WO2015012732A1 - Способ рекуперации тепла отработанного пара в устройстве и двигателе - Google Patents

Abstract

Предложены способ рекуперации тепла отработанного пара, рекуператор для осуществления способа и способы работы двигателей с использованием рекуператоров. Рекуперацию тепла проводят в рекуператоре (24), заполненном капсулами (17) с возможностью их перемещения механизмом (29) относительно температурных зон рекуператора циклически, работу двигателя осуществляют поочередным введением наполненных рабочим телом в зоне холодильника (16) капсул (17) в рабочую камеру (23), совмещенную с нагревателем (26), при этом из рабочей камеры (23) вытесняется отработанное рабочее тело в рекуператор (24) и холодильник (16), одновременно к введеной капсуле (17) подводят теплоту, капсула (17) открывается, заключенный в ней фрагмент рабочего тела расширяется, далее выводят пустую капсулу (17) из объема рабочей камеры (23), пустую капсулу (17) заменяют механизмом (29) на очередную наполненную капсулу (17). Техническим результатом предложенной группы изобретений является повышение КПД рекуперации тепла отработанного пара (отработанного рабочего тела) в работе устройств с подводом тепла.

Description

СПОСОБ РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛА ОТРАБОТАННОГО

ПАРА В УСТРОЙСТВЕ И ДВИГАТЕЛЕ

Область техники

Изобретение относится к теплоэнергетическому машиностроению, двигате- лестроению и предназначено для использования в паросиловых установках (ПСУ), паро-газовых установках (ПГУ), в силовых агрегатах транспортных средств, дви- гателях с внешним подводом теплоты.

Предшествующий уровень техники

КПД современных тепловых машин не превышают 50%. Известны паровые котлы-утилизаторы, преобразующие энергию отходящих газов в энергию пара вы- сокого давления (Большая советская энциклопедия, т. 13. М.: "Советская энцикло- педия", 1973, с.285). Котлы-утилизаторы имеют значительные габариты, а энергия пара нуждается в дополнительном преобразовании.

Известны паросиловые установки, преобразующие энергию пара в механи- ческую работу (Литвин A.M. Теоретические основы теплотехники. М.: Энергия, 1964, рис.4- 16, с.105). Недостатком паросиловых установок являются низкие КПД (25-35%).

Известна паросиловая установка, содержащая установленные на основании в опорах парогенератор и конденсатор, разделенные перегородкой с клапанами, конденсаторный насос, турбину и направляющий аппарат, которые заключены в герметичный корпус, вращающийся вместе с валом, теплоподводящее и теплоот- водящее устройства (авт. св. N 1768768 А I, кл. F 01 К 11/04, 1990).

Недостатком указанной паросиловой установки является ее пониженный КПД из-за потерь энергии, затрачиваемой на работу конденсаторного насоса.

Для повышения КДП паросиловых установок известны различные приемы по утилизации тепла отработанного пара.

Известен утилизатор тепловой энергии состоящий из теплообменного агре- гата и паросиловой установки с конденсатором смесительного типа и преобразую- щий энергию отходящих (выхлопных) газов тепловых машин и энергетических установок в механическую (электричество) и тепловую (горячая вода) энергии (па- тент RU 2284416, МПК F01K21/04, опуб. 27.09.2006)

Недостатком является недостаточно большой КПД.

Известен поршневой паровой двигатель содержащий рабочий цилиндр с поршнем и соединенные с ним конденсатор, насос-дозатор и теплопередающее устройство, вход которого соединен с насосом дозатором, а выход - с рабочим ци- линдром с образованием замкнутого контура циркуляции рабочего тела. Причем теплопередающее устройство выполнено в виде теплообменника-аккумулятора капиллярного типа, а в качестве рабочего тела использована вода, нагретая до тем- пературы выше критической, (патент RU 2093686, МПК F01B29/12, F01K21/00, опубл. 20.10.1997)

Недостатком является не достаточно высокая производительность теплооб- менника капиллярного типа.

Известна паросиловая установка с поршневой паровой машиной содержит соединенные между собой гидравлически последовательно трубопроводами паро- вой котел, поршневую паровую машину, конденсатор и насос питательной воды. Поршневая паровая машина выполнена с водяной рубашкой вокруг ее цилиндра, скрепленными друг с другом перемычками. Вход водяной рубашки расположен в конце цилиндра и гидравлически соединен с выходом насоса питательной воды, а выход расположен в начале цилиндра со стороны рабочей камеры и гидравлически соединен с входом парового котла. Вход и выход пара поршневой паровой ма- шины расположены на цилиндре. Питательная вода прогревается, проходя через водяную рубашку, насыщенным паром до максимально возможной температуры пара в паровом котле. В конце рабочего хода поршня пар выпускается в конденса- тор, и цикл повторяется. Изобретение позволяет повысить термический коэффи- циент полезного действия за счет максимального подогрева воды, поступающей в паровой котел, путем отнятия теплоты от насыщенного пара, расширяющегося в поршневой паровой машине и частично конденсирующегося внутри цилиндра, (патент RU 2239704, МПК F01K21/00, опуб. 10.11.2004).

Недостатком является невысокий КПД рекуперации тепла. Известно устройство рекуперации конденсата (патент GB 0803698, F16T1/48, F17D5/00, F17D5/06, от.28.02.2008). Устройство рекуперации конден- сата содержит несколько дренажных линий, по которым конденсат отводится от обслуживаемой устройством паросиловой установки. Дренажные линии осна- щены конденсационными горшками, улавливаемый которыми конденсат посту- пает затем в объединенную возвратную линию, соединяющую дренажные линии и бак для конденсата. Устройство содержит также акустический датчик, размещен- ный на объединенной возвратной линии выше по потоку от бака, сигнал которого отображает суммарную потерю пара на конденсационных горшках, расположен- ных выше по потоку от акустического датчика.

Недостатком является недостаточно эффективный способ рекуперации тепла.

Известен конденсатор для паросиловой установки (патент RU 2072429, МПК 6 F01K1 1/04, опуб. 27.01.1997). Установка содержит установленные на осно- вании в опорах парогенератор и конденсатор, разделенные перегородкой с клапа- нами, конденсаторный насос, турбину и направляющий аппарат, которые заклю- чены в герметичный корпус, вращающийся вместе с валом, теплоподводящее и теплоотводящее устройства, при этом парогенератор разделен на секции, одна из которых сообщается с турбиной и через клапаны с другими изолированными друг от друга секциями парогенератора, связанными через клапаны с конденсатором, при этом парогенератор снабжен датчиком рабочих параметров, связанным с ре- гулятором подачи греющего теплоносителя. Введение в установку регулятора и разделение парогенератора на секции позволяет снизить параметры работы насоса.

Недостатком способа рекуперации тепла отработанного пара является, то что установка отличается сложностью и без насоса не может работать и имеет низ- кий КПД.

