Тепловой жидкопоршневой двигатель

(в) КЦ п 1 (51) Б Г(Д 5 О АНИЕ ИЗОБРЕТ П К ПАТЕ выполненная в виде коническощенная соплом в сторону испариная с образованием кольцевогонаружной поверхностью и внутрепарожидкостного канала Внутреиспарителя снабжена продольнымирыта слоем из капиплярно-пориФорсунка закреплена неподвижнканала, имеющего расширение вфорсунки. Форсунка может бынаправляющих с возможностьюосевого перемещения Канал вфорсунки имеет сужение с абракого участка, контактирующего сразмещении в крайнем верхизпф-пь 4 ил. О Ь ь Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(75) Васильев Г.ПГатов В.МАтманов И.Т Мартьянов НЕ Зарубин Г.ВЗахаров АВАкопов БЛПирогов ЕНРахамимов АП.(73) Акционерная компания ИНСОЛАР(54) ТЕПЛОВОЙ ЖИДКОПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ(57) Использование: в системах теплохладоснабжения и водоснабжения, Сущность изобретения:испаритель, парожидкостный канал, холодильник ирабочая нагнетательно-всасывающая труба последовательно соединены между собой и заполненырабочей жидкостью. В парожидкостном канале навходе в испаритель соосно установлена форсунка,о насадка, обраеля и установлен- зазора между ее нней поверхностью нняя поверхностьребрами и покстого материала о относительно зоне размещения ть установлена врграниченного зоне размещения ованием коничесфорсункой при ее м положении 2Изобретение относится к области теплотехники, а более конкретно к устройствам для преобразования тепловой энергии о механическую, и может найти применение о гидравлических насосах, используемых в системах теплохладоснабжения и водоснабжения, а также в ряде других устройств.Изоестно устройство для отвода тепла от объекта в виде автопульсирующего насоса, содержащего два спаренных тепловых двигателя с жидким поршнем, подключенных рабочими трубами через струй н ы й и реобразователь к замкнутому циркуляционному контуру. Каждый из тепловых двигателей с жидким поршнем содержит последовательно соединенные испаритель, парожидкостный канал, холодильник и рабочую нагнетательно-всасывающую трубу, заполненные рабочей жидкостью ЦНаиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является тепловой двигатель с жидким поршнем, содержащий последовательно соединенные испаритель, парожидкостный канал, холодильник и рабочую нагнетательно-всасывающую трубу, заполненные рабочей жидкостью ЯНедостатком указанных и других существующих двигателей этого типа является их низкая термодинамическая эффективность, обусловленная неполным использованием подводимого к испарителю тепла из-за нагрева неиспаряемой части жидкости и уменьшения возможного объема получаемого в испарителе цара.Целью изобретения является повышение термодинамической эффективности эа счет более полного использования подводи- мого к испарителю тепла и предотвращения необратимых потерь на нагрев неиспаряемой части жидкости,Постаоленная цель достигается тем, что о тепловом жидкопоршнеоом двигателе, содержащем последовательно соединенные испаритель, парожидкостный канал, холодильник и рабочую нагнетательно-всасывающую трубу, заполненные рабочей жидкостью, о парожидкостном канале на входе в испаритель установлена форсунка о виде конического насадка, которая расположена соосно с парожидкостным каналом, обращена соплом в сторону испарителя и установлена с образованием зазора между ее наружной поверхностью и внутренней поверхностью парожидкостного канала, а внутренняя поверхность испарителя оребрена продольными ребрами и покрыта слоем капиллярно-пористого материала, при этом форсунка может быть установлена либо неподвижно, а парожидкостный канал5 10 15 имеет о зоне установки расширение, либо установлена в направляющих с воэможностью ограниченного осевого перемещения,при этом в последнем случае паржидкостный канал в зоне установки форсунки имеет сужение с коническим участком, с которым контактирует форсунка при ее размещении о крайнем верхнем положении.