WO2011000062A1 - Method and device for a thermal hydraulic engine for converting thermal energy into mechanical energy - Google Patents
Method and device for a thermal hydraulic engine for converting thermal energy into mechanical energy Download PDFInfo
- Publication number
- WO2011000062A1 WO2011000062A1 PCT/BG2010/000011 BG2010000011W WO2011000062A1 WO 2011000062 A1 WO2011000062 A1 WO 2011000062A1 BG 2010000011 W BG2010000011 W BG 2010000011W WO 2011000062 A1 WO2011000062 A1 WO 2011000062A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- heat exchangers
- heat
- carbon dioxide
- energy
- heat exchanger
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
- F01K25/02—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for the fluid remaining in the liquid phase
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/20—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications using renewable energy
Abstract
The invention relates to a method and a device for a thermal hydraulic engine for converting thermal energy into mechanical energy. A mechanical energy generator is made in the form of a hydraulic motor (8), wherein at least four heat exchangers, i.e. two permanent tank heat exchangers (2, 4) and two reversible heat exchangers (1, 3), are arranged respectively in a vaporization module (5) and a condenser module (6). One of the permanent tank heat exchangers (2) or (4) is filled with machine oil, while the other permanent tank heat exchanger (4) or (2) and the two reversible heat exchangers (1, 3) are filled with carbon dioxide at a pressure directly proportional to the temperature thereof. All the heat exchangers (1, 3) and (2, 4) have a tubular structure and, together with tubular ducts (7), are formed by high-pressure pipes and are arranged in a heat-insulated space. The technical result is a simplified design, greater environmental friendliness and improved performance.
Description
МЕТОД И УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВОГО ГИДРОДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ METHOD AND DEVICE OF THERMAL HYDRAULIC ENGINE FOR CONVERSION OF THERMAL ENERGY INTO MECHANICAL
ЭНЕРГИЮ ENERGY
I. Область техники I. Technical Field
Изобретение относится к методу и устройству теплового гидродвигателя для преобразования тепловой энергии в механическую энергию, что находит приложение в промышленности, энергетике, транспорте, сельском хозяйстве, быте и пр. для превращения тепловой и солнечной энергии в механическую работу или в другой вид энергии.
II. Предшествующее состояние техники The invention relates to a method and device for a thermal hydraulic motor for converting thermal energy into mechanical energy, which finds application in industry, energy, transport, agriculture, everyday life, etc., for converting thermal and solar energy into mechanical work or into another type of energy. II. Prior art
Известен метод для преобразования тепловой энергии в механическую энергию, при котором в качестве носителя тепла используют однокомпонентное рабочее тело, которое представляет двуокись углерода в двухфазном состоянии - жидком и газообразном, рабочее тело двигается в закрытой системе теплообменников, а двуокись углерода обогревает внешний тепловой источник, в результате чего многократно повышается объем двуокиси углерода при незначительном увеличении его давления, а давление теплоносителя преобразовывается через рабочего органа в механическую работу кинематического типа. (1)A known method for converting thermal energy into mechanical energy, in which a one-component working fluid is used as a heat carrier, which is carbon dioxide in a two-phase state, liquid and gaseous, the working fluid moves in a closed heat exchanger system, and carbon dioxide heats an external heat source, in As a result, the volume of carbon dioxide increases many times with a slight increase in its pressure, and the pressure of the coolant is converted through the working body in m mechanical work of the kinematic type. (one)
Известно и устройство теплового объемного двигателя, который сооружен, по меньшей степени, из пяти приемных теплообменников, в которых поставлено рабочее тело из сжиженной двуокиси углерода, находящейся в газовой и жидкой фазе. Теплообменники связаны между собой трубопроводами, к ним смонтированы вентили. Кроме того предусмотрена тепловая насосная система, которой изменяется функционирование теплообменников, динамически меняющие свои функции из конденсаторного модуля в испарительный модуль и обратно, чем закрывается энергетический цикл двигателя. (1) A device is also known for a thermal volumetric engine, which is constructed of at least five receiving heat exchangers in which a working fluid from liquefied carbon dioxide in the gas and liquid phases is supplied. Heat exchangers are interconnected by pipelines, valves are mounted to them. In addition, a heat pump system is provided, which changes the functioning of heat exchangers, dynamically changing their functions from the condenser module to the evaporation module and vice versa, thereby closing the energy cycle of the engine. (one)
Недостатком метода для преобразования тепловой энергии в механическую энергию является то, что его реализация требует использование устройств с крупными габаритами для обеспечения многократного расширения объема использованного рабочего тела в качестве теплоносителя. The disadvantage of the method for converting thermal energy into mechanical energy is that its implementation requires the use of devices with large dimensions to ensure multiple expansion of the volume of the working fluid used as a coolant.
