо точного регулирования, то будет достаточно саморегулирования процесса, достигаемого путем поддержания стабильной температуры дополнительного воздуха и дополнительной порции топлива на стадии их сгорания при изменении их расходов, путем использования большой теплопоглощающей способности термоаккумулирующего вещества. Конструкция же подогревателя должна быть при этом компактной, надежной и работоспособной в широком диапазоне расходов дополнительного воздуха и топлива. Все эти свойства и связанные с ними достигаемые технические результаты присущи предложенной конструкции каркаса высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки.Since it is difficult and unreasonable to build into the burner means for regulating the control system for the supply of additional air and the changing conditions of combustion of an additional portion of fuel in order to further equalize the temperature field on the disks of the rotor frame of the heater used for preheating the primary air, since this process does not require particularly precise regulation, then self-regulation of the process will be sufficient, achieved by maintaining a stable temperature of additional air and an additional portion of fuel at the stage of their combustion with a change in their costs, by using the large heat-absorbing capacity of the thermal storage substance. At the same time, the design of the heater must be compact, reliable and efficient in a wide range of additional air and fuel flow rates. All these properties and the associated technical results achieved are inherent in the proposed structure of the frame of the high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant.

В каждом из стаканов между внешней шестигранной поверхностью и поверхностью внутреннего канала выполнена кольцеобразная полость, внутри которой размещено термоаккумулирующее вещество 14, имеющее возможность при рабочей температуре, при подводе тепла изменения своего агрегатного состояния с твердого на жидкое, а при отводе тепла - обратно, таким образом каждая теплообменная ячейка 4 выполнена с возможностью возвратно колебательного теплообмена, путем изменения агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества 14 с возможностью за счет тепла его плавления отбора тепла от рабочего газа, а при застывании термоаккумулирующего вещества 14 - подогрева холодного воздуха, при этом теплообменные ячейки 4 установлены между торцевыми дисками 2 и 3 с возможностью жесткого крепления к дискам 2 и 3 в точках 8 жесткого крепления. Такое выполнение теплообменных ячеек 4 позволяет повысить эффективность теплообмена, так как стабильная температура внутренней поверхности 12 канала 5 каждой теплообменной ячейки 4 позволяет увеличить разность температур между ней и газом или воздухом и повысить тепловой напор при теплопередаче, что ускоряет процесс теплообмена. Кроме кристаллических и металлических материалов, имеющих узкий температурный интервал плавления - затвердевания возможно применение аморфных веществ с необходимым, соответствующим указанным выше требованиям интервалом температур изменения агрегатного состояния.In each of the glasses, between the outer hexagonal surface and the surface of the inner channel, an annular cavity is made, inside which there is a thermal storage substance 14, which, at the operating temperature, when heat is supplied, changes its state of aggregation from solid to liquid, and when heat is removed, back, thus each heat exchange cell 4 is made with the possibility of reciprocating vibrational heat exchange by changing the aggregate state of the thermal storage substance 14 with the possibility of extracting heat from the working gas due to the heat of its melting, and when the thermal storage substance 14 solidifies, heating the cold air, while the heat exchange cells 4 are installed between the end drives 2 and 3 with the possibility of hard attachment to drives 2 and 3 at points 8 of the hard mount. Such a design of the heat exchange cells 4 makes it possible to increase the efficiency of heat exchange, since the stable temperature of the inner surface 12 of the channel 5 of each heat exchange cell 4 makes it possible to increase the temperature difference between it and gas or air and to increase the heat head during heat transfer, which accelerates the heat exchange process. In addition to crystalline and metallic materials with a narrow melting - solidification temperature range, it is possible to use amorphous substances with the necessary temperature range of the change in the aggregate state corresponding to the above requirements.

Кроме этого из-за выполнения в каждом из стаканов 10 между шестигранной поверхностью 11 и внутренней поверхностью 12 канала 5 кольцеобразной полости 13, внутри которой размещено термоаккумулирующее вещество 14, имеющее возможность при рабочей температуре, при подводе тепла изменения своего агрегатного состояния с твердого на жидкое, а при отводе тепла - обратно, то такое выполнение каждой теплообменной ячейки 4 с теплоаккумулирующим веществом 14 в кольцеобразной полости 13 позволяет стабилизировать температуру внешней стенки, примыкающей к шестигранной поверхности 11 и несущей основные нагрузки, каждой ячейки 4 и создать непреодолимое препятствие на пути возвратно-колебательного процесса перетока тепла, то есть при этом термоаккумулирующее вещество 14 выполняет функцию термофизической теплоизоляции шестигранной поверхности 11 от возвратно-колебательного процесса перетока тепла от внутреннего канала 5 в пределах возможности поглощения тепла при плавлении или отдачи тепла при его застывании, за этими пределами очевидно будет происходить обычный процесс теплообмена.In addition, due to the execution in each of the glasses 10 between the hexagonal surface 11 and the inner surface 12 of the channel 5 of the annular cavity 13, inside which the thermal storage substance 14 is located, which is capable of changing its state of aggregation from solid to liquid at operating temperature, when heat is supplied, and when heat is removed - back, then such a design of each heat exchange cell 4 with heat storage substance 14 in the annular cavity 13 allows stabilizing the temperature of the outer wall adjacent to the hexagonal surface 11 and carrying the main loads of each cell 4 and creating an insurmountable obstacle in the way of the reciprocating oscillatory the process of heat flow, that is, in this case, the thermal storage substance 14 performs the function of thermophysical thermal insulation of the hexagonal surface 11 from the reciprocating oscillatory process of heat flow from the inner channel 5 within the limits of the possibility of heat absorption during melting or heat transfer during its solidification nii, outside these limits, the usual process of heat transfer will obviously take place.

Кроме этого шестигранная форма внешней поверхности 11 каждого стакана 10 позволяет повысить жесткость и устойчивость к формоизменяющей деформации каждой отдельной термоаккумулирующей теплообменной ячейки 4 и компактно расположить все теплообменные ячейки 4 с возможностью контроля их свободного теплового расширения путем создания гарантированного зазора между ними, а при необходимости и формоизменения.In addition, the hexagonal shape of the outer surface 11 of each glass 10 makes it possible to increase the rigidity and resistance to shape-changing deformation of each individual thermal storage heat exchange cell 4 and compactly arrange all heat exchange cells 4 with the ability to control their free thermal expansion by creating a guaranteed gap between them, and, if necessary, changing the shape ...

