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DE2648800A1 - Waermeuebertragungselement - Google Patents

Waermeuebertragungselement

Info

Publication number
DE2648800A1
DE2648800A1 DE19762648800 DE2648800A DE2648800A1 DE 2648800 A1 DE2648800 A1 DE 2648800A1 DE 19762648800 DE19762648800 DE 19762648800 DE 2648800 A DE2648800 A DE 2648800A DE 2648800 A1 DE2648800 A1 DE 2648800A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
enclosure
heater
chamber
metal
heater tube
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
DE19762648800
Other languages
English (en)
Inventor
Louis Joseph Danis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eaton Corp
Original Assignee
Eaton Corp
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 Eaton Corp filed Critical Eaton Corp
Publication of DE2648800A1 publication Critical patent/DE2648800A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2243/00Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
    • F02G2243/02Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes having pistons and displacers in the same cylinder

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Description

Eaton Corporation, 100 Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114, V.St.A.
Wärmeübertragungselement
Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmeübertragungselement, welches insbesondere in Heißgasumschlxeßungen verwendet werden kann. Die Erfindung bezieht sich ferner auf bei Heißgasmotoren verwendbare Erhitzerköpfe.
Derzeitige Heißgasmotoren, insbesondere Stirling-Motoren, besitzen überlicherweise einen Erhitzerkopf mit einer Vielzahl von einen kleinen Durchmesser aufweisenden Metallerhitzerrohren, die in einer komplizierten Anordnung ausgebildet sind. Die Rohre sind hartgelötet oder geschweißt, um eine geschlossene Schleife zu bilden. Die Anordnung der Erhitzerrohre ist mit einem unter Druck stehenden Arbeitsgas gefüllt, welches auf einem hohen Druck von beispielsweise 150 bis 200 Atmosphären gehalten wird.
Während des Betriebs werden Verbrennungsgase über die Erhitzerrohre geleitet; ein Teil der Wärme der Verbrennungsgase wird durch Wärmeleitung durch das Metallrohr auf das Arbeitsgas
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übertragen. Die abwechselnde Erhitzung und Abkühlung des Arbeitsgases treibt den Arbeitskolben an.
Die Verbrennungsgase in einem Verbrennungsmotor können außerordentlich oxydierend wirken, und zwar wegen der großen vorhandenen Mengen an Sauerstoff und Kohlenstoffmonoxyd. Die Verbrennungsgase enthalten ebenfalls Schwefeloxyde und Schwermetalloxyde. Demgemäß muß die Erhitzerrohroberfläche, die den Verbrennungsgasen ausgesetzt ist, gegenüber einer oxydierenden und korrodierenden Wirkung von Sauerstoff, Schwefel und Oxyden widerstandsfähig sein.
Der Druck des Arbeitsgases macht es erforderlich, daß die Erhitzerrohre auch hohen Innendrücken bei erhöhten Temperaturen von beispielsweise 1300 bis 14000F (ungefähr 705 bis 76O°C) standhalten. Die Kombination von hohem Druck und Wärme macht ein stark kriechbeständiges Material zur Umschließung des Arbeitsgases erforderlich.
Das Rohr muß auch das Gas bei den Betriebstemperaturen und Drücken zurückhalten. Dies macht es erforderlich, daß das Rohrmaterial eine niedrige Gaspermeabilität besitzt. Da Helium und Wasserstoff im allgemeinen als Arbeitsgase verwendet werden, muß das Erhitzerrohr relativ dicht und undurchdringlich sein. Wasserstoff ist das bevorzugte Gas und es ist daher zweckmässig, daß das Rohr gegenüber Wasserstoff nicht permeabel ist.
Die Kombination aus einer oxydierenden Atmosphäre und hohen Kriechbedingungen schränkt die möglichen Materialien und Betriebstemperaturen bekannter Motoren stark ein. Beispielsweise besitzt rostfreier Stahl einen guten Oxydations- und Korrosions-Widerstand, weist aber eine hohe Kriechrate dann auf, wenn er fortlaufend bei 65O°C und 100 Atmosphären Druck verwendet wird. Molybdän und Wolfram behalten ihre Festigkeit und ihren Kriechwiderstand bei hohen Temperaturen bis 1500°C oder mehr, werden aber schnell von Sauerstoff und Oxyden angegriffen, was ihre Nutz lebensdauer sehr kurz, macht.