Известен способ работы двигателей с внешним подводом теплоты, пред- ставляющих собой устройство с замкнутым, незамкнутым термодинамическим ре- генеративным циклом, в котором циклические процессы сжатия и расширения осуществляются при различных уровнях температуры, а управление потоком ра- бочего тела происходит при изменении его объема или клапанами. (Уокер Г. "Ма- шины, работающие по циклу Стирлинга". М. Энергия, 1978.) Основным недостатком описанных двигателей, является "скругле- ние" P,V - диаграммы для реального устройства, что приводит к снижению термо- динамического КПД цикла.

Этот главный фактор выражает отличие между действительным и идеаль- ным циклом Стирлинга, значение эффективности которого приближено к циклу Карно. Основной причиной "скругления" является непрерывный характер движе- ния поршней, в отличие от прерывистого движения, для идеального случая. Далее, мертвый объем, т.е. та часть общей рабочей полости, которая при работе двигателя не вытесняется ни одним из поршней. В дополнение к этому при повышении обо- ротов двигателя возникают такие негативные явления, как гидравлическое сопро- тивление и неизотермичность процессов сжатия и расширения рабочего тела. По- пытки же увеличить проходные сечения каналов и площади теплообменных по- верхностей наталкиваются на увеличение мертвого объема. Следующим недостат- ком является низкая эффективность существующих регенераторов, которая влечет за собой недоохлаждение и недонагрев рабочего тела при его вытеснении в холод- ную и горячую полость соответственно, что в случае сжатия, приводит к увеличе- нию доли тепла, отводимого в окружающую среду и как следствие, необходимости устройства мощных, громоздких охлаждающих систем. Актуальной остается про- блема герметизации рабочего объема двигателя, вследствие применения в качестве рабочего тела (легких) высокотекучих газов. К тому же выравнивание температур между горячей и холодной зоной, как следствие относительно массивных тепло- проводных частей двигателя и минимальных расстояний, дополнительно снижает эффективность реального устройства. Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого решения является разработка эффективного способа рекуперации тепла отработанного пара (отработанного рабочего тела) с повышен- ным КПД и конденсатора-рекуператора для осуществления способа и способов ра- боты двигателей, устройств с использованием рекуперации тепла отработанного пара. Поставленная задача решается при помощи способа рекуперации тепла от- работанного пара, включающего подачу отработанного пара на конденсацию и ре- куперацию тепла. Конденсацию отработанного пара и рекуперацию его тепла про- водят в конденсаторе - рекуператоре, заполненном капсулами 6 с возможностью их перемещения механизмом 7, относительно температурных зон конденсатора- рекуператора, в зоне сбора конденсата производят заполнение капсул 6 конденса- том, а в зоне подачи отработанного пара производят отвод нагретого конденсата из капсул 6 для использования.

Предпочтительно конденсатор - рекуператор оборудуют устройством от- вода тепла 10.

Предпочтительно предварительно конденсатор-рекуператор вакуумируют.

Предпочтительно в качестве жидкостного затвора используют зону сбора конденсата, для задания направления движения потока отработанного пара в кон- денсаторе - рекуператоре.

Предпочтительно корпус 5 конденсатора - рекуператора теплоизолируют.

Предпочтительно единичную капсулу выполняют из теплопроводящего ма- териала и капсула представляет собой замкнутый объем, сообщающийся с внеш- ней средой через запорный клапан.

Поставленная задача решается с помощью конденсатора-рекуператора для конденсации отработанного пара и рекуперации тепла отработанного пара, вклю- чающего корпус 5 с магистралью 4а подачи отработанного пара и магистралью 4 отвода нагретого конденсата. В конденсаторе-рекуператоре установлены капсулы 6 с возможностью перемещения относительно температурных зон конденсатора- рекуператора с помощью механизма 7, в зоне сбора конденсата установлен узел 12а (на фиг.1,3, 5 показано его действие или воздействие или направление прило- жения силы или усилия открытия) открытия клапана 14 капсулы 6 для заполнения конденсатом, в зоне подачи отработанного пара установлены узел подключения 1 1 для соединения капсулы 6 с нагретым рабочим телом с магистралью 4 и узел 12 (на фиг.1 ,3,5 показано его действие или воздействие или направление приложения силы или усилия открытия) открытия капсулы 6 для отвода рабочего тела из кап- су л ы 6.

Предпочтительно корпус 5 конденсатора-рекуператора теплоизолирован. Предпочтительно конденсатор-рекуператор оборудован устройством от- вода тепла 10.

Предпочтительно конденсатор-рекуператор предварительно вакуумирован. Предпочтительно единичная капсула 6 выполнена из теплопроводящего ма- териала и представляет собой замкнутый объем, сообщающийся с внешней средой через запорный клапан 14.

Предпочтительно в качестве жидкостного затвора использована зона сбора конденсата, для задания направления движения потока отработанного пара в кон- денсаторе - рекуператоре.

Предпочтительно узел открытия клапанов 12 для заполнения конденсатом, узел подключения 11 капсул 6 к нагревателю 1 для отвода конденсата выполнены с возможностью синхронной работы с заданным дискретным режимом работы за- мкнутого механизма 7.

Предпочтительно корпус конденсатора-рекуператора имеет форму парал- лелепипеда.

Предпочтительно механизм 7 одет на два барабана 8, один из барабанов 8 натяжной, один приводной.

Предпочтительно корпус 5 конденсатора-рекуператора образован двумя ци- линдрическими поверхностями разных диаметров.

Предпочтительно имеет приводное устройство 8а для перемещения меха- низма 7.

Поставленная задача также решается с помощью варианта способа работы двигателя, включающего поршень 18 и рабочую камеру 23, нагреватель 21, холо- дильник 16 с внешним подводом тепла путем периодического расширения и сжа- тия рабочего тела за счет его нагрева и охлаждения, включающего подачу отрабо- танного рабочего тела на рекуперацию тепла.

Рекуперацию тепла проводят в рекуператоре 24, заполненном капсулами 17 с возможностью их перемещения механизмом 29 относительно температурных зон рекуператора циклически, капсулы 17 периодически герметизируют, перемещение капсул 17 согласовано с работой поршня 18, работу двигателя осуществляют по- очередным введением наполненных рабочим телом в зоне холодильника 16 капсул 17 в рабочую камеру 23, совмещенную с нагревателем 26, при этом из рабочей камеры 23 вытесняется отработанное рабочее тело в полость за поршнем 18 в ре- куператор 24 и холодильник 16, одновременно к введеной капсуле 17 подводят теплоту, капсула 17 открывается, заключенный в ней фрагмент рабочего тела рас- ширяется с подводом к нему теплоты, со штока 19 поршня 18 отбирается положи- тельная работа, далее вьшодят пустую капсулу 17 из объема рабочей камеры 23, пустую капсулу 17 заменяют механизмом 29 перемещения капсул на очередную наполненную капсулу 17 с перемещением пустой капсулы 17 в полость рекупера- тора 24.