Холодный и горячий торцевые диски 2 и 3 выполнены из материалов отношение коэффициентов линейного расширения которых обратно пропорциональным отношению приростов средних рабочих температур дисков, что позволяет устранить взаимную неравномерность теплового расширения дисков под действием разных рабочих температур, таким образом при нагреве до рабочих температур и в условиях возвратно колебательного теплообмена, воздействие которого на торцевые диски не возможно устранить, уменьшается так называемая грибообразная деформация каркаса, в широком диапазоне изменения расходов дополнительного воздуха и дополнительного топлива, особенно если необходимо для улучшения условий сгорания его полностью испарять. При этом уменьшается неравномерность деформации отдельных взаимно противолежащих частей торцевых дисков 2 и 3 под воздействием соответствующих входящих горячих газов и холодного воздуха, в том числе до и после теплообмена, так как указанные свойства материалов дисков уменьшают их относительную тепловую деформацию в условиях возвратно колебательного теплообмена, так как перепады температур между горячими и холодными частями торцевых дисков 2 и 3, находящимися под воздействием соответственно охлаждаемого горячего потока газа от сгоревшего дополнительного топлива и нагреваемого холодного потока дополнительного воздуха будут соответствующим образом пропорциональны, таким образом и термические деформации указанных противолежащих частей торцевых дисков 2 и 3 будут пропорциональны или почти равны, что уменьшит общую грибообразность деформации всего каркаса 1, даже с учетом динамики теплообменного процесса. Синхронные термические деформации частей дисков 2 и 3 под воздействием переменных по температуре газового и воздушного потоков не могут привести к чрезмерным внутренним напряжениям в этих дисках, так как они будут изменять свои размеры пропорционально температуре на их поверхности, то есть части дисков, находящиеся под воздействием горячего газа будут ненамного больше холодных частей, находящихся под действием холодного воздуха, но общая овализованная цилиндричность указанных дисков не нарушит общую работоспособность каркаса 1, так как при расчете и изготовлении дисков 2 и 3 каркаса 1 в целом радиальные зазоры между ним и корпусом обязательно должны выбираться заведомо больше возможных рабочих термических деформаций каркаса, а поверхности корпуса, сопряженные с торцевыми дисками 2 и 3 с установленными в них радиальными 6 и окружными 7 уплотнениями выполнены с необходимыми не изменяющимися зазорами. По этой причине диски 2 и 3 могут быть выполнены с меньшей конструктивной прочностью и материалоемкостью. При этом следует отметить, что плоскопараллельность горячей и холодной частей каждого из дисков 2 и 3 будет сохранена, так как эти части будут синхронно изменять свои размеры, что позволит повысить работоспособность подогревателя и его уплотнений вследствие сохранения плоской формы их поверхностей, к которым примыкают радиальные 6 и 7 окружные уплотнения, установленные на корпусе, то есть зазор между уплотнениями и дисками будет в пределах конструктивных рабочих зазоров, что не позволит нарушить их работоспособность.Cold and hot end disks 2 and 3 are made of materials, the ratio of the linear expansion coefficients of which is inversely proportional to the ratio of increases in the average operating temperatures of the disks, which makes it possible to eliminate the mutual unevenness of thermal expansion of the disks under the influence of different operating temperatures, thus, when heated to operating temperatures and under conditions of return vibrational heat transfer, the effect of which on the end disks cannot be eliminated, the so-called mushroom-shaped deformation of the frame is reduced, in a wide range of changes in the consumption of additional air and additional fuel, especially if it is necessary to completely evaporate it to improve the combustion conditions. At the same time, the uneven deformation of individual mutually opposite parts of the end disks 2 and 3 under the influence of the corresponding incoming hot gases and cold air, including before and after heat exchange, since these properties of the materials of the disks reduce their relative thermal deformation under conditions of reciprocating vibrational heat exchange, so how the temperature differences between the hot and cold parts of the end disks 2 and 3, which are under the influence of a correspondingly cooled hot gas flow from the burned additional fuel and the heated cold flow of additional air, will be correspondingly proportional, thus the thermal deformations of the said opposite parts of the end disks 2 and 3 will be proportional or almost equal, which will reduce the overall mushroom deformation of the entire frame 1, even taking into account the dynamics of the heat exchange process. Synchronous thermal deformations of parts of disks 2 and 3 under the influence of gas and air flows variable in temperature cannot lead to excessive internal stresses in these disks, since they will change their dimensions in proportion to the temperature on their surface, that is, parts of the disks that are under the influence of hot gas will be slightly more cold parts under the influence of cold air, but the general ovalized cylindricity of these disks will not disrupt the overall performance of frame 1, since when calculating and manufacturing disks 2 and 3 of frame 1, in general, the radial gaps between it and the body must be chosen deliberately more possible working thermal deformations of the frame, and the surfaces of the body, mated with the end disks 2 and 3 with installed radial 6 and 7 circumferential seals, are made with the necessary unchanging clearances. For this reason, discs 2 and 3 can be made with lower structural strength and material consumption. It should be noted that the plane-parallelism of the hot and cold parts of each of the disks 2 and 3 will be preserved, since these parts will synchronously change their dimensions, which will increase the performance of the heater and its seals due to the preservation of the flat shape of their surfaces, which are adjacent to radial 6 and 7 circumferential seals installed on the body, that is, the gap between the seals and the discs will be within the design working clearances, which will not interfere with their performance.

Поддержание постоянства температуры (путем термического изменения агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества) несущих основные силовые нагрузки стенок, примыкающих к внешним шестигранным поверхностям 11 каждого стакана 10 позволяет повысить стабильность формы и размеров каждого из стаканов 10, как в месте расположения холодного диска 3, так и в месте расположения горячего диска 2 и уменьшить их деформирующее влияние на термические деформации всего каркаса 1, так как несущие основные силовые нагрузки стенки, примыкающие к шестигранным поверхностям 11 теплообменных ячеек 4 будут находиться при относительно стабильной температуре в следствие термофизической теплоизоляции. Это достигается путем сохранения цилиндрической формы каркаса и сохранения постоянства размеров и формы его шестигранных частей, несущих основные механические нагрузки, высокотемпературного вращающегося дискового подогревателя энергетической установки вследствие стабилизации температурного поля несущих конструктивных элементов каркаса 1 и устранения возможности деформирующего воздействия неравномерного изменения поля распределения температур на указанный каркас 1 при возвратно колебательном теплообмене в теплообменных ячейках 4, что достигается за счет повышения постоянства температур несущих конструктивных элементов путем их термофизической теплоизоляции, то есть стабилизации поля температур и сохранения равномерности поля температур на шестигранных поверхностях несущих конструктивных элементов при изменении режимов работы энергетической установки из-за устранения знакопеременного термического колебательного воздействия на несущие шестигранные части при нагреве и охлаждении теплообменных ячеек путем сглаживания колебаний температуры вследствие поглощения термоаккумулирующим веществом при его плавлении избытка тепла от горячего газа и отдачи холодному воздуху недостающего ему тепла термоаккумулирующим веществом при его застывании. Кроме этого достаточно узкий диапазон плавления - затвердевания термоаккумулирующего вещества позволит стабилизировать температуру подогрева холодного дополнительного воздуха и испарения дополнительного жидкого топлива, вследствие чего условия сгорания образованной таким образом топливно-воздушной смеси будут предсказуемыми (штатными, полученными разными путями, как расчетными, так и опытными), постоянными и эффективными. Очевидно, что запас (масса) термоаккумулирующего вещества внутри полостей теплообменных ячеек каркаса должна быть выбрана с запасом на нагрев и испарение дополнительного топлива на всех режимах работы высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела в горелке энергетической установки.Maintaining a constant temperature (by means of a thermal change in the state of aggregation of the thermal storage substance) of the walls bearing the main force loads adjacent to the outer hexagonal surfaces 11 of each glass 10 makes it possible to increase the stability of the shape and dimensions of each of the glasses 10, both at the location of the cold disk 3 and in the place the location of the hot disk 2 and reduce their deforming effect on the thermal deformations of the entire frame 1, since the walls carrying the main force loads adjacent to the hexagonal surfaces 11 of the heat exchange cells 4 will be at a relatively stable temperature as a result of thermophysical thermal insulation. This is achieved by maintaining the cylindrical shape of the frame and maintaining the constancy of the size and shape of its hexagonal parts carrying the main mechanical loads, a high-temperature rotating disk heater of the power plant due to stabilization of the temperature field of the supporting structural elements of the frame 1 and eliminating the possibility of the deforming effect of uneven changes in the temperature distribution field on the specified frame 1 with reciprocating vibrational heat exchange in heat exchange cells 4, which is achieved by increasing the constancy of the temperatures of the supporting structural elements through their thermophysical thermal insulation, that is, stabilizing the temperature field and maintaining the uniformity of the temperature field on the hexagonal surfaces of the supporting structural elements when changing the operating modes of the power plant due to elimination of alternating thermal vibrational effects on the bearing hexagonal parts during heating and cooling heat exchange cells by smoothing temperature fluctuations due to absorption by the thermal storage substance during its melting of excess heat from the hot gas and the return to cold air of the heat lacking for it by the thermal storage substance when it solidifies. In addition, a fairly narrow range of melting - solidification of the thermal storage substance will stabilize the temperature of heating cold additional air and evaporation of additional liquid fuel, as a result of which the combustion conditions of the fuel-air mixture formed in this way will be predictable (standard, obtained in different ways, both calculated and experimental) , constant and effective. It is obvious that the stock (mass) of the thermal storage substance inside the cavities of the heat exchange cells of the frame should be selected with a margin for heating and evaporation of additional fuel in all operating modes of the high-temperature rotating disc regenerative heater of the working fluid in the burner of the power plant.

