початок розділу Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві	хитрощі майстру електроніка фізика технології винаходи	таємниці космосу таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу
Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання)

ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2156372

АВТОНОМНИЙ енергомодуля "Стірлінг-Стірлінг"

Ім'я винахідника: Кирилов Н.Г. .; Авсюкевич Д.А .; Пане Ю.М .; Кириллов О.М.
Ім'я патентовласника: Військовий інженерно-космічний університет ім. А.Ф. Можайського
Адреса для листування: 197082, Санкт-Петербург, вул. Червоного Курсанта, д.16, Військовий інженерно-космічний університет ім. А.Ф. Можайського, НДО, НДЛ-6, Кирилову Н.Г.
Дата початку дії патенту: 1999.05.19

Винахід відноситься до області теплоенергетики і газових регенеративних машин, що працюють по прямому і зворотному циклам Стірлінга, призначених в якості автономних енергоустановок для стаціонарних і пересувних об'єктів при одночасному виробництві електроенергії та тепла. Досягнутий технічний результат - підвищення ККД установки в цілому і зниження негативного екологічного впливу на навколишнє середовище. При роботі двигун 1 виробляє корисну енергію, перетворюється в електричну енергію за допомогою електрогенератора 4. Для охолодження двигуна Стірлінга 1 передбачена система охолодження 10. Теплота охолоджуючої рідини системи 10 після підігріву в теплообміннику 11 використовується в тепловому насосі Стірлінга 6 для зменшення потужності електродвигуна 9. Потім охолоджуюча рідина охолоджується до температури навколишнього середовища в теплообміннику 12 і надходить в холодильник 3 двигуна 1 через проміжну ємність 13. у камеру згоряння і подається паливо по лінії 23, в результаті згоряння якого утворюються вихлопні гази, які по лінії скидання 17 спочатку надходять в теплообмінник підігріву 5, а потім в теплообмінник 11, де віддають залишкову теплоту охолоджуючої рідини перед її надходженням в тепловий насос 6. Нагріте в теплообмінниках 5 і 7 теплоносій зовнішньої системи теплоспоживання по магістралях 18 і 19 надходить в змішувальну ємність 20, де обидві частини теплоносія перемішуються, і по магістралі 21 насосом 22 подається зовнішньому споживачеві.

ОПИС ВИНАХОДИ

Винахід відноситься до області теплоенергетики і газових регенеративних машин, що працюють по прямому і зворотному циклам Стірлінга, призначене в якості автономних енергоустановок для стаціонарних і пересувних об'єктів при одночасному виробництві електроенергії та тепла.

Відомі децентралізовані системи теплопостачання з тепловими насосами, що працюють за зворотним циклом Стірлінга, що відрізняються найбільш високою ефективністю і екологічною чистотою, так як в якості робочого тіла теплового насоса використовуються озононеразрушающіе речовини - гелій, водень, повітря і т.д. (Кирилов Н.Г., Государ Ю.М. та ін. Децентралізовані системи теплопостачання з тепловими насосами, що працюють за зворотним циклом Стірлінга / Інформаційний бюлетень: "Теплоенергетичні технології" /, N 1. СПб, 1997, стор. 38-40) . Однак для зменшення підводиться електричної енергії для приводу теплового насоса бажано використовувати в якості джерела низькопотенційної теплоти, робоче середовище з максимально високою температурою.

Відомо пристрій - машина, яка працює по зворотному циклу Стірлінга, що містить порожнини стиснення і розширення, картер, регенератор, теплообмінник навантаження, холодильник, витіснювач, робочий поршень з ущільненням штока витіснювача, привід (патент Росії N 2079069, Бюл. N 13 від 10.05.97 ).

Відомо, що автономні енергоджерела на основі двигунів Стірлінга забезпечують високу ефективність і зниження концентрації шкідливих викидів у вихлопних газах (Кирилов Н.Г. Застосування високоефективних та екологічно чистих машин Стірлінга в судновій енергетиці. / Праці 2-й межд. Конфер. По морським інтелектуальним технологіям "Морінтех-97" /, Том N 5, СПб., 1997, стор. 140).

