Termomechanický konvertor hlavne na umiestnenie v ohnisku heliostatu

Číslo patentu: 282442

Dátum: 31.12.2001

Autor: Župa Ján

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Konvertor je tvorený najmä zdvihovým piestovým parným strojom vybaveným na vstupe do pracovného priestoru (1) vstrekovacou dýzou (8) konverznej kvapaliny a na výstupe z pracovného priestoru (1) piestom (4) časovaným výfukovým otvorom (5) pary. Podstatou riešenia je, že oproti výstupu vstrekovacej dýzy (8) je vložená hydrofilná kapilárna porézna látka (7) vyhotovená najmä na báze zloženého porézneho grafitového materiálu, ktorá je tepelne spojená s vonkajším alebo vnútorným absorbérom (10) koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka hlavne zdvihových piestových parných strojov s konverziou koncentrovanej slnečnej a tepelnej energie na prácu, elektrinu a teplo.Dosiaľ sú známe rôzne tepelné stroje využiteľné pri premene solárnej energie na mechanickú alebo elektrickú energiu. Pomocou smerovaného heliostatu sa slnečné žiarenie koncentruje na malú plochu, kde je umiestnený kotol s kvapalinou, ktorá sa v kotle odparuje, pričom získanou kinetickou energiou pary sa poháňajú turblny alternátorov. Často je do okruhu pary zapojený tepelný zásobník, ktorý zabezpečuje rovnomemú dodávku pary do turbín aj pri kolísaní intenzity slnečného žiarenia. Nevýhodou používaných pamých strojov je, že para sa vyrába v pamých kotloch oddelene od ich pracovných priestorov. Známe sú aj pamé piestové stroje s vonkajším spaľovaním a výrobou pary priamo v pracovnom priestore so vstrekovaním konverznej kvapaliny do temperovaného valca. Spoločnou nevýhodou uvedených parných strojov je nízka tepelná účinnosť. V poslednom čase sa rozširuje používanie Stirlingových tepelných strojov vo funkcii solárnych elektrických generátorov na umiestnenie v ohnisku heliostatu. Problémy súvisia s použitím vysokého tlaku pracovnej látky - hélia a s regeneráciou tepla. Premena slnečnej energie na mechanickú alebo elektrickú energiu pomocou Stirlingovho tepelného stroja je technický náročná a ekonomicky nákladná.Uvedené nedostatky v podstatnej miere odstraňuje riešenie tennomechanického konvertora hlavne na umiestnenie v ohnisku heliostatu, tvoreného najmä zdvihovým piestovým parným strojom vybaveným na vstupe do pracovného priestoru vstrekovacou dýzou konverznej kvapaliny a na výstupe z pracovného priestoru piestom časovaným výfukovým otvorom pary, ktorého podstata spočíva v tom,že oproti výstupu vstrekovacej dýzy je vložená hydrofilná kapiláma porézna látka vyhotovená najmä na báze zloženého porézneho graíitového materiálu. Kapiláma porézna látka je tepelne spojená s vonkajším alebo vnútomým absorbérom koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia.V prvom príklade je kapiláma porézna látka mechanicky a tepelne spojená s čelom piesta a prostredníctvom tepelného akumulátora je tepelne spojená s vonkajším absorbérom koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia,ktorý je vytvorený v pieste z jeho vonkajšej strany, pričom vstrekovaeia dýza je umiestnená v strede valcovej hlavy oproti kapilárnej poréznej látke.V druhom príklade je kapiláma porézna látka mechanicky a tepelne spojená s valcovou hlavou najmenej jedného valca a prostrednictvom tepelného akumulátora je tepelne spojená so spoločným vonkajším absorbérom koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia.V treťom príklade je kapiláma porézna látka mechanicky a tepelne spojená s čelom piesta, pričom vonkajší povrch kapilámej poréznej