[go: up one dir, main page]

BG112021A - Method and device for thermal conversion into mechanical energy in a thermally insulated medium - Google Patents

Method and device for thermal conversion into mechanical energy in a thermally insulated medium Download PDF

Info

Publication number
BG112021A
BG112021A BG112021A BG11202115A BG112021A BG 112021 A BG112021 A BG 112021A BG 112021 A BG112021 A BG 112021A BG 11202115 A BG11202115 A BG 11202115A BG 112021 A BG112021 A BG 112021A
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
heat exchanger
working substance
substance
heat
evaporator
Prior art date
Application number
BG112021A
Other languages
Bulgarian (bg)
Inventor
Светозар Маджаров
Original Assignee
Светозар Маджаров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Светозар Маджаров filed Critical Светозар Маджаров
Priority to BG112021A priority Critical patent/BG112021A/en
Publication of BG112021A publication Critical patent/BG112021A/en

Links

Landscapes

  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

The invention relates to a method and device for converting thermal energy into a mechanical energy with performing of thermal processes in a thermally insulated medium including an external heat exchanger, a vapourizer of the working substance, and a converter of the energy of the vapourized gaseous working substance in mechanical energy, a compressor and a shaft. According to the method and the device, the first working substance is with the possibility of circulation in the range defined by the external heat exchanger (8), vapourizer (1), energy converter (6) and heat exchanger (2a). The second working substance is with the possibility of circulation in the range defined by the heat exchanger (2а), vapourizer (3а), energy converter (7а) and heat exchanger (2a). The liquid second working substance is with the possibility of circulation in the range of heat exchanger (2a) and vapourizer (3a). The gaseous last working substance is with the possibility of circulation in the range defined by a vapourizer (3), an energy converter (7), a heat exchanger (4) and a heat exchanger (25). The liquid last working substance is with the possibility of circulation in the range defined by the heat exchanger (2) and vapourizer (3). All ranges of working substances are separated from each other.

Description

МЕХАНИЧНА ЕНЕРГИЯ В ТОПЛИННО ИЗОЛИРАНА СРЕДАMECHANICAL ENERGY IN A HEAT-INSULATED ENVIRONMENT

Област на техникатаTechnical field

Настоящето изобретение се отнася до двигатели с външно горене и по-специално до метод и устройство за преобразуване на топлина в механична енергия, като процесите се извършват в топлинно изолирана среда.The present invention relates to external combustion engines, and in particular to a method and apparatus for converting heat into mechanical energy, the processes being carried out in a thermally insulated environment.

Устройството съгласно настоящето изобретение използва затворен цикъл на едно или няколко(повече от едно) работни вещества. Преобразуването на топлината в механична сила и затварянето на цикъла на работнитевещества/работното вещество се извършва в топлинно изолирана среда.The device according to the present invention uses a closed cycle of one or more (more than one) working substances. The conversion of heat into mechanical force and the closure of the cycle of the substances / work substance is carried out in a heat-insulated environment.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Устройства за преобразуване на топлина в механична енергия с извършване на процесите в топлоизолирана среда са известни от предшестващото състояние на техниката.Devices for converting heat into mechanical energy by performing processes in a heat-insulated medium are known in the art.

Патентна заявка рег. № 111586 разкрива устройство и метод за преобразуване на топлинна енергия в механична, използващи топлината на околната среда, като преобразуването на топлинната енергия в механична се извършва в топлоизолирана среда. Устройството също работи в затворен цикъл с последователно подреждане на множество преобразуватели на топлинна енергия в механична енергия (ПТЕМЕ) и множество изпарители с топлообменници. Устройството използва едно работно вещество, чиято температура на кипене е по-ниска от температурата на околната среда, като работният цикъл включва топлообмен между течното и газообразното състояние на работното вещество. Методът, разкрит в тази заявка, включва два кръга на работното • · · • · · • · · • · · • · · · · · • · » ·Patent Application No. 111586 discloses a device and method for converting thermal energy into mechanical, utilizing the heat of the environment, the conversion of thermal energy to mechanical being carried out in a heat-insulated environment. The device also operates in a closed loop with sequential stacking of multiple mechanical to thermal energy converters (PTEMEs) and multiple heat exchangers. The device uses one work substance whose boiling point is lower than the ambient temperature, the duty cycle including heat exchange between the liquid and the gaseous state of the work substance. The method disclosed in this application involves two rounds of workflow.

вещество, които са изцяло изолирани един от друг - кръг на газообразното работно вещество и кръг на течното работно вещество и етапи на изпаряване на течното работно вещество в изпарител, пропускане на изпареното газообразно работно вещество през ПТЕМЕ за извличане на механична енергия, компресиране и втечняване на газообразното работно вещество. При това изпаряването на течното работно вещество се извършва като множество последователни етапи на изпаряване в множество изпарители, разположени последователно в поредица с намаляващо налягане, а преобразуването на енергията на изпареното газообразно работно вещество в механична енергия се извършва като множество последователни етапи на преобразуване на енергия в множество ПТЕМЕ с намаляваща сила и всеки етап на преобразуване на енергия е предшестван от етап на изпаряване.substances that are completely isolated from each other - a circle of the gaseous working substance and a circle of the liquid working substance and stages of evaporation of the liquid working substance in an evaporator, passing the evaporated gaseous working substance through PTEME to extract mechanical energy, compress and liquefy the gaseous working substance. In this case, the evaporation of the liquid work substance is performed as a series of successive evaporation steps in a plurality of evaporators arranged sequentially in a series of decreasing pressure, and the conversion of the energy of the evaporated gaseous work substance into mechanical energy is carried out as a series of successive steps of energy conversion into multiple PTEMEs with decreasing force and each energy conversion step is preceded by a evaporation step.

Патентна заявка рег. № 111628 разкрива система за преразпределяне на топлина (СПТ) за повишаване ефективността на устройство за преобразуване на топлинна енергия в механична енергия от типа, разкрит в горепосочената патентна заявка рег. № 111586, като СПТ се състои от компресор, топлообменник и регулируем разширителен клапан, като системата включва една топла част и една студена част.Patent Application No. 111628 discloses a heat redistribution system (SDR) for increasing the efficiency of a heat-to-mechanical energy conversion device of the type disclosed in the aforementioned patent application No. 111586, wherein the SDR consists of a compressor, heat exchanger and adjustable expansion valve, the system includes one warm part and one cold part.

Обаче устройствата от предшестващото състояние на техниката не решават достатъчно ефективно проблема как да се извлече възможно найпълно енергията на топлообмена между работното вещество на устройството и тази на топлоизточника, преобразувайки я в механична енергия.However, prior art devices do not sufficiently solve the problem of how to extract as fully as possible the heat transfer energy between the device's working substance and that of the heat source, converting it into mechanical energy.

Този технически проблем се решава с метода и устройството за преобразуване на топлинна енергия в механична енергия и системата за преразпределение на топлината съгласно настоящето изобретение.This technical problem is solved by the method and apparatus for converting thermal energy into mechanical energy and the heat redistribution system of the present invention.

Същност на изобретението • · ·« • · ·SUMMARY OF THE INVENTION

Устройството съгласно настоящето изобретение е двигател с външно горене, който използва температурата на заобикалящата го среда за източник на топлината, необходима за работата му. Може да работи и с източници на топлина с по-висока температура от температурата на околната среда - като използваме нагревател.The device according to the present invention is an external combustion engine that uses the ambient temperature as a source of heat necessary for its operation. It can also work with heat sources with a higher temperature than the ambient temperature - using a heater.

Методът се базира на затворен цикъл на едно или повече работни вещества . При използваните в практиката двигатели с външно горене се използва температурата на околната среда за охлаждане и затваряне на цикъла на работното вещество. В устройството съгласно изобретението процесите на преобразуване на топлина в работа се извършват топлинно изолирани от околната среда и затварянето на цикъла на работното вещество се осъществява като извършим работа върху работното вещество/ последното работно вещество,когато устройството е изпълнено по метода с повече от едно работно вещество.The method is based on a closed cycle of one or more working substances. For exterior combustion engines, the ambient temperature is used to cool and close the cycle of the work substance. In the device according to the invention, the processes of heat conversion into work are carried out thermally isolated from the environment and the closure of the cycle of the work substance is carried out by performing work on the work substance / last work substance when the device is performed by the method with more than one work substance .

Ще разгледам няколко варианта на устройството, изпълнени с два метода на превръщане на топлина в механична работа в топлинно изолирана среда.I will look at several variants of the device, implemented with two methods of converting heat into mechanical work in a thermally insulated environment.

- Метод с повече от едно работно вещество- Method with more than one working substance

- Метод с топлообмен между течното и газообразното агрегатно състояние на последното работно вещество. При този метод можем да имаме ефективно устройство с едно работно вещество, като всяко едно количество от веществото извършва многократно работа итечното и газообразното агрегатно състояние топлообменят помежду си.- Heat transfer method between the liquid and gaseous state of the last working substance. With this method, we can have an efficient device with one working substance, with each quantity of the substance repeatedly performing the liquid and gaseous aggregate state heat exchange with each other.