Предпочтительно рекуператор 24 теплоизолируют, кроме области холо- дильника 16.

Предпочтительно перемещение поршня реализуют с помощью мотора- генератора 21, получающего энергию от аккумулятора 31 с преобразователем, которые отбирают и аккумулируют энергию при поступательном движении поршня 18 и отдают ее часть для возвратного движения.

Поставленная задача решается с помощью другого варианта способа ра- боты устройства, включающего рабочую камеру 23, нагреватель 21, холодиль- ник 16 с внешним подводом тепла путем периодического расширения и сжатия рабочего тела за счет его нагрева и охлаждения, включающего подачу отрабо- танного рабочего тела на рекуперацию тепла.

Рекуперацию тепла проводят в рекуператоре 24, заполненном капсулами

17 с возможностью их перемещения механизмом 29 относительно температурных зон рекуператора 24 с прерывистым характером их движения, наполненные кап- сулы 17 последовательно фиксируют и герметизируют в рабочей камере 23, сов- мещенной с нагревателем 26, в которой очередную капсулу 17 нагревают и кап- сула 17 открывается, рабочее тело расширяется, совершает работу и отработанное рабочее тело подают в рекуператор 24, пустую капсулу 17 из рабочей камеры 23 направляют в рекуператор 24, в котором реализуют теплообмен между наполнен- ными капсулами 17, движущимися к рабочей камере 23 и пустыми капсулами 17, и отработанным рабочим телом, движущимися к холодильнику 16, в зоне холо- дильника 16 капсулу 17 закрывают, герметизируя часть рабочего тела. Техническим результатом предложенной группы изобретений является по- вышение КПД рекуперации тепла отработанного пара (отработанного рабочего тела) в работе устройств с подводом тепла.

В предлагаемом способе рекуперации тепла отработанного пара организуют взаимодействие встречного потока отработанного пара с движущимися капсулами 6, 17 с помощью механизма 7, 29 относительно температурных зон конденсатора- рекуператора 6 или рекуператора 24 двигателя. Капсулы 6, 17 выполняют из теп- лопроводящего материала. В теплообмене участвуют массы (пустых) капсул 6, 17, большая часть теплоты от них передается встречным (наполненным) капсулам 6, 17 однонаправленным потоком остывающего отработанного рабочего пара. В предпочтительном варианте конденсатор-рекуператор вакуумируют. Пар стре- мится заполнить весь его объем, при этом по мере продвижения к (холодной) зоне сбора конденсата, он отдает теплоту встречным наполненным капсулам 6, 17 остатки теплоты отработанного пара отводятся устройством охлаждения 10, 16. При таком способе рекуперации потери тепла минимальные. Продвижение капсул 6, 17 организовано движением их через холодную зону, в которой происходит сбор конденсата и заполнение очередной капсулы 6, 17 конденсатом с одновременным отводом нагретого конденсата в горячей зоне из очередной капсулы 6, 17 в нагре- ватель 1 , 26 для дальнейшего его использования.

Другие задачи, решенные в предлагаемом изобретении, раскрыты при опи- сании работы устройств.

Краткое описание фигур чертежей

Конкретные варианты выполнения устройств для рекуперации тепла в ра- боте устройств и двигателей с внешним подводом тепла.

На фиг.1 показан вариант конденсатора-рекуператора с корпусом 5 в виде параллелепипеда с замкнутым контуром, вид с боку.

На фиг.2 показан вариант конденсатора-рекуператора с корпусом 5 в виде параллелепипеда с замкнутым контуром, вид спереди.

На фиг.З показан вариант конденсатора-рекуператора, корпус 5 которого образован двумя цилиндрическими поверхностями разного диаметра и двумя бо- ковыми поверхностями, вид с боку. На фиг.4 показан вариант конденсатора-рекуператора, корпус 5 которого образован двумя цилиндрическими поверхностями разного диаметра и двумя бо- ковыми поверхностями, вид спереди.

На фиг.5 показана капсула 6 конденсатора-рекуператора.

На фиг. 6 показан упрощенный вариант двигателя с внешним подводом теплоты.

На фиг. 7 показан другой упрощенный вариант устройства с внешним под- водом теплоты.

На фиг.1-5 показаны следующие элементы:

1 - нагреватель; 2 - распределитель; 3 - преобразователь; 4 - магистраль отвода рабочего тела из капсул; 4а - магистраль подачи отработанного пара; 5 - корпус конденсатора-рекуператора; 6 - капсула; 7 - замкнутый движущийся ме- ханизм; 8 - барабан (приводной механизм); 8а - приводное устройство; 9 - управ- ляемый клапан; 10 - устройство отвода тепла; 1 1 - узел подключения капсул 6 к магистрали отвода конденсата 4; 12 - узел открытия капсул 6 для отвода конден- сата из капсул; 12а - узел открытия капсул 6 для заполнения их конденсатом; 13 - направляющая; 14 - запорный клапан.

На фиг.6-7 показаны следующие элементы:

15 - корпус двигателя, 16 - холодильник, 17 - капсулы двигателя, 18 - поршень двигателя, 19 - шток поршня, 20 - зубчатое колесо, 21- мотор-генера- тор, 22 - уплотнительные кольца, 23 - рабочая камера, 24 - рекуператор, 25 - направляющая штока 19, 26 - нагреватели, 27 - выпускной клапан из полости ра- бочей камеры 23, 28 - выпускная магистраль, 29 - механизм перемещения капсул двигателя, 30 - аккумулятор, 31 - блок управления, 32 -теплоизоляция двигателя, 33 - впускной клапан возврата отработанного рабочего тела.

На фиг.1 и фиг.2 показан вариант конденсатора-рекуператора для паросило- вой установки. Паросиловая установка состоит из нагревателя (котла) 1, распреде- лителя 2, преобразователя 3 и корпуса 5 конденсатора-рекуператора, соединенных между собой магистралью 4а для подачи отработанного пара, магистралью 4 для отвода нагретого рабочего тела, и магистралью между нагревателем 1 и распре де- лителем 2. Конденсатор-рекуператор представляет собой корпус 5, образующий герметичный, изначально вакуумируемый объем с оптимальной теплоизоляцией. Периодически герметизируемые капсулы 6, оборудованы запорными клапанами 14. В корпусе 5 установлены капсулы 6 с возможностью перемещения относи- тельно температурных зон конденсатора-рекуператора с помощью механизма 7. Единичную капсулу выполняют из теплопроводящего материала и капсула пред- ставляет собой замкнутый объем, сообщающийся с внешней средой через запор- ный клапан 14.

