Двигатель Стирлинга

2013 красота пат.dwg

Патент Двигатель Стирлинга.doc

Установка малой мощности
для выработки тепла холода
Установка малой мощности для выработки тепла холода и электричества
Изобретение относится к области теплоэнергетики и энергосбережению предназначено в качестве бытовой энергоустановки для стационарных объектов при одновременном производстве электрической и тепловой энергий положительного и отрицательного потенциала.
Известна тригенерационная установка на базе двигателя Стирлинга включающая в себя двигатель Стирлинга линию выхлопных газов электрогенератор насос и теплообменник установка дополнительно снабжена двумя теплообменниками причем все три теплообменника последовательно соединены между собой и расположены в общем корпусе а один из теплообменников является составной частью абсорбционной холодильной машины (заявка на изобретение № 2011124661 от 16 июня 2011 года)
Данная установка имеет малый тепловой потенциал в линии подачи горячего водоснабжения.
Известно изобретение касающееся процесса для комбинируемого энергетического использования и чистки нагруженных вредным веществом горячих газов при котором имеющееся в горячем газе тепловая энергия на разных уровнях температуры применяется к выполнению закрытого кругового процесса в котором с помощью горячих газов по меньшей мере один раз перегревается затем с целью увеличения скорости нагнетается насосом в то время как параллельно иили в ряду к тому же минимум один поток горючих газов протекает по части насосов тепла в которой горючий газ протекает по конденсатору к теплоотдаче наружу вентиль а также минимум один через газовый конденсатор - наряду с оптимальным принятием внешних потоков отходящего тепла - имеет в частности цель принимать потоки отходящего тепла процесс-интегрированного газового конденсатора (Патент DE 103 08 585 A1 опубликован 2004.09.16 F01K 2702)
Недостатками данного изобретения являются: использование турбины или винтовых двигателей что приводит к быстрому изнашиванию вращающихся узлов устанавливается уже на существующую систему отвода сгоревших газов большие габаритные размеры.
Известно устройство когенерационной установки предназначенной для одновременного получения электрической и тепловой энергий с помощью двигателя внутреннего сгорания с электрогенератором на одном валу линией подачи топлива контура охлаждения двигателя отопительного контура (системы теплоснабжения с потребителями тепла) системы теплообменников и щита управления («Строительное обозрение» СПб. №5(32) май июнь 1999 стр. 16-17).
Данным устройством не предусмотрено использование хладоносителя поэтому у него более низкий коэффициент полезного действия.
Известно что автономные энергоисточники на основе двигателей Стирлинга способны обеспечить высокую эффективность использования выхлопных газов и снижение концентрации вредных соединений содержащихся в них (Кириллов Н.Г. Применение высокоэффективных и экологически чистых машин Стирлинга в судовой энергетике. Труды 2-й межд. конфер. по морским интеллектуальным технологиям "Моринтех-97" Том № 5 СПб. 1997 стр. 140).
Однако для повышения коэффициента полезного действия двигателя Стирлинга необходимо использовать охлаждающую жидкость с минимальной температурой.
Известна комбинированная теплосиловая установка на базе двигателя Стирлинга предназначенная для выработки тепловой энергетической энергий и хладоносителя включающая в себя двигатель Стирлинга пароперегреватель парогенератор насос-подогреватель теплообменник-охладитель для охлаждения двигателя Стирлинга (Патент РФ № 2164613 опубликован 26.10.1999 МПК F 02 G 1043).
Недостатками данной установки являются низкий коэффициент полезного действия так как теплота выхлопных газов прошедших через теплообменник пароперегреватель и парогенератор позволяет использовать их для работы холодильной машины но из-за ее отсутствия отношения расхода топлива к единице выработанной энергии велико что снижает энергоэффективность установки. Большое энергопотребление на самообслуживание двигателя Стирлинга пароперегревателя и парогенератора уменьшает количество переданной энергии потребителям. Большие размеры пароперегревателя и парогенератора увеличивают массогабаритные характеристики установки.
Технический результат который получен при осуществлении изобретения заключается в повышении коэффициента полезного действия теплового потенциала линии подачи горячего водоснабжения энергосбережении энергоэффективности снижении массогабаритных характеристик установки появляется возможность применять для индивидуального энергообеспечения потребителей и в установке отсутствуют вращающиеся узлы.