За улеснение ще въведа няколко съкращения които ще използвам в описанието:For convenience, I will introduce some abbreviations that I will use in the description:

р.в. - Работно Веществоrv - Working substance

т.к. - Точка на Кипенеsince - Boiling point

СПТ - Система за Преразпределяне на ТоплинаSPT - Heat Redistribution System

ПТЕМЕ - Преобразувател на Топлинна Енергия в Механична Енергия.PTEME - Mechanical Energy Heat Transducer.

з ♦with ♦

• · · ·• · · ·

За метода с повече от едно работно вещество ще разгледам устройства с две и три работни вещества, като аналогично може да се направи и устройство с повече от три работни вещества.For the method with more than one working substance, I will consider devices with two and three working substances, similarly a device with more than three working substances can be made.

Всяко едно работно вещество извършва работа, вследствие на което се разделя на даден етап в работния си цикъл на течност и газове. Газоветете трябва да ги втечним, за да имаме затворен цикъл на работа на всяко едно р.в.. Основният принцип на работа на метода и устройството съгласно изобретението е извършване на топлообмен между топлоизточника и първото работно вещество, между газовете на първото и второто работно вещество, между газовете на второто и третото работно вещество, и т.н., като всяко следващо работно вещество е с температура на кипене(, която е) по-ниска от температурата на кипене на предходното работно вещество. По този начин всяко следващо работно вещество „затваря“ работния цикъл на предходното работно вещество. На последното работно вещество затваряме цикъла като извършваме работа върху газовете му, за да ги втечним. На всички работни вещества без последното затварянето на цикъла е без да прилагаме сила - цикълът им се затваря вследствие на топлообмен със следващото р.в. Устройството съгласно изобретението ще е ефективно когато силата, която трябва да приложим за затваряне на цикъла на последното р.в., е по- малка от силите, които се произвеждат всяко едно р.в..Each working substance performs a work which results in its being separated into a fluid and gas cycle at a given stage. The gases must be liquefied in order to have a closed cycle of operation at each one bw. The basic principle of operation of the method and apparatus according to the invention is to exert heat exchange between the heat source and the first working substance, between the gases of the first and second working substance. , between the gases of the second and third working substance, etc., each successive working substance having a boiling point (which is) lower than the boiling point of the previous working substance. In this way, each subsequent work substance "closes" the work cycle of the previous work substance. At the last working substance, we close the cycle by working on its gases to liquefy them. All working substances without the last closing of the cycle are without force - their cycle is closed due to heat exchange with the next bw. The device according to the invention will be effective when the force to be applied to close the cycle of the last bw is less than the forces produced by each bw.

Примери за изпълнение на изобретениетоExamples of carrying out the invention

Работните вещества на всяко едно устройство ще ги нарека алфа, бета, гама и т.н.. Първото работно веществоц което топлообменя с източника на топлина и има най-висока точка на кипене ще го наричам алфа. Всяко следващо ще е с по-ниска точка на кипене и ще ги наричам съответно бета, гама и така нататък.The working substances of any device will be called alpha, beta, gamma, etc. The first working substance that exchanges heat with the heat source and has the highest boiling point will call it alpha. Each next one will have a lower boiling point and I will call them beta, gamma and so on.

• · • · · *« •« · • · · ·• · • · · * «•« · • · · ·

На диаграма 1 е показано устройство с използване на две р.в.. Всяко работно вещество работи в затворен цикъл. Веществото с по-висока т.к. ще го нарека - Първо вещество алфа топлообменя в течно състояние с източника на топлина в топлообменник 8. Второто р.в. бета не топлообменя с топлоизточника. Второто р.в. бета топлообменя само с първото р.в. алфа. Точката на кипене на първото р.в. алфаалфа е по-висока от т.к. на второто р.в. бета бета. Източникът на топлината, необходима за работата на устройството трябва да нагрява първото р.в. алфа до температура по-висока от точката му на кипене.Figure 1 shows a device using two rpm. Each working substance is closed-loop. The higher substance. I will call it - The first substance alpha exchanges in liquid state with the heat source in the heat exchanger 8. The second r.v. beta does not exchange heat with the heat source. The second rv beta exchanges only with the first r.v. alpha. The boiling point of the first r.v. alpha is higher than alpha. on the second r.v. beta beta. The source of heat required for the operation of the unit must heat the first r.v. alpha to a temperature above its boiling point.

Ще разгледам случая, когато използваме за източник на топлина околната среда - първото р.в. алфа алфа трябва да има т.к. по-ниска от температурата на околната среда.I will look at the case when we use the environment as a source of heat - the first alpha alpha must be present because lower than ambient temperature.

Изпарител 1 на диаграма 1 е зареден с течно р.в. с т.к. по-ниска от температурата на околната среда - примерно изобутан(260К т.к. на изобутана) . Вследствие на топлообмен с околната среда чрез радиатор 23 температурата на веществото е равна на температурата на околната среда примерно290К. Топлообменник 2 и изпарител 3 са заредени с течно работно вещество (ще го нарека второ работно вещество бета) с т.к. пониска от т.к. на първото р.в. алфа - примерно амоняк(240К т.к. на амоняка). Предварително сме охладили второто р.в. бета до температура по-ниска от точката му на кипене - примерно 230К. Изпарител 1 е свързан с Преобразувател на Топлинна Енергия в Механична Енергия (ПТЕМЕ) (6) - например турбина или бутало в цилиндър . При отваряне на клапан 15 за ПТЕМЕ6 има предпоставка за извършване на работа - топла и студена част. Топла част е изпарител1 с първото р.в. алфа с температура по-висока от точката му на кипене (в този пример изобутан с температура 290К) и студена част- топлообменник 2 с температура по-ниска от т.к. на второто р.в. бета - 230К както дадох за пример. След отваряне на клапан 15 р.в. ще се изпарява в изпарител 1 и ПТЕМЕ 6 ще извърши работа. ГазообразнотоEvaporator 1 in Diagram 1 is charged with liquid boiling point. since lower than ambient temperature - for example isobutane (260K since isobutane). Due to the heat exchange with the environment through a radiator 23, the temperature of the substance is equal to the ambient temperature, for example, 290K. The heat exchanger 2 and the evaporator 3 are charged with a liquid working substance (I will call it a second working substance beta) since lower than on the first rv alpha - for example ammonia (240K since ammonia). We have pre-cooled the second r.v. beta to a temperature lower than its boiling point - for example, 230K. Evaporator 1 is connected to a Mechanical Energy (PEMEM) (6) Thermal Energy Converter (for example, a turbine or a piston in a cylinder). There is a prerequisite for operation - hot and cold part when opening the valve 15 for PTEME6. The warm part is the evaporator1 with the first r.v. alpha with a temperature higher than its boiling point (in this example isobutane with a temperature of 290K) and a cold part-heat exchanger 2 with a temperature lower than bp. on the second r.v. beta - 230K as I gave as an example. After opening the valve 15 r. will evaporate in evaporator 1 and PTEME 6 will do the job. The gaseous

р.в. алфа се отвежда в топлообменник 2, където топлообменя с второто р.в. бета, което е в топлообменника. В резултат на топлообмена между двете работни вещества първото се охлажда до втечняване, а второто се затопля до температура по-висока от точката му на кипене. Примерно количествата са такива, че след топлообмена температурата на топлообменник 2 става 250К. Така за първото р.в. алфа цикълът е затворен . Имаме течно работно вещество в изпарител 1, което се изпарява, извършва работа в ПТЕМЕ 6 и се втечнява в топлообменник 2, в който газовете отдават топлина на второто р.в. бета. Помпи 9 движат течното р.в. от топлообменник 2 през топлообменник 8 до изпарител 1.rv the alpha is taken to a heat exchanger 2 where it exchanges heat with the second bw. beta, which is in the heat exchanger. As a result of the heat exchange between the two working substances, the first is cooled to liquefaction and the second is warmed to a temperature higher than its boiling point. For example, the quantities are such that after heat exchanger the temperature of heat exchanger 2 becomes 250 K. So for the first r.v. the alpha cycle is closed. We have a liquid working substance in evaporator 1, which evaporates, performs the work in PTEME 6 and is liquefied in a heat exchanger 2, in which the gases give off heat to the second boiling point. beta. Pumps 9 move the liquid r.v. from heat exchanger 2 through heat exchanger 8 to evaporator 1.

