Способ преобразования внутренней энергии газа в тепловую в компрессионно-расширительной машине со свободным жидкостным поршнем

 

Сущность изобретения газ впускают в рабочую камеру, сжимают, вытесняют из камеры отбирают от него тепло Впускают газ в приводную камеру расширяют и вытесняют из камеры Газ в рабочей камере перед сжатием расширяют После вытеснения из приводной камеры газ нагревают путем подвода тепла, сжимают и впускают в рабочую камеру 1 з.п. ф-лы, 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

CQQVIAJlVICTVI IECKVIX

РЕСПУБЛИК

„„5U„„1780557 А3

В

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ И (я)э F 04 В 35/02 "F 25 В 9/00

ЗОБРЕТЕНИЯ. "-"-,::..,";, 1,с::, t

К ПА ТЕНТУ

C) Ql

4. 1: .:- - -",: .:; :" ;. ::; 2 (21) 4850768/29 .; :-: -::--. .;::;..;::,:,:: - . MAlllNHE СО СВОБОДНЫМ ЖИДКОСТ(22) 24.07.90 .:" :,:. -: .":- ::::-::." - . НЫМ ПОРШНЕМ (46) 07.12.92. Бюл. Йг 45(73) А.В.Друцкий : -:: . "- - -;:::. :- - (57) Сущность изобретения; газ впускают в (75) А.B.Äðóöêèé и В.B.Ãàíè÷åâ . :; " ..:. рабочую камеру, сжимают, вытесняют из ка(56) Авторское свидетельство СССР ..;:;::: мери. отбирают от него тепло. Впускают газ

М 1623323, кл . F 04 В 35/02, 1989..:;:- - . -. в приводную камеру; расширяют и вытесня- .

Патент CLUA N 3577880; кл, F 25 В 9/00. ют из камеры. Гаэ в рабочей камере перед

1971; . : . ...„:,::.;;--:-.:::- сжатием расширяют, После вытеснения из (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВНУТ-" " приводной камеры газ нагревают путем

РЕННЕЙ ЭЙЕРГИЙ ГАЗА В ТЕПЛОВУЮ В подвода тейла, сжимают и впускают в рабоКОМПРЕССИОННО-РАСШИРИТЕЛЬНОЙ:. чую камеру. 1 з;п,-ф-лы, 1 ил, 1.";

Изобретение относится к компрессбро- Данный способ является наиболее Б строению и может быть использовано для " близким.к предлагаемомутехническому ретрансформации тепловой энергии.::, . . шению, :; . Известен способ работы компрессйон-,:; Недостатком известного способа являно-расширительной установки со свобод- ется ограниченная эффективность вследстным жидкостным поршнем, включающий вие жестких ограничений, обусловленных впуск газа средйего потенциала в рабочую . условиями работоспособности данного камеру. его расширение, частичный выпуск класса машин, : в атмосферу при низком потенциале, сжа-: . Целью изобретения является уменьшетие в рабочей камере остатка газа до высо- . ние затрат эйергии - путем выравнивания кого потенциала с последующйм выпуском энергетическйх циклов камер, его из рабочей камеры потребителю; при- -:: . Поставленная цель достигается тем, что . чем рабочие циклы в каждой из камер уста- в способе преобразования внутренней йовки осуществляются идентично. и в энергии газа в тепловую в компрессионнопротивофаэе(11......;, расширительной машине со свободным жидкостным поршнем, включающим впуск

Известен способ преобразования внут- : газа в рабочую камеру, его сжатие и вытес: ренней энергии газа в тепловую в компрес-:,: нение из рабочей камеры, отбор тепла от сионно-расширительной машине со газа, впуск его s приводную камеру, расши: свободным жидкостным поршнем, включа- рение и вытеснение из приводной камеры, .: ющий вйуск газа в рабочую камеру, его сжа-. гаэ в рабочей камере перед сжатием расшитие и вытеснение из рабочей камерй. отбор ряют. . тепла оттаза, впуск его в приводную камеру, . ..Поставленная цель достигается тем, что расширение и вытеснение иэ приводной ка- в указанном способе после вытеснения из меры(2}. .: .: ::-. приводной камеры газ нагревают путем

1780557

4 подвода тепла, сжимают и впускают в рабо- ществляться впуск рабочего агента из ресичую камеру. вера 10. После окончания. процесса впуска

На чертеже схематически представлена рабочего агента впускной клапан 5 закроеткомпрессионно-расширительная машина ся и в дальнейшем в рабочей камере 3 будет со свободным жидкостным поршнемдля ре- 5 осуществляться процесс расширения рабаализации предложенного способа.. чего агента. Одновременно с этим в приводКомпрессионно-расширительная ма- ной камере 4будет осуществляться процесс шина со свободным жидкостным поршнем вытеснения отработанного рабочего агента состоит из U-образного компрессора I, внут- с объема камеры 4, По окончании процесса ренний рабочий объем которого разделен 10 вытеснения выпускной клапан 8 закроется жидкостным поршнем 2 на рабочую 3 и при-.- " и в приводной камере 4 будет в дальнейшем водйую 4 камеры, оснащенные соответст- осуществляться процесс сжатия оставшеговенно впускными 5 и 6 и выпускными 7 и 8 ся отработанного рабочего агента в объем клапанами, компрессора 9, входного реси- мертвого пространства. вера 10 низкого давления, горячего ресиве- 15 В момент достижения жидкостным порра 11 высокого давления, холодного шнем верхней мертвой точки (ВМТ) его ки.-,ресивера 12 высокого давления, холодного: нематическая энергия снизится к нулю и . ресивера 13 низкого давления. теплообмен- вследствие разности давлений, действую.ника 14 тепла высокого потенциала итейло- щей на него, он начнет двйжение в обратобменника 15 тепла низкого потенциала, 20 ную сторону, В начале этого движения в прйчем напорная сторона компрессора 9 по приводной камере 4 будет осуществляться рабочему агенту соединена через входной . процесс расширения рабочего агента из ресивер 10 низкого давления с впускным объема мертвого пространства. B момент, клапаном 5 рабочей "камеры 3, выпускйой . когда давление в камере 4 сравняется с давклапан 7 которой соединен через орячйй 25 лением в pectneepe 12, откроется впускной ресивер 11 высокого давления, теплообмен- клапан 6 и в камере 4 будет осуществляться

