Двигатель с внешним подводом теплоты

Двигатель с внешним подводом теплоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ, содержащий по меньшей мере один цилиндр, рабочий поршень, размещенный в цилиндре и ограничивающий в нем рабочую камеру, поршень-вытеснитель , разделяющий рабочую камеру на две полости: горячую и холодную, сообщенные между собой через магистраль , и установленные в последней охладитель, примыкающий к холодной полости, регенератор и примыкающий к горячей полости трубчатый нагреватель с каналами, размещенными в два ряда в виде двух концентричных цилиндров: внутреннего и наружного, верхние торцы которьк сообщены между собой при помощи коллектора, нижний торец каждой трубки одного ряда при fпомощи первого перепускного канала ,подключен к горячей полости, а нижний торец каждой трубки другого ряда при помощи второго перепускного йанала - к регенератору, отличающийся тем, что, с целью повыщения КП,Ц, перепускные каналы трубок разных рядов объединены попарно в один общий канал и в их стыке с регенератором установлено сопло, сужающееся от регенератора к нагревателю и ориентированное в сторону внутреннего цилиндра. О со 05 оа 00 со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

PUP — РЕСПУБЛИН з р,Г02С 1 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н PCTOPCKOIPV CICICCTCIIPCTOV (21) 3557065/25-06 (22) 24.02.83 (46) 07.06.84. Бюл. - 21 (72) М.M.Òêà÷åíêo, Ю.И.Бурцев, Н.Н.Иванченко, Ю.В.Красивский и Б.Н.Семенов (7 1) Центральный научно-исследовательский дизельный институт (53) 621.4(088.8) (56) 1. Приходько И.И. и др. Оптимизация термодинамических циклов двигателя Стирлинга. "Двигателестроение", М., 1981, Р 10. с. 6-8. (54)(57) ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ

ТЕПЛОТЫ, содержащий по меньшей мере один цилиндр, рабочий поршень, размещенный в цилиндре и ограничивающий в нем рабочую камеру, поршень-вытеснитель, разделяющий рабочую камеру на две полости: горячую и холодную, сообщенные между собой через магистраль, и установленные в последней.Я0„, 1096389 А охладитель, примыкающий к холодной полости, регенератор и примыкающий к горячей полости трубчатый нагреватель с каналами, размещенными в два ряда в виде двух концентричных цилиндров: внутреннего и наружного, верхние торцы которых сообщены между собой при помощи коллектора, нижний торец каждой трубки одного ряда при

;помощи первого перепускного канала ,подключен к горячей полости, а нижний торец каждой трубки другого ряда при помощи второго перепускного канала — к регенератору, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения КПД, перепускные каналы трубок разных рядов объединены попарно в один общий канал и в их стыке с регенератором установлено сопло, сужающееся от регенератора к нагревателю и ориентированное в сторону внутреннего цилиндра. ные между собой через магистраль, и установленные в последней охладитель, примыкающий к холодной полости, регенератор и примыкающий к горячей полости трубчатый нагреватель с каналами, размещенными в два ряда в виде двух концентричных цилиндров: внутреннего и наружного, верхние торцы которых сообщены между собой при !

О помощи коллектора, а нижний торец каждой трубки одного ряда при помощи первого перепускного канала подключен к горячей полости, а нижний торец каждой трубки другого ряда при помощи

33 второго перепускного канала — к регенератору, перепускные каналы трубок разных рядов объединены попарно в один общий канал н в их стыке с реге,нератором установлено сопло, сужающе20 еся от регелератора к нагревателю и ориентированное в сторону внутреннего цилиндра.

На чертеже представлена конструктивная схема двигателг с вне|пним

3S подводом теплоты.

Двигатель содержит по меньшей иере один рабочий цилиндр 1, рабочий поршень 2, размещенный в цилиндре 1 и ограничивающий в нем рабочую камеyg py. Поршень-вытеснитель 3 разделяет рабочую камеру на две полости: горячую 4 и холодную 5, сообщенные между собой через магистраль, и установленные в последней охладитель б, примыкающий к холодной полости S, регенератор 7 и примыкающий к горячей полости 4 трубчатый нагреватель 8.

Нагреватель 8 выпопнен с каналами, размещенными в два ряда в виде двух

О концентрических цилиндров: внутреннего 9 и наружного 10, верхние торцы которых сообщены между собой при помощи коллектора 11. Нижний торец каждой трубки одного ряда внутрен4 него цилиндра 9 при помощи nepsoro перепускного канала 12 подключен к горячей полости 4, а нижний торец каждой трубки другого ряда наружного цилиндра при помощи второго перепускного канала 13 — к регенератору 7.

Перепускные каналы 12 и 13 трубок разных рядов объединены попарно в один общий канал, и в их стыке с регенератором 7 установлено сопло

14, сужающееся от регенератора к нагревателю и ориентированное в сторону внутреннего цилиндра 9.

Двигатель работает следующим образом.

1096389

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в двигателях с внешним подводом теплоты.

Извес ген двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий по меньшей мере один цилиндр, рабочий поршень, размещенный в цилиндре и ограничивающий в нем рабочую камеру, поршень-вытеснитель,,разделяющий камеру на две полости . горячую и холодную, сообщенные между собой через магистраль, и установленные в последней охладитель, примыкайщий к холодной полости, регенератор и примыкающий к горячей полости трубчатый нагреватель с каналами, размещенными в два ряда в виде двух концентричных цилиндров: внутреннего и наружного, верхние торцы которых сообщены между собой при помощи коллектора, а нижний торец каждой трубки одного ряда при поиощи первого перепускного канала подключен к горячей полости, а нижний торец каждой трубки другого ряда при помощи второго перепускного канала к регенератору (1 ).

Недостатком известного двигателя является прежде всего его низкая удельная мощность. Кроме того, недостатком этих двигателей является также значительно узкий диапазон температур, в котором работает регенератор, так как нагрев рабочего тела происходит только при его движении из полости регенератора в горячую полость цилиндра, что оказывает отрицательное влияние на степень регенерации теплоты и, следовательно, на термический КПД цвигателя. Наличие байпасиой линии и клапанных устройств приводит к периодическим остановкам рабочего тела и значительному снижению теплоотдачи от внутренних поверхностей, что является причиной термических разрушений теплообменных аппаратов и снижению надежности двигателя в целом.

Цель изобретения — повышение КПД . двигателя.

Для достижения поставленной цели в двигателе с внешним подводом теплоты, содержащем по меньшей мере один цилиндр, рабочий поршень, размещенный в цилиндре и ограничивающий в нем рабочую камеру, поршень-вытеснитель, разделяющий рабочую камеру на две полости: горячую и холодную, сообщен1096389

При вращении механизма привода (не показан) в рабочем цилиндре 1 перемещаются рабочий поршень 2 и поршень-вытеснитель 3 по синусоидальному закону и со сдвигом по фазе относительно друг друга. При резком (быстром) движении рабочего поршня 2 от нижней мертвой точки (НИТ) к верхней мертвой точке (BMT) и замедленном движении поршня-вытеснителя 3 при приближении к своей ВИТ происходит процесс сжатия рабочего тела, находящегося в холодной полости

5 цилиндра 1. (1О

Затем происходит процесс подвода теплоты к рабочему телу. При этом поршень 2 совершает замедленное движение, приближаясь к своей ВИТ, а поршень-вытеснитель 3 совершает

20 резкое (быстрое) движение к своей

НИТ. За счет этого рабочее тело перемещается из холодной полости 5 через охладитель 6, регенератор 7, перепускной канал 13 и сопло 14, внутреннюю полость каналов внутреннего цилиндра 9 нагревателя 8, через коллектор 11 в полость каналов наружного цилиндра 10, канал 12 и в горячую полость 4 рабочего цилиндра 1. При ЗО прохождении через сопло 14 повышается скорость протекания рабочего тела в нагревателе 8 за счет рециркуляции дополнительной массы рабочего тела из наружного цилиндра 10 во внутренний цилиндр 9. При этом рабочее тело в нагревателе 8 интенсивнее нагревается. Дополнительное количество тепло- ты обуславливает повышение эффективного давления в цикле двигателя.

Избыточное давление рабочего тела действует на рабочий поршень 2, который интенсивно перемещается к своей

НИТ. При этом совершается такт расширения (рабочий ход).

Затем поршень-вытеснитель 3 быстро перемещается к своей BMT. За счет

S этого рабочее тело перемещается из горячей полости 4 по каналу 12 в наружный цилиндр 10, через коллектор

11 во внутренний цилиндр 9 нагревателя 8, сопло 14 и перепускной канал

13, регенератор 7, охладитель 6 в холодную полость 5. При этом рабочее тело охлаждается до исходной температуры. Система приходит в исходное состояние, и цикл повторяется.

Таким образом, за счет эжекцион ного воздействия струи рабочего тела перетекающего иэ регенератора 7 через сопло 13 в нагреватель 8, происходит рециркуляция определенной части рабочего тела, пытекающего иэ наружного цилиндра 10 во внутренний . цилиндр 9 нагревателя. За счет этого достигается дополнительный нагрев рабочего тела на такте подвода тепло« ты, при этом повышается КПД двигателя.

1096389

Составитель С. Амандыков

Редактор П. Макаревич Техред Ж.Кастелевич Корректор О. Билак

Закаэ 3767)24 Тираж 524 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскан наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4