SU1079969A1

SU1079969A1 - Thermocompressor

Info

Publication number: SU1079969A1
Application number: SU823458922A
Authority: SU
Inventors: Юрий Васильевич Синявский; Юрий Викторович Подметухов; Ирина Владимировна Качалова
Original assignee: Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт
Priority date: 1982-06-25
Filing date: 1982-06-25
Publication date: 1984-03-15

Abstract

ТЕРМОКОМПРЕССОР, содержащий корпус, регенератор, размещенный в корпусе вытеснитель, раздел ющий его на теплую и холодную полости, сообщенные между собой при помощи регенератора, причем корпус со стороны .холодной полости снабжен цилиндром с расположенным в нем порщнем, св занным с вытеснителем, отличающийс тем, что, с целью повыщени надежности и КПД, термокомпрессор снабжен вспомогательным регенератором, а корпус со стороны теплой полости снабжен дополнительным цилиндром с размещенным в нем плунжером, св занным с вытеснителем, и оба цилиндра сообщены между собой при помощи вспомогательного регенератора.(Л^со оО5 СОA THERMOCOMPRESSOR, comprising a housing, a regenerator, a displacer placed in the housing, dividing it into warm and cold cavities communicated with each other by means of a regenerator, and the housing from the cold cavity is provided with a cylinder with a pressure device connected to the displacer located in it, characterized by that, in order to increase reliability and efficiency, the thermocompressor is equipped with an auxiliary regenerator, and the housing from the side of the warm cavity is provided with an additional cylinder with a plunger connected to the displacer, and both centers Indra communicated among themselves with the help of an auxiliary regenerator.

Description

Изобретение относитс к энергетике и может быть использовано в устройствах термического действи дл повышени давлени и нагнетани газов и жидкостей.The invention relates to the energy sector and can be used in thermal action devices for increasing pressure and injecting gases and liquids.

Известен термокомпрессор, содержащий корпус, регенератор и вытеснитель с электромеханическим приводом 1.Known thermocompressor, comprising a housing, a regenerator and a displacer with an electromechanical actuator 1.

Однако в таком термокомпрессоре значительны затраты электрической мощности, в то врем как повыщение давлени в нагнетателе осуществл етс вследствие подвода тепла, а электромеханический привод при малой передаваемой мощности имеет относительно больщие габариты и низкую эффективность.However, in such a thermocompressor, the cost of electrical power is significant, while the pressure in the supercharger is increased due to the supply of heat, and the electromechanical drive at low transmit power has relatively large dimensions and low efficiency.

Известен также термокомпрессор, содержащий корпус, регенератор, размещенный в корпусе вытеснитель, раздел ющий его на теплую и холодную полости, сообщенные между собой при помощи регенератора, причем корпус со стороны холодной полости снабжен цилиндром с расположенным в нем порщнем, св занным с вытеснителем 2. Однако в таком термокомпрессоре перепуск газа между полост ми привода и термокомпрессора сопровождаетс необратимым процессом смещени потоков рабочего тела с различньгми давлени ми, что приводит к снижению его эффективности, а работа привода термокомпрессора требует наличи аккумул тора механической энергии, что приводит к снижению надежности работы привода, а следовательно, и всего термокомпрессора .A thermocompressor is also known, comprising a housing, a regenerator, a displacer placed in the housing, dividing it into warm and cold cavities communicated with each other by means of a regenerator, the housing from the cold cavity side being provided with a cylinder with a displacer 2 located in it. However, in such a thermocompressor, the gas bypass between the drive and thermocompressor cavities is accompanied by an irreversible process of displacing the flow of the working fluid with different pressures, which leads to a decrease in its efficiency and, and the operation of the thermocompressor drive requires the presence of a battery of mechanical energy, which leads to a decrease in the reliability of the drive, and consequently, the entire thermocompressor.

Цель изобретени - повышение надежности и КПД термокомпрессора.The purpose of the invention is to increase the reliability and efficiency of the thermocompressor.