Капсулы 6 заполняют объем конденсатора-рекуператора, оставляя щелевые зазоры между его стенками, и друг другом, все капсулы 6, равноудалено соеди- нены с замкнутым движущимся в конденсаторе-рекуператоре механизмом 7, оде- тым на два барабана 8, один из барабанов 8, натяжной, один приводной. Привод- ной барабан 8 передает крутящий момент от приводного узла (не показан), пере- мещает механизм 7 и капсулы 6, с заданным интервалом и периодичностью. Бара- баны 8 расположены в условно горячей и холодной зонах конденсатора-рекупера- тора. Механизм 7 перемещает капсулы 6 относительно температурных зон конден- сатора-рекуператора. В (холодной) зоне сбора конденсата толкателем узла 12а (привод и кинематика не показаны), открывается нажатием клапан 14 капсулы 6, капсула 6 наполняется конденсатом. В (горячей) зоне подвода отработанного пара для отвода нагретого конденсата из капсул 6 установлен подвижный узел подклю- чения 1 1 , герметично соединенный с магистралью 4, каждая капсула 6 и узел под- ключения 1 1 оборудованы элементами разъемного герметичного соединения, по- сле позиционирования очередной капсулы 6 узел подключения 11 выдвигается (при-вод и кинематика не показаны), разъемное герметичное соединение капсулы 6 и узел подключения 11 замыкается, узел открытия 12, нажатием открывает кла- пан 14 капсулы 6. Устройством 10 в конденсаторе-рекуператоре производится от- вод тепла.

Конденсатор-рекуператор, показанный на фиг.З и фиг.4, имеет аналогичные элементы конденсатору-рекуператору, показанному на фиг.1 и фиг.2, за исключе- нием: направляющих 13 для направления движения капсул 6 по круговой траекто- рии и предотвращения перекосов и заеданий. Корпус 5 на фиг. 3 конденсатора- рекуператора образован двумя цилиндрическими поверхностями разных диамет- ров и двумя боковыми поверхностями. Механизм 7 приводится в движение с по- мощью приводного устройства 8а. Зона сбора конденсата использована в качестве жидкостного затвора, для задания направления движения потока отработанного пара в конденсаторе-рекуператоре. Теплота пустых капсул 6 передается в значи- тельной мере передается конденсату.

На фиг.5 показана капсула 6, узел 12 открытия клапана 14 и узел подключе- ния 1 1 для отвода конденсата из капсулы 6. Приводы, кинематика и уплотнения не показаны. В качестве узлов 12 открытия клапанов 14 могут быть использованы любые узлы, предназначенные для такой же цели и известные из уровня техники.

Для иллюстрации способа работы двигателя приводим упрощенную схему двигателя на фиг.6 с внешним подводом теплоты, состоящего из: корпуса двига- теля 15 образующего герметичный объем, заполненный газообразным рабочим те- лом, ребер охлаждения, выражающих область холодильника 16, Ν-количества по- движных, металлических капсул 17, каждая представляет собой герметичный объем, имеющий периодическое сообщение с внешней средой через клапан. На фиг.6 показаны открытые капсулы (с разрывом оболочки) и закрытые (без разрыва оболочки). Клапан (на фиг.6 не показан) каждой капсулы 17 подпружинен на за- крытие, в открытом положении он остается с помощью фиксатора (не показан). Поршень 18 жестко соединен со штоком 19, который частично является зубчатой рейкой, зубчатое колесо 20 передает вращающий момент на мотор-генератор 21 и наоборот. Поршень 19 оснащен уплотнительными кольцами 22 и устройством пе- риодического крепления капсул (не показано на фиг.6), он может совершать воз- вратно-поступательные движения по длине рабочей камеры (цилиндра) 23 с выхо- дом в полость рекуператора 24 до направляющей штока 25. К рабочей камере 23 производится подвод теплоты от нагревателя 26. Выпускной клапан 27 предназна- чен для выпуска рабочего тела из полости рабочей камеры 23, клапан подпружи- нен на открытие, выпускная магистраль 28 служит для отвода рабочего тела в по- лость рекуператора 24. Механизм 29 перемещения капсул 17 представляет собой бесконечную звеньевую цепь с гнездами для капсул 17, надетую на приводную, опорные и натяжные звездочки (не показаны на фиг.6) и предназначен для цикли- ческого, прерывистого перемещения капсул 17 между холодильником 16 и рабо- чей камерой 23 через всю длину рекуператора 24. Цепь приводится в движение дополнительным устройством (не показано на фиг.6), запитанным от аккумуля- тора 30 через блок управления 31 , который согласовано управляет характером дви- жения и остановок как поршня 19, так и механизма 29 перемещения капсул 17. Теплоизоляция двигателя 32 сокращает тепловые потери. Заливка полости двига- теля 32 характеризует изменение плотности рабочего тела в зависимости от тем- пературы.

Для иллюстрации другого варианта предлагаемого способа приводим упро- шенную схему устройства на фиг. 7 с внешним подводом теплоты, состоящего из: металлической оболочки 15, образующей герметичный объем, заполненный газо- образным рабочим телом, ребер охлаждения, выражающих область холодильника 16. Ν-количества подвижных, металлических, сферических капсул 17, каждая представляет собой герметичный объем, имеющий периодическое сообщение с внешней средой через клапан, на схеме показаны открытые капсулы (с разрывом оболочки), и закрытые (без разрыва оболочки). Клапан каждой капсулы 17 подпру- жинен на закрытие, в открытом положении он остается с помощью фиксатора (на фиг.7 не показан). Механизм 29 перемещения капсул 17 представляет собой бес- конечную цепь, состоящую из звеньев и капсул 17, одетую на приводную, опорные и натяжные звездочки (не показаны на фиг.7) и предназначен для циклического, прерывистого перемещения капсул 17 между зоной холодильника 16 и рабочей ка- мерой 23 через всю длину рекуператора 24. Цепь приводится в движение дополни- тельным устройством (не показано). Подвод теплоты от нагревателя 26 к капсуле 17 производится в рабочей камере 23, которая выполнена разъемной и периодиче- ски после позиционирования капсулы 17, сжимает ее, минимизируя расстояние между стенками, для лучшей теплопередачи, одновременно выпускной клапан капсулы 17, герметизируется с выпускной магистралью 28, которая служит для от- вода расширяющегося рабочего тела Vi из капсулы 17. Впускной клапан 33 соот- ветственно служит для возврата отработанного рабочего тела Vi в объем рекупе- ратора 24. Теплоизоляция устройства 32 сокращает тепловые потери. Заливка по- лости генератора характеризует изменение плотности рабочего тела в зависимости от температуры. Лучший вариант осуществления изобретения

Работа устройств, показанных на фигурах 1-7, раскрыта ниже:

Предлагаемый способ рекуперации тепла отработанного пара реализуется с помощью конденсатора-рекуператора, показанного на фиг.1 -2 и работает следу- ющим образом:

Конденсатор-рекуператор соединен с преобразователем 3, из которого по магистрали 4а в конденсатор-рекуператор поступает отработанный пар, а так как полость конденсатора-рекуператора изначально разрежена, пар стремится запол- нить весь его объем, при этом по мере продвижения к (холодной) зоне сбора кон- денсата он отдает теплоту встречным наполненным капсулам 6, остатки теплоты отработанного пара отводятся устройством охлаждения 10. Механизм 7 переме- щает капсулы 6 с остановками, во время которых одна из капсул 6 в горячей зоне конденсатора-рекуператора, узлом подключения 1 1 соединяется с полостью нагре- вателя 1, открывается нажатием узла 12 запорный клапан 14 капсулы 6, нагретый конденсат из капсулы 6 по магистрали 4 через управляемый клапан 9 перемеща- ется в нагреватель 1. В это же время в зоне сбора конденсата конденсатора-реку- ператора, узлом 12а открывается клапан 14 одной из капсул 6, капсула при этом наполнятся конденсатом с максимальной плотностью (заштрихована). Предпочти- тельно узел 12а открытия клапанов 14 капсул 6 для наполнения их конденсатом, узел подключения 11 к капсулам 6 для отвода из них конденсата, механизм 7 пе- ремещения капсул 6 выполнены с возможностью синхронной работы с заданным дискретным режимом в зависимости от теплового потока и других причин.

