SU1780557A3

SU1780557A3 - Cпocoб пpeoбpaзobahия bhуtpehheй эhepгии гaзa b teплobую b komпpeccиohho-pacшиpиteльhoй maшиhe co cboбoдhыm жидkocthыm пopшhem

Info

Publication number: SU1780557A3
Application number: SU904850768A
Authority: SU
Inventors: Aleksej V Drutskij; Viktor V Ganichev
Original assignee: Дpуцkий Aлekceй Bacильebич
Priority date: 1990-07-24
Filing date: 1990-07-24
Publication date: 1992-12-07

Description

= Изобретение относится к компрессоростроению и может быть использовано для трансформации тепловой энергии.

Известен способ работы компрессионно-расширительной ;установки со свободным жидкостным поршнем, включающий впуск газа среднего потенциала б рабочую камеру, его расширение, частичный выпуск в атмосферу при низком потенциале, ежа-; ; тие б рабочей камере остатка газа до высокого потенциала с последующим выпуском его из рабочей камеры потребителю, при- чем рабочие циклы в каждой из камер установки осуществляются идентично, и в противофазе [1].

Известен способ преобразования внутренней энергий газа в тепловую в компрессионно-расширительной машине со свободным жидкостным поршнем, включающий впуск газа в рабочую камеру, его сжатие и вытеснение из рабочей камеры, отбор тепла от газа, впуск его в приводную камеру, расширение и вытеснение из приводной камеры [2].

Данный способ является наиболее близким к предлагаемому техническому решению.

Недостатком известного способа является ограниченная эффективность вследствие жестких ограничений, обусловленных условиями работоспособности данного класса машин.

. Целью изобретения является уменьшение затрат энергий'путем выравнивания энергетических циклов камер.

Поставленная цель достигается тем. что в способе преобразования внутренней энергии газа в тепловую в компрессионнорасширительной машине со свободным Жидкостным поршнем, включающим впуск газа в рабочую камеру; его сжатие и вытеснение из рабочей камеры, отбор тепла от газа, впуск его в приводную камеру, расширение и вытеснение Из приводной камеры, газ в рабочей камере перёд сжатием расширяют.

:. Поставленная цель достигается тем, что в указанном способе после вытеснения из приводной камеры газ нагревают путем

.... SU.„. 1780557 АЗ

1780557 4 подвода тепла, сжимают и впускают в рабочую камеру.

На чертеже схематически представлена компрессионно-расширительная машина со свободным жидкостным поршнем для ре- 5 ализаций предложенного способа.

Компрессионно-расширительная машина со свободным жидкостным поршнем состоит из U-образного компрессора I. внутренний рабочий объем которого разделен 10 жидкостным поршнем 2 на рабочую 3 и приводную 4 камеры, оснащенные соответственно впускными 5 и 6 и выпускными 7 и 8 клапанами, компрессора 9. входного ресивера 10 низкого давления, горячего ресивера 11 высокого давления, холодного . ресивера 12 высокого давления, холодного .ресивера 13 низкого давления, теплообменника 14 тепла высокого потенциала и теплообменника 15 тепла низкого потенциала, причем напорная сторона компрессора 9 по рабочему агенту соединена через входной ресивер 10 низкого давления с впускным клапаном 5 рабочей камеры 3, выпускной клапан 7 которой соединён через’горячий 25 ресивер 11 высокого давления, теплообмен' ник 14 тепла высокого потенциала, который в свою очередь по теплоносителю подклю.? чен к потребителю 1 б тепла высбкРТб потенциала (на чертеже не показан), и холодный 30 ресивер 12 высокого давления с впускным клапаном 6 приводной камеры 4, выпускной клапан 8 которой соединен по рабочему агенту через холодный ресивер 13 низкого ' давления и теплообменник 15 тепла низкого 35 потенциала, который в свою очередь по теплоносителю подключен к источнику 17 ниЗкопотенциального тепла (на чертеже не . показан), с всасывающей стороной компрессора 9. В качестве рабочего агента при- 40 нят газ.