Параллельное и синхронное изменение линейных размеров и поддержание формы и взаимных размеров противолежащих частей дисков приведет к уменьшению изгибных деформаций стаканов, вследствие постоянства синхронного взаимного радиального изменения расстояния их точек крепления от оси вращения на соответствующей части дисков.A parallel and synchronous change in the linear dimensions and maintenance of the shape and mutual dimensions of the opposing parts of the disks will lead to a decrease in bending deformations of the glasses, due to the constancy of the synchronous mutual radial change in the distance of their attachment points from the axis of rotation on the corresponding part of the disks.

Высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела энергетической установки для предотвращения деформации его каркаса при работе гибридной силовой установки реализуется при помощи выше указанного устройства высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки в следующей последовательности действий и достигает указанных технических результатов и решения поставленной технической задачи.A high-temperature rotating disk regenerative heater of a working fluid of a power plant to prevent deformation of its frame during operation of a hybrid power plant is implemented using the above device of a high-temperature rotating disk regenerative heater of a working fluid of a power plant in the following sequence of actions and achieves the specified technical results and solutions to the technical problem.

На фиг. 2 и 4 показана типичная гибридная микротурбинная энергетическая установка с высокотемпературным вращающимся дисковым регенеративным подогревателем рабочего тела и примерное распределение температур в ней.FIG. 2 and 4 show a typical hybrid microturbine power plant with a high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid and an approximate temperature distribution in it.

Высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела энергетической установки предназначен для повышения ее эффективности путем увеличения теплоиспользования гибридной силовой установки посредством подогрева воздуха и охлаждения отходящих газов, используемого преимущественно в составе гибридных силовых установок для генерирования электрического тока, обычно включающих систему регулирования температур и расходов воздушного и газового потоков, то есть ее выходной мощности, и которая работает следующим образом.The high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant is designed to increase its efficiency by increasing the heat utilization of the hybrid power plant by heating the air and cooling the exhaust gases, which is used mainly in hybrid power plants for generating electric current, usually including a system for regulating the temperatures and flow rates of air and gas. flows, that is, its output power, and which works as follows.

После пуска и выхода на рабочий режим через воздушный фильтр воздух поступает в компрессор, где предварительно сжимается и поступает в регенератор (предпочтительно) в виде набегающего воздушного потока, который входит в ротор высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки с его холодной стороны 18 через холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора, а выходит из него через горячий 2 торцевой диск каркаса 1 ротора на его горячую сторону 19 в виде уходящего нагретого воздушного потока, который поступает в микротурбинный двигатель, температура газов на его выходе регулируется системой управления, например, путем изменения подачи необходимого для соответствующего режима работы количества топлива в камеру сгорания. После этого газовый поток входит с горячей стороны 19 в ротор высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки через горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора и выходит через холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора в виде охлажденного газового потока, уходящего с холодной стороны 18 каркаса 1 высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки.After starting and reaching the operating mode through the air filter, the air enters the compressor, where it is pre-compressed and enters the regenerator (preferably) in the form of an incident air flow, which enters the rotor of the high-temperature rotating disk regenerative heater of the working medium of the power plant from its cold side 18 through cold end disk 3 of the rotor frame 1, and leaves it through the hot 2 end disk of the rotor frame 1 to its hot side 19 in the form of an outgoing heated air stream that enters the microturbine engine, the temperature of the gases at its outlet is regulated by the control system, for example, by changing the supply of the amount of fuel required for the corresponding operating mode into the combustion chamber. After that, the gas flow enters from the hot side 19 into the rotor of the high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant through the hot end disk 2 of the rotor frame 1 and exits through the cold end disk 3 of the rotor frame 1 in the form of a cooled gas flow leaving the cold side 18 of the frame 1 high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant.

При этом реализуется работа высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки с возможностью предотвращения грибообразной деформации формы его каркаса в гибридной силовой установке, предназначенного для использования преимущественно в составе гибридных силовых установок для производства тепла и/или генерирования электрического тока, обычно включающих систему регулирования температур и расходов воздушного и газового потоков, корпус и установленный в нем ротор, содержащий каркас 1, состоящий из горячего 2 и холодного 3 торцевых дисков и закрепленных между ними теплообменных ячеек 4, выполненных в виде шестигранных стаканов 10, и установленный в корпусе регенеративного подогревателя рабочего тела с возможностью вращения и попеременного прохождения через него в противотоке, по меньшей мере, одного нагреваемого потока воздуха и, по меньшей мере, одного охлаждаемого газового потока, причем набегающий воздушный поток входит в ротор через холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора, а выходит из него через горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора в виде уходящего нагретого воздушного потока, а горячий газовый поток входит в ротор с горячей стороны 19 через горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора и выходит через холодный торцевой диск 3 каркаса ротора с холодной стороны 18 в виде уходящего охлажденного газового потока, при этом воздушный и газовый потоки разделены на роторе с каждой внешней стороны горячего 2 и холодного 3 дисков посредством, по меньшей мере, одного радиального 6 и одного окружного 7 уплотнений ротора, размещеных на корпусе (который на фиг. 1, 2 и 3 не показан). Эти признаки полностью повторяют совокупность известных признаков, их свойства и достигаемые в прототипе известные технические результаты, заключающиеся в выравнивании поля температур и возможности поддержании плоской формы по контактным поверхностям горячего 2 и холодного 3 дисков каркаса 1 ротора, что может снизить экстремальные значения термических деформаций и повысить равномерность их распределения по указанным поверхностям.At the same time, the operation of a high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of a power plant is realized with the ability to prevent mushroom-like deformation of the shape of its frame in a hybrid power plant, intended for use mainly in hybrid power plants for producing heat and / or generating electric current, usually including a temperature control system and flow rates of air and gas flows, a housing and a rotor installed in it, containing a frame 1, consisting of hot 2 and cold 3 end disks and heat exchange cells 4 fixed between them, made in the form of hexagonal cups 10, and installed in the body of the regenerative heater of the working fluid with the possibility of rotation and alternately passing through it in countercurrent of at least one heated air flow and at least one cooled gas flow, and the incoming air flow enters the roto p through the cold end disk 3 of the rotor frame 1, and leaves it through the hot end disk 2 of the rotor frame 1 in the form of an outgoing heated air flow, and the hot gas flow enters the rotor from the hot side 19 through the hot end disk 2 of the rotor frame 1 and exits through the cold end disk 3 of the rotor frame from the cold side 18 in the form of an outgoing cooled gas flow, while the air and gas flows are separated on the rotor on each outer side of the hot 2 and cold 3 disks by at least one radial 6 and one circumferential 7 rotor seals located on the housing (which in Fig. 1, 2 and 3 not shown). These features completely repeat the set of known features, their properties and the known technical results achieved in the prototype, consisting in leveling the temperature field and the possibility of maintaining a flat shape along the contact surfaces of the hot 2 and cold 3 disks of the rotor frame 1, which can reduce the extreme values of thermal deformations and increase uniformity of their distribution over the indicated surfaces.

