WO2010138018A1 - Air-steam engine - Google Patents
Air-steam engine Download PDFInfo
- Publication number
- WO2010138018A1 WO2010138018A1 PCT/RU2009/000664 RU2009000664W WO2010138018A1 WO 2010138018 A1 WO2010138018 A1 WO 2010138018A1 RU 2009000664 W RU2009000664 W RU 2009000664W WO 2010138018 A1 WO2010138018 A1 WO 2010138018A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- air
- engine
- steam
- piston
- steam engine
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
- F01B17/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by use of uniflow principle
- F01B17/02—Engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K21/00—Steam engine plants not otherwise provided for
- F01K21/04—Steam engine plants not otherwise provided for using mixtures of steam and gas; Plants generating or heating steam by bringing water or steam into direct contact with hot gas
Definitions
- VPD air-steam engine
- ICE internal combustion engine
- GTE gas turbine engine
- the VPD is an analogue of an internal combustion engine or gas turbine engine, but differs from them in that when the air is compressed by a piston, or by a compressor, in an air-steam engine, its temperature rises significantly, and the injection of water, instead of liquid fuel, at the end of the compression stroke, leads to its vaporization and increase in pressure of the working mixture, causing the piston to move in the opposite direction, or causing rotation of the turbine blades, which transmit motion to other mechanical parts.
- the VPD uses the heat of compressed air as a fuel and the properties of water to be converted to steam.
- 1 liter of water gives off about 1600 liters of hot steam at 100 degrees C.
- the specific heat of vaporization is 2.25 MJ / kg, and the heat capacity of 10 cubic meters of air is 2.52 MJ. It turns out that when 10 mZ of room temperature air is compressed, such an amount of heat is released that is approximately enough to produce 1.6 mZ of steam.
- SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) compared to the pressure at the end of the compression stroke.
- the critical point of water is 374 degrees. C at which the pressure should be about 220 atm.
- the pressure at the end of the compression stroke in the cylinder or in the engine compressor is less, which means that a mixture of steam with hot air can perform mechanical work and set the piston or engine turbine in motion.
- the power of the VPD directly depends on the temperature of the air entering the engine and at certain minimum temperatures it will not be able to work.
- VPD can be compared to a solar lens that collects sunlight at one point. It also concentrates the energy of the sun, only dispersed in the air. The use of a heat-insulating motor housing is recommended to maintain and maximize the use of the resulting temperature
- Figure 1 1 - Cylinder, 2 - Piston, 3 - Air, 4 - Compressed air, 5 - Nozzle. Air enters the cylinder (1), where the piston (2) compresses it. At the end of the compression stroke, nozzles (5) spray water - the pressure rises.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
The air-steam engine is an analogue of the internal combustion engine or the gas turbine engine. When air is compressed by a piston or a compressor in the air-steam engine, the temperature of the air is substantially increased. The injection of water instead of a liquid fuel at the end of a compression stroke brings about the evaporation of the water and an increase in the pressure of a working liquid, which pressure causes a piston stroke in the opposite direction or causes turbine blades to rotate so that motion is transmitted to the other mechanical parts. The engine makes it possible to save resources by using the heat of ambient air for the operation thereof.
Description
Воздушно-паровой двигатель Описание Steam Engine Description
Область техники. Промышленное машиностроение.The field of technology. Industrial engineering.
Уровень техники. Воздушно-паровой двигатель (ВПД) является таким же устройством как и двигатель внутреннего сгорания (ДВС) или газотурбинный двигатель (ГТД) и относится он к тому же уровню техники - двигателестроению. Отличие его состоит в том, что ДВС или ГТД работают при помощи горючего топлива, а ВПД работает при помощи теплоты сжатого воздуха и свойствах воды преобразовываться в пар. (И.В. Возницкий. Судовые двигатели внутреннего сгорания. С-Петербург, Моркнига, 2008, Глава 1. Введение в курс ДВС, 1.3. Рабочие циклы ДВС, стр. 12).The level of technology. An air-steam engine (VPD) is the same device as an internal combustion engine (ICE) or a gas turbine engine (GTE) and it belongs to the same level of technology as engine building. Its difference lies in the fact that the internal combustion engine or gas turbine engine works with the help of combustible fuel, and the HPA works with the heat of compressed air and the properties of water to be converted into steam. (I.V. Voznitsky. Marine internal combustion engines. St. Petersburg, Morkniga, 2008, Chapter 1. Introduction to ICE course, 1.3. ICE duty cycles, p. 12).
