RU98110398A - Способ практически полного преобразования тепла в работу, в частности, преобразования в работу тепла, отбираемого от вещества окружающей среды, и устройство для реализации способа - Google Patents

Claims (6)

1. Способ практически полного преобразования тепла в работу, в частности, преобразования в работу тепла, отбираемого от вещества окружающей среды, представляющий совокупность термодинамических процессов, образующих замкнутый термодинамический цикл, реализуемый с рабочим телом теплового двигателя, состоящий в том, что рабочее тело разделяют на равновесные фазы жидкости и насыщенного пара в процессе адиабатического расширения из начального состояния в цикле, а для возвращения рабочего тела в исходное термодинамическое состояние подвергают сжатию и отбору тепла только вещество фазы пара, отличающийся тем, что, с целью экономии топливных ресурсов и уменьшения загрязнения окружающей среды продуктами сгорания сжигаемого топлива и отработанным теплом, а также с целью упрощения конструкции устройства, обеспечивающего получение упомянутой экономии, отделяют при минимальной температуре цикла фазы гетерогенного рабочего тела друг от друга жесткой диатермической перегородкой, создают возможность передачи тепла от нагревателя к рабочему телу, нагревают изохорно передаваемым от нагревателя теплом обе фазы гетерогенного вещества от минимальной до промежуточной температуры в цикле, восстанавливают адиабатическую изоляцию рабочего тела, адиабатически сжимают гетерогенное рабочее тело до восстановления начальной плотности его вещества, сохраняя в процессе сжатия неизменными объем и массу вещества конденсированной фазы, завершают цикл, устраняя диатермическую перегородку и объединяя обе части рабочего тела в начальном объеме.

2. Способ по п. 1, состоящий в том, что, с целью разделить на равновесные фазы жидкости и пара вещество рабочего тела в процессе его адиабатического расширения из начального состояния в цикле минимальную температуру цикла выбирают произвольно из интервала, границами которого являются температура плавления и критическая температура используемого вещества, начальную плотность рабочего тела в цикле берут равной плотности равновесной жидкой фазы при выбранной минимальной температуре, начальную температуру цикла выбирают произвольно из интервала, ограниченного минимальной температурой и температурой, при которой плотность вещества, адиабатически сжимаемого из состояния насыщенного пара при минимальной температуре, равна начальной плотности, отличающийся тем, что, с целью обеспечить замкнутость реализуемого цикла температуру рабочего тела по окончании процесса изохорного нагрева выбирают так, чтобы последующее адиабатическое сжатие гетерогенного вещества до начальной плотности и объединение обоих его частей в начальном объеме возвращало рабочее тело в исходное термодинамическое состояние.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью преобразования в работу тепла, отбираемого от вещества окружающей среды, температурные границы реализуемого термодинамического цикла выбирают так, чтобы температура рабочего тела в конце процесса изохорного нагрева была меньше или равна температуре среды.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью преобразования в работу тепла, отбираемого от вещества окружающей среды, используют в качестве рабочего тела вещества, у которых либо температура плавления, либо критическая температура меньше температуры среды, например, азот, кислород, аргон, двуокись углерода и др..

5. Устройство для реализации способа по п.1, состоящее из закрытых с одного торца цилиндров, в которых находятся подвижные поршни, соединенные с валом маховика механизмами, обратимо преобразующими линейное возвратно-поступательное движение поршней во вращательное движение вала, содержащее рабочее тело в объемах, ограниченных внутренними поверхностями цилиндров и днищами поршней, отличающееся тем, что, с целью избежать потери тепла, отводимого от сжимаемой фазы вещества в процессе возвращения рабочего тела к исходному состоянию в используемом термодинамическом цикле, цилиндры устройства адиабатически изолированы, а в их рабочих объемах установлены жесткие диатермические перегородки и находящиеся на них клапаны, создающие возможность отделять друг от друга фазы рабочего тела и реализовывать процесс изохорного нагрева вещества жидкой фазы теплом, отводимым от сжимаемого вещества газообразной фазы.

6. Устройство для реализации способа по п. 1, отличающееся тем, что, с целью передачи преобразуемого в работу тепла от нагревателя к рабочему телу каждый цилиндр соединен с нагревателем отдельным теплопроводом, на котором находится тепловой вентиль, в своем открытом положении свободно пропускающий тепловой поток к находящемуся в цилиндре нагреваемому веществу и восстанавливающий адиабатическую изоляцию вещества в цилиндре, когда он закрыт.