Устройство преобразования тепловой энергии в энергию изменения давления Советский патент 1987 года по МПК F03G7/00 

10

15

Изобретение относится к энергетическому машиностроению и приборостроению, а именно к устройствам преу образования тепловой энергии.малой разности температур в средах или между средами в энергию изменения давления, и может быть использовано для привода в. действие, например, объемных насосов.

Цель изобретения - повышение эффективности путем расширения допустимого температурного диапазона работы.

Эта цель достигается за счет аккумулирования энергии давления накоплением жидкой фазы рабочего тела в

расположенном выше нагревателя охла- I

дителе, сохранения накопленной энергии разности уровней жидкости в случае уменьшения используемой разности температур и обеспечения возможности использования разнообразных рабочих тел, жидкая фаза которых не обязательно должна испаряться в рабочем диапазоне температур.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство в момент перемещения жидкого рабочего тела из нагревателя в охладитель, продольный разрезj на фиг.2 - то же, в момент начала сброса жидкого рабочего тела из охладителя в нагреватель.

Устройство содержит нагреватель

Iи расположенный над ним охладитель 2, заполненные в качестве рабочего тела смесью газа 3 и жидкости 4, например смесью аммиака и его жидкого раствора. Нагреватель 1 и охладитель 2 соединены между собой трубопроводом 5 подачи рабочего тела из нагревателя 1 в охладитель 2 и трубопроводом 6 возврата рабочего тела

в нагреватель 1. В трубопроводе 6 возврата установлен открытый в сторону нагревателя I обратный клапан 7. Основание 8 нагревателя 1 выполне- но с приямком 9 для сбора жидкости 4, причем вход 10 трубопровода 5 размещен в приямке 9 с зазором между его торцом и дном приямка 9. Выход,

I1трубопровода 5 расположен в охладителе 2 вьппе максимально возможного уровня жидкости 4, а вход 12 трубопровода 6 сообщен с нижней частью охладителя 2. Концы трубопроводов 5

теле

га. Трубопровод 13 в качестве звена отбора мощности подключен к нагревателю 1 непосредственно, а к охладителю 2 - посредством трубопроводов 5 и 6. В качестве нагрузки к трубопроводу I3 может быть подсоединен например, объемный насос (не показан) .

Рассмотрим конкретный пример работы предлагаемого ус тройства при использовании перепада температур между водой водохранилища, имеющей температуру +. С, и воздухом с температурой -24 С.

В нагревателе 1 жидкость 4 (водный раствор аммиака) нагревается до температуры О С, а в охладителе 2 охлаждается до температуры -20 С. Охлажденный до водный раствор .аммиака, имеющий в каждом грамме

раствора 0,590 г поглощенного аммиа- 20 ка, нагревается в нагревателе I, которьй расположен на 4,5 м ниже охладителя 2. В результате нагрева этого раствора увеличивается давление в нагревателе 1. При нагрева водного раствора аммиака до температуры О С из него выделяется при давлении 1,5 атм из каждого грамма

30

Г,5 0700077

75 см газообраз40

ного аммиака, где 0,503 - содержание аммиака в граммах в 1 г раствора при О С и давлении 1,5 атм; 0,00077 - удельная плотность г/см газооб35 разного аммиака при давлении 1 атм.

Под действием давления выделяемого при нагревании газа 3 (аммиака) в 1,5 атм жидкость 4 (обедненный водный раствор аммиака) вытесняется в трубопровод 5, а по нему в охладитель 2. Для того, чтобы вытеснить в трубопровод 5 из нагревателя 1 жидкость 4 (водный раствор аммиака), достаточно приблизительно 1 см выделенного газа 3 (аммиака) на каждый 1 г рабочего тела, содержащегося в нагревателе 1, а остальной газ 3 (аммиак) отводят по трубопроводу 13, например, в объемный насос (не

50 показан), где осуществляют цикл расширения приводной камеры насоса под давлением 1,5 атм. Вытесненную из нагревателя I по трубопроводу 5 жидкость 4 (водный раствор аммиака)

и 6 в нагревателе 1 и охлади- 55 охлаждают в охладителе 2. При ох- 2 возможно удалены друг от дру- лаждении до температуры -20 с давление в охладителе 2 понижается до 0,8 атм, учитывая, что в каждом грам

5

ревателю 1 непосредственно, а к охладителю 2 - посредством трубопроводов 5 и 6. В качестве нагрузки к трубопроводу I3 может быть подсоединен например, объемный насос (не показан) .

Рассмотрим конкретный пример работы предлагаемого ус тройства при использовании перепада температур между водой водохранилища, имеющей температуру +. С, и воздухом с температурой -24 С.

В нагревателе 1 жидкость 4 (водный раствор аммиака) нагревается до температуры О С, а в охладителе 2 охлаждается до температуры -20 С. Охлажденный до водный раствор .аммиака, имеющий в каждом грамме

раствора 0,590 г поглощенного аммиа- 0 ка, нагревается в нагревателе I, которьй расположен на 4,5 м ниже охладителя 2. В результате нагрева этого раствора увеличивается давление в нагревателе 1. При нагрева водного раствора аммиака до температуры О С из него выделяется при давлении 1,5 атм из каждого грамма

30

Г,5 0700077

75 см газообраз

ного аммиака, где 0,503 - содержание аммиака в граммах в 1 г раствора при О С и давлении 1,5 атм; 0,00077 - удельная плотность г/см газообразного аммиака при давлении 1 атм.