Поставленна цель достигаетс тем, что термокомпрессор, содержащий корпус, регенератор , размещенный в корпусе вытеснитель , раздел ющий его на теплую и холодную полости, сообщенные между собой при помощи регенератора, причем корпус со стороны холодной полости снабжен цилиндром с расположенным в нем порщнем, св занным с вытеснителем, снабжен вспомогательным регенератором, а корпус со стороны теплой полости снабжен дополнительным цилиндром с размещенным в нем плунжером, св занным с вытеснителем, и оба цилиндра сообщены между собой при помощи вспомогательного регенератора.The goal is achieved by the fact that a thermocompressor comprising a housing, a regenerator, a displacer placed in the housing, separating it into warm and cold cavities communicated with each other by means of a regenerator, the housing from the cold cavity side having a cylinder with a piston located in it, connected with the displacer, equipped with an auxiliary regenerator, and the housing from the side of the warm cavity is provided with an additional cylinder with a plunger in it connected to the displacer, and both cylinders communicate with each other and the help of an auxiliary regenerator.

На чертеже изображен термокомпрессор. Термокомпрессор содержит корпус 1, регенератор 2, размешенный в корпусе 1 вытеснитель 3, раздел ющий его на теплую и холодную полости 4 и 5, сообщенные между собой при помощи регенератора 2, причем корпус со стороны холодной полости 5 снабжен цилиндром 6 с расположенным в нем порщнем 7, св занным с вытеснителем 3. Термокомпрессор снабжен вспомогательным регенератором 8, а корпус 1 со стороны теплой полости 4 снабжен дополнительным цилиндром 9 с размещенным в нем плунжеромThe drawing shows a thermocompressor. The thermocompressor comprises a housing 1, a regenerator 2, a displacer 3 placed in the housing 1, dividing it into warm and cold cavities 4 and 5 communicated with each other by means of a regenerator 2, and the housing from the cold cavity 5 is provided with a cylinder 6 with a vessel located in it 7 connected with the displacer 3. The thermocompressor is equipped with an auxiliary regenerator 8, and the housing 1 from the side of the warm cavity 4 is provided with an additional cylinder 9 with a plunger accommodated therein

10, св занным с вытеснителем 3, и оба цилиндра 6 и 9 сообщены между собой при помощи вспомогательного регенератора 8. К цилиндру 6 подключена регулировочна 10, connected with expeller 3, and both cylinders 6 and 9 communicate with each other by means of an auxiliary regenerator 8. An adjusting switch is connected to the cylinder 6.

емкость 11 посредством трубопровода 12 и вентил 13. Холодна полость 5 и.меет всасывающий клапан 14 и нагнетательный клапан 15.the container 11 through the pipeline 12 and the valve 13. The cold cavity 5 and. has a suction valve 14 and the discharge valve 15.

Термокомпрессор работает следующи.м образом.Thermocompressor works as follows.

0 Перва фаза. Условно вытеснитель 3 находитс в крайнем верхнем положении. Давление в полост х 4 и 5 равно давлению всасывани . Начальное давление в цилиндрах 9 и 6 устанавливают меньше давлени вса сывани на некоторую величину.0 First phase. Conditionally, the displacer 3 is in its highest position. The pressure in cavities 4 and 5 is equal to the suction pressure. The initial pressure in the cylinders 9 and 6 is set less than the suction pressure by a certain amount.

Вследствие разности давлений, а также неравенства поперечных сечений порщн 7 и плунжера 10 возникает сила, направленна сверху вниз и вызывающа перемещение вытеснител 3 из верхнего положени вDue to the pressure difference, as well as the inequality of the cross-sections of the pressure 7 and the plunger 10, there is a force directed downwards and causing the displacer 3 to move from the upper position to

0 нижнее.0 lower.

В процессе перемещени вытеснител 3 вниз газ переталкиваетс из полости 5 через регенератор 2 в полость 4, а из цилиндра 6 через регенератор 8 в цилиндр 9. Газ при этом нагреваетс вследствие подвода к нему тепла в регенераторах и от стенок полости 4 и цилиндра 9. Однако темп роста давлени в полост х 4, 5 и цилиндров 9 и 6 различен. Если в полост х 4 и 5 (при конкретном отношении температур теплой и холодной зон)In the process of moving the displacer 3 down, the gas is pushed out of cavity 5 through regenerator 2 into cavity 4, and from cylinder 6 through regenerator 8 into cylinder 9. At the same time, the gas heats up due to heat supplied to it in regenerators and from walls of cavity 4 and cylinder 9. However the pressure growth rates in cavities 4, 5 and cylinders 9 and 6 are different. If there are cavities 4 and 5 (for a specific ratio of temperatures in the warm and cold zones)