Н11К 14 тепла высокого потенцйала, который процесс впуска рабочего агента из ресивера в свою очередь по теплоноСителю подклю- 12. По окончании процесса впуска впускной чен к потребителю16тейлавь|сойбИйотен - клапан 6 закроется и в камере 4 будет осуциала (на чертеже не показан), и холодный 30 ществляться процесс расширения рабочего ресивер 12. высокого Давления с впускным агента. Одновременно с этим в рабочей ка клапаном 6 приводной камеры 4, выпускной мере 3 будет осуществляться процесс сжаклапан 8 которой соединен по рабочему тия рабочего агента, При дости>кении агенту через холодный ресивер 13 низкого расчетного давления откроется выпускной давления и теплообменник 15тепла низкого 35 клапан 7 и в камере 3 будет осуществляться потенциала, который в свою очередь по теп- процесс вытеснения рабочего агента из калойосителю подключен к источйику 17 низ- . . меры 3 в горячий ресивер 11. В момент копотенциального тепла (на чергеже не достижени*яйоршнем2БМТклапан7закропоказан), с всасывающей стороной комп- . ется и откроется выпускной клапан 8 прирессора 9, В качестве рабочего агента при- 40 водной камеры 4, кинематическая энергия нят газ,,: :--- :.= :-";::.".:."-: поршня 2 станет равной нулю и он под дейРабота компрессионно-расширйтель- ствйем разйости давлений начнет переменой машины со свободным жидкостййм щаться в обратную сторону. В начале этого поршнем осуществляется следующим обра-: -движения в рабочей камере 3 будет осущезом: .: ..: 45 ствляться процесс расширения рабочего

Перед запуском ресиверы 11, 12 и 13 и " агента из объема мертвого пространства. В теплообменники 14 и 15 должны быть за- дальнейшем впускной клапан 5 откроется и полнены от внешнего сточника рабочим в дальнейшем все процессы повторятся в. агентом до расчетных давлений (ресивер 10 ранее описанйой последовательности, заполняется от рабочего источника), жидко- 50, Вследствие адиабатического сжатия в стный поршень 2 выведен в крайнее рабо- камере 3 до расчетного давления темперачее "положение путем впуска в приводную . тура рабочего агента повысится до расчет камеру4рабочегоагента и включейа цирку- ного значения, С этой температурой ляция теплоносителя через теплообмейни- рабочий агент поступает в горячий ресивер ки 14 и 15, 55 11 и при переходе в ресивер 12 через тепло.Запуск компрессора 1 осуществляется обменник 14 отдает в последнем свою теппутем одновременного открытия клапанов 5 лоту циркулирующему теплоносителю; и 8, в результате чего жидкостный поршень нагревая его до установленной температуначнет перемещаться в сторону приводной ры и охлаждаясь сам. Рабочий агент, постукамеры 4, а в рабочую камеру 3 будет осу- пив под высоким давлением и с пониженной

1780557

ll

Составитель А.Друцкий

Техред М.Моргентал Корректор M,ÌàêåèìèøèHe×

Редактор

Заказ 4446 Тираж Подписное

ВНИИПИ Гасударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 температурой из холодного ресивера 12 в приводную камеру 4, адиабатически расширяется, отдавая свою энергию на сжатие рабочего агента: в рабочей камере 3 и снижая при этом свой-потенциал, в т,ч. температуру, с которым он и вытесняется в ресивер 13.

Описанный способ работы установки обеспечивает высокоэффективное расщепление тепла среднего потенциала на высокий потенциал и низкий потенциал, Так, найример, при наличии источника газа давлением 0,8-0.9 ати и температурой 60-70ОС, реализуя предложенный способ работы, можно получить горячую воду температурой

95-150 С и холодный воздух температурой=(-50) С.

При реализации другого. варианта способа рабаты холодный газ из ресивера 13 нагревают в теплообменнике 15 эа счет тепла внешнего низкопатенциальнага источника, после чего сжимают в компрессоре 9 и через ресивер 10 впускают в рабочую камеру 3 компрессора 1.

Таким образом второй вариант предложенного способа работы реализуется при замкнутом контуре циркуляции рабочего агента (газа) и обеспечивает перекачку теп5 ла с низкого на высокий потенциал (например, с уровня 20-30 С до уровня 95-150 С).

Формула изобретения

1. Способ преобразования внутренней

10 энергии газа в тепловую в компрессионнорасширительной машине со свободным жидкостным поршнем, включающий впуск газа в рабочую камеру, его сжатие, вытеснение из рабочей камеры, отбор тепла ат газа, 15 впуск его в приводную камеру, расширение и вытеснение из приводной камеры. о т л ич а ю шийся тем. что. с целью уменьшения затрат энергии путем выравйивания энергетических циклов камер, газ в рабочей каме20 ре перед сжатием расширяют.

2. Способ по.п. 1, отл и ч а ю щи и с я тем, что после вытеснения из приводной камеры газ нагревают путем подвода тепла. сжимают и впускают в рабочую камеру.