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Wegen dieser materialmäßigen Einschränkungen konnten bekannte Erhitzerrohre nur bei niedrigen Betriebstemperaturen von 1300 bis T400°F arbeiten und besaßen einen niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten.
Wegen ihrer niedrigen Wärmeübertragungseigenschaften waren bei bekannten Systemen viele Erhitzerrohre erforderlich. Es waren oftmals mehrere Dutzend Erhitzerrohre pro Zylinder vorhanden. Der Zusammenbau des Erhitzerkopfes machte die Bildung und Abdichtung von Dutzenden von Erhitzerrohren erforderlich, um eine im wesentlichen wasserstoffundurchdringliche Anordnung zu bilden. Die Herstellungskosten für die Ausbildung eines derartigen Erhitzerkopfes sind beträchtlich.
Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, einen Erhitzerkopf vorzusehen, der weniger Erhitzerrohre benötigt und einen einfacheren Aufbau zur Folge hat. Darüber hinaus soll die weniger komplizierte Anordnung kostengünstiger zusammenbaubar sein. Neben dem Ziel der leichteren Zusammenbaubarkeit sowie der geringen Kosten hat sich die Erfindung zum Ziel gesetzt, einen Erhitzerkopf für Heißgasmotoren vorzusehen, der verbesserte thermische Übertragungseigenschaften aufweist. Ferner bezweckt die Erfindung, einen Erhitzerkopf vorzusehen, der für den Betrieb bei höheren Betriebstemperaturen als derzeit verfügbare Erhitzerköpfe arbeitet.
Ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung besteht im Vorsehen eines Erhitzerrohres, welches zur Verwendung in Erhitzerköpfen geeignet ist, die an einem Motorblock befestigt sind. Das Erhitzerrohr umfaßt eine Umschließung mit einer Aussenoberfläche, die geeignet ist, heißen Verbrennungsgasen ausgesetzt zu werden, und die einen Innenhohlraum umfaßt. Innerhalb des Hohlraums ist ein für Gas nicht permeabler, eine hohe Festigkeit besitzender Behälter angeordnet. Der Behälter und die Umschließung sind abgedichtet, um eine Kammer zu bilden, und es wird ein eine niedrige Schmelztemperatur aufweisendes Metall oder eine Legierung in der Kammer verwendet, um die Wärmeleitungsübertragung von der
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Umschließung zum Behälter zu erleichtern.
Ein Arbeitsgas wird auf einer erhöhten Temperatur innerhalb des eine hohe Festigkeit aufweisenden Behälters gehalten, wobei sich das Arbeitsgas in Strömungsmittelverbindung mit dem Leistungskolben des Wärmemotors befindet.
Bei diesem Aufbau ist die äußere Umschließung den Verbrennungsgasen ausgesetzt, aber nicht dem hohen Druck des Arbeitsgases. Die Umschließung arbeitet normalerweise im Bereich von 5 bis 15 Atmosphären. Es können daher bekannte Hochtemperaturlegierungen, die der Oxydation widerstehen, zur Herstellung der Umschließung verwendet werden, da die Kriechprobleme nicht von besonders ernster Natur sind. Dies gestattet die Verwendung von verhältnismäßig billigen auf Eisen und Nickel basierenden Legierungen, die oxydationsbeständiger sind als die bislang verwendeten Legierungen. Darüber hinaus erlauben die Hochtemperaturlegierungen höhere Betriebstemperaturen, weil das Material für gute Hochtemperaturoxydationseigenschaften ausgewählt werden kann.
Da der für Gas nicht durchdringbare, hochfeste Behälter innerhalb der Umschließung angeordnet ist, wird der Behälter den Oxydationszuständen nicht ausgesetzt. Daher kann der Behälter aus Materialien hergestellt werden, die bei hohen Temperaturen und Drücken fest sind, wie beispielsweise feuerfesten Materialien, die zur Verwendung in einer oxydierenden Atmosphäre nicht geeignet sind. Die hohe Festigkeit des Behälters macht diesen kriechbeständig bei Temperaturen bis zu ungefähr 200 Atmosphären und Temperaturen von ungefähr 2000 bis 22OO°F. Der Behälter ist im wesentlichen für Gas nicht permeabel (undurchdringlich), d.h. der Behälter gestattet keinen merklichen Verlust an Arbeitsgas während der zu erwartenden Betriebslebensdauer des Motors.
