Способ преобразования тепловой энергии в механическую и устройство для его осуществления

 

Использование: в энергетике. Сущность изобретения: способ преобразования энергии включает в себя нагрев рабочих элементов, расположенных в последовательно установленных теплообменниках, каждый из которых имеет коэффициент линейного расширения больше предыдущего, путем отбора тепла у охлаждающей жидкости и отработанных газов двигателей внутреннего сгорания и тепловых электростанции с последующим преобразованием механической энергии в электрическую с направлением ее на очистку газов, зарядку аккумуляторов, а устройство для осуществления способа включает ряд последовательно установленных теплообмеников, рабочие элементы в которых имеют коэффициент линейного расширения больше предыдущего. Устройство для очистки газов дополнительно включает в себя камеры для измерения химического состава газа, фильтры для очистки, вентилятор с электромотором. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам преобразования энергии.

Известно устройство для преобразования тепловой энергии в механическую [1] включающее в себя несколько последовательно соединенных между собой теплообменников.

Недостатком указанного устройства является малый КПД.

Наиболее близкими к предлагаемым являются способ [2] и устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, работающее изменением объема тела при изменении его температуры.

Недостатком указанного устройства является малый КПД.

Целью изобретения является увеличение КПД.

Для этого способ предусматривает подачу нагретого газа и нагретой охлаждающей жидкости тепловых двигателей по отдельным каналам через определенные промежутки времени через камеры, снабженные устройствами для отбора тепловой энергии с несколькими нежестко закрепленными элементами, а часть энергии направляется в устройство для увеличения мощности установки, а устройство для осуществления способа снабжают устройством для очистки газа, установленным на выходном патрубке охлажденного газа и включающим фильтры, камеры химической очистки газа, эжектор для создания тяги при прохождении газа от компрессора, работающего на энергии, отобранной у газа и охлаждающей жидкости.

На фиг.1 показано устройство для осуществления способа; на фиг.2 устройство для очистки газа; на фиг.3 изображена камера с рабочими элементами.

Устройство для осуществления способа включает в себя корпус 1, входной патрубок 2 для подвода нагретого газа, патрубок 3, через который подается нагретая охлаждающая жидкость, корпус 4 с золотниками 5 для регулирования подачи теплоагентов на входе и выходе, привод которых осуществляется электромагнитом (не показан), управление которым осуществляется терморегулятором, винтообразные трубопроводы 6 со встроенными в них камерами 7, включающими в себя кожухотрубные теплообменники 9 с расположенными в них рабочими элементами 8, поршнями 10, рычагами 11, соединенными с поршнями 12, установленными в компрессоре 13, имеющем входной 14 и выходной 15 патрубки, пневмодвигатель 16, патрубок 17 для выхода охлажденной жидкости, патрубок 18 для выхода охлажденного газа с установленным на нем устройством 19 для его очистки, включающим в себя эжектор 20, камеры 21 химической очистки газа, фильтры 22, выходной патрубок 23.

Устройство работает следующим образом.

Нагретая охлаждающая жидкость тепловых машин и выпускные газы через патрубки 2 и 3, установленные на корпусе 1, направляются в трубопроводы 6. Распределение по трубопроводам производится автоматически золотником 5, имеющим электромагнитный привод, расположенный в корпусе 4. Теплоагенты поступают в камеры 7, в которых установлены кожухотрубные теплообменники 9 с расположенными в них рабочими элементами 8, изготовленными из материалов, имеющих большой коэффициент линейного расширения (например, ртуть), при этом элементы 8, расширяясь, производят давление на поршни 10, соединенные с неравноплечими рычагами 11, выполненными такими для увеличения хода поршней 12, соединенными с поршнями 12 компрессора 13, имеющего входной патрубок 14, производящий забор атмосферного воздуха и снабженный клапаном одностороннего действия и выходным трубопроводом 15, снабженным также клапаном и соединяющим компрессор 13 с пневмодвигателем 16 и эжектором. Сжатый воздух, поступая в пневмодвигатель 16, производит работу, а поступая в эжектор 20, расположенный в устройстве 19 для очистки газа, создает в нем разрежение, увеличивая проходимость охлажденного газа, поступающего из выходного патрубка 18, проходящего камеру 21 химической очистки и фильтры 22, который затем через патрубок 22, а холодная охлаждающая жидкость через патрубок 17 направляются в тепловой двигатель.

Формула изобретения

1. Способ преобразования тепловой энергии в механическую, заключающийся в нагревании и охлаждении рабочего тела, обладающего свойством объемного расширения и кинематически соединенного с приводом узла отбора мощности, отличающийся тем, что нагрев рабочего тела осуществляют поочередно от выхлопных газов и нагретой охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания или от нагретых топочных газов котельных установок, охлаждение - от внешней среды, причем часть энергии, полученной при расширении рабочего тела, используют для очистки выхлопных газов путем подключения рабочей камеры компрессора, связанной с атмосферой, к эжектору камеры очистки газа, соединенной с трубопроводом выхлопных газов.

2. Устройство для преобразования тепловой энергии в механическую, содержащее теплообменную камеру с установленным в ней рабочим элементом, обладающим свойством объемного расширения при нагревании, кинематически связанного с приводом узла отбора мощности средства нагрева и охлаждения, отличающееся тем, что оно снабжено компрессором, трубопроводами винтообразной формы, входными патрубками, подключенными с средству нагрева, выполненному в виде узла поочередной подачи нагретых выхлопных и топочных газов и охлаждающей жидкости через трубопроводы от двигателя внутреннего сгорания или от топочных печей котельных установок в камеру с рабочими элементом и узлом очистки выхлопных и топочных газов, причем теплообменные камеры с рабочими элементами выполнены в виде кожухотрубных теплообменников, кинематическая связь между рабочими элементами и приводом узла отбора мощности выполнена в виде рычажного механизма, связанного со штоком поршня компрессора, рабочая камера которого через пневмотракт соединена с узлом отбора мощности, выполненным в виде пневмодвигателя, узел очистки выхлопных газов выполнен в виде корпуса, подключенного к трубопроводу выхлопных газов теплообменника камеры с рабочими элементами и последовательно установленными внутри него фильтром, камерой химической очистки и эжектором, при этом последний через пневмотракт соединен с рабочей камерой компрессора.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено цилиндром с поршнем, установленным в кожухотрубном теплообменнике, причем рабочий элемент выполнен в виде жидкой среды, обладающей свойством объемного расширения, и размещен в цилиндре, а поршень кинематически связан с приводом узла отбора мощности.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными теплообменными камерами, соединенными между собой последовательно, а рабочие элементы каждой камеры выполнены с более высоким коэффициентом объемного расширения, чем в предыдущей.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3