Відомо пристрій двигуна Стірлінга, що включає в себе камеру згоряння, нагрівач, регенератор, холодильник, поршневу групу і привід (Г. Рідер, Ч. Хупер. Двигуни Стірлінга. М., Изд. "Мир", 1986, стор. 55).

Відомо технічне рішення теплоенергетичної установки з двигуном і тепловим насосом, що працює по прямому і зворотному циклам Стірлінга, при цьому двигун і тепловий насос з'єднані через вал (Патент США N 4458495. Реферативний журнал "Винахід країн світу", випуск В-97, N 3, 1985, стор. 13). Однак, двигун і тепловий насос Стірлінга виконані у вигляді вільнопоршневих машин, що обмежує можливості установки по продуктивності електроенергії і тепла.

Відома комбінована установка на основі двигуна Стірлінга з електрогенератором на одному валу, лініями подачі палива і теплообмінником для підігріву рідини, через який проходять вихлопні гази двигуна Стірлінга, при цьому нагріта рідина передається в зовнішні магістралі (Заявка ЄПВ N 0457399. Реферативний журнал "Винахід країн світу ", випуск В-65, N 5, 1993, стор. 13). Однак, дана установка має невисоку продуктивність по тепловій енергії, а й в ній не використовується теплота охолоджуючої рідини двигуна, що призводить до втрати потрібних низкопотенциальной енергії.

Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні винаходу, полягає в підвищенні ККД установки в цілому і зниження негативного екологічного впливу на навколишнє середовище.

Для досягнення цього технічного результату автономний енергомодуля "Стірлінг-Стірлінг", що включає в себе двигун Стірлінга з електрогенератором на одному валу, лінії подачі палива і теплообмінник для підігріву рідини зовнішньої системи теплоспоживання, через який проходять вихлопні гази двигуна Стірлінга, зовнішні магістралі системи теплоспоживання, забезпечений тепловим насосом, що працює по зворотному циклу Стірлінга, привід якого може здійснюватися від вала двигуна Стірлінга або від зовнішнього електродвигуна, і пов'язаним з двигуном за допомогою системи охолодження двигуна, що проходить через холодильники двигуна і теплового насоса, що включає в себе теплообмінник підігріву охолоджуючої рідини двигуна, розташованим перед тепловим насосом, теплообмінник охолодження охолоджуючої рідини двигуна, розташованим після теплового насоса, проміжну ємність і циркуляційний насос, що забезпечує рух охолоджуючої рідини двигуна через холодильники двигуна і теплового насоса, а й лінією подачі повітря в камеру згоряння двигуна, з регулюючим клапаном, що проходить через теплообмінник охолодження, і лінією скидання вихлопних газів з камери згоряння двигуна, що проходить через теплообмінник підігріву, при цьому зовнішня система теплоспоживання включає в себе магістраль нагріву теплоносія, що проходить через теплообмінник підігріву рідини, магістраль нагріву теплоносія, що проходить через теплообмінник навантаження теплового насоса, які з'єднуються в змішувальній ємності, і магістраль з насосом для подачі нагрітого теплоносія споживачеві.

Введення до складу автономного енергомодуля "Стірлінг-Стірлінг" теплового насоса Стірлінга, пов'язаного з двигуном Стірлінга через систему охолодження двигуна, що містить теплообмінники підігріву і охолодження охолоджуючої рідини, через які проходять, відповідно лінія скидання відпрацьованих газів двигуна і лінія подачі повітря, дозволяє отримати нову властивість , що полягає у використанні залишкового тепла відпрацьованих газів двигуна і теплоти системи охолодження двигуна для зниження споживаної тепловим насосом корисної потужності, а й використання повітря для охолодження охолоджуючої рідини системи охолодження, перед її подачею в холодильник двигуна, що призводить до підвищення ККД установки в цілому, при цьому застосування двигуна Стірлінга з низьким рівнем викиду шкідливих речовин і теплового насоса Стірлінга з озононеразрушающім робочим тілом, знижує рівень екологічного забруднення навколишнього середовища.