Недостатками устройства теплового объемного двигателя для преобразования тепловой энергии в механическую энергию являются то, что имеют усложненную механическую конструкцию, функционирующую при значительных потерях тепла, из-за использования только реверсивных теплообменников, генерирование дополнительных потер тепла, полученных от расширения объема использования двуокиси
углерода одновременно в газовой и жидкой фазе в жидкой и газовой фазе, как и низкий к.п.д., из-за того, что как генератор механической энергии используется поршневой двигатель, работающий со значительными потерями энергии, вызванной неизбежным механическим трением и прямыми тепловыми потерями. The disadvantages of the device of a thermal volumetric engine for converting thermal energy into mechanical energy are that they have a complicated mechanical structure that functions with significant heat losses due to the use of only reversible heat exchangers, generating additional heat losses resulting from the expansion of the use of dioxide carbon simultaneously in the gas and liquid phase in the liquid and gas phase, as well as low efficiency, due to the fact that a piston engine is used as a mechanical energy generator, working with significant energy losses caused by inevitable mechanical friction and direct thermal losses.
III. Техническая сущность III. Technical essence
Задание изобретения - создать метод для преобразования тепловой энергии в механическую энергию, чья техническая реализация требовала бы использование малогабаритного устройства, в котором эффективно достичь увеличения давления использованного теплоносителя при незначительном увеличения его объема, как и создать устройство теплового гидродвигателя для реализации метода, которое устройства имело бы упрощенную механическую конструкцию, которая будет функционировать при значительно уменьшенных затрат тепла, как и с повышенным к.п.д., из-за использования гидромотора в качестве генератора для преобразования тепловой энергии в механическую энергию. The objective of the invention is to create a method for converting thermal energy into mechanical energy, whose technical implementation would require the use of a small-sized device, in which it is effective to increase the pressure of the used heat carrier with a slight increase in its volume, as well as create a thermal hydraulic motor device for implementing a method that would have a device a simplified mechanical design that will function with significantly reduced heat consumption, as well as with increased efficiency, the use of a hydraulic motor as a generator for converting thermal energy into mechanical energy.
В соответствии с изобретением это задание может быть решено посредством метода для преобразования тепловой энергии в механическую энергию, при котором в качестве носителя тепла, подогреваемом от внешнего теплового источника, используется двуокись углерода в двухфазном - жидком и газообразном состоянии. В следствии поглощенного тепла двуокись углерода увеличивает свое давление. In accordance with the invention, this task can be solved by a method for converting thermal energy into mechanical energy, in which carbon dioxide in a two-phase liquid and gaseous state is used as a heat carrier heated by an external heat source. As a result of the absorbed heat, carbon dioxide increases its pressure.
Рабочее тело - двухкомпонентное и включает кроме двуокиси углерода, и масляную жидкость как второй компонент. Оно двигается в закрытой системе теплообменников, при чем давление двуокиси углерода передается масляной жидкости, и она воздействует на рабочем
органе, в котором давление преобразуется в механической работе кинематического типа. The working fluid is two-component and includes, in addition to carbon dioxide, and oily liquid as the second component. It moves in a closed system of heat exchangers, with which the pressure of carbon dioxide is transmitted to the oil fluid, and it affects the working an organ in which pressure is converted into kinematic type mechanical work.
Для охлаждения двуокиси углерода используются два варианта: Two options are used to cool carbon dioxide:
- охлаждение до температуры ниже ее критической точки, - cooling to a temperature below its critical point,
- охлаждение до температуры выше ее критической точки. - cooling to a temperature above its critical point.
Рабочим телом может быть аммиак и масляная жидкость, или любой иной холодильного агента и масляная жидкость. The working fluid may be ammonia and oil, or any other refrigerant and oil.
В соответствии с изобретением эта задача разрешается посредством устройства теплового гидродвигателя для преобразования тепловой энергии в механическую энергию, состоящего из резервуарных теплообменников, связанных между собой, как и к источникам тепловой энергии и к генератору механической энергии, через трубопроводы, со смонтированными к вентилях. In accordance with the invention, this problem is solved by means of a thermal hydraulic motor device for converting thermal energy into mechanical energy, consisting of reservoir heat exchangers interconnected, like heat sources and a mechanical energy generator, through pipelines with valves mounted.
Генератор механической энергии выполнен как гидромотор, а теплообменники - не менее четырех - два постоянные резервуарные теплообменники и два реверсивные теплообменники, обособленные соответственно в испарительном модуле и конденсаторном модуле. Каждый один из этих модулей состоит из одного реверсивного и одного резервуарного теплообменника. The mechanical energy generator is designed as a hydraulic motor, and the heat exchangers - at least four - two permanent tank heat exchangers and two reversible heat exchangers, isolated in the evaporative module and condenser module, respectively. Each of these modules consists of one reversible and one tank heat exchanger.