Перемещение капсул 6 через температурные зоны конденсатора-рекупера- тора проводят предпочтительно с использованием АСУ ТП.

В теплообмене также участвуют массы (пустых) капсул 6, большая часть теплоты от них передается, встречным (наполненным) капсулам 6 однонаправлен- ным потоком остывающего отработанного пара. Нагреватель 1 (котел) со стороны конденсатора-рекуператора, отделен управляемым клапаном 9, сохраняющим дав- ление в нагревателе 1 при смене капсул 6.

Способ работы конденсатора-рекуператора, показанного на фиг.З и фиг.4 аналогичен способу работы конденсатора-рекуператора, показанного на фиг.1 и фиг.2. Зона сбора конденсата используется в качестве жидкостного затвора, для задания направления движения потока (показано маленькими стрелками на фиг.4) отработанного пара из магистрали 4а в конденсаторе - рекуператоре. Теплота пу- стых капсул 6 в значительной мере передается конденсату. Двигающиеся капсулы 6 в противотоке подаваемому потоку отработанного пара, забирают его теплоту, нагревая конденсат внутри капсул 6.

Вариант работы двигателя с внешним подводом тепла, показанного на фиг.6, осуществляется следующим образом:

Управление потоком рабочего тела происходит не только изменением его объема, клапанами, но и Ν-количеетвом циклически перемещаемых, периодически герметизируемых капсул 17. Также организуется прерывистый характер движения поршня 18 с возможностью работы на минимальной частоте, исключающей поня- тие холостого хода двигателя. Для реализации способа необходимы следующие действия. Дополнительным устройством производится возвратное движение поршня 18, поочередный ввод (наполненных) закрытых капсул 17 в нагреватель 26, совмещенный с рабочей камерой 23, вытеснение в запоршневую полость, по- лость рекуператора 24 и холодильника 16 рабочего тела из рабочей камеры 23, од- новременно к вводимой капсуле 17 подводится теплота. Движение поршня 18 ми- нимизирует объем рабочей камеры 23, его остаток максимально возможно зани- мает введенная капсула 17, этим полностью решается проблема мертвого объема. Далее рабочая камера 23 герметизируется, происходит открытие капсулы 17 и рас- ширение заключенного в ней фрагмента рабочего тела при постоянном подводе теплоты, со штока 19 поршня 18 отбирается положительная работа. Одновременно с рабочим ходом поршня 18 происходит сжатие объема рабочего тела за расширя- ющейся рабочей камерой 23 с отводом теплоты в рекуператоре 24 и холодильнике 16. Далее вывод пустой капсулы 17 из объема рабочей камеры 23, ее замена меха- низмом 29 перемещения капсул 17 на наполненную капсулу 17 с перемещением пустой капсулы 17 в полость рекуператора 24, далее холодильника 16. Двигатель работоспособен без предварительного нагрева наполненных капсул 17 в резуль- тате рекуперации. Противоточный рекуператор 24 на запущенном двигателе реа- лизует непрерывный теплообмен между наполненными капсулами 17, движу щи- мися к рабочей камере 23 (нагреваемый поток), и пустыми капсулами 17 и отрабо- тайным рабочим телом, движущихся к холодильнику 16, (охлаждаемый поток). Ре- куператор 24 может иметь значительную длину и компоновку, с реализацией плав- ного температурного градиента от горячей к холодной зоне, тем самым, исключая проблему нежелательного теплообмена между этими зонами, а учитывая, что время перемещения в рекуператоре 24 единичной капсулы 17 и условного фраг- мента рабочего тела многократно больше времени их нахождения в рабочей ка- мере 23, можно судить о высокой эффективности рекуператора 24. В пустых кап- сулах 17 после их вьгоода в рекуператор 24 плотность рабочего тела увеличивается по мере охлаждения самих капсул 17 и окружающего их рабочего тела, при этом в зоне холодильника 16, где температура достигнет минимальных, а плотность ра- бочего тела максимальных значений, капсула 17 закрывается, герметизируя часть рабочего тела, обладающего наивысшей плотностью. Отвод теплоты холодильни- ком 16 на запущенном двигателе непрерывен. Дополнительные устройства для возвратного движения поршня 18 и перемещения капсул 17 согласовано управля- ются отдельным блоком 31. Конечный преобразователь должен отвечать прямоли- нейному характеру движения поршня 18 и штока 19, эффективно отбирать мощ- ность при поступательном движении и отдавать ее часть для возвратного движе- ния штока 19 и поршня 18, при этом очевидно применение различных накопителей энергии (аккумулятор 30), в зависимости от применяемого конечного преобразо- вателя. Для описываемого способа возможно применение тяжелых, плохо текучих рабочих тел, что решает проблему герметизации рабочего объема двигателя, а также осуществление цикла с фазовым переходом. Способ работоспособен в од- ноцилиндровом и многоцилиндровом исполнении двигателя. Для повышения эф- фективности способа возможна теплоизоляция оболочки двигателя, исключая теп- лообменные поверхности холодильника 16 с внешней средой.