На кресленні зображений автономний енергомодуля "Стірлінг-Стірлінг".

Автономний енергомодуля "Стірлінг-Стірлінг" включає в себе двигун Стірлінга 1 з камерою згоряння 2 і холодильником 3, електрогенератор 4, розташований на одному валу з двигуном 1, теплообмінник підігріву рідини зовнішньої системи теплоспоживання 5, тепловий насос Стірлінга 6 з теплообмінником навантаження 7, холодильником 8 і електроприводом 9, системи охолодження 10 двигуна 1, що проходить через холодильники 3 і 8, і складається з теплообмінника підігріву охолоджуючої рідини 11, розташованого перед тепловим насосом 6, теплообмінника охолодження охолоджуючої рідини 12, розташованого після теплового насоса 6, проміжної ємності 13 і насоса 14, лінію подачі повітря 15, що проходить через теплообмінник 12 в камеру згоряння 2 двигуна 1, з регулюючим клапаном 16, лінію скидання вихлопних газів 17 двигуна 1, що проходить через теплообмінник 5 і 11, систему зовнішнього теплоспоживання, що складається з магістралі нагріву теплоносія системи зовнішнього теплоспоживання 18, що проходить через теплообмінник 5, і магістралі нагріву теплоносія 19, що проходить через теплообмінник навантаження 7 теплового насоса 6. магістралі 18 і 19 з'єднуються в змішувальної ємності 20, з якої по магістралі 21 за допомогою насоса 22 нагрітий теплоносій подається споживачеві. Двигун 1 забезпечений лінією подачі палива 23.

АВТОНОМНИЙ енергомодуля "Стірлінг-Стірлінг" працює наступним чином

При роботі двигун 1 виробляє корисну енергію, перетворюється в електричну енергію за допомогою електрогенератора 4, розташованого на одному валу з двигуном 1. Для охолодження двигуна Стірлінга 1 передбачена система охолодження 10, по якій, прийнявши теплоту від робочого тіла двигуна 1 в холодильнику 3, охолоджуюча рідина надходить в теплообмінник підігріву 11, де підвищується її температура за рахунок теплообміну з вихлопними газами, і подається в холодильник 8 теплового насоса Стірлінга 6. за рахунок підведення зовнішньої енергії від електродвигуна 9 (або від приводу двигуна 1) відбувається передача теплоти охолоджуючої рідини системи охолодження 10 теплоносія системи зовнішнього теплоспоживання, що протікає через теплообмінник навантаження 7 теплового насоса 6 по магістралі 19. Віддавши значну частину своєї теплоти робочому тілу теплового насоса 6, охолоджуюча рідина надходить в теплообмінник охолодження 12, де охолоджується до температури навколишнього середовища за рахунок теплообміну з повітрям, і надходить в проміжну ємність 13, звідки за допомогою насоса 14 знову подається в холодильник 3, для охолодження двигуна 1. Повітря, що подається по лінії 15, проходить через теплообмінник 12, де нагрівається від охолоджуючої рідини системи охолодження 10, і подається в камеру згоряння 2 двигуна 1, при цьому кількість повітря, що подається регулюється клапаном 16. у камеру згоряння і подається паливо по лінії 23, в результаті згоряння якого утворюються вихлопні гази з високою температурою. Ці гази по лінії скидання 17 надходять в теплообмінник підігріву 5, де нагрівають частина теплоносія зовнішньої системи теплоспоживання, що надходить в теплообмінник 5 по магістралі 18. Після теплообмінника 5 вихлопні гази надходять в теплообмінник 11, де віддають залишкову теплоту охолоджуючої рідини, перед її надходженням у тепловій насос 6. Потім вихлопні гази видаляються в навколишнє середовище. Нагріте в теплообмінниках 5 і 7, теплоносій зовнішньої системи теплоспоживання по магістралях 18 і 19 надходять в змішувальну ємність 20, де обидві частини теплоносія переміщаються, і по магістралі 21 насосом 22 подається зовнішньому споживачеві.