látky tvorí súčasne vnútomý absorbér koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia,ktorého vstup je vytvorený prostredníctvom hrubostenného priehľadného krytu umiestnenćho vo valcovej hlave, v ktorej sa nachádza najmenej jedna vstrekovacia dýza.V štvrtom príklade je kapiláma porézna látka mechanicky a tepelne spojená s tepelným akumulátorom vytvoreným v spoločnej valcovej hlave najmenej dvojice valcov s protichodnými piestami, pričom vonkajší povrch kapilámej poréznej látky tvorí súčasne vnútomý absorbér na os valcov kolmého koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia,ktorého vstup je vytvorený prostredníctvom hrubostenného priehľadného krytu umiestneného v spoločnej valcovej hlave, v ktorej je umiestnená aj najmenej jedna vstrekovacia dýza.Výhodou riešenia je výroba pary priamo v pracovnom priestore piestového pamého stroja metódou injektovania pracovnej kvapaliny do hydroñlnej kapilárnej poréznej látky, ktorá je tepelne spojená s vysokoteplotným zdrojom tvoreným vonkajším alebo vnútomým absorbérom koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia. Teplom naakumulovaná kapilárna porézna látka optimalizuje podmienky premeny kvapaliny na paru priamo v pracovnom priestore. Riešenie nevyžaduje parný kotol, ani potrubie a zariadenia na prívod pary do pracovného priestoru.Prehľad obrázkov na výkresochNa pripojených výkresoch sú zjednodušenými rezrni zobrazené štyri príklady vyhotovenia termomechanického konvertora podľa vynálezu, kde na- obr. l je vyhotovenie konvertora v stave minimálneho a maximálneho objemu valca s kapilámou poréznou látkou mechanicky a tepelne spojenou s čelom piesta a nepriamo tepelne spojenou s vonkajším absorbérom koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia, ktorý je vytvorený v pieste z jeho vonkajšej strany,- obr. 2 je vyhotovenie konvertora s kapilámou poréznou látkou mechanicky a tepelne spojenou s valcovou hlavou najmenej jedného valca, ktorá je nepriamo tepelne spojená so spoločným vonkajším absorbérom koncentrovaného shiečného a tepelného žiarenia,- obr. 3 je vyhotovenie konvertora s kapilámou poréznou látkou mechanicky a tepelne spojenou s čelom piesta,pričom vonkajší povrch kapilárnej poréznej látky tvorí súčasne vnútomý absorbér koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia,- obr. 4 je vyhotovenie konvertora s kapilámou poréznou látkou mechanicky a tepelne spojenou so spoločnou valcovou hlavou minimálne dvojice valcov s protichodnými piestami, pričom vonkajší povrch kapilámej poréznej látky tvorí súčasne vnútomý absorbér koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia kolmého na os valcov.Termomechanický konvertor podľa obr. 1 až 4, tvorený absorbérom koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia a najmä zdvihovým piestovým pamým strojom, ktorého pracovný priestor l je tvorený valcom 2, ktorý je z jednej strany uzatvorený valcovou hlavou 3 a z druhej strany posuvne uloženým piestom 4. Valec 2 je vybavený najmenej jedným piestom 4 časovaným výfukovým otvorom 5. Medzi valcovou hlavou 3 a valcom 2 je vložená tesniaca vložka 6. V pracovnom priestore l sa nachádza kapiláma porézna látka 7 umiestnená oproti výstupu vstrekovacej dýzy 8 injektovanej konverznej kvapaliny, hlavne destilovanej vody, Kapiláma porézna látka 7 je tepelne spojená s tepelnýnn akumulátorom 9 a s vonkajším alebo vnútomým ab SK 282442 B 6sorbérom 10 koncentrovaného slnečného a tepelného žiarema. Podľa obr. 1 je kapilárna porézna látka 7 mechanicky a tepelne spojená s čelom piesta 