Устройство для преобразования тепловой энергии перепада температур между средами в механическую энергию Советский патент 1986 года по МПК F03G7/06 

Изобретение относится к энергетике, а именно к устройствам преобразования низкопотенциальной тепловой энергии перепада температур между жидкими или газообразными средами в механическую энергию за счет разницы температур естественных тепловых источников и за счет утилизации тепловой энергии промышленных установок.

Цель изобретения - повышение удельной мощности и КПД.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А иа фиг. 1.

Устройство содержит полый герметичный корпус 1 с соосно расположенными трубопроводами 2 н 3 соответственно высокого и низкого давления и установленный в нем ротор 4, периферийная часть которого разделена радиальными лопастями 5 на отсеки 6. Каждый из отсеков 6, в свою очередь, разделен эластичной перегородкой 7 на периферийную полость 8, заполненную в качестве рабочего тела смесью газа 9 и его жидкого раствора 10, например смесью аммиака и его водного раствора, и внутреннюю полость 11, заполненную вспомогательной тяжелой жидкостью 12. Внутренние полости 11 противоположных отсеков 6 гидравлически соединены между собой при помощи трубопроводов 13. Периферийные полости 8 по разные стороны от вертикальной плоскости симметрии ротора 4 сгруппированы соответственно в горячий и холодный теплообменники 14 и 15, ограниченные снаружи стенками 16 корпуса 1 и отделенные один от другого лопастями 5 ротора 4. Теплообменники 14 и 15 расположены соответственно в средах с повышенной и пониженной температурами, вынесены при помощи трубопроводов 2 и 3 за пределы ротора 4, соединены соответственно с периферийными полостями всех примыкающих к ним отсеков 6 и заполнены раствором 10 газа 9 выше уровня оси 17 ротора 4. Заполненная раствором 10 часть теплообменника 14 разделена установленной в ней и примыкающей к ротору 4 перегородкой 18 на две емкости 19 и 20, а заполненная раствором 10 часть теплообменника 15 разделена аналогичной перегородкой 21 на две емкости 22 и 23. Емкости 19 и 22 сообщены с периферийными полостями 8 отсеков 6 ротора 4 с их внешней стороны, противоположной оси 17 его вращения, а емкости 20 и 23 сообщены с полостями 8 с их боковой стороны через прорези 24, выполненные в боковой стенке 25 ротора 4 в районе каждой его периферийной полости 8.

Устройство работает следующим образом.

В горячем теплообменнике 14 газ 9 выделяется из его раствора 10, а в холодном теплообменнике 15, наоборот, газ 9 поглощае1ся раствором 10, в результате чего в теплообменнике 14 поддерживается более высокое давление, чем в теплообменнике 15. Газ 9 по трубопроводу . поступает в полость корпуса 1, попадая в периферийные полости 8 примыкающих к теплообменнику 14 отсеков б ротора 4. В зоне более высокого давления со стороны трубопровода 2 газ 9 давит на эластичную перегородку 7, что приводит к выдавливанию тяжелой жидкости 12

из внутренней герметичной полости И через трубопроводы 13 в аналогичную полость 11, расположенную симметрично относительно оси 17 ротора 4 и находящуюся в зоне низкого давления газа 9 со стороны

трубопровода 3, увеличивая объем последней полости 11 и тем самым создавая дебаланс ротора 4, под действием которого ротор 4 вращается. Направление вращения ротора 4 (фиг. 1) показано стрелкой.

Охлажденный и обогащенный газом 9

0 раствор 10 через периферийные полости 8 из трубопровода 3 поступает в трубопровод 2 при вращении ротора 4 через его нижнюю часть, а газ 9 и подогретый обедненный раствор 10 подают из трубопровода 2 в трубопровод 3 через периферийные полости 8 верхней части ротора 4, а оттуда в теплообменник 15, где газ 9 и раствор 10 охлаждают и обогащают газом 9 раствор 10. При вращении ротора 4 автоматически устанавливается требуемое отношение расходов охQ лажденного жидкого раствора 10, поступающего по трубопроводу 3 из теплообменника 15, и подогретого рабочего тела в виде раствора 10 и газа 9 через трубопровод 2 из теплообменника 14 в теплообменник 15. При расходе газа 9 и раствора 10 из теплооб5 менника 15 в теплообменник 14 большем, чем из теплообменника 14 в теплообменник 15, уровень раствора 10 в теплообменнике 14 увеличивается, в результате чего увеличивается объем раствора 10, захватываемого периферийной полостью 8

0 отсека 6, а следовательно, и расход подогретого раствора 10 из теплообменника 14 в теплообменник 15.

Этот расход увеличивается, пока не будет достигнуто равновесие рассматриваемых расходов. В обратном случае наблюдается противоположный описанному процесс, ведущий также к установлению необходимого равновесия расходов подаваемого и забираемого из теплообменников 14 и 15 газа 9 и раствора 10. При вращении ротора 4 под

Q действием центробежной силы возникает движение раствора 10 соответственно через емкости 19 и 22 в теплообменники 14 и 15, а через емкости 20 и 23 соответственно от теплообменников 14 и 15 к ротору 4 через прорези 24 в боковой стенке 25 ротора 4,

5 в результате чего уменьшается смешивание обедненного и обогащенного растворов 10 в горячем 14 и холодном 15 теплообменниках.

г

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ ПЕРЕПАДА ТЕМПЕРАТУР МЕЖДУ СРЕДАМИ В МЕХАНИЧЕСКУЮ ЭНЕРГИЮ, содержащее полый герметичный корпус и установленный в нем ротор, периферийная часть которого разделена радиальными лопастями на отсеки, каждый из которых, в свою очередь, разделен эластичной перегородкой на две полости - периферийную, заполненную в качестве рабочего тела смесью газа и его жидкого растворителя, и внутреннюю, заполненную вспомогательной тяжелой жидкостью причем внутренние полости противоположных отсеков гидравлически соединены между собой, а периферийные полости по разные стороны от вертикальной плоскости симмет рии ротора сгруппированы соответственно в горячий и холодный теплообменники, ограниченные снаружи стенками корпуса и отделенные один от другого лопастями ротора, отличающееся тем, что, с целью повышения удельной мощности и КПД, горячий и холодный теплообменники вынесены за пределы ротора, соединены соответственно с периферийными полостями всех примыкающих к ним отсеков и заполнены раствором выше уровня оси ротора. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью дальнейшего повышения КПД путем уменьшения смешивания обедненного и обогащенного растворов в горячем и холодном теплообменниках, заполненные раствором части теплообменников разделены установленными в них и примыкающими к ротору перегородками каждая на две е.мкости, одна из которых сообщена с периферийными полостями отсеков ротора с их внешней стороны, противоположной оси его вращения, а другая емкость сообщена с этими полостями с их боковой стороны через прорези, выполненные в боковой стенке ротора в районе каждой его периферийной полости.

NN

S3ьи