Один постоянный резервуарный теплообменник заполнен машинным маслом, а другой постоянный резервуарный теплообменник и оба реверсивные теплообменники наполнены газом двуокись углерода, чье давление прямо пропорционально его температуре. One permanent tank heat exchanger is filled with engine oil, and the other constant tank heat exchanger and both reversible heat exchangers are filled with carbon dioxide gas, whose pressure is directly proportional to its temperature.
Все теплообменники имеют трубную конструкцию и вместе с трубопроводами выполнены из труб для высокого давления. All heat exchangers have a pipe structure and, together with pipelines, are made of pipes for high pressure.
Преимуществами метода и устройства теплового для преобразования тепловой энергии в механическую энергию является то, что преобразование тепловой энергии в механическую работу осуществляется при низких температурах до 1500C со значительно повышенной эффективностью, из-за использования закрытой системы, изолированной с тепловой изоляцией, при чем не теряется тепло для
охлаждения масляной жидкости из рабочего тела и двуокиси углерода в испарительном модуле; как и использование гидромотора с повышенным к.п.д.; гидродвигатель позволяет стационарный и мобильный монтаж на любой поверхности, как и водяной, а также и в разных транспортных средствах. Есть также и возможность для получения механической работы из разных видов тепловой энергии - солнечной, отходной, от охлаждающих производств в промышленности, энергетике и прочие энергетические источники. The advantages of the thermal method and device for converting thermal energy into mechanical energy are that the conversion of thermal energy into mechanical work is carried out at low temperatures up to 150 0 C with significantly increased efficiency, due to the use of a closed system, insulated with thermal insulation, without heat is lost for cooling the oily liquid from the working fluid and carbon dioxide in the evaporation module; as well as the use of a hydraulic motor with increased efficiency; the hydraulic motor allows stationary and mobile installation on any surface, like water, as well as in different vehicles. There is also the opportunity to obtain mechanical work from different types of thermal energy - solar, waste, from cooling plants in industry, energy and other energy sources.
Когда источником тепла является солнечная энергия, теплоизоляция выполняется стеклом или полимерными прозрачными плоскостями - двухслойными типа «пapник». When the source of heat is solar energy, thermal insulation is performed by glass or polymer transparent planes - two-layer type “greenhouse”.
IV. Описание приложенных Фигур IV. Description of attached figures
Изобретение разъяснено более подробно с помощью примерного исполнения устройства теплового гидродвигателя для преобразования тепловой энергии в механическую энергию, показанного на фигуре своей механической конструкцией, где объем теплообменников заполнен двухкомпонентным рабочим телом. The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment of a thermal hydraulic motor device for converting thermal energy into mechanical energy, shown in the figure by its mechanical structure, where the volume of the heat exchangers is filled with a two-component working fluid.
V. Примеры исполнения V. Examples of execution
Метод для преобразования тепловой энергии в механическую энергию состоит в том, что в качестве носителя тепла, обогреваемого из внешнего источника, используется двуокись углерода в двухфазном - жидком и газообразном состоянии и масляная жидкость, которые двигаются в закрытой системе теплообменников и образуют двухкомпонентное рабочее тело. При поглощении тепла, несмотря на вид его источника, и увеличении температуры увеличивается давление двуокиси углерода, которое давление воздействует на масляную жидкость и она приводит в движение рабочий орган, который, примерно,
может быть выполнен как гидромотор, турбина и пр., преобразующие тепловую энергию в механическую работу кинематического типа. Со своей стороны рабочий орган передает свою энергию разным исполнительным устройствам, в зависимости от их предназначения. The method for converting thermal energy into mechanical energy is that carbon dioxide in a two-phase - liquid and gaseous state and oil liquid, which move in a closed system of heat exchangers and form a two-component working fluid, are used as a heat carrier heated from an external source. When heat is absorbed, in spite of the type of its source, and an increase in temperature, the pressure of carbon dioxide increases, which pressure acts on the oil fluid and it sets in motion the working body, which, approximately, can be performed as a hydraulic motor, turbine, etc., converting thermal energy into mechanical work of the kinematic type. For its part, the working body transfers its energy to various actuators, depending on their purpose.
В качестве носителя тепла можно использовать двуокись углерода, который охлаждается до температуры ниже ее критической точки или выше ее критической точки, как и аммиак или иные холодильные агенты. As a heat carrier, carbon dioxide can be used, which is cooled to a temperature below its critical point or above its critical point, as well as ammonia or other refrigerants.
