Способ работы двигателя с внешним подводом теплоты и двигатель с внешним подводом теплоты

Способ работы двигателя с внешним подводом теплоты и двигатель с внешним подводом теплоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: энергомашиностроение , в частности двигателя объемного вытеснения с замкнутым циклом. Сущность .-0 18 8 изобретения: двигатель содержит цилиндр 1 и ротор 2 с пластинами 3, установленный в цилиндре эксцентрично и образующий в нем полости переменных объектов. Двигатель снабжен встроенным рекуперативным холодильником 20 и рекуперативным теплообменником 18, цилиндр в области минимальных объемов полостей выполнен с оребрением 4 на наружной поверхности, корпус выполнен с дополнительными патрубками для отвода воздуха 9 и 10 и установленными в них заслонками 11 и 12. Корпус теплоизолирован 7 в области от минимальных до максимальных объектов полостей со 4 /4 /7 15 25 & 9 18 00 00 о СЛ х| чэ ы г гг ю Фиг. Г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (ll) (5!)5 F 02 G 1/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4718908/06 (22) 10.05.89 (46) 23.08.93. Бюл. М 31 (76) В.П.Сладкевич и С,P.Ñåìèîíè÷åâ (56) Авторское свидетельство СССР

М 1300172, кл. F 02 G 1/00, 14,02,84, (54) СПОСОБ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ С

ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛОТЫ И

ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ

ТЕПЛОТЫ (57) Использование: энергомашиностроение, в частности двигателя объемного вытеснения с замкнутым циклом. Сущность

13 1Я изобретения: двигатель содержит цилиндр

1 и ротор 2 с пластинами 3, установленный в цилиндре эксцентрично и образующий в нем полости переменных объектов. Двигатель снабжен встроенным рекуперативным холодильником 20 и рекуперативным теплообменником 18, цилиндр в области минимальных объемов полостей выполнен с оребрением 4 на наружной поверхности, корпус выполнен с дополнительными патрубками для отвода воздуха 9 и 10 и установленными в них заслонками 11 и 12. Корпус теплоизолирован 7 в области от минимальных до максимальных объектов полостей со !

1836579 стороны камеры сгорания 17, которая выполнена из профилированных керамических элементов 14-16. Отвод теплоты от рабочего тела осуществляют двумя противоположно направленными потоками воздуха, при этом часть каждого потока выбрасывают в атмосферу, оставшиеся части потоков догревают и направляют для сжигания топлива. Подвод теплоты от продуктов сгорания осущеИзобретение относится к энергомашиностроению, в частности к двигателям объемного вытеснения с замкнутым циклом, и может использоваться в автономных энергетических установках в качестве двигателя транспортных средств.

Целью изобретения является повышение экономичности путем увеличения отвода теплотьг от рабочего тела в процессе сжатия и конечной стадии расширения и подключения к рабочим объемам трубок холодильника, На фиг.1 показан разрез двигателя с внешним подводом теплоты; на фиг.2 представлены диаграммы внешнего и внутреннего циклов работы двигателя в 1 — 9 координатах и схема их теплового взаимодействия, Двигатель содержит цилиндр 1 с крышками (не показаны), в котором эксцентрично установлен ротор 2 с пластинами 3, которые образуют в цилиндре полости переменных объектов. На наружной поверхности цилиндра 1 выполнено оребрение 4 (игольчатое или другого типа), а цилиндр заключен в корпус с кольцевым зазором 5 и установлен на лапы 6. Корпус теплоизолирован 7 в области от минимальных до максимальных объемов полостей со стороны камеры сгорания (250-180 охвата цилиндра). Корпус снабжен патрубком для подвода воздуха 8 и дополнительными патрубками для отвода воздуха 9 и 10 с установленными в них заслонками 11 и 12, а также патрубком для отвода продуктов сгорания 13. Профилированные керамические элементы 14-16 образуют камеру сгорания 17.Двигатель снабжен рекуперативным теплообменииком 18, форсункой для подачи топлива 19 и встроенным рекуперативным. холодильником 20, К цилиндру 1 в области минимального и максимального объема полостей подключены патрубки 21 и 22 с клапанами

23 и 24, соединенные с буферной полостью

25. Профилированный керамический элемент 15 выполнен с отверстием 26 для подачи топлива.

45 ствляют flo противоточной схеме с максимальной температурой в начальной стадии расширения, Использование двух противоположно направленных потоков воздуха для отвода теплоты позволяет увеличить отвод теплоты от рабочего поля в процессе сжатия и конечной стадии расширения, что приводит к повышению экономичности двигателя, 2 з.п, ф-лы, 2 ил, Двигатель с внешним подводом теплоты работает следующим образом, Нагнетатель {не показан) подает воздух через патрубок 8. Патрубок для подвода воздуха 8 расположен между патрубками для отвода воздуха в пределах дуги цилиндра

35 — 110 от начала сжатия). Воздух подается в кольцевой зазор 5, где установлен встроенный рекуперативиый холодильник 20, при этом отвод теплоты от рабочего тела осуществляется двумя противоположно направленными потоками: первым и вторым.