Предложенный тепловой жидкопоршневой двигатель содержит признаки, отличающие его ат прототипа. К ним относятся установка в парожидкостном канале на входе в испаритель форсунки в виде конического насадка, которая расположена соосно с парожидкостным каналом, обращена соплом в сторону испарителя и установлена с образованием зазора между ее наружной поверхностью и внутренней поверхностьюпа рожидкостного канала. Установка фор 20 сунки на входе в испаритель позволяет осуществить дозированный впрыск жидкости виспаритель при обратном ходе жидкого поршня о количестве, необходимом для полногоперехода ее в парообразное состояние, Этоприводит к существенному снижению необратимых потерь при реализации термодинамического цикла, а оребрение внутреннихповерхностей испарителя и покрытие их капиллярно-пористым материалом позволяют30 увеличить теплообменную поверхность испарителя и улучшить процесс парообразования жидкости в испарителе, Этообуславливает соответствие предложенного технического решения критерию "новиз 35 на",При анализе известных технических решений не обнаружены признаки, сходные спризнаками отличительной части формулыизобретения, На основании проведенного40 анализа можно сделать вывод, что заявленное техническое решение соответствуеткритерию "существенные отличия".На фиг, 1 схематически показаны пред-лагаемый тепловой двигатель с жидким пор 45 шнем; на фиг. 2 - сечение А - А на фиг, 1,поясняющее вариант неподвижного закрепления форсунки; на фиг, 3 - вариантустановки форсунки с ограниченным осевым перемещением: на фиг, 4 - сечение Б-Б50 на фиг. 3.Двигатель содержит последовательносоединенные испаритель 1, парожидкостный канал 2 с форсункой 3, холодильник 4 ирабочую нагнетательно-всасывающую тру 55 бу 5, заполненные рабочей жидкостью б.Форсунка 3 установлена в парожидкостномканале 2 на входе в испаритель 1 либо неподвижно, например, с помощью продольных перемычек 7 (фиг, 2), либо имеетвозможность ограниченного осевого пере 2005215сечение по длине форсунки уменьшается внаправлении испарителя 1, а в кольцевойщели увеличивается, то скорость жидкостив форсунке будет больше, чем в кольцевомканале, Имея высокую начальную скорость,струя жидкости, выходящая из форсунки,впрыскивается в испаритель 1, попадает навсе его теплообменные поверхности и достигает наиболее удаленных их частей, скоторых жидкость затем стекает по стенкамиспарителя, разбрызгиваясь при кипении,Процесс парообраэования при кипениижидкости на теплообменных поверхностяхиспарителя 1 вызывает повышение в немдавления пара и приостанавливает струйное истечение жидкости иэ форсунки в испаритель,Количество жидкости, впрыскиваемойчерез форсунку в испаритель, определяетсяпроходным сечением и конусностью рабочего канала форсунки и геометрией кольцевой щели между форсункой и парожидкостным каналом. При заданном тепловом потоке, подводимом к испарителюколичество впрыскиваемой жидкости должно обеспечиваться названными параметрами из условия полного ее испарения.Если форсунка имеет воэможность перемещаться, то при обратном ходе жидкогопоршня столб жидкости сместит форсунку 3до упора в парожидкостный канал 2, перекрывая кольцевую щель. Это позволяет усилить впрыск жидкости в испаритель черезфорсунку, В процессе рабочего хода потокжидкости и пара перемещает форсунку 3 внижнее положение до ограничителя 9, чтопозволяет существенно увеличить кольцевую щель по сравнению с кольцевой щельюпри неподвижной форсунке, в результатечего уменьшаются гидравлические потери впарожидкостном канале 2.Предлагаемый тепловой жидкопоршневой двигатель за счет струйного впрыскажидкости в испаритель через форсунку. установленную в парожидкостном канале,имеет более высокую термодинамическуюэффективность по сравнению с прототипом,поскольку в нем более эффективно используется подводимое к испарителю тепдо ипредотвращаются необратимые его потерина нагрев неиспаряемой части жидкости.