Цикъл на второ работно веществоCycle of the second working substance

По условие второто р.в. бета е с т.к. по-ниска от т.к. на първото р.в. алфа. По условие топлообменник 2 и изпарител 3 са заредени с течно р.в. с температура по-ниска от точката му на кипене и топлообменник 4 е със същата температура. За пример дадох амоняк с температура 230К. Вследствие на топлообмен в топлообменник 2първото р.в. алфа отдава топлина на второто р.в. бета и температурата на второто р.в. бетасе повишава до стойности по-високи от точката му на кипене - 25ОК, както приех по горе. Помпи 10, които осигуряват цикъла на второто р.в. бета, вкарват затоплено р.в. от топлообменник 2 в изпарител 3. За ПТЕМЕ 7 има предпоставка да извърши работа - топла и студена част. Топла част изпарител Зс течно р.в. с температура над точката му на кипене и студена част - топлообменник 4 с температура по-ниска от точката на кипене на второто р.в. бета. Работно вещество ще се изпарява в изпарител 2 и ще извърши работа в ПТЕМЕ 7. Газовете след ПТЕМЕ 7 се отвеждат в топлообменник 4. Там се втечняват поради ниската температура, създавана от система състояща се компресор, три топлообменника и • · · β ·· · · · · · * • · · · · · »··· ·· ·· ··· разширителен клапан която ще нарека - Система за Преразпределяне на Топлина (СПТ).By the condition of the second r.v. beta is because lower than on the first rv alpha. By condition, the heat exchanger 2 and the evaporator 3 are charged with liquid boiling point. with a temperature lower than its boiling point and the heat exchanger 4 is at the same temperature. For example, I gave ammonia with a temperature of 230K. Due to heat exchange in the heat exchanger 2first alpha gives off heat to the second bw beta and the temperature of the second r.v. betase rises to values higher than its boiling point - 25OK, as I assumed above. Pumps 10 that provide the cycle of the second r.v. beta, bring in a warmed-up pc. from heat exchanger 2 to evaporator 3. For PTEM 7 there is a prerequisite to do the job - hot and cold part. Warm part Evaporator 3c liquid r.p. with a temperature above its boiling point and a cold part - heat exchanger 4 with a temperature lower than the boiling point of the second boiling point. beta. The workpiece will evaporate in evaporator 2 and perform the work in PTEM 7. The gases after PTEM 7 are discharged into the heat exchanger 4. There they are liquefied due to the low temperature created by the system consisting of a compressor, three heat exchangers and • · · β ·· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·

Топлообменник 4, топлообменници 25, 26, компресор 5 и разширителен клапан 18 образуват Система за Преразпределяне на Топлина (СПТ). Топлообменник 4 и топлообменници 25, 26 са заредени с вещество с т.к. по-ниска от т.к. на второто р.в. бета - примерно СО2 (216К т.к.). Температурата на р.в. на СПТ първоначално е равна на температурата на изпарител 3(приех по-горе 23 ОК). Вследствие на работата на компресор 5 разширителен клапан 18 разделя СПТ на две части - част с ниско налягане на р.в. на СПТ - топлообменник 4 и част с високо налягане на р.в. на СПТ - топлообменници 25, 26. При компресирането на газовете на СПТ в топлообменници 25, 26се повишава температурата в тях, а при разширението в топлообменник 4 р.в. на СПТ отнема топлина от топлообменник 4. Така вследствие на работата на копмресор 5 газовете на второто р.в. бета след ПТЕМЕ 7 се охлаждат до втечняване. В топлообменник 4 затваряме цикъла на второто работно вещество.Heat exchanger 4, heat exchangers 25, 26, compressor 5 and expansion valve 18 form a Heat Redistribution System (SDR). The heat exchanger 4 and the heat exchangers 25, 26 are charged with a substance having a. lower than on the second r.v. beta - about CO 2 (216K since). The temp. of SDR was initially equal to the temperature of evaporator 3 (I accepted above 23 OK). Due to the operation of compressor 5, the expansion valve 18 divides the SPT into two parts - the low pressure part of the boiler. of SPT - heat exchanger 4 and high pressure part of the boiler. of SDR heat exchangers 25, 26. When compressing the gases of SDRs in heat exchangers 25, 26, the temperature in them, and at expansion in a heat exchanger 4 r. of SPT takes heat from the heat exchanger 4. Thus, due to the operation of the co-compressor 5, the gases of the second rf. beta after PTEME 7 are cooled to liquefaction. In heat exchanger 4 we close the cycle of the second working substance.

Топлината, която сме отнели за да втечним газовете в топлообменник 4, се връща на течното р.в. в топлообменник 25, а друга част от това количество топлина се отдава на изпарител 3, тъй като топлообменник 26 е поставен в изпарителя и топлината, получавана при компресирането на р.в. на СПТ се отдава на второто р.в. бета.The heat that we took to liquefy the gases in the heat exchanger 4 returns to the liquid boiling point. in the heat exchanger 25, and another portion of this amount of heat is transferred to the evaporator 3, since the heat exchanger 26 is placed in the evaporator and the heat obtained by compressing the r.v. of the SDR is given to the second p.c. beta.

Регулируемите клапани 16 се настройват така, че течното р.в. след топлообменник 25 да е с температура равна на температурата на течното р.в., излизащо от изпарител 3. Примерно СПТ отнема топлината на газовете, излизащи от ПТЕМЕ7 и поддържа първоначалната температура в топлообменник 4 - 230К, а в топлообменник 25 същата топлина се отдава на течното р.в. и температурата му се покачва до 240К. Останалото количество топлина се отдава на второто р.в. бета в изпарител 3 от топлообменник 26. Помпи 10 движат течното р.в. от топлообменник 4 към • · · топлообменник 25, след което това течно р.в. се събира с течното р.в., излизащо от изпарителЗ. Двете количества работно вещество - от изпарителя и втечнените газове постъпват в топлообменник 2, за да топлообменят с първото р.в. алфа.The adjustable valves 16 are adjusted so that the liquid b.p. after the heat exchanger 25 be at a temperature equal to the temperature of the liquid outlet from the evaporator 3. For example, SPT takes away the heat of the gases emitting from PTEME7 and maintains the original temperature in the heat exchanger 4 - 230K, and in the heat exchanger 25 the same heat is given off. of liquid liquid and its temperature rises to 240K. The remaining amount of heat is transferred to the second bw. beta in evaporator 3 from heat exchanger 26. Pumps 10 move the liquid r.v. from the heat exchanger 4 to the heat exchanger 25, then this liquid boiling point. is collected with the liquid boiler exiting the evaporator 3. The two quantities of the working substance - from the evaporator and the liquefied gases - enter the heat exchanger 2 to exchange with the first boiling point. alpha.

За да изразим полезната работа на устройството, трябва да разгледаме цикъла на двете работни вещества - имаме две работни вещества, които работят в затворен цикъл течност - газ - течност, като двата цикъла топлообменят помежду си.In order to express the usefulness of the device, we need to look at the cycle of both working substances - we have two working substances that work in a closed liquid-gas-liquid cycle, with the two cycles exchanging heat.

Кръгът на първото р.в. алфа започва пред изпарителя 1 и завършва след топлообмен с второто р.в. бета. Затварянето на кръга е вследствие на топлобмена. Полезната работа от първото работно вещество :The first circle circle the alpha begins before evaporator 1 and ends after heat exchange with the second bw. beta. Closing the circuit is due to heat transfer. Useful work from the first working substance:

А = (Ток - Тизх).с.м къдетоA = (T OK - T ref) wherein .s.m

Ток - температура на работното вещество на входа на изпарител 1T ok - temperature of the working substance at the inlet of the evaporator 1

Тизх - температура на работното вещество след топлообмен със студената част(второто работното вещество) с - специфичен топлинен капацитет на работното вещество м - масата за дадено времеT O - temperature of the working substance after heat exchange with the cold part (the second working substance) with - a specific heat capacity of the working substance m - mass for a given time

За да спазим коректно количеството топлина и работата, извършена общо за двете работни вещества, кръгът на второто р.в. бета трябва да започва пред изпарител 3 и да завършва след топлообмен с първото работно вещество алфа.На практика това е една и съща точка с една и съща температура. Затварянето на кръга е вследствие на извършена работа върху работното вещество от системата за преразпределяне на топлина. Полезната работа от цикъла на второто работно вещество :In order to properly observe the amount of heat and the work done in total for the two working substances, the circle of the second p. beta should start before evaporator 3 and end after heat exchange with the first alpha working substance. In practice, this is the same point with the same temperature. The closure of the circuit is due to the work done on the work substance by the heat redistribution system. Useful work from the cycle of the second work substance:

Р =(ТИЗХизх).с.м = 0 където с - Специфичен топлинен капацитет на второто вещество вещество м - масата за дадено време • · ♦ ·P = (T-T ref OUTPUT) .s.m = 0 where c - specific heat capacity of the second substance substance m - mass at a time • · ♦ ·

Условно кръгът на второто вещество е неутрален - нямаме полезна работа от него, но и не е необходимо да прилагаме сила, за да затворим кръга на първото вещество алфа, каквато функция условно изпълнява второто работно вещество бета.Conditionally the circle of the second substance is neutral - we have no useful work from it, but we also do not need to apply force to close the circle of the first substance alpha, which function conditionally performs the second working substance beta.

Условно полезната работаза цялото устройство, състоящо се от два затворени цикъла на работни вещества, топлообменящи помежду си,остава само от цикъла на първото работно веществоConditionally useful for the whole device, consisting of two closed cycles of working substances exchanging heat with each other, remains only the cycle of the first working substance

А = (Ток - Тизх).с.м като пренебрегваме енергията, необходима за задвижване на помпите.A = (T OK - T ref) .s.m ignoring the energy required to drive the pumps.

За агрегат с две работни вещества общо температурната разлика между началната и крайната точка на работния цикъл е от температурата в изпарител 1 до температурата в топлообменник 4, но полезната работа ще е еквивалентна на разликата от температурата между началната и крайната точка в цикъла на първото р.в. алфа по масата за дадено време.For a two-agent unit, the total temperature difference between the start and end points of the duty cycle is from the temperature in the evaporator 1 to the temperature in the heat exchanger 4, but useful work will be equivalent to the difference in temperature between the start and end points in the cycle of the first p. in. alpha mass for a given time.