Работа компрессионно-расширительной машины со свободным жидкостным поршнем осуществляется следующим обра- / ЗОМ. ' 45

Перёд запуском ресиверы 11. 12 и 13 и теплообменники 14 и 15 должны быть за; полнены от внешнего источника рабочим агентом до расчетных давлений (ресивер 10 ; заполняется от рабочего источника), жидко- 50 ' стный поршень 2 выведен в крайнее рабо- ;

* чеё положение путём впуска в приводную камеру 4 рабочего агента и включена циркуляция теплоносителя через теплообменники 14 и 15. ' 55

Запуск компрессора 1 осуществляется путем одновременного открытия клапанов 5 и 8. в результате чего жидкостный поршень начнёт перемещаться в сторону приводной ; камеры 4, а в рабочую камеру 3 будет осу ществляться впуск рабочего агента из ресивера 10. После окончания процесса впуска рабочего агента впускной клапан 5 закроется и в дальнейшем в рабочей камере 3 будет осуществляться процесс расширения рабочего агента. Одновременно с этим в приводной камере 4будет осуществляться процесс вытеснения отработанного рабочего агента с объема камеры 4. По окончании процесса вытеснения выпускной клапан 8 закроется и в приводной камере 4 будет в дальнейшем осуществляться процесс сжатия оставшегося отработанного рабочего агента в объем мертвого пространства.

В момент достижения жидкостным поршнем верхней мертвой точки (ВМТ) его кинематическая энергия снизится к нулю и вследствие разности давлений, действующей на него, он начнет движение в обрёт20 ную сторону. В началё этого движения в приводной камере 4 будет осуществляться процесс расширения рабочего агента из объема Мёртвого пространства. В момент, когда давление в камере 4 сравняется с давлением в ресивере 12, откроется впускной клапан бив камере 4 будет осуществляться процесс впуска рабочего агента из ресивера 12. По окончании процесса впуска впускной клапан 6 закроется и в камере 4 будет осуществляться процесс расширения рабочего агента. Одновременно с этим в рабочей камере 3 будет осуществляться процесс сжатия рабочего агента. При достижении расчетного давления откроется выпускной клапан 7 и в камере 3 будет осуществляться процесс вытеснения рабочего агента из камеры 3 в горячий ресивер 11. В момент достижения поршнем 2 ВМТ клапан 7 закроется и откроется выпускной клапан 8 приводной камеры 4, кинематическая энергия поршня 2 станет равной нулю и он под действием разности давлений начнет перемещаться в обратную сторону. В начале Этого движения в рабочей камере 3 будет осуществляться процесс расширения рабочего агента из объема мёртвого пространства. В дальнейшем впускной клапан 5 откроется’и в дальнейшем все процессы повторятся в· ранее описанной последовательности.

Вследствие адиабатического сжатия в камере 3 до расчетного давления температура рабочего агента повысится до расчетного значения. С этой температурой рабочий агент поступает в горячий ресивер 11 и при переходе в ресивер 12 через теплообменник 14 отдает в последнем свою теплоту циркулирующему теплоносителю, нагревая его до установленной температуры и охлаждаясь сам. Рабочий агент, поступив под высоким давлением и с пониженной

1780557 6 температурой из холодного ресивера 12 в приводную камеру 4, адиабатически расширяется, отдавая свою энергию, на сжатие рабочего агента в рабочей камере 3 и снижая при этом свой потенциал, в т.ч. температуру, с которым он и вытесняется в ресивер 13.

Описанный способ работы установки обеспечивает высокоэффективное расщепление тепла среднего потенциала на высокий потенциал и низкий потенциал. Так, например, при наличии источника газа давлением 0,8-0.9 ати и температурой 60-70°С. реализуя предложенный способ работы, можно получить горячую воду температурой 95-150°С и холодный воздух температу рой=(-50)°С.

При реализации другого варианта способа работы холодный газ из ресивера 13 нагревают в теплообменнике 15 за счет тёпла внешнего низкопотёнциального источника. после чего сжимают в компрессоре 9 и через ресивер 10 впускают в рабочую камеру 3 компрессора 1.

Таким образом второй вариант предложенного способа работы реализуется при замкнутом контуре циркуляции рабочего агента (газа) и обеспечивает перекачку тепла с низкого на высокий потенциал (например, с уровня 20-30°С до уровня 95-150°С).

Claims

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1. Способ преобразования внутренней энергии газа в тепловую в компрессионнорасширительной машине со свободным жидкостным поршнем, включающий впуск газа в рабочую камеру, его сжатие, вытеснение из рабочей камеры, отбор тепла от газа, впуск его в приводную камеру, расширение и вытеснение из приводной камеры, о т л ича ющ и й с я тем, что, с целью уменьшения затрат энергии путем выравнивания энергетических циклов камер, газ в рабочей каме-

20 ре перед сжатием расширяют.
2. Способ поп. 1, от ли чаю щи й с я тем, что после вытеснения из приводной камеры газ нагревают путем подвода тепла, сжимают и впускают в рабочую камеру.