Раскрытие изобретения. При сжатии поршнем воздуха, находящегося в цилиндре дизельного двигателя, его температура значительно повышается. Впрыскивание жидкого топлива в конце такта сжатия приводит к его воспламенению и резкому возрастанию давления рабочей смеси, вызывающему ход поршня в противоположном направлении. В данном случае, ВПД является аналогом ДВС или ГТД, но отличающийся от них тем, что при сжатии воздуха поршнем, или компрессором, в воздушно-паровом двигателе, его температура значительно возрастает, а впрыскивание воды, вместо жидкого топлива, в конце такта сжатия, приводит к ее парообразованию и возрастанию давления рабочей смеси, вызывающему ход поршня в противоположном направлении, или вызывающему вращение лопаток турбины, которые передают движение другим механическим частям. В данном случае, ВПД использует в качестве топлива теплоту сжатого воздуха и свойства воды преобразовываться в пар. 1 литр воды выделяет около 1600 литров горячего пара при 100 град.С. Удельная теплота парообразования - 2,25 МДж/кг, а теплоемкость 10 куб.м воздуха- 2.52 МДж. Получается, что при сжатии 10 мЗ воздуха комнатной температуры выделяется такое количество теплоты, которое достаточно примерно для получения 1,6 мЗ пара.Disclosure of the invention. When the piston compresses the air in the cylinder of a diesel engine, its temperature rises significantly. Injection of liquid fuel at the end of the compression stroke leads to its ignition and a sharp increase in the pressure of the working mixture, causing the piston to move in the opposite direction. In this case, the VPD is an analogue of an internal combustion engine or gas turbine engine, but differs from them in that when the air is compressed by a piston, or by a compressor, in an air-steam engine, its temperature rises significantly, and the injection of water, instead of liquid fuel, at the end of the compression stroke, leads to its vaporization and increase in pressure of the working mixture, causing the piston to move in the opposite direction, or causing rotation of the turbine blades, which transmit motion to other mechanical parts. In this case, the VPD uses the heat of compressed air as a fuel and the properties of water to be converted to steam. 1 liter of water gives off about 1600 liters of hot steam at 100 degrees C. The specific heat of vaporization is 2.25 MJ / kg, and the heat capacity of 10 cubic meters of air is 2.52 MJ. It turns out that when 10 mZ of room temperature air is compressed, such an amount of heat is released that is approximately enough to produce 1.6 mZ of steam.
Сжимая воздух в цилиндре или компрессоре двигателя до 100 атм. его температура повышается до 600-700 град.С. Вода же при давлении в 100 атм. повышает свою температуру только до 311 град.С. Поэтому вода, распыляемая форсунками в цилиндре двигателя или в камере «cгopaния» турбины, при температуре 600-700 градусов мгновенно превращается в пар и там создает несколько избыточное давление по ιCompressing air in a cylinder or engine compressor up to 100 atm. its temperature rises to 600-700 degrees C. Water at a pressure of 100 atm. increases its temperature only to 311 degrees C. Therefore, the water sprayed by the nozzles in the engine cylinder or in the combustion chamber of the turbine, at a temperature of 600-700 degrees, instantly turns into steam and there creates a somewhat excessive pressure in ι
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
сравнению с давлением в конце такта сжатия. Критическая точка воды 374 град. С при которой давление должно составлять около 220 атм. В нашем случае давление в конце такта сжатия в цилиндре или в компрессоре двигателя меньше, а значит смесь пара с горячим воздухом могут произвести механическую работу и привести в движение поршень или турбину двигателя. Сравнивать по мощности ВПД с ДВС или ГТД не приходится, но для маломощных потребителей этот двигатель будет экономить определенную часть ресурсов. Мощность ВПД напрямую зависит от температуры входящего в двигатель воздуха и при определенных минимальных значениях температуры он не сможет работать. ВПД можно сравнить с солнечной линзой, которая собирает солнечный свет в одну точку. Он также концентрирует энергию солнца, только рассеянную в воздухе. Использование теплоизолирующего корпуса двигателя рекомендуется для сохранения и максимального использования получаемой температурыSUBSTITUTE SHEET (RULE 26) compared to the pressure at the end of the compression stroke. The critical point of water is 374 degrees. C at which the pressure should be about 220 atm. In our case, the pressure at the end of the compression stroke in the cylinder or in the engine compressor is less, which means that a mixture of steam with hot air can perform mechanical work and set the piston or engine turbine in motion. It is not necessary to compare the VPD power with an internal combustion engine or a gas turbine engine, but for low-power consumers this engine will save a certain part of the resources. The power of the VPD directly depends on the temperature of the air entering the engine and at certain minimum temperatures it will not be able to work. VPD can be compared to a solar lens that collects sunlight at one point. It also concentrates the energy of the sun, only dispersed in the air. The use of a heat-insulating motor housing is recommended to maintain and maximize the use of the resulting temperature
Краткое описание чертежа. Фигура 1. 1 - Цилиндр, 2 — Поршень, 3 — Воздух, 4 - Сжатый воздух, 5 - Форсунка. Воздух поступает в цилиндр (1), где поршень (2) сжимает его. В конце такта сжатия форсунки (5) вспрыскивают воду — давление повышается.Brief description of the drawing. Figure 1. 1 - Cylinder, 2 - Piston, 3 - Air, 4 - Compressed air, 5 - Nozzle. Air enters the cylinder (1), where the piston (2) compresses it. At the end of the compression stroke, nozzles (5) spray water - the pressure rises.