Рассмотрим один рабочий цикл двигателя. В каждом рабочем цикле участ- вует отдельная капсула 17, после выхода из полости рабочей камеры 23 (цилиндра) пустая капсула 17 фиксируется в своем гнезде механизма 29 перемещения капсул 17, который, получая усилие от дополнительного устройства, двигается до мо- мента, когда следующая наполненная (заряженная) капсула 17 будет позициони- рована напротив входного отверстия рабочей камеры 23, поршень 18 при этом все время остается в крайнем положении у направляющей штока 25. Происходит сле- дующий рабочий цикл, так с периодическими остановками отработанные капсулы 17 перемещаются через рекуператор 24 в зону холодильника 16. Во всех отрабо- танных капсулах 17 клапаны остаются открытыми благодаря фиксатору. После входа в рекуператор 24 отработанные капсулы 17 начинают охлаждаться, отдавая теплоту через окружающее их рабочее тело более холодному встречному потоку наполненных капсул 17. Температура капсул 17 падает постепенно по мере их про- движения в сторону холодильника 16, в идеале, увеличивая длину и время рекупе- рации, можно добиться практически полной отдачи тепла встречному потоку кап- сул 17 тем самым сводя к минимуму долю тепла, отводимого холодильником 16. Время прохода единичной капсулой 17 всей длины рекуператора 24 может состав- лять десятки минут, учитывая прерывистый характер работы двигателя, т.е. коли- чество рабочих циклов двигателя зависит от необходимости, исключается понятие минимальные холостые обороты, обеспечивающие работоспособность болыпин- ства существующих двигателей. После входа капсул 17 в зону холодильника 16 происходит их окончательное охлаждение, при открытых клапанах происходит естественное наполнение полости капсулы 17 охлажденным рабочим телом. Рабо- чее тело в зоне холодильника 16 имеют максимальную плотность и минимальную температуру. Далее капсулы 17 разворачиваются в холодильнике 16, все также ве- домые механизмом 29 перемещения. Время нахождения единичной капсулы 17 в холодильнике 16 существенно и может при необходимости увеличиваться или уменьшаться конструктивными параметрами. Перед выходом единичной капсулы 17 из зоны холодильника 16 фиксатор срабатывает, действием пружины происхо- дит закрытие клапана капсулы 17. Тем самым, заключенный в ее полости фрагмент рабочего тела герметизируется, имея при этом максимальную плотность. Капсулы 17 перемещаются в рекуператор 24, где начинают нагреваться, отбирая теплоту у потока рабочего тела, которое помимо своей теплоты переносит теплоту встреч- ного потока пустых капсул 17. Аналогично рабочему телу, пустые капсулы 17 на момент подхода к холодильнику максимально охлаждаются за счет достаточной длины и времени рекуперации. Стоит отметить, что на запущенном двигателе с установившимся режимом работы и применением внешней теплоизоляции 32, обеспечивается плавный градиент температуры, с минимальной в холодильнике 16, далее постепенно повышающейся по всей длине рекуператора 24 и достигаю- щей максимальных значений в рабочей камере 23. Эта особенность полностью ис- ключает нежелательный теплообмен между горячей и холодной зонами двигателя. К моменту подхода наполненных капсул 17 к рабочей камере 23 ее температура будет достигать значений, приближенных к температуре нагревателя 26, тоже ка- сается заключенного в ней фрагмента рабочего тела. При этом масса фрагмента останется такой же, как после закрытия клапана капсулы 17, давление же много- кратно возрастет. Применение противоточного рекуператора 24 значительной длины, в совокупности целой и капсулированной частей рабочего тела, при уча- стии в теплообмене масс пустых капсул 17 позволяет судить об исключительной эффективности теплообмена, в то время как в известных двигателях с внешним подводом теплоты в основном применяется регенератор, эффективность которого ограничивается мертвым объемом и гидравлическим сопротивлением. После по- зиционирования напротив входного отверстия рабочей камеры 23, наполненная капсула 17, поршнем 18 начинает вводится в объем рабочей камеры 23, при этом вытесняя остатки рабочего тела через выпускной клапан 27 и магистраль 28. По мере продвижения капсулы 17 к крышке (цилиндра) рабочей камеры 23 наполнен- ная капсула 17 окончательно прогревается, получая теплоту через стенки рабочей камеры 23 от нагревателя 26. Время прогрева капсулы 17 не ограничено, возможна даже остановка или последовательность остановок капсулы 17 и поршня 18 для реализации качественного прогрева. Это условие необходимо, когда двигатель находится в режиме пуска, т.е. предварительный нагрев капсулы 17 в результате рекуперации не осуществлялся. Усилие для движения поршня 18, а следовательно и капсулы 17, передается от мотор-генератора 21, который в свою очередь полу- чает ее от аккумулятора 30 через блок управления 31. Главное то, что для вытес- нения рабочего тела из полости рабочей камеры в полости рекуператора 24, холо- дильника 16 и соответственно запоршневую полость, тратится незначительная часть энергии, в основном выражаемая в затратах на перемещение массы рабочего тела. Объясняется это тем, что сжатие происходит во время рабочего хода поршня 18. А учитывая, что ранее вытесненное в полости рекуператора 24 и холодильника 16 рабочее тело постоянно охлаждается, отдавая теплоту холодильнику 16 и кап- сулированному рабочему телу, повышение температуры которого на давление в полостях рекуператора 24 и холодильника 16 не влияет, можно утверждать и о пе- ременных по величине, незначительных затратах энергии на самосжатие. Из- вестно, что в существующих двигателях внешнего нагрева величина отрицатель- ной работы сжатия достигает 60% от вырабатываемой энергии. Подходя к крышке рабочей камеры 23, капсула 17 давит на вьшускной клапан 27, закрывая его после этого, когда объем рабочей камеры 23 минимален, при сохраняющемся давлении поршня 18 происходит открытие клапана капсулы 17, срабатывает фиксатор, удер- живая клапан в открытом положении до описанного момента в холодильнике 16. Рабочее тело, расширяясь, начинает выходить из капсулы 17, дополнительно кон- тактируя с горячими стенками цилиндра, совершается рабочий ход поршня 18. Учитывая, что рабочее тело, совершающее рабочий ход, полностью находится в объеме рабочей камеры 23, полностью исключается проблема мертвого объема. Также стоит отметить, что длина рабочей камеры 23 (цилиндра) и соответственно нагревателя 26, ограничивается только внешними габаритами устройства, что поз- воляет снимать за один рабочий ход значительную величину энергии. Капсула 17 с момента, когда поршнем снимается с гнезда перемещающего механизма 29 и до момента, когда возвращается на место, крепится к поршню 18 удерживающим устройством.

Предлагаемый способ работы двигателя позволил решить задачи: нежела- тельного "скругления" P,V - диаграммы реального устройства, т.е. фактического приближения к теоретически возможной величине КПД, за счет организации пре- рывистого характера движения поршня; полного исключения мертвого объема; продления контакта рабочего тела с рекуператорами на время, достаточное для наиболее эффективного теплообмена; исключения вытеснительного поршня и компрессионного цилиндра; замены регенератора на противоточный рекуператор, со значительным повышением эффективности последнего. Результатом стало уменьшение сложности и габаритов охлаждающих систем; реализация прерыви- стого движения поршней; решение проблем с герметизацией рабочего объема за счет возможности применения тяжелых, плохо текучих рабочих тел; полное ис- ключение нежелательного теплообмена между горячей и холодной зоной двига- теля.

