MD679Z

MD679Z - Maşină termică în baza ciclului Stirling

Info

Publication number: MD679Z
Application number: MDS20130039A
Authority: MD
Inventors: Юрий САИНСУС; Алексей КОНЕВ; Юрий РУССЕВ
Original assignee: ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОННОЙ ИНЖЕНЕРИИ И НАНОТЕХНОЛОГИЙ "D. Ghitu" АНМ
Priority date: 2013-03-01
Filing date: 2013-03-01
Publication date: 2014-04-30
Also published as: MD679Y

Abstract

Invenţia se referă la construcţia motoarelor, în special la motoarele, care lucrează conform ciclului Stirling, şi poate fi utilizată în industria constructoare de maşini.Maşina termică în baza ciclului Stirling include un cilindru fierbinte (1) cu un piston (2) şi un cilindru rece (9) cu un piston (8). Cilindrul (1) prin intermediul unei conducte (3), amplasată în partea de sus a lui, comunică cu un schimbător de căldură (4). Din partea opusă schimbătorul de căldură (4) este unit cu un regenerator, format dintr-un corp (5), un material regenerator (13) şi un strat (11) din material termoizolant cu grosimea de 1…5 mm, amplasat pe suprafaţa interioară a corpului (5). Partea opusă a regeneratorului prin intermediul unei conducte (6) comunică cu un răcitor (7), amplasat în partea de sus a cilindrului (9). Suprafaţa exterioară a conductei (3) şi partea de sus a cilindrului (1) sunt acoperite cu un strat (10) din material termoizolant cu grosimea de 1…5 mm.

Description

Invenţia se referă la construcţia motoarelor, în special la motoarele, care lucrează conform ciclului Stirling, şi poate fi utilizată în industria constructoare de maşini.

Este cunoscut motorul Stirling, care conţine doi cilindri cu compactoare, un schimbător de căldură, un regenerator şi un răcitor [1].

Dezavantajul acestui motor constă în pierderile de energie termică mari în conducta dintre schimbătorul de căldură şi cilindrul fierbinte, în cilindrul fierbinte şi în regenerator.

Este cunoscut motorul Stirling, care conţine doi cilindri separaţi, în care este amplasat câte un piston cu etanşări. Volumele variabile ale gazelor fierbinte şi rece se formează independent unul faţă de altul, în procesul de mişcare a pistoanelor corespunzătoare [2].

Dezavantajul acestui motor constă în pierderile de energie termică mari.

Problema pe care o rezolvă prezenta invenţie constă în majorarea randamentului motorului şi micşorarea pierderilor de energie termică.

Maşina termică în baza ciclului Stirling, conform invenţiei, înlătură dezavantajele menţionate mai sus prin aceea că include un cilindru fierbinte cu un piston şi un cilindru rece cu un piston. Cilindrul prin intermediul unei conducte, amplasată în partea de sus a lui, comunică cu un schimbător de căldură. Din partea opusă schimbătorul de căldură este unit cu un regenerator, format dintr-un corp, un material regenerator şi un strat din material termoizolant cu grosimea de 1…5 mm, amplasat pe suprafaţa interioară a corpului. Partea opusă a regeneratorului prin intermediul unei conducte comunică cu un răcitor, amplasat în partea de sus a cilindrului. Suprafaţa exterioară a conductei şi partea de sus a cilindrului sunt acoperite cu un strat din material termoizolant cu grosimea de 1…5 mm.

Invenţia se explică prin desenul din figură, care reprezintă schema maşinii termice în baza ciclului Stirling.

Maşina termică în baza ciclului Stirling include un cilindru fierbinte 1 cu un piston 2 şi un cilindru rece 9 cu un piston 8. Cilindrul 1 prin intermediul unei conducte 3, amplasată în partea de sus a lui, comunică cu un schimbător de căldură 4. Din partea opusă schimbătorul de căldură 4 este unit cu un regenerator, format dintr-un corp 5, un material regenerator 13 şi un strat 11 din material termoizolant cu grosimea de 1…5 mm, amplasat pe suprafaţa interioară a corpului 5. Partea opusă a regeneratorului prin intermediul unei conducte 6 comunică cu un răcitor 7, amplasat în partea de sus a cilindrului 9. Suprafaţa exterioară a conductei 3 şi partea de sus a cilindrului 1 sunt acoperite cu un strat 10 din material termoizolant cu grosimea de 1…5 mm.

Maşina termică în baza ciclului Stirling funcţionează în felul următor.

Agentul termic gazos 12 circulă între cilindrul fierbinte 1 şi cilindrul rece 9, trecând consecutiv prin schimbătorul de căldură 4, materialul regenerator 13 şi răcitorul 7. Această mişcare se datorează mişcării pistonului 2 din cilindrul fierbinte 1 şi a pistonului 8 din cilindrul rece 9.

Stratul din material termoizolant 10 de pe suprafaţa exterioară a conductei 3 şi partea de sus a cilindrului 1 micşorează transmiterea energiei termice a agentului termic gazos 12 în exterior. Totodată stratul din material termoizolant 11 micşorează transmiterea energiei termice a agentului termic gazos 12, care circulă prin materialul regenerator 13 către corpul 5 al regeneratorului şi mai departe în exterior.

Eficienţa şi puterea maşinii termice în baza ciclului Stirling este cu atât mai mare, cu cât este mai mare diferenţa de temperaturi la intrarea şi ieşirea materialului regenerator 13 din corpul 5 al regeneratorului şi cu cât este mai mare diferenţa de temperaturi în cilindrul fierbinte 1 şi cilindrul rece 9. Deoarece stratul din material termoizolant cu grosimea de 1,00 mm duce la o scădere de temperatură de cel puţin 20°C, atunci acoperirea cu straturi termoizolante cu grosimea de 1…5 mm duce la o scădere de temperatură de la 20°C până la 100°C, iar temperatura agentului termic gazos 12 în schimbătorul de căldură 4 atinge valoarea de 650°C. Prin urmare, se obţine o creştere a randamentului maşinii termice în baza ciclului Stirling de circa 1,5%.

În baza cercetărilor a fost elaborată o construcţie a acestei maşini. S-au făcut teste de laborator, care au arătat că în cazul utilizării straturilor termoizolante în maşina termică în baza ciclului Stirling, cantitatea de energie termică necesară este mai mică.

1. Ридер Г., Хупер Ч. Двигатели Стирлинга. Москва, Мир, 1986, с. 31 - 33

2. Ридер Г., Хупер Ч. Двигатели Стирлинга. Москва, Мир, 1986, с. 213

Claims

Maşină termică în baza ciclului Stirling, care include un cilindru fierbinte (1) cu un piston (2) şi un cilindru rece (9) cu un piston (8); cilindrul (1) prin intermediul unei conducte (3), amplasată în partea de sus a lui, comunică cu un schimbător de căldură (4); din partea opusă schimbătorul de căldură (4) este unit cu un regenerator, format dintr-un corp (5), un material regenerator (13) şi un strat (11) din material termoizolant cu grosimea de 1…5 mm, amplasat pe suprafaţa interioară a corpului (5); partea opusă a regeneratorului prin intermediul unei conducte (6) comunică cu un răcitor (7), amplasat în partea de sus a cilindrului (9); suprafaţa exterioară a conductei (3) şi partea de sus a cilindrului (1) sunt acoperite cu un strat (10) din material termoizolant cu grosimea de 1…5 mm.