(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 579452, кл. Е 04 Е 1/02, 1976.2, Патент США М 3139837, кл, 417 - 105,опублик. 1964,мещения (фиг. 3). В последнем случае к основанию форсунки прикрепляются направляющие 8, которые проходят через отверстия в ограничителях 9, прикрепленмых на растяжках 10 к парожидкостному 5 каналу 2. Внутренняя поверхность испарителя 1 оребрена продольными ребрами 11 и покрыта слоем капиллярно-пористого материала.Тепловой двигатель работает следую щим образом.Перед началом работы двигатель заправляется рабочей жидкостью, основная масса которой выполняет роль жидкого поршня, а часть ее используется в качестве ра бочего тела двигателя, При подводе тепла к рабочему телу в испарителе 1 и отводе тепла . от мего в холодильнике 4 в тепловом двигателе с жидким поршнем начнут осуществляться последовательно протекающие 20 замкнутые термодинамические циклы, включающие процессы парообразования и конденсации пара, Процесс парообразования в испарителе 1 сопровождается повышением давления пара в рабочем обьеме 25 двигателя и расширением его с совершением работы по перемещению жидкого поршня, Перемещая жидкий поршень, пар через парожидкостный канал 2 попадает в холодильник 4, Дальнейшее расширение пара в 30 зоне отвода тепла сопровождается его конденсацией и резким падением давления в рабочем объеме, которое становится ниже давления на противоположном конце жидкого поршня, В результате поршень начнет 35 перемещаться в обратном направлении к испарителю 1 (обратный ход) для подготовки очередного рабочего хода.Если форсунка 3 зафиксирована в парожидкостном канале 2, то при движении жид кости по парожидкостному каналу 2 к испарителю 1 она проходит как через форсунку 3, так и через кольцевую щель между форсункой и парожидкостным каналом. Жидкость, проходя через форсунку, ускоря ется и на выходе из нее приобретает скорость, значительно превышающую скорость движения потока через кольцевую щель. Это обусловлено двумя причинами, Иэ-за конечной вязкости жидкости скорость ее 50 движения в канале будет увеличиваться к оси потока, поэтому средняя скорость потока жидкости, входящего в кольцевую щель, будет ниже скорости потока жидкости, входящего в форсунку, Кроме этого, поскольку 552005215 формула изобретения Фигхина оставитель Г.Васильевехред М.Моргентал ерректор М.Петрова актор 3 3427 Тираж ПНПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб.,одпис Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина,1, ТЕПЛОВОИ ЖИДКОПОРШНЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий последовательно соединенные между собой испаритель, парожидкостный канал, холодильник и рабочую нагнетательно-всасывающую трубу, заполненную рабочей жидкостью. отличающийся тем, что, с целью повышения его термодинамической эффективности путем более йолного использования подводимого к испарителю тепла и предотвращения необратимых потерь на нагрев неиспаряемой части жидкости, в парожидкостном ка нале на входе в испаритель соосно установлена форсунка, выполненная в ви- де конического насадка, обращенная со- плом в . сторону испарителя и установленная с образованием кольцевого 20 зазора между ее наружной поверхностью и внутренней поверхностью парожидкостного канала, при этом внутренняя поверхность испарителя снабжена продольными ребрами и покрыта слоем из капиллярнопористого материала,2, Двигатель по п.1, отличающийся тем, что форсунка закреплена неподвижно относительно парожидкостного канала, а последний в зоне размещения форсунки имеет расширение,3. Двигатель по п,1, отличающийся тем, что форсунка установлена в направляющих с возможностью ограниченного осевого перемещения, а парожидкостный канал в зоне размещения форсунки имеет сужение с образованием конического участка, контактирующего с форсункой при ее размещении в крайнем верхнем положении,