Количеството топлина, което се превръща в механична работа от агрегата общо за двата цикъла, е еквивалентно на температурната разлика от началото на първото вещество алфа до температурата на втечняване на второто р.в. бета, но полезната работа е еквивалентна на разликата между началната температура на първото вещество алфа до затварянето на цикъла му в топлообменник 2.The amount of heat that is converted into mechanical work by the aggregate for the two cycles is equivalent to the temperature difference from the onset of the first alpha substance to the liquefaction temperature of the second r.v. beta, but useful work is equivalent to the difference between the initial temperature of the first alpha substance until its cycle closure in heat exchanger 2.

При някои температурни режими на работа можем да използваме компресор за втечняване на газовете на второто работно вещество бета. На диаграма 1а компресор 20 компресира газовете, излизащи от ПТЕМЕ 7 в топлообменник 4. Така газовете се втечняват под налягането, което създава компресорът и ниската температура на топлообменник 4, поддържана от системата за преразпределяне на топлина.In some operating temperatures, we can use a compressor to liquefy the second working substance beta. In Diagram 1a, the compressor 20 compresses the gases exiting the PTEM 7 in the heat exchanger 4. Thus, the gases liquefy under the pressure created by the compressor and the low heat exchanger temperature 4 maintained by the heat redistribution system.

Освен с две работни вещества може да се конструира агрегат и с повече от две работни вещества. Трябва да следваме логиката :In addition to two working substances, an aggregate with more than two working materials can be constructed. We must follow the logic:

- източникът на топлина да нагрява първото работно вещество до температура по-висока от точката му на кипене;- heat the source of the first working substance to a temperature higher than its boiling point;

- всяко следващо р.в. да е с т.к. по-ниска от предходното р.в.;- each subsequent r.v. be with because lower than the previous rev;

- всички освен първото р.в. не топлообменят с източника на топлина, като цикълът им е топлинно изолиран от околната среда;- all but the first r.v. do not heat exchange with the heat source, their cycle being thermally insulated from the environment;

- всяко едно работно вещество освен първото и последното работни вещества топлообменя в работния си цикъл със съседните две работни вещества - с газовете на това, което е с по-висока точка на кипене, и съответно газовете му с течното р.в. на това, което е с по-ниска точка на кипене, като затваря цикъла на работното вещество с по-висока точка на кипене от една страна, а от друга страна газовете след неговия преобразувател на топлина в механична енергия затоплят течното работно вещество с по-ниска точка на кипене до температура по-висока от точката му на кипене;- each working substance, except the first and last working substances, exchanges heat in its working cycle with the adjacent two working substances - with the gases of the higher boiling point and, accordingly, its gases with the liquid boiling point. of that which has a lower boiling point, by closing the cycle of the workpiece with a higher boiling point, on the one hand, and on the other, the gases after its heat converter into mechanical energy warm the liquid workpiece with more a low boiling point to a temperature above its boiling point;

- последното р.в. с най-ниската т.к. го втечняваме,като извършваме работа върху него. В някои случаи можем да използваме СПТ, СПТ и компресор или само компресор.- the last rv with the lowest because we liquefy it by working on it. In some cases, we can use an SPT, a SPT and a compressor or just a compressor.

На диаграма 2 е изобразено устройство с три работни вещества. Примерно веществата да са изобутан (260К т.к.), амоняк(240К т.к.) , СО2 (215К т.к.). Източникът на топлина - околната среда в случая нагрява първото вещество до температура по-висока от точката му на кипене примерно 290К. Топлообменник 2а и изпарител За са заредени с течен амоняк с температура по-ниска от точката му на кипене- примерно 230К. Изпарител 3 и топлообменник 2 са заредени с течен СО2 с температура пониска от точката му на кипене - примерно 21 ОК. Системата за преразпределяне на толпина е заредена с азот (80К т.к.), като топлообменник 4 е с температура еднаква на изпарител 2 - 21 ОК.Figure 2 shows a device with three working substances. For example, the substances are isobutane (260K because), ammonia (240K because), CO2 (215K because). The heat source - the environment in this case heats the first substance to a temperature higher than its boiling point of about 290K. The heat exchanger 2a and the evaporator 3a are charged with liquid ammonia at a temperature lower than its boiling point - for example 230K. Evaporator 3 and heat exchanger 2 are charged with liquid CO2 at a temperature lower than its boiling point - for example 21 OK. The crowd redistribution system is charged with nitrogen (80K bp), with heat exchanger 4 having a temperature equal to the evaporator 2 - 21 OK.

Топлинните процеси и работата на устройството с три р.в. е аналогична на юThe thermal processes and operation of the device with three rpm is analogous to yu

устройство с две р.в. , като тук имаме още едно р.в. с по-ниска точка на кипене - СОгВследствие на топлообмен в топлообменник 2а амонякът затваря цикъла на изобутана. Количествата топлообменящи вещества трябва да са такива, че след топлообмена на тези две вещества първото р.в алфа изобутан да е с температура по-ниска от т.к. ,а второто р.в. бета - амоняк с температура по-висока от точката му на кипене. Така цикълът на първото р.в. алфа е затворен, а за ПТЕМЕ 7а има предпоставка да извърши работа. Работно вещество с температура по-висока от точката му на кипене постъпва в изпарител За,изпарява се и извършва работа чрез ПТЕМЕ 7а. Газовете, излизащи от ПТЕМЕ 7а, се втечняват в топлообменник 2. Оттам втечнените газове се събират с течното р.в., излизащо от изпарител За и постъпват в топлообменник 2а .device with two rpm and here we have another rv. with lower boiling point - СОгDue to heat exchange in heat exchanger 2a, ammonia closes the isobutane cycle. The quantities of heat exchangers must be such that, after the heat exchange of these two substances, the first alpha isobutane pb has a temperature lower than and the second r.v. beta - ammonia with a temperature higher than its boiling point. Thus the cycle of the first r.c. the alpha is closed and there is a prerequisite for PTEME 7a to do the job. A workpiece with a temperature higher than its boiling point enters the evaporator 3a, evaporates and performs the work via PTEME 7a. The gases exiting PTEM 7a are liquefied in the heat exchanger 2. From there, the liquefied gases are collected by the liquid outlet from the evaporator 3a and fed into the heat exchanger 2a.

Аналогично след топлообмен между второто и третото работни вещества (амоняк - СОг) в топлообменник 2 количествата на двете р.в. са такива че второто р.в. - амонякът се втечнява с температура по-ниска от точката му на кипене (примерно 23ОК), а температурата на?третото СОг се повишава над точката му на кипене (230К при т.к. за СОг 216К).Similarly, after the heat exchange between the second and third working substances (ammonia - CO 2) in the heat exchanger 2, the quantities of both r.s. are such that the second r.v. - the ammonia is liquefied with a temperature lower than its boiling point (for example 23OK) and the temperature at ? the third CO 2 rises above its boiling point (230 K since for CO 2 216 K).

След топлообмена между второто и третото р.в. гама, извършен в топлообменник 2 за ПТЕМЕ 7 има предпоставка да извърши работа - р.в. с температура над точката му на кипене в изпарител 3 -топла част, и студена част - топлообменник 4, който е с предварително зададена температура по-ниска от т.к. на третото р.в. гама (приех примерно210К).After the heat exchange between the second and third rows. range performed in heat exchanger 2 for PTEME 7 has a prerequisite to do the job - rv. with a temperature above its boiling point in the evaporator 3 - a warm part, and a cold part - a heat exchanger 4, which has a predetermined temperature lower than b. on the third r. gamma (I received about 210K).

Както при всички устройства съгласно изобретението система за преразпределяне на топлина извършва работа върху последното р.в., за да затворим цикъла му, така и в този вариант с три р.в. вследствие на работата на СПТ газовете СО2 се втечняват в топлообменник 4вследствие на ниската температура, подържана от СПТ. Вследствие на работата на компресор 5 и разширителен клапан 18 в топлообменник 4 работното • «π вещество на СПТ се разширява и ще отнема топлина от газовете на третото р.в. гама (газообразното р.в. на устройството съгласно изобретението до втечняване). В топлообменници 25 и 26 работното вещество на СПТ се компресира и отдава топлина съответно на течното р.в. гама на устройството, излизащо от топлообменник 4 в топлообменник 25, а в топлообменник 26 р.в. на СПТ отдава топлина на р.в. гама на устройството в изпарител 3. Регулируемите клапани 16 на СПТ трябва да са така настроени, че температурата на течното р.в. гама след топлообменник 25 да е еднаква с темературата на работното вещество в изпарител 3. От топлообменник 25 втечнените газове се събират с течното трето р.в. гама, излизащо от изпарител 3 и помпа 10 го отвежда в топлообменник 2.As with all devices according to the invention, a heat redistribution system performs the last bw to close its cycle, and in this embodiment, three bw. due to the operation of the SDR, CO2 gases are liquefied in the heat exchanger 4 due to the low temperature maintained by the SDR. Due to the operation of the compressor 5 and the expansion valve 18 in the heat exchanger 4, the SPT working substance expands and will absorb heat from the gases of the third boiler. gamma (gaseous gas of the device according to the invention until liquefied). In heat exchangers 25 and 26, the SPT working substance is compressed and heat is transferred to the liquid stream, respectively. the range of the device exiting the heat exchanger 4 into the heat exchanger 25 and into the heat exchanger 26 bw of the SDR gives off the heat of the river. range of the device in the evaporator 3. The adjustable valves 16 of the SPT must be so adjusted that the temperature of the liquid b.p. the range after the heat exchanger 25 is the same as the temperature of the working substance in the evaporator 3. From the heat exchanger 25, the liquefied gases are collected with the liquid third bw. range exiting evaporator 3 and pump 10 takes it to heat exchanger 2.