Первый поток воздуха охлаждает рабочее тело через встроенный рекуперативный холодильник 20, доходит до заслонки 11, которая делит поток на две части, Часть первого потока воздуха через дополнительный патрубок для отвода воздуха 9 выбрасывают в атмосферу, а оставшуюся часть первого потока догревают отходящими продуктами сгорания в рекуперативном теплообмениике 18 и затем направляют на сжигание топлива в камеру сгорания 17, выполненную из профилированных керамических элементов

14-16, Второй поток воздуха охлаждает рабочее тело через встроенный рекуперативный холодильник 20. Рекуперативный холодильник 20 установлен в кольцевом зазоре 5 между областью минимальных объемов полостей и камерой сгорания 17 (в пределах дуги цилиндров 160 — 300 от конца сжатия). Далее второй поток воздуха доходит до заслонки 12, которая делит поток на две части. Часть второго потока воздуха выбрасывают в атмосферу через дополнительный патрубок для отвода воздуха 10, а оставшуюся часть второго потока догревают теплотой, отводимой от рабочего тела в процессе расширения через рекуперативный холодильник 20, и затем направляют для сжигания топлива в камеру сгорания 17.

Топливо подается форсуикой 19 через отверстие 26 в профилироваином керамическом элементе t5. Продукты сгорания из камеры сгорания 17 направляют в оребрение 4 цилиндра 1, которое выполнено в области минимальных объемов полостей (на

1836579 дуге цилиндра 10-110"). Оребрение совместно с наружной поверхностью цилиндра 1 является нагревателем рабочего тела, Затем продукты сгорания поступают в рекуперативный теплообменник 18, где отдают теплоту части первого потока воздуха, поступающего в камеру сгорания 17. Окончательно продукты сгорания через патрубок дпя отвода продуктов сгорания 13 выбрасывают в атмосферу. При вращении ротора 2 полости переменных объектов, заключенные между соседними пластинами 3. цилиндром

1 и ротором 2, циклически изменяются. В процессе сжатия от рабочего тела отводят теплоту в рекуперативном холодильнике 20.

После завершения процесса сжатия к рабочему телу подводят теплоту в зоне оребрения 4 в процессе расширения, Далее в процессе расширения рабочее тело через рекуперативный теппообменник 20 отдает теплоту оставшейся части второго потока воздуха, который направляют для сжигания топлива в камеру сгорания 17, Использование двух противоположно направленных потоков воздуха для отвода теплоты позволяет увеличить отвод теплоты от рабочего тела в процесс сжатия и конечной стадии расширения, что приводит к повышению экономичности двигателя, Формула изобретения

1. Способ работы двигателя с внешним подводом теплоты путем осуществления сжигания топлива в воздухе, подвода теплоты продуктов сгорания к рабочему телу двигателя в процессе расширения и отвода теплоты от рабочего тела двигателя охлаждающему воздуху в процессе сжатия с последующей подачей этого воздуха на сжигание топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности путем увеличения отвода теплоты от рабочего тела в процессе сжатия и конечной стадии расширения и подключения к рабочим объемам трубок холодильника, отвод теплоты осуществляют двумя противоположно направленными потоками воздуха: первым, вторым и часть каждого потока воздуха выбрасывают в атмосферу, оставшуюся часть первого потока догревают отходящими продуктами сгорания, оставшуюся часть второго потока воздуха догревают теплотой, отводимой от рабочего тела в процессе расширения, затем оставшиеся части обоих потоков воздуха направляют для сжигания топлива, а подвод теплоты от продуктов сгорания к рабочему телу осуществляют по противоточнай схеме с максимальной температурой

50

40 греющих продуктов сгорания и рабочего тела в начальной стадии расширения.

2. Двигатель с внешним подводом теплоты, содержащий цилиндр, закрытый крышками, ротор с пластинами, установленный в цилиндре эксцентрично и образующий в нем полости переменных объемов, и корпус, охватывающий цилиндр с кольцевым зазором и снабженный патрубками для подвода воздуха и отвода продуктов сгорания и форсункой для подачи топлива на сгорание, отл ича ю щи йс ятем, что, с целью повышения экономичности двигателя, двигатель снабжен встроенным рекуперативным холодильником и рекуперативным теплообменником, цилиндр в области минимальных объемов полостей выполнен с оребрением на наружной поверхности, корпус выполнен с дополнительными патрубками дпя отвода воздуха и установленными в них заслонками, причем первый дополнительный патрубок установлен в области минимальных объемов рабочих полостей и выполнен с осветителем дпя подачи воздуха в рекуперативный теппообменник, выход последнего соединен с помощью обводного канала с камерой сгорания, второй дополнительный патрубок установлен в области максимальных обьемов полостей, а патрубок подвода охлаждающего воздуха располо-.. жен между патрубками для отвода воздуха, камера сгорания размещена в зоне минимальных объемов полостей, форсунка установлена в камере сгорания напротив оребренного участка цилиндра, рекуперативный теплообменник установлен в обводном канале. соединяющем кольцевой зазор с камерой сгорания, и включен нагреваемыми поверхностями в патрубок дпя отвода продуктов сгорания, рекуперативный холодильник установлен в кольцевом зазоре между областью минимальных объемов полостей и камерой сгорания, корпус теплоизолирован в области от минимальных до максимальных объемов полостей со сторо. ны камеры сгорания, 3. Двигатель по и 2, от и и ч а ю щ и йс я тем, что камера сгорания выполнена иэ профилированных керамических элементов, 4,Двигатель по п.2, отп и ч а ю щи йс я тем, что, с цепью улучшения регулирования мощности двигателя, двигатель снабжен буферной полостью, причем последняя подключена через патрубки с клапанами к цилиндру в области минимального и максимального объемов полостей.

1836579

Составитель П. Шукалов

Редактор М. Кузнецова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н. Милюкова

Заказ 3015 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

П оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101" р