Способ трансформации тепловой энергии в электроэнергию тепловой машиной внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, турбиной компрессора и электрогенератором Российский патент 2018 года по МПК F02C6/14 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к области энергомашиностроения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известные схемы двигателей Стирлинга («Двигатели Стирлинга» Г. Ридер, Ч. Хупер, Издательство «Мир», Москва, 1986), преобразующих тепловую энергию в электроэнергию, имеют один существенный недостаток. Частота вращения ротора электрогенератора зависит от интенсивности подвода теплового потока к рабочему телу. Максимальная эффективность преобразования кинетической энергии ротора любого электрогенератора в электроэнергию наблюдается при условии совпадения частоты ротора с резонансной частотой электромагнитного контура электрогенератора.

Цель заявленного изобретения состоит в обеспечении максимальной эффективности преобразования тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к воздуху в теплообменнике тепловой машины внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, компрессором и электрогенератором.

СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ трансформации тепловой энергии в электроэнергию тепловой машиной внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, турбиной компрессора и электрогенератором состоит в следующем. Атмосферный воздух в теплообменнике 1 нагревается любым видом тепловой энергии - энергией солнца, газообразным, жидким или твердым топливом. Тепловая энергия нагревает воздух во внутренней полости теплообменника 1. В момент времени, когда давление воздуха в теплообменнике 1 достигнет введенного в систему управления предела максимального давления воздуха, система управления открывает клапаны теплообменника 2. Воздух из теплообменника 1 приводит во вращение турбину электрогенератора 3. Турбина электрогенератора 3 соединена валом 4 с ротором электрогенератора 5 и компрессором 6. Под действием поступающего на турбину электрогенератора 3 воздуха ротор электрогенератора 5 получает импульс кинетической энергии вращения, соответствующий кинетической энергии поступающего на турбину электрогенератора 3 воздуха, после чего система управления закрывает клапан теплообменника 2. Отработавший в турбине электрогенератора 3 воздух выбрасывается в атмосферу. Компрессор 6 забирает воздух из атмосферы и через обратный клапан компрессора 7 подает воздух в пневмоаккумулятор теплообменника 8. Воздух из пневмоаккумулятора теплообменника 8 через обратный клапан теплообменника 9 поступает в теплообменник 1, и начинается очередной цикл накопления кинетической энергии вращения ротором электрогенератора 5.

В момент времени, когда при очередной подаче газа на турбину электрогенератора 3 прекращается увеличение кинетической энергии вращения ротором электрогенератора 5 система управления подключает электрогенератор 5 к нагрузке, например к аккумулятору. Затем циклы генерирования электроэнергии электрогенератором повторяются, чем обеспечивается максимальная эффективность трансформации тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к газу в теплообменнике 1 тепловой машины внешнего сгорания.

РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ трансформации тепловой энергии в электроэнергию тепловой машиной внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, компрессором и электрогенератором, включающим теплообменник, систему управления, клапан теплообменника, турбину электрогенератора, вал, электрогенератор, компрессор, обратный клапан компрессора, пневмоаккумулятор теплообменника и обратный клапан теплообменника, отличается тем, что тепловая энергия нагревает воздух во внутренней полости теплообменника, в момент времени, когда давление воздуха в теплообменнике достигнет введенного в систему управления предела максимального давления воздуха, система управления открывает клапаны теплообменника, воздух из теплообменника приводит во вращение турбину электрогенератора, турбина электрогенератора соединена валом с ротором электрогенератора и компрессором, под действием поступающего на турбину электрогенератора воздуха ротор электрогенератора получает импульс кинетической энергии вращения, соответствующий кинетической энергии поступающего на турбину электрогенератора воздуха, после чего система управления закрывает клапан теплообменника, отработавший в турбине электрогенератора воздух выбрасывается в атмосферу, компрессор забирает воздух из атмосферы и через обратный клапан компрессора подает воздух в пневмоаккумулятор теплообменника, воздух из пневмоаккумулятора теплообменника через обратный клапан теплообменника поступает в теплообменник, и начинается очередной цикл накопления кинетической энергии вращения ротором электрогенератора, в момент времени, когда при очередной подаче газа на турбину электрогенератора прекращается увеличение кинетической энергии вращения ротором электрогенератора, система управления подключает электрогенератор к нагрузке, затем циклы генерирования электроэнергии электрогенератором повторяются.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Затраты на НИОКР и производство тепловой машины внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, турбиной компрессора и электрогенератором не могут существенно отличаться от таковых при проектировании классического ДВС.

ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ

Фигура. Принципиальная схема тепловой машины внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, турбиной компрессора и электрогенератором.

1 - теплообменник; 2 - клапан теплообменника; 3 - турбина электрогенератора; 4 - вал; 5 - электрогенератор; 6 - компрессор; 7 - обратный клапан турбины компрессора; 7 - обратный клапан компрессора; 8 - пневмоаккумулятор теплообменника; 9 - обратный клапан теплообменника.

Способ трансформации тепловой энергии в электроэнергию тепловой машиной внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, компрессором и электрогенератором, включающим теплообменник, систему управления, клапан теплообменника, турбину электрогенератора, вал, электрогенератор, компрессор, обратный клапан компрессора, пневмоаккумулятор теплообменника и обратный клапан теплообменника, заключается в нагреве воздуха во внутренней полости теплообменника В момент времени, когда давление воздуха в теплообменнике достигнет введенного в систему управления предела максимального давления воздуха, система управления открывает клапаны теплообменника. Воздух из теплообменника приводит во вращение турбину электрогенератора, турбина электрогенератора соединена валом с ротором электрогенератора и компрессором. Под действием поступающего на турбину электрогенератора воздуха ротор электрогенератора получает импульс кинетической энергии вращения, соответствующий кинетической энергии поступающего на турбину электрогенератора воздуха. Система управления закрывает клапан теплообменника. Отработавший в турбине электрогенератора воздух выбрасывается в атмосферу. Компрессор забирает воздух из атмосферы и через обратный клапан компрессора подает воздух в пневмоаккумулятор теплообменника. Воздух из пневмоаккумулятора теплообменника через обратный клапан теплообменника поступает в теплообменник и начинается очередной цикл накопления кинетической энергии вращения ротором электрогенератора. В момент времени, когда при очередной подаче газа на турбину электрогенератора прекращается увеличение кинетической энергии вращения ротором электрогенератора, система управления подключает электрогенератор к нагрузке, затем циклы генерирования электроэнергии электрогенератором повторяются. Изобретение направлено на повышение эффективности преобразования тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе воздуха в теплообменник тепловой машины внешнего сгорания. 1 ил.

Способ трансформации тепловой энергии в электроэнергию тепловой машиной внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, компрессором и электрогенератором, включающим теплообменник, систему управления, клапан теплообменника, турбину электрогенератора, вал, электрогенератор, компрессор, обратный клапан компрессора, пневмоаккумулятор теплообменника и обратный клапан теплообменника, отличающийся тем, что тепловая энергия нагревает воздух во внутренней полости теплообменника, в момент времени, когда давление воздуха в теплообменнике достигнет введенного в систему управления предела максимального давления воздуха, система управления открывает клапана теплообменника, воздух из теплообменника приводит во вращение турбину электрогенератора, турбина электрогенератора соединена валом с ротором электрогенератора и компрессором, под действием поступающего на турбину электрогенератора воздуха ротор электрогенератора получает импульс кинетической энергии вращения, соответствующий кинетической энергии поступающего на турбину электрогенератора воздуха, после чего система управления закрывает клапан теплообменника, отработавший в турбине электрогенератора воздух выбрасывается в атмосферу, компрессор забирает воздух из атмосферы и через обратный клапан компрессора подает воздух в пневмоаккумулятор теплообменника, воздух из пневмоаккумулятора теплообменника через обратный клапан теплообменника поступает в теплообменник и начинается очередной цикл накопления кинетической энергии вращения ротором электрогенератора, в момент времени, когда при очередной подаче газа на турбину электрогенератора прекращается увеличение кинетической энергии вращения ротором электрогенератора, система управления подключает электрогенератор к нагрузке, затем циклы генерирования электроэнергии электрогенератором повторяются.