Бруто за трите р.в. ще имаме температурна разлика от входа на изпарител 1 до топлообменник 4. В настоящия случай приех 290К - 21 ОК. Полезната енергия ще е еквивалентна на температурната разлика от началото до затварянето на цикъла на второто р.в. бета - от 290К температура на топлоизточника(околна среда) до 23ОК, както приех да е температурата на второто р.в. бета след топлообмен с третото р.в. гама. Работата, получена от третото р.в. гама ще покрива работата, която трябва да извършим, за да затворим цикъла на последното р.в. и на целия агрегат.Gross for the three rvs we will have a temperature difference from the inlet of evaporator 1 to the heat exchanger 4. In this case, I accepted 290K - 21 OK. The useful energy will be equivalent to the temperature difference from the beginning to the closing of the second-cycle cycle. beta - from 290K temperature of the heat source (environment) to 23OK, as I assumed the temperature of the second rc. beta after heat exchange with the third r.v. range. The work received from the third rev. range will cover the work we have to do to close the cycle of the last bw. and the entire unit.

На диаграма 2а е изобразен един възможен вариант на устройство с повече от две р.в. с използване на компресор 20 за втечняване на последното р.в. вместо система за преразпределяне на топлина. На диаграма 2а газовете, излизащи от ПТЕМЕ 7, постъпват в компресор 20 който ги нагнетява в топлообменник 26 до втечняване. Топлината, получена при втечняването им, се отдава на течното р.в. в изпарител 3. Втечнените газове и работното вещество, излизащо от изпарител 3, се събират и помпи 10 го отвеждат в топлообменник 2.Figure 2a depicts one possible embodiment of a device with more than two rpm. using a compressor 20 to liquefy the last b.p. instead of a heat redistribution system. In Diagram 2a, the gases emitted from the PTEME 7 are fed into a compressor 20 which is pumped into the heat exchanger 26 until liquefied. The heat produced by their liquefaction is given to the liquid boiling point. in the evaporator 3. The liquefied gases and the working substance leaving the evaporator 3 are collected and the pumps 10 take it to a heat exchanger 2.

·· ··· ·

Устройство и метод с топлообмен между течното и газообразното агрегатно състояние на последното работно вещество с многократно преобразуване на топлина в механична енергияDevice and method with heat exchange between the liquid and gaseous state of the last working substance with repeated conversion of heat into mechanical energy

На диаграма 3 е представен един възможен вариант на устройството, изпълнен с едно работно вещество. За да получим полезна механична работа от едно вещество, трябва да накараме едно количество р.в. да извърши повече работа, отколкото трябва да изразходим,за да затворим цикъла му. За тази цел ще имам многократно преобразуране на топлина в механична енергия, като газообразното и течното работно вещество топлообменят помежду си.Figure 3 shows one possible variant of a device filled with one working substance. In order to get useful mechanical work from one substance, we have to make a quantity of p.o. to do more work than we have to spend to close his cycle. For this purpose, I will have repeated conversion of heat into mechanical energy, with the gaseous and liquid working substances exchanging heat.

Всички изпарители 1 на диаграма 3 1а, 1Ь, 1с... 1п са заредени с течно работно вещество с температура по-ниска от точката му на кипене. Точката на кипене на работното вещество трябва да е такава, че източникът на топлина да нагрява работното вещество до температура повисока от точката му на кипене във външен топлообменник 8. Помпи 10, поставени преди и след всеки изпарител осигуряватдвижението на р.в. през изпарителите и външния топлообменник, като посоката е от топлообменник 8 към изпарител 1а, от изпарител 1а към изпарител 1Ь, към 1с....към 1п. От последния изпарител 1п течното работно вещество се събира с втечненото газообразно р.в. и отива отново към външния топлообменник 8.All evaporators 1 in Diagram 3 1a, 1b, 1c ... 1n are charged with a liquid working substance at a temperature lower than its boiling point. The boiling point of the working substance must be such that the heat source heats the work substance to a temperature higher than its boiling point in an external heat exchanger 8. Pumps 10, placed before and after each evaporator, ensure the movement of the boiling point. through the evaporators and the external heat exchanger, the direction being from the heat exchanger 8 to the evaporator 1a, from the evaporator 1a to the evaporator 1b, to 1c .... to 1n. From the last evaporator 1n the liquid working substance is collected with the liquefied gas vapor. and goes back to the external heat exchanger 8.

Течно работно вещество с температура по-висока от точката му на кипене постъпва в топлоизолираната част 17 (щрихованото на диаграма 3 е топлинна изолация) в изпарител 1а - ще го нарека първия изпарител. Това повишава температурата му и за ПТЕМЕ 7а има предпоставка да извърши работа. Течно р.в. с температура по-висока от точката му на кипене - топла част и студена част - топлообменници 21, поставени във всеки един изпарител назад във веригата изпарители 1Ь, 1с, ...1п с температура по13A liquid working substance with a temperature higher than its boiling point enters the heat-insulated part 17 (shown in diagram 3 is thermal insulation) in evaporator 1a - I will call it the first evaporator. This raises its temperature and for PTEME 7a there is a prerequisite to do the job. Fluid rv above its boiling point - hot part and cold part - heat exchangers 21 placed in each evaporator back into the evaporator circuit 1b, 1c, ... 1n with temperature 13

ниска от точката на кипене на р.в. (по условие). Работно вещество се изпарява в изпарител 1а и ПТЕМЕ 1а извършва работа. Газовете след ПТЕМЕ 1а преминават през топлообменниците 21 и отдават топлина на течното р.в. във всеки един изпарител. Заедно с това помпи 10 осигуряват циркулация на течно р.в. през изпарителите 1, като посоката е от първия 1а към втория 1Ь....до 1п, който ще го нарека последния изпарител. Така след изпарител 1а течното р.в. ще постъпва в изпарител 1Ь с по-ниска температура вследствие на работата, извършена от работното вещество в изпарител 1а. От изпарител 1Ь в изпарител 1с ще постъпва още по-студено р.в. вследствие на работата, извършена в предходните два изпарителя 1а и 1Ь. Едновременно с намаляването на температурата на течното р.в. ще намалява и температурата и на газообразното р.в., защото двете агрегатни състояния на р.в. топлообменят помежду си в всеки един изпарител. За най-ефективна работа дебитът на помпите 10 трябва да е такъв, че в последния изпарител1п трябва и течното и газообразното р.в. да са с температура близка до т.к. на работното вещество. Всички газове, излизащи от ПТЕМЕ 1а, 1Ь,1с...1п се събират в топлообменник 4. Там вследствие на работата на системата за преразпределяне на топлина ще ги охлаждаме до втечняване.lower than the boiling point of r.v. (by condition). The working substance was evaporated in evaporator 1a and PTHEME 1a performed the work. The gases after PTEME 1a pass through the heat exchangers 21 and transfer heat to the liquid stream. in each evaporator. In conjunction with the pumps 10, they provide circulation of liquid r.v. through the evaporators 1, the direction being from the first 1a to the second 1b .... to 1n, which I will call it the last evaporator. Thus, after evaporator 1a, the liquid b.p. will enter the evaporator 1b at a lower temperature as a result of the work done by the working substance in evaporator 1a. From evaporator 1b to evaporator 1c, an even colder flow will occur. due to the work done in the previous two evaporators 1a and 1b. Simultaneously with the decrease in the temperature of the liquid boiling point. will also reduce the temperature of the gaseous boiling water because the two boiling conditions of the boiling water heat exchange with each other in each evaporator. For the most efficient operation, the flow rate of the pumps 10 must be such that, in the last evaporator 1p, both the liquid and the gaseous steam are required. be at a temperature close to. of the working substance. All gases emitted from PTEME 1a, 1b, 1c ... 1n are collected in a heat exchanger 4. There, due to the operation of the heat redistribution system, we will cool them to liquefaction.