Die durch Verbindung der Umschließung und des Rohres gebildete Kammer enthält ein Metall oder eine Legierung, welche
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bzw. welches bei der Betriebstemperatur des Wärmeübertragungsgebildes eine Flüssigkeit wird und gute Mittel zur Wärmeübertragung von der Umschließung zum Rohr bildet. Derartige Metalle und Legierungen werden im folgenden insgesamt als Niedrigtemperatur-Metalle bezeichnet.
Die Kombination der verwendeten Materialien gestattet die Verwendung eines kostengünstigen einfachen Aufbaus, der bislang in Erhitzerrohren nicht verwendbar war, wobei darüber hinaus der Betriebswxrkungsgrad des Motors dadurch erhöht wird, daß höhere Betriebstemperaturen als bislang verwendet nunmehr möglich sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Erhitzerrohr zur Verwendung in einem Erhitzer für einen Stirling-Motor ausgebildet. Das Erhitzerrohr enthält ein Arbeitsgas und umfaßt teilweise eine Umschließung mit einer Aussenoberfläche, die dem heissen Verbrennungsgas ausgesetzt ist, und wobei die Umschließung ferner eine Innenbohrung aufweist. Ein zur Aufnahme eines Arbeitsgases geeignetes Rohr ist innerhalb der Umschließung angeordnet. Das Rohr ist für das Arbeitsgas relativ nicht permeabel und besitzt eine relativ hohe Festigkeit, um dem Arbeitsgasdruck zu widerstehen. Die Umschließung und das Rohr bilden eine ein geschlossenes Ende aufweisende Kammer, die mit einem bei niedriger Temperatur schmelzenden Metall gefüllt ist, welches die Wärme von der Umschließung auf das Rohr überträgt, und zwar in erster Linie durch Wärmeleitung durch die Flüssigkeit.
Die Kombination der Materialien im Erhitzerrohr schafft die oben erwähnten Vorteile bezüglich des Wärmeübertragerelements.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Umschliessung eine ausgedehnte Aussenoberfläche besitzen, die den Verbrennungsgasen ausgesetzt ist. Derartige Oberflächen können durch Rippen oder Wellungen an der Aussenoberfläche der Umschließung gebildet sein und liefern eine große Oberfläche für die Wärmeabsorption durch die Umschließung. Die Wellungen gestatten eine gewisse Biegung der Aussenoberfläche bei deren Erhitzung.
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Wenn das Wärmeübertragungsgebilde ein Erhitzerrphr zur Verwendung in Stirling-Motoren ist, so kann die ausgedehnte Aussenoberfläche eine größere Oberflächenfläche vorsehen. In der Tat kann das Oberflächenverhältnis der dem Verbrennungsgas ausgesetzten Aussenoberflache zur Innenoberfläche des eine hohe Festigkeit aufweisenden Rohres, welches dem Arbeitsgas ausgesetzt ist, ein Faktor von 3 zu 1 oder mehr sein. Verhältnisse von 10:1 sind leicht zu erreichen. Dies gestattet es, daß große Wärmeenergiemengen durch die Umschließung absorbiert und über das flüssige Metall auf das Arbeitsgas übertragen werden, was wiederum einen Erhitzerkopf mit höherem Wirkungsgrad zur Folge hat. Weil die freiliegende Fläche der Umschließung groß ist, sind weniger Erhitzerrohre zur Bildung eines betriebsfähigen Erhitzerkopfes erforderlich. Infolgedessen werden weniger Verbindungen benötigt, was die Zusammenbaukosten des Erhitzerkopfes vermindert und weniger Stellen für mögliche Fehler zur Folge hat. Wenn Zylinder mit kleinem Durchmesser in dem Heißgasmotor verwendet werden, so könnte in der Tat der Erhitzerkopf aus einem Element für jeden Zylinder bestehen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht ein Erhitzerrohr vor, mit dem eine Verbrennungskammer verbunden ist, und zwar an einer Stelle entfernt gegenüber dem Erhitzerrohr und zum Zwecke der Brennstoffverbrennung, wobei ein Transportrohr an den entgegengesetzten Enden die Verbindung mit einer Flüssigmetallkammer in dem Erhitzerrohr herstellt, um Erhitzerflüssigmetall in die Flüssigmetallkammer zu führen. Das Transportrohr und die Flüssigmetallkammer bilden eine geschlossene Schleife, durch welche ein flüssiges Metall fließt und Wärme von der Verbrennungskammer auf das Arbeitsgas überträgt. Durch Verwendung einer entfernt gelegenen Heizquelle kann eine große Anzahl von Erhitzerrohrenfür eine Vielzahl von Zylinderköpfen durch eine einzige Verbrennungskammer erhitzt werden. Dies gestattet eine einfachere Motorkonstruktion und vermindert demzufolge die Kosten und erhöht die Zuverlässigkeit.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sowie Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus den Ansprüchen sowie der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Stirling-Motorzylinders mit einem Verdrängerkolben (im folgenden kurz Verdränger genannt), einem Leistungskolben (im folgenden kurz Kolben genannt) und einer zugehörigen Wärmeübertragungsvorrichtung;
Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt des in Fig. 1 verwendeten Erhitzerrohres;
Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt eines abgewandelten Erhitzerrohres, welches zur Verwendung in Stirling-Motoren geeignet ist;
Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Erhitzerrohres mit ~ einer entfernt angeordneten Verbrennungskammer.