Преобразование тепловой энергии в механическую работу обычно протекает при низкой эффективности, в результате чего к.п.д. тепловых двигателей достигает до 30-35 %, а остальное тепло на 65-70 % теряется в окружающую среду. The conversion of thermal energy into mechanical work usually proceeds at low efficiency, resulting in efficiency heat engines reaches up to 30-35%, and the rest of the heat is lost 65-70% into the environment.
Предложенным устройством, которое выполнено как тепловой гидродвигатель, преобразуется тепловая энергия в механическую работу при повышенной эффективности, причем тепловой гидродвигатель работает в условиях закрытой системы, которая теплоизолирована. Рабочее тело - двухкомпонентное, составленное из масляной жидкости двуокиси углерода в двухфазном состоянии - газообразном и жидком. The proposed device, which is designed as a thermal hydraulic motor, converts thermal energy into mechanical work with increased efficiency, and the thermal hydraulic motor operates in a closed system that is thermally insulated. The working fluid is a two-component, composed of an oily liquid of carbon dioxide in a two-phase state - gaseous and liquid.
Двуокись углерода после нагревания создает давление, которое передается масляной жидкости и она осуществляет работу для приведения в движения теплового гидродвигателя, выполненного как гидромотор, который превращает ее в механическую работу кинематического вида. Carbon dioxide after heating creates pressure, which is transmitted to the oil fluid and it works to set in motion a thermal hydraulic motor, designed as a hydraulic motor, which turns it into a kinematic mechanical work.
Конструкция теплового гидродвигателя, за исключением конденсатора, изолирована теплоизолацией 11 , так что рабочее тело не охлаждалось при работе с температурой до 1500C, при чем не теряется в тепловая энергия в окружающую среду. Когда используется солнечная энергия в качестве источника тепла для рабочего тела, конструкция теплового гидродвигателя изолируется изоляционными плоскостями, выполненными из стекла, поликарбоната или других подобных прозрачных покрытий. Предложенный метод и устройство для его реализации как техническое решение позволяют повысить значительно
рабочее давление теплоносителя при минимальном увеличении его объема. The design of the thermal hydraulic motor, with the exception of the condenser, is insulated with thermal insulation 11, so that the working fluid did not cool when operating at temperatures up to 150 0 C, and it does not get lost into thermal energy in the environment. When solar energy is used as a heat source for the working fluid, the design of the thermal hydraulic motor is insulated with insulating planes made of glass, polycarbonate or other similar transparent coatings. The proposed method and device for its implementation as a technical solution can significantly increase working pressure of the heat carrier with a minimum increase in its volume.
Как показано на фигуре, тепловой гидродвигатель сооружен из двух реверсивных теплообменников 1 , 3 и из двух постоянных резервуарных теплообменников 2, 4, которые образуют, соответственно, испарительный модуль 5-peвepcивнoгo теплообменника 1 и резервуарного теплообменника 2 и конденсаторный модуль 6- реверсивного теплообменника 3, и резервуарный теплообменник 4, из трубопроводов 7, к которому смонтированы вентиль 71 , вентиль 72, вентиль 73 и вентиль 74, как и из гидромотора 8, связанного через редуктора 9 с генератором электрической энергии 10. As shown in the figure, the thermal hydraulic motor is constructed of two reversible heat exchangers 1, 3 and of two permanent tank heat exchangers 2, 4, which form, respectively, the evaporation module of the 5-reversible heat exchanger 1 and the tank heat exchanger 2 and the condenser module 6 of the reversible heat exchanger 3, and a tank heat exchanger 4, from pipelines 7 to which a valve 71, a valve 72, a valve 73 and a valve 74 are mounted, as well as from a hydraulic motor 8 connected through a gear 9 to an electric energy generator 10.
Рабочее тело - двухкомпонентное, составленное из масляной жидкости двуокиси углерода в двухфазном состоянии - газообразном и жидком. The working fluid is a two-component, composed of an oily liquid of carbon dioxide in a two-phase state - gaseous and liquid.
В качестве рабочего тела используется двуокись углерода или иной холодильный агент, размещенный в верхних реверсивных теплообменниках 1 и 3, как и масляная жидкость, представляющая органическое или неорганическое машинное масло, расположенная в нижних резервуарных теплообменниках 2 и 4. As the working fluid, carbon dioxide or another refrigerant is used, located in the upper reversible heat exchangers 1 and 3, as well as an oily liquid, which is an organic or inorganic machine oil, located in the lower tank heat exchangers 2 and 4.