0 он определ етс соотношением объемов этих полостей, а также внутренним объемом регенератора 2, то в цилиндрах 9 и 6 темп роста зависит как от соотнощени их объемов, объема регенератора 8, так и объема регулировочной емкости 11. Поэтому темпом роста0 it is determined by the ratio of the volumes of these cavities, as well as the internal volume of the regenerator 2, then in cylinders 9 and 6 the growth rate depends both on the ratio of their volumes, the volume of the regenerator 8, and the volume of the regulating capacitance 11. Therefore, the growth rate

5 давлени в цилиндрах 9 и 6 можно варьировать . Его делают таким, чтобы давление в полост х 4 и 5 возрастало быстрее, чем давление в цилиндрах 9 и 6.5 pressures in cylinders 9 and 6 can be varied. It is made so that the pressure in the cavity x 4 and 5 increases faster than the pressure in cylinders 9 and 6.

Вследствие этого разность давлений между полост ми 4 и 5 и цилиндрами 9 и 6 постепенно растет и, следовательно, увеличиваетс сила, вызывающа движение «вытеснител вниз. При достижении в полост х 4 и 5 давлени нагнетани открываетс нагнетательный клапан 15 и осуществл етс про5 цесс нагнетани .As a consequence, the pressure difference between cavities 4 and 5 and cylinders 9 and 6 gradually increases and, consequently, the force causing the displacer downward movement increases. Upon reaching the injection pressure in the cavities 4 and 5, the injection valve 15 opens and the injection is carried out.

Встора фаза. В процессе нагнетани давление в полост х 4 и 5 остаетс неиз.менным и равным давлению в цилиндре 6. Давление же в цилиндрах 9 и 6 продолжает нарастать вследствие подвода тепла к газу, перетал0 киваемому из цилиндра б в цилиндр 9.Vstara phase. In the process of injection, the pressure in cavities 4 and 5 remains unchanged and equal to the pressure in cylinder 6. At the same time, pressure in cylinders 9 and 6 continues to increase due to the supply of heat to the gas transferred from cylinder b to cylinder 9.

Это приводит к тому, что разность давлений в полост х 4 и 5 и цилиндрах 9 и б начинает уменьшатьс и, следовательно, г уменьшаетс сила, действующа на вытеснитель вниз. Наступает момент, когда эта разность давлений уменьщаетс до нул , а затем .мен ет знак, т.е. величина давлени This leads to the fact that the pressure difference in cavities 4 and 5 and the cylinders 9 and b begins to decrease and, consequently, g decreases the force acting on the displacer down. There comes a time when this pressure difference decreases to zero, and then the sign changes, i.e. pressure value

в цилиндрах 9 и 6 становитс больше, чем в полост х 4 и 5. Возникает сила,обусловленна разностью давлений и направленна против движени вытеснител , по мере дальнейшего движени вытеснител эта сила растет. Вытеснитель 3 продолжает некоторое врем перемещатьс к крайнему нижнему положению под действием силы инерции до тех пор, пока указанные силы (от разности давлений и инерции) станут равны. После этого осуществл етс реверс движени вытеснител .in cylinders 9 and 6 becomes larger than in cavities 4 and 5. A force arises, due to the pressure difference and directed against the displacer movement, as the displacer moves further, this force grows. The displacer 3 continues to move for some time to its lowest position under the action of the inertial force until the indicated forces (from the pressure difference and inertia) become equal. After this, the displacer is reversed.