Вариант устройства, показанного на фиг.7, работает следующим образом: При работе устройство поглощает подведенную теплоту и генерирует (про- изводит) высокопотенциальное рабочее тело, обладающее сравнительно высокой плотностью, температурой и давлением. При этом произведенное рабочее тело мо- жет быть использовано в одном или нескольких приемниках, а сам генератор как один или несколько силовых элементов двигателя или силовой установки. Способ реализуется периодическим расширением и сжатием рабочего тела за счет его нагрева и охлаждения. Управление потоком рабочего тела производится не только изменением его объема, клапанами, но и Ν-количеством циклически перемещае- мых, периодически герметизируемых капсул 17 с прерывистым характером их движения, реализуемого дополнительными устройствами. Дополнительные устройства последовательно фиксируют и герметизируют наполненные капсулы 17 в рабочей камере 23, совмещенной с нагревателем 26, капсула 17 нагревается и открывается. Через выпускную магистраль 28 заключенный в ней фрагмент рабо- чего тела расширяется, совершая работу во внешнем устройстве и через впускной клапан возврата отработанного рабочего тела 33 возвращается в генератор. Пустые капсулы 17 из рабочей камеры направляются в полость рекуператора 24, где реа- лизуется непрерывный теплообмен между наполненными капсулами 17, движу- щимися к рабочей камере 23 (нагреваемый поток) и пустыми капсулами 17 и отра- ботанным рабочим телом, движущихся к холодильнику 16 (охлаждаемый поток). Рекуператор 24 может иметь значительную длину и различную компоновку, с плавным температурным градиентом от горячей к холодной зоне в открытых кап- сулах 17 движущихся к холодильнику 16 через рекуператор 24. Плотность рабо- чего тела, увеличивается по мере охлаждения капсул 17 и окружающего их рабо- чего тела, в зоне холодильника 16, где температура минимальна, а плотность рабо- чего тела максимальна, капсула 17 закрывается, герметизируя часть рабочего тела обладающего наивысшей плотностью. В устройстве применимы плохо текучие (тяжелые) рабочие тела и термодинамические циклы с фазовым переходом, а теп- лоизоляция 32 оболочки 15 генератора повышает эффективность его работы.

Рассмотрим один рабочий цикл двигателя с участием генератора. В каждом рабочем цикле участвует отдельная капсула 17, механизм 29 перемещения капсул 17 управляемо перемещает все капсулы 17 и позиционирует ближайшую из них с рабочей камерой 23. Рабочая камера 23 выполнена из раздвижных элементов, при сближении которых сферическая капсула 17 зажимается в сферическом углубле- нии. В теле рабочей камеры 23 выполнен нагреватель 26, передающий капсулам 17 теплоту от нагревателя 26 по тепловому контуру (не показано на фиг.7). Время подвода теплоты от нагревателя 26 к капсуле 17 зависит от величины предвари - тельного рекуперативного нагрева, при этом подвод теплоты сохраняется и в мо- мент выхода рабочего тела из капсулы 17, когда открывается ее клапан. Открытие клапана капсулы 17 в рабочей камере 23 производится дополнительным устрой- ством (не показано на фиг.7). Рабочее тело от капсулы 17 до приемника направля- ется по выпускной магистрали 28, совершая работу в приемнике, возвращается в полость генератора, по впускному клапану для отработанного рабочего тела 33. Выработав давление, капсула 17 с помощью механизма 29 перемещения выво- дится из рабочей камеры 23 и заменяется следующей наполненной капсулой 17. Происходит новый рабочий цикл. Вышедшие из рабочей камеры 23 капсулы 17 остаются открытыми благодаря фиксатору (не показан на фиг.7). После входа в рекуператор 24 пустые капсулы 17 начинают охлаждаться, отдавая теплоту через окружающее их рабочее тело более холодному встречному потоку наполненных капсул 17. Температура капсул 17 падает по мере их продвижения в сторону холо- дильника, время прохода единичной капсулой 17 всей длины рекуператора 24 мо- жет составлять значительное время. В зоне холодильника 16 происходит оконча- тельное охлаждение капсул 17 и рабочего тела, при открытых клапанах происхо- дит естественное наполнение полости капсулы 17 охлажденным рабочим телом. Рабочее тело в зоне холодильника 16 имеют максимальную плотность и минималь- ную температуру. Далее капсулы 17 разворачиваются, все также ведомые, меха- низмом 29 перемещения. Перед выходом единичной капсулы 17 из зоны холодиль- ника 16 фиксатор срабатывает, действием пружины происходит закрытие клапана капсулы 17. Тем самым заключенный в ее полости фрагмент рабочего тела герме- тизируется, имея при этом максимальную плотность. Капсулы 17 перемещаются в рекуператор 24, где начинают нагреваться, отбирая теплоту у потока рабочего тела, которое помимо своей теплоты переносит теплоту встречного потока пустых капсул 17. Аналогично рабочему телу, пустые капсулы 17 на момент подхода к холодильнику 16 максимально охлаждаются за счет достаточной длины и времени рекуперации. От холодильника 16 температура постепенно повышается по всей длине рекуператора 24 и достигает максимальных значений в рабочей камере 23. Эта особенность полностью исключает нежелательный теплообмен между горячей и холодной зонами устройства. К моменту подхода наполненных капсул 17 к ра- бочей камере ее температура может достигать значений, приближенных к темпе- ратуре нагревателя 26, тоже касается заключенного в ней фрагмента рабочего тела. При этом масса фрагмента останется такой же, как после закрытия клапана кап- су лы 17, давление же многократно возрастет. Применение противоточного реку- ператора 24 значительной длины, в совокупности .с целой и капсулированной ча- стями рабочего тела, при участии в теплообмене масс оболочек капсул 17, позво- ляет судить о эффективности теплообмена.

Предлагаемый способ работы генератора позволяет решить задачи: нежела- тельного "скругления" P,V - диаграммы реального устройства, т.е. фактического приближения, к теоретически возможной, величине КПД, за счет организации прерывистого характера работы отдельной частью рабочего тела, продления кон- такта рабочего тела с рекуператором 24 на время, достаточное для наиболее эф- фективного теплообмена, замены регенератора на противоточный рекуператор 24, со значительным повышением эффективности последнего. Результатом стало уменьшение сложности и габаритов охлаждающих систем, создание универсаль- ного генерирующего устройства, производящего высокопотенциальное рабочее тело для различных потребителей (пневмо-гидромоторы, турбины, поршневой двигатель, диффузор и т.д.), отказ в конструкции от поршней и цилиндров, реше- ние проблем с герметизацией рабочего объема 23 за счет возможности применения тяжелых, плохо текучих рабочих тел, полное исключения нежелательного тепло- обмена между горячей и холодной зоной тепловой машины.

Другие возможные варианты выполнения настоящего изобретения, кон- кретно неупомянутые в настоящем описании, следует рассматривать как варианты настоящего изобретения, которые включены в объем формулы изобретения.