После нагревания двуокиси углерода в реверсивном теплообменнике 1 и увеличения его давления, оно передается масляной жидкости в резервуарном теплообменнике 2, которая через вентиль 71 приводит в движение гидромотор 8 и через вентиль 74 переходит в конденсаторный модуль 6, где верхний второй реверсивный теплообменник 3 выполняет функцию конденсатора, в котором охлаждается и конденсирует газовая фаза двуокиси углерода, в результате чего давление понижается, а масляная жидкость переходит в резервуарный теплообменник 4. After heating the carbon dioxide in the reversible heat exchanger 1 and increasing its pressure, it is transferred to the oil liquid in the tank heat exchanger 2, which drives the hydraulic motor 8 through the valve 71 and passes to the condenser module 6 through the valve 74, where the upper second reversible heat exchanger 3 acts as a condenser , in which the gas phase of carbon dioxide is cooled and condenses, as a result of which the pressure decreases, and the oily liquid passes to the tank heat exchanger 4.
После опорожнения резервуарного теплообменника 2 наступает выравнивание давление в испарительном модуле 5 и конденсаторном модуле 6, и их предназначение изменяется. Второй реверсивный
теплообменник 3 меняет свою функцию из конденсатора в испаритель, а первый реверсивный теплообменник 1 - из испарителя в конденсатор. After emptying the tank heat exchanger 2, the pressure equalizes in the evaporation module 5 and the condenser module 6, and their purpose changes. Second reverse the heat exchanger 3 changes its function from the condenser to the evaporator, and the first reversible heat exchanger 1 changes from the evaporator to the condenser.
В следующем цикле, когда модуль 6 - испарительный, а модуль 5 - конденсаторный, соответственно через вентиль 73 масляная жидкость приводит в движение гидромотор 8 и переходит через вентиль 72 в испарительный модуль 5, чем рабочий цикл теплового гидродвигателя закрывается. In the next cycle, when module 6 is evaporative and module 5 is condenser, respectively, through the valve 73, the oil fluid drives the hydraulic motor 8 and passes through the valve 72 to the evaporation module 5, which closes the duty cycle of the thermal hydraulic motor.
К гидромотору 8 можно присоединить редуктор 9 и генератор электрической энергии 10, через который полученная механическая энергия находит различное приложение. A gearbox 9 and an electric energy generator 10 can be connected to the hydraulic motor 8, through which the received mechanical energy finds various applications.
Тепловой гидродвигатель может преобразовать солнечную тепловую энергию в механическую работу, а его конструкция изолируется двухслойно прозрачными плоскостями из стекла или из прозрачных высокомолекулярных соединений типа парниковой установки. A thermal hydraulic motor can convert solar thermal energy into mechanical work, and its design is insulated with two-layer transparent planes of glass or of transparent high-molecular compounds such as a greenhouse installation.
Рабочее тело расположено в объеме не менее четырех теплообменников с трубной конструкцией, связанные между собой два по два в модули. Один модуль состоит из двух связанных между собой теплообменников, причем в верхнем реверсивном теплообменнике 1 , 3 помещена двуокись углерода, а в нижнем постоянном резервуарном теплообменнике 2, 4 помещена масляная жидкость. The working fluid is located in the volume of at least four heat exchangers with a pipe structure, interconnected two by two in modules. One module consists of two interconnected heat exchangers, in which carbon dioxide is placed in the upper reversible heat exchanger 1, 3, and oil liquid is placed in the lower permanent tank heat exchanger 2, 4.
Рабочий орган может быть выполнен, кроме как гидромотор и в других вариантных исполнений как турбина, зубной насос и др. п. The working body can be performed, in addition to a hydraulic motor and in other versions, such as a turbine, a tooth pump, etc.
Конструкция теплового гидродвигателя позволяет к одному гидромотору присоединить и несколько других модульных теплообменников. Возможно и связывание нескольких тепловых гидродвигателей, которые будут работать параллельно. The design of the thermal hydraulic motor allows several other modular heat exchangers to be connected to one hydraulic motor. It is also possible to couple several thermal hydraulic motors that will work in parallel.
Vl. Использование изобретения Vl. Use of the invention
Тепловой гидродвигатель можно использовать для произведения механической и электрической энергии из тепловой энергии, которая
получается от солнечной энергии, от сгорания разных энергетических источников, дымных газов, отходного тепла от охлаждающих производств в промышленности, как и от паровых турбин в ТЭС и АЭС. A thermal hydraulic motor can be used to produce mechanical and electrical energy from thermal energy, which it is obtained from solar energy, from the combustion of various energy sources, flue gases, waste heat from cooling plants in industry, as well as from steam turbines in thermal power plants and nuclear power plants.