4 a nepriamo tepelne spojená prostredníctvom tepelného akumulátora 9 s vonkajším absorbérom 10 koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia, ktorý je vytvorený v pieste 4 z jeho vonkajšej strany a na vstupe koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia je vybavený tenkostenným priehľadným krytom 11. Vstrekovacia dýza 8 je umiestnená v strede valcovej hlavy 3.Podľa obr. 2 ja kapilár-na porézna látka 7 mechanicky a tepelne spojená s valcovou hlavou 3 najmenej jedného valca 2, ktorá je nepriamo tepelne spojená prostredníctvom tepelného akumulátora 9 so spoločným vonkajším absorbérom 10 koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia Kapiláma porézne látka 7 a vstrekovacie dýzy 8 sú urniestnené v spoločnej valcovej hlave 3 osobitne pre každý valec 2.Podľa obr. 3 je kapiláma porézna látka 7 mechanicky a tepelne spojená s čelom piesta 4. Vonkajší povrch kapilárnej poréznej látky 7 tvorí súčasne vnútomý absorbér 10 koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia, ktorého vstup je vytvorený prostredníctvom hrubostenného priehľadného krytu 12 umiestneného vo valcovej hlave 3, v ktorej je umiestnená najmenej jedna vstrekovacia dýza 8.Podľa obr. 4 je kapilárna porézna látka 7 mechanicky a tepelne spojená s tepelným akumulátorom 9 vytvoreným v spoločnej valcovej hlave 3 minimálne dvojice valcov 2 s protichodnými piestami 4. Vonkajší povrch kapilár-nej po» réznej látky 7 tvorí súčasne vnútomý absorbér 10 na os valcov 2 kolmého koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia, ktorého vstup je vytvorený prostredníctvom hrubostennćho priehľadného krytu 12 umiestneného v spoločnej valcovej hlave 3, v ktorej je umiestnená aj najmenej jedna vstrekovaeia dýza 8.Medzi charakteristické fyzikálne charakteristiky kapiIámej poréznej látky 7 patria enornmý špecifický povrch,stupeň pórovitosti a spôsoby dosahovanie vysokoteplotnej hydroñlnosti - väzieb kvapaliny v štruktúre. Najznámejšie kvapalínové väzby sú Íyzikálna kapilárna, prípadne chemická - gélová Kapiláma porézna látka 7 musí vyhovovať požadovaným termofyzickým a terrnodynamickým vlastnostiam, hlavne musí rýchlo prijimat a odovzdávať teplo,potláčať krízu varu injektovanej kvapaliny pri vysokej pracovnej teplote a tlaku, vstrekovanú kvapalinu rýchlo vstrebávať, premieňať na paru a pritom odolávať prudkým tepelným a tlakovým zmenám. Popri priaznivom konverznom účinku kapilámeho tlaku sa priaznivo význanmou mierou uplatňujú najmä dynamické tlakové zmeny v prihraničnej vrstve kapilárnej poréznej látky 7.Po kontakte chladnej kvapaliny s prehriatou kapilámou poréznou látkou 7 dôjde k náhlemu podchladeniu kapilár a tým k vzniku krátkodobého podtlaku, ktorý podporí efekt vstrebania kvapaliny do kapilámej poréznej látky 7. Následne sa uskutoční intenzívne vyrovnávanie teploty medzi kapilár-nou poréznou látkou 7 a kvapalinou - kvapaline sa dodá výparné teplo. Ďalšie teplo sa pritom spotrebuje na prehriatie pary. Intenzívne vypudzovanie pary z kapilár do pracovného priestoru l má explozívny charakter. Expanziou pary vo valci 2 sa vykoná pracomý zdvih piesta 4. Para, ktorá odovzdala energiu piestu 4 je cez výfukový otvor 5 na stene valca 2 odvedená mimo pracovného priestoru 1. Nasleduje návrat piestu 4 do východiskovej polohy spojený s kompresiou zvyškov plynov vo valci 2. Pohyb piesta 4,írekvencia dávkovanía a objem dávky sú odvodené od dodávky tepla a zaťaženia stroja.Tennomechanický konvertor je možné využiť hlavne v procese ekologizácie výroby elektrického prúdu, kde sa ako primámy zdroj tepelnej energie využíva priame slnečné žiarenie alebo iný ekologický primárny zdroj, ako napríklad bioplyn alebo solámy vodík. V princípe je možné využiť vysokopotenciálne odpadové teplo z technologických procesov, prípadne bežne používané palivá, ako fosílne palivá,biopalivá, spáliteľný odpad a podobne.