Испаритель теплового двигателя

 

Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в механическую и может быть использовано в качестве испарителя теплового двигателя при необходимости изменения давления внутри испарителя в большом диапазоне. Изобретение позволяет повысить эффективность работы испарителя за счет обеспечения рационального режима подвода тепла к рабочей жидкости. При нагревании рабочей жидкости, находящейся в обечайке 2, теплом, подводимым в зоне 9, последняя полностью испаряется, после чего давление в обечайке 2 начинает падать, т.к. пары рабочей жидкости конденсируются в холодильнике (на чертеже не показан). Уменьшение давления приводит из-за разности сечений сильфонов 3 и 4 к смещению обечайки 2 вверх относительно корпуса 1. Жидкость 8 при этом стекает в нижнюю часть корпуса 1. Тепловой контакт между зоной 9 и обечайкой 2 нарушается. Пар рабочей жидкости внутри обечайки 2 перестает нагреваться и падение давления в обечайке 2 ускоряется. Падение давления в обечайке 2 приводит к открытию клапана (на чертеже не показан), соединяющего испаритель с гидроаккумулятором (на чертеже не показан). Рабочая жидкость вновь заполняет обечайку 2, давление в ней растет, и обечайка 2 движется вниз относительно корпуса 1. Тепловой контакт между обечайкой 2 и зоной 9 восстанавливается. Испаритель отсекается от гидроаккумулятора, рабочая жидкость в обечайке 2 нагревается и испаряется, цикл повторяется. В случае превышения допустимого значения давления в обечайке 2 последняя движется вниз относительно корпуса 1, упоры 20 взаимодействуют с экраном 16, увлекая его вниз относительно корпуса 1. Жидкость 8 стекает в нижнюю часть корпуса 1, тепловой контакт между обечайкой 2 и зоной 9 нарушается. Давление в обечайке 2 перестает расти. После падения давления в обечайке 2 тепловой контакт между зоной 9 и обечайкой 2 восстанавливается. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

f53)$ F 03 С 7/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4258271/25-061 4258272/25-06 (22) 08.06.87 (46) 30.04.90. Бюл. М 16 (75) Г. Б. Осадчий (53) 621.175(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 14903 17, кл. F 03 G 7/06, 1986. (54) ИСПАРИТЕЛЬ ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

{57) Изобретение относится к преобразованию тепловой энергии в механическую и может быть использовано в качестве испарителя теплового двигателя при необходимости изменения давления внутри испарителя в большом диапазоне.

Изобретение позволяет повысить эффективность работы испарителя за счет..SUnn ЩЩЩ

2 обеспечения рационального режима подвода тепла к рабочей жидкости. При нагревании рабочей жидкости, находящейся в обечайке 2, теплом, подводимым в зоне 9 последняя полностью испаряется, после чего давление в обечайке

2 начинает падать, т.к. пары рабочей жидкости конденсируются в холодильнике (на чертеже не показан). Уменьшение давления приводит из-за разности сечений сильфонов 3 и 4 к смещению обечайки 2 вверх относительно корпуса 1.

Жидкость 8 при этом стекает в нижнюю часть корпуса 1. Тепловой контакт между зоной 9 и обечайкой 2 нарушается.

Пар рабочей жидкости внутри обечайки с:

2 перестает нагреваться и падение дав- Е

1560784 ления в обечайке 2 ускоряется. Падение давления в обечайке 2 приводит к открытию клапана (не показано), соеди" няющего испаритель с гидроаккумулятором (Не показано). Рабочая жидкость

5 вновь заполняет обечайку 2, давление в ней растет и обечайка 2 движется вниз относительно корпуса 1. Тепловой контакт между обечайкой 2 и зоной 9 восстанавливается. Испаритель отсекается от гидроаккумулятора, рабочая жидкость в обечайке 2 нагревается и испаряется, цикл повторяется. В

Изобретение относится к преобразователям тепловой энергии в механичес- ZO кую и может быть использовано в ка,честве испарителя рабочей жидкости теплового двигателя в случае необходимости больших диапазонов рабочих давлений внутри испарителя. 25

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы испарителя.

