Винахід відноситься до галузі двигунобудування і може бути використано в енергетиці і на транспорті. Двигун містить два замкнутих обсягу з клапанами, в яких розміщені постійні порції рідкого робочого тіла. Замкнені обсяги з'єднані між собою джерелом відбору потужності і по черзі отримують то тепло при закритому клапані, то холод - при відкритому. Зміна джерел тепла і холоду відбувається на початку відкриття клапана в гарячому замкнутому просторі. 3 мул.
Пропонований винахід відноситься до області перетворення внутрішньої енергії в механічну, зокрема до парових двигунів.
Відомі парові машини, що працюють за циклом Карно, має максимальний термічний ККД, цикл Ренкіна, бінарні цикли тощо засновані на тому, що відбувається пароутворення раніше охолодженого і стисненого пара, що має параметри P1 і T1. Розширення його за рахунок зміни параметрів P2 і T1. Здійснюється робота, частина якої йде знову на стиск охолодженого відпрацьованого пара.
Недоліком всіх цих циклів є витрата великої кількості енергії на отримання пара, зважаючи на низькі початкових параметрів його (пара), коли теплота пароутворення максимальна. Крім того, низькі початкові параметри пара (тиск аж до вакууму) вимагають значно більших розмірів конденсатора.
Найбільш близьким з відомих технічних рішень є цикл двигуна Стірлінга, що має: 1 - такт стиснення робочого холодного тіла при постійній температурі за рахунок холодного джерела тепла, 2 - такт переміщення холодного робочого тіла через регенератор в гарячу порожнину, де він додатково нагрівається зовнішнім джерелом тепла, 3 - розширюється, здійснюючи роботу, частина якої йде знову на стиск охолодженого робочого тіла, яке постійно і незмінності.
Недоліком цього циклу є те, що в якості робочого тіла використовується газ під тиском, в результаті чого неможливо забезпечити часту зміну температури теплопроводящей стінки для ефективної роботи двигуна. Занадто малий приріст газу на 1 o і становить 1/273 обсягу, тому застосована така складна конструкція двигуна Стірлінга, в якій немає умов для утворення пари при критичних параметрах рідини. Поршневі кільця не в змозі забезпечити достатню герметичність для початкового пароутворення.
Мета винаходу - створення малогабаритного теплового двигуна з зовнішнім джерелом тепла, високим ККД 05-06 і простого по конструкції.
Для досягнення поставленої мети в відомому тепловому двигуні, що містить два замкнутих обсягу, утворених клапанами, постійною кількістю рідкого робочого тіла всередині них, джерело відбору потужності і вал відбору потужності, замкнуті об'єми з'єднані між собою джерелом відбору потужності і по черзі отримують то тепло при закритому клапані, то холод при відкритому клапані, причому зміна джерел тепла і холоду відбувається на початку відкриття клапана в гарячому замкнутому просторі.
На фіг. 1 дана схема роботи двигуна в поршневому виконанні, без шатунно-кривошипної системи; а, б, в, г - прогрів двигуна, д - двигун в робочому режимі, е - вид А - вид камер 1 знизу, без джерел тепла і холоду. На фіг. 2 - джерело відбору потужності 4 - відцентровий, осьовий або роторний. Камери 1 з двигуном обертаються навколо джерел тепла і холоду. На фіг. 3 - графік кривої робочих тисків і температур прогрітого теплового двигуна при використанні в якості робочого тіла води.
Тепловий двигун містить камери пароутворення (парогенератори) 1 з елементами посилення теплопередачі (радіатор, змійовик або ін.), Порції рідини 2, клапан 3 високого тиску з пружиною, джерело відбору потужності 4 (поршневий, відцентровий, осьовий або роторний), редуктор 5, вал відбору потужності 6, пристрій управління клапаном 7, сальник 8, джерело тепла Т, холоду Х, пристрій управління джерелом тепла і холоду або пристрій повороту корпусу двигуна щодо нерухомих джерел тепла і холоду 9, теплоізоляційна прокладка 10.
Тепловий двигун працює наступним чином. До однієї з камер пароутворення 1 підводиться тепло при постійному обсязі (фіг. 1а). Порція рідини 2 перетворюється в пар високого тиску. Витрачена велика теплота пароутворення для води 539 кал / г. Клапан 3 високого тиску автоматично тиском пари або керовано (распредвал, електромагніт, термореле) відкривається (в двигуні поршневого виконання одночасно відкриваються два клапана керовано). Пар спрямовується в джерело відбору потужності, розширюється, здійснюючи при цьому роботу. Частина цієї роботи на стиск робочого тіла холодної камери пароутворення (див. Фіг. 2б, фіг. 2). Розширення відбувається, поки тиску пара гарячої і холодної камер пароутворення НЕ будуть рівні. Одночасно з початком моменту розширення пара міняються місцями камери пароутворення або джерела тепла і холоду щодо нерухомих камер 1 - для економії часу циклу, оскільки процес теплопровідності стінок камер 1 має інертний характер і потрібно випередження теплообміну, подібно випередження запалювання в двигуні внутрішнього згоряння. Пар в кінці такту розширення має значну питому ентальпію і температуру (для води 200 o C). Далі два такту повторюються для другої камери пароутворення 1, вміщеній в тепло: - освіту пара високого тиску з рідини; - розширення пара з вчиненням роботи (див. Фіг. 1 в, г).
Це все йде - прогрів, запуск двигуна, коли на початкову освіту пара витрачається значна частина тепла (для води 539 кал / г), що вимагає значного часу - в межах секунд для кожної камери. Далі технічні процеси повторюються, але термодинамічні - дуже відмінні, оскільки для отримання пара того ж високого тиску, того ж кількості буде потрібно значно меншу кількість тепла (для води близько 100 кал / г і менше), щоб отримати перепад тиску пара 200 атм, що при хороших умовах теплопередачі займе частки секунди за часом при розрахунковій потужності джерела Т.
З огляду на високий тиск пари всередині двигуна, зокрема всередині джерела відбору потужності 4, можливий витік пара через сальник 8 вала відбору потужності 6, тому застосований редуктор 5, щоб застосувати посилений сальник 8 на посиленому валу відбору потужності 6. У міру необхідності рідина 2 в камері пароутворення 1 поповнюється насосом. Цього можна уникнути, якщо об'єднати запропонований двигун з електрогенератором, наприклад за заявкою N 93035531/25, використовуючи загальну діелектричну рідину в якості робочого тіла, розташувавши їх на одному валу і об'єднавши в один корпус через ізоляційну прокладку 10.
Швидка зміна джерел тепла і холоду може здійснюватися: 1 - шляхом зміни напрямку теплопередачі джерелом (обертові заслінки, жалюзі); 2 - шляхом включення і виключення джерела тепла подібно до того, як в двигунах внутрішнього згоряння; 3 - шляхом переміщення, повороту самих камер пароутворення щодо нерухомих джерел тепла (див. Фіг. 2, позначено стрілкою). Частота чергування тепла і холоду залежить при цьому джерелі тепла Т від розміру камер пароутворення, від перетину паропроводу і каналів джерел відбору потужності. На початку прогріву двигуна при запуску ця частота мала - один період за кілька секунд. В прогрітому двигуні - один період за частку секунд. Цикл прелагаемого теплового двигуна містить два такту: 1 - нагрівання робочого тіла при постійному обсязі - Адіабатний процес; 2 - розширення і охолодження при цьому робоче тіло з вчиненням роботи по одну сторону робочих елементів джерела відбору потужності, стисненням його - по іншу сторону цих же елементів (поршні, лопаті). Причому перші дві пари тактів відбуваються зі споживанням значної тепла: прогрів двигуна - все інше такти: робочі - з меншим споживанням тепла.
Для збільшення ККД двигуна тепло, забране холодильником, можна повернути назад в гарячу порожнину шляхом теплообміну або направити як джерело тепла в інший теплової двигун з робочим тілом, що має малу критичну температуру.
Застосування теплового двигуна дозволить заощадити паливо, поліпшити екологію в результаті повного спалювання палива або використовувати негорючі джерела тепла. Конструкція проста, дешева у виготовленні. У парі з електрогенератором з'явиться нове джерело електроенергії, більш потужний, ніж хімічний, при рівних габаритах, для переносних пристроїв (телевізори, лазерні пристрої).
Тепловий двигун, що містить два замкнутих обсягу, утворених клапанами, з постійною кількістю рідкого робочого тіла всередині них, джерело відбору потужності, вал відбору потужності, що відрізняється тим, що замкнуті обсяги з'єднані між собою джерелом відбору потужності і по черзі отримують то тепло при закритому клапані, то холод при відкритому клапані, причому зміна джерел тепла і холоду відбувається на початку відкриття клапана в гарячому замкнутому просторі.