Способ трансформации тепловой энергии в электроэнергию тепловой машиной внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, турбиной компрессора и электрогенератором
METHOD OF CONVERSION OF THERMAL ENERGY TO ELECTRICITY OF AN EXTERNAL COMBUSTION THERMAL MACHINE WITH HEAT EXCHANGER, TURBINE OF ELECTRIC GENERATOR, TURBINE OF COMPRESSOR AND ELECTRIC GENERATOR

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области энергомашиностроения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известные схемы двигателей Стирлинга («Двигатели Стирлинга» Г. Ридер, Ч. Хупер, Издательство «Мир», Москва, 1986), преобразующих тепловую энергию в электроэнергию, имеют один существенный недостаток. Частота вращения ротора электрогенератора зависит от интенсивности подвода теплового потока к рабочему телу. Максимальная эффективность преобразования кинетической энергии ротора любого электрогенератора в электроэнергию наблюдается при условии совпадения частоты ротора с резонансной частотой электромагнитного контура электрогенератора.
Цель заявленного изобретения состоит в обеспечении максимальной эффективности преобразования тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к воздуху в теплообменнике тепловой машины внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, компрессором и электрогенератором.
СУЩНОСТЬ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ трансформации тепловой энергии в электроэнергию тепловой машиной внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, турбиной компрессора и электрогенератором состоит в следующем. Атмосферный воздух в теплообменнике 1 нагревается любым видом тепловой энергии - энергией солнца, газообразным, жидким или твердым топливом. Тепловая энергия нагревает воздух во внутренней полости теплообменника 1. В момент времени, когда давление воздуха в теплообменнике 1 достигнет введенного в систему управления предела максимального давления воздуха, система управления открывает клапаны теплообменника 2. Воздух из теплообменника 1 приводит во вращение турбину электрогенератора 3. Турбина электрогенератора 3 соединена валом 4 с ротором электрогенератора 5 и компрессором 6. Под действием поступающего на турбину электрогенератора 3 воздуха ротор электрогенератора 5 получает импульс кинетической энергии вращения, соответствующий кинетической энергии поступающего на турбину электрогенератора 3 воздуха, после чего система управления закрывает клапан теплообменника 2. Отработавший в турбине электрогенератора 3 воздух выбрасывается в атмосферу. Компрессор 6 забирает воздух из атмосферы и через обратный клапан компрессора 7 подает воздух в пневмоаккумулятор теплообменника 8. Воздух из пневмоаккумулятора теплообменника 8 через обратный клапан теплообменника 9 поступает в теплообменник 1, и начинается очередной цикл накопления кинетической энергии вращения ротором электрогенератора 5.
В момент времени, когда при очередной подаче газа на турбину электрогенератора 3 прекращается увеличение кинетической энергии вращения ротором электрогенератора 5 система управления подключает электрогенератор 5 к нагрузке, например к аккумулятору. Затем циклы генерирования электроэнергии электрогенератором повторяются, чем обеспечивается максимальная эффективность трансформации тепловой энергии в электроэнергию при неравномерном подводе тепла к газу в теплообменнике 1 тепловой машины внешнего сгорания.
РАСКРЫТИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ трансформации тепловой энергии в электроэнергию тепловой машиной внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, компрессором и электрогенератором, включающим теплообменник, систему управления, клапан теплообменника, турбину электрогенератора, вал, электрогенератор, компрессор, обратный клапан компрессора, пневмоаккумулятор теплообменника и обратный клапан теплообменника, отличается тем, что тепловая энергия нагревает воздух во внутренней полости теплообменника, в момент времени, когда давление воздуха в теплообменнике достигнет введенного в систему управления предела максимального давления воздуха, система управления открывает клапаны теплообменника, воздух из теплообменника приводит во вращение турбину электрогенератора, турбина электрогенератора соединена валом с ротором электрогенератора и компрессором, под действием поступающего на турбину электрогенератора воздуха ротор электрогенератора получает импульс кинетической энергии вращения, соответствующий кинетической энергии поступающего на турбину электрогенератора воздуха, после чего система управления закрывает клапан теплообменника, отработавший в турбине электрогенератора воздух выбрасывается в атмосферу, компрессор забирает воздух из атмосферы и через обратный клапан компрессора подает воздух в пневмоаккумулятор теплообменника, воздух из пневмоаккумулятора теплообменника через обратный клапан теплообменника поступает в теплообменник, и начинается очередной цикл накопления кинетической энергии вращения ротором электрогенератора, в момент времени, когда при очередной подаче газа на турбину электрогенератора прекращается увеличение кинетической энергии вращения ротором электрогенератора, система управления подключает электрогенератор к нагрузке, затем циклы генерирования электроэнергии электрогенератором повторяются.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ЗАЯВЛЕННОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Затраты на НИОКР и производство тепловой машины внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, турбиной компрессора и электрогенератором не могут существенно отличаться от таковых при проектировании классического ДВС.
ГРАФИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ
Фигура. Принципиальная схема тепловой машины внешнего сгорания с теплообменником, турбиной электрогенератора, турбиной компрессора и электрогенератором.
1 - теплообменник; 2 - клапан теплообменника; 3 - турбина электрогенератора; 4 - вал; 5 - электрогенератор; 6 - компрессор; 7 - обратный клапан турбины компрессора; 7 - обратный клапан компрессора; 8 - пневмоаккумулятор теплообменника; 9 - обратный клапан теплообменника.