In Fig. 1 weist ein Zylinder 10 einen Kolben 12 und einen Verdränger 14 auf, die sich mit einer Phasendifferenz axial innerhalb des Zylinders bewegen. Der Kolben 12 und der Verdränger stehen mit einem Antriebssystem in Verbindung, wie beispielsweise mit einem Rhombenantrieb (nicht gezeigt) mittels einer Kolbenstange 16 und einer Verdrängerstange 18. Ein Kompressionsraum 19 ist zwischen dem Verdränger 14 und dem Kolben 12 vorhanden und steht in Stromungsmittelverbindung mit einem Expansionsraum 20 oberhalb des Verdrängers.
Erhitzerrohre 22 sind derart angeordnet, daß sich eine innere Reihe 23 und eine äußere Reihe 24 von Rohren ergibt, wobei die Rohre in zwei konzentrischen Kreisanordnungen angeordnet sind. Zwischen den Rohren jeder Kreisanordnung befindet sich ein Spalt 26, der als ein Durchlaß für die heißen Verbrennungsgase dient.
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Während des Betriebs gibt ein Brenner 2 8 Brennstoff in die Brennkammer 29 ab, wo der Brennstoff mit Luft vom Einlaß 30 zum Zwecke der Verbrennung gemischt wird. Der Verbrennstoff verbrennt in der Brennkammer 29 und tritt über Auslaß 32 aus.
Innerhalb eines Gehäuses 36 ist ein Regenerator 34 untergebracht. Der Regenerator 34 absorbiert Wärme vom erhitzten Arbeitsgas, wenn dies vom Expansionsraum 20 in die Kompressionszone 19 läuft, und gibt absorbierte Wärme an das gekühlte Arbeitsgas dann ab, wenn dies über Rohre 22 in den Expansionsraum 20 zurückgedrückt wird. Der Regenerator 34 hält einen substantiellen Anteil der vom Arbeitsgas absorbierten Wärme zurück , so daß keine Wärme in die kältere Kompressionszone 19 (kalter Raum) übertragen wird.
Durch die Verwendung der verbesserten Erhitzerrohre wird ein verbesserter Erhitzerkopf gebildet, wie dies im einzelnen in Fig. 2 und 3 dargestellt ist. In den Fig. 2 und 3 ist ein hochfestes, gasundurchlässiges (für Gas nicht permeables) Rohr 40 derart ausgebildet, daß das eine Ende 41 des Rohres in die Expansionskammer 2O des Zylinders 10 führt. Das andere Ende 42 des Rohres 40 führt in den Regenerator 34. Das Rohr 40 kann ein Arbeitsgas, wie beispielsweise Wasserstoff oder Helium, bei hohen Drücken enthalten. Die Drücke im Rohr 40 liegen im allgemeinen zwischen 1OO und 200 Atmosphären (1,01 χ 10 bis 2,02 χ 1O7N/m2) oder höher bei Betriebstemperaturen von 23OO°F (126O°C). Das Rohr 4O nimmt die gesamte Kraft des Arbeitsgases auf und überträgt im wesentlichen keinen Druck auf seine darum herum liegende Umgebung.
Die allgemein für das Rohrteil des Erhitzerrohrs geeigneten Materialien sind Metalle, Legierungen oder feuerfeste, d.h. refraktäre Materialien, die ihre Festigkeit bei hohen Temperaturen beibehalten. Einige Beispiele sind Wolfram, Molybdän, Niob und Legierungen davon. Wegen seiner geringen Kosten relativ zu anderen refraktären oder schwer schmelzbaren Metallen wird Molybdän bevorzugt. Es sind nur kleine Mengen dieser Metalle erforderlich, um die Rohre herzustellen, so daß die Kosten der Verwendung dieser Metalle nicht zu hoch sind. Diese Metalle besitzen eine
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bekannte hohe Festigkeit, aber die vorhandene oxydierende Atmosphäre hat ihre Verwendung bei Stirling-Motoren verhindert.