Промышленная применимость

Использование предлагаемого способа рекуперации тепла отработанного пара позволяет значительно расширить использование теплосиловых установок. Способ рекуперации тепла позволяет строить высокоэкономичные, мало- шумные, экологически чистые, многотопливные (всеядные) двигатели с внешним подводом теплоты.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ рекуперации тепла отработанного пара, включающий подачу от- работанного пара на конденсацию и рекуперацию тепла, отличающийся тем, что конденсацию отработанного пара и рекуперацию его тепла проводят в конденса- торе - рекуператоре, заполненном капсулами (6) с возможностью их перемещения механизмом (7) относительно температурных зон конденсатора-рекуператора, в зоне сбора конденсата производят заполнение капсул (6) конденсатом, в зоне по- дачи отработанного пара производят отвод нагретого конденсата из капсул (6) для использования.

2. Способ по п.1 , отличающийся тем, что конденсатор-рекуператор обору- дуют устройством отвода тепла (10).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительно конденсатор-ре- куператор вакуумируют.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве жидкостного затвора используют зону сбора конденсата для задания направления движения потока от- работанного пара в конденсаторе - рекуператоре.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что корпус (5) конденсатора - реку- ператора теплоизолируют.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, ^"что единичную кап- сулу выполняют из теплопроводящего материала и капсула представляет собой за- мкнутый объем, сообщающийся с внешней средой через запорный клапан (14).

7. Коденсатор-рекуператор для конденсации отработанного пара и рекупе- рации тепла отработанного пара, включающий корпус (5) с магистралью (4а) по- дачи отработанного пара и магистралью (4) отвода нагретого конденсата, отлича- ющийся тем, что в конденсаторе-рекуператоре установлен механизм (7), с кото- рым соединены капсулы (6) с запорными клапанами (14) с возможностью переме- щения их относительно температурных зон конденсатора-рекуператора и возмож- ностью открытия запорных клапанов (14) для заполнения конденсатом в зоне сбора конденсата конденсатора-рекуператора и для отвода нагретого конденсата из капсулы (6) в магистраль (4) в зоне подачи отработанного пара.

8. Конденсатор-рекуператор по п.7, отличающийся тем, что в зоне сбора конденсата установлен узел открытия (12а) запорного клапана (14) капсулы (6), а в зоне подачи отработанного пара установлен узел подключения (11) для соедине- ния капсулы (6) с магистралью (4) и узел (12) открытия запорного клапана (14) капсулы (6).

9. Конденсатор-рекуператор по п.7, отличающийся тем, что корпус (5) теп- лоизолирован.

10. Конденсатор-рекуператор по п.7, отличающийся тем, что оборудован устройством отвода тепла (10).

И . Конденсатор рекуператор по п.7, отличающийся тем, что предвари- тельно вакуумирован.

12. Конденсатор-рекуператор по п.7, отличающийся тем, что единичная капсула (6) выполнена из тешюпроводящего материала и представляет собой за- мкнутый объем, сообщающийся с внешней средой через запорный клапан (14).

13. Конденсатор-рекуператор по п.7, отличающийся тем, что в качестве жидкостного затвора использована зона сбора конденсата для задания направле- ния движения потока отработанного пара в конденсаторе - рекуператоре.

14. Конденсатор-рекуператор по п.7, отличающийся тем, что узел (12) от- крытия клапанов для заполнения конденсатом, узел подключения (1 1) капсул (6) к нагревателю (1) для отвода конденсата выполнены с возможностью синхронной работы с заданным дискретным режимом работы замкнутого механизма (7).

15. Конденсатор-рекуператор по п.7, отличающийся тем, что механизм (7) одет на два барабана (8), один из барабанов (8) натяжной, один приводной.

16. Конденсатор-рекуператор по п. 7, отличающийся тем, что имеет привод- ное устройство (8 а) для перемещения механизма (7).

17. Конденсатор-рекуператор по любому из пп.7-16, отличающийся тем, что корпус (5) имеет форму параллелепипеда.

18. Конденсатор-рекуператор по любому из пп.7-16, отличающийся тем, что корпус (5) конденсатора-рекуператора образован двумя цилиндрическими поверх- ностями разных диаметров и двумя боковыми поверхностями.

19. Способ работы двигателя, включающего поршень (18) и рабочую камеру (23), нагреватель (21), холодильник (16) с внешним подводом тепла путем перио- дического расширения и сжатия рабочего тела за счет его нагрева и охлаждения, включающий подачу отработанного рабочего тела на рекуперацию тепла, отлича- ющийся тем, что рекуперацию тепла проводят в рекуператоре (24), заполненном капсулами (17) с возможностью их перемещения механизмом (29) относительно температурных зон рекуператора циклически, капсулы (17) периодически герме- тизируют, перемещение капсул(17) согласовано с работой поршня (18), работу двигателя осуществляют поочередным введением наполненных рабочим телом в зоне холодильника (16) капсул (17) в рабочую камеру (23), совмещенную с нагре- вателем (26), при этом из рабочей камеры (23) вытесняется отработанное рабочее тело в полость за поршнем (18) в рекуператор (24) и холодильник (16), одновре- менно к введеной капсуле ( 17) подводят теплоту, капсула ( 17) открывается, заклю- ченный в ней фрагмент рабочего тела расширяется с подводом к нему теплоты, со штока (19) поршня (18) отбирается положительная работа, далее выводят пустую капсулу (17) из объема рабочей камеры (23), пустую капсулу (17) заменяют меха- низмом (29) перемещения капсул на очередную наполненную капсулу (17) с пере- мещением пустой капсулы (17) в полость рекуператора (24).

20. Способ по п.19 отличающийся тем, что рекуператор (24) теплоизоли- руют, кроме области холодильника (16).

21. Способ по п.19 отличающийся тем, что перемещение поршня реализуют с помощью мотора-генератора (21), получающего энергию от аккумулятора (31) с преобразователем, которые отбирают и аккумулируют энергию при поступатель- ном движении поршня (18) и отдают ее часть для возвратного движения.

22. Способ работы устройства, включающего поршень (18) и рабочую ка- меру (23), нагреватель (21), холодильник (16) с внешним подводом тепла путем периодического расширения и сжатия рабочего тела за счет его нагрева и охлажде- ния, включающий подачу отработанного рабочего тела на рекуперацию тепла, от- личающийся тем, что рекуперацию тепла проводят в рекуператоре (24), заполнен- ном капсулами (17) с возможностью их перемещения механизмом (29) относи- тельно температурных зон рекуператора (24) с прерывистым характером их дви- жения, наполненные капсулы (17) последовательно фиксируют и герметизируют в рабочей камере (23), совмещенной с нагревателем (26), в которой очередную кап- сулу (17) нагревают и капсула (17) открывается, рабочее тело расширяется, совер- шает работу и отработанное рабочее тело подают в рекуператор (24), пустую кап- сулу (17) из рабочей камеры (23) направляют в рекуператор (24), в котором реали- зуют теплообмен между наполненными капсулами (17), движущимися к рабочей камере (23) и пустыми капсулами (17), и отработанным рабочим телом, движущи- мися к холодильнику (16), в зоне холодильника (16) капсулу (17) закрьшают, гер- метизируя часть рабочего тела.