Както и при устройствата с повече от едно р.в., така и тук СПТ се състои от компресор 5, разширителен клапан 18 и топлообменници 4, 25 и 26. Топлообменниците 4, 25 и 26 на СПТ са заредени с вещество с точка на кипене по-ниска от точката на кипене на р.в. на агрегата.Вследствие на работата на компресор 5 и разширителен клапан 18 в топлообменник 4 работното вещество на СПТ се разширява и ще отнема топлина от р.в. на устройството съгласно изобретението. В топлообменници 25 и 26 работното вещество на СПТ се компресира и отдава топлина съответно на течното р.в. на устройството, излизащо от топлообменник 4 в топлообменник 25, а в топлообменник 26 р.в. на СПТ отдава топлина наAs with devices with more than one rpm, here the SDR consists of a compressor 5, an expansion valve 18 and heat exchangers 4, 25 and 26. The SDR heat exchangers 4, 25 and 26 are loaded with a boiling point substance. lower than the boiling point of r.v. Due to the operation of the compressor 5 and the expansion valve 18 in the heat exchanger 4, the SPT working substance expands and will take heat from the boiler. of the device according to the invention. In heat exchangers 25 and 26, the SPT working substance is compressed and heat is transferred to the liquid stream, respectively. of the device exiting the heat exchanger 4 into the heat exchanger 25 and in the heat exchanger 26 b.c. SPT gives off heat to

II

р.в. на устройството в последния изпарител 1п. Регулируемите клапани 16 на СПТ трябва да са така настроени, че температурата на течното р.в. след топлообменник 25 да е еднаква с темературата на работното вещество в последния изпарител 1п. Работното вещество, излизащо от последния изпарител 1п се събира с втечнените газове след топлообменник 25 и излиза от топлоизолираната част, за да топлообменя с източника на топлина в топлообменник 8. В първия изпарител 1а ще постъпва течно работно вещество с температура по-висока от точката му на кипене, а на изхода ще имаме течно работно вещество с температура близка до точката му на кипене. Тази разлика обуславя полезната механична енергия.rv of the device in the last evaporator 1n. The adjustable valves 16 of the SPT must be so adjusted that the temperature of the liquid b.p. after the heat exchanger 25 be the same as the temperature of the working substance in the last evaporator 1n. The working substance exiting the last evaporator 1n is collected with the liquefied gases after the heat exchanger 25 and exits the heat-insulated part to heat exchange with the heat source in the heat exchanger 8. In the first evaporator 1a there will be a liquid working substance at a temperature higher than its point. at boiling point, and at the outlet we will have a liquid working substance with a temperature close to its boiling point. This difference determines the useful mechanical energy.

При стартиране и в някои случаи можем да подаваме течно р.в. към всеки един изпарител чрез системата за паралелно подаване на р.в. 24. Системата за паралелно подаване на работно вещество към всеки един изпарител е топлинно изолирана от околната среда и от източника на топлина. Помпите 10 след последния изпарител 1п и след топлообменник 4 подават течно р.в. към всеки един изпарител. Чрез регулируеми клапани 16 на системата за паралелно подаване на работно вещество настройваме постъпващите количества р.в. към всеки един изпарител. Чрез затваряне и отваряне на затварящите клапани 19 на системата за паралелно подаване на р.в. към всеки един изпарител 24 можем да прекъсваме подаването на р.в. към даден изпарител от помпите 10.At startup, and in some cases, we can feed the p.o. to each evaporator by means of the parallel feed system. 24. The system for the parallel supply of a working substance to each evaporator is thermally insulated from the environment and from the heat source. The pumps 10 after the last evaporator 1n and after the heat exchanger 4 supply liquid r.p. to each evaporator. With the adjustable valves 16 of the parallel feed system, we adjust the incoming flow rates. to each evaporator. By closing and opening the closing valves 19 of the parallel feeder system. to any one evaporator 24 we can interrupt the supply of boiling water. to a pump evaporator 10.

На диаграма Зс съм изобразил един възможен вариант, при който компресор 20 нагнетява всички събрани газове от преобразувателите на топлина в механична работа в топлообменник 26, който се намира в последния изпарител 1п. Всички газове от ПТЕМЕ 7а,7Ь,7с...7п се събират и компресор 20 ги нагнетява до втечняване в топлообменник 26. Топлината получена при втечняването им се отдава на течното р.в. което се намира в изпарител 7п. Втечнените газове се събират с течното р.в., което излиза от последния изпарител и помпи 10 го отвеждат в топлообменник 8, където топлообменя с източника на топлина.Това е още един възможен вариант за ефективна работа на устройството - компресор 20 затваря цикъла на работното вещество вместо система за преразпределяне на топлина.In diagram 3c, I have depicted one possible embodiment in which the compressor 20 injects all the collected gases from the heat converters into mechanical operation in a heat exchanger 26 located in the last evaporator 1n. All the gases from PTEME 7a, 7b, 7c ... 7n are collected and the compressor 20 is forced to liquefy them in a heat exchanger 26. The heat obtained upon their liquefaction is transferred to the liquid boiling point. which is in the evaporator 7p. The liquefied gases are collected by the liquid boiler which exits the last evaporator and the pumps 10 take it to a heat exchanger 8 where it is exchanged with the heat source. This is another possible option for the effective operation of the device - the compressor 20 closes the cycle of the operating substance instead of heat redistribution system.

На диаграма 3ά са представени изпарители 1с и 1п с топлообменниците 21 за топлообмен между газовете, излизащи от всеки един ПТЕМЕ 7 и течното р.в. във всеки един изпарител. За ПТЕМЕ 7а, който е към изпарител 1а, всеки един толообменник за газовете му, поставен в изпарителите назад във веригата, се означава - 21аЬ, 21ас....21ап. Съответно за ПТЕМЕ 7Ь топлообменниците 21 се означават както следва 21 Ьс, 21Ьс1 21Ьп.Diagram 3ά shows the evaporators 1c and 1n with heat exchangers 21 for heat exchange between the gases emitted from each PTEEM 7 and the liquid boiling point. in each evaporator. For PTEME 7a, which is to evaporator 1a, each of its gas exchanger placed in the evaporators back in the chain is denoted - 21aB, 21as .... 21ap. Accordingly, for TEME 7b, the heat exchangers 21 are designated as follows 21bc, 21bc1 21bp.

Устройство с повече от едно работно вещество и топлообмен между течното и газообразно състояние на последното работно вещество с многократно преобразуване на топлина в механична енергияDevice with more than one working substance and heat exchange between the liquid and gaseous states of the last working substance with repeated conversion of heat into mechanical energy

На диаграма 4 е изобразен един комбиниран вариант между устройство с повече от едно р.в. и устройство с топлообмен между течното и газообразното агрегатно състояние на последното р.в. . На диаграма 4 устройството е с две работни вещества, но логично могат да бъдат повече. Последното р.в.( независимо колко са на брой работните вещества) ще извършва работа многократно и течното р.в. ще топлообменя с газообразното р.в..Figure 4 depicts a combined variant between a device with more than one rpm. and a device with a heat exchange between the liquid and gaseous state of the last bw. . In diagram 4, the device has two working substances, but logically there can be more. The last bw (no matter how many working substances) will perform the job repeatedly and the liquid bw will heat exchange with the gas vapor.

Изпарител 1 на диаграма 4 е зареден с течно работно вещество, което източникът на топлина нагрява до температура по-висока от точката му на кипене - първо р.в.. Изпарители 2Ь, 2с, 2ά.....2п са заредени с друго течно работно вещество с точка на кипене по-ниска от т.к. на първото р.в. алфавторо р.в. бета. Първоначално сме охладили второто р.в. бета до температура по-ниска от точката му на кипене. На диаграма 4 използвам околната среда като източник на топлина и р.в. алфа в изпарител 1 е сEvaporator 1 in Diagram 4 is charged with a liquid working substance which the heat source heats to a temperature higher than its boiling point - first rw. Evaporators 2b, 2c, 2a ..... 2n are charged with another liquid working substance with a boiling point lower than b.p. on the first rv alfavto rv beta. Initially, we cooled down the second bw. beta to a temperature lower than its boiling point. In diagram 4 I use the environment as a source of heat and water. the alpha in evaporator 1 is c

......

температура равна на температурата на околната среда вследствие на топлообмен чрез радиатор 23. Както на диаграма 1 (устройство с две р.в.), при отваряне на клапан 15 за ПТЕМЕ 6 има предпоставка да извърши работа - има разлика в температурата между топла и студена част. Газовете, излизащи от ПТЕМЕ 6, се втечняват в топлообменник 21, който е в изпарител2Ь поради ниската температура(предварително зададена). След топлообмена между първото р.в. алфа и второто р.в. бета, извършен в изпарител 2Ь, количествата на веществата са такива че първото р.в. алфа е с температура по-ниска от точката му на кипене, а температурата на второто р.в. бета се е повишила над точката му на кипене. Помпа 9 осигурява циркулацията след втечняването на първото р.в. алфа в топлообменник 21 през топлообменник 8 до изпарител 1.temperature equal to the ambient temperature due to heat exchange through a radiator 23. As in Diagram 1 (two-tier device), when opening valve 15 for PTEME 6 there is a prerequisite for operation - there is a difference in temperature between hot and cold part. The gases emitted from PTEME 6 are liquefied in a heat exchanger 21 which is in the evaporator 2b due to the low temperature (preset). After the heat exchange between the first b.c. alpha and second r.v. beta, performed in evaporator 2b, the amounts of the substances are such that the first p.v. the alpha has a temperature lower than its boiling point and the temperature of the second r.v. beta has risen above its boiling point. Pump 9 provides circulation after liquefaction of the first r.v. alpha in heat exchanger 21 through heat exchanger 8 to evaporator 1.

