04.08.2016



Здесь дано для ознакомления описание изобретения, которое находится сейчас в стадии патентования. Формула изобретения и номер заявки в конце этой страницы.

В данный момент ищу инвестора, партнера или покупателя изобретения (до 90% имущественных прав по будущему патенту) по стоимости в десятки раз меньшей, чем возможная стоимость после получения патента.  Предварительные переговоры по адресу giharevalx@gmail.com.

Суть изобретения – это способ увеличения участия вещества рабочего тела тепловой машины в теплообменных процессах, путем создания принудительной конвекции (потоков газа или жидкости) внутри рабочего тела с помощью устройств, находящихся в рабочем теле. Для этих целей могут применяться вентиляторы или насосы, размещенные в рабочем теле, а также другие устройства, предназначенные для создания потоков газа или жидкости.

  Что дает это самое «увеличения участия вещества рабочего тела тепловой машины»? Зависит от типа тепловой машины – это может быть увеличение отношения мощности к размерам двигателя или упрощение конструкции теплообменников. Здесь я приведу пару примеров. 

Двигатель Стирлинга.

Обычно, при схематическом изображении работы двигателей Стирлинга, газ в цилиндре показан равномерно нагреваемым/охлаждаемым по всему объему, но на практике это далеко не так, ведь теплопроводность газа довольно низкая и условно нагрев газа перед его вытеснением в область охлаждения можно представить так:
 
То есть нагревается и совершает работу только часть газа. Тоже самое происходит и при охлаждении. На рисунке упрощенная схема теплообмена – фактически она несколько сложнее. В процессе движения поршней машины создаются потоки в газе, улучшающие теплообмен. И чем быстрее ход поршней в цилиндре, тем большие потоки в газе они создают и тем равномернее и полнее происходит нагрев газа. Но, даже если создаваемыми поршнями вихревые потоки, достаточны для равномерного теплообмена, они  возникают только во время поступления газа в область нагрева или охлаждения, а в процессе вытеснения газа таких потоков нет и нагревается только газ, расположенный у стенок цилиндра.  Таким образом, в любой поршневой конструкции двигателя Стирлинга теплоемкость рабочего тела (газа)  используется не полностью. Особенно это касается двигателей с большими диаметрами и ходом поршней, с небольшим давлением газа, работающих при небольшой разнице температур и на малых оборотах.

Максимально полное использование теплоемкости рабочего тела приводит к увеличению мощности двигателя при тех же размерах двигателя. То есть размещение в рабочем теле устройства (вентилятор, насос), создающего вихревые потоки, приводит к улучшению теплообмена (полноте, ускорению). И создание принудительной конвекции в рабочем теле позволяет увеличить мощность двигателя.

Упрощение конструкции теплообменников и конденсаторов.

Существующие теплообменники используемые, например, для рекуперации или регенерации тепла или отвода его излишков после паровых или газовых турбин для нагрева воды или для конденсации пара, имеют самые разные конструкции. Но их объединяет основной принцип – увеличение отношения площади теплообмена к объему рабочего тела. В любом случае, такие теплообменники довольно сложны в изготовлении и материалоемкие. Использование устройств, создающих потоки в рабочем теле, позволяет упростить конструкцию теплообменников. По сути, они могут выполняться в виде больших емкостей «омываемых» теплоносителем.


Заявка на выдачу патента № 2016131416 от 01.08.2016 г.

Название изобретения
Использование принудительной конвекции в рабочем теле тепловой машины.

Формула изобретения
1.  Способ увеличения участия в теплообмене вещества рабочего тела тепловой машины в процессе его нагрева или охлаждения, заключающийся в создании принудительной конвекции внутри рабочего тела, путем применения дополнительных устройств или изменений конструкции существующих узлов тепловой машины, результатом которых является создание принудительной конвекции в рабочем теле.
2.   Создание принудительной конвекции внутри рабочего тела тепловой машины по п.1, с использованием вентиляторов или насосов, размещенных внутри рабочего тела, в областях нагрева или охлаждения рабочего тела.
3.   Создание принудительной конвекции внутри рабочего тела тепловой машины по п.1, с использованием вентиляторов, размещенных внутри рабочего тела, за пределами областей нагрева или охлаждения рабочего тела, через соединительные трубки перемещающих рабочее тело из области нагрева или охлаждения обратно в эту же область, создавая при этом потоки рабочего тела на выходе в область нагрева или охлаждения.
4.   Создание принудительной конвекции внутри рабочего тела тепловой машины по п.1, с использованием насосов перекачивающих рабочее тело из области нагрева или охлаждения обратно в эту же область, создавая при этом потоки рабочего тела при выходе из насоса в область нагрева или охлаждения.
5.    Создание принудительной конвекции внутри рабочего тела тепловой машины по п.1, в результате увеличения скорости потока рабочего тела, при его входе в область нагрева или охлаждения, путем уменьшения отверстий или зазоров на входе в эти области.
6.   Создание принудительной конвекции внутри рабочего тела тепловой машины по п.1, в результате увеличения скорости потока рабочего тела, при его входе в область нагрева или охлаждения, путем частичного перекрытия отверстий или зазоров на входе в эти области, осуществляемого с помощью клапанов или кранов.
7.   Создание принудительной конвекции внутри рабочего тела тепловой машины по п.1, путем придания вращения рабочим поршням или поршням-вытеснителям и выполнения поверхности этих поршней в виде ребер или лопастей.