Тепловая машина для получения холода и тепла

 

Тепловая машина для получения холода и тепла относится к области машиностроения. Рабочее тело в жидком и газообразном фазах одновременно заполняет сосуды в виде рам (1) из труб. Рамы крепятся в корпусе (4), выполненном в виде тела вращения вокруг вертикальной оси от привода. Вертикальные стороны рам (1) находятся на разных расстояниях от вертикальной оси вращения. Холодное место машины находится у вертикальной оси вращения в нижней части корпуса (4), горячее место машины находится в верхней боковой части корпуса (4), что обеспечивает более простое устройство для отбора холода и тепла при одновременном уменьшении габаритов машины за счет использования процессов испарения - конденсации рабочего тела, сопровождающихся поглощением - выделением больших количеств тепла. 2 ил.

Изобретение относится к тепловым машинам, предназначенным для получения холода и тепла.

Известно описание тепловой машины для получения холода и тепла - генератора разницы температур двух областей, содержащего бесконечную трубу, заполненную газом как средой, выполняющей функцию элемента и циркулирующей в трубе, эта труба вращается вокруг оси в плоскости, перпендикулярной оси; выработанный машиной холод отбирается жидкостью, протекающей вдоль оси вращения, тепло отбирается от внешней стороны машины (GB, заявка 2128310A, кл. F 25 B 23/00, 29/00, 1984).

Предлагаемый недостаток указанной машины состоит в том, что она имеет большие габариты, в частности, в больших площадях холодного и горячего мест - по всей толщине контейнера (корпуса).

Технический результат предлагаемого изобретения обеспечивает локализацию холодного и горячего мест машины, что обеспечит более простое устройство для отбора холода и тепла при одновременном уменьшении габаритов машины за счет использования процессов испарения - конденсации рабочего тела, сопровождающихся поглощением - выделением больших количеств тепла.

Сущность изобретения состоит в том, что рабочее тело машины одновременно в фазах жидкости и газа заполняет уплотненные сосуды в виде рам из труб с возможностью циркуляции потока рабочего тела по трубам рамы в вертикальной плоскости, рамы могут быть выполнены герметичными, рамы укреплены в корпусе, выполненном в виде тела вращения вокруг вертикальной оси, боковые стороны рам размещены на разных расстояниях от вертикальной оси вращения, холодное место машины находится в нижней части рамы у внутренней трубы, горячее место - в верхней части наружной трубы.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2, где схематично изображено устройство тепловой машины: 1 - рама, 2 - рабочее тело в газообразной фазе, 3 - рабочее тело в жидкой фазе, 4 - корпус машины.

Рамы 1 могут иметь разные формы - круглую, овальную, прямоугольную, из труб разного сечения.

Тепловая машина для получения холода и тепла работает следующим образом.

При неработающей машине - неподвижном корпусе 4 границы между фазами рабочего тела - газом 2 и жидкостью 3 - во внутренней и наружной боковых трубах рамы 1 будут на одном уровне, газ 2 будет находиться под определенным давлением, выше или ниже атмосферного.

При работе тепловой машины привод вращает корпус машины 4 вокруг вертикальной оси и на рабочее тело в раме 1 действует кроме сил тяжести и давления газа еще и центробежная сила; при определенной рабочей скорости вращения корпуса 4 жидкость 3 будет заполнять нижнюю и наружную боковую трубы рамы 1, а газ 2 - верхнюю и внутреннюю боковую трубы. Под действием центробежной силы газ в верхней трубе будет, адиабатически сжимаясь и нагреваясь, двигаться от внутренней боковой к наружной трубе, при этом давление газа во внутренней трубе уменьшится, давление газа над границей газ - жидкость в наружной боковой трубе увеличится и создадутся условия для некоторого перемещения жидкости вниз в наружной трубе и от наружной трубы к внутренней в нижней трубе, а также испарения жидкости на нижней и конденсации на верхней границах в боковых трубах рамы.

В раме возникает циркуляция потока рабочего тела: газ во внутренней боковой трубе движется вверх без заметного изменения параметров; газ будет двигаться в верхней трубе центробежной силой от внутренней трубы к наружной, адиабатически сжимаясь, давление и температура газа будут расти, особенно интенсивно у наружной трубы; горячий газ над верхней границей с жидкостью в районе верхней части наружной боковой трубы разогреет эту часть рамы, так возникает горячее место машины, при охлаждении этого места извне, например обливая охлажденной водой системы водяного отопления здания, произойдут охлаждение газа и его конденсация; силой тяжести сконденсировавшейся жидкости начнется движение жидкости по наружной боковой трубе вниз, при этом температура останется без изменения, а давление за счет роста столба жидкости станет увеличиваться, далее по нижней трубе от наружной к внутренней трубам, при этом температура жидкости останется без изменения, давление станет уменьшаться из-за уменьшения центробежной силы, возникнут условия испарения жидкости; на нижней границе жидкость - газ в районе нижней части внутренней боковой трубы начнется процесс испарения и охлаждения жидкости и охлаждения этой части рамы - образуется холодное место машины; при нагреве этой части рамы, например обливая водой из ручья, процесс испарения жидкости продолжится; испарившийся газ начнет двигаться вверх по внутренней трубе и процесс циркуляции рабочего тела в раме повторится.

Формула изобретения

Тепловая машина для получения холода и тепла, состоящая из сосудов, заполненных рабочим телом, приводимых во вращение приводом, отличающаяся тем, что сосуды одновременно заполнены рабочим телом в жидкой и газообразной фазах и выполнены в виде рам из труб с возможностью потока рабочего тела по трубам рамы, которые укреплены в корпусе, выполненном в виде тела вращения от привода вокруг вертикальной оси, вертикальные стороны рам размещены на разных расстояниях от вертикальной оси.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2