CZ36888U1 - Tepelný parní motor - Google Patents

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. ě. 478/1992 Sb.

Tepelný parní motor

Oblast techniky

Technické řešení se týká tepelného parního motoru s vnější dodávkou tepla Q, jehož pracovní látkou je kapalina a její pára a pracuje v dokonalém uzavřeném parním cyklu.

Dosavadní stav techniky

V současnosti jsou známy různé parní stroje a motory kde je pracovní látkou vodní pára či páry jiných kapalných látek. Nevýhodou současných parních strojů a motorů je to, že pracují ve značně nedokonalém parním cyklu, a to je důvod toho, že jejich praktická účinnost je velmi nízká a nedosahuje ani poloviny teoreticky maximálně dosažitelné účinnosti mezi dvěma danými teplotami.

Úkolem předkládaného technického řešení je pomocí speciálního parního cyklu zvýšit výrazným způsobem praktickou účinnost pomocí přizpůsobené konstrukce parního motoru.

Podstata technického řešení

Tento úkol je řešen tepelným parním motorem, podle technického řešení, který pracuje v sestrojeném parním cyklu, který sestává z izochorického děje, kdy je dodáno pracovní látce v kotli teplo Q, čímž se zvýší její teplota na T1 a tlak p1, dále z izobarického děje, kde je pára z kotle přivedena do izobarického stroje, kde vykoná práci Wizobar, přičemž izobarický stroj má i funkci šoupátka, a odtud je souběžně přesunuta do izotermického stroje, kde se rozpíná izotermicky, tedy za stálé teploty, tak dlouho, až její tlak poklesne z tlaku p1 na tlak p. Přitom je do stroje dodáno další teplo Q, které vykoná izotermickou práci Wizoterm, na konci izotermického rozpínání poklesne její tlak, avšak teplota v ideálním případě zůstane přibližně stejná. Souběžně s konáním práce Wizoterm probíhá ve stroji i děj izobarický, kdy je pára izobaricky, tedy za stálého tlaku p, stlačována přes protiproudý tepelný výměník do chladiče, přitom předá většinu svého měrného tepla Cv protiproudící kapalné pracovní látce, včetně většiny tepla, ve které se přeměnila daná izobarická práce, přičemž zbylé teplo je odebráno izochoricky v chladiči. Přitom poklesne teplota pracovní látky na teplotu T, a souběžně je kapalná pracovní látka přiváděná z chladiče do čerpadla stlačena izobaricky, tedy za stálého tlaku p1, přes zpětný ventil a protiproudý tepelný výměník vracena zpět do kotle. Tím je celý termodynamický kontinuální cyklus, kde všechny děje jdou za sebou, tedy děj izochorický, děj izobarický dále děj izotermický, děj izobarický, děj izochorický a děj izobarický, ukončen.

Tepelný parní motor sestává z teplo odebírajícího úseku o vyšší teplotě T1 do kterého je dodáváno teplo Q a teplo odvádějícího úseku s nižší teplotou T, odkud je odváděno teplo Q1.

V teplo odebírajícím úseku je uložen kotel s kapalnou pracovní látkou, ve kterém je pracovní látka ohřívána na danou teplotu T1, a pára z kotle je přiváděna potrubím přes škrticí ventil, kterým se řídí otáčky motoru, do izobarického hydrostatického rotačního stroje, který je spojen hřídelí s izotermickým hydrostatickým rotačním strojem, přičemž pára proteče za stálého tlaku izobarickým hydrostatickým rotačním strojem, a přitom vykoná izobarickou práci Wizobar. Protože oba stroje pracují ve dvojčinném provedení, je souběžně celý objem páry o tlaku p1 přesunut do izotermického hydrostatického rotačního stroje. Pracovní objem izobarického hydrostatického rotačního stroje je nastaven tak, aby se dané množství páry přesunuté do izotermického stroje tam rozpínalo tak dlouho, až tlak páry poklesne z tlaku p1 na tlak p. Tedy izobarický stroj pracuje zároveň jako dvojčinné šoupátko, takže tepelný parní motor pracuje ve dvojčinném provedení a nepotřebuje být vybaven samostatným šoupátkem, ani příslušnými rozvody k jeho řízení.

- 1 CZ 36888 U1

Pára je přesunuta do izotermického hydrostatického rotačního stroje a zde se rozpíná izotermicky a vykoná práci Wizoterm na úkor dodaného tepla Q, která je odebírána z hřídele motoru.

Z izotermického hydrostatického rotačního stroje je pára vedena potrubím přes protiproudý tepelný výměník, kde předá většinu svého měrného tepla Cp protiproudící kapalné pracovní látce a je izobaricky stlačena do chladiče v teplo odebírajícím úseku, kde je jí odebráno i skupenské teplo varu lv a pára zkapalní.

Současně je z chladiče kapalná pracovní látka přivedena potrubím do čerpadla, které je spojeno hřídelí přes termoizolační spojku s hřídelí izobarického hydrostatického rotačního stroje, a z čerpadla je vedena potrubím přes zpětný ventil a protiproudý tepelný výměník, kde odebere měrné teplo protiproudící páře Cp, a je vracena do kotle.

Výhodou dokonalého tepelného parního motoru je to, že jako pracovní látku lze použít vodu, ale i jiné pracovní látky jako kapalné plyny, kde potom může parní motor efektivně pracovat i s malými rozdíly teplot.

Další výhodou je to, že motor pracuje ve výrazně dokonalejším termodynamickém cyklu, než je tomu u současných parních strojů a motorů, a dosahuje tak výrazně lepší praktické účinnosti mezi dvěma danými teplotami.

Objasnění výkresů

Technické řešení bude objasněno výkresem konkrétního příkladu tepelného parního motoru, kde obr. 1 znázorňuje schématické uspořádání celého motoru.

Příklad uskutečnění technického řešení

Tepelný parní motor dle zobrazeného příkladného provedení sestává z teplo odebírajícího úseku 10 o vyšší teplotě T1, do kterého je dodáváno teplo Q, a z teplo odvádějícího úseku 11 s nižší teplotou T, odkud je odváděno teplo Q1.

V teplo odebírajícím úseku 10 je uložen kotel 1 s kapalnou pracovní látkou, ve kterém je pracovní látka ohřívána na danou teplotu T1, a pára z kotle 1 je přiváděna potrubím přes škrticí ventil 7, kterým se řídí otáčky parního motoru, do izobarického hydrostatického rotačního stroje 3, který je spojen hřídelí s izotermickým hydrostatickým rotačním strojem 4, pára proteče za stálého tlaku izobarickým hydrostatickým rotačním strojem 3 a přitom vykoná izobarickou práci Wizobar a odtud je potrubím přivedena do izotermického hydrostatického rotačního stroje 4 a zde se rozpíná izotermicky a vykoná práci Wizoterm na úkor dodaného tepla Q, která je odebírána z hřídele motoru. Z izotermického hydrostatického rotačního stroje 4 je pára vedena potrubím přes protiproudý tepelný výměník 9, kde předá většinu svého měrného tepla Cp protiproudící kapalné pracovní látce, a je izobaricky stlačena do chladiče 2 v teplo odvádějícím úseku 11, kde je jí odebráno i skupenské teplo varu lv, a pára zkapalní.

Z chladiče 2 je kapalná pracovní látka přivedena potrubím do čerpadla 5, které je spojeno hřídelí přes termoizolační spojku 6 s hřídelí izobarického hydrostatického rotačního stroje 3, a z čerpadla 5 je vedena potrubím přes zpětný ventil 8 a protiproudý tepelný výměník 9, kde odebere měrné teplo Cp protiproudící páře, a je vracena do kotle 1.

- 2 CZ 36888 U1

Průmyslová využitelnost

Tepelný parní motor bude mít širokou využitelnost, může být využit všude tam, kde nelze použít turbíny zejména tedy u malých a středních výkonů, dále k využití tepel s nízkým teplotním 5 rozdílem, získávání energie ze slunečního svitu a podobně.

Claims (2)

1. Tepelný parní motor, sestávající jednak z teplo odebírajícího úseku (10) s vyšší teplotou T1 a tlakem pl a jednak z teplo odvádějícího úseku (11) s nižší teplotou T a tlakem p oproti teplotě T1 a tlakupl v teplo odebírajícím úseku (10), vyznačující se tím, že teplo odebírající úsek (10) je opatřen kotlem (1), škrticím ventilem (7), izobarickým hydrostatickým rotačním strojem (3) a izotermickým hydrostatickým rotačním strojem (4) a je propojen potrubím s protiproudým tepelným výměníkem (9) a termoizolační spojkou (6) s teplo odvádějícím úsekem (11), který je opatřen chladičem (2), čerpadlem (5) a zpětným ventilem (8), přičemž kotel (1) je propojen potrubím se škrticím ventilem (7), který je potrubím propojen s hydrostatickým rotačním strojem (3), který je potrubím spojen s izotermickým hydrostatickým rotačním strojem (4), který je propojen potrubím s protiproudým tepelným výměníkem (9), který je potrubím propojen s chladičem (2), který je potrubím propojen s čerpadlem (5), které je potrubím propojeno se zpětným ventilem (8), který je potrubím propojen s protiproudým tepelným výměníkem (9), který je dále potrubím propojen s kotlem (1), a dále je čerpadlo (5) spojeno hřídelí s termoizolační spojkou (3), izobarickým hydrostatickým rotačním strojem (3) a izotermickým hydrostatickým rotačním strojem (4).

2. Tepelný parní motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že pracovní látkou je voda nebo kapalné látky jako kapalné plyny či jejich sloučeniny.