Кроме того тепловой гидродвигатель позволяет включение к системе для механического привода в движение или к генератору электрической энергии, для водного и земного транспорта, для использования отходной и охладительной тепловой энергии из промышленности, энергетики и пр. In addition, the thermal hydraulic motor allows the inclusion of a system for a mechanical drive into motion or an electric energy generator, for water and land transport, for the use of waste and cooling thermal energy from industry, energy, etc.
Использованная литература: References:
1. BG, патентное заявление Ns 108559 на «Teплoвoй обменный двигaтeль», опубликованное в бюллетене Ns 8/2005 год., класс F 25 В 1. BG, Patent Application Ns 108559 for “Heat Exchanger Engine” published in Bulletin Ns 8/2005, Class F 25 V
30/00.
30/00.
IX.ЛEГEHДA: IX.LEGEND:
1,3- реверсивные теплообменники 1,3- reversible heat exchangers
2, 4 - постоянные резервуарные теплообменники 2, 4 - permanent tank heat exchangers
5 - испарительный модуль 5 - evaporation module
6 - конденсаторный модуль 6 - capacitor module
7 -трубопроводы 7 pipelines
71 - вентиль 71 - valve
74- вентиль 74-valve
8 - гидромотор 8 - hydraulic motor
9 - редуктор 9 - gear
10 - генератор электрической энергии 10 - electric power generator
11 - теплоизоляция
11 - thermal insulation
Claims
1. Метод для преобразования тепловой энергии в механическую энергию, который как носитель тепли, подогреваемого из внешнего теплового источника использует рабочее тело - двуокись углерода в двухфазном жидком и газообразном состоянии, рабочее тело двигается в закрытой системе теплообменников, при чем давление рабочего тела воздействует на рабочий орган, преобразовываясь в механическую работу кинематического типа, характеризирvющийся тем, что рабочее тело - двухкомпонентное, при котором один компонент - двуокись углерода в двухфазном состоянии - жидком и газообразном, а другой компонент - масляная жидкость, а после нагревания увеличивается давление двуокиси углерода, чье давление передается масляной жидкости через нее - на рабочий орган. 1. A method for converting thermal energy into mechanical energy, which uses a working fluid — carbon dioxide in a two-phase liquid and gaseous state — as a carrier of heat heated from an external heat source; the working fluid moves in a closed system of heat exchangers, with the pressure of the working fluid acting on the working organ, transforming into mechanical work of the kinematic type, characterized in that the working fluid is two-component, in which one component is carbon dioxide in a two-phase fluid melting is liquid and gaseous, and the other component is oily liquid, and after heating, the pressure of carbon dioxide increases, whose pressure is transmitted to the oily liquid through it to the working body.
2. Устройство теплового гидродвигателя для преобразования тепловой энергии в механическую энергию, состоящее из резервуарных теплообменниках, связанных между собой, как и к источникам тепловой энергии и к генератору механической энергии, через трубопроводы со смонтированными к ними вентилями, характеризирvющийся тем, что генератор механической энергии выполнен как гидромотор (8), а теплообменники - не менее четыре - два постоянные резервуарные теплообменники (2, 4) и два реверсивные теплообменники (1 ,3), обособленные, соответственно, в испарительном модуле (5) - реверсивный теплообменник 1 и резервуарный теплообменник 2, и конденсаторном модуле (6) - реверсивный теплообменник 3 и резервуарный теплообменник 4, причем, соответственно, оба модуля меняют последовательно свое предназначение, причем один постоянный резервуарный теплообменник (2 или 4) е заполнен машинным маслом, а другой постоянный резервуарный теплообменник (4 или 2) и оба реверсивные теплообменники (1 , 3) заполнены двуокисью углерода, чье давление прямо пропорционально его температуре, при чем все теплообменники (1 , 3) и (2, 4) имеют трубную конструкцию и вместе с трубопроводами (7) выполнены из труб для высокого давления, расположенные в теплоизолированном пространстве. 2. The device of a thermal hydraulic motor for converting thermal energy into mechanical energy, consisting of reservoir heat exchangers, interconnected, as well as heat sources and a mechanical energy generator, through pipelines with valves mounted to them, characterized in that the mechanical energy generator is made like a hydraulic motor (8), and heat exchangers - at least four - two permanent tank heat exchangers (2, 4) and two reversible heat exchangers (1, 3), isolated, respectively, in vapor the efficiency module (5) is a reversible heat exchanger 1 and a tank heat exchanger 2, and the condenser module (6) is a reversible heat exchanger 3 and a tank heat exchanger 4, and, respectively, both modules change their function in series, with one permanent tank heat exchanger (2 or 4) e filled with engine oil, and the other permanent tank heat exchanger (4 or 2) and both reversible heat exchangers (1, 3) are filled with carbon dioxide, whose the pressure is directly proportional to its temperature, with all the heat exchangers (1, 3) and (2, 4) having a pipe structure and together with pipelines (7) made of high pressure pipes located in a heat-insulated space.