На Фиг. 1 схематично. представлен испаритель теплового двигателя сов- 30 местно с одним из вариантов включения испарителя в общую схему теплового двигателя, разрез; на Фиг. 2 " испаритель теплового двигателя, защищенНОГО От нерасчетнОГО повышения давле» ния, связанного с избыточным потоком тепла, поступающего в испаритель.

Испаритель теплового двигателя содержит корпус 1, внутри которого расположена обечайка 2„ связанная силь40 фоном 3 с верхним, основанием корпуса

1, и сильфоном 4 с нижним основанием корпуса 1. Жесткость сильфона 4 регулируется пружиной 5, а диаметр сильфона 4 меньше диаметра сильфона 3.

Внутренняя часть.обечайки 2 имеет кольцевые карманы 6, а верхнее основание корпуса 1 частично покрыто теплоизоляцией 7. Пространство между корпусом 1 и обечайкой 2 частично заполнено теплопроводной жидкостью 8, а с внешней стороны боковой поверхности корпуса 1 расположена зона 9 подвода тепла. Испаритель включается в схему теплового двигателя совместно с исполнительным механизмом 10, холодильником I1, гидроаккумулятором

12, последовательно соединенными парожидкостным трактом, содержащим класлучае превышения допустимого значения давления в обечайке 2 последняя движется вниз относительно корпуса 1, упоры 20 взаимодействуют с экраном 16, увлекая его вниз относительно корпуса 1. Жидкость 8 стекает в нижнюю часть корпуса 1, тепловой контакт между обечайкой 2 и зоной 9 нарушается. Давление в обечайке 2 перестает расти. После падения давления в обечайке 2, .тепловой контакт между зоной 9 и обечайкой 2 восстанавливается. 2 з.п. Ф-лы, 2 ил.

1 паны 13 и 14.. Внутренность теплового двигателя частично заполнена легкоиспаряющейся рабочей жидкостью 15.

В случае выполнения испарителя теплового двигателя в вариа нте, защищенном от нерасчетного повышения давления, связанного с избыточным потоком тепла, поступающего в испаритель, в простран" стве между корпусом 1 и обечайкой 2 размещен экран 16, связанный сильфоном 17 с верхним основанием корпуса 1 и сильфоном 18 с нижним основанием корпуса 1 ° Жесткость сильфона 18 регулируется пружиной 19. На верхнем основании обечайки 2 выполнены упоры 20 для взаимодействия с экраном 16, а на корпусе 1 выполнены упоры 21 для взаимодействия с обечайкой 2 и упоры

22 для взаимодействия с экраном l6.

В боковых стенках корпуса l могут быть выполнены пустоты 23, заполненные материалом 24 с большой теплотой плавления.

Испаритель теплового двигателя работает следующим образом.

При подводе тепла в зоне 9 к корпусу 1 рабочая жидкость l5 полностью испаряется из обечайки 2, после чего давление в обечайке 2 начинает падать, так как пары жидкости 15 конденсируются в холодильнике 11 теплового двигателя. Падение давления в обечайке 2 приводит к тому, что вследствие разкости площадей верхнего и нижнего оснований обечайки 2 она начинает двигаться вверх относительно корпуса 1, преодолевая усилие пружины 5. Жидкость

8 при этом стекает в нижнюю часть корпуса 1. Тепловое сопротивление между зоной 9 и обечайкой 2 резко возрастает, что уменьшает скорость теплоподвода

5 15607 к парам рабочей жидкости 15, увеличи вая тем самым темп падения давления в обечайке 2. Резкое падение давления в обечайке 2 вызывает открытие клапана