Das für Gas nicht durchdringbare gekrümmte Rohr 40 ist von einer Umschließung 44 umgeben, die aus einer Legierung besteht, welche gegenüber Oxydation und Korrosion beständig ist, und zwar selbst bei erhöhten Temperaturen von beispielsweise bis zu 2300 F(1260 C). Da das Rohr 40 den Druck des Arbeitsgases aufnimmt, ist die Umschließung 44 nur einem geringen Druck in der Größenordnung von
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5 bis 20 Atmosphären (5,0 χ 10 bis 2,02 χ 10 N/m ) ausgesetzt. Daher ist der Kriechvorgang hier kein ernstes Problem, verglichen mit bekannten Vorrichtungen. Dies ermöglicht es, daß die Umschliessungsmaterialien in erster Linie auf der Basis des Oxydationswiderstandes ausgewählt werden können, und es erhöht die Anzahl der verfügbaren Materialien.
Die Umschließung kann aus zahlreichen oxydationsbeständigen Legierungen, wie beispielsweise rostenfreien Stählen, hergestellt sein. Es können ebenfalls korrosionsbeständige Nickel- und Kobalt-Legierungen verwendet werden, von denen viele weniger teuer sind als die zur Zeit verwendeten bei hoher Temperatur kriechbeständigen Legierungen. Es können auch kleine Mengen dieser Materialien verwendet werden, was die Verwendung teurer Materialien ermöglicht, ohne daß ein entsprechender Kostenanstieg beim fertigen Rohr in Erscheinung tritt.
Die Umschließung 44 kann, wie in Fig. 3 gezeigt, gewellt sein, um eine Vielzahl von Rippen 45 zu bilden, die hier als Radialrippen dargestellt sind, obwohl auch Longitudinalrippen annehmbar sind. Die Aussenoberflächen der Rippen 45 sehen eine ausgedehnte Oberflächenfläche vor, um die Wärme von den Verbrennungsgasen zu absorbieren. Die ausgedehnte Oberfläche kann ohne weiteres bis zu zehnmal mehr Oberfläche ergeben als eine normale glatte Oberfläche, was demgemäß der gewellten Oberfläche eine stark erhöhte Wärmeabsorptionskapazität erteilt.
Die Umschließung 44 und das Rohr 40 sind an den Enden 41, 42 abdichtend verbunden, beispielsweise durch Hartlöten eines Stopfens 43 zwischen der Umschließung und dem Rohr, um so eine Kammer 46 zu bilden. Die Kammer 46 ist mit einem bei niedriger
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Temperatur schmelzenden Metall oder einer Legierung angefüllt, welches bzw. welche bei der Betriebstemperatur des Motors flüssig ist. Metalle umfassen hier sowohl reine Metalle als auch Legierungen. Das flüssige Metall transportiert die Wärme in wirkungsvoller Weise von der Umschließung 44 zum gasgefüllten Rohr 40. Die bevorzugten, bei niedriger Temperatur schmelzenden Metalle sind die Alkalimetalle, beispielsweise Lithium, Natrium, Kalium und Legierungen davon. Diese Metalle verflüssigen sich schnell bei Temperaturen weit unterhalb der Motorbetriebstemperaturen und haben sich als gute Wärmeleitungsmittel erwiesen. Natürlich kann das Metall oder die Legierung verändert werden, wenn der Wechsel zu anderen Betriebstemperaturen erfolgt. Eine hohe Betriebstemperatur läßt viele Metalle oder Legierungen in Betracht kommen.
Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel zeigt ein Erhitzerrohr 22, welches von einer Verbrennungskammer 46 getrennt ist. Die Verbrennungskammer 46 besitzt eine Spule oder Wicklung 47 aus oxydationsbeständigem Metall, und zwar angefüllt mit einem bei niedriger Temperatur schmelzenden Metall, wobei die Spule oder Wicklung 47 den Verbrennungsgasen ausgesetzt ist. Das erhitzte Metall kann durch Leitung 48 zur Kammer 46 im Rohr 22 fließen, und nach dem Durchtritt durch die Kammer die Kammer über Leitung 49 verlassen, um zur Verbrennungskammer zur Wiedererhitzung geleitet zu werden. Dieses Erhitzerrohr 22 arbeitet ähnlich den Erhitzerrohren gemäß den Fig.2 und 3, allerdings mit dem zusätzlichen Vorteil, daß die Verbrennungskammer 46 an einem entfernt von den Erhitzerrohren liegenden Punkt angeordnet werden kann. Auf diese Weise kann eine Verbrennungskammer eine Vielzahl von Zylindern beliefern. Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
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Claims (10)

  1. Ansprüche
    π J Wärmeübertragungselement zur Übertragung von Verbrennungswärme auf ein unter Druck stehendes, eingeschlossenes Gas, gekennzeichnet durch eine Umschließung oder Umhüllung (44) mit einer den heißen Verbrennungsgasen ausgesetzten Aussenoberfläche, die einen Innenhohlraum definiert, in welchem ein für Gas verhältnismäßig undurchdringlicher, eine hohe Festigkeit aufweisender Behälter (40) angeordnet ist, der das zu erhitzendes Arbeitsgas enthält, und wobei in der zwischen der Innenoberfläche der Umschließung und der Aussenoberfläche des Behälters definierten Kammer ein Metall angeordnet ist, welches bei der Betriebstemperatur des Wärmeübertragungselements flüssig ist.
  2. 2. Wärmeübertragungselement, insbesondere nach Anspruch 1, und insbesondere in der Form eines Erhitzerrohres, welches zur Verwendung in einem am Motorblock eines Heißgasmotors befestigten Erhitzerkopf geeignet ist und ein unter Druck stehendes Arbeitsgas enthält, und zwar in Verbindung mit dem Leistungskolben des Heißgasmotors, gekennzeichnet durch eine langgestreckte Umschließung (44) mit einer Aussenoberfläche und einer Innenbohrung, in welch letzterer ein Rohr (40) angeordnet ist und in seinem Inneren das Arbeitsgas enthält, und wobei das Rohr (40) ferner verhältnismäßig undurchlässig für das Arbeitsgas ist und eine relativ hohe Zugfestigkeit besitzt, um dem Arbeitsgasdruck zu widerstehen, und wobei ferner die Umschließung (44) und das Rohr
    (40) nahe ihren Enden zur Bildung einer mit geschlossenen Enden versehenen Kammer verbunden sind, und wobei schließlich in der Kammer ein eine niedrige Schmelztemperatur aufweisendes Metall angeordnet ist, um Wärme durch die Kammer von der Umschließung zum Rohr zu übertragen.
  3. 3. Erhitzerrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschließung (44) eine gewellte Aussenoberfläche besitzt, die eine Vielzahl von radial angeordneten Rippen bildet, wodurch sich eine vergrößerte freiliegende Oberfläche für die Wärmeabsorption ergibt (Fig. 3).
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  4. 4. Erhitzerrohr nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschließung (44) aus einer oxydationsbeständigen,auf Eisen basierenden Legierung besteht.
  5. 5. Erhitzerrohr nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschließung (44) aus einer oxydationsbeständigen, auf Nickel basierenden Legierung besteht.
  6. 6. Erhitzerrohr nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das niedrig schmelzende Metall ein Alkalimetall oder eine Legierung davon ist.
  7. 7. Erhitzerrohr nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Erhitzerkopf eine Verbrennungskammer (46) aufweist, die an einer Stelle entfernt von dem Erhitzerrohr angeordnet ist, und wobei der Erhitzerkopf ferner ein Transportrohr umfaßt, welches an seinen entgegengesetzten Enden mit entgegengesetzten Enden der Flussigmetallkammer in Verbindung steht und zwischen seinen Enden durch die Verbrennungskammer verläuft, und wobei dies Rohr mit der Flüssigmetallkammer eine geschlossene Schleife bildet, durch welche erhitztes flüssiges Metall von der Verbrennungskammer zu der Flüssigmetallkammer fließen kann, und wobei gekühltes flüssiges Metall zur Verbrennungskammer zurückkehren kann.
  8. 8. Erhitzerrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das bei niedriger Temperatur schmelzende Metall Lithium ist.
  9. 9. Erhitzerrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bei niedriger Temperatur schmelzende Metall Natrium ist.
  10. 10. Erhitzerrohr nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bei niedriger Temperatur schmelzende Metall eine Legierung von Natrium mit einem Alkalimetall ist.
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