Осуществление изобретения. Энергия сжатого воздуха давно и широко используется в промышленности и в быту. Но теплота, получаемая при сжатии воздуха, обычно используется меньше, потому что намного легче охлаждать двигатели, чем использовать выделяемую теплоту. Также широко используется энергия горячего пара. Но, они не были объединены (воздух и пар), вероятно, в силу их малой совместной эффективности. В современных условиях с развитием точного машиностроения эффективность парового двигателя можно несколько увеличить.The implementation of the invention. The energy of compressed air has long been widely used in industry and in everyday life. But the heat obtained by compressing the air is usually used less because it is much easier to cool the engines than to use the heat released. The energy of hot steam is also widely used. But, they were not combined (air and steam), probably due to their low joint effectiveness. In modern conditions, with the development of precision engineering, the efficiency of a steam engine can be slightly increased.
В данном случае реализуется возможность использования специализированного вида двигателя, работающего на воде (пару) и извлекающего требуемое тепло из окружающей среды. Энергию теплоты пара использовали еще древние греки. Только топливом здесь служит воздух, сжатый до таких пределов, пока он не превратит воду в требуемый, для механической работы, пар. В современных компрессорах на 1 кВт потраченной энергии выделяется примерно 3 кВт энергии в виде теплоты - эту энергию и использует ВПД. Но даже при КПД равном 50% такой ВПД будет эффективен и вероятно мощность его со временем можно совершенствовать.In this case, it is possible to use a specialized type of engine running on water (steam) and extracting the required heat from the environment. The energy of the heat of steam was used by the ancient Greeks. Only fuel here is air compressed to such limits until it turns water into steam required for mechanical work. In modern compressors, about 3 kW of energy is released in the form of heat per 1 kW of energy expended - this energy is used by the HPA. But even with an efficiency of 50%, such VPD will be effective and its power can probably be improved over time.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
Claims
Воздушно-паровой двигатель Steam engine
ФормулаFormula
Воздушно-паровой двигатель является аналогом двигателя внутреннего сгорания или газотурбинного двигателя, но отличающийся от них тем, что при сжатии воздуха поршнем, или компрессором, в воздушно-паровом двигателе, его температура значительно возрастает, а впрыскивание воды, вместо жидкого топлива, в конце такта сжатия, приводит к ее парообразованию и возрастанию давления рабочей смеси, вызывающему ход поршня в противоположном направлении, или вызывающему вращение лопаток турбины, которые передают движение другим механическим частям.An air-steam engine is an analogue of an internal combustion engine or a gas turbine engine, but differs from them in that when the air is compressed by a piston, or by a compressor, in an air-steam engine, its temperature rises significantly, and the injection of water, instead of liquid fuel, at the end of the cycle compression, leads to its vaporization and increase the pressure of the working mixture, causing the piston to move in the opposite direction, or causing rotation of the turbine blades, which transmit movement to other mechanical parts.