Както при варианта с многократно извършване на работа с едно р.в. и топлообмен между двете агрегатни състояния, топлината, която второто вещество бета е получило от първото р.в. алфа създава предпоставка за ПТЕМЕ 7Ь, 7с, 7ά, ...7п да извършат работа, тъй като помпи 10 движат течното р.в. от изпарител 2Ь към изпарител 2с....към изпарител 2п. Газообразното р.в. топлообменя във всеки един изпарител назад във веригата изпарители с течното р.в. чрез топлообменници 21, поставени в изпарителите.Газовете от всички ПТЕМЕ 7Ь, 7с, 7ά....7η се събират и постъпват в топлообменник 4 , където се втечняват поради ниската температура, осигурявана от системата за преразпределяне на топлина. Топлообменниците 4, 25 и 26 са заредени с вещество с точка на кипене пониска от т.к. на последното р.в. на устройството.Вследствие на работата на компресор 5 и разширителен клапан 18 р.в. на СПТ се разширява в топлообменник 4 и отнема топлина и се компресира в топлообменници 25 и 26 и там отдава топлина. Топлината, която разширяващото се р.в. на СПТ в топлообменник 4 отнема от газовете на последното р.в. на агрегата, се • 4 у Λ · · · ·As with the one-barrel multiple-run option. and heat exchange between the two aggregate states, the heat received by the second substance beta from the first r.v. alpha creates a prerequisite for PTEME 7b, 7c, 7ά, ... 7p to do the job, since pumps 10 move the liquid r.v. from evaporator 2b to evaporator 2c .... to evaporator 2n. The gaseous gas heat exchange in each evaporator back into the evaporator circuit with the liquid boiling point. by means of heat exchangers 21 placed in the evaporators. The gases of all PTEME 7b, 7c, 7ά .... 7η are collected and fed into the heat exchanger 4 where they are liquefied due to the low temperature provided by the heat redistribution system. The heat exchangers 4, 25 and 26 are loaded with a substance with a boiling point lower than b.p. of the last r.v. Due to the operation of the compressor 5 and the expansion valve 18 rpm. of SPT expands in heat exchanger 4 and takes away heat and is compressed into heat exchangers 25 and 26 and there gives off heat. The heat that the expanding b.c. of SDR in heat exchanger 4 takes away from the gases of the last bw of the unit, is • 4 in Λ · · · ·

• · ·· ·· · отдава на работното вещество, което е в последния изпарител 1п чрез топлообменник 26 и на втечнените газове в топлообменник 25.Gives to the working substance which is in the last evaporator 1n through a heat exchanger 26 and to the liquefied gases in the heat exchanger 25.

Регулируемите клапани 16 на СПТ са така настроени, че температурата на втечнените газове след топлообмена с компресираното р.в. на СПТ в топлообменник 25 да се изравни с температурата на последното р.в. на агрегата в последния изпарител 1п. Течното р.в., излизащо от последния изпарител 1п и втечнените газове, излизащи от топлообменник 25, се събират и помпите 10 отвеждат последното течно работно вещество в изпарител 2Ь, за да топлообменя с първото р.в. алфа в изпарител 26 .The adjustable valves 16 of the SPT are so adjusted that the temperature of the liquefied gases after the heat exchange with the compressed r.v. of SDR in heat exchanger 25 to be equalized with the temperature of the last bw of the unit in the last evaporator 1n. The liquid vapor exiting the last evaporator 1n and the liquefied gases leaving the heat exchanger 25 are collected and the pumps 10 take the last liquid working substance into the evaporator 2b to exchange heat with the first evaporator. alpha in evaporator 26.

За всяка една диаграма и за всеки един вариант на устройството важи:For each chart and for each variant of the device, the following applies:

- Всички елементи в топлинно изолираната част - 17 на всички диаграми е топлинна изолация, са топлинно изолирани от околната среда и са топлинно изолирани помежду си. По възможност елементите в топлинно изолираната част да са направени от материали с ниска топлинна проводимост- All elements in the thermally insulated part - 17 of all diagrams are thermally insulated, thermally isolated from the environment and thermally insulated with each other. If possible, the elements in the thermally insulated part should be made of materials with low thermal conductivity

- Всички помпи 9, 10 са регулируеми - с електрическо задвижване и електронно регулиране на дебита им.- All pumps 9, 10 are adjustable - with electric drive and electronic flow control.

- Компресори 5, 20 са регулируеми - с елекрическо задвижване и електронно регулиране- Compressors 5, 20 are adjustable - electrically operated and electronically controlled

- Разширителен клапан 18 е регулируем - с електрическо задвижване и електронно регулиране- Expansion valve 18 is adjustable - electrically operated and electronically controlled

- Клапани 16 са електически регулируеми клапани- Valves 16 are electrically adjustable valves

- Клапани 15, 19 са елекрически- Valves 15, 19 are electrically operated

- Електрически генератор (динамо) 13, задвижван от двигателния вал, осигурява необходимата електрическа енергия за работата на електрическите елементи на устройството- An electric generator (dynamo) 13, driven by a motor shaft, provides the necessary electrical energy for the operation of the electrical elements of the device

- 12 на диаграмите са предавателни кутии. Предавателните кутии 12 служат за: 1. Свързване на ПТЕМЕ 6, 7 и динамо 13 с дигателния вал 11,- 12 of the diagrams are gearboxes. The gearboxes 12 are for: 1. Connecting the PTEME 6, 7 and the dynamo 13 to the shaft 11,

2. Включване / изключване на тези елементи от двигателния вал 11,2. Switching these elements on and off the motor shaft 11,

3. Задаване на различни обороти на въртене на всеки един елемент спрямо двигателния вал3. Set different rotation speeds of each element relative to the motor shaft

- 11 на диаграмите е двигателен вал- 11 of the diagrams is a motor shaft

- 14 на диаграмите е маховик- 14 of the diagrams is a flywheel

- 17 на всички диаграми е топлинна изолация- 17 of all diagrams is thermal insulation

- За всяко едно устройство съгласно изобретението източник на топлината, необходима за работата на устройството, освен околната среда може да е стандартен източник на топлина както, е изобразено на диаграма 1Ь (22 на диаграма 1Ь е например нагревател, горелка). Когато източникът на топлина има температура по-висока от температурата на околната среда, тръбите, по които течното работно вещество се отвежда до топлообменника (на всички диаграми 8), в който топлоизточникът нагрява работното вещество, трябва да са топлинно изолирани. Най-ефективно е по възможност и нагревателят да е топлинно изолиран от околната среда, за да не се губи енергия. Логично е да се изберат работното/работните вещества според температурата на топлоизточника.- For any device according to the invention, the heat source required for the operation of the device, in addition to the environment, may be a standard heat source as shown in diagram 1b (22 in diagram 1b is, for example, a heater, burner). When the heat source has a temperature higher than the ambient temperature, the pipes through which the liquid working substance is taken to the heat exchanger (in all diagrams 8) in which the heat source heats the working substance must be thermally insulated. It is most effective if possible that the heater is thermally insulated from the environment to avoid wasting energy. It is logical to choose the work (s) according to the temperature of the heat source.

- За всяко едно устройство един възможенвариант за втечняване на последното р.в. е като компресор (20 на диаграми 2с, Зс)компресира газовете на последното работно вещество до втечняване в последния изпарител - диаграми 2с и Зс- For each device, one possible variant to liquefy the last p.v. is like a compressor (20 in diagrams 2c, 3c) compresses the gases of the last working substance until liquefaction in the last evaporator - diagrams 2c and 3c

- Ефективно устройство съгласно изобретението може да бъде изпълнено с повече от едно работно вещество , като всички или кое да е р.в. работи/работят по метода с топлообмен между течното и газообразното агрегатно състояние. Всяко едно вещество с по-ниска точка на кипене затваря цикъла на предходното, като топлобменя с газовете му и ги охлажда до втечняване, а на последното работно вещество затваряме •ι • Μ· цикъла като извършваме работа върху газовете му с компресор или със система за преразпределяне на топлина.- An effective device according to the invention may be provided with more than one working substance, all or any of its parts. works / works by the method of heat exchange between liquid and gaseous state. Each substance with a lower boiling point closes the cycle of the previous one by heat exchange with its gases and cools them to liquefaction, and on the last working substance we close the cycle by performing work on its gases with a compressor or with a system for redistribution of heat.

Изложеното по-горе описание на изобретението е само примерно и не се ограничава до дадените примери, които са илюстративни и служат за поясняване на изобретението и в никакъв случай не следва да ограничават неговия обхват.The foregoing description of the invention is by way of example only and is not limited to the foregoing examples, which are illustrative and are intended to illustrate the invention and should in no way be construed as limiting its scope.