Треть фаза. Исходное положение: вытеснитель 3 находитс в крайнем нижнем положении в момент реверса. Давление газа в полост х 4 и 5 равно давлению нагнетани . Давление газа в цилиндрах 9 и 6 больше давлени нагнетани . Вследствие разности давлений на вытеснитель 3 действует сила, направленна вверх и вызывающа перемещение вытеснител к крайнему верхнему положению. В процессе движени вытеснител газ переталкиваетс через регенератор 2 из полости 4 в полость 5 и через регенератор 8 из цилиндра 9 в цилиндр 6. При этом газ охлаждаетс вследствие отвода тепла в регенераторах и к стенкам корпуса 1. Давление как в полост х 4 и 5, так и в цилиндрах 9 и 6 уменьшаетс . Однако как и в процессе повышени давлени (перва фаза) темп снижени давлени в полост х 4 и 5 выще, чем темп снижени давлени в цилиндрах 9 и 6.Third phase. Starting position: the expeller 3 is in the lowest position at the time of the reverse. The gas pressure in the cavities 4 and 5 is equal to the discharge pressure. The gas pressure in cylinders 9 and 6 is greater than the discharge pressure. Due to the pressure difference on the displacer 3, a force is directed upward and causing the displacer to move to the extreme upper position. In the process of moving the displacer, the gas pushes through the regenerator 2 from cavity 4 into cavity 5 and through regenerator 8 from cylinder 9 into cylinder 6. At the same time, the gas is cooled due to heat removal in the regenerators and to the walls of housing 1. so in cylinders 9 and 6 decreases. However, as in the pressure increase process (first phase), the pressure reduction rate in cavities 4 and 5 is higher than the pressure reduction rate in cylinders 9 and 6.

Это приводит к постепенному увеличению разности давлений в полост х 4 и 5 и цилиндрах 9 и 6, а следовательно, и силы, действующей на вытеснитель. После того,This leads to a gradual increase in the pressure difference in cavities 4 and 5 and cylinders 9 and 6, and, consequently, the force acting on the displacer. After that,

как в полост х 4 и 5 компрессора давление становитс равным давлению всасывани , открываетс всасывающий клапан 14 и начинаетс процесс всасывани .As in compressor cavities 4 and 5, the pressure becomes equal to the suction pressure, the suction valve 14 opens and the suction process begins.

Четверта фаза. В процессе всасывани давление в полост х 4 и 5 остаетс неизменным . Давление в цилиндрах 9 и 6 продолжает уменьшатьс , что приводит к уменьшению силы, действующей на вытеснитель 3.Fourth phase. During the suction process, the pressure in the cavities 4 and 5 remains unchanged. The pressure in the cylinders 9 and 6 continues to decrease, which leads to a decrease in the force acting on the displacer 3.

8некоторый момент разность давлений в полост х 4 и 5 и цилиндрах 9 и 6 становитс равной нулю, а при дальнейщем движении вытеснител давление в цилиндрахAt some instant, the pressure difference in cavities 4 and 5 and in cylinders 9 and 6 becomes equal to zero, and upon further movement of the displacer, the pressure in the cylinders

9и 6 начинает превыщать величину давлени всасывани , т.е. вновь возникает сила, но направленна против движени вытеснител . Вытеснитель 3 по инерции продолжает движение вверх до тех пор, пока сила инерции не уравновеситс силой от разности давлений. Этот момент соответствует крайнему верхнему положению вытеснител 3.9 and 6 begins to exceed the value of the suction pressure, i.e. strength reappears, but directed against the movement of the displacer. By the inertia, the displacer 3 continues upward movement until the inertia force is balanced by the force from the pressure difference. This moment corresponds to the extreme upper position of the displacer 3.

Далее фазы повтор ютс .Next, the phases are repeated.

Таким образом, такое выполнение термокомпрессора не требует ни внешнего привода (электромеханического, пневматического и т.д.), ни специального аккумул тора механической энергии. Это позвол ет повысить его надежность и КПД.Thus, such an implementation of the thermocompressor does not require an external drive (electromechanical, pneumatic, etc.), nor a special accumulator of mechanical energy. This improves its reliability and efficiency.

Claims

A THERMAL COMPRESSOR, comprising a housing, a regenerator, a displacer placed in the housing, dividing it into warm and cold cavities communicated with each other by means of a regenerator, the housing on the cold side being provided with a cylinder with a piston located in it and connected to the displacer, characterized in that, in order to increase reliability and efficiency, the thermocompressor is equipped with an auxiliary regenerator, and the housing, on the side of the warm cavity, is equipped with an additional cylinder with a plunger placed in it and connected to the displacer, and both the cylinders are interconnected by an auxiliary regenerator.