Ďalšie možné využitie konvertora je na pohon čerpadiel a rôznych úžitkových a technologických zariadení.1. Tennomechanický konvertor hlavne na umiestnenie v ohnisku heliostatu, tvorený nqmä zdvihovým piestovým parným strojom vybaveným na vstupe do pracovného priestoru vstrekovacou dýzou konverznej kvapaliny a na výstupe z pracovného priestoru piestom časovaným výfukovým otvorom pary, vyznačujúci sa tým, že oproti výstupu vstrekovaoej dýzy (8) je vložená hydrofilná kapiláma porezna látka (7) vyhotovená najmä na báze zloženého porézneho grafitového materiálu, ktorá je tepelne spojená s vonkajším alebo vnútomým absorberom (10) koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia.2. Termomechanický konvertor hlavne na umiestnenie v ohnisku heliostatu, podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že kapiláma porézna látka (7) je mechanicky a tepelne spojená s čelom piesta (4) a prostredníctvom tepelného akumulátora (9) je tepelne spojená s vonkajším absorbérom (10) koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia, ktorý je vytvorený v pieste (4) z jeho vonkajšej strany,pričom vstrekovacia dýza (8) je umiestnená v strede valcovej hlavy (3) oproti kapilámej poréznej látke (7).3. Termomechanický konvertor hlavne na umiestnenie v ohnisku heliostatu, podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že kapiláma porćzna látka (7) je mechanicky a tepelne spojená s valcovou hlavou (3) najmenej jedného valca (2) a prostredníctvom tepelného akumulátor-a (9) je tepelne spojená so spoločným vonkajším absorbérom (10) koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia.4. Terrnomechanický konvertor hlavne na umiestnenie v ohnisku heliostatu, podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že kapiláma porézna látka (7) je mechanicky a tepelne spojená s čelom piesta (4), pričom vonkajší povrch kapilámej poréznej látky (7) tvorí súčasne vnútomý absorbér (10) koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia,ktorého vstup je vytvorený prostredníctvom hrubostenného priehľadného krytu (12) umiesmeného vo valcovej hlave(3), v ktorej sa nachádza najmenej jedna vstrekovacia dýza(8) 5. Termomechanický konvertor hlavne na umiestnenie v ohnisku heliostatu, podľa nároku l, v y z n a č u j ú c i s a t ý m , že kapilárna porézna látka (7) je mechanicky a tepelne spojená s tepelným akumulátorom (9) vytvoreným v spoločnej valcovej hlave (3) najmenej dvojice valcov (2) s protichodnými piestami (4), pričom vonkajší povrch kapilámej poréznej latky (7) tvorí súčasne vnútomý absorbér(10) na os valcov (2) kolmého koncentrovaného slnečného a tepelného žiarenia, ktorého vstup je vytvorený prostredníctvom hrubostenného priehľadného krytu (12) umiestneného v spoločnej valcovej hlave (3), v ktorej je umiestnená aj najmenej jedna vstrekovacia dýza (8).

MPK / Značky

MPK: F03G 6/00, F01K 21/02

Značky: termomechanický, hlavne, heliostatu, ohnisku, umiestnenie, konvertor

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-282442-termomechanicky-konvertor-hlavne-na-umiestnenie-v-ohnisku-heliostatu.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Termomechanický konvertor hlavne na umiestnenie v ohnisku heliostatu</a>

Podobne patenty