ДЖЕРЕЛА ІНФОРМАЦІЇ

1. Кириллов Н.Г., Государ Ю.М. та ін. Децентралізовані системи теплопостачання з тепловими насосами, що працюють за зворотним циклом Стірлінга. / Інформаційний бюлетень: "Теплоенергетичні технології" /. N 1 С-Пб., 1997, стор. 38-40.

2. Патент Росії N 2079069, Бюл. N 13 від 10.05.97 року.

3. Кирилов Н.Г. Застосування високоефективних та екологічно чистих машин Стірлінга в судновій енергетиці. / Праці 2-й межд. конфер. по морським інтелектуальним технологіям "Морінтех-97" /, Том N 5, С-Пб., 1997, стор. 140.

4. Г. Рідер., Ч. Хупер. Двигуни Стірлінга. М., Изд. "Світ", 1986, стор. 55.

5. Патент США N 4458495. Реферативний журнал "Винахід країн світу", випуск В-97, N 3, 1985, стор. 13.

6. Заявка ЕВП N 0457399. Реферативний журнал "Винахід країн світу", випуск В-65, N 5, 1993, стор. 13 - прототип.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

Автономний енергомодуля "Стірлінг-Стірлінг", що включає в себе двигун Стірлінга з електрогенератором на одному валу, лінії подачі палива і теплообмінник для підігріву рідини зовнішньої системи теплоспоживання, через який проходять вихлопні гази двигуна Стірлінга, зовнішні магістралі системи теплоспоживання, що відрізняється тим, що забезпечений тепловим насосом, що працює по зворотному циклу Стірлінга, привід якого може здійснюватися від вала двигуна Стірлінга або від зовнішнього електродвигуна, і пов'язаним з двигуном за допомогою системи охолодження двигуна, що проходить через холодильники двигуна і теплового насоса, що включає в себе теплообмінник підігріву охолоджуючої рідини двигуна, розташований перед тепловим насосом, теплообмінник охолодження охолоджуючої рідини двигуна, розташований після теплового насоса, проміжну ємність і циркуляційний насос, що забезпечує рух охолоджуючої рідини двигуна через холодильники двигуна і теплового насоса, а й лінією подачі повітря в камеру згоряння двигуна з регулюючим клапаном, що проходить через теплообмінник охолодження, і лінією скидання вихлопних газів з камери згоряння двигуна, що проходить через теплообмінник підігріву, при цьому зовнішня система теплоспоживання включає в себе магістраль нагріву теплоносія, що проходить через теплообмінник підігріву рідини, магістраль нагріву теплоносія, що проходить через теплообмінник навантаження теплового насоса, які з'єднуються в змішувальної ємності, і магістраль з насосом для подачі нагрітого теплоносія споживачеві.

Версія для друку
Дата публікації 21.03.2007гг

НОВІ СТАТТІ ТА ПУБЛІКАЦІЇ
	Технологія виготовлення універсальних муфт для бесварочного, безрезьбовиє, бесфлянцевого з'єднання відрізків труб в трубопроводах високого тиску (мається відео)
	Технологія очищення нафти і нафтопродуктів
	Про можливість переміщення замкнутої механічної системи за рахунок внутрішніх сил
	Світіння рідини в тонких діелектричних каналох
	Взаємозв'язок між квантової і класичної механікою
	Міліметрові хвилі в медицині. Новий погляд. ММВ терапія
	магнітний двигун
	Джерело тепла на базі нососних агрегатів