3. Метод, согласно претензии 1 , характеризирvюшийся тем, что двуокись углерода охлаждается до температуры ниже ее критической точки. 3. The method, according to claim 1, characterized in that the carbon dioxide is cooled to a temperature below its critical point.
3. Метод, согласно претензии 1 , характеризируюшийся тем, что двуокись углерода охлаждается до температуры выше ее критической точки. 3. The method according to claim 1, characterized in that the carbon dioxide is cooled to a temperature above its critical point.
4. Метод, согласно претензии 1 , характеризируюшийся тем, что рабочее тело - аммиак или иной холодильный агент и масляная жидкость. 4. The method, according to claim 1, characterized in that the working fluid is ammonia or another refrigerant and oily liquid.
5. Устройство, согласно претензии 2, характеризирvющийся тем. что теплоизолированное пространство выполнено как парниковая установка для использования солнечной энергии в качестве источника тепла. 5. The device, according to claim 2, characterized in that. that the heat-insulated space is designed as a greenhouse to use solar energy as a heat source.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG110419 | 2009-07-02 | ||
| BG10110419A BG110419A (en) | 2009-07-02 | 2009-07-02 | Method and layout of a heat hydro engine for the transformation of thermal energy into mechanic |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2011000062A1 true WO2011000062A1 (en) | 2011-01-06 |
Family
ID=43410386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/BG2010/000011 WO2011000062A1 (en) | 2009-07-02 | 2010-07-02 | Method and device for a thermal hydraulic engine for converting thermal energy into mechanical energy |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG110419A (en) |
| WO (1) | WO2011000062A1 (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104454329A (en) * | 2014-10-17 | 2015-03-25 | 孙小唐 | External heat type engine and implementation method thereof |
| WO2017176316A1 (en) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | Raytheon Company | Modified co2 cycle for long endurance unmanned underwater vehicles and resultant chirp acoustic capability |
| US9834288B1 (en) | 2016-06-03 | 2017-12-05 | Raytheon Company | Hydraulic drives for use in charging systems, ballast systems, or other systems of underwater vehicles |
| US10017060B2 (en) | 2016-09-13 | 2018-07-10 | Raytheon Company | Systems and methods supporting periodic exchange of power supplies in underwater vehicles or other devices |
| US10036510B2 (en) | 2016-06-03 | 2018-07-31 | Raytheon Company | Apparatus and method for periodically charging ocean vessel or other system using thermal energy conversion |
| US10472033B2 (en) | 2016-10-28 | 2019-11-12 | Raytheon Company | Systems and methods for power generation based on surface air-to-water thermal differences |
| US10502099B2 (en) | 2017-01-23 | 2019-12-10 | Raytheon Company | System and method for free-piston power generation based on thermal differences |
| US11001357B2 (en) | 2019-07-02 | 2021-05-11 | Raytheon Company | Tactical maneuvering ocean thermal energy conversion buoy for ocean activity surveillance |
| US11052981B2 (en) | 2016-10-28 | 2021-07-06 | Raytheon Company | Systems and methods for augmenting power generation based on thermal energy conversion using solar or radiated thermal energy |
| US11085425B2 (en) | 2019-06-25 | 2021-08-10 | Raytheon Company | Power generation systems based on thermal differences using slow-motion high-force energy conversion |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU31188A1 (en) * | 1930-10-21 | 1933-07-31 | П.Е. Марьянов | Power installation |
| US4353212A (en) * | 1979-04-23 | 1982-10-12 | Adler Harold A | Closed fluid loop solar thermodynamic system |
| RU2232949C2 (en) * | 2002-04-01 | 2004-07-20 | Григорьев Алексей Алексеевич | Apparatus for converting solar energy to mechanical energy (variants) |
| WO2006033879A2 (en) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Pat Romanelli | Vapor pump power system |
-
2009
- 2009-07-02 BG BG10110419A patent/BG110419A/en unknown
-
2010
- 2010-07-02 WO PCT/BG2010/000011 patent/WO2011000062A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU31188A1 (en) * | 1930-10-21 | 1933-07-31 | П.Е. Марьянов | Power installation |
| US4353212A (en) * | 1979-04-23 | 1982-10-12 | Adler Harold A | Closed fluid loop solar thermodynamic system |
| RU2232949C2 (en) * | 2002-04-01 | 2004-07-20 | Григорьев Алексей Алексеевич | Apparatus for converting solar energy to mechanical energy (variants) |
| WO2006033879A2 (en) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Pat Romanelli | Vapor pump power system |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104454329A (en) * | 2014-10-17 | 2015-03-25 | 孙小唐 | External heat type engine and implementation method thereof |