Для уменьшения деформирующего воздействия перепадов температур на каркас 1 и снижения величин его термических деформаций без сложного создания структуры каналов охлаждения и других аналогичных условий для выравнивания и стабилизации поля температур по несущим элементам конструкции каркаса 1 необходимо изменить конструкцию каркаса 1 и последовательной его работы, то есть действий над ним, приводящих к снижению деформаций каркаса 1. Это достигается за счет использования следующих отличительных признаков предложенного высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки при его работе.To reduce the deforming effect of temperature drops on the frame 1 and reduce the magnitude of its thermal deformations without the complex creation of the structure of the cooling channels and other similar conditions for leveling and stabilizing the temperature field along the load-bearing elements of the frame structure 1, it is necessary to change the structure of the frame 1 and its consistent operation, that is, actions above it, leading to a decrease in deformations of the frame 1. This is achieved through the use of the following distinctive features of the proposed high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant during its operation.

При этом путем регулирования расходов и температур потоков, системой регулирования температур и расходов воздушного и газового потоков (на фиг. 3 не показана) энергетической установки поддерживают близкие или с минимальным перепадом температур потоки у выхода уходящего нагретого воздушного потока и выходящего из ротора охлажденного газового потока через холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора в зоне радиальных 6 и окружных 7 уплотнений ротора, установленных на корпусе и выполненных лабиринтными, так как это будет температура плавления - застывания термоаккумулирующего вещества и по этой причине самым эффективным будет процесс теплопередачи, при котором тепло, отданное горячим газом и полученное холодным воздухом при указанной конечной температуре или близкой к ней, не будет избыточным в горячем газе, тепловыделение при горении не будет избыточным, а тепломассообмен в энергетической установке будет оптимальным.At the same time, by regulating the flow rates and temperatures of the flows, the temperature control system and the flow rates of the air and gas flows (not shown in Fig. 3) of the power plant maintain close or with a minimum temperature difference flows at the outlet of the outgoing heated air flow and the cooled gas flow leaving the rotor through cold end disk 3 of the rotor frame 1 in the zone of radial 6 and circumferential 7 rotor seals installed on the housing and made labyrinthine, since this will be the melting temperature - solidification of the thermal storage substance and for this reason the heat transfer process will be the most efficient, in which the heat given off by the hot gas and obtained with cold air at the specified final temperature or close to it, will not be excessive in the hot gas, the heat release during combustion will not be excessive, and the heat and mass transfer in the power plant will be optimal.

Системы регулирования температур и расходов воздушного и газового потоков, используемые преимущественно в составе гибридных силовых установок для генерирования электрического тока, разнообразны и состоят из общеизвестных устройств регулирования, что не может быть предметом предложенного изобретения. Это позволяет общеизвестными методами и помощью общедоступных технических средств создать более равномерное поле температур по поверхностям горячего 2 и холодного 3 дисков, что является очевидным, так эти действия аналогичны известным действиям в прототипе и являются развитием указанных известных действий. Это явно реализуется в промышленности вследствие возможности работы газотурбинной гибридной установки в одном оптимальном выбранном термодинамическом режиме работы микротурбинного двигателя. При этом следует отметить, что равномерность распределения температур по горячему 2 и холодному 3 дискам может быть правильно организована путем выбора теплофизических характеристик теплообменных ячеек и времени теплообмена (контакта) с потоками горячего газа и холодного воздуха, чем выше эффективность теплообмена, тем ближе будут начальные и конечные температуры поверхностей горячего 2 и холодного 3 дисков соответственно для нагреваемого потока холодного воздуха и соответственно охлаждаемого газового горячего потока, так как набегающий воздушный поток входит в ротор через холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора, а выходит из него через горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора в виде уходящего нагретого воздушного потока, а газовый поток входит в ротор через горячий торцевой диск 2 каркаса 1 ротора и выходит через холодный торцевой диск 3 каркаса 1 ротора в виде уходящего охлажденного газового потока, в результате чего эти потоки чем больше отдают и получают тепла от теплопередающих ячеек, тем и соответственно будут ближе температуры воздуха и газа в частях потоков, проходящих соответственно через горячий 2 и холодный 3 торцевые диски каркаса 1.Systems for regulating temperatures and flow rates of air and gas streams, used mainly as part of hybrid power plants for generating electric current, are diverse and consist of well-known control devices, which cannot be the subject of the proposed invention. This allows using well-known methods and using publicly available technical means to create a more uniform temperature field over the surfaces of hot 2 and cold 3 discs, which is obvious, since these actions are similar to known actions in the prototype and are the development of these known actions. This is clearly realized in industry due to the possibility of operating a gas turbine hybrid plant in one optimal selected thermodynamic mode of operation of a microturbine engine. It should be noted that the uniformity of temperature distribution over hot 2 and cold 3 disks can be correctly organized by choosing the thermophysical characteristics of heat exchange cells and the time of heat exchange (contact) with hot gas and cold air flows, the higher the heat exchange efficiency, the closer the initial and the final temperatures of the surfaces of the hot 2 and cold 3 disks, respectively, for the heated flow of cold air and, accordingly, the cooled gas hot flow, since the incoming air flow enters the rotor through the cold end disk 3 of the frame 1 of the rotor, and leaves it through the hot end disk 2 of the frame 1 of the rotor in the form of an outgoing heated air flow, and the gas flow enters the rotor through the hot end disk 2 of the rotor frame 1 and exits through the cold end disk 3 of the rotor frame 1 in the form of an outgoing cooled gas flow, as a result of which these flows give and receive more heat from heat transfer cells, so and accordingly will be closer to the air and gas temperatures in parts of the flows passing through the hot 2 and cold 3 end disks of the frame 1, respectively.

Выполнение же теплообменных ячеек в виде стаканов с внешними шестигранными поверхностями 11 и с внутренними поверхностями 12 каналов 5, в каждом из которых между внешней шестигранной поверхностью 11 и цилиндрической внутренней поверхностью 12 канала 5 выполнена кольцеобразная полость 13, заполненная термоаккумулирующим веществом 14, которое при рабочей температуре и подводе тепла меняет свое агрегатное состояние с твердого на жидкое, а при отводе тепла -обратно, то есть с точкой плавления - затвердевания в диапазоне рабочих температур высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки, это позволяет поддерживать максимально возможный перепад температур между газом или воздухом и внутренней поверхностью 12 каналов 5 стаканов 10 теплообменных ячеек 4, так как ее температура не будет стремительно подниматься из-за постоянного теплоотвода или теплоподвода вследствие участия термоаккумулирующего вещества 14 и его термостабилизирующего действия как при прямом, так и при обратном процессе изменения его агрегатного состояния. Это явление также повышает эффективность и скорость теплообмена в обоих направлениях теплопередачи, как от охлаждаемого газа к каждой теплообменной ячейке, так и к нагреваемому воздуху от каждой теплообменной ячейки 4, вследствие этого поддерживается максимально возможный перепад температур между внутренней поверхностью 12 канала 5 и воздухом или газом, потому что в отличие от прототипа температура внутренней поверхности 12 канала 5 практически остается постоянной, а разность температур (тепловой напор) между всей внутренней поверхностью 12 канала 5 и соответственно горячим газом на протяжении всего внутреннего канала 5 каждой теплообменной ячейки 4 при всем процессе его охлаждения или также между внутренней поверхностью 12 канала 5 и холодным воздухом при его нагреве будет максимальной, вследствие чего изменение агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества 14 позволяет поддержать максимальный тепловой напор теплового потока и передать максимальное количество тепла, как за цикл возвратно колебательного теплообмена, то есть иметь высокие удельные показатели на единицу массы, так и в единицу времени в обе стороны возвратно колебательного теплообмена, то есть при этом получается максимальная скорость теплообмена. Эти технические эффекты могут достигаться вследствие радиального распространения от оси канала 5 процесса плавления - застывания термоаккумулирующего вещества 14. При этом не полностью расплавленное в цикле возвратно колебательного теплообмена термоаккумулирующее вещество 14 возможно в виде кольца будет располагаться на максимальном расстоянии от оси канала 5, это будет также дополнительно стабилизировать температуру на поверхности стенки кольцеобразной полости 13, примыкающей к внешней шестигранной поверхности 11, увеличивая эффект термофизической теплоизоляции.The execution of the heat exchange cells in the form of glasses with external hexagonal surfaces 11 and with internal surfaces 12 of the channels 5, in each of which between the external hexagonal surface 11 and the cylindrical internal surface 12 of the channel 5 there is an annular cavity 13 filled with a thermal storage substance 14, which at operating temperature and heat supply changes its state of aggregation from solid to liquid, and when heat is removed, it reverses, that is, with a melting point - solidification in the operating temperature range of a high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of a power plant, this allows maintaining the maximum possible temperature difference between the gas or air and the inner surface of 12 channels 5 glasses 10 heat exchange cells 4, since its temperature will not rise rapidly due to constant heat removal or heat supply due to the participation of thermal storage substance 14 and its thermal stabilization action both in the direct and in the reverse process of changing its state of aggregation. This phenomenon also increases the efficiency and rate of heat exchange in both directions of heat transfer, both from the cooled gas to each heat exchange cell, and to the heated air from each heat exchange cell 4, as a result of this, the maximum possible temperature difference between the inner surface 12 of the channel 5 and the air or gas is maintained. , because, unlike the prototype, the temperature of the inner surface 12 of the channel 5 remains practically constant, and the temperature difference (thermal pressure) between the entire inner surface 12 of the channel 5 and, accordingly, the hot gas throughout the entire inner channel 5 of each heat exchange cell 4 during the entire process of its cooling or also between the inner surface 12 of the channel 5 and cold air when it is heated, it will be maximum, as a result of which the change in the aggregate state of the thermal storage substance 14 allows maintaining the maximum thermal head of the heat flux and transferring the maximum amount of heat, both per cycle reciprocating vibrational heat transfer, that is, have high specific indicators per unit mass, and per unit time in both directions of reciprocating vibrational heat transfer, that is, the maximum rate of heat transfer is obtained. These technical effects can be achieved due to the radial propagation from the axis of the channel 5 of the melting process - solidification of the thermal storage substance 14. At the same time, the thermal storage substance 14, which is not completely melted in the cycle of reciprocating vibrational heat exchange, may be located in the form of a ring at a maximum distance from the axis of the channel 5, this will also additionally stabilize the temperature on the wall surface of the annular cavity 13 adjacent to the outer hexagonal surface 11, increasing the effect of thermophysical thermal insulation.

При правильном выборе соотношения коэффициентов линейного расширения материалов горячего 2 и холодного 3 торцевых дисков, которое выбирают обратно пропорциональным отношению приростов средних рабочих температур дисков, а приэтом теплообменные ячейки выполняют в виде стаканов 10 с внешними шестигранными поверхностями 11, и с внутренними поверхностями 12 каналов 5, между которыми выполнена кольцеобразная полость 13, внутри которой размещено термоаккумулирующее вещество 14, и устанавливают их между торцевыми дисками 2 и 3, по меньшей мере с одной точкой жесткого крепления на каждом диске, а, по меньшей мере, каждые две точки жесткого крепления стаканов 10 на соседних дисках 2 и 3 располагают в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной и/или тангенциальной к ней плоскости сечения дисков, проходящей через ось симметрии каждого стакана, а зазор между стаканами выбирают с возможностью их свободного взаимного расширения при максимальной рабочей температуре. Эти признаки позволяют при одинаковых (как в аналогах и прототипе) температурах на отдельных поверхностях горячего 2 и холодного 3 дисков получить одинаковые линейные расширения (изменения размеров) частей дисков имеющих разные рабочие температуры, соответственно малое для рабочей температуры горячего диска, то есть при высокой рабочей температуре за счет малого коэффициента линейного расширения его материала и при меньшей рабочей температуре относительно большое линейное расширение холодного диска с более высоким коэффициентом линейного расширения материала создает условие равных линейных расширений (изменения размеров) частей дисков, которые в результате воздействия разного значения температур приведет почти к одинаковому линейному расширению частей горячего и холодного дисков соответственно для их выбранных или рассчитанных рабочих температур. При правильном выборе коэффициентов линейного расширения материалов горячего 2 и холодного 3 торцевых дисков обратно пропорциональным отношению приростов рабочих температур дисков их абсолютные линейные увеличения размеров при расчетных или рабочих температурах, подобранных опытным путем, будут практически одинаковыми, а общие грибообразные деформации каркаса 1 будут минимальными.With the correct choice of the ratio of the linear expansion coefficients of the materials of the hot 2 and cold 3 end disks, which is chosen inversely proportional to the ratio of the increments in the average operating temperatures of the disks, and at the same time, the heat exchange cells are made in the form of glasses 10 with external hexagonal surfaces 11, and with internal surfaces 12 of channels 5, between which an annular cavity 13 is made, inside which a thermal storage substance 14 is placed, and they are installed between the end discs 2 and 3, with at least one rigid attachment point on each disc, and at least every two rigid attachment points of the glasses 10 on adjacent disks 2 and 3 are located in the diametrical plane of the section of their bases, located in the radial and / or tangential plane of the section of the disks passing through the axis of symmetry of each glass, and the gap between the glasses is selected with the possibility of their free mutual expansion at the maximum operating temperature. These features allow at the same (as in analogs and the prototype) temperatures on separate surfaces of the hot 2 and cold 3 disks to obtain the same linear expansions (changes in size) of parts of the disks with different operating temperatures, respectively small for the operating temperature of the hot disk, that is, at a high operating temperature. temperature due to the low coefficient of linear expansion of its material and at a lower operating temperature, a relatively large linear expansion of a cold disk with a higher coefficient of linear expansion of the material creates a condition of equal linear expansion (change in size) of the disk parts, which, as a result of exposure to different temperatures, will lead to almost the same linear expansion of parts of hot and cold disks, respectively, for their selected or calculated operating temperatures. With the correct choice of the coefficients of linear expansion of the materials of the hot 2 and cold 3 end disks inversely proportional to the ratio of the increases in the operating temperatures of the disks, their absolute linear increases in size at the design or operating temperatures selected experimentally will be practically the same, and the overall mushroom-like deformations of the frame 1 will be minimal.

При этом следует разъяснить, что в холодном состоянии форма каркаса 1 может быть деформирована, так как ее оптимальные размеры и форма рассчитаны на рабочее распределение температур по поверхностям каркаса 1, а именно соответственно горячего диска 2, холодного диска 3 и канала 5 теплообменных ячеек 4. И только после выхода на рабочий режим форма каркаса 1 должна быть близка к цилиндрической.It should be clarified that in the cold state the shape of the frame 1 can be deformed, since its optimal dimensions and shape are designed for the working temperature distribution over the surfaces of the frame 1, namely, respectively, hot disk 2, cold disk 3 and channel 5 of heat exchange cells 4. And only after reaching the operating mode, the shape of the frame 1 should be close to cylindrical.