Claims (10)

ПРЕТЕНЦИИ 1/ Метод за преобразуване на топлинна енергия в механична енергия с извършване на топлинните процеси в топлоизолирана среда, включващ етапи на:1 / Method for converting thermal energy into mechanical energy by performing thermal processes in a heat-insulated medium, comprising the steps of: - въвеждане на течно работно вещество през външен топлообменник (9);- introducing a liquid working substance through an external heat exchanger (9); - изпаряване на течното работно вещество в изпарители;- evaporation of the liquid working substance in evaporators; - пропускане на изпареното газообразно работно вещество през преобразувател на енергията на газообразното вещество в механична енергия;- passing the evaporated gaseous working substance through an energy converter of the gaseous substance into mechanical energy; - задвижване на вал (8);- shaft drive (8); - компресиране и втечняване на газообразното работно вещество в затворен цикъл, характеризиращ се с това, че цикълът на изпаряване и втечняване на работно вещество се извършва с множество работни вещества, всяко от които циркулира в свой собствен отделен кръг като извършва работа, с това, че при стартиране на всеки кръг за извършване на работа на всяко работно вещество то е в течно състояние, като точката на кипене на първото работно вещество е по-ниска от температурата на топлоизточника, с това, че всяко следващо работно вещество е с температура на кипене, която е по-ниска от температурата на кипене на предходното работно вещество и затваря кръга на предходното работно вещество с това, че работният цикъл на последното работно вещество се затваря чрез извършване на работа.- compressing and liquefying the gaseous work substance in a closed cycle, characterized in that the cycle of evaporation and liquefaction of the work substance is carried out with a plurality of work substances, each of which circulates in its own separate circle by performing the work, at the start of each cycle for the operation of each working substance, it is in a liquid state, the boiling point of the first working substance being lower than the temperature of the heat source, with each subsequent working substance having a temperature of a boiling run that is lower than the boiling temperature of the previous work substance and closes the circle of the previous work substance by closing the work cycle of the last work substance by performing work. Заявка № 112021Application No. 112021 2/ Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че работните вещества са 2.Method according to claim 1, characterized in that the working substances are 2. 3/ Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че работните вещества са 3.Method according to claim 1, characterized in that the working substances are 3. 4/ Метод за преобразуване на топлинна енергия в механична с извършване на топлинните процеси в топлоизолирана среда, включващ етапи на:4 / A method for converting thermal energy into mechanical energy by performing thermal processes in a heat-insulated medium, comprising the steps of: - въвеждане на течно работно вещество през външен топлообменник (9);- introducing a liquid working substance through an external heat exchanger (9); - изпаряване на течното работно вещество в изпарители;- evaporation of the liquid working substance in evaporators; - пропускане на изпареното газообразно работно вещество през преобразувател на енергията на газообразното вещество в механична енергия;- passing the vaporized gaseous working substance through an energy converter of the gaseous substance into mechanical energy; - задвижване на вал (8);- shaft drive (8); - компресиране и втечняване на газообразното работно вещество в затворен цикъл, характеризиращ се с това, че изпареното газообразно работно вещество от всеки изпарител е отделено от течното работно вещество и е отделено от изпареното газообразно работно вещество от всеки предходен изпарител.- compressing and liquefaction of the gaseous working substance in a closed cycle, characterized in that the evaporated gaseous working substance from each evaporator is separated from the liquid working substance and is separated from the evaporated gaseous working substance from each previous evaporator. 5/ Метод съгласно претенция 1-4, характеризиращ се с това, че само газовете на последното работно вещество са отделени от течното му състояние и от изпарените газове на последното работно вещество от всеки предходен изпарител.The method according to claim 1-4, characterized in that only the gases of the last working substance are separated from its liquid state and from the evaporated gases of the last working substance from each previous evaporator. Заявка № 112021Application No. 112021 6/ Устройство за преобразуване на топлинна енергия в механична с извършване на топлинните процеси в топлоизолирана среда, включващо:6 / A device for converting thermal energy into mechanical energy by performing thermal processes in a heat-insulated medium, including: - външен топлообменник- external heat exchanger - изпарител на работното вещество- evaporator of the working substance - преобразувател на енергията на изпареното газообразно работно вещество в механична енергия,,- the energy converter of the evaporated gaseous working substance into mechanical energy, - компресор- compressor - вал характеризиращо се с това, че първо работно вещество е с възможност за циркулация в кръга, определен от външния топлообменник (8), изпарител (1), преобразувател на енергия (6) и топлообменник (2а), газообразно второ работно веществое с възможност за циркулация в кръга, определен от топлоомбенник (2а), изпарител (За), преобразувател на енергия (7а), топлообменник (2), течно второ работно вещество е с възможност за циркулация в кръга топлоомбенник (2а) и изпарител (За), газообразно последно работно вещество е с възможност за циркулация в кръга, определен от изпарител (3), преобразувател на енергия (7), топлообменник (4) и топлообменник (25) и течно последно работно вещество е с възможност за циркулация в кръга, определен от топлообменник (2) и изпарител (3), и всички кръгове на работните вещества са отделени един от друг, и с това, че цялото устройство с изключение на външния топлообменник (8) е в топлинно изолирано от околната среда.- a shaft characterized in that the first working substance is circulating in the circuit defined by the external heat exchanger (8), the evaporator (1), the energy converter (6) and the heat exchanger (2a), the gaseous second working substance with the possibility for circulation in the circuit defined by the heat exchanger (2a), the evaporator (3a), the energy converter (7a), the heat exchanger (2), the circulating fluid of the second heat exchanger (2a) and the evaporator (3a), gaseous last working substance with circulating possibility, front flax from evaporator (3), energy converter (7), heat exchanger (4) and heat exchanger (25) and liquid last working substance is circulable, determined by heat exchanger (2) and evaporator (3), and all the working substance circuits are separated from each other, with the exception that the entire device except the external heat exchanger (8) is thermally insulated from the environment. 7/ Устройство съгласно претенция 6, характеризиращо се с това, че включва още радиатор (23).Apparatus according to claim 6, further comprising a radiator (23). зwith Заявка № 112021Application No. 112021 8/ Устройство съгласно претенции 6 и 7, характеризиращо се с това, че и външният топлообменник (8) е топлинно изолиран от околната среда и е подгряван от горелка.Apparatus according to claims 6 and 7, characterized in that the external heat exchanger (8) is also thermally insulated and heated by a burner. 9/ Устройство съгласно претенция 6-8, характеризиращо се с това, че включва система за преразпределяне на топлината, съставена от топлообменник (4), топлообменници (25, 26), компресор (5) и разширителен клапан (18), като системата за преразпределение на топлината има собствено работно вещество с точка на кипене по-ниска от точката на кипене на последното работно вещество.Apparatus according to claim 6-8, characterized in that it includes a heat redistribution system consisting of a heat exchanger (4), heat exchangers (25, 26), a compressor (5) and an expansion valve (18), such as redistribution of heat has its own working substance with a boiling point lower than the boiling point of the last working substance. 10/ Устройство съгласно претенция 6-8, характеризиращо се с това, че включва компресор (20).Apparatus according to claim 6-8, characterized in that it includes a compressor (20).
BG112021A 2015-05-26 2015-05-26 Method and device for thermal conversion into mechanical energy in a thermally insulated medium BG112021A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG112021A BG112021A (en) 2015-05-26 2015-05-26 Method and device for thermal conversion into mechanical energy in a thermally insulated medium

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG112021A BG112021A (en) 2015-05-26 2015-05-26 Method and device for thermal conversion into mechanical energy in a thermally insulated medium

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BG112021A true BG112021A (en) 2017-11-30

Family

ID=63667483

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG112021A BG112021A (en) 2015-05-26 2015-05-26 Method and device for thermal conversion into mechanical energy in a thermally insulated medium

Country Status (1)

Country Link
BG (1) BG112021A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2522262C2 (en) Thermoelectric energy accumulation system, and thermoelectric energy accumulation method
US12085315B2 (en) Elastocaloric heat recovery in a heat pump / refrigeration system using a pump mechanism
US20110271676A1 (en) Heat engine with cascaded cycles
EP2390473A1 (en) Thermoelectric energy storage system and method for storing thermoelectric energy
US20100083658A1 (en) Heat engine improvements
RU2019107151A (en) DEVICE AND METHOD OF THERMODYNAMIC CYCLE
CA2997573C (en) Orc for transforming waste heat from a heat source into mechanical energy and compressor installation making use of such an orc
WO2014122515A2 (en) A rankine cycle apparatus
EP2391846A1 (en) Continuously-operated metal hydride hydrogen compressor, and method of operating the same
CN108779685A (en) Device and method for supplying electrical and/or mechanical, heating and/or cooling power
US12467678B2 (en) Heat pump and housing for a heat pump
Kazimierski et al. Comparison of the externally heated air valve engine and the helium Stirling engine
BG112021A (en) Method and device for thermal conversion into mechanical energy in a thermally insulated medium
AU2022384823B2 (en) Thermal oscillation systems
US20200277881A1 (en) System and process for transforming thermal energy into kinetic energy
Török et al. Quasi-izothermal compressors and expanders with liquid piston
KR101623418B1 (en) stirling engine
CN113217110A (en) Piston steam engine
US10233788B1 (en) Method and apparatus utilizing thermally conductive pumps for conversion of thermal energy to mechanical energy
CN113217133A (en) Method for improving heat efficiency of steam engine by cyclic working
RU152295U1 (en) CRYOGENIC MOTOR UNIT (OPTIONS)
JPH09287518A (en) Stirling engine having thermal expansion chamber on high temperature side
KR20120080522A (en) Stirling cycle based heat engine system
WO2018097742A1 (en) Method for operating systems having an external supply of heat, based on the principle of fragmenting a working medium, and device for implementation of same
WO2015051424A1 (en) Device and method for converting thermal energy into mechanical energy