| CN108884725B (en) * | 2016-04-05 | 2020-11-13 | 雷神公司 | Improved carbon dioxide cycle and resulting chirp performance for long endurance unmanned underwater vehicles |
| CN108884725A (en) * | 2016-04-05 | 2018-11-23 | 雷神公司 | Improvement carbon dioxide recycle and obtained linear frequency modulation acoustic performance for the unmanned underwater vehicle of long endurance |
| US10364006B2 (en) | 2016-04-05 | 2019-07-30 | Raytheon Company | Modified CO2 cycle for long endurance unmanned underwater vehicles and resultant chirp acoustic capability |
| WO2017176316A1 (en) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | Raytheon Company | Modified co2 cycle for long endurance unmanned underwater vehicles and resultant chirp acoustic capability |
| US10946944B2 (en) | 2016-04-05 | 2021-03-16 | Raytheon Company | Modified CO2 cycle for long endurance unmanned underwater vehicles and resultant chirp acoustic capability |
| US9834288B1 (en) | 2016-06-03 | 2017-12-05 | Raytheon Company | Hydraulic drives for use in charging systems, ballast systems, or other systems of underwater vehicles |
| US10036510B2 (en) | 2016-06-03 | 2018-07-31 | Raytheon Company | Apparatus and method for periodically charging ocean vessel or other system using thermal energy conversion |
| US10017060B2 (en) | 2016-09-13 | 2018-07-10 | Raytheon Company | Systems and methods supporting periodic exchange of power supplies in underwater vehicles or other devices |
| US10472033B2 (en) | 2016-10-28 | 2019-11-12 | Raytheon Company | Systems and methods for power generation based on surface air-to-water thermal differences |
| US11052981B2 (en) | 2016-10-28 | 2021-07-06 | Raytheon Company | Systems and methods for augmenting power generation based on thermal energy conversion using solar or radiated thermal energy |
| US10502099B2 (en) | 2017-01-23 | 2019-12-10 | Raytheon Company | System and method for free-piston power generation based on thermal differences |
| US11085425B2 (en) | 2019-06-25 | 2021-08-10 | Raytheon Company | Power generation systems based on thermal differences using slow-motion high-force energy conversion |
| US11001357B2 (en) | 2019-07-02 | 2021-05-11 | Raytheon Company | Tactical maneuvering ocean thermal energy conversion buoy for ocean activity surveillance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG110419A (en) | 2011-01-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2011000062A1 (en) | Method and device for a thermal hydraulic engine for converting thermal energy into mechanical energy | |
| US7823381B2 (en) | Power plant with heat transformation | |
| Markides | Low-concentration solar-power systems based on organic Rankine cycles for distributed-scale applications: Overview and further developments | |
| Pei et al. | Construction and dynamic test of a small-scale organic rankine cycle | |
| CN1297744C (en) | Ocean temperature difference energy and solar energy reheat circulating electric generating method | |
| US20150135714A1 (en) | Pressure power unit | |
| EP0920572A1 (en) | Thermal hydraulic engine | |
| Semmari et al. | A novel Carnot-based cycle for ocean thermal energy conversion | |
| AU2011214821B9 (en) | Temperature differential engine device | |
| US20050198960A1 (en) | Thermal conversion device and process | |
| CN105464914A (en) | Direct-expansion solar thermal power generation system based on cascade Rankine cycle | |
| Orosz et al. | Small scale solar ORC system for distributed power | |
| CN205370873U (en) | Formula of directly expanding solar thermal power generation system based on overlapping rankine cycle | |
| RU2692615C1 (en) | Thermoelectric transformer | |
| US9488161B2 (en) | Thermal expansion drive devices and related methods | |
| JP2013224648A (en) | Buoyant rotating device | |
| WO2020107915A1 (en) | Machine with costless consumable but capable of outputting energy | |
| JP2022537062A (en) | Binary cycle power generation system | |
| US20150369124A1 (en) | Heat engine operating in accordance with carnot's thermodynamic cycle and control process | |
| CN101865097A (en) | Ejection-type distributed combined cooling heating and power (CCHP) supply method complemented by solar and gas | |
| BG4039U1 (en) | Low temperature combustion engine | |
| BG113016A (en) | Low temperature heat engine | |
| KR20060031589A (en) | Turbine driving device utilizing physical energy when vaporizing liquefied gas by natural heat or waste heat | |
| RU2496993C2 (en) | Engine for conversion of thermal energy into mechanical energy | |
| BG113205A (en) | Low temperature heat engine |
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: 10793449 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 04-05-2012) |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10793449 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |