[go: up one dir, main page]

SK1312004A3 - Engine with magnetocaloric active regenerator - Google Patents

Engine with magnetocaloric active regenerator Download PDF

Info

Publication number
SK1312004A3
SK1312004A3 SK131-2004A SK1312004A SK1312004A3 SK 1312004 A3 SK1312004 A3 SK 1312004A3 SK 1312004 A SK1312004 A SK 1312004A SK 1312004 A3 SK1312004 A3 SK 1312004A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
regenerator
engine
magnetocaloric
cold
cycle
Prior art date
Application number
SK131-2004A
Other languages
Slovak (sk)
Inventor
Alexander Kaliský
Original Assignee
Alexander Kaliský
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 Alexander Kaliský filed Critical Alexander Kaliský
Priority to SK131-2004A priority Critical patent/SK1312004A3/en
Publication of SK1312004A3 publication Critical patent/SK1312004A3/en

Links

Landscapes

  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)

Abstract

Motor s magnetokaloricky aktívnym regenerátom je určený na autonómnu výrobu energie, chladu, tepla, vody zo vzdušnej vlhkosti, sušenie, klimatizáciu. Podstatou riešenia je nový termodynamický cyklus - magnetokalorický-kvapalinový (M-L) cyklus. Je zložený z ľavotočivého magnetokalorického cyklu a pravotočivého kvapalinového cyklu. Každý z týchto cyklov prekračuje účinnostné limity platné pre plynové a parné cykly. Z tohto dôvodu motor generuje viac chladu, než tepla, pričom množstvo chladu je súčtom výstupnej tepelnej a mechanickej energie. Pri výrobe vody zo vzdušnej vlhkosti kondenzáciou vzdušnej vlhkosti na studených plochách je jediným zdrojom energie kondenzačné teplo vzdušnej vlhkosti a vnútorná energia vzduchu. Použitie zariadenia v oblasti bez dostatku energie a vody tam umožní trvalé udržateľný život.The engine with magnetocaloric active regenerant is designed for autonomous production of energy, cold, heat, water from air humidity, drying, air conditioning. The essence of the solution is a new thermodynamic cycle - magnetocaloric-liquid (M-L) cycle. It is composed of a left-handed magnetocaloric cycle and a right-handed liquid cycle. Each of these cycles exceeds the efficiency limits valid for gas and steam cycles. For this reason, the engine generates more cold than heat, while the amount of cold is the sum of the output thermal and mechanical energy. When producing water from air humidity by condensing air humidity on cold surfaces, the only source of energy is the condensation heat of air humidity and the internal energy of the air. Using the device in an area without enough energy and water will enable permanent sustainable life there.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka tepelných motorov, chladiacich a tepelných zariadení s kombinovaným ľavotočivým aj pravotočivým tepelným cyklom určených pre autonómnu energetiku, chladiace a mraziace technológie, tepelné čerpanie, sušenie, výrobu vody zo vzdušnej vlhkosti kondenzáciou, skvapalňovanie plynov, klimatizáciu.The invention relates to heat engines, refrigeration and heat devices with combined left-handed and right-handed thermal cycles intended for autonomous power engineering, cooling and freezing technologies, heat pumping, drying, condensation water production, condensation of gases, air conditioning.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Stirlingove motory' sú používané s pravotočivým aj ľavotočivým cyklom pre všetky horeuvedené oblasti. Motory alebo chladiace zariadenia stirlingovho typu sú konštruované v mnohých modifikáciách a tepelný cyklus, ktorý v nich prebieha, je väčšinou hybridný. Ako pracovné médium sa využíva vodík, hélium alebo vzduch. Regenerátor sa zostavuje zväčša z kovových sitiek. Aktívne pôsobenie regeneračného materiálu sa v týchto motoroch nevyužíva. Magnetokaloricky jav sa využíva len laboratórne mimo motorického cyklu a to v skúšobných chladiacich zariadeniach vratného alebo rotačného typu. Ich technické prevedenie umožnilo dosiahnuť približne dvojnásobok COP oproti parným cyklom. Ako magnetokaloricky materiál sa použili zliatiny vzácnych zemín, zliatiny mangánu a pripravujú sa nové materiály. Gigantický magnetokalorický jav sa prejavil u zliatin prvku Gd. Menši efekt u materiálu s podstatne nižšou cenou je pri použití zliatin Mn. Premena tepelnej energie na prácu alebo jej transformácia v uvedených zariadeniach je malo účinná. Motory' s nízkym teplotným spádom sú neúčinné vplyvom plynových cyklov.Stirling engines are used with both clockwise and anti-clockwise cycles for all of the above areas. Stirling-type engines or refrigerators are constructed in many modifications, and the thermal cycle therein is mostly hybrid. Hydrogen, helium or air is used as the working medium. Regenerator consists mostly of metal sieves. The active action of regenerative material is not used in these engines. The magnetocaloric phenomenon is used only in the laboratory outside the motor cycle in test cooling devices of reversible or rotary type. Their technical design allowed to achieve approximately double COP compared to steam cycles. Rare earth alloys, manganese alloys have been used as magnetocaloric material and new materials are prepared. A gigantic magnetocaloric phenomenon was manifested in alloys of the Gd element. A smaller effect on material with a significantly lower cost is when using Mn alloys. The conversion of thermal energy into work or its transformation in the above-mentioned facilities was effective. Low temperature gradient motors are ineffective due to gas cycles.

/Oj/ OJ

Podstata vvnálezuThe essence of the invention

Uvedené nevýhody odstraňuje prevedenie podľa vynálezu, v ktorom je uplatnený magnetokalorickokvapalinový tepelný cyklus (M-L cyklus), pre ktorý je charakteristické použitie magnetokalorický aktívneho regenerátora v motorickom regeneratívnom cykle s kvapalinovým médiom. Regenerátor je umistneny v magnetickom obvode s prerušovačom, pričom mechanizmus prerušovania je napojený na kľukový hriadeľ motora, s fázovým posuvom tak, že magnetokaloricke elementy regenerátora sú v plnom, neprerušovanom magnetickom toku vo fáze, keď regenerátorom preteká kvapalne médium zo studenej časti do teplej. Elementy sú volené tak, aby ich pracovná teplota bola v blízkosti curieho bodu, takže účinkom magnetického poľa su zohriate. Mechanizmus prerušovača presunie prerušovač do polohy zvýšenia magnetického odporu vytvorením medzier a to vo fazi, ked regenerátorom preteká kvapalné médium z teplej časti do studenej. Dôsledkom je trvalý ohrev na jednej strane regenerátora a trvalé chladenie na opačnej strane regenerátora pri súčasnom pravotočivom cykle kvapalného média. Z dôvodu, že kompresné teplo zo stlačenia kvapaliny je malé, kvapalinový cyklus má väčšiu zmenu entrópie hornej izotermy než spodnej, spojenie ľavotočivého a pravotočivého cyklu do jedneho termodynamického cyklu má účinnostne pozitívny vplyv. Naviac, použitie rôznych magnetokalorickych elementov kaskadovo rozložených s curieho teplotou mierne nižšou než pracovňa teplota ma za následok zrušenie odporových síl pri prerušovaní magnetického obvodu silnejším odtrhom za studená než pnťahom za tepla a tým tiež dosiahnutie nadlimitneho COP u ľavotočivého cyklu, takže účinnosť spojenia cyklu je o to výraznejšia. Odmeranie krivky magnetokalorického javu pred a za curieho bodom tento fakt len potvrdzuje. Výsledkom je generovanie chladu, tepla a mechanickej práce mimo zákonitosti plynov a pár a 2.vety termodynamickej s jedinou bilanciou : Množstvo chladu zodpovedá sučtu výstupného tepla a výstupnej mechanickej práce vrátane trecieho tepla.The above-mentioned disadvantages are overcome by an embodiment of the invention in which a magnetocaloric-liquid thermal cycle (M-L cycle) is used, characterized by the use of a magnetocaloric active regenerator in a motorized regenerative cycle with a liquid medium. The regenerator is placed in a magnetic circuit with an interrupter, the interruption mechanism being coupled to the crankshaft of the engine, with phase shift so that the magnetocaloric elements of the regenerator are in full, continuous magnetic flux in the phase when the liquid flows from the cold part to the warm. The elements are selected so that their working temperature is close to the curie point, so they are heated by the magnetic field. The interrupter mechanism moves the interrupter to the position of increasing the magnetic resistance by creating gaps in the phase when the liquid medium flows from the hot part to the cold part. This results in continuous heating on one side of the regenerator and continuous cooling on the opposite side of the regenerator with simultaneous dextrorotatory cycle of the liquid medium. Because the compression heat from the compression of the liquid is small, the liquid cycle has a greater change in the upper isotherm entropy than the lower one, combining the left-handed and right-handed cycles into a single thermodynamic cycle has an effective positive effect. In addition, the use of various magnetocaloric elements cascaded with a curie temperature slightly lower than the working temperature results in the abolition of the resistive forces when the magnetic circuit is interrupted by a stronger cold rupture than a hot rupture, thereby also achieving an over-limit COP in the left-handed cycle. it more pronounced. Measurement of the magnetocaloric curve before and after the curie point only confirms this fact. The result is the generation of cold, heat and mechanical work outside the laws of gases and vapors and the 2nd thermodynamic sentence with a single balance: The amount of cold corresponds to the sum of output heat and output mechanical work including friction heat.

P r í kl ad uskutočnenia vynálezuEXAMPLE OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION

Klimatizačné zariadenia určené pre udržanie stálej teploty v klimatizovaných obytných, pracovných alebo spoločenských priestoroch produkuje množstvo chladu v takom energetickom množstve, ktoré zodpovedá výstupu tepelnej a mechanickej energie. Parametre sú volené tak, aby \vstupna energia pokryla mechanické straty a pohon ventilátorov a čerpadiel. Zariadenia teda nezaťažujú elektrizačnú sústavu ani v čase najväčšej tepelnej záťaže. Podobne v období chladu, produkcia tepla nie je závislá na spotrebe elektrickej energie. Klimatizácia elektronických zariadení môže znižovať aj energetickú náročnosť samotných zariadení.Air-conditioning equipment designed to maintain a constant temperature in air-conditioned accommodation, work or public spaces produces an amount of cold in an amount of energy corresponding to the output of thermal and mechanical energy. The parameters are chosen so that the input energy covers the mechanical losses and the drive of the fans and pumps. Thus, the devices do not load the electrical system even at the time of the greatest thermal load. Similarly, in the cold season, heat production is not dependent on electricity consumption. Air conditioning of electronic equipment can also reduce the energy consumption of the equipment itself.

Iným prevedením je výroba vody zo vzdušnej vlhkosti. Z dôvodu, že jediným zdrojom energie je kondenzačné teplo vodných pár a chladenie vzduchu, zariadenia slúžia ako zdroj vody a elektrickej energie. Oblasti, ktoré trpia na nedostatok oboch produktov, sú najvhodnejším spotrebiteľom zariadení. Chladná časť motora má teplotu pod rosným bodom, teplo je z väčšej časti spotrebované na mechanickú a elektrickú prácu. Zariadenie môže mať volenú kapacitu vhodnú pre jednu rodinu s produkciou cca 1 liter vody za hodinu a výkonom asi 300 W elektrickej energie. Odpadové teplo je v hodnote cca 300 W. Výrobok svojím plošným rozšírením umožňuje osídľovať inak neobývateľné územia alebo umožňuje civilizovať život ľuďom v stále sa zhoršujúcich klimatických oblastiach.Another embodiment is the production of water from air humidity. Because the only energy source is the condensation heat of water vapor and air cooling, the devices serve as a source of water and electricity. Areas that suffer from a shortage of both products are the most appropriate equipment consumers. The cold part of the engine has a temperature below the dew point, heat is largely consumed for mechanical and electrical work. The device can have a selected capacity suitable for one family, producing about 1 liter of water per hour and output of about 300 W of electricity. The heat of waste is about 300 W. The product by its wide spread allows to settle otherwise uninhabitable areas or allows to civilize life in people in deteriorating climatic areas.

Claims (3)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Motor s magnetokalorickým aktívnym regenerátorom stirlingovho typu s regeneratívnym tepelným cyklom, v ktorom je pracovným médiom kvapalina a tepelný cyklus je ľubovoľný podľa programu fázového posunu zdvihu piestnice a presuvu média cez regenerátor sa vyznačuje tým,že regenerátor je zostavený z magnetokaloricky aktívnych elementov, ktoré sú umiestnené v magnetickom obvode s prerušovačom napojeným na mechanizmus prerušovača s fázovým posuvom oproti zdvihu piestu alebo piestnice tak, že regenerátor je v poli magnetického toku vo fázi prietoku pracovného média zo studenej časti do teplej časti motora a magnetický tok je prerušený alebo aspoň oslabený, keď prebieha faza prietoku média z teplej časti do studenej.A magnetocaloric active stirling-type regenerator engine with a regenerative thermal cycle in which the working medium is a liquid and the thermal cycle is arbitrary according to the piston stroke and phase transfer program through the regenerator, characterized in that the regenerator is composed of magnetocalorically active elements which are located in a magnetic circuit with an interrupter connected to the interrupter mechanism with a phase shift relative to the piston or piston stroke such that the regenerator is in the magnetic flux field during the working medium flow from the cold part to the warm part of the engine; there is a phase of flow of the medium from the warm part to the cold part. 2. Motor s magnetokalorickým aktívnym regenerátorom stirlingovho typu podľa bodu 1. sa vyznačuje tým, že prerušovač magnetického obvodu ovláda mechanizmus lineárneho vratného pohybu od kľukového hriadeľa motora, pričom tvar preušovača spája siločiary magnetického toku v jednej krajnej polohe cez svoje výstupky a prerušuje siločiary magnetického toku alebo ich zoslabuje v druhej krajnej polohe svojimi dutinami.2. An engine with a magnetocaloric active stirling type regenerator according to claim 1, characterized in that the magnetic circuit breaker controls the linear reciprocating mechanism from the engine crankshaft, the shape of the blower connecting the magnetic flux lines in one extreme position through its projections and interrupting the magnetic flux lines. or weakens them in the second extreme position by their cavities. 3. Motor s magnetokalorickým aktívnym regenerátorom stirlingovho typu podľa bodu 1. sa vyznačuje tým, že magnetokaloricke elementy regenerátora majú curieho bod prevažne nižší, než je prevádzkový rozsah teplôt regenerátora alebo príslušnej kaskady regenerátora.3. An engine with a magnetocaloric active stirling-type regenerator according to item 1, characterized in that the magnetocaloric elements of the regenerator have a curie point predominantly lower than the operating temperature range of the regenerator or the respective regenerator cascade.
SK131-2004A 2004-03-05 2004-03-05 Engine with magnetocaloric active regenerator SK1312004A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK131-2004A SK1312004A3 (en) 2004-03-05 2004-03-05 Engine with magnetocaloric active regenerator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK131-2004A SK1312004A3 (en) 2004-03-05 2004-03-05 Engine with magnetocaloric active regenerator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK1312004A3 true SK1312004A3 (en) 2005-11-03

Family

ID=35185433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK131-2004A SK1312004A3 (en) 2004-03-05 2004-03-05 Engine with magnetocaloric active regenerator

Country Status (1)

Country Link
SK (1) SK1312004A3 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Engelbrecht Future prospects for elastocaloric devices
Tušek et al. Experimental comparison of multi-layered La–Fe–Co–Si and single-layered Gd active magnetic regenerators for use in a room-temperature magnetic refrigerator
US10808159B2 (en) Thermoelastic cooling
CN106052190B (en) An active regenerative elastic thermal refrigeration system
Russek et al. Potential for cost effective magnetocaloric air conditioning systems
Takeuchi et al. Solid-state cooling with caloric materials
Liu et al. Review of solar thermoelectric cooling technologies for use in zero energy buildings
Tassou et al. A review of emerging technologies for food refrigeration applications
Ji et al. Performance of multi-functional domestic heat-pump system
US20110308258A1 (en) Parallel magnetic refrigerator assembly and a method of refrigerating
El Fil et al. A comparative assessment of space-conditioning technologies
JP6695338B2 (en) Device in a thermal cycle for converting heat to electrical energy
US20060144048A1 (en) Method and device for converting heat into mechanical or electrical power
Monfared et al. Optimization of layered regenerator of a magnetic refrigeration device
JP2022542707A (en) System and method for maximizing heat output and temperature delta in SMA heat pump/refrigeration systems
CN201463393U (en) Single-cooling household air-conditioning heat pump hot water system
Slaughter et al. Scalable and compact magnetocaloric heat pump technology
Huang et al. Numerical simulation of a hybrid system using Peltier thermal switches in magnetic refrigeration
Johra et al. Innovative heating and cooling systems based on caloric effects: A review
Engelbrecht et al. Predicting the performance of an active magnetic regenerator refrigerator used for space cooling and refrigeration
SK1312004A3 (en) Engine with magnetocaloric active regenerator
CN103090580A (en) Heat pump type air conditioner device
Lu et al. A quantitative review of the state-of-the-art of conventional and alternative HVAC&R technologies
Cirillo et al. CHECK TEMPERATURE: A Small-Scale Elastocaloric Device for the Cooling of the Electronic Circuits.
CN215176161U (en) Composite refrigeration system