Под действием давления выделяемого при нагревании газа 3 (аммиака) в 1,5 атм жидкость 4 (обедненный водный раствор аммиака) вытесняется в трубопровод 5, а по нему в охладитель 2. Для того, чтобы вытеснить в трубопровод 5 из нагревателя 1 жидкость 4 (водный раствор аммиака), достаточно приблизительно 1 см выделенного газа 3 (аммиака) на каждый 1 г рабочего тела, содержащегося в нагревателе 1, а остальной газ 3 (аммиак) отводят по трубопроводу 13, например, в объемный насос (не

показан), где осуществляют цикл расширения приводной камеры насоса под давлением 1,5 атм. Вытесненную из нагревателя I по трубопроводу 5 жидкость 4 (водный раствор аммиака)

31

ме поступающего в охладитель 2 раствора содержится 0,503 г аммиака.

После того, как вся жидкость 4 (обедненный водный раствор аммиака) из нагревателя 1 поступает в охладитель 2 по трубопроводу 5, газ 3 (аммиак) поступает из нагревателя I в охладитель 2, где он охлаждается в результате расширения и поглощается жидкостью 4 (водным раствором аммиака) I которую одновременно охлажда ют. Таким образом в нагревателе I уравнивают давление газа 3 с его давлением в охладителе 2. В этот момент давление со стороны охладителя 2 на клапан 7 превысит давление со стороны нагревателя 1 и заданное сопротивление его открытию. Клапан

7открьтается, и охлажденная жидкость 4 (обогащенный водный раствор аммиака) из охладителя 2 сбрасывается в нагреватель 1 по трубопроводу 6. После сброса жидкости 4 (водного раствора аммиака) из охладителя 2 клапан 7 автоматически закрывается. В результате сброса жидкости 4 по трубопроводу 6 образуется в нагревателе 1 волна 14 , которая движется в направлении приямка 9.

В течение времени добегания волны 14 до приямка 9 осуществляется дальнейшее вырав нивание давления газа 3 в нагревателе 1 и охладителе 2. Необходимое время добегания обеспечивают, например, подбором определенной искусственной щерохова- тостк дна нагревателя 1 на участке между концами трубопроводов 5 и 6.

8момент начала сброса жидкости 4 по трубопроводу 6 давление газа 3

в нагревателе 1 падает до 0,9 атм. Под этим давлением, переданным по трубопроводу 13, осуществляется, например, в объемном насосе (не по-

156474

казан) цикл сжатия приводной камеры. Жидкостью 4 (водным раствором аммиака) , заполнившей приямок 9, блокируется дальнейшее поступление газа 5 3 из нагревателя 1 в охладитель 2. Жидкость 4 (обогащенный водный раствор аммиака) снова нагревается в нагревателе 1 , после чего описанный цикл работы непрерывно повторяется.

to

Формула изобретения

1. Устройство преобразования тепло вой энергии в энергию изменения

5 давления, содержащее нагреватель и охладитель, заполненные в качестве рабочего тела смесью газа и жидкости и соединенные между собой трубопроводом подачи рабочего тела из

20 нагревателя в охладитель и трубопроводом возврата рабочего тела в нагреватель, причем в трубопроводе возврата установлен открытый в сторону нагревателя обратный клапан, а

25 звено отбора мощности подключено к охладителю, отличающееся тем, что, с целью повьппения эффективности путем расщирения допустимого температурного диапазона рабо30 ты, основание нагревателя вьтолнено с приямком для сбора жидкости, ох- ладитель расположен над нагревателем, причем вход трубопровода подачи размещен в приямке с зазором между его

35 торцом и дном приямка, выход расположен в охладителе выше максимально возможного уровня жидкости, а вход трубопровода возврата сообщен с нижней частью охладителя.

40

2. Устройство по п.I, о т л и - чающееся тем, что концы трубопроводов в нагревателе и охладителе удалены друг от друга.

Изобретение относится к энер- гомашиностроеникТ и может быть использовано для привода в действие объемных насосов. Изобретение позволяет повысить эффективность путем расширения допустимого температурного диапазона работы. Основание 8 нагревателя (Н) 1 выполнено с приямком 9 для сбора жидкости (Ж) 4, причем вход 10 трубопровода (Т) 5 разII, 4 мещен в приямке с зазором между его торцом и дном приямка 9. Выход II Т 5 расположен в охладителе 2 вьппе максимально возможного уровня Ж 4, а вход 12 Т 6 сообщен с нижней частью охладителя 2. Концы Т 5 и 6 в Н 1 и охладителе 2 удалены яруг от цруга. Охлажденная в охладителе 2 Ж 4 сбрасьтается по Т 6 в Н 1 . При сбросе образуется волна 14, которая движется в направлении приямка 9. В течение времени добегания волны 14 до приямка 9 происходит выравнивание давления газа 3 в Н 1 и охладителе 2. В момент начала сброса Ж 4 давление газа 3 в Н 1 падает. Под действием зтого давления в объемном насосе, подключенном через Т 13, осуществляется цикл сжатия приводной камеры. Ж 4, заполнившей приямок 9, блокируется поступление газа 3 из Н 1 в охладитель 2. I 3.п.ф-лы, 2 ил. i (Л ел 05 i(