Энергетическая установка Советский патент 1989 года по МПК F03G7/06 

ел

со

О)

Изобретение относится к устройствам для преобразования тепловой энер -гии разности температур водоемов и окружающей среды в механическую и электрическую энергию при тепловых деформациях термочувствительных эле ментов, обладающих термомеханической памятью, и может быть использовано, например, для утилизации тепловых промьшшенных отходов.

Целью изобретения является повышение удельной мощности.

На фиг.1 изображена предлагаемая энергетическая установка, вид в пла- не; на фиг.2 - то же, вид сбоку.

Энергетическая установка содержит установленньй на плавучем основании 1 (понтоне) с возможностью вращения горизонтальный вал 2, со- единенньй с генератором 3 электрической энергии. С валом 2 эксцентрично соединены ободочки 4 из материала обладающего памятью их переменного объема, например, из нитинола-55 (55% никеля и 45% титана). Оболочки 4 установлены симметрично относительно вала 2 с возможностью поочередного взаимодействия со средами 5 и 6, имеющими разные темпера- туры, соответствующие диапазону температур фазового перехода материала (2,болочек 4. Среда 5 с повьшенной температурой (не ниже +48°С) представляет собой, .например, водоем, в который сбрасывается горячая вода - тепловые отходы промьшшенных предприятий, а средой 6 с пониженной температурой (не вьше -24 c) является холодный окружающий воздух. Каждая оболочка 4 имеет выпуклую стенку 7, причем стенки 7 всех оболочек 4 установлены с односторонним тангенциальным направлением их выпуклостей, а память противоположной стенки 8 каждой оболочки 4 выражена в принятии вогнутой формы с примыканием изнутри к выпуклой стенке 7 при температуре среды бив принятии выпуклой формы с изменением направления кривизны стенки 8 на про- тивоположное при температуре среды

Оболочки 4 изготавливают следующим образом. Из прямоугольной пластины нитинола формуют цилиндрическую заготовку в закрытом штампе под нагрузкой и, не открывая штампа, подвергают ее отжигу при 4-500 С в течение 1 ч с последующим охлаж

5

0 5 О 0

5

5

дением до температуры ниже . Затем открывают штамп и половину цилиндрической заготовки с одной стороны от средней образующей (будущую стенку 8 оболочки 4) подвергают пластической деформации, образуя на месте выпуклости вогнутость, т.е. преобразуя форму заготовки на этом участке до зеркально противоположной. После этого скрепляют кромки заготовки при температуре вьше ь48°С (т.е. когда оболочка 4 имеет выпуклую, близкую к цилиндрической форму).

Установка работает следующим образом.

Плавучее основание 1 (понтон) устанавливают на якорях (не показаны) в водоеме с горячей водой (среда 5) . Оболочки 4, находящиеся в горячей водной среде 5, в результате проявления термомеханической памяти стенок 8 принимают вьтуклую форму. При переходе стенок 8 оболочек 4 от вогнутой к выпуклой форме на них со стороны среды 5 действует окружное усилие 9, приводящее вал 2 во вращение. Из холодной воздушной среды 6 в горячую водную среду 5 входят следующие оболочки 4 и, прогреваясь, принимают вьтуклую форму преимущественно после прохождения нижней точки их траектории. В результате на вьшуклые оболочки 4 справа от оси вала 2 будет действовать большая по величине сила 10 плавучести Архимеда, чем на оболочки 4, вошедшие в воду слева от огт; вала 2, но еще не успевшие прогреться до температуры проявления памяти их стенок 8. Указанная разность оси Архимеда создает момент относительно оси вала 2, поддерживающий вращение последнего в направлении стрел-- ки 11 (фиг.2).

Выпуклые оболочки 4 после выхода из воды охлаждаются в воздушной среде 6 и их стенки 8 вновь принимают исходную вогнутую форму. Вращение вала 2 передается генератору 3, который вырабатывает электрическую энергию.

Вращающий момент и удельная мощность предлагаемой установки повьш1е- ны по сравнению с известной установкой за счет возникновения дополнительного окружного усилия 9 при изменении кривизны стенок 8 танген5

циально ориентированных оболочек А в горячей водной среде 5.

Формула изобретени

Энергетическая установка, содержащая установленный на плавучем основании с возможностью вращения горизонтальный вал, со1единенный с ге- нератором злектрической энергии, и оболочки из материала, обладающего памятью их переменного объема, эксцентрично соединенные с валом с возможностью поочередного взаимо- действия со средайи, имеющими разные температуры, соответствующие ди766

апазону температур фазового перехода материала оболочек, причем кажда оболочка имеет выпуклую стенку, о т личающаяся тем, что, с целью повышения удельной мощности, выпуклые стенки всех оболочек установлены с односторонним тангенциальным направлением их выпуклостей, а память противоположной стенки каждой оболочки выражена в принятии вогнутой формы с примыканием изнутри к выпуклой стенке при температуре одной из сред и в принятии выпуклой формы с изменением направления кривизны на противоположное при температуре другой среды.

Изобретение позволяет повысить удельную мощность установок, преобразующих энергию разности температур водоемов и окружающей среды в механическую и электрическую энергию и может быть использовано, например, для утилизации тепловых промышленных отходов. На плавучем основании 1 установлен горизонтальный вал (В) 2, соединенный с генератором 3 электрической энергии. С В 2 эксцентрично соединены оболочки (О) 4. Выпуклые стенки О 4 одинаково ориентированы в тангенциальном направлении относительно В 2. Противоположные стенки О 4 обладают свойством памяти их выпуклой формы при нагреве и вогнутой формы при охлаждении. О 4 при вращении В 2 входят в горячую водную среду 5 и, нагреваясь, принимают выпуклую форму преимущественно справа от оси В 2. Разность сил 10 Архимеда, действующих на О 4 слева и справа от оси В 2, создает вращающий момент на В 2. Дополнительный вращающий момент создается окружными усилиями 9, действующими со стороны среды 5 на противоположные стенки О 4 при изменении их формы от вогнутой до выпуклой. Охлаждаясь в среде 6, О 4 принимают исходную выпукло-вогнутую форму. 2 ил.