Поддержание постоянства температуры (путем термического изменения агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества 14) каждого стакана 10 позволяет повысить стабильность формы и размеров каждого из стаканов 10, горячего 2 и холодного 3 дисков и уменьшить их деформирующее влияние на термические деформации всего каркаса 1, так как несущие основные силовые нагрузки стенки, примыкающие к шестигранным поверхностям теплообменных ячеек 4, будут находиться при относительно стабильной температуре. Путем сохранения цилиндрической формы каркаса, торцевых дисков и сохранения постоянства размеров и формы его шестигранных частей стаканов 10, несущих основные механические нагрузки, высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя энергетической установки за счет стабилизации температурного поля несущих конструктивных элементов каркаса и устранения возможности его деформирующего воздействия на каркас при возвратно колебательном теплообмене в теплообменных ячейках за счет повышения постоянства температур несущих конструктивных элементов путем их термофизической теплоизоляции, то есть стабилизации поля температур и сохранения равномерности поля температур на шестигранных поверхностях несущих конструктивных элементов при изменении режимов работы энергетической установки из-за устранения знакопеременного термического колебательного воздействия на несущие шестигранные части при нагреве и охлаждении теплообменных ячеек путем сглаживания колебаний температуры за счет поглощения термоаккумулирующим веществом при его плавлении избытка тепла от горячего газа и отдачи холодному воздуху недостающего ему тепла термоаккумулирующим веществом при его застывании.Maintaining a constant temperature (by thermally changing the state of aggregation of the thermal storage substance 14) of each cup 10 makes it possible to increase the shape and size stability of each of the glasses 10, hot 2 and cold 3 disks and reduce their deforming effect on the thermal deformations of the entire frame 1, since the bearing main power wall loads adjacent to the hexagonal surfaces of the heat exchange cells 4 will be at a relatively stable temperature. By preserving the cylindrical shape of the frame, end disks and maintaining the constancy of the size and shape of its hexagonal parts of the glasses 10 carrying the main mechanical loads, the high-temperature rotating disk regenerative heater of the power plant by stabilizing the temperature field of the supporting structural elements of the frame and eliminating the possibility of its deforming effect on the frame when reciprocating vibrational heat exchange in heat exchange cells by increasing the constancy of the temperatures of the supporting structural elements by means of their thermophysical thermal insulation, that is, stabilizing the temperature field and maintaining the uniformity of the temperature field on the hexagonal surfaces of the supporting structural elements when changing the operating modes of the power plant due to the elimination of the alternating thermal vibrational effect on load-bearing hexagonal parts during heating and cooling of heat exchange cells by smoothing temperature fluctuations due to absorption by a thermal storage substance during its melting of excess heat from a hot gas and return to cold air of the heat that is lacking for it by a thermal storage substance when it solidifies.

Если теплообменные ячейки 4 выполняют в виде стаканов 10 с шестигранными поверхностями 11 и внутренней поверхностью 12 каждого канала 5 теплообменных ячеек 4 и устанавливают между торцевыми дисками 2 и 3, по меньшей мере с одной точкой жесткого крепления 8 на каждом диске, а, по меньшей мере, каждые две точки жесткого крепления 8 стаканов 10 на соседних дисках 2 и 3 располагают в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной и/или тангенциальной к оси вращения ротора плоскости сечения соответствующих дисков, и проходящей через ось симметрии каждого стакана 10, то этим достигается устранение воздействие тепловых деформаций теплообменных ячеек 4, выполненных в виде стаканов 10, на торцевые диски 2 и 3 при весьма значительном перепаде температур по длине стакана 10 каждой теплообменной ячейки 4, так как торцевые поверхности, соприкасающиеся с соответствующим диском имеют возможность свободного линейного расширения и это не вызывает деформацию дисков. Расположение точек 8 жесткого крепления стаканов 10 теплообменных ячеек 4 на соседних дисках 2 и 3 в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной плоскости сечения дисков 2 и 3, т.е. в плоскости, проходящей через ось вращения ротора и диска в радиальном направлении, позволяет достичь минимального перепада температур между указанными точками, так как эти точки одновременно начинают подвергаться воздействию холодного воздуха или горячего газа и будут находиться в близких температурных условиях в течение всего процесса теплообмена даже если они будут находиться на одном диске. Расположение точек 8 жесткого крепления стаканов теплообменных ячеек 4 на соседних дисках в диаметральной плоскости сечения их оснований теплообменных ячеек 4, расположенной в тангенциальной к ней плоскости сечения дисков, т.е. в плоскости перпендикулярной радиальной плоскости его сечения в одном направлении, позволяет достичь минимального перепада температур между указанными точками, так как эти точки расположены в близких или одинаковых условиях воздействия воздуха или газа для выбранной внутренней поверхности каждой теплообменной ячейки 4 и будут находиться в относительно близких температурных условиях в течение всего процесса теплообмена, потому что часть потока воздуха или газа, находящаяся в указанном канале 5 теплообменной ячейки 4 будет иметь практически одинаковое распределение температур по длине внутренней поверхности 12 канала 5, вследствие чего термические деформации линейных размеров и формы каждой ячейки 4 в отдельности и всех ячеек вместе не приведут к изменению цилиндрической формы каркаса и не приведут к получению грибообразной деформации, а вызовут лишь соответствующий поворот одного торцевого диска относительно другого.If the heat exchange cells 4 are made in the form of glasses 10 with hexagonal surfaces 11 and the inner surface 12 of each channel 5 of the heat exchange cells 4 and are installed between the end discs 2 and 3, with at least one rigid attachment point 8 on each disc, and at least , every two points of rigid attachment 8 glasses 10 on adjacent disks 2 and 3 are located in the diametrical plane of the section of their bases, located in the radial and / or tangential to the axis of rotation of the rotor of the section plane of the corresponding disks, and passing through the axis of symmetry of each glass 10, then this elimination of the effect of thermal deformations of heat exchange cells 4, made in the form of glasses 10, on end discs 2 and 3 is achieved with a very significant temperature difference along the length of the glass 10 of each heat exchange cell 4, since the end surfaces in contact with the corresponding disc have the possibility of free linear expansion and this does not deform the discs. The location of the points 8 of the rigid attachment of the glasses 10 of the heat exchange cells 4 on the adjacent discs 2 and 3 in the diametrical plane of the section of their bases, located in the radial plane of the section of the discs 2 and 3, i.e. in a plane passing through the axis of rotation of the rotor and disk in the radial direction, allows you to achieve a minimum temperature difference between the indicated points, since these points simultaneously begin to be exposed to cold air or hot gas and will be in similar temperature conditions throughout the entire heat exchange process, even if they will be on the same disk. The location of the points 8 of the rigid attachment of the glasses of the heat exchange cells 4 on adjacent discs in the diametrical plane of the section of their bases of the heat exchange cells 4, located in the tangential plane of the section of the discs, i.e. in the plane perpendicular to the radial plane of its cross-section in one direction, allows you to achieve a minimum temperature difference between the indicated points, since these points are located in close or identical conditions of exposure to air or gas for the selected inner surface of each heat exchange cell 4 and will be in relatively close temperature conditions during the entire process of heat exchange, because part of the air or gas flow located in the specified channel 5 of the heat exchange cell 4 will have practically the same temperature distribution along the length of the inner surface 12 of the channel 5, as a result of which thermal deformations of the linear dimensions and shape of each cell 4 separately and of all cells together will not lead to a change in the cylindrical shape of the frame and will not lead to a mushroom-like deformation, but will only cause a corresponding rotation of one end disk relative to the other.

Шестигранная форма внешней поверхности 11 стаканов 10 выбрана для упрощения выбора и контроля зазоров между внешними шестигранными стенками и их «плотной упаковки» (распределения с минимальными технологическими зазорами по сечению торцевых дисков каркаса). При этом форма внешней шестигранной поверхности 11 стаканов 10 позволяет достичь повышения их жесткости и устойчивости формы стаканов 10, особенно при выполнении стакана 10 составным и установке внутри внутреннего канала 5 тонкостенной теплопередающей гильзы.The hexagonal shape of the outer surface 11 of the cups 10 is chosen to simplify the selection and control of the gaps between the outer hexagonal walls and their "tight packing" (distributions with minimal technological gaps over the section of the end disks of the frame). In this case, the shape of the outer hexagonal surface 11 of the cups 10 makes it possible to achieve an increase in their rigidity and the stability of the shape of the cups 10, especially when the cup 10 is made composite and a thin-walled heat transfer sleeve is installed inside the inner channel 5.

При этом будет интенсивное движение и минимальное перетекание через уплотнения потоков воздуха и газов с близкими температурами в зоне радиальных 6 и окружных 7 уплотнений ротора высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки, установленных на корпусе, вследствие выполнения этих уплотнений лабиринтными, что при указанных выше условиях позволяет достичь минимального зазора, его стабильности и эффективного бесконтактного уплотнения, это происходит вследствие уменьшения термических деформаций каркаса и стабилизации по этой причине величины зазора в уплотнениях.In this case, there will be intensive movement and minimal overflow through the seals of air and gas streams with close temperatures in the zone of the radial 6 and circumferential 7 seals of the rotor of the high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant installed on the housing, due to the design of these seals as labyrinthine, which with the above conditions allows you to achieve a minimum gap, its stability and effective contactless sealing, this is due to a decrease in thermal deformations of the frame and stabilization for this reason, the size of the gap in the seals.

Выполнение всех зазоров 9 между стаканами 10 каркаса 1 вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки по каждой из шести внешних граней каждого стакана 10 достаточной величины, которую выбирают из условия возможности обеспечения свободного взаимного радиального расширения каждого стакана 10 в направлении выбранной грани и возможного ее поворота вокруг оси стакана 10, относительно других стаканов 10 каркаса 1 при его максимальной рабочей температуре без возможности их взаимного контакта и появления возможности деформации каркаса.The implementation of all gaps 9 between the glasses 10 of the frame 1 of the rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant on each of the six outer edges of each glass 10 of sufficient size, which is selected from the condition of the possibility of providing free mutual radial expansion of each glass 10 in the direction of the selected face and its possible rotation around the axis of the glass 10, relative to other glasses 10 of the frame 1 at its maximum operating temperature without the possibility of their mutual contact and the appearance of the possibility of deformation of the frame.

Для снижения возможных перетечек воздуха и газа технологические установочные зазоры между стаканами и дисками могут быть уплотнены любым известным способом при помощи известных средств и известных термостойких герметизирующих составов, позволяющих осуществить взаимные линейные нормальные и тангенциальные смещения указанных деталей в пределах выбранных или рассчитанных зазоров.To reduce possible air and gas leakage, the technological installation gaps between the nozzles and discs can be sealed in any known way using known means and known heat-resistant sealing compounds that allow mutual linear normal and tangential displacements of these parts within the selected or calculated gaps.

На основании изложенного можно утверждать следующее:Based on the foregoing, the following can be argued:

Поставленная техническая задача решается техническими средствами, которые могут быть использованы в предложенном виде в народном хозяйстве, следовательно, предложение соответствует критерию охраноспособности изобретения «промышленная применимость».The technical problem posed is solved by technical means that can be used in the proposed form in the national economy, therefore, the proposal meets the criterion of the patentability of the invention "industrial applicability".

Предложение имеет отличия от известной конструкции, а при его использовании достигаются новые технические результаты, которые не могут быть получены при работе известного регенеративного подогревателя рабочего тела и энергетической установки, следовательно, соответствует критерию охраноспособности изобретения «новизна».The proposal differs from the known design, and when using it, new technical results are achieved that cannot be obtained with the operation of the known regenerative heater of the working fluid and the power plant, therefore, it meets the criterion of protection of the invention "novelty".

Предложение при использовании всех известных и новых конструктивных особенностей и последовательности действий при осуществлении работы высокотемпературного вращающегося дискового регенеративного подогревателя рабочего тела энергетической установки позволяет достичь новых ранее неизвестных технических результатов, следовательно, это позволяет утверждать, что предложение соответствует критерию охраноспособности изобретения «изобретательский уровень».The proposal, using all known and new design features and the sequence of actions in the implementation of the operation of the high-temperature rotating disk regenerative heater of the working fluid of the power plant, allows to achieve new previously unknown technical results, therefore, this allows us to assert that the proposal meets the criterion of protection of the invention "inventive step".

Claims (1)

Высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела энергетической установки, содержащий корпус с входным и выходным воздушными патрубками и с входным и выходным газовыми патрубками и размещенный в нем ротор, включающий каркас 1, состоящий из горячего 2 и холодного 3 торцевых дисков и теплообменных ячеек 4 с внутренним каналом 5 и установленный в корпусе теплообменника с возможностью вращения и попеременного сообщения через его теплообменные ячейки 4 в противотоке соответственно входного и выходного воздушных и входного и выходного газовых патрубков, причем высокотемпературный вращающийся дисковый регенеративный подогреватель рабочего тела выполнен с возможностью сообщения в противотоке соответственно со стороны горячего диска 2 со входным газовым патрубком и выходным воздушным патрубком, а со стороны холодного диска 3 - с выходным газовым и входным воздушным патрубком, причем газовые и воздушные патрубки корпуса сообщены между собой через соответствующие диски 2 и 3 и каналы 5 теплообменных ячеек 4 и разделены по горячему 2 и холодному 3 дискам соответствующими радиальными 6 и окружными 7 уплотнениями, размещенными на корпусе, отличающийся тем, что радиальные 6 и окружные 7 уплотнения ротора, размещенные на корпусе, выполнены лабиринтными, горячий 2 и холодный 3 торцевые диски выполнены из материалов, отношение коэффициентов линейного расширения которых обратно пропорционально отношению приростов средних рабочих температур соответствующих торцевых дисков 2 и 3, теплообменные ячейки 4 установлены между торцевыми дисками 2 и 3 и выполнены в виде стаканов 10 с внешними шестигранными поверхностями 11 и с внутренними поверхностями 12 каналов 5, в каждом из которых между указанными поверхностями выполнена кольцеобразная полость 13, внутри которой размещено термоаккумулирующее вещество 14, имеющее возможность при рабочей температуре и при подводе тепла изменения своего агрегатного состояния с твердого на жидкое, а при отводе тепла - обратно, таким образом, каждая теплообменная ячейка 4 выполнена с возможностью возвратно-колебательного теплообмена, путем изменения агрегатного состояния термоаккумулирующего вещества 14, с возможностью охлаждения рабочего газа путем отбора от него термоаккумулирующим веществом 14 тепла его плавления, и с возможностью подогрева холодного воздуха путем отдачи термоаккумулирующим веществом 14 воздуху тепла застывания, при этом теплообменные ячейки 4 установлены между торцевыми дисками 2 и 3 с возможностью крепления, по меньшей мере, с одной точкой 8 жесткого крепления на каждом диске, а, по меньшей мере, каждые две точки 8 жесткого крепления стаканов на соседних дисках 2 и 3 расположены в диаметральной плоскости сечения их оснований, расположенной в радиальной и/или тангенциальной к оси вращения ротора плоскости сечения дисков 2 и 3, проходящей через ось симметрии каждого стакана 10 со стороны шестигранной поверхности 11, а зазор между стаканами 10 выбран из условия возможности достижения их свободного взаимного расширения при максимальной рабочей температуре.A high-temperature rotating disk regenerative heater of a working fluid of a power plant, containing a housing with inlet and outlet air pipes and with inlet and outlet gas pipes and a rotor located in it, including a frame 1, consisting of hot 2 and cold 3 end disks and heat exchange cells 4 with an internal channel 5 and installed in the body of the heat exchanger with the possibility of rotation and alternate communication through its heat exchange cells 4 in counterflow, respectively, of the inlet and outlet air and inlet and outlet gas nozzles, and the high-temperature rotating disc regenerative heater of the working fluid is made with the possibility of communicating in countercurrent, respectively, from the side of the hot disk 2 with an inlet gas nozzle and an outlet air nozzle, and from the side of the cold disk 3 - with an outlet gas and inlet air nozzles, and the gas and air nozzles of the housing are connected to each other through the corresponding e discs 2 and 3 and channels 5 of heat exchange cells 4 and are separated by hot 2 and cold 3 discs by corresponding radial 6 and circumferential 7 seals located on the housing, characterized in that the radial 6 and circumferential 7 rotor seals located on the housing are labyrinthine , hot 2 and cold 3 end disks are made of materials, the ratio of the linear expansion coefficients of which is inversely proportional to the ratio of increases in the average operating temperatures of the corresponding end disks 2 and 3, heat exchange cells 4 are installed between the end disks 2 and 3 and are made in the form of glasses 10 with external hexagonal surfaces 11 and with internal surfaces 12 of channels 5, in each of which an annular cavity 13 is made between the said surfaces, inside of which there is a thermo-accumulating substance 14, which has the ability at operating temperature and when heat is supplied to change its state of aggregation from solid to liquid, and upon removal heat - back , thus, each heat exchange cell 4 is made with the possibility of reciprocating vibrational heat exchange, by changing the aggregate state of the thermal storage substance 14, with the possibility of cooling the working gas by taking away the heat of its melting from it with the thermal storage substance 14, and with the possibility of heating cold air by giving off the thermal storage substance 14 air of the heat of solidification, while the heat exchange cells 4 are installed between the end discs 2 and 3 with the possibility of attachment with at least one point 8 of rigid attachment on each disc, and at least every two points 8 of rigid attachment of the glasses on adjacent disks 2 and 3 are located in the diametrical plane of the section of their bases, located in the radial and / or tangential to the axis of rotation of the rotor of the plane of the section of disks 2 and 3, passing through the axis of symmetry of each glass 10 from the side of the hexagonal surface 11, and the gap between the glasses 10 is selected from conditions for the possibility of achieving them with free mutual expansion at maximum operating temperature.
RU2020122978A 2020-07-06 2020-07-06 High-temperature rotating disc regenerative heater of working fluid of power plant RU2744926C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122978A RU2744926C1 (en) 2020-07-06 2020-07-06 High-temperature rotating disc regenerative heater of working fluid of power plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122978A RU2744926C1 (en) 2020-07-06 2020-07-06 High-temperature rotating disc regenerative heater of working fluid of power plant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2744926C1 true RU2744926C1 (en) 2021-03-17

Family

ID=74874375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020122978A RU2744926C1 (en) 2020-07-06 2020-07-06 High-temperature rotating disc regenerative heater of working fluid of power plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2744926C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2146034C1 (en) * 1994-08-11 2000-02-27 Стор Хит энд Продьюс Энерджи, Инк. Heat accumulating device for motor vehicle interior
RU2296930C1 (en) * 2005-07-22 2007-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технический университет "МАМИ" Method for cooling of frame of rotary plate heat exchanger and device for its realization
RU2388982C2 (en) * 2005-10-10 2010-05-10 Эмджи Инновейшнз Корп. Heat exchange device (versions)
RU2441188C1 (en) * 2009-05-28 2012-01-27 Балке-Дюрр Гмбх Method to adjust sealing gap in regenerative heat exchanger depending on temperature, heat-controlled adjustment device for its realisation and regenerative heat exchanger
RU2623133C1 (en) * 2016-06-07 2017-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" System of heat exchange in small-sized gas-turbine energy installations (microturbines) with rotating rotary regenerative heat exchanger
CN206903768U (en) * 2017-04-28 2018-01-19 西安交通大学 A kind of residual heat of tail gas of automobile recycle device
CN208764939U (en) * 2018-03-30 2019-04-19 苏州巨联环保有限公司 A kind of rotary heat storage burner and three-box type heat storage burner

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2146034C1 (en) * 1994-08-11 2000-02-27 Стор Хит энд Продьюс Энерджи, Инк. Heat accumulating device for motor vehicle interior
RU2296930C1 (en) * 2005-07-22 2007-04-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный технический университет "МАМИ" Method for cooling of frame of rotary plate heat exchanger and device for its realization
RU2388982C2 (en) * 2005-10-10 2010-05-10 Эмджи Инновейшнз Корп. Heat exchange device (versions)
RU2441188C1 (en) * 2009-05-28 2012-01-27 Балке-Дюрр Гмбх Method to adjust sealing gap in regenerative heat exchanger depending on temperature, heat-controlled adjustment device for its realisation and regenerative heat exchanger
RU2623133C1 (en) * 2016-06-07 2017-06-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский политехнический университет" System of heat exchange in small-sized gas-turbine energy installations (microturbines) with rotating rotary regenerative heat exchanger
CN206903768U (en) * 2017-04-28 2018-01-19 西安交通大学 A kind of residual heat of tail gas of automobile recycle device
CN208764939U (en) * 2018-03-30 2019-04-19 苏州巨联环保有限公司 A kind of rotary heat storage burner and three-box type heat storage burner

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120145120A1 (en) Axial-piston engine, method for operating an axial-piston engine, and method for producing a heat exchanger of an axial-piston engine
US5549449A (en) Turbomachinery incorporating heat transfer reduction features
CA2737118C (en) Oil cooled runner
JP2016196881A (en) Heat pipe temperature management system for turbomachine
CA1049360A (en) Energy conserving process furnace system and components thereof
JP2008249322A (en) Fluid heating apparatus
CN111520760A (en) Combustion chamber flame tube wall surface structure adopting impact/gas film double-wall composite cooling mode
US4029465A (en) Energy conserving process furnace system and components thereof
RU2744926C1 (en) High-temperature rotating disc regenerative heater of working fluid of power plant
RU2548839C2 (en) Axial piston engine and mode of operation of axial piston engine
RU2698539C2 (en) Internal combustion engine with oil circuit and support bearings with oil lubricant (embodiments)
CA2954079C (en) Pressure wave supercharger and method for operating a pressure wave supercharger
WO2021082523A1 (en) Heat exchange method, and heat exchange mechanism and heat exchanger using same
RU2744588C1 (en) Method for preventing thermal deformations of rotor frame of disc high-temperature rotating regenerative heater of working fluid of power plant
RU2716638C1 (en) Method of preventing deformation of high-temperature rotary disc heat exchanger
JP5742062B2 (en) Axial piston engine, method of operating axial piston engine, and method of manufacturing heat exchanger for axial piston engine
RU2716639C1 (en) High-temperature rotary disc heat exchanger
RU2716640C1 (en) Silicone seals of high-temperature rotary disc heat exchanger
CN1131976C (en) High temp. regenerator
RU2716636C1 (en) Method of compensation of deformation of high-temperature rotary disc heat exchanger
Wilson Low-leakage and high-flow regenerators for gas turbine engines
RU2173819C2 (en) Gas-turbine engine combustion chamber
US8047000B2 (en) Gas turbine combustion chamber
RU2730776C1 (en) Complex heating-utilization-recuperation installation
CN220818613U (en) Heat accumulating and temperature regulating device