14, сообщая внутренность обечайки 2 с гидроаккумулятором 12. В результате обечайка 2 постепенно заполняется ра= бочей жидкостью 15 и давление в ней растет. Увеличение давления в обечайке „

2 вызывает движение последней вниз относительно корпуса 1. Жидкость 8 вытесняется из нижней части корпуса 1 в пространство между боковыми поверхностями корпуса 1 и обечайки 2. Тепло- 5 вое сопротивление между зоной 9 и обечайкой 2 падает. Теплоподвод к рабочей жидкости 15. заполнившей обечайку 2, резко возрастает и она начинает испа,"яться. Давление в обечайке 20

2 возрастает в еце большей степени, клапан 14 закрывается, после чего цикл работы испарителя теплового двигателя повторяется..

При выполнении испарителя теплового .двигателя в варианте, защищенном от нерасчетного повышения давления, связанного с избыточным теплоподводом, превышение допустимого давления в обечайке 2 приводит к тому, что последняя опускается относительно корпуса 1 и экрана 16 до взаимодействия упоров 20 с экраном 16, преодолевая сопротивление сильфона I8 и пружины

19. В результате экран 16 также начнет опускаться относительно корпуса 1, что приводит к стеканию жидкости 8 из пространства между боковыми поверхностями корпуса 1 и экрана 16 в нижнюю часть корпуса 1. Тепловое сопротивление между зоной 9 и обечайкой 2 возрастает, а теплоподвод к парам рабочей жидкости 15, заполняющим обечайку

2, уменьшается. Зто позволяет остановить рост давления в обечайке 2.

При уменьшении давления в обечайке 2

45 последняя перемещается вверх относительно корпуса 1, так же, как и экран

16, что приводит к восстановлению теплового контакта между зоной 9 и обечайкой 2.

1. Испаритель теплового двигателя, содержащий вертикально установленный цилиндрический корпус с выходным отверстием в нижнем его основании и-легкоиспаряющуюся рабочую жидкость, о тл и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повышения эффективности ere в работе, в корпусе коаксиально ему установлены с возможностью осевого перемещения цилиндрическая обечайка, два сильфона разных диаметров и пружина, при этом верхнее основание обечайки соединено с верхним основанием корпуса сильфоном большего диаметра, ниж-. нее основание обечайки соединено с нижним основанием корпуса сильфона меньшего диаметра и пружиной, рабочая жидкость размещена в обечайке, а пространство между корпусом и обечайкой частично заполнено теплопроводной жидкостью, 2. Испаритель по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, между корпусом и обечайкой коаксиально им дополнительно установлены с воэможностью осевого перемещения цилиндрический экран с выступом в его нижней части, два сильфона разных диаметров и пружина, на верхнем основании обечайки дополнительно выполнены упоры для взаимодействия с экраном, верхняя часть экрана соединена с верхним основанием корпуса сильфоном меньшего диаметра, а выступ экрана соединен с нижним основанием корпуса посредством сильфона большего диаметра и пружины.

3. Испаритель по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что в боковых стенках корпуса выполнены пустоты, дополнительно заполненные материалом с большой теплотой плавления.

В случае, когда тепловой контакт между зоной 9 и обечайкой

2 отсутствует, наличие в стенках корпуса 1 пустот 23, заполненных материалом 24 с большой теплотой плавления, позволяет защитить от перегре84 о ва стенки корпуса 1. Непрерывно подводящееся к зоне 9 т:епло расходуется на плавление материала 24. Зто тепло достигает обечайки 2 после возобновления теплового контакта между зоной

9 и обечайкой 2 при затвердевании материала 24, Таким образом, повышение эффективности работы испарителя обеспечивается путем рационального режима подвода тепла к рабочей жидкости 15, за" полняющей обечайку, 2 °

Формула изобретения

1560784

Составитель П. Сычев

Техред Л.Сердюкова

Редактор Ю„Середа

Корректор Т. Малец

Заказ 963

Тираж 356

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент, г.ужгород, ул.Гагарина, 101