Задача решается тем что установка имеет резервуар для отопления используется один теплообменник для горячего водоснабжения и отопления за место двух.
Использование резервуара для отопления и одного теплообменника для горячего водоснабжения и отопления за место двух позволяет в бытовых условиях вырабатывать необходимые виды энергий с помощью компактной установки для обеспечения частных лиц не заинтересованных в продаже и передачи по магистралям энергоносителей большому количеству потребителей в целях использования их для собственных нужд.
На чертеже изображена установка малой мощности для выработки тепла холода и электричества.
Установка малой мощности для выработки тепла холода и электричества включает в себя двигатель Стирлинга 1 трансформатор теплоты 2 электрогенератор 3 с линией выхода электроэнергии 4 теплообменный аппарат для отопления и горячего водоснабжения 5 и резервуар для отопления 6 с линией подачи 7 и обратной линией 8. Двигатель Стирлинга 1 включает в себя камеру сгорания 9 линию подачи топлива 10 и линию выхода сгоревших газов 11 проходящую через теплообменный аппарат 5 который имеет линию подачи горячего водоснабжения 12 и линию подпитки горячего водоснабжения 13. Трансформатор теплоты 2 включает в себя абсорбер 14 десорбер 15 насос 16 конденсатор 17 теплообменник охлаждения 18 холодильник 19 линию слива конденсата 20 и линию выхода сгоревших газов 21.
Установка малой мощности для выработки тепла холода и электричества работает следующим образом.
При работе двигателя Стирлинга 1 вырабатывается полезная энергия преобразуемая в электрическую за счет электрогенератора 3 расположенном на одном валу с двигателем Стирлинга 1. Полученная электрическая энергия поступает к потребителям по линии выхода электроэнергии 4. В камеру сгорания 9 подается топливо например газ биогаз дизельное топливо мазут твердое топливо и т.д. по линии 10 где сгорая отдает свою тепловую энергию двигателю Стирлинга 1 и по линии выхода сгоревших газов 11 поступает в теплообменник для отопления и горячего водоснабжения 5. В нем отдают свое тепло поступающему по линии подпитки 13 и обратной линии 8 теплоносителю например воде антифризу и д.р. который по линиям подачи 12 и 7 поступают к потребителям. Теплоноситель по линии подачи 7 после теплообменника для отопления и горячего водоснабжения 5 поступает в резервуар для отопления 6 в который предварительно приходит обратная линия 8. Дальше сгоревшие газы поступают в теплообменник 18 трансформатора теплоты 2 например абсорбционная холодильная машина чиллер в котором отдают свое тепло абсорбенту например бромид лития вода. Нагретый в теплообменнике 18 абсорбент пройдя через абсорбер 14 насосом 16 нагнетается в десорбер 15 а затем через охладитель 17 поступает в теплообменник 18. После теплообменника 18 уходящие газы поступают в десорбер 15 и отдав теплоту абсорбенту через линию выхода сгоревших газов 21 поступают в атмосферу. В конденсатор 17 подается охлаждающая жидкость с линии подпитки 13 и по линии 20 происходит слив конденсата.
Таким образом по сравнению с прототипом заявляемая тригенерационная установка на базе двигателя Стирлинга позволяет повысить коэффициент полезного действия тепловой потенциал линии подачи горячего водоснабжения энергосбережение энергоэффективность снизить массогабаритные характеристики установки появляется возможность применять для индивидуального энергообеспечения потребителей и в установке отсутствуют вращающиеся узлы.
Установка малой мощности для выработки тепла холода и электроэнергии включающая в себя двигатель Стирлинга линию выхлопных газов электрогенератор насос ряд теплообменников трансформатор теплоты отличающаяся тем что имеет резервуар для отопления используется один теплообменник для горячего водоснабжения и отопления за место двух.
Тригенерационная установка на базе двигателя Стирлинга
Достигаемые технические результаты - повышение коэффициента полезного действия энергосбережение энергоэффективность и снижение массогабаритных характеристик установки - получены путем использования определенного количества любого типа топлива для выработки электрической и тепловой энергий хладоносителя с возможностью регулирования их параметров состояния путем уменьшения удельного расхода топлива за единицу времени что может быть достигнуто при использовании двигателя Стирлинга с сжиганием топлива вне рабочего пространства самого двигателя Стирлинга что обеспечивает отсутствие сажи на рабочем цилиндре двигателя Стирлинга и сохранение его номинальные рабочие характеристики на более продолжительное время работы.