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)
SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009121483 | 2009-05-27 | ||
RU2009121483/06A RU2009121483A (en) | 2009-05-27 | 2009-05-27 | STEAM ENGINE |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2010138018A1 true WO2010138018A1 (en) | 2010-12-02 |
Family
ID=43222912
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2009/000664 WO2010138018A1 (en) | 2009-05-27 | 2009-12-01 | Air-steam engine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2009121483A (en) |
WO (1) | WO2010138018A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2538230C1 (en) * | 2013-08-08 | 2015-01-10 | Александр Сергеевич Артамонов | Vessel running on hydrogen fuel that features small waterline area |
RU2715074C1 (en) * | 2019-01-25 | 2020-02-25 | Олег Викторович Грачев | Atmospheric unit |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2469679A (en) * | 1944-07-13 | 1949-05-10 | Edwin T Wyman | Gas turbine |
RU2122125C1 (en) * | 1994-02-24 | 1998-11-20 | Алексей Алексеевич Понуровский | Method of and device for producing energy in internal combustion engine with release of cold |
RU99108424A (en) * | 1999-04-20 | 2001-02-10 | Валентин Семенович Горелых | METHOD FOR ENERGY CONVERSION IN HEAT POWER INSTALLATION OR ENGINE |
CN201103417Y (en) * | 2007-11-16 | 2008-08-20 | 萧厚霖 | Air engine |
-
2009
- 2009-05-27 RU RU2009121483/06A patent/RU2009121483A/en unknown
- 2009-12-01 WO PCT/RU2009/000664 patent/WO2010138018A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2469679A (en) * | 1944-07-13 | 1949-05-10 | Edwin T Wyman | Gas turbine |
RU2122125C1 (en) * | 1994-02-24 | 1998-11-20 | Алексей Алексеевич Понуровский | Method of and device for producing energy in internal combustion engine with release of cold |
RU99108424A (en) * | 1999-04-20 | 2001-02-10 | Валентин Семенович Горелых | METHOD FOR ENERGY CONVERSION IN HEAT POWER INSTALLATION OR ENGINE |
CN201103417Y (en) * | 2007-11-16 | 2008-08-20 | 萧厚霖 | Air engine |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
I.I. KULAGIN.: "Teoriya aviatsionnykh gazoturbinnykh dvigatelei.", GOSUDARSTVENNOE IZDATELSTVO OBORONNOI PROMYSHLENNOSTI, 1955, MOSCOW, pages 339 * |
S. V. VALYAN.: "Tekhnicheskaya termodinamika i teplovye dvigateli.", GOSUDARSTVENNOE NAUCHNO-TEKHNICHESKOE IZDATELSTVO MASHINOSTROITELNOI LITERATURY, 1958, MOSCOW, LENINGRAD, pages 63 - 65 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009121483A (en) | 2010-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10871106B2 (en) | Free piston engine power plant | |
EA200970146A1 (en) | CRYOGENIC ENGINE, WORKING ON THERMAL ENERGY, CAUSED BY ENVIRONMENTAL TEMPERATURE AND UNDER PRESSURE | |
ES2805082T3 (en) | Four-stroke internal combustion engine with pre-stage cooled compression | |
US9797339B2 (en) | Hot-air engine | |
WO2013023607A1 (en) | Jet rotary motor | |
WO2018177589A8 (en) | Crank drive and internal combustion engine equipped therewith | |
WO2010138018A1 (en) | Air-steam engine | |
RU2287708C1 (en) | Power plant | |
WO2010105288A1 (en) | Thermal engine using an external heat source | |
CN202300594U (en) | Energy-saving power generation system | |
RU2572154C2 (en) | Ice intake manifold supercharging system that exploits used gas energy | |
US11913402B2 (en) | Diesel-steam power plant | |
GB2455500A (en) | I.c. engine with water injection to generate steam | |
RU2662023C1 (en) | Method of conversion of thermal energy to electricity of an external combustion thermal machine with heat exchanger, turbine of electric generator, turbine of compressor and electric generator | |
RU118690U1 (en) | INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
RU176215U1 (en) | SECONDARY VEHICLE CIRCUIT OF ICE VEHICLE | |
CN114856743A (en) | Carbon dioxide medium engine | |
CN101713354A (en) | Water backheating boosting energy-saving internal-combustion engine | |
RU2763803C2 (en) | Micro tpp | |
RU178533U1 (en) | COMBINED POWER PLANT | |
RU47442U1 (en) | STEAM INSTALLATION | |
RS20190546A2 (en) | Water engine | |
CN203626961U (en) | Gasoline engine for vehicle | |
RU2010141816A (en) | TURBOCHARGER INSTALLATION | |
KR101965008B1 (en) | power generation unit to engine by mobile rotation piston. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 09845303 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 09845303 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |