Тепловая машина

ТЕПЛОВАЯ МАШИНА.
Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано в двигателях, основанных на преобразовании тепловой энергии в механическую работу.
Известна тепловая машина, содержащая компрессор, регенератор, нагреватель, охладитель, рабочее тело, смазку, устройство для отвода работы с рабочего тела Д/. Термодинамический цикл этой установки приближается к циклу Карно за счет многоступенчатого сжатия газа с промежуточным охлаждением, использования регенеративного нагрева рабочего газа и многоступенчатого расширения в турбинах (использующихся в качестве устройства для отвода работы с рабочего тела) с промежуточным нагревом. Турбины вращают компрессоры и электрогенератор.
К недостаткам данного решения можно отнести следующие:
-сложность и значительную стоимость устройства, которая не окупается экономией топлива
-последовательное соединение турбин требует высокого начального давления, а, следовательно, повышает опасность эксплуатации
-использование значительного количества теплообменников увеличивает аэродинамические потери и повышает металлоемкость, что особенно существенно в высокотемпературной части контура, где используются дорогие жаростойкие и коррозионностойкие материалы, -наличие электрогенератора, трансформаторов, выпрямителя приводит к потерям выработанной механической энергии, удорожает энергоустановку и ее эксплуатацию.
Была поставлена задача устранить эти недостатки, в основном, за счет упрощения конструкции установки.
с -МКИ -FOIK 25/04
охладитель, рабочее тело, смазку, устройство для отвода работы с рабочего тела, согласно изобретению, в качестве рабочего тела и смазки она содержит взвесь твердого вещества в газе.
В качестве рабочего тела и смазки тепловая машина предпочтительно содержит взвесь графита в газе. При этом массовое соотношение графита и газа предпочтительно составляет (40-60):.
В качестве рабочего тела машина содержит взвесь твердого вещества в газе. Под взвесью понимается дисперсия (суспензия) частиц твердого вещества в газе. Размер частиц должен быть достаточно
мал, чтобы частицы не подвергались седиментации во время работы
машины, например, со средним радиусом инерции ХЛО -1,ОА . В
качестве газа может быть выбран любой инертный с точки зрения работы в машине газ, с температурами фазовых переходов, удобными для температурного интервала работы машины (например, азот, гелий).
В качестве твердого вещества выбирают вещество, способное выполнять функцию смазки, например, графит, дисульфид молибдена.
Использование в качестве рабочего тела взвеси твердого вещества (графита) в газе позволяет осуществить квазиизотермический процесс без многоступенчатости его выполнения (как в /I/) за счет обратимой передачи тепла от частиц твердого тела к газу и обратно: эти частицы служат как бы акуумуляторами тепла. Следовательно, упрощается конструкция машины.
Если рабочее тело выполняет и функцию смазки, это упрощает обслуживание машины.
В качестве устройства для отвода работы с рабочего тела машина может содержать любое известное применяемое для этой цели устройство, например, турбину.
/СХ- -хГТаким образом, предложенное устройство удовлетворяет критерию изобретения новизна.
Б патентной и научно-технической литературе не описаны тепловые машины, в которых в качестве рабочего тела и смазки содержится взвесь твердого вещества (например, графита) в газе. Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения изобретательский уровень.
Предложенное устройство может быть использовано в двигателях, основанных на превращении тепловой энергии в работу, а также в холодильных установках, имеет более простую конструкцию, чем /I/. Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения промышленная применимость.
Конкретный пример выполнения тепловой машины показан на фиг. I и 2.
На фиг. I показана схема тепловой машины. Она содержит компрессор I, охладитель 2, генератор 3, устройство для отвода рабог /
- турбину 4, нагреватель 5. В качестве рабочего тела и смазки тепловая машина содержит взвесь графита в аргоне при массовом соотношении компонентов 4-0:1. Средний радиус инерции частиц графита - 0,52/6 . Б качестве компрессора, охладителя, регенератоpa, турбины использованы серийно выпускаемые агрегаты.
На фиг. 2 показаны циклы работы машины (в координатах T,-S) для прототипа (б) и для предложенной машины (7).
Устройство работает следующим образом:
Рабочее тело поступает в компрессор I. Б процессе сжатия, газообразная компонента смеси нагревается; выделяемое тепло поглощается твердым порошком, за счет повышенной теплоемкости и массового соотношения 1:(40-бО) нагрев газа при сжатии составляет единицы градусов, что приближает процесс к изотермическому (процесс Tj-T2 на Т- 5 диаграмме).
--хЗ-Сжатое рабочее тело поступает в генератор 3, где нагревается за счет тепла рабочего тела, вышедшего из турбины 4, до температуры Тп. Нагретое в генераторе рабочееетело поступает в теплообменник 5., где производится его добавочный нагрев до температурит, после чего рабочее тело поступает в турбину .
Газ, расширяясь в проточной части турбины, либо другого расширительного устройства, охлаждается за счет отдачи механической работы ; одновременно к нему подводится теплотаот взвешенных твердых частиц, в результате чего температура рабочего тела снижается незначительно до температуры Т. Далее рабочее тело поступает в регенератор, где передает запасенное тепло сжатому рабочему телу. Температура понижается до величины Tg, с которой рабочее тело поступает в охладитель 5, где он приобретает исходную температуру Т Процесс 1жатия газа, близкий к изотермическому, требует минимальной затраты работы, что в сочетании с ироцессом расширения, близким к изотермическому, обеспечивающим максимальный выход работы, позволяет получить максимальную работу цикла, близкую к циклу Карно
Данное устройство может работать также по обратному циклу в качестве холодильной мамины. При этом положение охладителя (сброса тепла в среду) и нагревателя (отвода теила от холодного источиика) доказаны на фиг. I пунктиром.
Таким образом, предлагаемая машина имеет более простую конструкцию, чем известная. Патентовед6/и  Авторы 1 /
7
-ЖИ.Л.Стояченко О.Ю.Лебедев-Красин